【摘要】：如何減緩全球氣候變暖和保護物種多樣性是當前各國學者關注的熱點問題。我國自1998年開始實施退耕還林工程,其固碳效益逐漸引起人們的重視。與此同時,由于山區(qū)人口外出打工,山區(qū)人口越來越少,也出現(xiàn)了耕地撂荒的現(xiàn)象。本論文以湖南省會同縣耕地經(jīng)造林和撂荒恢復14年后所形成的退耕還林地(杉木純林)和農(nóng)田撂荒地為研究對象,研究它們的群落特征和碳儲量差異�；谝巴鈽拥卣{(diào)查的方法,在調(diào)查兩個樣地物種組成的基礎上,對比分析了耕地在兩種恢復方式下灌木層和草本層的物種重要值、物種多樣性和物種相似性系數(shù)等群落特征;采用野外調(diào)查和室內(nèi)測定相結(jié)合的方法,利用生物量方程估算退耕還林地和農(nóng)田撂荒地植被層生物量以及根據(jù)凋落物層生物量的干/鮮重比獲得凋落物層生物量,并根據(jù)生物量和碳含量計算出各部分碳儲量;在挖土壤剖面和土鉆法獲得各層數(shù)據(jù)的基礎上估算土壤層的碳儲量。最后,以耕地為兩個樣地的初始狀態(tài),采用碳儲量變化法分別估算農(nóng)田撂荒地和退耕還林的碳匯量;并以農(nóng)田撂荒地為基線情景,估算在耕地上造林所產(chǎn)生的凈碳匯量。得到的主要結(jié)論如下:(1)農(nóng)田撂荒地的物種組成較退耕還林地更為豐富。農(nóng)田撂荒地共調(diào)查到植物89種,其中喬木9種,分別屬于8科9屬,優(yōu)勢種為楓香;灌木50種,隸屬于27科44屬,優(yōu)勢種是梵天花;草本30種,分別屬于22科28屬,芒萁為優(yōu)勢種。相比之下,退耕還林地調(diào)查到植物僅39種。其中喬木1種;灌木20種,分別屬于18科20屬,菝葜為優(yōu)勢種;草本18種,分別屬于14科18屬,優(yōu)勢種為狗脊。此外,農(nóng)田撂荒地的灌木層的生態(tài)優(yōu)勢度指數(shù)、多樣性指數(shù)以及均勻度指數(shù)分別為0.886、2.736、0.699,草本層分別為0.892、2.561、0.753;退耕還林地的灌木層的生態(tài)優(yōu)勢度指數(shù)、多樣性指數(shù)以及均勻度指數(shù)分別為0.759、1.928、0.644,草本層分別為0.718、1.736、0.589。前者的灌木層、草本層各種指數(shù)均高于后者。耕地在兩種恢復方式下灌木層和草本層的相似系數(shù)分別為0.34、0.33,均表現(xiàn)為中等不相似水平�？偟膩碚f,耕地通過撂荒的方式恢復更有利于物種多樣性的保護。(2)退耕還林地的喬木層碳儲量(71.26 t·hm~(-2))顯著高于農(nóng)田撂荒地(25.81 t·hm~(-2)),前者是后者的2.76倍。退耕還林地的喬木層各器官碳儲量分配格局為樹干(35.01t·hm~(-2))樹葉(22.14 t·hm~(-2))樹皮(5.84 t·hm~(-2))樹枝(5.06 t·hm~(-2))樹根(3.21 t·hm~(-2)),而農(nóng)田撂荒地為樹干(11.19 t·hm~(-2))樹根(6.04 t·hm~(-2))樹枝(5.19 t·hm~(-2))樹皮(1.80 t·hm~(-2))樹葉(1.59 t·hm~(-2))。然而,退耕還林地的林下植被層碳儲量(0.430 t·hm~(-2))低于農(nóng)田撂荒地(1.044 t·hm~(-2)),后者為前者的2.42倍。凋落物層碳儲量結(jié)果為退耕還林地(3.363 t·hm~(-2))是農(nóng)田撂荒地(0.819 t·hm~(-2))的4.11倍。退耕還林地的0~80cm深土壤碳儲量(75.46 t·hm~(-2))略高于農(nóng)田撂荒地(72.55 t·hm~(-2)),但兩者沒有顯著的差異。耕地通過造林和撂荒兩種方式恢復14年后土壤碳含量均隨土壤深度的增加而依次減小。農(nóng)田撂荒地土壤碳儲量隨土壤深度的增加也依次減小,但退耕還林地土壤碳儲量的大小為20~40 cm0~10 cm40~60 cm10~20 cm60~80 cm。耕地在兩種恢復方式下各組分碳儲量的大小均為土壤層喬木層凋落物層草本層灌木層。經(jīng)研究顯示,在恢復14年時,耕地通過造林恢復后生態(tài)系統(tǒng)整體固碳能力要優(yōu)于撂荒地。此外,耕地在兩種恢復方式下植被層碳儲量在物種間的分配也有所不同。退耕還林地與農(nóng)田撂荒地喬木層碳儲量最大的樹種分別為杉木和化香;灌木層碳儲量最大的物種分別為細齒葉柃和魚藤;草本層碳儲量最大的物種分別是狗脊和芒。(3)依據(jù)國家林業(yè)局《造林項目碳匯計量與監(jiān)測指南》計量在耕地上造林14年后產(chǎn)生的凈碳匯量。其中,兩個樣地的起始狀態(tài)均為耕地,采用空間代替時間的方法,將已發(fā)表的關于湖南湘西農(nóng)田的土壤平均碳儲量40.48 t·hm~(-2)作為耕地的生態(tài)系統(tǒng)碳儲量(作為基線)。經(jīng)估算,耕地在撂荒和造林14年后,產(chǎn)生的碳匯量分別為59.74 t·hm~(-2)、110.03t·hm~(-2)。在此基礎上,進一步估算出耕地經(jīng)造林可以產(chǎn)生的凈碳匯量當量為184.40tCO2-e·hm~(-2),這說明實施退耕還林可以增加森林碳匯,其在減緩氣候變化方面的作用不應被忽視。綜合上述結(jié)果,從物種多樣性的角度考慮,在耕地周圍林分條件較好的條件下(種源充足、物種多樣性豐富),采取耕地撂荒的方法可以減緩物種多樣性喪失的速率;從碳匯角度考慮,退耕還林的方法將獲得更高的凈碳匯量。
【圖文】：

技術路線圖
【學位授予單位】：中國林業(yè)科學研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S718.5

【參考文獻】

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1 金慧;趙瑩;趙偉;尹航;秦立武;崔凱峰;李曉杰;黃祥童;;長白山牛皮杜鵑群落物種多樣性的海拔梯度變化及相似性[J];生態(tài)學報;2015年01期

2 陳新闖;邢恩德;董智;郭建英;李錦榮;;退耕還林工程建設對吳起縣域植被碳儲量的影響[J];國際沙棘研究與開發(fā);2014年04期

3 黃靜;吳建平;熊永;高麗琴;歐陽慧;樊后保;房煥英;;城市化進程中撂荒地植被恢復方式對植物多樣性的影響[J];中國水土保持科學;2014年05期

4 成六三;;陜北黃土丘陵溝壑區(qū)退耕還林工程貯碳潛力分析[J];林業(yè)科技;2014年05期

5 李夢;施擁軍;周國模;周大勇;張嬌;張英海;;浙江省嘉興市高速公路造林碳匯計量[J];浙江農(nóng)林大學學報;2014年03期

6 張帥;許明祥;張亞鋒;王超華;陳蓋;;黃土丘陵區(qū)土地利用變化對深層土壤有機碳儲量的影響[J];環(huán)境科學學報;2014年12期

7 姚平;陳先剛;周永鋒;趙文軍;陸梅;涂t，

本文編號：2581924