全 文 ：Vol. 35 No. 11
Nov. 2015
第 35卷 第 11期
2015年 11月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
Journal of Central South University of Forestry & Technology
收稿日期：2015-01-10
基金项目：2013湖南省自然科学基金创新研究团体项目（湘基金委字 [2013]7号）；2014年度湖南省高校创新平台开放基金项（14K115）
作者简介：林 慧，高级工程师，博士研究生 通讯作者：曾思齐，教授，博士生导师；E-mail：zengsiqi@csuft.edu.cn
引文格式：林 慧，曾思齐，王光军，等 .海南文昌清澜港海莲 -黄槿生态系统碳密度及分配格局 [J].中南林业科技大学学报 , 2015,
35(11): 99-103.
Doi:10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.11.018 http: //qks.csuft.edu.cn
红树林是陆地向海洋过渡的一种特殊森林，
主要生长在热带、亚热带地区陆地与海洋交界的
海岸潮间带或海潮能达到的河口附近，是地球上
生产力最高的四大海洋自然生态系统之一 [1]。在
当前气候变化背景下，红树林作为国际上湿地生
态保护和生物多样性保护的重要对象，主要生长
在热带、亚热带地区陆地与海洋交界的海岸潮间
带或海潮能达到的河口等地方。在国际上受到普
遍关注。红树林作为重要的滨海生态交错带上的
植被，其生物量超过很多热带雨林植物生物量。它
们不但通过发达的根系和丰富的凋落物维持自身养
分循环，而且红树植物根际的碳循环周期长 [2]，土
壤有机碳分解速率低，土壤基质可以沉积陆源和海
水中有机碳 [3]，土壤碳含量高，储存时间长，使红
海南文昌清澜港海莲-黄槿生态系统碳密度及
分配格局
林 慧 1,2，曾思齐 1，王光军 1，梁定栽 2，余志金 2，李茂金 2
（1. 中南林业科技大学，湖南 长沙 410004；2. 海南省林业总公司，海南 海口 570100）
摘 要：采用 Komiyama红树林异速生长模型，对海南文昌清澜港海莲 -黄槿生态系统的植被生物量、碳密
度及其空间分布特征进行研究。研究结果表明 :海莲 -黄槿植被层总生物量为 389.57±12.73 t/hm2，其中，乔
木层生物量为 387.75±12.01 t/hm2，占林分植被层总碳密度的 99.5 %；海莲 -黄槿生态系统总有机碳库密度为
688.51±45.69 t/hm2，其中，群落植被层单位面积的碳贮量为 184.5 t/hm2，占总碳贮量的 26.6%；0～ 105 cm土
壤有机碳单位面积的贮量为 504.01±39.69 t/hm2，占生态系统总碳密度的 73.2%; 林下植被层和现存凋落物层仅
占 0.2%。
关键词：红树林；海莲 -黄槿生态系统；异速生长模型；生物量；碳密度；空间分布特征
中图分类号：S718.55+4.2 文献标志码：A 文章编号：1673-923X(2015)11-0099-05
Carbon density and allocation of Bruguiera sexangula and Hibiscus tiliaceus
mangrove ecosystem in Qinglan harbor of Wenchang city, Hainan province
LIN Hui1,2, ZENG Si-qi1, WANG Guang-jun1, LIANG Ding-zai2, YU Zhi-jin2, LI Mao-jin2
(1. Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China; 2. Forestry Corporation of Hainan Province,
Haikou 570100, Ha inan, China)
Abstract: Vegetation biomass, carbon density and its spatial distribution characteristics of Bruguiera sexangula and Hibiscus tiliaceus
mangrove ecosystem in Qinglan Barbor of Wenchang city, Hainan province by using Komiyama mangrove allometric growth model.
The results show that the total vegetation layer biomass of the mangrove ecosystem was 389.57 ± 12.73 t/hm2, and of them the tree
layer biomass was 387.75±12.01 t/hm2, accounting for 99.5% of the total carbon density of forest vegetation layer; Total organic carbon
density of the mangrove ecosystem was 688.51±45.69 t/hm2, of them the vegetation layer carbon capacity per unit area was 184.5 t·hm-2,
accounting for 26.6% of the total carbon reserves; 0～ 105 cm soil organic carbon of per unit area was 504.01±39.69 t·hm-2, accounting
for 73.2% of the total ecosystem carbon density, the soil organic carbon sum in undergro wth layer and existing litters layer accounted for
only 0.2%.
Key words: mangrove ecosystem; Bruguiera sexangula and Hibiscus tiliaceus mangrove ecosystem; Komiyama allometry model;
biomass; carbon density; spatial distribution characteristics
林 慧，等：海南文昌清澜港海莲 -黄槿生态系统碳密度及分配格局100 第 11期
树林湿地具有很高的碳汇潜力 [2]，成为海岸带生态
系统重要的碳库，因此在海洋“蓝碳”的研究中备
受国际关注 [4]。Laffoley等 [5]研究表明，全球红树
林面积约为 15.7万～ 16.0 万 hm2，埋置固定的碳约
18.4 TgC/a，固碳速率达到 139.0 gC/(m2·a)。因此，
了解明确红树林湿地碳储量和碳汇能力及其研究
方法，明确各种因子对其碳储量和碳汇能力的影
响，评价红树林对全球碳平衡的作用，以及固定
地球的碳汇能力具有十分重要的意义。
红树林生态系统的碳汇功能越来越受到重视，
但对红树林生态系统碳源汇特征以及碳汇潜力方
面的研究依然薄弱，特别是揭示红树林生物量碳
库以及沉积物有机碳库的现状及其碳汇潜力等方
面。海南文昌清澜港红树林保护区是我国红树林
种类最多、面积最大生长较茂盛的保护区，面积
为 2 905 hm2，是典型的红树林类型之一。采用
Komiyama红树林异速生长模型 [6]，对海南清澜港
海莲 -黄槿生态系统的植被生物量、碳密度及其空
间分布特征进行研究，为我国精确估算红树林碳
贮量提供基础数据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
研究地选择在海南省东北部文昌市清澜港红
树林保护区境内八门湾沿岸的海莲群落中，地处
110°50′02″E，19°37′36″N。试验地属热带海洋气
候，年均气温为 24.1℃，7月平均气温最高，为
28.3℃，1月平均气温最低，为 18℃，极端最低
温度达到 4.7℃。年均降雨量为 1 749.5 mm，相
对湿度约为 87%。土壤成土母质主要为沙土，土
壤有机质含量均值为 47.166 g/kg，全氮含量均值
为 3.506 g/kg，全磷含量均值为 0.382 g/kg，全硫
含量均值为 1.279 g/kg，pH值在 3.5～ 5.5范围
内变化。
清澜港是文昌江和文教河汇流于此，港湾深入
内陆，形成漏斗状，沿岸淤泥丰厚。红树林主要分
布于八门湾沿岸滩涂，适宜红树林的生长。海莲群
落中混生的植被主要有：黄槿 Hibiscus tiliaceus、
桐花树 Aegiceras corniculatum、银叶树 Heritiera
littoralis、 木 果 楝 Xylocarpus granatum、 猫 尾
木 Dolichandrone cauda-felina、 海 漆 Excoecaria
agallocha、木榄 Bruguiera gymnorrhiza、老鼠勒
Acanthus ebracteatus、卤蕨 Acrostichum speciosum
等。各群落植被基本特征见表 1。
表 1 群落植被基本特征†
Table1 Basic characteristics of vegetation communities
群落 平均胸径/ cm
平均树高
/m
平均冠幅
面积 /m2
平均枝
下高 /m
植被密
度 / hm2
海莲 -黄槿 15.2±0.9 8.5±0. 2 40.9±3.0 2.2±0.2 894
† 平均值±标准误，M±S.E。
1.2 研究方法
1.2.1 群落调查
本试验在清澜港保护区海莲群落内设置 4块
20 m×20 m固定样地，于 2013年 3月对样地进行
植被的环境因子和群落学特征调查，调查内容包括：
树种的种类、数量、高度、枝下高、胸径、盖度、频度、
物种丰富度、郁闭度、凋落物量以及土壤 [7-8]。
1.2.2 乔木层生物量计算
由于红树林属于严格保护的湿地植物，不能
采用收获方法进行测量，并且红树植物形态与陆
地乔木树种不同。因此本研究选用 Komiyama等 [8]
提出的红树林异速生长通用方程计算乔木层生物
量。根据红树林通用异速生长方程计算不同树种
植被的叶、枝干、地表和根生物量，累加后得单
株生物量，进而获得相应群落的生物量。
树干的生物量：Ws=0.069 6ρ(D2H)0.931。 （1）
叶生物量：Wl=0.135ρDB1.696。 （2）
地表生物量：Wtop=0.251ρD2.46。 （3）
根生物量：Wr=0.199ρ0.899D2.22。 （4）
总生物量：Wt=Ws+Wl+Wtop+Wr 。 （5）
式中：Ws为树干生物量；Wl为叶生物量；Wtop为
地表生物量；Wr为地下根生物量；Wt为总生物量。
DB为最低活枝高度，红树科植物 D=DR0.3， H为
树高；ρ为树干木材密度 (t·m-3)，不同红树种的树
干 木材密度ρ值不同 (0.340～0.770 t/m3)[8]（见表1）。
表 2 不同树种树干木材密度ρ值
Table 2 The ρ values of wood density of different tree trunk
物种 ρ /(t·m−3)
海莲 Bruguiera sexangula 0.699±0.121
黄槿 Hibiscus tiliaceus 0.340±0.054
桐花树 Aegiceras corniculatum 0.340±0.054
木果楝 Xylocarpus granatum 0.528±0.048
银叶树 Heritiera littoralis 0.340±0.054
海漆 Excoecaria agallocha 0.340±0.054
猫尾木 Dolichandrone cauda-felina 0.340±0.054
木榄 Bruguiera gymnorrhiza 0.699±0.121
1.2.3 林下植被和凋落物层生物量调查
林下植被与凋落物现存量生物量调查采用样
101第 35卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
方收获法。灌木层生物量是在每块样地内设置 2 m
×2 m的小样方各 3 块，共 12块；凋落物量采用
2 m ×2 m 的样方各 5 块，共 20块。采集后测定
其鲜重，取样后带回实验室在 80 ℃下烘干至恒质
量，计算其生物量 [9]。
1.3 土壤样品采集
土壤容重采用环刀法测定。土壤样品取样采
用“四分法”[10]土壤样品采用直径 10 cm的土钻
分层钻取，每 15 cm取一层，共取 7层。在样地内，
采样时先除去地面凋落物，用土钻取 0～ 15、15
～ 30、30 ～ 45、45 ～ 60、60 ～ 75、75 ～ 90、
90～ 105 cm的土壤样品，每块样地取次 3次，共
12次，84个土样。土样带回实验室风干后按照常
规方法研磨粉碎、过 100 目筛，然后装入保鲜袋
待测定有机碳 (C)。
1.4 样品含碳率分析
样品经烘干、粉碎，过 100目筛制成供试样
品。用 C、N元素分析仪 ( ELEMEN TAR Vario EL
Ⅲ ) 测定碳含量，通过现存量和碳含量计算碳贮量；
土壤碳含量用 C、N元素分析仪。每一样品重复 3
次测定，测定结果用单位质量的养分含量 (mg/g)
表示。
土壤有机碳贮量 (t·m-3)=土壤有机碳含量 (g/kg)
×土壤容重 (g/cm3)×土层厚度 (cm)×10-1 。
2 结果与分析
2.1 海莲群落植被多样性特征
文昌清澜港海莲群落主要是由海莲、黄槿、
银叶树、木果楝、海漆、猫尾木和木榄组成，共 7种，
隶属 6科 6属，重要值最大的是海莲 (48.65)，是
该群落的优势种，其次是黄槿 (25.82)和银叶树
(12.67)，其他树种重要值在 1.11～ 5.72之间 (见
表 3)，所占比例不大。
表 3 海莲-黄槿群落物种组成及综合数量特征
Table 3 Species composition and quantitative features of
Bruguiera sexangula and Hibiscus tiliaceus comm
unity
种名 总株数 相对多度/%
相对频度
/%
相对显著
度 /% 重要值
海莲 356 39.92 38.57 67.47 48.65
黄槿 344 37.69 33.21 6.55 25.82
银叶树 100 12.39 9.64 15.99 12.67
木果楝 38 3.91 7.14 6.12 5.72
海漆 31 3.28 6.07 2.69 4.01
猫尾木 19 2.03 3.57 0.43 2.01
木榄 6 0.78 1.79 0.76 1.11
合计 894 100.00 100.00 100.00 100.00
2.2 红树林群落的生物量
根据 Komiyama 等提出的红树林异速生长
通用方程，计算出 4 块海莲 - 黄槿群落样地不同
树种植被单株的叶、枝干、地表和根生物量，
然后累加后得单株生物量，折算成 1 hm2 面积
后，把不同树种的生物量累加，计算出 1 hm2
海莲 - 黄槿群落样地的不同树种各器官生物量和
总生物量见表 4。海莲 - 黄槿群落乔木层总生物
量为 387.75±12.01 t/hm2，其中，枝干生物量
为 70.64 ±2.98 t/hm2，叶生物量为 9.29±0.33
t/hm2，地表生物量 225.39±8.90 t/hm2，根生物
量为 82.44±2.44 t/hm2。海莲群落中 99% 以上
为乔木层，除少量海莲、黄槿、银叶树幼苗外，
只有少量的老鼠簕、卤蕨、尖叶卤蕨等其他草
本植物。由于潮汐的冲刷作用，凋落物残体很少，
凋落物层的生物量仅为 0.98 t/hm2。
表 4 海莲-黄槿群落植被器官的生物量†
Table 4 Biomass of organ components of Bruguiera sexangula and Hibiscus tiliaceus community
种名 总株数 /株 枝干生物量 Ws /(t·hm-2) 叶生物量 Wl /(t·hm-2) 地表生物量 Wtop /(t·hm-2) 根生物量 Wr /(t·hm-2) 总生物量 W总 /(t·hm-2)
海莲 356 58.72±3.21 7.36±0.38 190.80±7.62 67.90±2.30 324.78±8.35
黄槿 344 2.14±0.17 0.47±0.03 4.36±0.33 2.31±0.11 9.28±0.52
银叶树 100 5.75±0.41 0.79±0.03 16.78±0.69 6.87±0.22 30.19±0.94
木果楝 38 2.50±0.14 0.42±0.01 9.47±0.41 3.61±0.14 16.00±0.57
海漆 31 0.83±0.07 0.15±0.01 2.35±0.10 1.05±0.04 4.39±0.11
猫尾木 19 0.12±0.01 0.03±0.00 0.25±0.01 0.13±0.01 0.53±0.02
木榄 6 0.58±0.02 0.08±0.00 1.38±0.05 0.57±0.02 2.60±0.07
合计 894 70.64±2.98 9.29±0.33 225.39±8.90 82.44±2.44 387.75±12.01
† Ws代表树干生物量；Wl代表叶生物量；Wtop代表地表生物量；Wr地下根生物量。
林 慧，等：海南文昌清澜港海莲 -黄槿生态系统碳密度及分配格局102 第 11期
2.3 海莲 -黄槿群落器官组分碳密度
海 莲 - 黄 槿 群 落 植 被 层 总 生 物 量 为
389.57±12.73 t/hm2， 其 中， 乔 木 层 生 物 量
为 387.75±12.01 t/hm2， 林 下 灌 草 层 生 物 量
为 0.84±0.60 t/hm2，现存凋落物层生物量为
0.98±0.12 t/hm2。根据各组分的碳含量，计算出海
莲 -黄槿群落植被的单位面积的碳贮量为 184.5 t/hm2
（见表 5），其中乔木层碳密度为 183.62 t/hm2，
占据林分植被层总碳密度的 99.5 %。乔木层碳贮
量以地表部分最大，达 109.88 t/hm2，占乔木层总
碳贮量的 59.9%，叶的碳贮量最小，为 4.30 t/hm2，
仅占 2.3%；乔木层各组分碳贮量的排序为地表生
物量 (59.9 %) ＞枝干 (19.6%)＞根系 (18.2%) ＞叶
(2.3%)。林下灌草层碳贮量为 0.37 ±0.02 t/hm2，现
存凋落物层碳贮量为 0.51±0.01 t/hm2，分别占群
落植被层总碳贮量的 0.2 %和 0.3%。
表 5 海莲-黄槿群落各组分的碳含量及碳密度
Table 5 Carbon content and density of components of
B.sexangula and H.tiliaceus community
组分 项目 生物量/( t·hm-2)
碳含量
/%
碳密度
/(t·hm-2)
乔木层
枝干 70.64±2.98 51.04 36.05±1.52
叶 9.29±0.33 46.33 4.30±0.15
地表 225.39±8.90 48.75 109.88±4.33
根系 82.44±2.44 40.51 33.39±0.99
林下植被层 灌木层 0.84±0.60 43.68 0.37±0.02
现存凋落物层 未分解 0.98±0.12 52.48 0.51±0.01
合计 394.48±12.01 184.5±6.0
2.4 海莲 -黄槿群落土壤碳库及其垂直分布
海莲 -黄槿群落中，0～ 105 cm土壤容重
和有机碳含量垂直变化见表 6。土壤平均容重为
1.09±0.05 g/cm3，有机碳含量垂直变化非常明
显，其中土壤 15～ 30 cm层的有机碳含量最大，
达 49.42±3.02 g/kg，30 cm 以下有机碳含量呈下
降趋势，海莲 -黄槿群落土壤有机碳变化特征与王
文卿等对红树林湿地土壤 SOC 含量垂直分布规律
是一致的。0～ 105 cm土壤单位面积有机碳贮量为
504.01±39.69 t/hm2。这一结果与陆地楠木林 [11]土
壤有机碳库（1 m深）为 96.388 t/hm2、豫南 35年
生马尾松林生态系统 [12]土壤有机碳库为 90.42 t/hm2
相比明显较大，远大于全球的土壤有机碳密度平
均值 106.0 t/hm2[5]，这主要是由于红树林湿地生态
系统特殊的水热条件、气候因素，再加上海水盐度、
淹没时间和海水深度共同对红树林产生影响 [5,13]，
同时单位面积红树林年净生产力红树林固定的碳
是热带雨林的 10 倍，全球红树林湿地土壤的平均
固碳速率为 210 ±20 g/(m2a)[5]，使清澜港海莲红树
林的土壤成为巨大的碳库。
2.5 海莲 -黄槿生态系统碳库密度及分配
根据海莲 -黄槿生态系统各组分的碳库密
度，计算出海莲 -黄槿生态系统总有机碳库密度
为 688.51±45.69 t/hm2。其中植被有机碳密度为
184.5±6 t/hm2，占总碳贮量的 26.8%，0～ 105 cm
土壤碳密度为 504.01±39.69 t/hm2，占总碳贮量的
73.2%。植被有机碳贮量中，乔木层占总碳贮量的
26.6%，林下植被层和现存凋落物层仅占 0.2%，这
一分布结果表明，乔木层和土壤碳库是海莲 -黄槿
生态系统碳库的主体，这一研究结果与深圳福田
秋茄林红树林的碳密度在 234.58～ 694.46 t/hm2相
符合，与帕劳群岛近海区的红树林总碳储量为 479
t/hm2 [14]的结果是相近，但结果小于 Donato等对
印度太平洋地区 25 个红树林湿地样地的碳贮量
1 023 tC/hm2研究，也小于Micronesia联邦中 Yap
地区红树林湿地的平均碳储量为 1 062 t/hm2 [15]，但
这一研究结果表明，海南清澜港海莲 -黄槿群落的
地上碳密度 184.5±6 t/hm2大于全球红树林地上植
被碳密度的平均值 159 t/hm2，土壤碳库小于全球
海岸红树林类型平均碳密度 990 t/hm2，这是由于
我们只测定的 0～ 105 cm的土壤深度，而全球平
均碳密度值是估算 0～ 3m的沉积物中碳储藏。
3 结 论
(1)海南清澜港红树林海莲 -黄槿群落植被层
总生物量为 389.57±12.73 t/hm2，其中，乔木层生
物量为 387.75±12.01 t/hm2。海莲 -黄槿群落植被
的单位面积的碳贮量为 184.5 t/hm2，其中乔木层碳
密度为 183.62 t/hm2，占据林分植被层总碳密度的
表 6 海莲-黄槿生态系统土壤有机碳密度
Table 6 Soil organic carbon content and density of
B.sexangula and H.tiliaceus community
土层 /cm 土壤容重/(g·cm-3)
有机碳含量
/(g·kg-1)
有机碳密度
/(t·hm-2)
0~15 0.96±0.04 45.56±3.32 65.61±4.78
15~30 1.08±0.05 49.42±3.02 80.06±4.89
30~45 1.11±0.05 47.60±3.75 79.25±6.24
45~60 1.13±0.05 45.95±4.43 77.89±7.51
60~75 1.12±0.05 43.48±3.01 73.05±5.06
75~90 1.12±0.04 40.42±3.55 67.91±5.96
90~105 1.11±0.05 36.19±3.15 60.26±5.24
合计 504.01±39.69
103第 35卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
99.5 %。
(2)海莲 -黄槿生态系统中 0～ 105 cm土壤层
的平均容重为 1.09±0.05 g/cm3，其中土壤 15～
30 cm层的有机碳含量最大，达 49.42±3.02 g/kg，
30 cm 以下有机碳含量呈下降趋势，0～ 105 cm土
壤有机碳单位面积的贮量为 504.01±39.69 t/hm2。
(3)海莲 -黄槿生态系统总有机碳库密度为
688.51±45.69 t/hm2。其中植被有机碳密度占总
碳贮量的 26.6%，0～ 105 cm土壤碳密度占总碳
贮量的 73.2%，林下植被层和现存凋落物层仅占
0.2%。
参考文献：
[1] 朱可峰 ,廖宝文 ,章家恩 .广州市南沙红树植物无瓣海桑、木
榄人工林生物量的研究 [J].林业科学研究 ,2011,24(4):531-536.
[2] 张 莉 ,郭志华 ,李志勇 .红树林湿地碳储量及碳汇研究进
展 [J].应用生态学报 ,2013,24(4) : 1153-1159.
[3] Bernal B, Mitsch W J. A comparison of soil carbon pools and
profiles in wetlands in Costa Rica and Ohio[J].Ecological
Engineering, 2008,34: 311-323.
[4] Mcleod E, Chmura G L, Bouillon S, et al. A blueprint for
blue carbon: toward an improved understanding of the role of
vegetated costal habitats in sequestering CO2[J].Frontiers in
Ecology and the Environment, 2011, 9: 552-560．
[5] Laffoley D, Grimsditch G. The Management of Natural Coastal
Carbon Sinks[M]. Gland, Switzerland: IUCN, 2009．
[6] 廖宝文 ,郑德璋 ,郑松发 .海南岛清澜港红树林次生灌丛生物
量与叶面积指数的测定 [J].林业科学研究 ,1993,6(6):680-685.
[7] 刘美龄 .海南东寨港和清澜港红树植物分布与土壤性质的关
系 [D].厦门 :厦门大学 , 2008.
[8] Komiyama A, Poungparn S, Kato S. Common allometric
equations for estimating the tree weight of mangroves[J]. Journal
of Tropical Ecology, 2005, 21(4): 471-477．
[9] 林业部科技司 . 森林生态系统定位研究方法 [M].北京 : 中国
科学技术出版社 ,1994.
[10] 中国科学院南京土壤研究所 . 土壤理化分析 [M].上海 :上海
科学技术出版社 ,1978.
[11] 郑金兴 , 刘小飞 , 高 人 , 等 . 福建南平 35年生楠木林生态系
统碳库及分配 [J].亚热带资源与环境学报 , 2009, 4(4): 59-65.
[12] 邓华平 ,耿 赓 ,王正超 .豫南 35年生马尾松林生态系统碳
库特征及其分配 [J].中南林业科技大学学报 ,2010,30(6):5-9.
[13] 林文欢 ,詹潮安 ,郑道序 ,等 .粤东沿海前沿深水潮汐困难地
带营造红树林试验 [J].中南林业科技大学学报 , 2014, 34(11):
67-70.
[14] Donato D C, Kauffman J B, Murdiyarso D, et al. Mangroves
among the most carbon- rich forests in the tropics[J]. Nature
Geoscience, 2011, 4: 293-297.
[15] Kauffman J B, Heider C, Cole T G, et al. Ecosystem carbon
stocks of Micronesian mangrove forests[J].Wetlands, 2011, 31:
343-352.
[本文编校：吴 毅 ]