全 文 ：　第 4卷　第 4期
2009年 12月出版
亚热带资源与环境学报
JournalofSubtropicalResourcesandEnvironment
Vol.4　No.4
December　2009　
福建南平 35 a生楠木林生态系统碳库及分配＊
郑金兴 1 , 刘小飞 2, 3 , 高人2, 3 , 杨智杰 2, 3 , 杨玉盛 2, 3
(1.福建林业职业技术学院 , 南平 353000;
2.福建师范大学 地理科学学院 , 福州 350007;
3.湿润亚热带生态地理过程省部共建教育部重点实验室 , 福州 350007)
摘要:对福建省南平市安曹下 35 a生楠木林碳库及分配进行研究.结果表明 , 楠木林碳库为
172.138 t·hm-2 , 其中乔木层碳库占楠木林碳库的 40.14%, 矿质土壤层碳库占 55.99%, 而
林下植被层 、枯枝落叶层 、粗木质残体 3个分室碳库所占比例之和不超过 5%.楠木林的干材
(干 +皮)碳库占乔木层碳库的 71.14%, 楠木林根系碳库占乔木层碳库 21.93%, 楠木林枝和
叶碳库所占比例总和不超过 5%.因此 , 楠木林碳库主要分配在乔木层和土壤层.
关键词:楠木林;碳库;分配
中图分类号:S718.55　　　文献标识码:A 文章编号:1673-7105 (2009)04-0059-07
CarbonStorageandAlocationinthePhoebebourneiPlantationsinNanping,
FujianProvince
ZHENGJin-xing1 , LIUXiao-fei2, 3 , GAORen2, 3 , YANGZhi-jie2, 3 , YANGYu-sheng2, 3
(1.FujianForestryVocationalTechnicalColege, 353000, Nanping, China;
2.SchoolofGeographicalSciences, FujianNormalUniversity, 350007, Fuzhou, China;
3.KeyLaboratoryofHumidSubtropicalEco-geographicalProcessoftheMinistryofEducation,
FujianNormalUniversity, 350007, Fuzhou, China)
Abstract:ThecarbonstorageanditsalocationofthePhoebebourneiplantationsinNanpingofFujian
Provincewerestudied.ThetotalcarbonstorageinPhoebebourneiwas172.138 t·hm-2 , ofwhichthe
carbonstorageoftreelayeraccountedfor40.14%, andthatofthemineralsoiloccupied55.99%.
Thetotalcarbonstorageoftheundergrowth, literlayerandcoarsewoodydebris(CWD)occupiedno
morethan5%.Inthealocationoftreecarbonpooltovariousorgans, stemandbark, rootaccounted
for71.14% and21.93%, respectively.Thecarbonstorageofliteroccupiednomorethan5%.In
conclusion, themostofcarbonstoragewasalocatedintreelayerandmineralsoil.
Keywords:Phoebebournei;carbonstorage;alocation
　　CO2是大气中最主要的温室气体之一 , 大气 CO2等温室气体含量升高是导致气候变暖的主要原因 ,
CO2的 “源 (source)” “汇 (sink)” 问题得到科学家们的关注 [ 1-2] .森林生态系统是地球上最大的陆地碳
库 (1 146GtC)[ 2] , 其维持的碳库占全球总碳库的 46.3%, 其中森林植被部分碳库占全球植被碳库的
77.1%[ 3] .森林在全球碳收支平衡中起着关键作用 , 对现在及未来的气候变化和碳平衡都具有重要影响.
为减缓大气中 CO2浓度升高 , 通过森林管理和造林活动被认为是增加碳吸存能力的最有效措施[ 3-4] .
近年来 , 我国已经开始对中国植被碳平衡问题进行研究 , 特别是对森林碳汇的研究.如方精云
等 [ 5-6]和王效科等[ 7]分别在森林生态系统生物量和生产力研究基础上 , 结合中国森林资源清查资料 , 推
算近 50年来森林碳库及其动态变化.刘华等通过对现存生物量研究 , 得出中国森林生态系统的总碳库
为 28.12 Gt[ 8] .另外 , 方晰等 、 雷丕锋等 、 马明东等 、 杨玉盛等 、 黄宇等分别对马尾松 、杉木 、樟树 、
＊收稿日期:2009-09-21
基金项目:福建省自然科学基金 (D0510018、 2008J0124 )
作者简介:郑金兴 (1964—), 男 , 福建仙游人, 副教授, 从事森林培育研究 .Email:ly831116@yahoo.com.cn.
亚热带资源与环境学报 第 4卷　
楠木人工林 、杉木观光木混交林 、格氏栲人工林 、 杉木火力楠混交林生态系统碳含量 、 碳贮量及其空间
分布进行了深入的研究[ 9-15] .这些成果为评价我国森林碳汇功能作出了重大贡献.
楠木 (Phoebebournei)为我国珍贵用材树种 , 主要分布于中国的四川 、贵州 、 湖南和福建等省 ,
是中国亚热带常绿阔叶林的代表树种.关于楠木人工林生态系统中碳循环方面的研究报道较少.本课题
组对楠木人工林生态系统碳库与其分配进行了系统研究 , 为楠木林生态系统碳循环及碳汇功能的深入研
究提供基础数据.
1　材料和方法
1.1　试验地概况
试验地位于福建省南平市王台镇溪后村 (26°28′N, 117°57′E), 属中亚热带季风气候 , 年平均气温
19.3℃ , 多年平均降水量 1 669mm, 年平均蒸发量 1 413mm.土壤是由燕山晚期白云母化中细粒花岗岩
发育的山地暗红壤 , 土壤厚度在 100cm以上 , 土壤表层疏松 , 但均含有一定量的石砾 , 质地为砾质轻壤
土.楠木林为 1972年采用 1 a生苗木营造 , 调查时林龄为 35 a, 密度 1 124株 /hm2 , 林分郁闭度 0.9, 平
表 1　楠木林土壤基本理化性质Table1　ThephysiochemicalpropertiesofsoilinthePhoebebourneiplantations
土壤深度 /cm 土壤有机质 /g· kg-1 含水量 /% 容重 /g· cm-3 总孔隙度 /%
0 ～ 20 33.54 28.69 0.97 55.40
20 ～ 40 14.66 28.00 1.02 48.65
均胸径 19.4 cm, 平均树高
18.0 m.灌木层生物量为
2.185 t· hm-2 , 草本层生物
量为 0.194 t· hm-2 , 枯枝落
叶层现存量为 5.920t·hm-2.
土壤基本理化性质见表 1.
1.2　研究方法
2006年 7月在楠木林内布设 3块 20m×20m标准地 , 进行每木检尺.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 , 采用全挖法测定粗根 (>2 mm)生物量.细根 (<2 mm)
生物量 (0 ～ 60 cm)则采用土芯法.据此建立各器官生物量与树高 、 胸径的相对生长方程 , 进而计算
乔木层不同器官的生物量.同时 , 对各器官分别取样 , 用于测定含水量和碳含量.
在每个标准地各设置 3个 1 m×1m的小样方 , 采用样方收获法测定林下植被的生物量.调查时样
方内草本分地上 (叶枝)和地下 (根系)两部分.灌木分枝 、 叶和根系.样方内林下植被全部收集 ,
称鲜重 , 并取样测定含水量 、 换算为干质量.
枯枝落叶层现存量与林下植被生物量调查同步进行 , 亦采用样方收获法 , 测含水量 、 换算为干
质量.
在每个标准地各设置 3个 2 m×2m的样方 , 采用样方收获法测定粗木质残体 (以直径 >2 cm为标
准)的现存量 , 并测定含水量 、换算为干质量.
样品经烘干 、粉碎 , 用 CN元素分析仪 (ELEMENTARVarioELII)测定碳含量 , 通过现存量和碳
含量计算碳贮量.
分别在每个标准地内挖取 3个土壤剖面 , 并按 0 ～ 20 cm、 20 ～ 40 cm、 40 ～ 60 cm、 60 ～ 80 cm、
80 ～ 100 cm分层取样.土壤容重采用环刀法测定.土壤碳含量用 CN元素分析仪测定.
土壤有机碳贮量 (t· hm-2 ) =土壤有机碳含量 (g· kg-1 ) ×容重 (g· cm-3 ) ×土层厚
度 (cm) ×10-1
分别计算各林分乔木层 、 灌木层 、 草本层 、 枯枝落叶层 、 粗木质残体 、 土壤 (深度 1 m)的碳
贮量.
2　结果
2.1　乔木层碳库
楠木林乔木层碳库为 (69.09t· hm-2), 占整个生态系统碳库的 40.14%.地上部分碳库占乔木层
碳库的 78.07%, 其中干材 (干 +皮)碳库占乔木层碳贮量的 71.15%.楠木林根系碳库占乔木层碳库
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　第 4期 郑金兴等:福建南平 35a生楠木林生态系统碳库及分配
表 2　乔木层各组分生物量碳库 /t· hm-2
Table2　Thebiomasscarbonstorageofdiferentcomponentsofthetreelayer
组分 叶 枝 干 皮 地上小计 根 合计
生物量碳库 1.56 3.22 44.24 4.92 53.94 15.15 69.09
比例 /% 2.26 4.66 64.03 7.12 78.07 21.93 100
21.93%, 楠木林枝和叶碳库所占
比例总和不超过 5%, 表明在森林
生态系统中乔木层碳库主要储存在
干材和根系中 (表 2).
2.2　林下植被层碳库
楠木林林下植被碳库为 1.19
图 1　楠木林生态系统碳库分配Figure1　Thedistributionofcarbonstorage
inthePhoebebourneiplantations
t·hm-2 , 占整个生态系统碳库的 0.69%.其中地
上部分碳库占 47%, 地下部分碳库占 53%, 两者
差别不大 (图 1).
2.3　枯枝落叶层和粗木质残体碳库
楠木林枯枝落叶层和粗木质残体碳库各自为
3.66t· hm-2和 1.81 t· hm-2 , 分别占整个生态
系统碳库的 2.13%和 1.05% (图 1).
2.4　土壤有机碳库
楠木林土壤有机碳库 (1m深)为 96.388t·
hm-2 (表 3), 占整个生态系统碳库的 55.99%,
表明土壤是整个生态系统中最重要的碳库.楠木
林土壤有机碳含量和土壤有机碳贮量基本上随土
壤深度增加而递减 (表 3), 其中 0 ～ 20 cm土层
有机碳贮量占总土壤有机碳贮量的 38.97%.
表 3　0 ～ 100 cm土层内土壤容重 、 有机碳含量及有机碳贮量
Table3　Thesoilbulkdensity, organiccarboncontentandcarbonstorageinthesoilatdepthof0 ～ 100 cm
土层 /cm 容重 /g· cm
-3
平均值 标准差
有机碳含量 /g· kg-1
平均值 标准差
有机碳贮量 /t· hm-2
平均值
0 ～ 20 0.97 0.03 19.37 2.10 37.568
20 ～ 40 1.02 0.12 8.47 1.20 17.269
40 ～ 60 1.09 0.12 8.98 1.45 19.566
60 ～ 80 1.03 0.07 6.22 1.51 12.812
80 ～ 100 0.98 0.16 4.68 1.11 9.172
2.5　楠木林生态系统碳库及分配
楠木林生态系统碳库为 172.138t· hm-2 , 乔木层碳库占生态系统碳库的 40.14%, 土壤层碳库占
生态系统碳库的 55.99%, 说明土壤层碳库是中亚热带楠木阔叶林碳库的主要储存部分 , 其次是乔木
层.因此 , 人工的砍伐 (皆伐)将导致大量碳移出 , 同时 , 土壤将直接面临外界物理风化作用而成为
CO2的重要来源.因此 , 对砍伐地区进行及时更新造林可以增加对大气 CO2吸收 , 降低土壤有机碳的
矿化速率.而林下植被层 、 枯枝落叶层和粗木质残体 3个分室碳库所占比例之和不超过 5%, 对生态系
统碳吸存的贡献较小 (图 1).
3　讨论
本研究中楠木林碳贮量 (172.138 t·hm-2)低于中国森林生态系统的平均碳贮量 (258.83t·hm-2)、
热带林碳贮量 (230.35 t· hm-2)和温性针叶林碳贮量 (244.16 t· hm-2), 与暖性针叶林碳贮量
(163.82 t· hm-2 )相近 , 但远低于中国硬叶常绿阔叶林 (309 t· hm-2 )和针阔混交林碳贮量
(408.00t·hm-2)[ 16] , 亦低于广东鼎湖山南亚热带常绿阔叶林 (400a)碳贮量 (244.998t·hm-2)[ 17] , 具有
一定的地带性特点.和同纬度地区常绿阔叶林相比 , 楠木林碳贮量小于福建三明 33 a生格氏栲人工林
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亚热带资源与环境学报 第 4卷　
碳贮量 (325.9t· hm-2)[ 14] .而与同纬度地区针叶林相比 , 楠木林碳贮量高于福建顺昌 7a生马尾松林
(107t·hm-2)[ 19]和湖南会同 10 a生杉木碳库 (103.46 t·hm-2)[ 10] , 与福建顺昌相同立地条件下 20 a
生马尾松林碳库 (152.87t· hm-2)和 30a生马尾松林碳库 (183.94t· hm-2)[ 18] 、福建三明 27a生杉
木纯林碳库 (182.61t· hm-2)[ 13] 、湖南会同 14a生杉木林碳库 (171.4t·hm-2)[ 10]相近 , 但小于 33a
生福建柏人工林碳贮量 (236.317 t·hm-2)[ 19]和福建南平 88 a生杉木碳贮量 (287.89t·hm-2)[ 20] , 亦低
于福建三明 27a生杉木观光木混交林碳贮量 (222.508t· hm-2)[ 13] .
乔木层是森林生态系统有机碳贮存的主要场所之一.本研究中楠木林乔木层碳贮量 (69.09 t·hm-2)
远低于尖峰岭热带山地原始林乔木层碳贮量 (227.767 t· hm-2)[ 10] , 与同纬度地区阔叶林乔木层碳贮
量相比 , 本研究楠木林乔木层碳贮量 (69.09 t· hm-2)远低于福建三明 33 a生格氏栲乔木层碳贮量
(214.692 t·hm-2)[ 14] , 由此表明本地区楠木林乔木层碳贮量处于较低水平.与同纬度地区针叶林相比 ,
楠木林乔木层碳贮量与中亚热带 (福建顺昌)30 a生马尾松成熟林乔木层碳贮量 (73.01 t·hm-2)[ 19]相
近 , 但远小于相同立地条件下 88a生杉木林乔木层碳贮量 (196.29t·hm-2)[ 20] .楠木林乔木层碳贮量
高于川中丘陵区桤-柏混交林乔木层平均碳贮量 (36.7 t· hm-2)[ 21] , 与湖南会同 22 a生杉木火力楠混
交林乔木层碳贮量 (61.24 t·hm-2)[ 15]相近.
楠木林枯枝落叶层碳库 (3.66t·hm-2)高于尖峰岭热带山地雨林枯枝落叶层碳贮量 (2.98 t·hm-2)[ 22] ,
但远低于红松云冷杉林 (20t·hm-2)[ 16]和挪威云杉林 (44.6t· hm-2)[ 23] .与同纬度地区阔叶林相比 ,
楠木林枯枝落叶层碳库大于福建三明 33a生格氏栲人工林 (3.29t· hm-2)[ 14] , 但小于福建三明格氏栲
天然林枯枝落叶层碳库 (4.02 t·hm-2)[ 24] .与中亚热带地区针叶林相比 , 楠木林枯枝落叶层碳库大于
福建三明 33年杉木人工林枯枝落叶碳库 (2.28 t·hm-2)[ 14] , 亦大于福建南平 88 a生杉木林枯枝落叶
层碳库 (2.27t·hm-2)[ 20]和福建三明 27 a生杉木纯林枯枝落叶层碳库 (1.751t· hm-2)[ 13] .与相同立地
条件下混合林相比 , 楠木林枯枝落叶层碳库比福建三明 27 a生杉木观光木混交林 (2.472 t· hm-2)
高 [ 13] .
楠木林粗木质残体碳贮量 (1.81 t· hm-2)远低于全球阔叶林 (8 ～ 50 t· hm-2)和针叶林粗木
质残体 (30 ～ 200 t· hm-2)平均贮量[ 25]和世界森林粗木质残体碳贮量的平均值 [ 26] , 也低于贡嘎山
冬瓜杨峨眉冷杉混交林碳贮量 (29.03 t· hm-2)[ 27] , 这可能与研究区气温较高 , 年降雨量大 , 有利
于促进粗木质残体碳库的分解有关.楠木林粗木质残体碳贮量 (1.81 t·hm-2)比中亚热带 33 a生格
氏栲人工阔叶林粗木质残体碳贮量 (0.19 t· hm-2)[ 24]高.楠木林粗木质残体碳库占枯枝落叶层碳库
(枯枝落叶层和粗木质残体碳库)的 66.91%, 该比例远大于同纬度福建三明 33 a生格氏栲人工林和杉
木人工林 [ 14] , 而与福建南平 88a生杉木 (63.03%)相近 , 落在 Andrews针叶林粗木质残体碳贮量占地
上凋落物比例范围内[ 26] , 这与不同森林的粗木质残体 、 枯枝落叶层现存量差异以及林分年龄差异等
有关.
楠木林土壤有机碳贮量 (96.388 t·hm-2)低于中国森林土壤平均碳库 (193.55t·hm-2)和世界
土壤平均碳库 (189.00 t· hm-2), 亦低于广东鹤山柠檬桉土壤碳库 (105.67 t· hm-2)[ 28] .与同纬度
地区阔叶林相比 , 楠木林土壤有机碳贮量低于湖南会同火力楠纯林 (103.46 t·hm-2)[ 15] , 亦低于 33 a
生的福建柏人工林 (102.818t·hm-2)[ 18] 、川西北常绿阔叶林土壤平均碳库 (120.48t· hm-2)[ 29] , 但
与福建三明 27 a生杉木人工林 (68.616t· hm-2)、 杉木观光木混交林 (80.281 t· hm-2)[ 13]相近.本
研究楠木林的土壤碳库占总碳库的 55.99%, 和热带森林 (50%)比例接近 , 但低于温带森林
(69.2%)的比例 [ 30] .这是由于中亚热带地区气温较高 , 降雨量较大 , 凋落物分解后以 CO2形式释放
到大气中的量较多 , 而转移到土壤中的相对较少 , 体现了中亚热带地区土壤碳积累的特点.
楠木林不同土层深度有机碳贮量变化总体随深度增加而减小 , 和其他研究结果一致[ 31-35] .有机碳
贮量主要集中在土壤表层 (0 ～ 20cm), 这主要由于林地每年有大量的凋落物归还地表 , 形成一定数量
的枯枝落叶层 , 而枯枝落叶层是土壤有机质的重要来源.另一方面 , Jobbágy研究认为 , 植物根系的分
布直接影响土壤中有机碳的垂直分布 , 大量死亡的根系腐烂分解归还为土壤提供了丰富的碳源 [ 36] .
62
　第 4期 郑金兴等:福建南平 35a生楠木林生态系统碳库及分配
表 4　不同类型生态系统碳贮量比较Table4　Comparisonsofcarbonstorageindiferentecosystems
地点 林分类型 林龄 /a
碳贮量 /t· hm-2
乔木层 林下植被 枯枝落叶 粗木质残体
土壤层(1m) 总计
文献来源
福建南平 杉木 88 196.29 9.49 2.27 3.87 75.97 287.89 [ 20]
福建三明 格氏栲人工林 33 214.692 0.499 3.29 2.29 105.87 325.9 [ 14]
福建三明 格氏栲天然林 33 - - 4.02 - - - [ 37]
福建三明 杉木观光木混交林 27 135.759 4.061 2.472 - 80.281 222.508 [ 13]
杉木纯林 - 105.199 7.08 1.751 - 68.581 182.61 [ 13]
福建三明 格氏栲天然林 33 - - - 0.78 - - [ 24]
格氏栲工林 33 - - - 0.19 - - [ 24]
杉木人工林 33 - - - 0.11 - - [ 24]
鼎湖山 南亚热带常绿阔叶林 400 - - - - 89.128 244.998 [ 17]
广东鹤山 柠檬桉 - - - - - 105.67 - [ 28]
湖南会同 杉木纯林 22 77.18 1.25 - - 89.01 - [ 15]
火力楠纯林 22 83.58 1.7 - - 103.46 - [ 15]
杉木火力楠混交林 22 62.93 1.51 - - 100.59 - [ 15]
湖南会同 杉木 10 30.38 - - - - 120.87 [ 10]
杉木 14 61.24 - - - - 171.4 [ 10]
福建顺昌 马尾松幼龄林 7 16.62 2.2 - - 87.8 107.19 [ 18]
马尾松中龄林 20 50.28 2.38 - - 98.6 152.87 [ 18]
马尾松成熟林 30 73.01 0.99 - - 107.09 183.94 [ 18]
尖峰岭 热带山地原始林 - 227.767 - 2.98 - 104.696 340.467 [ 22]
川中丘陵区 桤 -柏混交林 - 36.7 - - - - - [ 21]
福建三明 福建柏人工林 33 - - - - 102.818 236.317 [ 19]
福建南平 楠木林 - 69.09 1.19 3.66 1.81 96.388 172.138 本研究
4　结论
楠木林生态系统碳贮量小于中亚热带其他阔叶林 (格氏栲人工林)碳贮量 , 而与相同纬度地区树
龄相近的针叶林 (马尾松 、杉木)碳贮量相近.楠木林乔木层碳贮量远低于热带地区阔叶林乔木层和
中亚热带 (福建三明)阔叶林 (格氏栲)碳贮量 , 与同纬度地区针叶林 (成熟马尾松林)碳贮量相
近.楠木林粗木质残体碳贮量低于世界森林粗木质残体碳贮量的平均值 , 但高于中亚热带人工阔叶林
(格氏栲)粗木质残体碳贮量.楠木林枯枝落叶层碳库高于热带山地雨林 (尖峰岭)枯枝落叶层碳贮
量 , 亦高于中亚热带针叶林枯枝落叶层碳贮量.楠木林土壤有机碳贮量低于中国森林土壤平均碳库和世
界土壤平均碳库 , 楠木林的土壤碳库占总碳库的比例和热带森林比例接近 , 但低于温带森林的比例.
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