延安城郊不同配置模式人工林生态服务功能评估

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城市森林生态服务功能评估对城市可持续发展起到至关重要的作用,不同的树种配置及林分布局会影响生态服务功能的发挥,为阐明延安城郊不同配置模式城郊森林生态服务功能特点及其差异,以期对城市森林的健康发展提供依据,本研究以延安市城郊的8种不同配置模式林分为研究对象,对其物质生产、固碳释氧、土壤理化性质、植物营养元素、生物多样性等进行调查和测定分析,估算单位面积不同配置人工林的涵养水源、保育土壤、固碳释养、积累营养物质、净化大气环境以及生物多样性保护6项服务功能的实物量与价值量,评价不同配置模式下生态服务功能的差异。并计算林分布局及树种配置优化后延安城郊森林生态服务功能总实物量与价值量,以期为延安城郊森林的可持续、高质量发展提供参考,主要结论如下:(1)通过对延安城郊8种不同配置人工林实地调查,表明不同配置模式林分生物量表现为混交配置模式林分大于纯林模式,其中刺槐金银忍冬配置模式生物量积累最高,植被氮积累量为56.15~159.41 kg·hm-2·a-1,植被磷积累量为9.51~20.97 kg·hm-2·a-1,植被钾积累量为43.81~86.31 kg·hm-2·a-1,刺槐金银忍冬配置模式、侧柏辽东栎配置模式对于养分积累效果较好。0-60 cm深度的土壤范围中,土壤全氮、全磷、全钾、有机质的含量范围分别为1.52~2.69 g/kg、3.54~3.11 g/kg、53.87~64.97 g/kg和11.79~29.92g/kg,侧柏辽东栎配置模式及刺槐金银忍冬配置模式在土壤养分积累方面表现最优。(2)不同配置模式林分的涵养水源量范围为1637.3~1165.8 m-3·hm-2·a-1,刺槐油松配置模式水源涵养实物量最高,不同配置模式的年减少氮流失量为5.56~9.81 kg·hm-2·a-1,年减少磷的流失量为11.40~13.34 kg·hm-2·a-1,年减少钾的流失量为205.4~244.37kg·hm-2·a-1,年减少有机质流失量为42.97~108.19kg·hm-2·a-1侧柏辽东栎配置模式及刺槐金银忍冬配置模式减少土壤养分流失能力较强。不同配置模式植被固碳量为0.57~3.54 t·hm-2·a-1·a-1、年释氧量为1.53~9.47 t·hm-2·a-1,不同混交配置模式相较于纯林固碳释氧实物量都有所提升,生态系统Shannon-Wiener指数为2.66-4.06,Simpson指数为0.718-0.922,除侧柏沙棘配置模式外林分生物多样性都比纯林更高,不同配置模式提供的负氧离子为1.22~2.19×1018个·hm-2·a-1,侧柏山杨配置模式提供负氧离子能力最强,不同配置模式吸收二氧化硫的量为144.05~288.05 kg·hm-2·a-1,吸收氟化物的量为4.2~16.40 kg·hm-2·a-1,吸收氮氧化物的量为0.79~5.43 kg·hm-2·a-1均表现为混交配置大于纯林。(3)延安城郊不同配置模式下单位面积生态服务价值总量为45663~88962.3元·hm-2·a-1,不同配置模式生态服务价值由高到低顺序为:刺槐金银忍冬配置模式(88962.3元·hm-2·a-1)>刺槐油松配置模式(77190.9元·hm-2·a-1)>刺槐纯林(72826.7元·hm-2·a-1)>侧柏刺槐配置模式(60916.9元·hm-2·a-1)>侧柏辽东栎配置模式(57737.6元·hm-2·a-1)>侧柏山杨配置模式(57163.9元·hm-2·a-1)>侧柏纯林(53030.5元·hm-2·a-1)>侧柏沙棘配置模式(45663.4元·hm-2·a-1),除侧柏沙棘配置模式外,其他配置模式相较于纯林生态服务价值都有所提升。(4)以适地适树为前提,基于模式特点,对延安城郊不同配置模式林分进行布局优化,在配置优化推广后,延安城郊8种不同配置模式林分生态服务功能价值总量为343077.3万元·a-1,不同配置模式生态服务功能价值排序为刺槐油松配置模式(73447.2万元·a-1)>刺槐侧柏配置模式(68999.0万元·a-1)>侧柏辽东栎配置模式(64608.2万元·a-1)>侧柏沙棘配置模式(62755.7万元·a-1)>刺槐纯林(39916.6万元·a-1)>侧柏纯林(15510.7万元·a-1)>侧柏山杨配置模式(11438.1万元·a-1)>刺槐金银忍冬配置模式(9848.9万元·a-1)。延安城郊8种配置模式的不同生态服务价值表现为:涵养水源价值(144106.5万元·a-1)>生物多样性保护价值(109267.7万元·a-1)>固碳释氧价值(45947.8万元·a-1)>保育土壤价值(24371.0万元·a-1)>积累营养物质价值(15510.2万元·a-1)>净化大气价值(3874.2万元·a-1)。(5)延安城郊不同配置模式林分生态服务功能以涵养水源功能和生物多样性保护功能为主,单位面积生态服务价值以刺槐金银忍冬配置模式最高,延安城郊不同配置模式林分能有效提升延安城市森林生态系统服务功能。
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