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Difference between carbon storage of burned area under different restorations in Greater Xing’an Mountains, Northeast China.

大兴安岭火烧迹地不同恢复方式碳储量差异


为了探讨不同恢复方式对大兴安岭重度火烧迹地碳储量的影响,以人工恢复(兴安落叶松、樟子松)和天然恢复的林分为研究对象,采用干烧法对乔木层、灌木层、草本层和枯枝落叶层含碳率进行测定.采用全收获法和平均标准木法获得林分各组分生物量估算森林植被的碳储量,分析不同恢复方式下林分各组分碳储量的分配特征.结果表明: 人工恢复和天然恢复的林分灌木层平均含碳率高于乔木层和草本层.兴安落叶松人工林灌木层平均含碳率为45.8%、枯枝落叶层为45.3%、乔木层为44.4%、草本层为33.6%.樟子松人工林灌木层和乔木层平均含碳率高于50%.天然次生林乔木层、灌木层和枯枝落叶层平均含碳率在42%左右.森林植被层中,生物量贡献率从大到小依次为乔木层、灌木层和草本层.兴安落叶松人工林森林植被层和枯枝落叶层生物量总和为123.90 t·hm-2,远高于樟子松人工林和天然次生林.火烧后人工恢复23年的兴安落叶松人工林森林植被碳储量为50.97 t·hm-2,其中,乔木层碳储量为49.87 t·hm-2,占森林植被层总碳储量的97.8%,草本层所占比重仅为0.02%.人工恢复的林分植被层总碳储量高于天然恢复的林分,火烧迹地在这一时段内采用人工恢复的方式较天然恢复碳汇能力更强.

In order to explore forest restoration approach effect on carbon storage of severely burned area in Greater Xing’an Mountains, the carbon contents of tree, shrub, herb and litter from two plantations (Larix gmelinii and Pinus sylvestris var. mongolica) and natural secondary forest were determined, respectively, by using dry combustion method. The biomass of each component was obtained to estimate the distribution characterization of forest vegetation carbon storage by combing whole harvest method with average standard wood method. The results showed that, for both plantations and secondary forest, the average carbon content of shrub was higher than that of arbor and herb. In the L. gmelinii plantation, the average carbon contents of shrub, litter, arbor and herb were 45.8%, 45.3%, 44.4% and 33.6%, respectively. The average carbon content of shrub and arbor was more than 50% in P. sylvestris var. mongolica plantation, while that of arbor, shrub and litter was about 42% for the secondary forest. The biomass of arbor was higher than shrub and herb. In L. gmelinii plantation, the total biomass of vegetation and litter was 123.90 t·hm-2, which was significantly higher than that of P. sylvestris var. mongolica plantation and secondary forest. The carbon storage of vegetation in L. gmelinii plantation was 50.97 t·hm-2, among which the arbor was 49.87 t·hm-2, accounting for 97.8% of the total carbon storage in forest vegetation, while the proportion of herb carbon storage only occupied 0.02%. The total carbon storage of plantations was higher than that of the secondary forest, suggesting a stronger capacity of carbon sink through artificial restoration on severely burned area in Greater Xing’an Mountains during this period.


全 文 :大兴安岭火烧迹地不同恢复方式碳储量差异∗
辛  颖  邹梦玲  赵雨森∗∗
(东北林业大学林学院, 哈尔滨 150040)
摘  要  为了探讨不同恢复方式对大兴安岭重度火烧迹地碳储量的影响,以人工恢复(兴安
落叶松、樟子松)和天然恢复的林分为研究对象,采用干烧法对乔木层、灌木层、草本层和枯枝
落叶层含碳率进行测定.采用全收获法和平均标准木法获得林分各组分生物量估算森林植被
的碳储量,分析不同恢复方式下林分各组分碳储量的分配特征.结果表明: 人工恢复和天然恢
复的林分灌木层平均含碳率高于乔木层和草本层.兴安落叶松人工林灌木层平均含碳率为
45.8%、枯枝落叶层为 45.3%、乔木层为 44.4%、草本层为 33.6%.樟子松人工林灌木层和乔木
层平均含碳率高于 50%.天然次生林乔木层、灌木层和枯枝落叶层平均含碳率在 42%左右.森
林植被层中,生物量贡献率从大到小依次为乔木层、灌木层和草本层.兴安落叶松人工林森林
植被层和枯枝落叶层生物量总和为 123.90 t·hm-2,远高于樟子松人工林和天然次生林.火烧
后人工恢复 23年的兴安落叶松人工林森林植被碳储量为 50.97 t·hm-2,其中,乔木层碳储量
为 49.87 t·hm-2,占森林植被层总碳储量的 97.8%,草本层所占比重仅为 0.02%.人工恢复的
林分植被层总碳储量高于天然恢复的林分,火烧迹地在这一时段内采用人工恢复的方式较天
然恢复碳汇能力更强.
关键词  大兴安岭; 火烧迹地; 恢复; 碳储量
文章编号  1001-9332(2015)11-3443-08  中图分类号  S718.5  文献标识码  A
Difference between carbon storage of burned area under different restorations in Greater
Xing’an Mountains, Northeast China. XIN Ying, ZOU Meng⁃ling, ZHAO Yu⁃sen (School of
Forestry, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China) . ⁃Chin. J. Appl. Ecol., 2015, 26
(11): 3443-3450.
Abstract: In order to explore forest restoration approach effect on carbon storage of severely burned
area in Greater Xing’ an Mountains, the carbon contents of tree, shrub, herb and litter from two
plantations (Larix gmelinii and Pinus sylvestris var. mongolica) and natural secondary forest were
determined, respectively, by using dry combustion method. The biomass of each component was ob⁃
tained to estimate the distribution characterization of forest vegetation carbon storage by combing
whole harvest method with average standard wood method. The results showed that, for both planta⁃
tions and secondary forest, the average carbon content of shrub was higher than that of arbor and
herb. In the L. gmelinii plantation, the average carbon contents of shrub, litter, arbor and herb
were 45.8%, 45.3%, 44.4% and 33.6%, respectively. The average carbon content of shrub and ar⁃
bor was more than 50% in P. sylvestris var. mongolica plantation, while that of arbor, shrub and lit⁃
ter was about 42% for the secondary forest. The biomass of arbor was higher than shrub and herb. In
L. gmelinii plantation, the total biomass of vegetation and litter was 123.90 t·hm-2, which was sig⁃
nificantly higher than that of P. sylvestris var. mongolica plantation and secondary forest. The carbon
storage of vegetation in L. gmelinii plantation was 50.97 t·hm-2, among which the arbor was 49.87
t·hm-2, accounting for 97.8% of the total carbon storage in forest vegetation, while the proportion
of herb carbon storage only occupied 0.02%. The total carbon storage of plantations was higher than
that of the secondary forest, suggesting a stronger capacity of carbon sink through artificial restora⁃
tion on severely burned area in Greater Xing’an Mountains during this period.
Key words: Greater Xing’an Mountains; burned area; restoration; carbon storage.
∗国家“十二五”科技支撑计划项目(2011BAD08B02)资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: zhaoys1957@ 163.com
2015⁃02⁃04收稿,2015⁃08⁃17接受.
应 用 生 态 学 报  2015年 11月  第 26卷  第 11期                                                         
Chinese Journal of Applied Ecology, Nov. 2015, 26(11): 3443-3450
    森林生态系统是地球上最大的陆地碳库,约占
陆地总碳库的 46%,对全球碳循环和碳平衡的作用
至关重要[1] .目前,森林碳汇研究引起了人们的广泛
重视[2-7],森林碳汇已逐渐成为降低温室气体浓度、
改善全球气候变化最可行、最有效的措施之一[8] .大
兴安岭是我国重要的国有林区,其地位和作用是其
他地区无法替代的[9],是我国最重要的森林碳储库
之一.大兴安岭林区也是我国火灾高发地区,严重的
火灾对森林资源的更新恢复以及对生态环境的影响
一直是国内外学者们所关注的问题[10] .尤其是 1987
年 5月 6日在大兴安岭发生的特大森林火灾,其面
积之大、时间之长、损失之大使该地区森林生态系统
功能受到严重影响[11] .众多学者对大兴安岭 1987
年林火碳释放及火后净初级生产力恢复[12]、火烧迹
地植被恢复模式[13]、林下不同植被群落恢复过
程[14-15]、森林郁闭度恢复及其影响因子[16-17]展开
了相关研究.
为了尽快恢复森林、发展森林资源、重建森林生
态系统,了解火烧后森林碳储量特征显得极为重要.
本文以大兴安岭林区阿木尔林业局“87 大火”重度
火烧后分别采用人工恢复和天然恢复的林分为研究
对象,以林分生物量调查数据为基础,分析林分各植
被层以及各组分的碳储量,为大兴安岭森林碳汇功能
研究及林业碳汇评价指标体系的建立提供理论基础.
1  研究地区与研究方法
1􀆰 1  研究区概况
研究区域(52°15′—53°33′ N,122°38′—124°05′
E,平均海拔 500~800 m)位于黑龙江省大兴安岭林
业管理局阿木尔林业局,东西线约 50 km,分别与塔
河林业局、图强林业局毗邻,南北线约 160 km,以黑
龙江主航道为界,分别与呼中林业局、内蒙满归林业
局相接.该区属寒温带大陆性地区气候,春季干旱多
风、夏季湿热多雨、秋季气温急速下降、冬季漫长寒
冷.年平均气温大约在 - 5 ℃,年平均降水量在
455 mm左右,年无霜期 90~120 d,主风向为西北风.
地带性土壤为棕色针叶林土壤,还有暗棕壤、草甸
土、沼泽土、泥炭土.地带性植被类型为寒温性针叶
林,主要针叶乔木树种为兴安落叶松( Larix gmeli⁃
nii)、樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)等,主要
阔叶乔木树种为白桦 ( Betula platyphylla)、山杨
(Populus davidiana)等.林下植被物种丰富,主要有
笃斯越橘 ( Vaccinium uliginosum)、越橘 ( Vaccinium
vitisidaea)、杜香(Ledum palustre)等灌木植物,莎草
科(Cyperaceae)、蔷薇科(Rosaceae)等草本植物.
1􀆰 2  研究方法
1􀆰 2􀆰 1样地设置  2012 年 8 月,对大兴安岭阿木尔
林业局 1987 年重度火烧后经过恢复的森林生态系
统进行实地踏查,选取立地条件基本相同、具有典型
代表性的 3种林分,即兴安落叶松人工林、樟子松人
工林和天然次生林作为研究对象.所选林分重度火
烧前均为兴安落叶松人工林,1987 年该地区发生重
度火烧后形成了大面积的火烧迹地,1989 年在部分
火烧迹地上采取人工恢复措施分别栽种了兴安落叶
松和樟子松,每公顷 3300株,并进行了 3 年的抚育.
同时选取天然恢复的天然次生林进行对比研究.在
植被恢复过程中均未受到砍伐等其他人为活动的干
扰.调查时兴安落叶松人工林林下植被主要有杜香、
越橘、笃斯越橘、羊胡子苔草(Carex callitrichos)、石
防风(Peucedanum terebinthaceum)、莎草科等,樟子
松人工林林下植被主要有杜香、绣线菊(Spiraea aq⁃
uilegifolia)、羊胡子苔草、乌苏里苔草(Carex ussu⁃
riensis)、石防风、兴安鹿药( Smilacina dahurica)等,
天然次生林林下植被主要有小叶杜香(Ledum palus⁃
tre var. decunbens)、越橘等.
在每种林分内选择具有代表性的地段分别设置
3个 20 m×30 m的临时标准地,进行样地调查,样地
基本情况详见表 1.同时进行乔木层生物量测定.在
每个标准地内的四角和中央各设 1 个 2 m×2 m 样
方,进行灌木层生物量测定.在每个灌木调查样方内
同一方向各设 1个 1 m×1 m 样方,进行草本层生物
量测定.在每个草本层调查样方内同一方向各设置 1
个 0.5 m×0.5 m样方,进行枯枝落叶层生物量的测定.
1􀆰 2􀆰 2分析方法  在每个标准地内通过每木检尺选
出 1~2 株标准木伐倒,以收获法测定乔木各器官
(干、枝、叶、皮、根)生物量.伐倒后,树干从基部到梢
头按测树学规定方法树高大于 5 m 时,按 1 m 分段
取样,树高小于 5 m 时,按 0.5 m 分段取样,测得带
皮树干鲜质量;在每段树干段两端位置处,分别截取
长为 10 cm的树皮短样,并称取鲜质量,从而计算整
段的树皮鲜质量;枝、叶分类全部称鲜质量.鲜质量
称取完毕后,按比例分别在树干、树皮、树枝、树叶 4
部分中取样.地下部分根的生物量按照土柱样方法,
将根系分径级全部收获取样.将以上样品放置于
105 ℃恒温箱中干燥至恒质量,称取各样品干质量,
计算各样品的干鲜比,换算标准木各组分干生物
量[18] .根据平均标准木法测定林分乔木层生物量.
林下生物量直接采用全收获法进行测定,并分
4443 应  用  生  态  学  报                                      26卷
表 1  试验地林分基本特征
Table 1  Situation of different stands
类型
Type
火烧年份
Burning
year
造林年份
Afforestation
year
坡向
Aspect
坡度
Slope
(°)
平均胸径
Average
DBH (cm)
平均树高
Average
height (m)
兴安落叶松人工林
Larix gmelinii plantation
1987 1989 阳 6 13.13 11.4
樟子松人工林
Pinus sylvestris var. mongolica plantation
1987 1989 半阳 5 7.63 6.2
天然次生林
Natural secondary forest
1987 天然更新 阳 7 4.28 5.6
别对林下样方的灌木层(茎、枝、叶、根)、草本层(地
上部分、根)和枯落物层(未分解、半分解和完全分
解)进行分类取样,样品烘干至恒量后,根据样品含
水率推算林分林下生物量[19] .林分生物量主要是由
乔木层、灌木层、草本层、枯枝落叶层构成.
采用干烧法,利用 multi N / C 3000 分析仪分别
测定乔木层、灌木层、草本层以及枯落物层各样品含
碳率,根据样方面积计算林分碳密度以及碳储量.
1􀆰 3  数据处理
所有数据均采用 Excel 2007 软件进行数据处
理,采用 SPSS 18.0软件进行统计分析.
2  结果与分析
2􀆰 1  不同林型各组分碳含量
森林植被碳储量是由森林各组分生物量和其对
应的含碳率相乘得到.有研究在估算森林碳储量时,
各组分含碳率都采用同一固定值[20-24],使得含碳率
数据欠缺一定的针对性,因此分别测定不同林型各
组分含碳率尤为重要.由表 2 可知,兴安落叶松人工
林灌木层平均含碳率为 45􀆰 8%、枯枝落叶层为
45􀆰 3%、乔木层为 44.4%、草本层为 33.6%.樟子松人
工林灌木层和乔木层平均含碳率高于 50%.天然次
生林乔木层、灌木层和枯枝落叶层平均含碳率在
42%左右,草本层含碳率较低.
兴安落叶松人工林和樟子松人工林乔木层树皮
的含碳率高于叶、干和枝.灌木层各组分含碳率差别
不大.樟子松人工林草本层地上部分含碳率为
48􀆰 5%,比根部高10.8%.兴安落叶松人工林和天然
表 2  不同林型各组分含碳率
Table 2  Carbon content in different organs of different stands (%, mean±SD)
组分
Component
兴安落叶松人工林
Larix gmelinii
plantation
樟子松人工林
Pinus sylvestris var.
mongolica plantation
天然次生林
Natural secondary
forest
乔木层 干 Stem 43.7±4.8aA 54.0±4.1bAB 39.5±1.4cA
Arbor layer 皮 Bark 46.5±5.5aB 57.5±5.8bB 45.6±4.6aB
枝 Branch 43.1±1.7aAB 52.4±6.9bAB 43.8±1.6aBC
叶 Leaf 44.9±5.7aAB 55.2±4.4bAB 42.8±1.3aC
根 Root 43.6±5.1aA 52.0±5.9bA 42.0±2.4cC
平均 Average 44.4 54.2 42.7
灌木层 茎 Stem 43.9±7.0aA 52.7±3.6bA 42.0±2.5aA
Shrub layer 枝 Branch 48.0±5.9aA 54.6±4.6bA 42.8±2.1cA
叶 Leaf 43.9±4.7aA 54.8±5.2bA 45.0±1.7aB
根 Root 47.4±6.6aA 56.2±2.4bA 42.1±3.3cA
平均 Average 45.8 54.6 43.0
草本层 根 Root 33.7±3.5A 37.7±7.6A 32.5±5.1A
Herb layer 地上部分 Aboveground 33.5±1.2A 48.5±4.4B 33.4±1.3A
平均 Average 33.6 43.1 33.0
枯枝落叶层 未分解 Undecomposed 46.1±6.0aA 53.2±7.4bA 43.0±1.5aA
Litter layer 半分解和完全分解 Semi⁃decomposed and
decomposed
44.5±5.1aA 44.5±15.9aA 41.7±2.6aA
平均 Average 45.3 48.9 42.4
不同小写字母表示不同林分同一组分间差异显著,不同大写字母表示同一林分不同组分间差异显著(P<0.05) Different small letters indicated
significant difference among stands for the same component, and different capital letters indicated significant difference among components in the same
stand at 0.05 level. 下同 The same below.
544311期                          辛  颖等: 大兴安岭火烧迹地不同恢复方式碳储量差异           
次生林草本层地上部分和根含碳率变化较小,在
33%左右.3种林分枯枝落叶未分解层含碳率均大于
半分解和完全分解层.樟子松人工林各层含碳率均
高于兴安落叶松人工林和天然次生林.
2􀆰 2  群落生物量分配特征
森林生物量是森林生态系统生产力的重要部
分,了解森林生物量的分布规律有利于掌握该生态
系统的物质循环规律,有效地推动该生态系统的能
量流动.森林生物量是森林碳储量估算的基础.由表
3 可知,研究区森林植被层的生物量远远大于枯枝
落叶层的生物量.森林植被层中,生物量贡献率从大
到小依次为乔木层、灌木层和草本层.兴安落叶松人
工林乔木层的根生物量为 60.56 t·hm-2,远高于其
他器官生物量,分别是干、皮、枝和叶生物量的 1.57、
9.30、8.49和 21.48倍.兴安落叶松人工林和天然次生
林乔木层叶生物量最小,樟子松人工林乔木层皮生物
量最小.兴安落叶松人工林乔木层总生物量为 115.54
t·hm-2,是樟子松人工林和天然次生林的 3倍.
灌木层根生物量占总生物量的比率较大,3 种
林分均超过 50%.天然次生林灌木层总生物量为
9􀆰 33 t·hm-2,兴安落叶松人工林灌木层总生物量
为 2.30 t·hm-2 .主要是由于乔木树种不断生长,林
冠郁闭度逐渐增大,遮挡了灌木草本生长所需的光
和热,从而抑制了灌、草的生长.天然次生林林下灌
木主要为小叶杜香,该物种主要生活在生境较差的
地方,在重度火烧后的林分中分布较多,因此天然次
生林中灌木层生物量相对较高.樟子松人工林枯枝
落叶层生物量为 11.96 t·hm-2,分别是兴安落叶松
人工林和天然次生林的 1.98和 1.80 倍.兴安落叶松
人工林森林植被层和枯枝落叶层生物量总和为
123􀆰 90 t·hm-2,远高于樟子松人工林和天然次生
林,充分说明了兴安落叶松人工林在大兴安岭地区
的重要地位.
2􀆰 3  乔木层不同组分碳储量
乔木层是森林植被碳汇能力估算的主要贡献
者,乔木层各器官在碳储量中的分配情况如表 4 所
示.兴安落叶松人工林乔木层碳储量是 49􀆰 87
t·hm-2,分别是樟子松人工林和天然次生林的 2.47
和 3.11倍.兴安落叶松人工林乔木层树干的碳储量
分别是樟子松人工林和天然次生林的 2.32 和 4.71
倍.兴安落叶松人工林和天然次生林各组分碳储量
为根>干>皮>枝>叶,樟子松人工林各组分碳储量为
根>干>叶>枝>皮.兴安落叶松人工林乔木层树根的
碳储量最大,是树干碳储量的 1.54 倍.天然次生林
乔木层树根的碳储量是树干碳储量的 2.89 倍,而樟
子松人工林乔木层树根的碳储量和树干碳储量相差
不多.天然次生林乔木层中树根的碳储量贡献率最
大,为 63.6%.兴安落叶松人工林乔木层碳储量最大
与兴安落叶松为速生树种、生物量大有关.
表 3  不同林型生物量分配
Table 3  Biomass allocation in different stands ( t·hm-2, mean±SD)
组分
Component
兴安落叶松人工林
Larix gmelinii
plantation
樟子松人工林
Pinus sylvestris var.
mongolica plantation
天然次生林
Natural secondary
forest
乔木层 干 Stem 38.52±10.65aA 13.54±4.57abA 9.08±5.04bA
Arbor layer 皮 Bark 6.51±2.03aB 2.32±0.10aB 2.27±2.31aA
枝 Branch 7.13±1.87aB 3.23±0.08abB 2.07±1.73bA
叶 Leaf 2.82±0.96abB 4.51±1.27aB 0.84±0.31bA
根 Root 60.56±10.03aC 14.28±2.90bA 24.87±10.90bB
合计 Total 115.54 37.88 39.13
灌木层 茎 Stem 0.72±0.04aD 1.28±0.35aAB 1.89±1.07aAB
Shrub layer 枝 Branch 0.32±0.01aA 1.04±0.24aA 1.68±1.10aAB
叶 Leaf 0.05±0.00aB 0.36±0.02aA 0.80±0.56aA
根 Root 1.21±0.11aC 2.85±1.22aB 4.96±3.24aB
合计 Total 2.30 5.53 9.33
草本层 根 Root 0.01±0.01aA 0.15±0.02bA 0.02±0.01aA
Herb layer 地上部分 Aboveground 0.01±0.01aA 0.10±0.03bA 0.07±0.02bA
合计 Total 0.02 0.25 0.09
枯枝落叶层 未分解 Undecomposed 3.35±0.12aA 6.40±0.37bA 3.11±0.47aA
Litter layer 半分解和完全分解
Semi⁃decomposed and decomposed
2.69±0.18aB 5.56±0.65bA 3.54±0.44aA
合计 Total 6.04 11.96 6.65
总生物量 Total 123.90 55.62 55.20
6443 应  用  生  态  学  报                                      26卷
表 4  乔木层各组分碳储量及分配
Table 4  Carbon storage and allocation of different organs in arbor layer (mean±SD)
器官
Organ
兴安落叶松人工林
Larix gmelinii
plantation
樟子松人工林
Pinus sylvestris var.
mongolica plantation
天然次生林
Natural secondary
forest
干 Stem 碳储量 Carbon storage ( t·hm-2) 16.65±3.53aA 7.17±2.69abA 3.53±4.05bA
比率 Ratio (%) 33.4 35.5 22.0
皮 Bark 碳储量 Carbon storage ( t·hm-2) 3.21±0.69aB 1.35±0.13abB 1.05±1.04bA
比率 Ratio (%) 6.4 6.7 6.5
枝 Branch 碳储量 Carbon storage ( t·hm-2) 3.05±0.86aB 1.68±0.29abB 0.90±0.77bA
比率 Ratio (%) 6.1 8.3 5.6
叶 Leaf 碳储量 Carbon storage ( t·hm-2) 1.27±0.34abB 2.45±0.83aB 0.36±0.23bA
比率 Ratio (%) 2.6 12.1 2.3
根 Root 碳储量 Carbon storage ( t·hm-2) 25.69±4.16aC 7.57±1.81bA 10.21±4.13bB
比率 Ratio (%) 51.5 37.5 63.6
合计 Total 碳储量 Carbon storage ( t·hm-2) 49.87 20.22 16.05
2􀆰 4  灌木层不同组分碳储量
由表 5 可以看出,天然次生林灌木层总碳储量
为 4.03 t·hm-2,是樟子松人工林的 1.28 倍,是兴安
落叶松人工林的 3.7 倍.兴安落叶松人工林、樟子松
人工林、天然次生林灌木层地上部分碳储量分别为
0.49、1.45和 1.90 t·hm-2 .3种林分灌木层地上部分
碳储量表现出同一规律,即茎>枝>叶.灌木层根系碳
储量在灌木层总碳储量中过半,表明灌木根系在灌
木层中具有举足轻重的地位.
2􀆰 5  草本层不同组分碳储量
由表 6可知,3 种林型草本层总碳储量大小依
次为樟子松人工林>天然次生林>兴安落叶松人工
林.兴安落叶松人工林乔木层碳储量最大,草本层碳
储量最小,主要是因为随着乔木树种的生长发育,林
分逐渐郁闭,使灌木层、草本层缺失光照,不满足灌
木层、草本层生存必须的光、热条件,生物量积累减
少,碳素积累的能力降低.兴安落叶松人工林和天然
次生林中草本层地上部分碳储量的比重远高于根碳
储量的比重,主要是这两种林型中草本主要为羊胡
子苔草和莎草,而樟子松人工林草本种类较多,有莓
叶委陵菜、石防风、宽叶苔草、兴安鹿药等 11种.
2􀆰 6  森林植被碳储量分配特征
森林植被层总碳储量中乔木层、灌木层、草本层
碳储量虽然不尽相同,尤其是兴安落叶松人工林草
本所占比重仅为 0.02%(表 7),但各自在森林生态
系统中发挥的作用却是不可替代的.兴安落叶松人
表 5  灌木层各组分碳储量
Table 5  Carbon storage of different organs in shrub layer ( t·hm-2, mean±SD)
类型
Type

Stem

Branch

Leaf
地上部分
Aboveground

Root
总和
Total
兴安落叶松人工林
Larix gmelinii plantation
0.31±0.06aB 0.16±0.03aAB 0.02±0.01aA 0.49 0.60±0.16aC 1.09
樟子松人工林
Pinus sylvestris var. mongolica plantation
0.69±0.21aAB 0.56±0.14aAB 0.20±0.01aA 1.45 1.70±0.83aB 3.15
天然次生林
Natural secondary forest
0.81±0.49aAB 0.73±0.50aAB 0.36±0.26aA 1.90 2.13±1.42aB 4.03
表 6  草木层各组分碳储量及分配
Table 6  Carbon storage and allocation of different organs in herb layer (mean±SD)
类型
Type
根 Root
碳储量
Carbon storage
( t·hm-2)
比率
Ratio
(%)
地上部分 Aboveground
碳储量
Carbon storage
( t·hm-2)
比率
Ratio
(%)
总和
Total
( t·hm-2)
兴安落叶松人工林
Larix gmelinii plantation
0.002±0.000aA 33.3 0.004±0.007aA 66.7 0.006
樟子松人工林
Pinus sylvestris var. mongolica plantation
0.050±0.000aA 50.0 0.050±0.141bA 50.0 0.100
天然次生林
Natural secondary forest
0.003±0.000aA 23.1 0.010±0.000abA 76.9 0.013
744311期                          辛  颖等: 大兴安岭火烧迹地不同恢复方式碳储量差异           
表 7  森林植被层碳储量及分配
Table 7  Carbon storage and allocation of different vegetation layers
类型
Type
乔木层 Arbor layer
碳储量
Carbon
storage
( t·hm-2)
比率
Ratio
(%)
灌木层 Shrub layer
碳储量
Carbon
storage
( t·hm-2)
比率
Ratio
(%)
草本层 Herb layer
碳储量
Carbon
storage
( t·hm-2)
比率
Ratio
(%)
总和
Total
( t·hm-2)
兴安落叶松人工林
Larix gmelinii plantation
49.87 97.8 1.09 2.1 0.01 0.02 50.97
樟子松人工林
Pinus sylvestris var. mongolica plantation
20.22 86.2 3.15 13.4 0.10 0.4 23.47
天然次生林
Natural secondary forest
16.05 79.9 4.03 20.1 0.01 0.05 20.09
表 8  枯枝落叶层碳储量及分配
Table 8  Carbon storage and allocation of litter layer (mean±SD)
类型
Type
未分解
Undecomposed
碳储量
Carbon storage
( t·hm-2)
比率
Ratio
(%)
半分解和完全分解
Semi⁃decomposed and decomposed
碳储量
Carbon storage
( t·hm-2)
比率
Ratio
(%)
总和
Total
( t·hm-2)
兴安落叶松人工林
Larix gmelinii plantation
1.53±0.10acA 56.0 1.20±0.07aA 44.0 2.73
樟子松人工林
Pinus sylvestris var. mongolica plantation
3.46±0.13bA 58.7 2.43±0.42bB 41.3 5.89
天然次生林
Natural secondary forest
1.34±0.19cA 47.3 1.49±0.24abA 52.7 2.83
工林中乔木层碳储量的比重最大,高达 97.8%.天然
次生林草本层比率低的原因是由于该火烧迹地生境
恶劣,林下植被主要是灌木种小叶杜香和越橘,二者
盖度近 100%,严重阻碍了林下草本层的生长.森林
植被层总碳储量由高到低依次为兴安落叶松人工林
(50.97 t·hm-2) >樟子松人工林(23.47 t·hm-2) >
天然次生林(20.09 t·hm-2),火烧迹地人工恢复方
式的林分较天然恢复方式的林分碳汇能力更强.
2􀆰 7  枯枝落叶层不同组分碳储量
由表 8 可知,樟子松人工林枯枝落叶层总碳储
量最大,为 5.89 t·hm-2,天然次生林和兴安落叶松
人工林基本相当.兴安落叶松人工林和樟子松人工
林枯枝落叶层未分解部分碳储量所占份额较大.天
然次生林枯枝落叶层半分解和完全分解部分碳储量
所占份额较大,为 52.7%.通过未分解、半分解和完
全分解部分的份额比重可以看出,针叶树种枯枝落
叶层未分解部分的碳储量较高,高于阔叶树种枯枝
落叶层该部分碳储量,由于树种的不同,造成针叶树
种和阔叶树种枯枝落叶层分解速率存在差异,阔叶
树种较针叶树种枯枝落叶层易于分解.
3  讨论与结论
人工恢复和天然恢复的林分灌木层平均含碳率
高于乔木层和草本层.兴安落叶松人工林灌木层平
均含碳率为 45.8%、枯枝落叶层为 45.3%、乔木层为
44.4%、草本层为 33.6%.樟子松人工林灌木层和乔
木层平均含碳率高于 50%.天然次生林乔木层、灌木
层和枯枝落叶层平均含碳率在 42%左右.
森林植被层中,生物量贡献率从大到小依次为
乔木层、灌木层和草本层.乔木层和灌木层根生物量
大于其他器官生物量.兴安落叶松人工林乔木层总
生物量为 115.54 t·hm-2,灌木层总生物量为 2􀆰 30
t·hm-2,森林植被层和枯枝落叶层生物量总和为
123.90 t·hm-2,远高于樟子松人工林和天然次生林.
兴安落叶松人工林乔木层碳储量是 49􀆰 87
t·hm-2,主要因为兴安落叶松是速生树种,在 23 年
恢复时段内兴安落叶松人工林乔木层生物量高于樟
子松人工林和天然次生林,所以其碳储量较大.天然
恢复的林分灌木层总碳储量高于人工恢复的林分,
是因为天然恢复的林分内灌木的种类较多、生物量
较大.由于树种的不同,枯枝落叶层分解速率存在很
大差异,阔叶树种较针叶树种枯枝落叶层易于分解,
所以天然恢复的林分枯枝落叶层半分解和完全分解
部分碳储量所占份额较大,人工恢复的林分枯枝落
叶层未分解部分碳储量所占份额较大.
火烧后人工恢复 23 年的兴安落叶松人工林森
林植被碳储量为 50.97 t·hm-2,略高于我国森林平
均碳密度(38.40~ 49.45 t·hm-2) [21,25-26],也高于胡
8443 应  用  生  态  学  报                                      26卷
海清等[27]关于兴安落叶松幼龄林生物碳储量的研
究结果,低于鲍春生等[28]推算出的草类⁃落叶松林
(95.80 t·hm-2)、藓类⁃落叶松林(95.80 t·hm-2)、
杜香⁃落叶松林(76.48 t·hm-2)碳储量,也远低于世
界平均水平 86.00 t·hm-2 [29-31] .兴安落叶松人工林
中乔木层碳储量的比重最大,高达 97.8%.经过 23
年人工恢复的林分植被层总碳储量高于天然恢复的
林分,火烧迹地在这一时段内采用人工恢复的方式
较天然恢复碳汇能力更强.
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作者简介  辛  颖,女,1979年生,副教授. 主要从事林业生
态工程学研究. E⁃mail: xinying2004@ 126.com
责任编辑  杨  弘
0543 应  用  生  态  学  报                                      26卷