森林吸碳放氧可减缓气候变暖,中国森林生态系统作为全球森林生态系统的一部分发挥了重要的碳汇作用,尤其三北防护林,绿洲农田防护林作为核心部分,固碳功能往往容易被忽略,难以全面评价生态效益。绿洲农田防护林碳储量由生物量和含碳量得出,生物量研究极其重要。现存生物量模型,种间差异大,无大径级。三北防护林退化面积达322.6万hm2,华北、西北地区杨树退化也较严重。
根系是树木吸收水肥的主要器官和碳储量重要组成部分,发挥着重要固碳作用;但因挖掘困难,分布复杂,目前对窄林带结构根生物量研究不够深入,尤其研究根生物量不同土层深度分布及变化规律尚不多。但因其重要性直接反映林带健康状况,且根系与土壤间的碳循环对于土壤固碳起着重要作用,所以对干旱区防护林根生物量的研究意义重大。
绿洲防护林20年为一个轮伐期,长期观测难度大;每年调查会降低林带保存率、防风、固碳等效益;干旱区造林多易形成小老头树,年龄建模与实际不符;挖根易对渠、路、田、电造成破坏。笔者以乌兰布和沙漠东北部磴口节水型窄林带田渠林路式绿洲农田防护林为研究对象,为克服长期观测难度大,解决每年生物量调查降低林带保存率、防风、固碳等效益、年龄建模与实际不符、模型样本量小和胸径小、破坏基础设施等问题,以胸径、树高与根生物量建模,研究林带不同土层深度根生物量分布及其变化规律,为窄林带农田防护林根碳储量研究提供参考,以便全方位评价干旱区绿洲农田防护林的生态功能。
试验区位于乌兰布和沙漠东北部磴口绿洲,海拔1051m,沙丘地貌,沙壤土和黏土,属大陆性季风气候区,全年气候干旱少雨,年均降雨量144mm,蒸发量3000mm左右,地下水位7~8m,风沙危害严重,是沙尘暴发源地之一。天然植被以唐古特白刺(Nitraria tangutorum Bor.)、油蒿(Artemisia ordosica Krasch.)为建群种。该区域为防风固沙建设了大范围的农田防护林网。
通过对试验区内防护林带的测量调查,数据分析处理,得出以下结论:
林带T垂直空间呈倒金字塔形状逐层递减浅土层集中分布,且分配比例相对恒定;随胸径增长,4土层T、M、L均有所增加,但增幅不同,顺序与T排序一致;
各土层T占根总生物量分配比例虽略有浮动,但未呈现明显的趋势性变化;
胸径10 cm和20 cmT主要分布在Ⅰ、Ⅱ土层空间内,占T分配比例分别为2/3和1/3,比例相对恒定;
T集中分布在100 cm以内,胸径达到30~40 cm左右Ⅲ层和Ⅳ层才有少量T分布;
4土层T以M为主占2/3,随胸径增长而累积,但Ⅰ层占比呈递减趋势,剩余3层则增加;
L呈双层分布结构,第1层分布在Ⅰ层,第2层分布在Ⅱ层空间,生物量占1/3,Ⅰ层占比例呈递增趋势,Ⅱ层比例则递减。
林带T垂直空间呈倒三金字塔形状逐层递减呈浅土层集中分布,随胸径增长而增大,适用于干旱区绿洲农田防护林带T、碳储量的研究,对于全方位评价干旱区乃至三北地区绿洲农田防护林的生态效益有重要的参考价值。
本研究由中国林科院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目"绿洲农田防护林碳储量与服务价值的研究"(CAFYBB2017MB002),"乌兰布和沙漠植被调查与防沙治沙体系构建对策研究"(CAFYBB2014MA016)项目共同资助。
《中国水土保持科学》是由中国科学技术协会主管,中国水土保持学会主办的综合性学术期刊。2003年创刊,双月刊,公开发行,2004年成为中国科技核心期刊,2011年入选中国科学引文数据库(CSCD),2015年入编《中文核心期刊要目总览》2014年版(即第七版)。
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