洞庭湖湿地植被系统的碳贮量及其分配

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水生植被和草本植被生物量采用样方调查法 ,在不同植被类型的每个植被类型各选取 5 个 2 m × 2 m有 代表性的小样方 。每个小样方生物量用全部收获法 ( 包括根系) ,每个样方抽取 3 各样品 ,用烘干恒重法 ,称其 干物质质量 ,然后推算每个植被类型的干物质总量 。进行生物量调查的同时 ,搜集样方内的凋落物 ,用烘干恒 重法获得凋落物干物质重量数据 。川三芯柳 ( S ale x t ri an d roi des ) 林 、 旱柳 ( S ale x m ats u d ana ) 林 、 枫杨 ( Ptero2 cary a stenop tera ) 林 、 杨树 ( Po p ul us tomentos a Car r) 林等 4 种林分的生物量采用标准样地测定法 ,每种林分选 取一块有代表性的标准样地 ,样地面积为 667 m2 ,采用克拉特夫分级法对样地林木长势进行分级 ,然后测定样 地内每株林木的树高 、 胸径 。分级统计求出各级木的平均胸径和平均树高 ,然后再在每级木中选一株标准木 , 另选一株样地平均木 ( 共 6 株) ,将这些标准木连根挖出 。在现场按 1 m 区分段分层截取法测定 6 株树各组分 (干 、 枝、 叶、 根) 的生物量 。每组分采取样品 ,用烘干恒重法求出其干物质量 。然后采用相对生长法 ,建立回归 方程求算林分生物量 。在每一样地内 ,选取 5 个 1 m × 1 m 的小样方 ,采用测定草本植物生物量和凋落物量的 相同方法 ,测定林下植被生物量和凋落物量 。 2. 3 植物组织含碳率的测定 分别抽取各种优势木本 、 草本和水生植物的组织样品 ( 每种植物组织取 5 个样品) 。每个样品碳素含量用 重铬酸钾 - 水合加热法测定 ,平均值差异显著性分析用 SPSS13. 0 软件包进行 。本研究引用中国科学院亚热 带农业生态研究所对洞庭湖有机碳垂直分布和组成特征的研究结果 [ 9 ] ,计算得出各种土壤类型的碳储存量 。
( 1 . Cent ral S out h Uni versit y of Forest ry an d Technolog y , Chan gs ha 410004 ; 2 . N ational En gi neeri n g L ab. f or A p p lie d Technolog y of Forest ry & Ecolog y i n S out h Chi na , Chan gs ha , 410004 ; 3 . N ational H uiton g Fiel d S t ation f or S cienti f ic Observ ation & E x peri ment , H uiton g , H unan 418307 ; 4 . H unan U ni versit y , Chan gs ha 41008)
( 1. 中南林业科技大学 ,长沙 410004 ;2. 南方林业生态应用技术国家工程实验室 ,长沙 410004 ; 3. 国家会同野外科学观测研究站 ,湖南 会同 418307 ;4. 湖南大学 ,长沙 410008)
摘要 : 利用生物量调查和实验数据 ,对洞庭湖湿地植被生态系统的碳密度 、 碳贮量及其分配进行研究 。结果表 明 : 乔木层植被碳密度为 15. 607～40. 501 t/ hm2 , 草本层植被为 5. 906 ～ 21. 632 t/ hm2 , 水生植物植被 1. 460 ～
湿地是陆地生态系统的重要组成部分 ,是陆地上巨大的有机碳库 ,尽管全球湿地面积仅占陆地面积的 4 % ～6 %[ 1 ] ,碳储量占陆地生态系统碳储存总量 12 %～ 14 %[ 2 ] 。IPCC 的统计结果表明 , 湿地单位面积碳储量是 热带森林的 3 倍 ,在陆地上各种生态系统单位面积的碳储量是最高的[ 3 ] 。在没有人类干扰的情况下 ,天然湿地 植物净同化的碳仅有 15 % , 再释放到大气中[ 4 ] , 泥炭湿地的植被净生产力约有 30 %～ 40 %贮存在泥炭层 [ 5 ] 。
3. 492 t/ hm2 ,平均 14. 954 t/ hm2 比温带地区湿地植物碳密度高 ; 未受干扰草甸土壤碳密度为 260. 510 t/ hm2 ,每
年收获产品草甸是 185. 492 t/ hm2 ,林地 234. 513 t/ hm2 ,水生植物土壤为 206. 882 t/ hm2 ,低于全国湿地土壤平均 值 。碳贮量分配中 , 植 被 层 、 凋 落 物 层 和 土 壤 层 的 碳 贮 量 分 别 占 各 植 被 类 型 系 统 碳 的 总 贮 量 的 0. 47 % ～
3 收稿日期 :2009209207 基金项目 : 湖南省科技厅重点项目 (2006S K4059) ; 国家林业局重点项目 (2006 - 11) 作者简介 : 康文星 (1947 - ) ,男 ,教授 ,博士生导师 ,主要从事森林生态 、 环境生态的研究 。E2mail : kwx1218 @126. co m
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水土保持学报
第 23 卷
近半世纪来 ,人类对天然湿地的干预不断增加 ,导致湿地面积锐减 ,湿地旱化严重 ,其储存的有机碳大量降解 , 成为一个向大气层释放温室气体的碳源[ 6 ] 。因此 ,湿地生态系统的碳素循环 ,尤其是其储量变化对陆地生态系 统碳循环和全球气候变化具有非常重要的影响 。本研究在对洞庭湖湿地植被生物量调查的基础上 ,研究了洞 庭湖湿地不同植被系统的碳贮量及其在各组分的分配 ,目的是为湿地生态系统的碳汇功能研究提供基础数据 。
14. 69 % ,0. 29 %～1. 10 %和 84. 54 %～99. 53 % 。每年收获部分产品的草甸土壤碳密度只有未受人为干扰草甸
的 71. 2 % ,原生草本植物草地改造成林地后 ,6 年的时间 ,土壤的碳密度减少了 10 % 。因此 ,控制人为干扰 ,防止 湿地破碎化 、 保护好湿地 、 保证湿地的固碳潜力 ,是湿地管理中应该优先考虑的问题 。 关键词 : 湿地 ; 碳密度 ; 碳贮量 ; 洞庭湖 中图分类号 : S154. 4 文献标识码 :A 文章编号 :100922242 (2009) 0620129205
2 研究方法
2. 1 植被类型面积 2005 年利用 MA PCIS 手段和方法编制了洞庭湖湿地景观格局数字化图 , 自动生成各类景观属性数据 ,数字化图提供了各类型湿地斑块的分布格局 ,数据库提供了各类湿地的斑块面积 ( 包括植被类型面积) 。
库 2. 2 植被生物量现存量和凋落物量的估算
Carbon Storage of the Wetland Vegetation Ecosystem and Its Distribution in Dongting Lake
KAN G Wen2xing1 ,2 ,3 , TIAN Hui1 , H E J ie2nan1 ,XI Ho ng2zheng4 ,CU I Sha2sha1 , HU Yan2ping1
第 23 卷第 6 期 2009 年 12 月
水土保持学报 Journal of Soil and Water Conservatio n
Vol. 23 No . 6 Dec. ,2009
洞庭湖湿地植被系统的碳贮量及其分配
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康文星1 ,2 ,3 ,田 徽1 ,何介南1 ,席宏正4 ,崔莎莎1 ,胡燕平1
Abstract : Based o n t he investigatio n of bio mass and t he experimental data , carbo n densit y , carbo n storage and it s dist ributio n of t he wetland vegetatio n eco system in Do ngting Lake were st udied. The result s showed t hat t he carbo n densit y of t he t ree layer vegetatio n was 15. 607～40. 501 t/ hm2 , of herbaceo us layer vegeta2 tio n was 5. 906～21. 632 t/ hm2 , of aquatic vegetatio n was 1. 460～3. 492 t/ hm2 . A nd t he average carbo n in2 tensit y of t hem was 14. 954 t/ hm2 , which is higher t han wetland plant s in temperate regio ns. Meanwhile , t he soil carbo n densit y of t he undist urbed meadow was 260. 510 t/ hm2 , of t he annual harvest of p ro duct s meadow was 185. 492 t/ hm2 , of t he woodland was 234. 513 t/ hm2 , and of t he aquatic plant s and soil was 206. 882 t/ hm2 . All of t hem were lower t han t hat of t he natio nal average of wetland soil . For t he dist ributio n of carbo n storage , t he carbo n sto rage of vegetatio n layer s , lit ter layer and soil layer acco unted fo r 0. 47 %～ 14. 69 % , 0. 29 %～1. 10 % and 84. 54 %～99. 53 % of total carbo n storage of different t ypes of vegetatio n sys2 tems. The carbo n densit y of t he annual harvest of so me p roduct s meadow soil o nly was 71. 2 percent of t hat of t he undist urbed meadow. Af ter t he grassland wit h herbaceo us plant s had been changing into native forest , t he soil carbo n densit y had decreased by 10 % in six year s. Therefore , co nt rolling man2made interference , p reventing t he f ragmentatio n of wetlands , p rotecting wetlands , and being ensured t he carbo n sequest ratio n potential of wetlands sho uld be given p rio rit y co nsideratio n in wetlands management . Key words : wetlands ; carbo n densit y ;carbo n storage ;Do ngting lake
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1 研究区概况
洞庭湖湿地 ( 28° 30′ - 29° 31′ N ,110° 40′ - 113° 10′ E) 面积 3 927 km2 ,其中植被覆盖的湖州 、 浅水沼泽和白 2 ( 泥) 沙滩面积 2 500 km ,属于亚热带季风湿润气候区 ,年平均气温 16. 4 ～ 17 ℃, 年降水量 1 328. 8 mm ,年总 辐射量 418. 7～755. 6 kJ / ( cm2 ・ a) ,热量较丰富 ,水热大部分时间同步 [ 7 ] 。洞庭湖湿地植被类型分为 : 水生植 被类型 ,该类植被处于沼泽化地段 ,属常年积水状态 ; 草本植被类型 , 这些植物群落大都处在滩涂地势低洼地 段 ,每年汛期都有被洪水淹没的可能 ,属于季节性淹水的草甸 ; 乔木植物类型 ,这些植被处在滩涂高地 ,属于常 年无积水状态 。