半干旱沙区退耕还林对碳储量和分配格局的影响

论文摘要

全球气候变暖及其影响是当前人类将面临的最为严重的环境问题之一,碳循环格局的改变及其原因是这个问题的关键。土壤碳库是陆地生态系统中贮量最大的碳库,在调节气候及影响气候变化方面具有重要的作用,引起气候变化的根本原因是由于人类活动对陆地生态系统碳库和化石燃料碳库的改变,土地利用变化是影响地球环境系统最主要的人类活动,这些活动对土壤碳库的影响是导致气候变化的最重要原因之一,科学地阐明土地利用变化对土壤碳库的影响规律是认识和解决气候变化问题的一个关键。退耕还林是一项长期的、复杂的生态工程,其目的是为了恢复植被,减少水土流失,防沙治沙,改善日益恶化的生态环境,调整农村产业结构,增加农民收入。随着退耕还林工程的全面实施,诸多相关理论和技术,特别是退耕还林的生态效益研究,成为当今学术界研究的重点内容。本文以农田和不同退耕还林年限(5、10、15年)的杨树人工林为对象,开展了退耕还林对生态系统有机碳储量和分配格局特征的研究。结果表明,随着退耕年限的增加,生物量碳储量不断积累,且其增加的碳库主要分配在树干。退耕还林5年的杨树人工林(Poplar 1)与农田相比(CK1),0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm、40~60 cm土壤有机碳含量分别下降了7.65%、36.66%、51.94%和21.4%(P>0.05,P<0.01,P<0.05,P>0.05);退耕还林10年的杨树人工林(Poplar 2)与农田(CK1)相比,不同层次土壤有机碳含量分别提高了69.63%、62.46%、17.07%和66.94%(P<0.05,P<0.05,P<0.05,P<0.05)。退耕还林15年的杨树人工林(Poplar 3)与农田相比(CK2),0~10 cm、20~40 cm、40~60 cm土壤有机碳含量分别提高了31.96%、81.50%、58.05%(P<0.05,P<0.01,P<0.05),然而10~20 cm土层下降了13.38%(P>0.05)。5年生杨树人工林与对照农田相比,0~60 cm土壤有机碳储量下降了31%(P<0.05),而10年和15年生杨树人工林土壤有机碳储量分别增加了47%和41%(P<0.05)。退耕5年的杨树人工林总的碳储量与对照农田相比下降了10%,退耕10年和15年的杨树人工林与相应对照农田相比较,生态系统总的碳储量分别提高大约2倍和5倍。该研究说明,农田退耕还林后生态系统碳储量明显增加,增加的碳储量主要积累在地上生物量碳库中。退耕还林初期,土壤有机碳储量表现出下降趋势,随后逐渐恢复甚至高于农田土壤碳储量。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 碳循环与气候变化
• 1.2 森林生态系统与碳循环
• 1.3 土壤碳研究现状
• 1.4 土壤有机碳（SOC）的影响因素
• 1.5 土地利用变化对土壤有机碳的影响
• 1.6 土地管理措施对土壤有机碳的影响
• 1.7 我国土壤有机碳研究现状
• 1.8 土地利用变化对土壤碳影响：问题和展望
• 2 研究区概况
• 2.1 研究地区气候
• 2.2 研究样地基本概况
• 2.3 研究目标、项目研究的意义和主要研究内容
• 2.3.1 研究目标、意义
• 2.3.2 研究方法
• 2.3.3 数据分析
• 2.3.4 研究内容
• 3 结果与分析
• 3.1 不同年龄退耕杨树人工林有机碳含量和格局特征
• 3.1.1 退耕还林对植物不同器官有机碳含量的影响
• 3.1.2 退耕还林对不同层次土壤有机碳含量的影响
• 3.2 不同年龄退耕杨树人工林土壤容重的变化
• 3.3 不同年龄退耕杨树人工林有机碳储量和格局特征
• 3.3.1 退耕还林对植物不同器官生物量有机碳储量的影响
• 3.3.2 退耕还林对不同层次土壤有机碳储量的影响
• 3.3.3 退耕还林对生态系统总的碳储量的影响
• 4 结论
• 5 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 导师简介