全 文 ：林业科技开发 2013 年第 27 卷第 5 期 33
构型基础上研发适宜的装置，改造和优化汽车发动机
的进气系统，对汽车的节能减排，降低汽车工业的环
境负荷，是值得深入研究的领域。
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( 责任编辑 葛华忠
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． 3969 / j． issn． 1000－8101． 2013． 05． 008
灰木莲人工林碳贮量及其分配特征
覃祚玉1，何斌1* ，韦录2，卢万鹏1，廖倩苑1，刘红英1，刘莉1，刘莹1
(1．广西大学林学院，南宁 530004;2．崇左市凤凰山林场)
收稿日期:2012－11－06 修回日期:2013－03－14
基金项目:广西科学研究与技术开发计划课题(编号:桂科攻
11194008) ;国家自然科学基金项目(编号:31160152)。
作者简介:覃祚玉(1987 －) ，女，硕士生，研究方向为森林培育。通讯
作者:何斌，男，教授。E-mail:hebin8812@ 163． com
摘 要:对广西南宁市高峰林场 46 年生灰木莲人工林生态系统碳素贮量及其分配格局进行系统研究。结果表
明，灰木莲各组分碳素含量变化范围为 476． 8 ～ 532． 5 g /kg，各器官碳素含量为树干 ＞树根 ＞树枝 ＞树皮 ＞树叶，土
壤层( 0 ～ 80 cm) 碳素含量为 10． 36 g /kg，不同土层碳素含量随土壤深度增加而降低。灰木莲人工林生态系统总碳
贮量为 236． 70 t /hm2，其中乔木层碳贮量( 118． 03 t /hm2 ) 最大，占生态系统总碳贮量的 49． 86% ;灌木层碳贮量为
2． 00 t /hm2，占 0． 84% ;草本层碳贮量为 1． 18 t /hm2，占 0． 50% ;现存凋落物碳贮量为 3． 48 t /hm2，占 1． 47% ;土壤层
有机碳贮量为 111． 71 t /hm2，占 47． 19%。灰木莲人工林生态系统乔木层碳素年净固定量为 3． 72 t / ( hm2·a) ，各组
分碳素年净固定量大小依次为:树干 ＞树叶 ＞树根 ＞树枝 ＞树皮。
关键词:灰木莲;人工林;碳素含量;碳贮量;碳分配
Carbon storage and distribution of Manglietia glauca plantation∥QIN Zuo-yu，HE Bin，WEI Lu，LU Wan-
peng，LIAO Qian-yuan，LIU Hong-ying，LIU Li，LIU Ying
Abstract:Through a sampling site investigation，the carbon storage and distribution of 46-year-old Manglietia glauca plan-
tations were studied at Gaofeng forest farm in Nanning of Guangxi Province，China． The results showed that the carbon con-
tent in different organs of M． glauca ranged from 476． 8 to 532． 5 g /kg，and it was in the order of stem ＞ root ＞ branch ＞
bark ＞ leaf． Carbon content in the soil (0－80 cm)was
10． 36 g /kg and declines with soil depth． The total
carbon storage in M． glauca plantation ecosystems a-
mounted to 236． 70 t /hm2，of which over-storey of M．
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欗欗欗欗欗 应用研究
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glauca stored 118． 03 t /hm2 and accounted for 49． 86% ． The shrub layer stored 2． 00 t /hm2 and accounted for 0． 84% ．
The herb layer stored 1． 18 t /hm2 and accounted for 0． 50%，the litter layer stored 3． 48 t /hm2 and accounted for 1． 47%，
as well as the soil stored 111． 71 t /hm2 and accounted for 47． 19% ． The annual carbon storage in the tree layer of M． glau-
ca plantations was up to 3． 72 t /(hm2·a) ，and the annual carbon storage in different organs of M． glauca was as follow:
stem ＞ leaf ＞ root ＞ branch ＞ bark．
Key words:Manglietia glauca;plantation;carbon content;carbon storage;carbon distribution
First author’s address:Forestry College of Guangxi University，Nanning 530004，China
森林贮存的有机碳占整个陆地生态系统的 2 /3
以上，是陆地生态系统的主体，其碳汇功能成为温室
气体减排的手段越来越受到人们的重视，成为了后京
都时代应对气候变化温室气体减排的重要途径之
一［1］。因此，针对全球的气候变化，森林生态系统碳贮
量的研究成为 20世纪末以来国内外研究的热点［1－5］。
灰木莲(Manglietia glauca)属木兰科常绿阔叶乔
木，国家一级保护、濒危植物，原产越南及印度尼西
亚，适生于南亚热带地区。灰木莲不仅具有一定的速
生性，木材市场前景好，而且园林绿化效果显著，并具
有较强的抗大气污染能力，因此，极具发展潜力［6－8］。
我国自 20 世纪 60 代开始在广东、海南、广西、福建等
省先后引种栽培灰木莲。近几十年来，有关灰木莲的
研究已取得一定的成果，但主要集中在引种试验、生
长特征及生物生产力等方面［8－10］，无论是研究内容还
是研究深度都有一定的局限性。本研究在对广西南
宁市高峰林场 46 年生灰木莲人工林生态系统的营养
元素积累及分配格局研究的基础上［10］，对其生态系
统碳素含量、贮量及其分配特征进行了研究，以期为
准确评价灰木莲人工林的固碳潜力提供科学依据。
1 材料与方法
1． 1 试验地概况
试验地设在广西南宁市北郊的广西高峰林场界
牌分场(108°21E，22°58N) ，海拔高度约 200 m，属
南亚热带季风气候带，年均温度 21． 8℃，极端最高及
最低气温分别为 40℃ 和 － 4℃，≥10℃ 的年积温
7 800℃，年均降雨量 1 350 mm，降雨集中在夏季，年
平均相对湿度约 79 %，年日照时数≥1 450 h［10］。标
准地为丘陵地形，中坡，坡度 26° ～ 30°，土壤类型为
赤红壤，由砂页岩发育形成，土层厚度≥80 cm，土壤
呈酸性，pH 值 4． 5 ～ 5． 0。灰木莲人工林年龄为 46
a，保留密度1 580株 /hm2，郁闭度 0． 8，林分平均树高
22． 8 m，平均胸径 23． 1 cm;林下植物种类较少，盖度
约为 40%，灌木有毛桐、杜茎山和鸭脚木等，草本有
五节芒、铁芒箕和蔓生莠竹等［10］。
1． 2 试验方法
1． 2． 1 乔木层生物量的测定
于 2011 年 3 月在高峰林场 46 年生灰木莲人工
林林分(面积 10． 6 hm2)内设置 6 块 20 m × 20 m的
标准样地，根据检尺结果计算出各树种的平均胸径和
树高，按径级分布分别选择各径级平均木 1 ～ 2 株，共
12 株平均木，采用收获法测定各平均木的生物量，地
上部分采用 Monsic 分层切割法测定生物量，地下部
分则依据全根挖掘法测定［10］。除树叶以其在树木上
着生 2 a计算年平均增长量即净生产力外，其他器官
均以其生物量除以乔木年龄作为该器官的净生产力
估测指标。
1． 2． 2 林下植被及凋落物测定
采用样方收获法测定林下植被及凋落物的生物
量，具体方法参照参考文献［10］。
1． 2． 3 碳素含量测定
在测定植物生物量的同时，采集不同组分样品，
经烘干、粉碎、过筛后装瓶待测。为了计算土壤中的
含碳量，在各标准地内分别设置 3 个代表性采样点，
分层(0 ～ 20 cm、≥20 ～ 40 cm、≥40 ～ 60 cm 和≥60
～ 80 cm)采集土样供有机碳含量分析。
植物各组分和土壤样品中碳素含量均采用重铬
酸钾氧化－外加热法测定［11］。
1． 2． 4 生态系统碳库和乔木层碳素年净固定量估算
生态系统碳库和乔木层碳素年净固定量估算参
照参考文献［10］。
2 结果与分析
2． 1 生态系统各组分碳素含量
森林生态系统中植被的不同组分碳素含量是森
林植被类型碳素含量及碳贮量的基础。灰木莲各组
分碳素含量变化范围为 476． 8 ～ 532． 5 g /kg，变异系
数在 1． 78% ～ 3． 38%，平均为 520． 49 g /kg(表 1)。
就不同器官碳素含量而言，排列次序为:树干 ＞树根
＞树枝 ＞树皮 ＞树叶。除根蔸外，根系中的碳素含量
则随着根系直径的增加而呈降低的趋势。
应用研究 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欗欗欗欗欗
林业科技开发 2013 年第 27 卷第 5 期 35
表 1 生态系统各组分碳素含量
层次 组分 平均值 /(g·kg －1) 变异系数 /%
树叶 476． 80 2． 25
活枝 512． 00 1． 43
枯枝 516． 70 1． 68
树干 532． 50 1． 38
乔木层
树皮 494． 40 3． 38
根蔸 514． 60 2． 92
粗根 521． 60 2． 07
中根 519． 30 1． 78
细根 510． 50 3． 01
均值 520． 49 －
地上部分 480． 20 4． 08
灌木层 地下部分 447． 50 2． 76
均值a 472． 80 －
地上部分 452． 30 1． 96
草本层 地下部分 428． 60 3． 15
均值a 447． 00 －
凋落物层 474． 00 2． 10
0 ～ 20 cm 23． 35 5． 26
≥20 ～ 40 cm 9． 10 3． 74
土壤层 ≥40 ～ 60 cm 7． 34 1． 93
≥60 ～ 80 cm 5． 12 2． 82
均值b 10． 36 －
注:a．经相应各组分生物量加权平均;b．经土壤重量加权平均。
灰木莲人工林林下植被灌木层、草本层和凋落物
层平均碳素含量分别为 472． 80、447． 00 和 474． 00
g /kg，其中灌木层和草本层碳素含量均表现为地上部
分 ＞地下部分;生态系统不同结构层次碳素含量则因
植物生长型即乔木层、灌木层和草本层的不同而存在
差异，其变化趋势为:乔木层 ＞灌木层 ＞草本层。
由表 1 还可以看出，随土壤深度的增加，土壤有
机碳含量呈现减少趋势，由于受到凋落物分解而有机
物质聚集的影响，0 ～ 20 cm 土层有机碳含量(23． 35
g /kg)明显高于其他土层，分别为≥20 ～ 40 cm(9． 10
g /kg)、≥40 ～ 60 cm(7． 34 g /kg)和≥60 ～ 80 cm
(5． 12 g /kg)土层的 2． 57、3． 18 和 4． 65 倍。
2． 2 生态系统碳贮量及其分配
2． 2． 1 乔木层碳贮量
灰木莲人工林乔木层碳贮量为 118． 03 t /hm2，其
中以树干碳贮量最大，为 82． 67 t /hm2，占乔木层碳贮
量的 70． 04%;其他组分的碳贮量大小依次为:树根
(15． 71 t /hm2)＞树枝(活枝和枯枝) (9． 93 t /hm2)＞
树皮(7． 59 t /hm2)＞树叶(2． 43 t /hm2) ，分别占乔木
层碳贮量的 13． 31%、8． 41%、6． 43%和 2． 06%(表
2)。由此可见，树干是灰木莲人工林乔木层碳贮量
的主体。
表 2 生态系统碳贮量及分配
层次 组分
生物量 /
(t·hm －2)
碳贮量 /
(t·hm －2)
占生态系统碳贮量
的比例 /%
树叶 5． 09 2． 43 1． 03
树枝 18． 79 9． 93 4． 20
乔木层 树皮 15． 36 7． 59 3． 21
树干 155． 24 82． 67 34． 92
树根 30． 38 15． 71 6． 64
灌木层
地上部分 3． 21 1． 54 0． 65
地下部分 1． 02 0． 46 0． 19
草本层
地上部分 2． 15 0． 97 0． 41
地下部分 0． 49 0． 21 0． 09
凋落物层 6． 68 3． 48 1． 47
0 ～ 20 cm 50． 44 21． 31
土壤层
≥20 ～ 40 cm 24． 57 10． 38
≥40 ～ 60 cm 21． 14 8． 93
≥60 ～ 80 cm 15． 56 6． 57
合计 236． 70 100． 00
2． 2． 2 林下植被、凋落物层和土壤层碳贮量
由于灰木莲人工林林分郁闭度较大，林下植被
少，生物量也较低。其灌木层和草本层碳贮量分别为
2． 00 和 1． 18 t /hm2(表 2)。凋落物不仅是秃杉人工
林系统中土壤与植物系统碳循环的重要联结者，而且
为土壤有机碳提供了主要来源，其现存量较大，生物
量为 6． 68 t /hm2，相应的碳贮量为 3． 48 t /hm2，是灌
草层碳贮量的 1． 09 倍。
灰木莲人工林土壤(0 ～ 80 cm)有机碳贮量为
111． 71 t /hm2，呈现出随土壤深度增加而减少的变化
趋势。其中碳贮量最高为 0 ～ 20 cm，为 50． 44 t /hm2，
占土壤层的 45． 15%;最少为≥60 ～ 80 cm，为 15． 56
t /hm2，占 13． 93%。0 ～ 20 cm和≥20 ～ 40 cm碳贮量
占整个土壤层的 68． 90%。
2． 2． 3 生态系统碳贮量及其分配
灰木莲人工林生态系统总碳贮量由乔木层、灌草
层、凋落物层及土壤层 4 部分构成。由表 2 可知，灰
木莲人工林生态系统的总碳贮量为 236． 70 t /hm2，其
中乔木层碳贮量为 118． 03 t /hm2，占生态系统总碳贮
量的 49． 86%;灌木和草本层碳贮量为 3． 18 t /hm2，占
1． 34%;现存凋落物层为 3． 48 t /hm2，占 1． 47%;林地
土壤(0 ～ 80 cm)碳贮量为 111． 71 t /hm2，占47． 19%。
土壤层和乔木层是灰木莲人工林生态系统碳贮量的
主要部分，占总碳贮量的 97． 05%。
2． 3 乔木层碳素年净固定量的初步估算
碳素固定量体现森林碳汇能力的客观值，是研究
森林系统吸收和固定 CO2 的重要指标。灰木莲人工
林乔木层的年净生产力为 7． 31 t /(hm2·a) ，碳素年净
固定量为 3． 72 t /(hm2·a) ，不同组分碳素年净固定量
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欗欗欗欗欗 应用研究
36 林业科技开发 2013 年第 27 卷第 5 期
以树干最高，为 1． 79 t /(hm2·a) ，占总量的 48． 12%，
最小是树皮，为 0． 16 t /(hm2·a) ，仅占 4． 30% (表
3)。其他组分的年净固定量大小依次为:树叶 ＞树
根 ＞树枝。
表 3 碳素年净固定量
组分 净生产力 /(t·hm －2·a － 1) 年净固碳量 /(t·hm －2·a － 1)
树叶 2． 54 0． 61(32． 80)
树枝 0． 41 0． 21(5． 65)
树皮 0． 33 0． 16(4． 30)
树干 3． 37 1． 79(48． 12)
树根 0． 66 0． 34(9． 14)
合计 7． 31 3． 72(100． 00)
注:括号中数据为所占乔木层年净固碳量的比例。
3 结论与讨论
灰木莲各器官的碳素含量大致为树干 ＞树根 ＞
树枝 ＞树皮 ＞树叶，与厚荚相思［12］(树叶 ＞树枝 ＞树
根 ＞树干 ＞树皮)、马尾松［13］(树干 ＞树根 ＞树皮 ＞
树枝 ＞树叶)以及秃杉［14］(树皮 ＞树枝 ＞树干 ＞树根
＞树叶)存在着较大的差异，说明不同树种的不同器
官碳素含量分布具有一定的差异性。
46 年生灰木莲人工林生态系统总碳贮量为
236． 70 t /hm2，与我国森林生态系统平均碳贮量
(258． 82 t /hm2)［2］相比，低了约 1 个百分点，但其乔
木层碳贮量(118． 03 t /hm2)远高于广东鼎湖山林龄
50 a以上的马尾松林(68． 88 t /hm2)［15］、川西亚高山
48． 4 年生白桦林(68． 3 t /hm2)、针阔混交林(107． 50
t /hm2)［16］和燕山北部山地 43 年生华北落叶松林
(106． 13 t /hm2)［17］。
土壤有机碳含量是土壤碳循环研究的基础，灰木
莲人工林土层(0 ～ 80 cm)的碳贮量为 111． 71 t /hm2，
低于我国森林土壤的平均碳贮量(193． 55 t /hm2)［2］。
显然，亚热带良好的水热条件利于植被生物量的累
积，但由于所在区域高温多雨的气候条件导致土壤呼
吸速率快，凋落物可迅速地分解释放，因此土壤碳库
储存量较少。与其他树种在华南区的土壤碳贮量如
广东鼎湖山 50 a 以上的马尾松林(73． 71 t /hm2)相
比［15］，灰木莲人工林土壤碳贮量相对较高。
据估算，46 年生灰木莲人工林乔木层碳素年固
定量为 3． 72 t /(hm2·a) ，高于相似区域南宁良凤江国
家森林公园内观光木人工林乔木层年净固碳量
［3． 07 t /(hm2·a) ］［18］，也高于相近区域广西南丹山
口林场速生阶段 11、14 年生杉木二代林乔木层碳素
年净固定量［2． 82 和 3． 29 t /(hm2·a) ］［19］，略低于南
丹山口林场 14 和 27 年生秃杉人工林乔木层碳素年
净固定量［4． 64 和 5． 17 t /(hm2·a) ］［20］。可见，灰木
莲是一种碳吸存能力较强的树种，因此合理经营和发
展灰木莲人工林，有利于增加森林生态系统的碳贮
量，促进珍贵树种的永续保存及其高效利用。
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( 责任编辑 田亚玲)
应用研究 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欗欗欗欗欗