低效马尾松人工林改造对森林碳固存的影响及其机理

Soil organic carbon is a major component of forest soil carbon storage which is the largest carbon storage in terrestrial ecosystem. Variations of organic carbon input due to stand improvement will affect conversion rates of soil organic carbon. But its effect on forest carbon sequestration, especially on soil respiration and its mechanisms have not been clear. In this project, P. Massoniana plantations which is an important forest resources in the south of China will be taken as the research object. Stand improvements by replanting broadleaf species in the undergrowth were carried out in 2002. Organic carbon input is controlled by adjusting the litter amount and its components. To explore the influence of stand improvement on forest carbon input and forest carbon sequestration, the variations of litter productivity and its components, forest vegetation biomass, all the components of soil respiration, soil microbial biomass and its community structure and soil physical and chemical properties will be studied. The relationship between the variation of ecosystem carbon sequestration and the variations of the above indexes will be analysed to expound the effect mechanism of stand improvement on forest carbon sequestration. The results of the project have important theoretical value to interpretation whether the change of forest structure increases plantation carbon storage or not and its mechanism.

森林土壤是陆地生态系统最大的碳库，土壤有机碳是森林土壤碳库的主要组分。因林分改造造成的土壤机物质输入的改变（凋落物的质和量），会影响到土壤有机碳转化速率，但这种转化速率的改变对森林碳固存特别是土壤呼吸的影响及其机理尚未明确。本项目以我国南方重要森林资源（马尾松林）为研究对象，通过在林下补植阔叶树种进行改造（2002年改造完成），采用调节凋落物量及其种类组成的途径控制有机碳的输入，研究经过阔叶化改造前后的马尾松林凋落物质量、植被生物量、土壤理化性质、土壤呼吸、土壤微生物生物量及微生物群落结构的变化及各生物指标之间的关系，通过对上述各参数的综合研判，阐明低效林改造对低效马尾松林土壤碳输入和碳固存的影响及其可能机理。研究结果对揭示林分结构改变是否增加人工林碳贮量及其作用机理具有重要理论价值。

本项目通过在林下补植阔叶树种进行改造，研究低效马尾松林改造对对森林土壤碳固存特别是土壤呼吸的影响，项目执行过程中共发表相关学术论文发表相关学术论文6 篇，其中SCI论文2 篇，国内核心期刊3 篇。完成了项目研究计划，实现了预期目标。主要研究结果如下：. 1). 对江西省和福建省部分县市林区进行的林分改造模式进行了调研，目前实践中林分改造的主要模式有林下种植、林下补植阔叶树种、林间种植。林下种植主要是种植草珊瑚、石槲等，林下补植主要是在马尾松林下种植物木荷、枫香、楠木、红锥等阔叶树种，提高了低效林的光能利用效率和农地的经济价值。. 2). 林分改造不仅降低了土壤碳释放，并且减缓了土壤碳释放的时间动态。主要原因是马尾松纯林的林下灌木较少，太阳辐射强度较大，土壤水分容易丧失，土壤温度受太阳辐射的影响而产生较剧烈的变化。. 3). 林分改造促进了林地表层土壤中土壤微生物生物量碳和氮的积累，但减少了下层土壤中土壤微生物生物量碳和氮的含量。. 4).　低效马尾松林改造影响了林地土壤有机质(SOM)含量以及NH4+-N、NO3- -N、可利用性P和K等无机养分的含量，这种影响随着树种和土层深度不同而异. 5).　不同改造模式下和不同土层中土壤可溶性有机氮的含量均存在一定的差异。马尾松纯林10~20 cm土层SON含量高于0~10 cm土层SON含量，但是，在马尾松林下套种荷木或枫香进行改造之后，10~20 cm土层SON含量低于0~10 cm土层SON含量，这意味着低效马尾松林中土壤可溶性有机氮随着土壤水的下渗而向下层淋渗，而通过林下套种阔叶树种进行改造之后，改善了低效林的氮可利用性，增加了表层土壤有机氮含量，有利于土壤微生物生物量碳的积累。