南亚热带季风常绿阔叶林地上碳储量空间分布格局及其驱动机制

作     者：温智峰 

作者单位：桂林电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李林

授予年度：2023年

学科分类：083001[工学-环境科学] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：地上碳储量 生物多样性 地形因素 土壤因素 南亚热带森林 

摘      要：在全球实现“双碳战略需求的引领下,森林碳汇功能已成为陆地生态系统碳汇功能研究的核心,对森林碳储量的准确评估及其分布进行监测,同时探究其影响因素及驱动机制,能够为准确评估和预测森林碳汇功能,针对性地保护和提升其固碳能力提供重要依据。目前,大多数有关森林地上碳储量的研究均以区域内所有物种为研究对象,忽略了优势种与非优势种之间的差异,未能细化研究不同特性物种对地上碳储量积累的贡献差异。对小尺度森林地上碳储量的空间分布也缺乏考虑各类影响因素的综合研究,需要结合生物和非生物因素对其驱动机制进行综合探讨。此外,大多数研究停留在森林地上碳储量影响因素作用的定性研究上,缺少对碳储量空间分布尺度效应探讨及不同尺度上影响因素作用量化的研究。基于此,本研究利用南亚热带典型森林群落——季风常绿阔叶林的物种调查数据和地形、土壤监测数据,主要进行了以下三个方面的研究:(1)细化研究了群落中优势种、非优势种和总体地上碳储量积累情况、空间分布特征及其差异性,并分析了森林总体地上碳储量空间分布的尺度效应。结果表明:群落地上碳储量的积累主要靠大径级物种(67.68%),而非多数量物种(7.03%)。优势种和非优势种地上碳储量均受到物种个体数量的正向影响,优势种在维持森林生态系统碳汇功能中具有主导作用。鼎湖山南亚热带季风常绿阔叶林中优势种地上碳储量主要分布在样地的东北区域和东南区域,非优势种地上碳储量主要分布在样地的西南区域,空间分布具有差异性,优势种地上碳储量的空间分布较非优势种更加均匀。总体地上碳储量的空间分布具有显著的尺度效应,其空间分布随尺度不同呈现出异质性特征,在较小尺度上的空间分布异质性更强,随着尺度的增大,空间分布异质性逐渐减弱。(2)进一步研究并探讨了南亚热带季风常绿阔叶林地上碳储量空间分布与物种多样性和结构多样性的耦联关系。分析发现:物种多样性对优势种地上碳储量空间分布具有显著负向影响,对非优势种具有显著正向影响,由于优势种在群落中起主导作用,对总体地上碳储量空间分布的影响与优势种相同,也呈显著负向影响。结构多样性对优势种、非优势种和总体地上碳储量均具有显著正向影响,但是结构多样性对优势种和非优势种的正向影响程度存在差异,对非优势种的影响程度高于优势种。(3)深入研究了地形和土壤因素对地上碳储量空间分布的影响。通过构建复合结构方程模型,探讨了各类影响因素对总体地上碳储量空间分布的作用途径、作用率、影响的尺度效应及其驱动机制。研究发现:地形和土壤因素对地上碳储量空间分布均存在正向影响,但是对优势种和非优势种的影响存在差异。除地形因素外,其他影响因素对地上碳储量均存在直接和间接作用途径,不同影响因素在不同尺度上对地上碳储量的直接和间接作用存在差异。南亚热带季风常绿阔叶林地上碳储量的空间分布主要受到结构多样性的影响(0.64),其次是地形因素(0.47),再次是土壤因素(0.46),物种多样性的影响最小(0.23),各类影响因素对地上碳储量的影响程度存在明显的尺度效应。生境异质性和扩散限制对南亚热带季风常绿阔叶林地上碳储量具有共同作用,随研究尺度增大,扩散限制的相对重要性减弱,生境异质性的相对重要性增强。生境异质性是影响南亚热带森林地上碳储量空间分布的最主要驱动机制。