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山东省杨树人工林土壤有机碳空间分布特征及其影响因素

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在全球气候变化的大环境下,提高人工林的固碳增汇能力是减缓大气二氧化碳(CO2)浓度上升和全球变暖的重要手段。土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳储库,增加土壤碳汇成为实现“双碳”战略的有效途径。山东省人工林面积142.26万hm2,占乔木林总面积的93.19%,然而人工林碳储量研究主要集中于植被层和单一区域,省域尺度人工林土壤有机碳空间分布特征及碳汇潜力尚缺乏系统的研究,一定程度上制约了人工林精准质量提升及碳汇交易的实施。本研究以山东省杨树人工林为研究对象,在全省范围内选取181个样地并分层取样(0-20cm、20-40cm、40-60cm)。利用土壤有机碳测定及直接野外测量数据,通过地统计学克里金插值法绘制杨树人工林土壤有机碳密度空间分布图,初步分析土壤有机碳密度空间分布特征。利用单因素分析、皮尔逊相关性分析及逐步回归方程,探讨土壤有机碳密度的影响因素。对丰富山东省人工林土壤碳汇研究、准确地评估土壤固碳能力、提升山东省人工林质量具有重要意义。研究结果如下: (1)山东省杨树人工林0-60cm土壤平均有机碳密度为7.71±4.19kg/m2,变化范围为1.19-21.06kg/m2。0-20cm土层土壤平均有机碳密度3.07±1.80kg/m2,变化范围为0.28-10.17kg/m2,约占总量的40%。20-40cm和40-60cm土壤平均有机碳密度分别为2.42±1.45kg/m2和2.23±1.35kg/m2,变化范围分别为0.07-6.42kg/m2、0.07-6.83kg/m2。 (2)山东省杨树人工林土壤有机碳密度空间分布特征。土壤总有机碳及各土层土壤有机碳密度分布规律基本一致,水平空间中土壤有机碳密度呈现自西向东由低升高再降低的趋势,由南向北呈现随纬度的增加而降低,济南-泰安-枣庄一带土壤有机碳密度较高,菏泽、东营-潍坊-临沂以及威海-青岛一带较低。垂直分布上随土层深度的增加土壤有机碳密度随之下降,0-20cm土层土壤有机碳密度下降速度显著高于20-40cm土层。 (3)山东省杨树人工林土壤有机碳密度在不同生态区表现为:鲁中南山地丘陵区(9.05kg/m2)>鲁东沿海防护区(8.48kg/m2)>鲁西平原区(6.76kg/m2)>鲁北黄河三角洲区(6.13kg/m2)。不同林龄阶段表现为:中龄林(9.04kg/m2)>成熟林(7.92kg/m2)>幼龄林(7.62kg/m2)>近熟林(6.70kg/m2),幼龄林和中龄林土壤有机碳密度占总量一半以上。不同土壤中表现为:潮土(7.72kg/m2)>棕壤土(6.63kg/m2)>黄壤土(4.46kg/m2)。不同干扰强度下表现为:中度干扰(9.81kg/m2)>重度干扰(7.46kg/m2)>轻度干扰(7.14kg/m2)。 (4)山东省杨树人工林土壤有机碳密度影响因素。Person相关性分析可知土壤有机碳与土壤含水率呈极显著正相关(P<0.01),与土壤容重、降水、林分密度呈显著正相关,与pH呈显著负相关(P<0.05);与气温、海拔、植被覆盖度呈正相关,与枯落物蓄积量呈负相关,相关性并不显著(P>0.05)。逐步回归分析可知杨树人工林土壤有机碳密度主要影响因子为降水量、土壤容重、枯落物蓄积量,其中土壤容重影响程度最大,随土层深度增加各因素影响程度逐渐降低。 综上所述,山东省杨树人工林土壤有机碳密度呈现明显的空间分布差异,整体杨树人工林土壤碳密度在全国处于中等水平,在北方地区处于中等偏上水平,且幼中龄林占主要部分,具有较高固碳价值和碳汇增长潜力。仍需进一步加强人工林管理,综合多因素考虑,应注意合理密植、适度干扰、改良土壤等,以提高土壤固碳能力,促进山东省人工林碳汇可持续发展。

巩杰

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杨树人工林 土壤有机碳 空间分布

硕士

林业

李传荣

2024

山东农业大学

中文

S7