深圳福田秋茄红树林生态系统碳循环的初步研究 - 生态环境学报

1194 生 态 环 境 学 报 第 21 卷 第 7 期 (2012 年 7 月 )汇 占 了 66.14%, 为 13.28 t·hm -2·a -1 , 土 壤 和 凋 落 物碳 库 没 有 发 生 显 著 变 化 。中 滩 人 工 林 的 生 态 系 统 碳 密 度 为284.56~294.54 t·hm -2 。 其 中 , 植 被 碳 密 度 为94.70~104.07 t·hm -2 ,99% 以 上 为 乔 木 层 , 除 少 量 秋茄 幼 苗 外 , 没 有 其 他 草 本 植 物 。 乔 木 层 地 下 和 地 上生 物 量 的 比 值 为 0.34~0.37。 相 对 植 被 而 言 , 土 壤 存储 了 更 多 的 有 机 碳 , 占 总 碳 密 度 的 60.06%~62.13%,50 cm 深 度 的 土 壤 有 机 碳 密 度 为 176.18~176.90t·hm -2 , 相 当 于 植 被 碳 密 度 的 1.70~1.88 倍 。 另 外 ,由 于 潮 汐 的 冲 刷 作 用 , 中 滩 截 留 的 凋 落 物 残 体 很少 , 凋 落 物 层 的 碳 密 度 仅 为 0.52 t·hm -2 , 粗 木 质 残体 碳 密 度 为 13.04~13.16 t·hm -2 , 两 者 在 中 滩 总 碳 密度 中 的 比 例 约 为 4.61%~4.82%。 研 究 时 段 内 , 中 滩人 工 秋 茄 林 的 生 态 系 统 碳 汇 量 为 9.98 t·hm -2·a -1 , 其中 植 被 碳 汇 占 了 93.84%, 为 9.36 t·hm -2·a -1 , 土 壤 和凋 落 物 碳 库 保 持 稳 定 , 没 有 发 生 显 著 变 化 。外 滩 人 工 林 的 生 态 系 统 碳 密 度 为 230.55~234.58 t·hm -2 。 其 中 , 植 被 碳 密 度 为 40.23~44.54t·hm -2 , 全 部 为 乔 木 层 , 极 少 发 现 红 树 林 幼 苗 或 其他 草 本 植 物 。 乔 木 层 地 下 和 地 上 生 物 量 的 比 值 为0.35~0.38。 相 对 内 滩 和 中 滩 而 言 , 土 壤 碳 库 在 总 碳密 度 的 比 例 更 大 , 为 81.63%~80.15%,50 cm 深 度的 土 壤 有 机 碳 密 度 为 188.02~188.21 t·hm -2 , 相 当 于植 被 碳 密 度 的 4.22~4.68 倍 。 另 外 , 外 滩 的 潮 汐 冲刷 作 用 最 强 烈 , 林 内 截 留 的 凋 落 物 残 体 极 少 , 凋 落物 层 的 碳 密 度 仅 为 0.10~0.11 t·hm -2 , 粗 木 质 残 体 碳密 度 为 1.91~2.01 t·hm -2 , 两 者 在 外 滩 总 碳 密 度 中 的比 例 仅 为 0.86%~0.91%。 研 究 时 段 内 , 外 滩 人 工 秋茄 林 的 生 态 系 统 碳 汇 量 为 4.03 t·hm -2·a -1 , 全 部 来 源于 植 被 碳 汇 。3.2 生 态 系 统 碳 循 环 和 碳 通 量根 据 公 式 9~16, 初 步 构 建 了 福 田 秋 茄 红 树 林 的生 态 系 统 碳 循 环 模 式 ( 图 1)。 对 于 土 壤 碳 循 环 , 根据 土 壤 碳 储 量 净 增 量 、 土 壤 异 氧 呼 吸 量 和 甲 烷 排 放的 监 测 值 , 用 公 式 15 推 算 出 内 源 碳 输 入 和 外 源 碳输 入 之 和 , 进 而 采 用 碳 氮 比 值 方 法 确 定 的 内 外 源 碳输 入 比 例 计 算 出 研 究 时 段 内 两 种 来 源 的 土 壤 碳 输入 量 。 对 于 凋 落 物 层 , 根 据 凋 落 物 生 成 量 、 凋 落 物碳 储 量 净 增 量 和 土 壤 内 源 碳 输 入 , 采 用 公 式 16 推算 出 凋 落 物 残 体 腐 烂 分 解 、 食 草 动 物 消 耗 和 冲 入 海洋 的 总 量 , 但 是 由 于 难 以 确 定 三 者 的 比 例 , 本 文 仅初 步 估 算 了 这 三 者 的 总 量 ( 表 7)。 另 外 , 由 于 粗 木质 残 体 碳 储 量 的 比 例 较 小 , 而 且 空 间 分 布 不 均 , 在碳 循 环 模 式 构 建 中 , 没 有 考 虑 粗 木 质 残 体 在 生 态 系统 碳 循 环 中 的 作 用 。内 滩 秋 茄 天 然 林 的 植 被 生 物 量 净 增 量 为 13.28植 被 层图 1 秋 茄 红 树 林 的 碳 循 环 模 式Fig.1 The carbon cycle model of Kandelia candel表 7 秋 茄 红 树 林 的 碳 通 量-1Table 7 Carbon flux of Kandelia candel t·hm-2·a项 目 内 滩 中 滩 外 滩总 初 级 生 产 力 (GPP) 35.914 2 19.901 6 8.677 1净 初 级 生 产 力 (NPP) 23.838 2 14.743 3 6.475 1叶 呼 吸 4.845 4 2.259 4 0.967 0植 被 呼 吸 (R a )枝 干 呼 吸 6.157 8 2.728 4 1.167 7根 系 呼 吸 1.072 8 0.170 5 0.067 3合 计 12.076 0 5.158 3 2.202 0凋 落 物 生 成 量 (L) 10.553 4 5.380 6 2.167 4植 被 碳 储 量 净 增 量 (△C V ) 13.284 8 9.362 7 4.307 7凋 落 物 生 成 量 (L) 10.553 4 5.380 6 2.167 4腐 烂 分 解 (D)+ 食 草 动 物 消 耗5.270 7 5.033 2 2.037 6(H)+ 冲 入 海 洋 (I)凋 落 物 层凋 落 物 残 体 向 土 壤 的 碳 输 入2.772 1 0.346 6 0.118 1(E n )凋 落 物 碳 储 量 净 增 量 (△C L ) 2.510 6 0.000 8 0.011 7土 壤 层内 源 碳 输 入 (E n ) 2.654 4 0.278 1 0.061 9外 源 碳 输 入 (E x ) 3.320 0 1.152 2 0.264 0土 壤 微 生 物 异 氧 呼 吸 (R h ) 1.609 2 0.402 5 0.249 4甲 烷 排 放 (M e ) 0.086 2 0.307 8 0.268 5土 壤 碳 储 量 净 增 量 (△C S ) 4.279 0.72 -0.192t·hm -2·a -1 , 凋 落 物 生 成 量 为 10.55 t·hm -2·a -1 , 植 被 的自 养 呼 吸 量 为 12.20 t·hm -2·a -1 , 其 中 地 上 部 分 和 地-1下 根 系 的 呼 吸 分 别 为 11.00 t·hm-2·a 和 1.08t·hm -2·a -1 ,GPP 和 NPP 分 别 为 35.91 t·hm -2·a -1 和23.84 t·hm -2·a -1 。 生 成 的 凋 落 物 中 约 26.27% 输 入 到土 壤 碳 库 , 约 49.94% 以 食 草 动 物 消 耗 、 腐 烂 分 解 和冲 入 海 洋 等 方 式 流 失 。 土 壤 碳 储 量 净 增 量 为 4.28t·hm -2·a -1 , 内 外 源 碳 输 入 量 分 别 为 2.65 t·hm -2·a -1 和3.32 t·hm -2·a -1 , 土 壤 向 大 气 中 排 放 的 总 碳 量 为 2.76t·hm -2·a -1 。中 滩 秋 茄 人 工 林 的 植 被 生 物 量 净 增 量 为 9.36t·hm -2·a -1 , 凋 落 物 生 成 量 为 5.38 t·hm -2·a -1 , 植 被 的自 养 呼 吸 量 为 5.16 t·hm -2·a -1 , 其 中 地 上 部 分 和 地 下