雷竹林集约经营对碳源汇的影响

赵　旭，尹跃虎（.内蒙古大兴安岭林业科学技术研究所，呼伦贝尔 050；.内蒙古大兴安岭森林调查规划院，呼伦贝尔 050）



雷竹林集约经营对碳源汇的影响

赵旭1，尹跃虎2
（1.内蒙古大兴安岭林业科学技术研究所，呼伦贝尔 022150；2.内蒙古大兴安岭森林调查规划院，呼伦贝尔 022150）

摘 要：随着雷竹林经济效益增加，雷竹林面积逐年增加，集约经营强度也在不断提升。文章以1990～2010年间采取粗放经营措施的碳储量作为基线，将实际生产中雷竹林采取粗放和集约经营两种经营方式下的碳储量变化作为实际变化，对比分析得出集约经营对雷竹林碳储量的影响。

关键词：雷竹林 碳储量 基线

以重施肥和冬季地表覆盖技术为核心的集约经营措施使得雷竹的竹笋产量大大提高，极大地提高了农民的经济收益。这种冬季地表覆盖技术的核心是竹林地表冬季覆盖稻草、竹叶等有机物质，通过有机物料隔绝冷空气侵入土壤和有机物料腐烂中产生热量来使土壤保持较高温度，从而达到提前出笋的目的。然而，林地有机材料覆盖可以使得立竹度过大或过小、立竹胸径下降、生物量分配比例失调、立竹年龄分配比例不合理、叶面积指数下降、土壤机械结构持水性能下降、土壤酸化［1］、土壤养分失衡［2］、重金属含量提升［3］、土壤微生物区系变化［4］。对临安市样地进行调查，得出重度、中度及轻度影响的雷竹林所占比例分别为13.34%、26.66%及46.67%，未退化雷竹林仅占13%～33%［5］。文章通过查阅临安市雷竹林的相关研究及实测数据，设置基线情景和实际情景，通过对两种情景下植被和土壤碳储量的变化的对比，分析集约经营对雷竹林碳储量的影响。

1 研究数据及方法

1.1 研究数据来源

雷竹林植被碳储量：根据李艳红［6］等对临安市林地有机材料覆盖退化雷竹林地地上部分生物量研究得出，退化雷竹林地上部分单位面积生物量为1.74万kg/ hm2，把雷竹的碳转化系数设为0.5，则雷竹林地上部分碳储量为8.68Mg/hm2，生长正常雷竹林地上部分生物量为2.5万kg/hm2，地上部分碳储量为12.49Mg/hm2。将覆盖雷竹林地面积等同于经过多年重施肥后的退化雷竹林面积，剩余的雷竹林面积等同于生长正常雷竹林的面积。

雷竹林土壤碳密度：根据周国模等［7］对临安市雷竹林土壤有机质含量在覆盖前后的变化值，得出覆盖0、1、2、3、5年后在0～25 cm土壤层有机碳含量分别为8.88 g/kg、9.73 g/kg、10.35 g/kg、10.98 g/kg、11.01 g/kg。随着覆盖年限的增加，土壤有机碳的增长率分别为9.6%、6.4%、6.1%、0.3%，可以看出，在覆盖5年后土壤有机碳的变化很小，趋于稳定。根据对临安市雷竹林148个土壤剖面容重的测量，平均土壤容重为1.434 g/cm3，直径大于2 mm的平均砾石体积百分比采用1%。假设将覆盖后的雷竹林土壤有机碳含量取覆盖5年的值，则由以上数据可以计算出雷竹林覆盖前与覆盖后土壤碳密度，分别为31.516 t/hm2与39.076 t/hm2。

1.2 研究方法

将临安市雷竹林全部采用粗放经营模式下碳储量的变化作为基线情景，将实际生产中采取集约和粗放两种经营模式下的碳储量变化作为实际情景。

雷竹林植被碳储量根据面积与单位面积碳储量的乘积取得，土壤碳储量根据面积与土壤碳密度的乘积取得。

2 结果与分析

2.1 雷竹森林管理面积

由图1可以看出，临安市雷竹林面积在1990～2010年间呈递增趋势，从1990年的3 635 hm2增加到2010年的2.16万hm2，尤其在1990～2006年间，平均年增长1 108 hm2，主要是由于雷竹笋的经济效益增加，很多农民将稻田占用种植雷竹，2006年以后，雷竹面积趋于稳定，只有少量增长。1990年，临安市有少量林农使用雷竹覆盖技术来提高雷竹笋的产量，随着使用技术后产量的提高，覆盖技术得到推广，雷竹覆盖面积逐年增加，2007年面积达到4 333 hm2。

2.2 植被碳储量变化趋势

临安市雷竹林随着年限的增加，面积呈逐渐增加的趋势，雷竹林地上部分碳储量随面积的增加也逐年增高，如图2所示，实际碳储量从1990年的0.05Mt增加到2010年的0.31 Mt，年均增长率为23.15%，经覆盖管理后，1995、2000、2005年的碳储量分别为0.12 Mt、0.20 Mt、0.28Mt，在2003～2006年间增长速度最快，2006年以后增长速度趋于稳定。覆盖后由于雷竹林地的退化，地上碳储量与粗放经营相比，随着年限的增加呈减少的趋势，因此，把持续的粗放经营作为基线来看，在1990～2010年间，粗放经营的碳储量，即基线下碳储量高于部分集约经营下的实际碳储量，1990、2000、2010年粗放经营碳储量分别为0.05 Mt、0.20 Mt、0.32Mt，分别高出部分集约经营下实际碳储量0 Gg、8.52 Gg与17.28 Gg。

图1 雷竹林面积

图2 雷竹林植被碳储量变化趋势

图3 雷竹林土壤碳储量变化趋势

图4 雷竹林碳储量变化趋势

2.3 土壤碳储量变化趋势

由图3可以看出，1990～2010年期间，雷竹林土壤碳储量变化趋势与植被碳储量相似，呈逐年增加的趋势，2006年以后比较稳定，但实际碳储量高于以粗放经营的基线碳储量。部分雷竹林集约经营下土壤碳储量在1990、2000、2010年分别为0.12 Mt、0.44 Mt、0.71Mt，高于粗放经营下土壤碳储量0Gg、14.0 Gg、29.0Gg。

雷竹林实际与基线下土壤碳储量变化趋势与植被碳储量变化趋势相同，但植被和土壤中实际情况却是和基线下的变化趋势相反。主要原因是集约经营相对于粗放经营，施入的肥料使得雷竹林土壤有机碳含量随着覆盖年限的增加而递增。

2.4 雷竹林森林管理碳储量变化趋势

由图4可以看出，1990～2010年，临安市雷竹林碳储量逐年呈幂数增加，变化范围在0.17～1.0 Mt之间，综合考虑植被与土壤碳储量之后，实际总碳储量与基线总碳储量之间的差别不明显，平均每年前者比后者高6.0 Gg。

3 小结

1990～2010年间，雷竹林碳储量逐年增加，植被实际碳储量低于基线情景下的碳储量，而土壤碳储量变化相反，实际总碳储量比基线总碳储量年均高6.0 Gg。

近20年，从碳储量大小来看，覆盖技术相对于粗放经营固碳效果不明显，主要有两大原因，一是覆盖面积有限，临安市覆盖的雷竹林主要是农用林，在农田上造的竹林，而很大一部分雷竹林并没有投入生产。二是雷竹林的生长速度快，而笋用竹的出笋率要求竹林更新较快，5年后就需全部伐掉，因此，该文使用退化林和生长正常雷竹林的植被和土壤碳密度对结果有一定影响。从长远看，覆盖技术使得地上林木退化，土壤施肥过多也会引起土壤结构的异变，因此，若长期施用这种技术，对雷竹林的生长及固碳功能可能会起到消极作用。

参考文献

［1］ 孙晓，庄舜尧，刘国群，等.集约经营下雷竹种植对土壤基本性质的影响. 土壤，2009，41（5）：784～789

［2］ 徐祖祥，陈丁红，李良华，等.临安雷竹种植条件下土壤养分的变化.中国农学通报，2010，26（13）：247～250

［3］ 杨芳，吴家森，钱新标，等.不同施肥雷竹林土壤微生物量碳的动态变化.浙江林学院学报，2006，（1）：70～74

［4］ 刘，丽，陈双林.有机材料林地覆盖对雷竹林生态系统的负面影响研究综述. 广西植物，2009，29（3）：327～330

［5］ 刘丽，陈双林，李艳红.基于林分结构和竹笋产量的有机材料覆盖雷竹林退化程度评价.浙江林学院学报，2010，27（1）：15～21

［6］ 李艳红，陈双林，刘丽，等.林地有机材料覆盖退化雷竹林地上部分生物量研究.中国农学通报，2009，25（8）：102～107

［7］ 周国模，姜培坤，徐秋芳.竹林生态系统中碳的固定与转化.北京：科学出版社，2010