本文關鍵詞： 退耕還林 森林 碳儲量 碳匯潛力 河南省　出處：《西北農(nóng)林科技大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能已得到國際社會的廣泛認可,在調(diào)節(jié)全球碳平衡和遏制全球氣候變化等方面中發(fā)揮著積極的作用。退耕還林工程作為我國一項重大的生態(tài)恢復工程,所產(chǎn)生的碳匯功能和生態(tài)效益將會相當可觀。本研究主要以河南省退耕還林工程為研究對象,通過歷史資料收集、野外調(diào)查和室內(nèi)分析相結合的方法,對人工林的碳匯能力進行研究。分析了兩種典型人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量和碳密度在不同林齡和土層的分配格局;利用蓄積量生長方程和土壤碳儲量變化模型對河南省退耕還林工程碳儲量現(xiàn)狀、固碳速率和潛力進行評估;同時研究了河南省60年來森林植被碳儲量和碳密度的動態(tài)變化特征。這些研究對于科學評估退耕還林工程的碳匯效應具有重要的參考價值,同時為中原地區(qū)生態(tài)建設和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供重要的科學依據(jù)。本研究取得的主要結論如下:(1)河南省自2000年實施退耕還林工程以來在退耕地造林、荒山造林和封山育林三種造林方式上均有樹木種植,退耕還林對全省耕地面積變化的影響較小。2000-2012年河南省累計完成退耕地造林251.13千hm2,荒山造林699.72千hm2,封山育林128.30千hm2。2000-2012年河南省逐年造林面積分別占全國退耕還林造林面積比例為:4.39%、3.37%、3.22%、3.68%、4.93%、4.90%、3.89%、4.74%、4.08%、3.89%、3.61%、1.98%、2.33%。河南省退耕地造林面積呈現(xiàn)增加-降低-增加-降低波浪形變化。全省常用耕地面積基本保持在7200.00千hm2左右。(2)隨著林齡的增加,人工林枯落物層和樹木生物量碳儲量增加,各土層碳儲量隨著林齡增加表現(xiàn)為減少-增加-減少的趨勢,土壤碳儲量主要在表層匯聚,并與土壤碳含量、氮含量和C/N明顯相關。櫟類林和側(cè)柏林生物量碳儲量隨著林齡的增加而增大,枯落物層碳儲量隨著林齡增加也呈現(xiàn)增加的趨勢。櫟類林整個生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量按林齡大小依次為:60 a(275.82 Mg hm-2)45 a(261.39 Mg hm-2)26 a(163.82 Mg hm-2)15 a(103.45 Mg hm-2)3 a(52.04Mg hm-2)。側(cè)柏林整個生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量按林齡大小依次為:60 a(279.81Mg hm-2)40a(268.95 Mg hm-2)20 a(148.06 Mg hm-2)8 a(62.18 Mg hm-2)。兩類樹種的喬木層碳庫和土壤層碳庫在對整個生態(tài)系統(tǒng)碳儲量的貢獻中發(fā)揮主要作用。櫟類和側(cè)柏人工林土壤碳儲量表層明顯大于深層,土壤有機碳表聚現(xiàn)象明顯。在造林前幾年土壤碳儲量下降,各土層土壤碳儲量均小于農(nóng)田,隨著造林年限的增加同一土層有機碳儲量逐漸增加。(3)河南省退耕還林工程表現(xiàn)出較大的碳匯潛力,由于不同地區(qū)造林面積和造林樹種的不同,造成碳儲量在空間分布上存在差異。2012年河南省退耕還林工程總碳匯量為21.20 Tg,五個地區(qū)的碳儲量和整個省的碳儲量變化一致,工程實施前期階段(2000-2006)固碳量低于后期(2007-2012)。在2020、2030、2040、2050、2060年的全省退耕還林工程林木生物質(zhì)碳庫的固碳增匯潛力分別為31.48 Tg、46.82 Tg、52.47 Tg、55.56 Tg、57.71 Tg;土壤碳庫的固碳增匯潛力分別為22.56Tg、57.41 Tg、76.77 Tg、81.41 Tg、81.62 Tg;工程林的固碳增匯潛力分別為54.04 Tg、104.23 Tg、129.23 Tg、136.97 Tg、139.33 Tg。(4)退耕還林工程造林地在采伐情景下具有較大的碳匯潛力,對退耕還林工程所種樹木實施適度的采伐可以提高其碳匯能力。在無采伐情境下,嵩縣工程林的固碳潛力逐漸增加,2020年、2030年、2040年、2050年的工程林的固碳增匯潛力分別為0.74 Tg、1.44 Tg、1.83 Tg、1.96 Tg;在采伐情境下,工程林的固碳潛力呈增加-下降-增加的趨勢,2020年、2030年、2040年、2050年工程的固碳增匯潛力分別為0.74 Tg、1.23 Tg、1.64 Tg、1.98 Tg。工程林在2048年后采伐情景的固碳增匯潛力大于無采伐情景。對森林采伐后并進行及時的造林,林木經(jīng)過一段時間的生長,其固碳能力將會趕上甚至超過未采伐地。對退耕還林工程林實施適度的采伐可以提高其碳匯能力。(5)河南省60年來森林植被碳儲量明顯增長,特別是在實施了退耕還林工程之后人工林碳儲量顯著增加。林分是森林植被碳匯的主要貢獻者,且幼、中齡林所占比例較大,河南省森林植被將具有較大的碳匯潛力。河南省森林植被碳密度由1949年的14.90 Mg hm-2增加到2008年的19.86 Mg hm-2,森林植被碳儲量由1949年的34.56 Tg提高到2008年80.31 Tg,提高了132.38%。1949-2008年,林分年平均碳匯量為0.674 Tg yr-1,林分碳儲量增加了39.74 Tg,相當于森林植被1949-2008年總碳匯量的86.97%。1998-2008年,在實施了退耕還林工程之后人工林碳儲量增加了33.70 Tg,相當于1949-2008年林分碳儲量總增量的84.80%,1949-2008年,闊葉林碳儲量高于針葉林,不同林齡階段的林分碳密度大小排序為:老齡林中齡林幼齡林。隨著幼、中齡林的生長,河南省森林將具有較大的碳匯潛力。(6)通過選擇碳匯能力強的樹種進行合理配置、加強對人工林地的經(jīng)營管理可有效地提高人工林碳匯能力。退耕還林工程樹種選擇要結合當?shù)貧夂�、土壤等狀況、選擇碳匯能力強的樹種并進行合理配置。加強對人工林地的經(jīng)營管理提高人工林的質(zhì)量和碳儲量,主要包括合理的灌水和施肥,合理森林采伐,減少和阻止自然和人為因素對森林的干擾,加強對火災、病蟲害的預測和防治。
[Abstract]:The carbon sink function of forest ecosystem has been widely recognized by the international community , and has played an active role in regulating global carbon balance and curbing global climate change . The main conclusions of this study are as follows : ( 1 ) The carbon storage capacity and carbon density of forest vegetation in Henan Province are estimated to be 4.39 % , 3.37 % , 3.89 % , 3.68 % , 4.93 % , 4.90 % , 3.89 % , 4.74 % , 4.08 % , 3.89 % , 3.61 % , 1.98 % , 2.33 % . ( 2 ) With the increase of forest age , the carbon reserve of litter layer and tree biomass increased , the carbon reserve of each soil layer increased with the increase of forest age . The carbon reserve of forest and side Berlin increased with the increase of forest age . The carbon reserve of forest and side Berlin increased with the increase of forest age . The carbon reserve of Quercus aliena forest ecosystem was 60 a ( 275.82 Mg hm - 2 ) 45 a ( 269.39 Mg hm - 2 ) 26 a ( 163.82 Mg hm - 2 ) 15 a ( 103.45 Mg hm - 2 ) 3 a ( 52.04Mg hm - 2 ) . The carbon reserves of the whole ecosystem on the side of Berlin were 60 a ( 279 . 81 Mg hm - 2 ) 40a ( 268.95 Mg hm - 2 ) 20 a ( 148.06 Mg hm - 2 ) 8 a ( 62.18 Mg hm - 2 ) . The carbon stocks and carbon pools of the arbor layer of the two kinds of tree species play an important role in the contribution of the carbon reserves of the whole ecosystem . The surface layer of the carbon stocks of the oak and the side - bark plantations is obviously larger than that of the deep layer , and the soil organic carbon sequestration phenomenon is obvious . In the previous years , the soil carbon reserves are reduced , and the soil carbon reserves of each soil layer are smaller than that of the farmland , and the organic carbon reserves of the same soil layer are gradually increased along with the increase of the planting years . ( 3 ) The potential of carbon sequestration in agricultural land - to - forestry projects in Henan Province shows great potential for carbon sequestration . In 2012 , the potential of carbon sequestration in forest biomass carbon pools is 21.20 Tg , 46.82 Tg , 52.47 Tg , 55.56 Tg and 139.33 Tg , respectively . In the period of 2020 , 2030 , 2040 , 2050 and 20year , the carbon sequestration potential of the project forests is 0.74Tg , 1.44Tg , 1.83 Tg and 1.96 Tg , respectively . In the context of cutting , the solid carbon potential of the project forest increases - decrease - increase trend , 2020 , 2030 , The forest vegetation carbon density in Henan Province increased by 33.70 Tg , which corresponds to 86.97 % of total carbon sequestration in forest vegetation .

【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S718.5

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本文編號：1462867