采伐剩余物管理对杉木人工林植被和土壤碳密度的影响

摘要

【目的】人工林在全球碳循环中扮演着关键角色，但传统以提高木材生产力为导向的经营模式可能导致土壤有机碳损失，形成植被碳与土壤碳之间的权衡。采伐剩余物管理是影响人工林碳汇功能的关键措施，但其对地上、地下碳库的协同影响尚不明确。本研究旨在探究保留与清除采伐剩余物两种处理方式对杉木人工林植被碳与土壤碳密度的长期影响，以期为通过营林措施实现人工林碳汇功能协同提升提供科学依据。【方法】采用随机区组设计，设置保留采伐剩余物与清除采伐剩余物两种处理，各10个重复。在处理实施14年后（2022年），通过每木检尺并结合生物量方程计算乔木层生物量，采用收获法测定灌木层、草本层及凋落物层生物量，并利用环刀法与分层采样法测定土壤容重和碳含量。所有植物与土壤样品经处理后，使用碳氮元素分析仪测定有机碳含量，进而计算各组分碳密度。【结果】保留采伐剩余物处理下，乔木层总碳密度（55.85 t/hm²）较清除处理（53.12 t/hm²）提高了5.14%，但差异不显著。但保留处理显著提高了乔木根碳密度，增幅达37.23%（从5.64 t/hm²增至7.47 t/hm²）。灌木层与草本层碳密度在保留处理下均呈现增加趋势，但未达显著水平。两种处理间的土壤总碳密度（0～60 cm）无显著差异。但分层分析表明，保留处理显著提高了0～10 cm表层土壤的碳密度，增幅为16.08%（从22.90 t/hm²增至26.5 t/hm²），而对深层土壤的碳密度无显著影响。【结论】保留采伐剩余物是促进杉木人工林植被-土壤碳汇协同提升的有效措施，能显著促进乔木根系碳积累并增加表层土壤碳储量，对碳中和目标下人工林可持续经营具有重要实践价值。

关键词

碳密度 / 采伐剩余物 / 杉木人工林 / 碳汇 / 协同/权衡

基金资助

国家自然科学基金项目(32192434、U22A20612); 国家重点研发计划(2022YFF1303003); 湖南省科技创新计划(2024RC4029)