毛竹林集约经营过程中碳生存、稳定性及其调控机制

毛竹是中国南方重要的森林资源，毛竹林具有生长快，生物量积累迅速，固碳巨大的特点。近年来高强度集约经营使毛竹地上部分生物量增加，竹材CO2固定量显著提高，但是，集约化栽培使毛竹林土壤有机质矿化加剧，土壤CO2排放增强，从而使竹林土壤碳储量下降，因此，集约经营后毛竹林整个生态系统中碳究竟是增加还是减少，集约经营后毛竹林生态系统中碳地上地下分配发生了怎样变化，这些问题值得深入研究。本项目旨在阐明集约经营过程中毛竹林系统碳积累和空间分布规律；揭示毛竹林集约经营过程中土壤碳的形态和稳定性变化特征；明确不同施肥对竹林碳积累和土壤碳稳定性的影响；提出固碳最大化为目标的立竹密度和年龄结构调控机制。研究结果对毛竹林的可持续经营提供技术支撑。

毛竹（Phyllostachy pubescens）是中国重要的森林资源，近年来高强度集约经营使毛竹地上部分生物量增加，竹材CO2固定量显著提高，但是，集约化栽培使毛竹林土壤有机质矿化加剧，土壤CO2排放增强，从而使竹林土壤碳储量下降，因此，本项目研究了集约经营后毛竹林整个生态系统中碳储量、形态的变化以及毛竹林生态系统中碳地上地下分配的变化特征以及调控机制。研究结果表明：1）随着毛竹林集约经营时间的增加，土壤TOC和MBC含量显著下降，而WSOC和ROC含量没有显著变化，集约经营初期（5年），MBC占TOC的比例与粗放经营竹林相比没有显著差异，随着集约经营时间的增加，此比例显著降低。集约经营措施对毛竹林土壤各种碳形态的剖面分布特征没有显著影响。核磁共振结果表明，毛竹林土壤碳库主要以烷基碳和烷氧碳为主。随着集约经营时间的增加，烷基碳和A/O-A值显著增加，烷氧碳、芳香碳和芳香度显著下降。集约经营措施既会导致毛竹林土壤碳的损失，又会显著影响毛竹林土壤碳的化学结构特征。2）集约经营毛竹林生态系统中碳储量总数为101.007 t•hm-2，比粗放经营竹林减少8.133 t•hm-2，其中乔木层、灌木层、草本层和枯落物层之和比粗放经营竹林减少1.364 t•hm-2，土壤层比粗放经营减少6.265 t•hm-2，说明毛竹集约经营后生态系统中碳储量下降，其中主要是土壤碳的减少。3）毛竹林固碳最大化施肥量以125 kg N hm-1、40kg P2O5 hm-1和100 kg K2O hm-1为佳，该技术的采用可使毛竹林的碳汇能力为11.84 t CO2 hm-2 a-1，可以使毛竹林的碳汇能力提高27.6%。