全 文 ：不同林龄格木人工林碳储量及其分配特征*
明安刚1,2,3 摇 贾宏炎1,3 摇 田祖为1,3 摇 陶摇 怡1,3 卢立华1,3 蔡道雄1,3 史作民2** 王卫霞2
( 1中国林业科学研究院热带林业实验中心, 广西凭祥 532600; 2中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所, 北京
100091; 3广西友谊关森林生态系统定位观测研究站, 广西凭祥 532600)
摘摇 要摇 在生物量调查的基础上,对广西 7、29 和 32 a 格木人工林生态系统碳储量及其分配
特征进行了研究.结果表明: 格木各器官碳含量在 509. 0 ~ 572. 4 g·kg-1,大小顺序为:树干>
树枝>树根>树皮>树叶;不同林龄间格木人工林的灌木层、草本层和凋落物层碳含量无显著差
异;土壤层(0 ~ 100 cm)碳含量随土层深度的增加而降低,随林龄的增加而增大. 7、29 和 32 a
格木人工林乔木层碳储量分别为 21. 8、100. 0 和 121. 6 t·hm-2,各器官碳储量大小顺序与碳
含量一致;生态系统碳储量分别为 132. 6、220. 2 和 242. 6 t·hm-2,乔木层和土壤层为主要碳
库,占生态系统碳储量的 97%以上.乔木层碳储量分配随着林龄的增加而增大,土壤碳储量分
配则减小,而林龄对灌木层、草本层和凋落物层碳储量分配的影响无明显规律.
关键词摇 格木人工林摇 林龄摇 碳含量摇 碳储量摇 分配
文章编号摇 1001-9332(2014)04-0940-07摇 中图分类号摇 S718. 5摇 文献标识码摇 A
Characteristics of carbon storage and its allocation in Erythrophleum fordii plantations with
different ages. MING An鄄gang1,2,3, JIA Hong鄄yan1,3, TIAN Zu鄄wei1,3, TAO Yi1,3, LU Li鄄hua1,3,
CAI Dao鄄xiong1,3, SHI Zuo鄄min2, WANG Wei鄄xia2 ( 1Experimental Center of Tropical Forestry, Chi鄄
nese Academy of Forestry, Pingxiang 532600, Guangxi, China; 2 Institute of Forest Ecology, Envi鄄
ronment and Protection, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China; 3Guangxi Youyiguan
Forest Ecosystem Research Station, Pingxiang 532600, Guangxi, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,
2014, 25(4): 940-946.
Abstract: Carbon storage and its allocation of 7鄄, 29鄄 and 32鄄year鄄old Erythrophleum fordii planta鄄
tion ecosystems in Guangxi were studied on the basis of biomass survey. The results showed that the
carbon contents in different organs of E. fordii, ranging from 509. 0 to 572. 4 g·kg-1, were in the
order of stem > branch > root > bark > leaf. No significant differences in carbon content were ob鄄
served among the shrub, herb and litter layers of the E. fordii plantations with different ages. Car鄄
bon content in the soil layer (0-100 cm) decreased with increasing the soil depth, but increased
with increasing the stand age. The carbon storage of the arbor layer was 21. 8, 100. 0 and 121. 6
t·hm-2 for 7鄄, 29鄄 and 32鄄year鄄old stands, respectively, and the order of carbon storage allocation
in different organs was same as the order of carbon content. The 7鄄, 29鄄 and 32鄄year鄄old E. fordii
plantation ecosystems stored carbon at 132. 6, 220. 2 and 242. 6 t·hm-2, respectively. The arbor
layer and soil layer were the main carbon pools, accounting for more than 97% of carbon storage in
the ecosystem. Carbon storage allocation increased in arbor layer but decreased in soil layer with in鄄
creasing the stand age. The influence of stand age on carbon storage allocation in shrub, herb and
litter layers did not show a obvious regular pattern.
Key words: Erythrophleum fordii plantations; stand age; carbon content; carbon storage; alloca鄄
tion.
*“十二五冶农村领域国家科技计划项目(2012BAD22B0105)、林业公益性行业科研专项(201104006)、“十一五冶 广西林业科技项目(桂林科字
2009[08])和中国林业科学研究院热带林业实验中心主任基金项目(RL2011鄄02)资助.
**通讯作者. E鄄mail: shizm@ caf. ac. cn
2013鄄05鄄18 收稿,2014鄄01鄄22 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 4 月摇 第 25 卷摇 第 4 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2014, 25(4): 940-946
摇 摇 自工业革命以来,由于化石燃料的大量燃烧和
土地利用方式的改变,大气中 CO2 浓度逐年升
高[1],CO2 的排放、吸收和固定是全球气候变化研究
的重要内容[2-4] .森林作为陆地生态系统的主体,维
持着全球 86%的植被碳库和 73%的土壤碳库,在调
节全球气候、减缓大气中 CO2 等温室气体浓度上升
等方面具有不可替代的作用[5-6] . 方精云和陈安
平[7]、王效科和冯宗炜[8]、刘国华等[9] 和周玉荣
等[10]分别利用我国森林资源清查结果,结合森林生
态系统生物量与生产力的研究,估算了近 50 年来我
国森林碳库及其动态,为评价北半球中高纬度地区碳
库和我国森林碳汇功能奠定了基础.当前,造林和再
造林作为一种新增碳汇的主要途径,已受到学术界的
高度重视[11] .人工林在吸收和固定 CO2 及减缓全球
气候变暖等方面发挥着重要作用,并日益引起人们的
广泛关注.最近十年,诸多学者对不同树种人工林的
碳含量、碳储量及其空间分布格局进行了深入研
究[12-22],为森林碳汇功能的研究做出了积极贡献.
格木(Erythrophleum fordii)为苏木科格木属常
绿乔木,生长速度较慢,木材硬而亮,纹理致密,是我
国南亚热带珍贵用材树种. 格木主要分布于我国广
东、广西、浙江、福建和台湾等地,是我国著名的硬木
之一,与蚬木(Excetrodendron hsiemvu)、金丝李(Gar鄄
cinia paucinervis)并称为“广西三大硬木冶. 近几年,
广西格木人工林发展迅速,逐渐成为主要造林树种
之一.目前,有关格木的研究主要集中在繁殖特性、
种子发育和生物量方面[23-26] .本文对广西大青山林
区 7、29 和 32 a格木人工林生态系统碳储量及其分
配特征进行了研究,为区域尺度上估算森林生态系
统碳库及碳平衡提供基础数据和科学参考.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
研究区位于广西凭祥市中国林业科学研究院热
带林业实验中心(21毅57忆47义—22毅19忆27义 N, 106毅39忆
50义—106毅59忆30义 E),属南亚热带季风气候,年均温
19. 5 ~ 21. 0 益,太阳总辐射 439. 61 kJ·cm-2·a-1,
年日照时数 1218 ~ 1620 h,逸10 益积温 6000 ~
7600 益,年降水量 1400 mm,土壤为花岗岩发育成
的山地红壤,土层厚度在 100 cm以上.
选取 7、29 和 32 a格木人工林为研究对象,3 种
人工林均是在杉木(Cunninghamia lanceolata)人工
林皆伐炼山后,经块状整地营建的人工纯林.各林分
初植密度均为 1750 株·hm-2,7 a 格木人工林由于
尚未开始间伐,林冠郁闭,林下植被较少,仅有少量
的五节芒(Miscanthus floridulus)和铁芒箕(Dicranop鄄
teris dichotoma),盖度为 5% ;29 和 32 a 格木人工林
因间伐 2 次(间伐时间均为造林后第 7 年和第 15
年),林分郁闭度较 7 年生幼林小,林下草本、灌木
较多,以杜茎山(Maesa japonica )、酸藤子(Embelia
laeta)、玉叶金花(Mussaenda pubuscens)、五节芒等为
优势种,盖度为 55% .
2012 年 8 月,在 7、29 和 32 a格木人工林中,选
取坡面均匀、人为干扰相对较少的区域,按坡位分别
随机设置 5 个 20 m伊20 m 样地,共计 15 个样地.对
每个样方内的树木进行每木检尺,调查胸径、树高等
指标.林分基本情况见表 1.
1郾 2摇 研究方法
1郾 2郾 1 林木调查及生物量的测定摇 根据样方每木检
尺的结果,按径级(2 cm)选取标准木 18 株(7 a 林
分 7 株,29 a 林分 5 株,32 a 林分 6 株)进行乔木生
物量测定.样木伐倒后,地上部分测定树干、树皮、树
枝、树叶等器官的鲜质量;地下部分用“全挖法冶测
定(18 株标准木的根系主要分布在 0 ~ 85 cm 土
层),将林木的根系由上至下全部挖出,把根系表面
的土壤清理干净,再按照径级大小将根系分为主根、
大侧根(>2. 0 cm)、中侧根(0. 5 ~ 2. 0 cm)和细侧根
(<0. 5 cm)4 个组分,分别测定鲜质量.同时,按不同
器官和根系组分采集伐倒木的分析样品各 4 份,每
份样品 400 g,带回实验室在 65 益下烘干至恒量,称
干质量.计算含水率后,将各器官的鲜质量换算成干
质量.
根据 18 株标准木生物量的实测数据,建立格木
各器官生物量(M)与胸径(D)及胸径平方与树高
(H)的乘积(D2H)之间的相对生长方程,用以估测
格木各器官的生物量.由于格木幼林分叉较多,密度
较大,林分郁闭度高,树高难以准确测量;因此,在生
物量方程的建立中,用 7 a 林分中选取的 7 株标准
木建立7 a格木人工林各器官生物量与胸径的一元
表 1摇 不同林龄格木人工林地概况
Table 1摇 Situation of Erythrophleum fordii plantations with
different stand ages
林龄
Stand age
(a)
坡度
Slope
(毅)
密度
Density
(ind·hm-2)
郁闭度
Canopy
density
胸径
DBH
(cm)
树高
Tree height
(m)
7 26. 8 1750依48 0. 9 7. 1依1. 8 6. 6依1. 2
29 27. 3 476依23 0. 7 21. 5依4. 2 16. 8依2. 7
32 29. 1 491依26 0. 8 22. 7依4. 8 17. 7依2. 9
1494 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 明安刚等: 不同林龄格木人工林碳储量及其分配特征摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 2摇 格木人工林生物量方程
Table 2摇 Individual biomass regression model of Erythrophleum fordii plantations
器官
Organ
7 a
回归方程摇 摇 摇
Regression equation摇 摇 摇
R2 F
29 ~ 32 a
回归方程摇 摇 摇
Regression equation摇 摇 摇
R2 F
树干 Stem M=0. 1957D2. 0341 0. 99** 529. 63 M=0. 0315(D2H) 0. 9737 0. 99** 1944. 62
树皮 Bark M=0. 0431D1. 9442 0. 99** 778. 56 M=0. 0110(D2H) 0. 8580 0. 99** 1933. 42
树枝 Branch M=0. 0020D3. 8719 0. 92** 34. 94 M=0. 0055(D2H) 1. 0628 0. 92** 118. 79
树叶 Leaf M=0. 0126D2. 8032 0. 95** 57. 01 M=0. 0662(D2H) 0. 6064 0. 87** 144. 10
树根 Root M=0. 0340D2. 3429 0. 94** 22. 81 M=0. 0072(D2H) 1. 0243 0. 99** 318. 25
全株 Whole tree M=0. 1938D2. 4503 0. 99** 118. 19 M=0. 0740(D2H) 0. 9549 0. 99** 943. 48
**P<0. 01.
生物量方程,而 29 和 32 a林分生物量方程可用这 2
个林分中选取的 11 株标准木建立各器官生物量与
“D2H冶之间通用的二元生物量方程(表 2).
1郾 2郾 2 林下植被生物量和凋落物现存量的测定摇 在
每个 20 m伊20 m 样方中,按对角线选取 2 个 5 m伊
5 m小样方,记录小样方内灌木和草本植物的种类,
并采用“收获法冶测地上和地下部分生物量.将同种
植物相同器官混合,取 4 份样品带回实验室在 65 益
下烘干至恒量,称干质量. 计算含水率后,将鲜质量
换算成干质量. 在每个 20 m伊20 m 样方中,按对角
线选取 4 个 1 m伊1 m 小样方,按未分解、半分解测
定凋落物现存量.
1郾 2郾 3 土壤样品的采集摇 在各样方随机挖取 3 个土
壤剖面,按照 0 ~ 10 cm、10 ~ 30 cm、30 ~ 50 cm 和
50 ~ 100 cm将土壤分为 4 个土层,用环刀取样,测
定各土层土壤容重.将各土层土样混合,取 200 g 用
于含碳量的测定.
1郾 2郾 4碳含量测定和碳储量计算 摇 将植物样品于
65 益下烘干,土壤样品置于室内风干,磨碎.植物和
土壤样品均采用重铬酸钾鄄水合加热法测定有机碳含
量.植物碳储量=有机碳含量伊单位面积生物量,土壤
碳储量=土壤有机碳含量伊土壤容重伊土壤厚度.
1郾 3摇 数据处理
采用 SPSS 13. 0 软件对数据进行统计分析、方
差分析和差异显著性检验(琢=0. 05).采用 Excel 和
Photoshop软件作图.图表数据为平均数依标准差.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 格木人工林生态系统各组分碳含量
2郾 1郾 1 乔木层碳含量摇 不同林龄格木各器官碳含量
在 509. 0 ~ 572. 4 g·kg-1,且随着林龄的增加呈增
大趋势;不同林龄间各器官碳含量差异不显著.不同
器官间碳含量明显不同,以树干最高,树叶最低,大
小顺序为:树干>树枝>树根>树皮>树叶,除树皮和
树枝之间碳含量差异不显著外,其他各器官之间差
异均显著(表 3).
2郾 1郾 2 林下地被物碳含量摇 林下地被物包括活地被
物和死地被物,本研究主要测定了林下灌木层、草本
层及凋落物层的碳含量.从表 4 可知,格木人工林下
地被物各层次平均碳含量以凋落物层最高,灌木层
其次,草本层最低;灌木层和草本层地上部分碳含量
均高于地下部分,未分解的凋落物碳含量高于半分
解的碳含量.林龄对灌木层、草本层及凋落物层的碳
含量均无显著影响.
2郾 1郾 3 土壤层碳含量 摇 从表 5 可知,土壤碳含量以
表土层 (0 ~ 10 cm)最高,平均高达 (23. 4 依 2郾 0)
g·kg-1;各林龄土壤碳含量随着土层深度的增加而
降低,且差异显著;同一土层不同林龄间碳含量差异
显著, 碳含量随着林龄的增加而增大.
2郾 2摇 格木人工林生态系统各组分碳储量及其分配
2郾 2郾 1 乔木层碳储量及其分配摇 不同林龄格木人工
林乔木层各器官碳储量及其分配特征与各器官生物
量的分配情况有密切关系.从图 1 可知,不同林龄格
木人工林乔木层各器官生物量随林龄增加而增大;
树干、树枝和树根生物量分配随林龄增加而增大,树
皮和树叶生物量分配随林龄增加而减小.
表 3摇 不同林龄格木各器官碳含量
Table 3摇 Carbon content in different organs of Erythrophle鄄
um fordii plantations with different stand ages ( g·kg-1,
n=4)
器官
Organ
林龄 Stand age (a)
7 29 32
树干 Stem 561. 7依10. 2Aa 566. 1依13. 2Aa 572. 4依16. 5Aa
树皮 Bark 534. 8依8. 5Da 541. 9依10. 6Ca 537. 7依7. 7Da
树枝 Branch 549. 8依7. 4Ba 552. 9依8. 2Ba 562. 3依10. 4Ba
树叶 Leaf 512. 4依9. 1Ea 509. 0依10. 5Da 520. 6依13. 2Ea
树根 Root 537. 7依5. 2Ca 544. 9依10. 2Ca 543. 2依9. 8Ca
不同大写字母表示器官间差异显著,不同小写字母表示林龄间差异
显著( P < 0. 05 ) Different capital letters meant significant difference
among different organs, and different small letters meant significant differ鄄
ence among different stand ages at 0. 05 level.
249 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
表 4摇 不同林龄格木人工林下植被及凋落物碳含量
Table 4摇 Carbon content of understory vegetations and litter in Erythrophleum fordii plantations with different stand ages
(g·kg-1, n=4)
层次
Layer
组分
Component
林龄 Stand age (a)
7 29 32
灌木层 地上 Aboveground 481. 4依10. 6Aa 478. 4依8. 4Aa 477. 6依11. 9Aa
Shrub layer 地下 Belowground 444. 3依6. 8Da 437. 2依6. 9Da 431. 8依8. 7Da
草本层 地上 Aboveground 479. 1依12. 3Ba 484. 4依10. 5Ba 485. 7依13. 8Ba
Herb layer 地下 Belowground 402. 4依10. 2Ea 393. 3依7. 9Ea 393. 5依9. 6Ea
凋落物层 未分解 Undecomposed 516. 4依13. 5Aa 527. 3依8. 3Aa 487. 8依15. 0Ba
Litter layer 半分解 Semi鄄decomposed 464. 8依9. 3Ca 445. 3依5. 8Da 457. 2依11. 4Ca
不同大写字母表示组分间差异显著,不同小写字母表示林龄间差异显著(P<0. 05)Different capital letters meant significant difference among differ鄄
ent components, and different small letters meant significant difference among different stand ages at 0. 05 level.
表 5摇 不同林龄格木人工林各土层土壤碳含量
Table 5摇 Carbon content in different soil layers in Erythro鄄
phleum fordii plantations with different stand ages
(g·kg-1, n=5)
土层
Soil layer
(cm)
林龄 Stand age (a)
7 29 32
0 ~ 10 21. 4依1. 7Ac 23. 5依2. 3Ab 25. 3依2. 7Aa
10 ~ 30 12. 7依0. 8Ba 14. 4依0. 7Bb 16. 2依1. 1Ba
30 ~ 50 8. 2依0. 5Cb 7. 5依0. 4Cb 9. 6依0. 7Ca
50 ~ 100 5. 8依0. 3Db 5. 9依0. 3Db 6. 4依0. 4Da
不同大写字母表示土层间差异显著,不同小写字母表示林龄间差异
显著 ( P < 0. 05 ) Different capital letters meant significant difference
among different soil layers, and different small letters meant significant
difference among different stand ages at 0. 05 level.
摇 摇 乔木层各器官碳储量随林龄的变化趋势与生物
量变化特征较为一致,随着林龄的增加,各器官碳储
量显著增大. 7、29 和 32 a格木人工林乔木层碳储量
分别为 21. 8、100. 0 和 121. 6 t·hm-2 . 各器官碳储
量在乔木层的分配以树干最高,7、29 和 32 a格木人
工林树干碳储量分别占乔木层碳储量的 47. 5% 、
52. 2%和 52. 2% ;树皮和树叶碳储量所占比例最
小,平均<10% .乔木层各器官碳储量分配大小顺序
为:树干>树枝>树根>树皮>树叶.林龄对乔木层各
器官碳储量分配有显著影响,随着林龄的增加,碳储
量在树干、树枝和树根的分配增加,而在树皮和树叶
的分配下降.
2郾 2郾 2 林下地被物碳储量及其分配 摇 从表 6 可知,
7、29 和 32 a格木人工林下灌木层、草本层和凋落物
层等林下地被物碳储量均较小,分别为3郾 0、5郾 9和
图 1摇 不同林龄格木人工林乔木层各器官碳储量及其分配
Fig. 1摇 Carbon storage and allocation of different organs in arbor layer in Erythrophleum fordii plantations with different stand ages.
不同小写字母表示林龄间差异显著(P<0. 05)Different small letters meant significant difference among different stand ages at 0. 05 level. 下同 The
same below.
3494 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 明安刚等: 不同林龄格木人工林碳储量及其分配特征摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 6摇 不同林龄格木人工林林下植被和凋落物碳储量
Table 6摇 Carbon storage of understory vegetations and litter in Erythrophleum fordii plantations with different stand ages
( t·hm-2, n=10)
层次
Layer
组分摇 摇 摇
Component摇 摇 摇
林龄 Stand age (a)
7 29 32
灌木层 地上 Aboveground 0. 60依0. 19Bb 1. 55依0. 36Aa 1. 28依0. 34Aa
Shrub layer 地下 Belowground 0. 29依0. 13Cb 0. 65依0. 22Ca 0. 53依0. 13Ba
合计 Total 0. 89依0. 31 2. 20依0. 53 1. 81依0. 40
草本层 地上 Aboveground 0. 47依0. 16Bb 1. 34依0. 27Ba 0. 51依0. 24Bb
Herb layer 地下 Belowground 0. 41依0. 14Bb 0. 75依0. 17Ca 0. 39依0. 07b
合计 Total 0. 88依0. 26 2. 09依0. 42 0. 90依0. 31
凋落物层 未分解 Undecomposed 0. 94依0. 22Ab 1. 24依0. 32Ba 1. 39依0. 33Aa
Litter layer 半分解 Semi鄄decomposed 0. 27依0. 07Cb 0. 35依0. 14Db 0. 45依0. 20Ba
合计 Total 1. 21依0. 24 1. 59依0. 39 1. 84依0. 48
不同大写字母表示组分间差异显著,不同小写字母表示林龄间差异显著(P<0. 05) Different capital letters meant significant difference among differ鄄
ent components, and different small letters meant significant difference among different stand ages at 0. 05 level.
4. 5 t·hm-2 . 29 和 32 a 林分灌木层碳储量高于 7 a
林分,而 29 a 林分草本层碳储量高于 7 和 32 a 林
分,其原因可能是林分郁闭度差异所致.格木人工林
凋落物碳储量随林龄增加而增大.
3 个层次中,碳储量大小顺序为:凋落物层>灌
木层>草本层.在灌木层和草本层中,地上部分碳储
量均大于地下部分,但草本层植物地上与地下部分
碳储量差异不显著;凋落物层中,未分解的凋落物碳
储量显著高于半分解的,约为半分解凋落物碳储量
的 3 倍.
2郾 2郾 3 土壤碳储量及其分配摇 不同林龄格木人工林
各土层土壤碳储量随林龄增加而增大,尤其是表土
层(0 ~ 10 cm和 10 ~ 30 cm),29 和 32 a林分土壤碳
储量显著高于 7 a林分.在 3 个不同林龄的林分中,
土壤碳储量均随土层深度的增加而显著降低,随土
层深度的变化趋势与土壤碳含量的变化规律一致.
土壤碳含量与碳储量随土层深度的变化情况不受林
龄的影响(表 7).
2郾 3摇 格木人工林生态系统碳储量及其分配
从图 2 可知,7、29 和 32 a格木人工林生态系统
表 7摇 不同林龄格木人工林各土层土壤碳储量
Table 7摇 Carbon storage in different soil layers in Erythro鄄
phleum fordii plantations with different stand ages
( t·hm-2, n=15)
土层
Soil layer
(cm)
林龄 Stand age (a)
7 29 32
0 ~ 10 18. 73依1. 82a 20. 54依2. 06b 20. 66依2. 31b
10 ~ 30 27. 75依2. 67a 33. 00依3. 68b 33. 11依3. 08b
30 ~ 50 20. 07依2. 19a 20. 10依1. 88a 21. 35依2. 42a
50 ~ 100 41. 30依5. 77a 40. 74依7. 17a 41. 39依4. 88a
合计 Sum 107. 85依7. 57 114. 38依8. 92 116. 51依10. 34
不同小写字母表示林龄间差异显著(P<0. 05) Different small letters
meant significant difference among different stand ages at 0. 05 level.
碳储量分别为 132. 6、220. 2 和 242. 6 t·hm-2,以乔
木层和土壤层为主要碳库,二者占格木人工林生态
系统碳储量的 97%以上,灌木层、草本层和凋落物
层的碳储量所占比例<3% .
林龄对格木人工林生态系统碳储量有显著影
响,乔木层、凋落物层和土壤层碳储量均随林龄的增
加而增大,灌木层和草本层碳储量则无明显变化规
律.林龄对格木人工林生态系统各组分碳储量分配
存在不同的影响,其中,乔木层碳储量分配随林龄的
增加而增大,而土壤层碳储量分配随林龄的增加而
减小,灌木层、草本层和凋落物层碳储量的分配随林
图 2摇 不同林龄格木人工林生态系统碳储量及其分配
Fig. 2摇 Carbon storage and allocation of ecosystem in Erythro鄄
phleum fordii plantations with different stand ages.
449 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
龄的增加无明显规律.
3摇 讨摇 摇 论
广西大青山林区 7、29 和 32 a 格木人工林中,
格木各器官碳含量不同,大小顺序为树干>树枝>树
根>树皮>树叶,与同一地区的马尾松(Pinus masso鄄
niana) [27]、杉木(Cunninghamia lanceolata) [27]、米老
排[28] (Mytilaria laosensis) 和红椎 ( Castnopsis hys鄄
trix) [20,26]等树种器官碳含量的排序不完全一致,可
见,即使在同一地区,树木各器官碳含量大小因树种
不同而存在差异. 7、29 和 32 a格木人工林平均碳含
量为 543. 1 g·kg-1,高于广西观光木(Tsoongioden鄄
dron odorum)(471. 1 g·kg-1)、桉树(Eucalyptus uro鄄
phylla伊E. grandis) (475. 2 g·kg-1 )和杉木(497郾 0
g·kg-1) [29-33],也高于国际通用的树木平均碳含量
(500 g· kg-1 )及热带 32 个树种的平均碳含量
(444. 0 ~ 494. 5 g·kg-1) [34] .这表明各器官碳含量
大小与树种的关系极为密切,不同树种的碳含量有
明显差异,而格木是广西碳含量较高的树种,是发展
碳汇林较好的树种之一.
格木人工林下地被物各层次平均碳含量大小顺
序为:凋落物层>灌木层>草本层;凋落物层碳含量
高于灌木层,其原因可能是凋落物层的主要组分是
枯落枝,而树枝在格木人工林乔木各器官中碳含量
较高,仅次于树干.未分解的凋落物碳含量较半分解
的凋落物高,这可能由凋落物在分解过程中碳释放
的数量和速率的差异导致. 灌木层和草本层植被碳
含量均表现为地上部分大于地下部分,其原因主要
是因为植物体木质化程度不同.一般而言,木质化程
度越高,植物体碳累积量越高.
7、29 和 32 a格木人工林的土壤层(0 ~ 100 cm)
平均碳含量为 13. 1 g·kg-1,高于同地区米老排人
工林[28],低于 13 a杉木林(16. 6 g·kg-1)和桉树林
(14. 57 g·kg-1) [31-32],表明不同树种对土壤碳累积
过程的影响不同. 然而,本研究中,格木人工林的土
壤碳含量随林龄增加而增大,因此延长格木人工林
的轮伐期,可能有利于土壤碳累积.但这一结论尚需
更多的研究,因为我国南方土壤空间异质性较大,不
同年龄阶段格木林土壤碳含量的差异并不能完全排
除空间异质性的影响.
格木人工林生态系统碳库主要包括植被层、凋
落物层和土壤层,7、29 和 32 a 3 个林龄的格木人工
林生态系统平均碳储量为 198. 5·hm-2 .其中,植被
层碳储量为 84. 1 t·hm-2,是我国森林植被平均碳
储量(57. 07 t·hm-2)的 1. 47 倍,是我国亚热带针
叶林平均碳储量(63. 7 t·hm-2)的 1. 32 倍[35] .格木
人工林植被层高碳储量主要源于乔木层的高生物量
及乔木层较高的碳含量.然而,格木人工林生态系统
碳储量低于我国森林生态系统平均碳储量(258. 82
t·hm-2) [10],这与格木人工林土壤层相对较低的平
均碳含量有关. 本研究中,格木人工林土壤碳储量
(0 ~ 100 cm)为 112. 9 t·hm-2,仅为我国森林土壤
平均碳储量(193. 55 t·hm-2)的 58. 3% ,其原因可
能是在计算土壤碳储量时,不同研究中土层深度不
同,也可能是由于树种的不同引起了林分地上和地
下部分凋落物的输入组分的不同,进而影响了土壤
碳的固持,具体原因需进一步研究.
致谢摇 中国林业科学研究院热带林业实验中心曾冀、农友、
黄德卫等参加了野外调查工作,特此感谢!
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(in Chinese)
作者简介摇 明安刚,男,1981 年生,博士研究生,工程师. 主
要从事森林生态学研究. E鄄mail: mingangang0111@ 163. com
责任编辑摇 孙摇 菊
649 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷