全 文 ：doi:10.3969/ j.issn.1002-7351.2009.04.003
26年生楠木人工林和杉木人工林 C库及分配
蔡世锋
(福建省尤溪国有林场 ,福建 尤溪 365100)
摘要:对 26 年生楠木人工林和杉木人工林的乔木层+林下植被层 C 储量及其分配进行了研究 , 结果表明:楠木林乔木层 C
储量为 61.7 t·hm-2 , 小于杉木林乔木层 C 储量(72.7 t·hm-2);而楠木林林下植被层 C 储量为 1.5 t·hm-2 , 大于杉木林林
下植被层 C 储量(1.0 t·hm-2)。楠木干材的 C 储量较小 ,仅为杉木干材 C 储量的 71.1%;但 26 年生楠木人工林尚未达到
蓄积生长的数量成熟阶段 ,因此仍具有较高的固 C 潜力。
关键词:楠木;杉木;人工林;C库;分配
中图分类号:S792.240.2;S791.270.2　　　文献标识码:A　　　文章编号:1002-7351(2009)04-0009-03
Carbon Storage and Allocation in 26-Year-Old Phobe bournei and Cunninghamia lanceolata Plantations
CAI Shi-feng
(State Forest Farm of Youxi , Youxi 365100 , Fujian , China)
Abstract:Carbon storage and component for the tree lay er and undergrow th were compared between two 26-year-o ld plantations of
broad-leaved species , Phobe bournei , and conifer species , Cunninghamia lanceolata (Chinese Fir), in Youxi , Fujian Province.The
results showed carbon storage of tree layer w as 61.7 t·hm-2 for Phobe bournei , which was lower than that of Cunninghamia
lanceolata (72.7 t·hm-2);but the carbon sto rage of undergrow th w as 1.5 t·hm-2 fo r Phobe bournei , w hich w as higher than that
of Cunninghamia lanceolata (1.0 t·hm-2).The carbon storage in Phobe bournei plantation accounted for 71.1% of Cunning-
hamia lanceolata plantation.However , stock volume of 26-year-old Phobe bournei plantation w as still in a period of fast g rowth ,
high potential of carbon storage could be expected thereafter.
Key words:Phobe bournei;Cunninghamia lanceolata ;plantation;carbon storage;distribution
　　改革开放后 ,我国经济的高速发展 ,对能源的需求量不断增加 ,二氧化碳排放量也随之剧增 ,目前排放
量位居世界第 2位 ,预计不远的未来将超过美国成为二氧化碳最大排放国 。因而 ,对中国来说 ,碳循环的
研究具有紧迫性和重要意义 ,关系到中国未来能源政策和农业政策的制定及中国在国际气候谈判中的话
语权 。森林C 库储量巨大 ,是碳循环的核心内容和研究的热点 。
楠木(Phobe bournei)是一种珍贵的用材树种 ,它的木材具有香气 、纹理直 、结构紧密 、耐腐且不易变形
和开裂 ,是高级的家具 、建筑用材[ 1] 。但其生长缓慢 ,年平均产材积少 ,且由于长期以来遭受过度砍伐 ,楠
木资源越来越少[ 2] 。为满足人们生活和社会生产对木材产品的需求 , 我国南方营造了大面积的杉木
(Cunninghamia lanceolata)人工林 ,从而使杉木速生丰产林成为最重要的用材林[ 3] 。但由于其多代连栽 ,
出现了诸如地力衰退 、固碳能力下降等现象。因此 ,寻找既速生丰产又能维持地力 ,且具有高固碳潜力的
树种 ,成为南方林区关注的问题 。在各国寻找控制或减少碳释放途径的背景下 ,本文对 26年生楠木人工
林的 C库及其分配进行了研究 ,并与针叶树种杉木比较 ,以期为我国南方集体林区的 C 吸存树种选择提
供基础数据。
1　试验地概况
试验地位于福建尤溪国有林场华口溪工区 (26°11′30″N 、118°10′30″E)。属中亚热带季风型气候 ,年
平均气温 18.9 ℃,最低年 18.6 ℃,最高年 20.2 ℃,年均降水量 1 580 mm ,年均蒸发量为 1 346.4 mm ,年
均相对湿度为 84%,无霜期 300 d左右。土壤是砂页岩发育而成的山地黄红壤 ,前茬为马尾松杉木混交林。
　收稿日期:2009-06-15;修回日期:2009-07-28
　作者简介:蔡世锋(1971—), 男 ,福建尤溪人 , 福建省尤溪国有林场工程师 ,从事森林培育研究。
第 36 卷 第 4 期
2 0 0 9年 1 2月
福 建 林 业 科 技
Jour of Fujian Forestry Sci and Tech
Vol.36　No.4
Dec., 2 0 0 9
楠木和杉木人工林标准地皆位于中下坡 ,坡向北偏西 20°,坡度 27°,均为 1977年造林 。2003年 5月调查
时 ,楠木和杉木林分的基本情况见表 1。楠木林分林下植被种类较多 ,灌木层主要树种为黄瑞木(Adinan-
dra millet tii)、细枝柃(Eurya loquaiana)、杜英(Elaeocarpus decipiens)等;草本层主要有狗脊蕨(Wood-
wardia japonica)、草珊瑚(Sarcandra glabra)等组成 。杉木林分林下植被较少 ,灌木层以杜茎山(Maesa
japonica)、狗骨柴(Tricalysia dubia)为主 ,草本有狗脊蕨 、草珊瑚等。
表 1　楠木和杉木林林分土壤性质
林分 密度/(株·hm-2) 平均胸径/cm 平均树高/m
土壤
全 N/
(g·kg-1)
水解 N/
(mg·kg-1)
速效 P/
(mg·kg-1)
速效 K/
(mg·kg-1)
CEC/
(cmo l·kg -1)
交换性阳离子/
(cmol·kg-1) pH
楠木 1100 9.25 7.45 1.32 250 7.3 101 10.5 3.0 5.5
杉木 1100 16.90 14.17 1.22 340 5.3 89 11.1 2.8 4.6
2　研究方法
2003年 5月在楠木和杉木人工林内随机布设 5块 20 m×20 m 的标准地 ,进行每木检尺 ,并按径阶各
选标准木 1 ～ 2株 ,用分层切割法测定地上部分各器官的生物量 ,采用全挖法测定较粗根(>0.5 mm)生物
量和较细根(<0.5 mm)生物量 ,并分别建立各器官生物量与树高 、胸径的相对生长方程 ,据此计算人工林
乔木层不同器官的生物量[ 4] 。同时对各器官分别取样用于测定含水量和碳含量 。在每个标准地内设立 4
个 1 m ×1 m 的小样方 ,调查灌木层和草本层生物量现存量 。
采用 CN元素分析仪(ELEMEMTAR Vario ELⅢ)测定植株样品 C含量 ,烘干法测定含水量 ,分别计
算各林分乔木层 、灌木层 、草本层的 C 贮量 。
3　结果分析
3.1　乔木层 C库
楠木乔木层总的 C 贮量为 61.7 t·hm-2(折合成 CO2同化量为 226.2 t·hm-2),地上部分和地下部分
C 贮量分别约占乔木层的 80.0%和 20.0%(表 1),各器官 C贮量从大到小为:干(35.3 t·hm-2)>根(12.3
t·hm-2)>枝(7.9 t·hm-2)>叶(4.3 t·hm-2)>皮(1.9 t·hm-2)。干材(干 +皮)C 贮量占乔木层的
60.1%,根系C 库则占乔木层 C库的9.0%,各器官的 C含量以干最高(52.1%),而以叶(47.6%)最低(表
2)。
杉木乔木层总的 C 贮量为 72.7 t·hm-2(折合成 CO2同化量为 266.6 t·hm-2),地上部分和地下部分
C 贮量分别约占乔木层的 84.1%和 15.9%(表 2),各器官 C 贮量从大到小排列如下:干(49.6 t·hm-2)>
根(11.1 t·hm-2)>皮(6.6 t·hm-2)>枝(3.8 t·hm-2)>叶(1.5 t·hm-2),干材(干+皮)C 贮量占乔木层
的 77.3%,根系 C库则占乔木层C 库的 8.1%,各器官的 C 含量以干最高(53.6%),而以叶(49.8%)最低
(表 2)。
3.2　林下植被层 C库
楠木人工林林下植被 C 库为 1.5 t·hm-2 ,大于杉木人工林林下植被 C库(1.0 t·hm-2)。2种林分中
林下植被的 C 库皆为草本层大于灌木层 ,灌木层 C 库占林下植被 C 库比例分别为楠木林 40.9%,杉木林
33.3%。灌木层的 C含量(47.5%,46.2%)高于草本层的(44.6%,45.8%),但低于乔木层的 C 含量(表
3)。
3.3　楠木人工林生长过程
楠木人工林的连年生长量在 18年生时最大 ,这时积累 C 的速率也最快 。18年生后连年生长量仍然
大于平均生长量(图 1),说明楠木林尚未达到蓄积生长的数量成熟龄 ,其仍以较快的速率积累 C。
·10· 福 建 林 业 科 技 第 36 卷
表 2　楠木人工林和杉木人工林乔木层各器官生物量 、C 含量与 C 库
组分
楠木林 杉木林
生物量/(t·hm-2) C 含量/(g·kg-1) C 库/(t·hm-2) 生物量/(t·hm-2) C 含量/(g·kg-1) C 库/(t·hm-2)
叶 9.1 47.6 4.3 3.1 49.6 1.5
枝 15.5 50.9 7.9 7.5 51.3 3.8
干 67.7 52.1 35.3 92.6 53.6 49.6
皮 3.8 49.3 1.9 12.6 52.2 6.6
地上部分小计 96.1 49.4 115.8 61.6
根桩 12.3 53.6 6.6 10.3 50.1 5.2
>0.5 mm 根系 8.8 52.3 4.6 8.2 51.5 4.2
<0.5 mm 细根 2.2 51.1 1.1 3.4 49.8 1.7
地下部分小计 23.3 12.3 21.9 11.1
合计 119.4 61.7 137.7 72.7
表 3　楠木人工林和杉木人工林林下植被生物量 、碳含量与碳库
森林类型
灌木层 草本层
生物量/(t·hm-2) C 含量/(g·kg -1) C 库/(t·hm-2) 生物量/(t·hm-2) C 含量/(g·kg-1) C 库/(t·hm-2)
碳库合计/(t·hm-2)
楠木林 1.3 47.5 0.6 2 44.6 0.9 1.5
杉木林 0.7 46.2 0.3 1.4 45.8 0.6 1.0
图 1　楠木蓄积平均生长量和连年生长量
4　讨论
本研究中 26年生楠木人工林 、杉木人工林乔木层+
林下植被层的 C 储量分别为 63.2 t·hm-2 、73.7 t·
hm-2 ,小于同地带三明莘口 33年生木荚红豆人工林乔
木层+林下植被层的 C 储量(117.1 t·hm-2)[ 5] ,远低
于 33年生格氏栲人工林的 C 储量(215.1 t·hm-2),也
低于 33年生杉木人工林的 C 储量(133.2 t·hm-2)[ 6] 。
与同地带常绿阔叶树种相比 ,楠木人工林较小的 C 储
量可能与其树龄小(26 a)有关;由于本研究仅考虑了林
分的乔木层和林下植被层C 储量 ,未考虑枯枝落叶层和土壤C库;此外 , 本研究中楠木和杉木林分的密度
也相对较小(1 100株·hm-2),因此所计算的 C 储量无法与不同地带估算的全林分 C 储量相比较[ 7-8] 。
楠木林乔木层+林下植被层的 C 储量仅为杉木林的 85.8%,两者的差距在于楠木林干材部分的 C 储
量较低 ,仅为杉木干材部分 C储量的 71.1%;而楠木林根系部分的C 储量(12.3 t·hm-2)还略高于杉木林
根系的C 储量(11.1 t·hm-2)。这是因为阔叶树种枝繁叶茂 ,虽然楠木林生长较慢 ,但是分配更多的 C 到
枝叶和根系。2种林分林下植被 C储量都不高 ,楠木林为 1.5 t·hm-2略高于杉木林(1.0 t·hm-2),这可能
是楠木林分形成较有利于林下植被发育的环境条件。
虽然楠木林乔木层+林下植被层的 C储量小于杉木林 ,但是由于楠木林仍然处于快速生长期 ,其连
年生长量大于平均生长量 ,楠木的蓄积生长尚未达到数量成熟 ,还处于快速积累 C 的阶段。另外 ,与阔叶
树相比 ,杉木林前期生长较快 ,后期生长速度下降 ,因此虽然目前楠木林固定的 C 量不如杉木林 ,但是楠
木林具有较高的预期固 C潜力。
要全面分析不同造林树种固 C的能力 ,需要进一步测定林分的土壤 C库和枯枝落叶层 C 库 ,还有待
进一步研究。
(下转第 25 页)
·11·第 4 期 蔡世锋:26 年生楠木人工林和杉木人工林 C 库及分配
未检出差异。综合杉木优良品种适应性和速生性发现 ,对于杉木早期而言 ,具有高适应性的杉木优良品种
也具有高的速生性 ,这是因为福建省为杉木主要产区 ,环境非常适合杉木生长 ,因此杉木优良品种在福建
省的适应性和早期速生性具有一致性 ,可利用此点对推广优良品种进行初步筛选 ,从而最大限度降低造林
生产的风险性。通过对比分析 ,认为 2号无性系和 3号无性系在生产上早期推广应用时应该慎重 ,其 2年
生时保存率分别为 82.32%和 80.73%,分别低于平均保存率 12.12%和 13.81%,平均树高分别为 1.62
m和 1.32 m ,分别低于平均树高 18.18%和 33.33%,这可能与造林时苗木质量较差有一定的关系 。
以上统计分析均基于试验林早期生长数据 ,因而此结论仅适用于杉木优良品种的初步筛选。今后应
加强对试验林开展连续性的 、长时间的跟踪调查 、观测 ,以多年数据对优良品种进行最终评价 。
参考文献:
[ 1] 俞新妥.中国杉木研究[ J].福建林学院学报 , 1988 , 8(3):203-220.
[ 2] 郑仁华 , 施季森.福建省杉木良种繁育现状与对策[ J].林业科技开发 , 2004 , 18(2):3-7.
[ 3] 俞新妥.中国杉木 90年代的研究进展:Ⅰ.杉木研究的特点及有关基础研究的综述[ J].福建林学院学报 , 2000 , 20(1):
86-95.
[ 4] 陈岳武 , 阮益初 ,陈世彬 , 等.杉木十一个产地的遗传变异[ J].南京林产工业学院学报 , 1980(4):35-45.
[ 5] 洪菊生 , 陈伯望.杉木优良种源选择[ J] .林业科学研究 , 1994 , 7(专刊):1-25.
[ 6] 陈代喜.杉木遗传测定的研究[ J].广西林业科学 , 1994(2):65-71.
[ 7] 孙成志 , 谢国恩 ,李平.杉木地理种源材性变异及建筑材优良种源评估[ J] .林业科学 , 1993 , 29(5):429-437.
[ 8] 施季森 , 翁玉榛 ,刘大林.杉木生长与材性联合遗传改良研究[ J] .南京林业大学学报 , 1993 , 17(1):1-8.
[ 9] 王朝晖 , 江泽慧 ,任海青.杉木定向培育造纸材地理种源选择研究[ J] .四川大学学报 , 1998 , 16(1):85-87.
[ 10]黄寿先 , 施季森 ,李力 , 等.杉木纤维用材优良无性系的选择[ J] .南京林业大学学报:自然科学版 , 2005 , 29(5):21-
24.
[ 11]胡治清 ,向梓昌.杉木优良家系子代测定林研究初报[ J] .湖北林业科技 , 2007(5):16-19.
[ 12]李宝银.福建省森林资源可持续发展战略的思考[ J].华东森林经理 , 2001 , 15(3):33-35.
[ 13]杨跃霖.杉木第二代种子园亲本性状遗传变异研究[ J].福建林业科技 , 2007 , 34(2):1-4.
[ 14]翁玉榛.杉木第二代种子园自由授粉子代遗传变异及优良家系选择[ J] .南京林业大学学报:自然科学版 , 2008 , 32
(1):15-18.
[ 15]郑仁华.杉木种子园自由授粉子代遗传变异及优良遗传型选择[ J].南京林业大学学报:自然科学版 , 2006 , 30(1):8-
12.
[ 16]李林源.杉木第二代种子园无性系产量选择的研究[ J].福建林业科技 , 1999 , 26(4):53-57.
(上接第 11 页)
参考文献:
[ 1] 任承辉 , 陈辉 ,周丽华 , 等.尤溪县楠木林分叶面积指数的研究[ J].福建林学院学报 , 1990 , 10(1):67-71.
[ 2] 俞新妥.混交林营造原理及技术[ M] .北京:林业出版社 , 1989.
[ 3] 俞新妥.杉木栽培学[ M] .福州:福建科学技术出版社 , 1996.
[ 4] 杨玉盛 , 谢锦升 ,王义祥 , 等.杉木观光木混交林 C 库与 C 吸存[ J].北京林业大学学报 , 2003 , 25(5):10-14.
[ 5] 李旭.木荚红豆人工林 C 库及其分配研究[ J].福建地理 , 2005 , 20(4):14-17.
[ 6] 杨玉盛 , 陈光水 ,王义祥 , 等.格氏栲天然林与人工林粗木质残体碳库及养分库[ J].林业科学 , 2006 , 42(10):43-47.
[ 7] 莫江明 ,方运霆 , 彭少麟 ,等.鼎湖山南亚热带常绿阔叶林碳素积累和分配特征[ J] .生态学报 , 2003 , 23(10):1970-
1976.
[ 8] 吴仲民 , 李意德 ,曾庆波 , 等.尖峰岭热带山地雨林 C 素库及皆伐影响的初步研究[ J].应用生态学报 , 1998 , 9(4):341-
344.
·25·第 4 期 张运根:杉木不同优良品种早期生长对比试验