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木麻黄与厚荚相思混交林乔木层的碳贮量及其分配
16 2008 年第 10 期（总第 22 期）

木麻黄与厚荚相思混交林乔木层的碳贮量及
其分配*

1.福建省林业科学研究院 2.福建省森林培育与林产品加工利用重点实验室
3.南方森林资源与环境工程研究中心 4.福建农林大学林学院 5.厦门大学海洋与环境学院
6.中国科学院地理科学与资源研究所 7.福建省东山赤山国有防护林场
叶功富1,2,3 郭瑞红4 卢昌义5 肖胜生6 李永林 7

[摘要] 以木麻黄和厚荚相思混交林及同年生木麻黄纯林为对象，对乔木层各器官的凋落物含碳率和碳贮量进行了
研究。结果表明：枝、叶、干、皮和根整体含碳率在不同林分类型之间均存在显著差异；混交林中的碳含量表现为：叶>
皮>根>枝>干，而纯林中的碳含量表现为：根>叶>枝>干>皮。两种林地碳贮量地上部分和地下部分所占比例相差不大。
[关键词] 木麻黄 厚荚相思 含碳率 碳贮量

森林生态系统碳库是碳固定的最终表现形式，主要包括
森林植被碳库和土壤碳库两部分[1]。地球上约 85％的陆地生
物量集中在森林植被中，因此森林植被碳库是陆地生态系统
碳库的重要组成部分，是研究森林生态系统向大气吸收和排
放 CO2 的关键因子。森林植被碳库的准确估算也是揭示“碳
失汇”现象的重要前提[2]。不同国家区域森林植被碳贮量对全
球森林植物碳贮量的贡献存在较大差异，这与不同国家的自
然地理条件、森林类型、森林面积、年龄结构等有关[3]。因
此，精确评估森林碳贮量，需要分别对不同地域条件下不同
林分植被层和土壤层的碳含量分别进行研究，这也是当前陆
地碳循环的研究热点。由于不同学者估算森林生物量时采用
的方法不同，导致对同一区域森林植被碳贮量的估算结果存
在差异[2]。目前对南亚热带地区人工林碳储量还未有统一的
结论。沿海防护林是我国地处南亚热带地区人工林的重要组
成部分，在保护沿海基础设施，改善生态环境中发挥着越来
越重要的作用，目前，沿海防护林的高效率可持续经营是林
业工作者研究的重点和热点[4-7]。
本文选择福建东山县林场沿海防护林为研究对象，采用
平均生物量法对木麻黄－厚荚相思混交林、木麻黄人工林生
物量、碳贮量及分配进行了研究，以期为进一步研究该生态
系统碳循环及其碳汇功能提供基础数据，精确估测我国南亚
热带地区人工林碳储量提供参考依据。
1 研究区概况
研究区设在福建省东山县赤山国有防护林场，东经
117°18′，北纬 23°40′，属南亚热带海洋性季风气候，年平均
气温 20.8℃，绝对最高气温 36.6℃，绝对最低气温 3.8℃，全
年无积雪，无霜冻，年均降水 1164mm，年均蒸发 2028mm，
全年干湿季节明显，每年的 11 月至翌年的 2 月为旱季，大部
分的降水集中于台风多发的月份 5~9 月，年均台风 5.1 次。
土壤以滨海沙土为主，有均一性风积沙土，潮积沙土，红壤
性风积，泥炭性风积沙土等。
2 研究方法
2.1 试验设计
在东山赤山林场选择 10a 生的木麻黄－厚荚相思混交林
和同年生木麻黄纯林，每种林分中分别建立 3 个 20m×20m
标准地。
2.2 调查及测量方法
对东山赤山林场 10a 生的木麻黄纯林的各个样地进行每
木调查，根据叶功富等得出的木麻黄生物量模型 lnW=a+bln
(D2H) (系数 a 和 b 见表 1)，进行生物量的计算；年净生产力
采用一年间的生物量实测值相减而计算得出。对于 10a 生木
麻黄－厚荚相思混交林采用平均木法进行生物量计算。同时
根据林分平均胸径和树高，选取平均木 1-2 株，要求所选平
均木胸径、树高和林分平均值误差不超过 5％；伐倒后，分
层次分干、叶(分当年生叶和老叶)枝(分当年生枝和老枝)根
(分为<0.2cm、0.2~0.5cm、>0.5cm 和根头)采集标准木乔木层
的分析样品，并用挖掘法测定根系生物量；采集的乔木层不
同器官和凋落物层样品随机抽取 30％样品带回室内，烘干测
定后换算成为干重质重；再经粉碎、过筛后，用全自动碳氮
分析仪测定含碳率。乔木层平均含碳率是各器官含碳率的加


* 基金项目：国家“十一五”科技支撑计划项目（2006BAD03A14-01），福建省重大科技专项（2006NZ0001-2）。

研究论文 HAI XIA KE XUE
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海峡科学
权平均值，然后计算乔木层的生物量。
表 1 生物量计算的 a 和 b 系数取值
组分 Faction a b r
干材 Truck 0.478 0.515 0.976
树皮 Bark -2.725 0.685 0.989
树枝 Branch 0.585 0.248 0.996
树叶 Leaf 1.405 0.141 0.964
果实 Cone -8.105 1.157 0.975
根系 Root 0.8 0.251 0.987
全林 Community 1.825 0.412 0.978
乔木层碳当年净固定量是指乔木层的生物量碳当年积累
量和碳当年归还量之和，根据乔木层各器官（干、枝、叶、
皮、果、根）凋落物层的生物量乘各组分转换系数，求得碳
贮量。不同组分的转换系数是根据在进行生物量测定时所取
得的样品而实测得到的有机碳数值。乔木层的碳贮量为乔木
层各器官碳贮量之和，乔木层年净固碳量是各器官年净生产
力与对应含碳率乘积的累和，凋落物年净固碳量是年凋落量
与其含碳率的乘积。
3 结果与分析
3.1 乔木层各器官碳素含量
从表2可以看出，10a生木麻黄－厚荚相思混交林和纯林
中木麻黄与厚荚相思的树干、树皮、树叶含C量差异显著，
枝和根间差异不显著；木麻黄－厚荚相思混交林中木麻黄和
纯林木麻黄各器官含C量均无显著性差异。
混交林中两个树种的碳素含量各异。10a生厚荚相思叶、
皮、根和枝的碳素含量较高分别为54.68％、50.6％、49.97％、
49.91％，干含量较低，变化幅度为46.77％～54.68％。按碳
素含量的高低排列顺序为：叶>皮>根>枝>干；10a生木麻黄
根、叶、枝的碳素含量较高，分别为50.95％、50.01％、49.18
％，碳素含量从高到低依次为：根>叶>枝>干>皮，亦表现出
和纯林一样的序列。从两个树种平均碳含量来看，厚荚相思
碳素平均含量要略高于木麻黄。两个树种不同组分的碳素含
量变化不大，样本的变异系数为0.44％～1.22％。10a生木麻
黄纯林不同组分碳素含量的样本变异系数为0.43％～1.21％。
表2 东山木麻黄－厚荚相思混交林及纯林乔木层不同器官碳素含量(％)
树种 干 皮 枝 叶 根 平均
厚荚相思
46.77±0.31
(0.66)
50.6±0.36
(0.71)
49.97±0.22
(0.44)
54.68±0.31
(0.57)
49.91±0.16
(1.22)
50.38±2.83
(5.61)
混
交
林 木麻黄
48.93±0.52
(1.06)
47.7±0.26
(0.55)
49.18±0.53
(1.08)
50.01±0.44
(0.88)
50.95±0.23
(0.45)
49.35±1.22
(2.47)
木麻黄纯林
48.99±0.21
(0.43)
47.92±0.58
(1.21)
49.29±0.41
(0.83)
49.92±0.34
(0.68)
50.01±0.38
(0.76)
49.23±0.85
(1.73)
注：括号内数字为变异系数(%)。
3.2 乔木层碳贮量
根据乔木层各器官C含量可以计算出系统乔木层各器官
的C贮量(见表3)。从表2可以看出，10a生木麻黄－厚荚相思
混交林的乔木层C贮量要高于同年生木麻黄纯林。木麻黄－
厚荚相思混交林乔木层的C贮量为74.34t·hm-2。其中木麻黄和
厚荚相思各占70.20％和29.80％，比木麻黄纯林增加2.39％。
表3 东山木麻黄、厚荚相思混交林及纯林乔木层各器官碳贮量分配(t·hm-2)
木麻黄－厚荚相思混交林 纯林
木麻黄 厚荚相思 木麻黄
碳贮量 碳贮量 小计 百分比/％ 碳贮量 百分比/％
干 27.824 8.893 36.717 49.39 36.555 50.61
皮 3.126 1.776 4.902 6.59 3.808 5.27
枝 6.057 5.043 11.100 14.93 9.016 12.48
叶 7.257 2.559 9.816 13.20 11.308 15.66
地上和 44.263 18.271 62.534 84.12 60.687 84.03
根系 7.924 3.883 11.807 15.88 11.537 15.97
全林 52.187 22.154 74.341 100 72.223 100


木麻黄与厚荚相思混交林乔木层的碳贮量及其分配
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从表3可知，10a生木麻黄－厚荚相思混交林和10a生木麻
黄纯林乔木层C贮量空间分布来看，乔木层C主要集中在树
干，占乔木层C贮量的比例均在50％左右；10a生木麻黄－厚
荚相思混交林乔木层树干C贮量所占比例最大为(49.39％)，
其次是根系(15.88％)，然后依次为树枝(14.39％)、树叶(13.20
％)和树皮(6.59％)。10a生木麻黄纯林乔木层树干所占的比例
也最大(50.61％)，根系所占比例次之(15.97％)，但与混交林
不同的是木麻黄纯林树叶(15.66％)大于树枝(12.48％)所占的
比例，树皮所占比例仍最小。这种差异可能主要是由不同树
种间的生物学特性引起的。木麻黄－厚荚相思混交林乔木层
C贮量的空间分布为：树干>根系>树枝>树叶>树皮。木麻黄
－厚荚相思混交林乔木层地上部分和地下部分的碳贮量分别
占84.12％和15.88％，10a木麻黄纯林地上部分和地下部分的
碳贮量分别占84.03％和15.97％。可见混交林和纯林地上部分
和地下部分的碳贮量所占比例相差不大。
4 结论
通过对东山10a生木麻黄－厚荚相思混交林和同年生木
麻黄纯林各组分的含碳率的分析测定，发现乔木层不同器官
（叶、枝、干、皮和根）含碳率在不同林之间均存在差异，
各器官含碳率大小排序因林分不同而有所不同。混交林和纯
林地上部分和地下部分的碳贮量所占比例相差不大。

参考文献
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（上接第13页）木麻黄凋落物的碳固定量等于凋落物的产量
与各组分的碳含量的乘积，但每月的碳素含量变化幅度较小，
所以木麻黄凋落物的碳固定量受凋落物产量的正相影响，故
其月动态变化和凋落产量变化一致。
4 结论
对不同发育阶段木麻黄人工林的凋落物的数量、组成及
其组分的月动态及碳素含量的季节动态的研究表明：木麻黄
人工林的幼龄林、中龄林、成熟林向林地输入凋落物分别为
4.84t·hm-2、9.25t·hm-2 和 13.33t·hm-2。不同发育阶段各组分所
占比例变化较大，其中叶占 79.97％～91.94％，枝占 2.89％～
16.65％，果占 3.38％～6.27％，不同发育阶段间凋落量变化
亦较大，成熟林是中龄林和幼龄林的 1.44 倍和 2.75 倍。木麻
黄不同发育阶段凋落物有明显的凋落节律，凋落量的峰值出
现在梅雨季节的 5 月和台风的 7～9 月，以 9 月凋落量最大；
凋落物的碳素含量的季节变化为冬季>秋季>夏季>春季。因
为凋落物碳的归还量主要受凋落量的正相影响，故表现出和
凋落量一致的动态变化规律。
与亚热带其他森林相比，木麻黄人工林凋落量较大，有
利于改良森林土壤，可作为针阔混交树种。

参考文献
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