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

1196 生 态 环 境 学 报 第 21 卷 第 7 期 (2012 年 7 月 )表 8 不 同 地 区 红 树 林 初 级 生 产 力 的 比 较Table 8 The comparison of primary productivity in different areas国 内 红 树 林 分 布 地 理 位 置 群 落凋 落 物 量 / 生 物 量 净 增 量 /(t·hm -2·a -1 ) (t·hm -2·a -1 )海 南 省 三 亚 河 18°28′N, 108°41′E 红 树 + 海 榄 + 榄 李 6.94 [32] ——海 南 省 东 寨 港 红 树 林 自 然 保 护 区 19°51′N, 110°24′E 海 莲 纯 林 6.28 [33] ——海 南 省 东 寨 港 红 树 林 自 然 保 护 区 19°53′N, 110°37′E 海 莲 林 6.55 [34] 8.21 [34]海 南 省 东 寨 港 红 树 林 自 然 保 护 区 19°56′N, 110°44′E 海 莲 林 7.42 [35] ——雷 州 半 岛 20°41′N, 110°12′E 秋 茄 + 木 榄 + 红 海 榄 8.48 [36] ——广 西 省 英 罗 湾 海 滩 21°28′N, 109°43′E 红 海 榄 林 3.16 [37] 4.53 [38]广 西 省 英 罗 湾 海 滩 21°28′N, 109°43′E 红 海 榄 林 3.86 [38] 4.53 [38]深 圳 福 田 红 树 林 自 然 保 护 区 22°31′N, 114°05′E 海 桑 + 无 瓣 海 桑 + 秋 茄 8.3 [19] 9.90 [19]深 圳 福 田 红 树 林 自 然 保 护 区 22°31′N, 114°05′E 秋 茄 + 桐 花 树 + 白 骨 壤 5.99 [39] ——深 圳 福 田 红 树 林 自 然 保 护 区 22°31′N, 114°06′E 白 骨 壤 —— 5.75 [15]深 圳 福 田 红 树 林 自 然 保 护 区 22°31′N, 114°00′E 秋 茄 ( 本 文 ) 6.03 8.98广 州 市 南 沙 地 区 23°01′N, 113°41′E 秋 茄 + 桐 花 树 + 白 骨 壤 —— 4.6 [42]福 建 省 九 龙 江 口 24°24′N, 117°55′E 秋 茄 林 4.31 [40] ——福 建 省 九 龙 江 口 24°26′N, 117°55′E 秋 茄 林 4.60 [41] ——福 建 省 九 龙 江 口 24°54′N, 117°23′E 秋 茄 纯 林 4.26 [42] 7.47 [43]平 均 5.86 6.74群 落 (8.3 t·hm -2·a -1 ), 生 物 量 净 增 量 高 于 白 骨 壤 林(5.749 t·hm -2·a -1 ), 低 于 海 桑 + 无 瓣 海 桑 + 秋 茄 群 落(9.898 t·hm -2·a -1 ), 这 说 明 海 桑 和 无 瓣 海 桑 的 人 工 引种 可 以 明 显 提 高 保 护 区 内 的 碳 储 量 。福 田 秋 茄 林 的 土 壤 CO 2 排 放 ( 包 括 根 系 呼 吸 和微 生 物 异 氧 呼 吸 ) 在 0.32~2.68 t·hm -2·a -1 之 间 ,CH 4排 放 在 0.09~0.31 t·hm -2·a -1 之 间 , 与 康 文 星 等 (2008)在 广 州 秋 茄 + 桐 花 树 + 白 骨 壤 群 落 的 研 究 结 果 (CO 2排 放 为 0.21~2.80 t·hm -2·a -1 ,CH 4 排 放 为 0.03~0.33t·hm -2·a -1 ) 相 当 [43] , 并 与 海 南 岛 、 厦 门 和 广 西 英 罗湾 等 地 的 研 究 结 果 也 有 着 类 似 的 数 值 和 变 化 趋 势[45-47] 。 多 数 研 究 结 果 表 明 , 红 树 林 土 壤 的 CO 2 和CH 4 排 放 与 气 温 有 着 一 定 的 相 关 关 系 , 但 是 这 种 相关 关 系 非 常 复 杂 , 在 某 些 样 地 并 不 显 著 , 甚 至 相 同地 段 的 不 同 群 落 也 就 很 大 的 区 别 [47] 。 这 说 明 影 响 土壤 碳 排 放 的 因 素 很 多 , 除 温 度 外 , 水 分 含 量 、 盐 度 、有 机 碳 含 量 等 因 素 也 可 能 有 着 很 大 的 影 响 , 但 是 这种 影 响 机 制 需 要 较 长 的 时 间 才 能 体 现 出 来 , 需 要 继续 进 行 持 续 的 监 测 才 能 有 效 地 解 释 这 种 影 响 机 制 。福 田 秋 茄 人 工 林 中 滩 和 外 滩 的 植 被 地 上 部 分呼 吸 为 2.13~4.99 t·hm -2·a -1 [48], 与 亚 热 带 陆 地 森 林(3.94~5.42 t·hm -2·a -1 ) 和 温 带 陆 地 森 林 (2.19~6.93t·hm -2·a -1 ) 相 当 。 内 滩 天 然 秋 茄 林 的 植 被 呼 吸 高 达12.08 t·hm -2·a -1 , 高 于 我 国 主 要 的 陆 地 森 林 系 统 , 与澳 大 利 亚 20 a 的 Pinus radiata 林 (10.68 t·hm -2·a -1 )接 近 [49] , 而 低 于 美 国 15 a 的 火 炬 松 林 (17.04t·hm -2·a -1 ) [50] 。 红 树 林 的 植 被 呼 吸 量 与 滩 面 高 度 有着 直 接 关 系 , 很 大 程 度 上 是 由 不 同 滩 位 的 立 木 密 度和 生 物 量 的 巨 大 差 异 导 致 的 。4.3 影 响 碳 循 环 评 估 的 误 差 分 析利 用 图 1 构 建 的 红 树 林 生 态 系 统 碳 循 环 模 式 ,可 以 进 行 典 型 河 口 红 树 林 的 碳 循 环 评 估 , 以 下 4 个方 面 可 能 成 为 其 评 估 误 差 的 主 要 来 源 :(1) 在 红 树 林 土 壤 有 机 碳 来 源 的 计 算 中 , 本 研究 采 用 常 规 的 碳 氮 比 值 方 法 对 有 机 碳 的 来 源 做 了粗 略 的 估 算 , 认 为 秋 茄 林 各 滩 位 土 壤 的 内 源 植 物 碳输 入 比 例 在 18.56%~44.43% 之 间 , 平 均 为 27.62%。这 个 结 果 与 薛 博 (2007) 采 用 鉴 别 生 物 标 志 物 ( 正构 烷 烃 、 脂 肪 酸 等 ) 方 法 计 算 的 漳 江 口 秋 茄 纯 林 土壤 的 植 物 碳 输 入 比 例 ( 约 30%) 相 一 致 [9] 。 因 此 ,虽 然 碳 氮 比 值 方 法 在 有 机 碳 来 源 的 估 算 中 存 在 着较 大 的 不 确 定 性 , 但 是 在 红 树 林 碳 循 环 的 初 步 研 究中 , 依 然 可 以 作 为 有 机 碳 来 源 的 判 断 方 法 , 而 生 物标 志 化 合 物 等 研 究 生 态 环 境 变 化 的 新 兴 手 段 , 在 深入 了 解 红 树 林 土 壤 碳 循 环 中 将 发 挥 重 要 的 作 用 。(2) 本 研 究 仅 是 为 期 一 年 的 观 测 结 果 , 土 壤 和凋 落 物 碳 库 的 变 化 并 不 显 著 , 其 碳 储 量 变 化 的 估 算可 能 存 在 较 大 的 不 确 定 性 , 因 此 这 个 研 究 结 果 不 能简 单 地 推 广 到 更 长 的 时 间 尺 度 , 更 不 能 简 单 地 应 用于 其 他 的 滨 海 红 树 林 类 型 。 由 于 红 树 林 生 态 系 统 碳循 环 过 程 异 常 复 杂 , 典 型 样 地 的 长 期 监 测 是 准 确 构建 红 树 林 碳 循 环 模 式 的 必 要 途 径 。(3) 本 研 究 假 定 了 凋 落 物 残 体 是 植 被 碳 库 向 土壤 碳 库 输 送 有 机 碳 的 唯 一 途 径 , 但 实 际 上 根 系 分 泌物 和 死 亡 根 系 等 也 是 土 壤 有 机 碳 库 的 来 源 之 一 , 这种 处 理 的 假 定 条 件 是 由 于 呼 吸 和 分 解 、 根 系 分 泌 物和 死 亡 根 系 在 土 壤 中 的 储 量 保 持 一 定 。 这 在 一 个 稳定 的 生 态 系 统 是 可 能 的 , 但 需 要 确 认 [21] 。(4) 本 文 对 秋 茄 林 净 初 级 生 产 力 的 分 析 只 考 虑了 生 物 量 的 净 增 量 和 凋 落 物 产 生 量 , 忽 略 了 细 根 枯