全 文 ：林业科技开发 2015 年第 29 卷第 4 期 133
物量乔木大于灌木，灌木大于草本;在林分的乔木层
中标准木、优势木、被压木地上部分生物量存在着较
大差异，在林分的经营管理过程中，为了增加林分的
生物量提高经济效益，应尽早伐除被压木，使优势木
和标准木的生物量差距尽量缩小。林分下的灌木和
草本植物都具有很高的观赏价值和药用价值，在保证
林分乔木层具有最高价值的前提下，合理地经营管理
林下的灌木和草本植物，使林分在充分发挥生态效益
的情况下，还要调整林分使其具有更合理的结构，让
林分具有最高的生态价值及经济价值，使森林的生态
效益与经济效益相结合，形成可持续发展的森林结
构，实现森林的永续利用。
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(责任编辑 吴祝华
櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒
)
doi:10． 13360 / j． issn． 1000－8101． 2015． 04． 033 中图分类号:S758． 5
10 年生灰木莲人工林碳库及其分配特征
舒凡1，庞赞松2，罗柳娟1，3，何斌1* ，李远航1，卢万鹏1，廖倩苑1
(1．广西大学林学院，南宁 530004;2．广西国有派阳山林场;3．广西木论自然保护区管理局)
摘 要:为了解灰木莲人工林碳素累积能力，通过野外调查和实验室分析，对广西南宁市 10 年生灰木莲人工林的
碳库及其分配格局进行了研究。结果表明，灰木莲不同器官碳素含量在 470． 0 ～ 532． 1 g /kg之间，不同器官碳素含
量排列次序为干材 ＞树根 ＞树枝 ＞干皮 ＞树叶。凋落物层碳素含量为 493． 2 g /kg。土壤(0 ～ 80 cm)中碳素含量
为 8． 53 g /kg，随土壤深度的增加而明显下降。灰木莲人工林碳库为 138． 49 t /hm2，其中乔木层为 49． 04 t /hm2，占
35． 41%;凋落物层为 4． 40 t /hm2，占3． 18%;土壤层为 85． 05 t /hm2，占 61． 41%。10 年生灰木莲人工林年净生产力
为 11． 62 t /(hm2·a) ，碳素年净固定量为 5． 81 t /(hm2·a) ，折合成 CO2 的量为 21． 29 t /(hm
2·a)。认为，灰木莲可以
作为碳汇功能高效的生态公益木材树种。
关键词:灰木莲人工林;碳素含量;碳库;碳分配
收稿日期:2014－11－08 修回日期:2015－03－08
基金项目:广西科学研究与技术开发计划项目(桂科攻 11194008) ;国
家自然科学基金(31160152)。
作者简介:舒凡(1989 －) ，男，硕士生，研究方向为森林生态学。通信
作者:何斌，男，教授。E-mail:hebin8812@ 163． com
Carbon stock and distribution in 10-year-old Manglietia glauca plantation∥SHU Fan，PANG Zansong，LUO
Liujuan，HE Bin，LI Yuanhang，LU Wanpeng，LIAO Qianyuan
Abstract:To understund the properties of carbon accumulation，we studied the carbon stock and the distribution in Mang-
lietia glauca plantation at 10-year-old in Nanning，Guangxi Province． The results showed that carbon content in different
organs of M． glauca was 470． 0 g /kg to 532． 1 g /kg，which was in the order as follows:stem ＞ root ＞ branch ＞ bark ＞ leaf．
Carbon content was 493． 2 g /kg in litter floor，8． 53 g /kg in the soil(0－80 cm)and obviously declined with increased soil
depth from 0 to 80 cm． The carbon stock in M． glauca plantation at fast growing stage was 138． 49 t /hm2，divided among
the tree layer with 49． 04 t /hm2(35． 41%) ，litter 4． 40 t /hm2(3． 18%) ，and soil (0－80 cm)8． 53 t /hm2(3． 18%)． The
annual net productivity in the tree layer of M． glauca plantation at fast growing stage was 11． 62 t /(hm2·a) ，annual net car-
bon fixation was up to 5． 81 t /(hm2·a) ，amounted CO2 to 21． 29 t /(hm
2·a)． M． glauca could be planted as ecological
plantation with efficient carbon sink．
Key words:Manglietia glauca plantation;carbon content;
carbon stock;carbon distribution
First author’s address:Forestry College of Guangxi Uni-
versity，Nanning 530004，China
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 森林经营与保护
134 林业科技开发 2015 年第 29 卷第 4 期
森林是地球陆地生物圈的主体，森林生态系统在
调节全球气候、维持全球碳平衡、减缓大气中二氧化
碳等温室气体浓度上升等方面具有重要的作用［1－3］。
人工林是森林的重要组成部分，科学地发展、利用和
保护人工林，提高生产力，对促进区域经济的可持续
发展、保护生态环境都具有重要的作用和意义。目
前，我国人工林保存面积达到 6 200 万 hm2，居世界人
工林面积首位，约占我国森林总面积的三分之一，是
我国森林碳汇的主要来源，而且由于多数林分处于
幼、中龄阶段，还具有较大的碳汇潜力。南方的中、南
亚热带常绿阔叶林带是我国适合开展 CDM造林再造
林碳汇项目的优先发展区域［4］。近年来，国内已有
不少学者对在该区域的人工林树种如马尾松［5］、杉
木［6］、马占相思［7］、厚荚相思［8］、桉树［9］和秃杉［10］等
人工林生态系统碳贮量及其分配格局进行了研究，为
正确评价森林尤其是人工林碳汇功能和生态效益提
供了科学依据。
灰木莲(Manglietia glauca)属木兰科木莲属常
绿阔叶树种，是国家一级保护、濒危植物，原产于越
南和印度尼西亚等东南亚国家，适生于南亚热带地
区。具有适应性强，生长快，干形通直和材性优良
等特点，是优良的城乡园林绿化树种。我国南方广
东、海南、广西、福建等省区自 20 世纪 60 代开始引
种，均表现出良好的生长态势，成为我国引种成功
的外来珍贵优良树种之一。目前，国内已有关于灰
木莲的引种、苗木培育、生物量及营养元素特性等
方面的报道［11－15］，但对于灰木莲人工林碳素方面的
极少。本试验通过对广西南宁市 10 年生灰木莲人
工林碳素含量、碳库及其分布格局进行研究，揭示
灰木莲人工林碳素累积特点与潜力，以期为该区域
造林再造林碳汇项目的树种选择及灰木莲人工林
的多目标经营提供依据。
1 材料与方法
1． 1 试验地概况
研究区于广西南宁市北郊，其自然概况参见文献
［14］。试验地灰木莲人工林于 2002 年 4 月用 1 年生
灰木莲实生苗定植，初植密度为 1 667 株 /hm2。调查
时 10 年生灰木莲人工林保留密度为 1 416 株 /hm2，
郁闭度为 0． 9，平均胸径(带皮)14． 5 cm，平均树高
12． 9 m。由于林分郁闭度大以及人为干扰等原因，林
下植被发育很差，且以草本种类华南毛蕨、半边旗山
菅兰、黄茅草和五节芒为主，覆盖度不足 1%。凋落
物层厚度 3 ～ 5 cm。
1． 2 研究方法
1． 2． 1 试验地设计和林分生物量测定
根据 10 年生灰木莲人工林在坡位的分布，按照
上、中、下坡各设置 3 个面积为 20 m ×20 m的标准样
地，分别测定各标准地内林木树高、胸径、冠幅等因
子，按照林木的径级分布，以 2 cm为一径级选取 5 株
平均木，按文献［14］方法测定乔木层生物量和凋落
物现存量。
1． 2． 2 样品的采集和碳素含量的测定
植物和土壤样品的采集和粉碎处理参见文献
［14］，植物和土壤样品中碳素含量的测定参见文献
［16］。
1． 2． 3 人工林碳库和乔木层年碳素净固定量的计算
根据植被层不同结构层次和组分生物量乘以其
碳素含量即可得到各组分碳库。土壤碳库则是各土
层碳素(有机碳)含量、密度及厚度三者乘积之和。
人工林碳库为各结构层次即乔木层、灌木层、草本层、
凋落物层和土壤层碳库之和。乔木层碳素年净固定
量的估算参见文献［14］。
2 结果与分析
2． 1 灰木莲人工林不同结构层次碳素含量
灰木莲人工林不同结构层次碳素含量见表 1。
由表 1 可知，速生阶段灰木莲各组分碳素含量在
470． 0 ～ 532． 1 g /kg 之间，平均含量为 524． 2 g /kg。
不同器官碳素含量因器官不同而存在差异，碳素含量
(树根按生物量加权平均)从高到低依次为干材、树
根、树枝、干皮、树叶，但不同器官碳素含量的差异不
显著(P ＞ 0． 05)。
表 1 灰木莲人工林各组分碳素含量
层次 组分 碳素含量 /(g·kg －1) 变异系数 /%
树叶 470． 00 3． 08
活枝 518． 80 2． 16
枯枝 524． 10 4． 58
干皮 497． 40 2． 15
乔木层
干材 532． 10 3． 04
根蔸 524． 30 2． 80
粗根 531． 20 4． 66
中根 528． 10 1． 95
细根 523． 20 3． 67
平均* 524． 20 3． 12
凋落物层 493． 20 1． 74
0 ～ 20 18． 11 4． 78
≥20 ～ 40 6． 42 3． 08
土壤层 / cm ≥40 ～ 60 5． 62 1． 95
≥60 ～ 80 3． 95 2． 17
平均* 8． 53 3． 00
注:“* ”表示经相应各组分生物量加权平均。
森林经营与保护 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2015 年第 29 卷第 4 期 135
灰木莲人工林凋落物层碳素含量为 493． 2 g /kg，
小于乔木层平均碳素含量。0 ～ 80 cm 土壤层不同层
次有机碳含量变化范围在 3． 95 ～ 18． 11 g /kg 之间，
平均含量为 8． 53 g /kg，且随土壤深度增加有明显下
降的趋势。由于灰木莲人工林凋落物较丰富且主要
以容易分解的树叶为主，凋落物和植物根系分解所形
成的有机碳主要聚集在表层土壤，因而造成 0 ～ 20
cm土层有机碳含量(18． 11 g /kg)明显高于土壤其他
土层，而其他土层有机碳含量相差不很大。
2． 2 灰木莲人工林碳库及其分配
灰木莲人工林碳库包括乔木层、灌木层、草本层、
凋落物层和土壤层等各碳分库(表 2)。由于速生阶
段灰木莲林分郁闭度大以及人为干扰等原因，林下植
被发育很差，其生物量在灰木莲生态系统中所占比例
极小，故本研究计算林分总碳库时对灌木和草本层碳
库忽略不计。从表 2 可见，灰木莲人工林总碳库为
138． 49 t /hm2，不同结构层次碳库空间分配为:乔木
层为49． 04 t /hm2，占总碳库的 35． 41%;凋落物层为
4． 40 t /hm2，占 3． 18%;林地土壤(0 ～ 80 cm)层为
85． 05 t /hm2，占 61． 41%。乔木层作为森林生态系统
重要组成部分，其碳库在不同器官的分配，与各器官
的生物量成正比例关系(表 2) ，其中树干的生物量最
大，其相应的碳库(29． 32 t /hm2)也最大，占乔木层碳
库的 59． 79%;然后是树根、树枝、干皮和树叶，分别
为7． 42，6． 76，3． 56 和 2． 08 t /hm2，依次占乔木层碳
库的 15． 13%，13． 78% 和 7． 26%，树叶最少，仅为
2． 08 t /hm2，仅占乔木层碳库的 4． 24%。林地土壤作
为森林生态系统极其重要的碳贮存库，在平衡大气的
CO2 中有着重要作用。灰木莲人工林土壤(0 ～ 80
cm)碳库为 85． 05 t /hm2，随土层加深而急剧减少，其
表 2 灰木莲人工林碳库及其分配
层次 组分
生物量 /
(t·hm －2)
碳库 /
(t·hm －2)
占人工林碳库 /
%
树叶 2． 37 2． 08 1． 50
树枝 13． 88 6． 76 4． 88
乔木层
干皮 7． 64 3． 56 2． 57
干材 58． 70 29． 22 21． 10
树根 14． 07 7． 42 5． 36
合计 93． 54 49． 04 35． 41
凋落物层 10． 95 4． 40 3． 18
0 ～ 20 40． 57 29． 29
≥20 ～ 40 17． 08 12． 33
土壤层 / cm ≥40 ～ 60 15． 20 10． 98
≥60 ～ 80 12． 20 8． 81
合计 85． 05 61． 41
总计 138． 49 100． 00
中 0 ～ 20 cm土层碳库(40． 57 t /hm2)占土壤层碳库
的47． 70%，分别是≥20 ～ 40，≥40 ～ 60 和≥60 ～ 80
cm土层的 2． 38，2． 67 和 3． 33 倍，0 ～ 20 cm和≥20 ～
40 cm土层碳库占整个土壤层的 79． 69 %。
2． 3 灰木莲人工林乔木层碳素年净固定量的估算
以乔木层碳素年净固定量(表 3)进行生态系统
则同化 CO2 能力的估算。从表 3 可以看出，10 年生灰
木莲人工林乔木层年净生产力为 10． 62 t /(hm2·a) ，碳
素年净固定量为 5． 81 t /(hm2·a) ，折合成 CO2 固定量
为 21． 29 t /(hm2·a)。不同器官的碳素年净固定量的
分配中，以干材最大，其年净固碳量［2． 92 t /(hm2·a) ］
占总碳素年净固定量的 50． 26%，最小是干皮，其年净
固碳量［0． 36 t /(hm2·a) ］，仅占 6． 20%。
表 3 灰木莲人工林乔木层碳素年净固定量 /(t·hm －2·a － 1)
组分 净生产力 年碳净固定量 折合 CO2
树叶 1． 19 1． 11 4． 07
树枝 1． 39 0． 68 2． 48
干皮 0． 76 0． 36 1． 31
干材 5． 87 2． 92 10． 71
树根 1． 41 0． 74 2． 72
合计 10． 62 5． 81 21． 29
3 结论与讨论
10 年生灰木莲各器官中碳素含量介于 470． 0 ～
532． 1 g /kg 之间，平均含量为 524． 2 g /kg，与马尾
松［5］、杉木［6］、桉树［9］和秃杉［10］等树种平均碳素含
量基本一致，高于麻栎平均碳素含量［17］，以及目前对
森林生态系统碳进行估算时多数研究计算植被有机
碳时干物质按 450 g /kg［18－19］与 500 g /kg［20－21］的转换
率。灰木莲不同器官碳素含量为干材 ＞树根 ＞树枝
＞干皮 ＞树叶，与其相应的过熟林(45 年生)［15］和马
尾松人工林［5］相一致，但与杉木［6］、马占相思［7］和秃
杉［10］等树种存在一定差异，反映了不同树种碳素累
积与分配特点，这可能与各树种所具有的不同生理和
生态特性存在一定差异有关。
10 年生灰木莲人工林碳库为 138． 49 t /hm2，其
中植被层碳贮量为 53． 44 t /hm2，略高于王绍强等［20］
对热带亚热带针叶林植被部分平均碳库水平 51． 73
t /hm2 的估算，与周玉荣等［22］对落叶阔叶林碳库平均
水平 53． 60 t /hm2(碳素含量均以 45%计)的估算基
本一致，但略低于王绍强等［20］的亚热带常绿阔叶林
碳库平均水平 61． 05 t /hm2，也均高于相近区域广西
南丹县山口林场 14 年生的杉木［23］和广西凭祥市 13
年生西南桦人工林碳贮量［24］，由于灰木莲成熟期在
20 年生以上，本研究中灰木莲年龄仅为 10 a，因此还
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 森林经营与保护
136 林业科技开发 2015 年第 29 卷第 4 期
将具有较大的碳库增长潜力。
本研究区灰木莲人工林土壤(0 ～ 80 cm)总有机
碳库为 85． 05 t /hm2，明显低于我国热带林(116． 49 t /
hm2)土壤平均碳库，也低于相近区域广西南丹县山
口林场均为 14 年生的杉木人工林土壤碳库(122． 06
t /hm2)和秃杉人工林土壤碳库和(135． 14 t /hm2) ，远
低于我国森林土壤平均碳库(193． 55 t /hm2)和世界
土壤平均碳库(189． 00 t /hm2)［22］。其原因与其前茬
树种杉木人工林等土壤有机碳积累能力较弱密切相
关。而与其他热带树种人工相似，灰木莲人工林 0 ～
20 cm土层有机碳库明显高于其他土层，几乎占土壤
层碳库的 1 /2，占整个人工林碳库的近 1 /3，可见其在
整个人工林碳库中贡献较大，同时也从在一定程度上
反映了亚热带地区森林土壤的脆弱性，任何引起水土
流失的活动如炼山、整地等都很容易导致林地尤其是
山地土壤碳素损失。
据估算，10 年生灰木莲人工林乔木层年净生产
力为 11． 62 t /(hm2·a) ，其碳素年净固定量为 5． 81 t /
(hm2·a)，折合成 CO2 为 21． 29 t /(hm
2·a)，明显高于
其过熟林的 3． 72 t /(hm2·a)［15］。研究表明，相近区域
广西南丹县山口林场 11和 14 年生杉木人工林乔木层
碳素年净固定量分别为2． 39和3． 29 t /(hm2·a)［23］，相
同林分年龄的秃杉人工林相应为 4． 30 和 4． 64 t /
(hm2·a)［10］;湖南会同速生阶段(11 年生)杉木人工林
为 3． 124 t /(hm2·a)［4］;广西凭祥市 13 年生西南桦人
工林乔木层碳素年净固定量为 2． 20 t /(hm2·a)［24］;
我国落叶阔叶林平均 4． 60 t /(hm2·a) ;我国森林平均
值为 5． 54 t /(hm2·a)。由此可见，灰木莲人工林的碳
素固定速度较快。由于本研究中灰木莲人工林处于
速生阶段，还具有较大的碳汇潜力，加上其兼具涵养
水源、维持地力等功能，因此，灰木莲不仅是南亚热带
地区速生珍贵用材树种，同时也可以作为碳汇功能高
效的生态公益林树种。
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(责任编辑 田亚玲)
森林经营与保护 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗