【摘要】：如何減緩全球氣候變暖和保護(hù)物種多樣性是當(dāng)前各國(guó)學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)問題。我國(guó)自1998年開始實(shí)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(shí),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(huì)同縣耕地經(jīng)造林和撂荒恢復(fù)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(duì)象,研究它們的群落特征和碳儲(chǔ)量差異�；谝巴鈽拥卣{(diào)查的方法,在調(diào)查兩個(gè)樣地物種組成的基礎(chǔ)上,對(duì)比分析了耕地在兩種恢復(fù)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(cè)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(jì)算出各部分碳儲(chǔ)量;在挖土壤剖面和土鉆法獲得各層數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上估算土壤層的碳儲(chǔ)量。最后,以耕地為兩個(gè)樣地的初始狀態(tài),采用碳儲(chǔ)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(shì)種為楓香;灌木50種,隸屬于27科44屬,優(yōu)勢(shì)種是梵天花;草本30種,分別屬于22科28屬,芒萁為優(yōu)勢(shì)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(shì)種;草本18種,分別屬于14科18屬,優(yōu)勢(shì)種為狗脊。此外,農(nóng)田撂荒地的灌木層的生態(tài)優(yōu)勢(shì)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(shì)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(fù)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。總的來說,耕地通過撂荒的方式恢復(fù)更有利于物種多樣性的保護(hù)。(2)退耕還林地的喬木層碳儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(fù)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(chǔ)量隨土壤深度的增加也依次減小,但退耕還林地土壤碳儲(chǔ)量的大小為20~40 cm0~10 cm40~60 cm10~20 cm60~80 cm。耕地在兩種恢復(fù)方式下各組分碳儲(chǔ)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(fù)14年時(shí),耕地通過造林恢復(fù)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(fù)方式下植被層碳儲(chǔ)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(chǔ)量最大的樹種分別為杉木和化香;灌木層碳儲(chǔ)量最大的物種分別為細(xì)齒葉柃和魚藤;草本層碳儲(chǔ)量最大的物種分別是狗脊和芒。(3)依據(jù)國(guó)家林業(yè)局《造林項(xiàng)目碳匯計(jì)量與監(jiān)測(cè)指南》計(jì)量在耕地上造林14年后產(chǎn)生的凈碳匯量。其中,兩個(gè)樣地的起始狀態(tài)均為耕地,采用空間代替時(shí)間的方法,將已發(fā)表的關(guān)于湖南湘西農(nóng)田的土壤平均碳儲(chǔ)量40.48 t·hm~(-2)作為耕地的生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)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(chǔ)上,進(jìn)一步估算出耕地經(jīng)造林可以產(chǎn)生的凈碳匯量當(dāng)量為184.40tCO2-e·hm~(-2),這說明實(shí)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(yīng)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(shù)路線圖
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S718.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2581924