全 文 ：尖峰岭热带山地雨林 C素库及皆伐
影响的初步研究 3
吴仲民　李意德　曾庆波　周光益　陈步峰　杜志鹄　林明献
(中国林业科学研究院热带林业研究所 ,广州 510520)
【摘要】　对海南岛尖峰岭热带山地雨林原始林和更新林的 C 素库以及皆伐对森林 C 素库
影响的研究表明 ,尖峰岭热带山地雨林原始林的 C 素库总量为 340. 467t·hm - 2 ,其中植物
C 储量为 232. 791t·hm - 2 ,土壤有机碳储量为 104. 696t·hm - 2 ,枯枝落叶层 C 储量为 2. 98t
·hm - 2 . 更新林的 C 素库总量为 258. 996t·hm - 2 ,其中植物 C 储量为 150. 203t·hm - 2 ,土壤
有机 C 储量为 105. 803t·hm - 2 ,枯枝落叶层 C 储量为 2. 99t·hm - 2 . 皆伐可使森林土壤有
机碳储量减少 ,而天然更新又可使土壤有机碳储量较快地恢复. 皆伐后经过 26 年的天然
更新 ,森林 C 素库只恢复到原来的 76 %左右.
关键词 　C 素库 　热带山地雨林 　皆伐 　海南岛尖峰岭
Carbon pool of tropical mountain rain forests in Jianfengling and effect of clear2cutting on it.
Wu Zhongmin , Li Yide , Zeng Qingbo , Zhou Guangyi , Chen Bufeng , Du Zhihu and Lin
Mingxian ( Institute of Tropical Forest ry , Chinese Academy of Forest ry , Guangz hou
510520) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,1998 ,9 (4) :341～344.
Studies on the carbon pool of virgin and regenerated tropical mountain rain forests in Jian2
fengling , Hainan Island , China , and the effect of clear2cutting on it show that the total carbon
pool of virgin tropical mountain rain forest was 340. 467t·hm - 2 , of which , the storage of plant
carbon , soil organic carbon and litter layer carbon accounted for 232. 791 , 104. 696 and 2. 98t·
hm - 2 , respectively. The total carbon pool of regenerated tropical mountain rain forest was
258. 996t·hm - 2 , of which , the storage of plant carbon , soil organic carbon and litter layer car2
bon accounted for 150. 203 , 105. 803 and 2. 99t·hm - 2 ,respectively. Clear2cutting could cause
the decrease of carbon storage of forest soil , and natural regeneration could make the carbon
storage recover fast . After clear2cutting , the total carbon pool of 262year2old natural regenerat2
ed forest was only 76 % of that of the virgin forest .
Key words 　Carbon pool , Tropical mountain rain forest , Clear2cutting , Jianfengling of Hainan
Island.
　　3 林业部重点资助项目 (90 - 08 - 11 ,94 - 08 - 03)
和国家“八·五”科技攻关项目 (85 - 913 - 01 - 02 - 01) .
　　1996 - 05 - 08 收稿 ,1996 - 10 - 03 接受.
1 　引 　　言
　　近百年来 ,由于人类大量使用化石燃
料和过度砍伐森林 ,使 C 素在地球生物圈
中失去平衡 ,大量 C 素向大气中富集. 从
19 世纪中叶到现在 ,大气中 CO2 浓度已由
大约 280mg·kg - 1上升到 350mg·kg - 1左
右 ,目前正以每年 0. 4 %的速度继续增长.
根据某些预测 ,到 2050 年 ,大气 CO2 浓度
将会上升到现在的两倍[3 ,4 ,6 ] . 由于大气中
CO2 和其它温室气体浓度的上升 ,加剧了
大气层的“温室效应”,使地球气候变暖、全
球大气环流紊乱、海平面升高、一些岛国和
沿海地区面临水浸的危机.“温室效应”已
对全球生态环境和人类自身的生存与发展
应 用 生 态 学 报 　1998 年 8 月 　第 9 卷 　第 4 期 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Aug. 1998 ,9 (4)∶341～344
构成了巨大威胁 ,因而受到国际社会的普
遍关注.
　　森林在全球生物圈 C 平衡中的作用
十分显著. 一方面森林的生长可从大气中
吸收和固定大量的 C 素 ,是大气 CO2 的一
个重要 C 汇 ,另一方面森林的采伐利用则
会使原先已固定的 C 素释放 ,又可成为大
气 CO2 的一个重要 C 源. 尤其是热带森
林 ,被称为“地球之肺”,对维持生物圈 C
平衡和调节全球气候具有重要作用. 关于
森林在生物圈 C 平衡中的作用 ,世界范围
内已有许多研究. 然而 ,在我国 ,关于森林
C 素库以及人类活动影响的研究还很少 ,
本文对尖峰岭热带山地雨林原始林和更新
林的 C 素库以及皆伐对森林 C 素库的影
响进行了研究 ,旨在为我国温室气体清单
和森林 C 平衡的计算提供基础数据.
2 　研究地概况与研究方法
2. 1 　研究地概况
　　尖峰岭位于海南岛西南部 ,108°46′～109°02′
E ,18°23′～18°52′N ,林区总面积约 600km2 . 该林
区属热带季风气候 ,5～10 月为雨季 ,11～4 月为
旱季. 尖峰岭的热带山地雨林原始林 ,是我国目
前仅存的少数几块保留面积较大、保存较好的热
带原始森林之一 ,分布于海拔 650～1100m 高的
山区. 年平均气温 19. 7 ℃, 年降雨量 2651. 3
mm
[5 ]
.本植被类型也是尖峰岭地区植被发育最
为完善的类型 ,其植物种类组成最为复杂 ,没有
明显的优势种 ,1hm2 林地上的乔木种类在 100 种
以上. 林下土壤类型主要为山地黄壤.
2. 2 　研究方法
2. 2 . 1 样地选择 　根据群落结构、树种组成以及
地形、地势和土壤类型等特点 ,选择有代表性的
热带山地雨林原始林和更新林 (1964 年皆伐后自
然更新的林分) 作为固定样地进行定位观测. 同
时在样地附近选择与样地相似的林分 ,随机进行
有关项目的补充观测.
2. 2 . 2 林分生物量及植物 C 含量的测定 　选定热
带山地雨林原始林 300m2 、更新林 200m2 ,采用皆
伐法测定林分生物量. 热带山地雨林原始林生物
量的测定还另设 1hm2 固定样地 ,定期调查样地
内胸径 (DBH) ≥5. 0cm 的所有乔木、棕榈科的高
山蒲葵 ( L ivistona saribus) 和大型的木质藤本植
物 ,准确量测胸径、目测树高等 ,根据热带山地雨
林生物量估测模型 [2 ]计算群落的生物量. 在测定
生物量的同时 ,取不同树种的树叶、树枝、树干、
树皮、树根等样品 ,烘至衡重后粉碎过 1mm 筛 ,
用玻璃瓶或塑料瓶密封存放 ,备作植物 C 含量的
测定.
2. 2 . 3 土壤样品采集 　挖土壤剖面 100cm 深 ,每
10cm取 1 个土样. 土样在室内自然风干后过
2mm 筛 ,用玻璃瓶或塑料瓶密封存放 ,备分析. 同
时用环刀法每 10cm 取 1 个容重样 ,带回室内测
定土壤容重.
2. 2 . 4 凋落物层储量的测定 　用半径为13. 65cm、
高为 10cm 的铁皮圆圈取样 ,取样时用力将圆圈
按下 ,切割凋落物层 ,然后将圆圈内的凋落物全
部拣起装入样袋 ,带回室内分组分、烘干、称重.
在样地内随机取样 ,每次均取 40 个样. 收集到的
凋落物层的各组分 ,烘至衡重后粉碎过 1mm 筛 ,
用玻璃瓶或塑料瓶密封存放 ,备分析.
2. 2 . 5 皆伐对土壤 C 储量影响的测定 　1990 年
12 月～1991 年 1 月 ,在尖峰岭热带林自然保护区
的科学实验区内 ,选择土壤类型相同 ,海拔高度
以及坡度、坡向等条件相近的热带山地雨林原始
林样地和更新林样地 ,分别挖土壤剖面取样测定
土壤 C 储量 ,然后把样地的林子全部砍伐 ,将伐
倒的树木 (干、枝、叶) 全部清除 ,只保留林地的枯
枝落叶层 ,任其自然更新 ,4 年后 (即 1995 年) 再
次测定 2 块样地的土壤 C 储量.
2. 2 . 6 C 含量测定 　采用重铬酸钾2硫酸氧化湿
烧法分析测定.
3 　结果与分析
3 . 1 　森林植物的 C 储量
　　热带森林是地球大气 CO2 的一个重
要 C 汇 ,以巨大的生物量来固定和储存大
量的 C 素. 根据实测数据 ,利用生物量模
型来计算尖峰岭热带山地雨林的生物量
(另文发表) 结果表明 ,尖峰岭热带山地雨
243 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　9 卷
林原始林的生物量 (不包括凋落物层) 为
424. 244t·hm - 2 ,其皆伐迹地上的天然更
新林的生物量 (不包括凋落物层 ) 为
288. 974t·hm - 2 (表 1) .
表 1 　尖峰岭热带山地雨林的生物量( t·hm- 2)
Table 1 Biomass of tropical mountain rain forests in Jian2
fengling
原始林
Virgin forest
更新林
Regenerated forest
树干 Trunk 307. 852 174. 854
树皮 Bark 31. 141 26. 744
树枝 Branch 47. 284 57. 248
树叶 Leaf 6. 715 8. 065
树根 Root 31. 252 22. 063
总量 Sum 424. 244 288. 974
　　通过对尖峰岭热带山地雨林原始林以
及更新林的 100 多个树种的树叶、树枝、树
干、树皮、树根共 550 多个样品的分析 ,得
到植物各器官的平均含 C 量 (占烘干重)
(表 2) . 由表 2 可见 ,植物通过光合作用固
定 C ,经过树叶、树皮和树枝的传输 ,最后
储存在树干和树根中 ,所以树干和树根 C
含量高.
表 2 　尖峰岭热带山地雨林树木含 C量( %)
Table 2 Carbon content in plant of tropical mountain rain
forests in Jianfengling
原始林
Virgin forest
更新林
Regenerated forest
树干 Trunk 57. 439 53. 817
树皮 Bark 45. 626 44. 848
树枝 Branch 46. 482 49. 297
树叶 Leaf 45. 754 46. 347
树根 Root 53. 452 55. 061
　　由表 1、表 2 数据可知尖峰岭热带山
地雨林原始林的植物 C 储量为232. 791t·
hm - 2 ,更新林为 150. 203t ·hm - 2 . 若以
CO2 计 ,则 1hm2 原始林植物固定的 CO2
为 853. 567t ,而 1hm2 更新林植物固定的
CO2 为 550. 744t . 原始林每生产 1t 生物量
干物质就能固定 2. 012t CO2 ,更新林则能
固定 1. 906t CO2 . 更新林是 1964 年原始林
皆伐后天然更新的林分 ,本研究的试验测
定是 1990 年 12 月至 1991 年 1 月进行的 ,
以 26 年生计算 ,则 1hm2 更新林植物每年
平均固定 21. 18t CO2 (不包括每年凋落物
所固定的 CO2) . 另据李意德等[2 ]报道 ,热
带山地雨林原始林生物量平均净积累 (乔
木层) 为 6. 2421t·hm - 2·a - 1 . 由此可得 ,
1hm2 原始林植物每年固定 12. 56t CO2 . 可
见 ,热带山地雨林原始林虽然生物量大 ,但
林龄也大 ,处于成熟林阶段 ,年平均净积累
较低 ,所以原始林每年固定 CO2 的量不及
更新林.
3 . 2 　森林土壤的 C 储量
　　植物通过光合作用固定大气中的 C
素 ,其中一部分以有机质形式被储存在土
壤中. 根据测定结果 ,尖峰岭热带山地雨林
下土壤有机碳含量随深度增加而递减 ,表
层土壤有机碳含量约为 100cm 深处土壤
有机碳含量的 10 倍. 以 100cm 厚土层计 ,
热带山地雨林原始林下土壤有机碳储量为
104. 696t·hm - 2 ,热带山地雨林更新林下
土壤有机碳储量为 105. 803t·hm - 2 ,分别
相当于森林植物碳储量的 45 %和 70 %.
3 . 3 　凋落物层的 C 储量
　　森林通过林冠光合作用吸收和固定大
气中的 C 素 ,通过根系吸收土壤中的养
分 ,同时森林以凋落物的形式每年向土壤
归还大量的养分和有机质. 据报道[1 ] ,尖
峰岭热带山地雨林原始林及其更新林的枯
枝落叶层 (A0) 储量均为 5. 9t·hm - 2 . 根据
化学分析数据计算得到 ,热带山地雨林原
始林枯枝落叶层 (A0) 中 C 的加权平均含
量为 50. 46 % ,A0 层中 C 储量为 2. 98t·
hm - 2 . 其更新林枯枝落叶层 (A0)中 C 的加
权平均含量为 50. 72 % ,A0 层中 C 储量为
2. 99t·hm - 2 . 虽然枯枝落叶层中 C 的储量
不大 ,但凋落物和枯枝落叶层不仅是土壤
C 的主要来源 ,而且覆盖地表 ,有效地阻滞
土壤 C 的流失 ,具有良好的生态功能.
3 . 4 　C 素库及其分配
　　根据上述结果 ,尖峰岭热带山地雨林
3434 期 　　　　　　吴仲民等 :尖峰岭热带山地雨林 C 素库及皆伐影响的初步研究 　　　　
原始林的 C 素库总量为 340. 467t·hm - 2 ,
更新林的为 258. 996t·hm - 2 ,分别相当于
林分生物量的 80 %和 90 %. 折合成 CO2 ,
则 1hm2 原始林固定 CO2 量为1248. 379t ,
1hm2 更新林为 949. 652t . 由图 1 可见 ,尖
峰岭热带山地雨林的 C 素主要储存在植
物体中 ,而且原始林 C 素库中植物 C 所占
的份额大于更新林. 可见 ,保护热带森林植
被对维护热带森林 C 平衡具有重要意义.
图 1 　尖峰岭热带山地雨林各组分的 C 素库分配
Fig. 1 Distribution of carbon pool in different components
of tropical mountain rain forests in Jianfengling.
A. 原始林 Virgin forest ,B. 更新林 Regenerated forest . P.
植物 Plant ,S. 土壤 Soil ,L . 枯枝落叶层 Litter layer.
3 . 5 　皆伐对 C 素库的影响
　　森林砍伐后 ,原先固定在植物体中的
C素随着时间的推移 ,将部分或全部以
CO2 方式释放到大气中 ,使森林从大气
CO2 的 C 汇转化为 C 源. 虽然森林砍伐后
还可以自然更新 ,但要恢复到原样需要漫
长的时间. 研究表明 ,热带山地雨林原始林
皆伐后经过 26 年的天然更新 ,其更新林的
C 素库只相当于原始林的 76 %.
　　测定结果表明 ,热带山地雨林原始林
皆伐后 (清除所有林木 ,只保留枯枝落叶
层) ,其皆伐迹地 (山地黄壤)的土壤有机碳
储量从104 . 70t·hm - 2 (以100cm厚土层
计)减少到 98. 14t·hm - 2 (皆伐后 4 年测
定) ;而 26 年的天然更新林 ,土壤中的有机
碳储量又可达到 105. 80t·hm - 2 ;但是再次
皆伐 (清除所有林木 ,只保留枯枝落叶层) ,
土壤中的有机碳储量又下降到 95. 48t ·
hm - 2 (皆伐后 4 年测定) (图 2) .
图 2 　皆伐对尖峰岭热带山地雨林土壤有机碳储量影响
Fig. 2 Effect of clearcutting on carbon storage of the forest
soil.
A. 原始林 Virgin forest , B. 皆伐 4 年 4 years after
clearcuting ,C. 更新 26 年 26 years regenerated.
致谢 　参加部分观测工作的有林尤洞、陈焕强、
邱坚锐等 ,曹华英、杨乐苏、裘珍飞等帮助化学分
析 ,卢俊培、黄 　全、张振才等先生对研究工作给
予大力支持 ,谨此一并致谢.
参考文献
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