全 文 ：第 34 卷第 13 期
2014年 7月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.13
Jul.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家“十二五冶农村领域科技计划子课题(2011BAD38B0405);国家自然科学基金(41301056)
收稿日期:2012鄄11鄄15; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄02鄄25
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: zhxd@ caf.ac.cn
DOI: 10.5846 / stxb201211151603
张蕊,申贵仓,张旭东,张雷,高升华.四川长宁毛竹林碳储量与碳汇能力估测.生态学报,2014,34(13):3592鄄3601.
Zhang R, Shen G C, Zhang X D, Zhang L, Gao S H.Carbon stock and sequestration of a Phyllostachys edulis forest in Changning, Sichuan Province.Acta
Ecologica Sinica,2014,34(13):3592鄄3601.
四川长宁毛竹林碳储量与碳汇能力估测
张摇 蕊1,申贵仓2,张旭东1,*,张摇 雷1,高升华1
(1. 林木遗传育种国家重点实验室,中国林业科学研究院林业研究所,北京摇 100091;2. 环境保护部环境规划院,北京摇 100012)
摘要:利用生物量法研究了四川长宁毛竹林(Phyllostachys edulis)碳密度、碳储量及其空间分配格局,并对毛竹林碳汇能力进行
了估算。 结果表明:(1)毛竹立竹各器官的平均含碳率波动范围为 462.37—480.68 g / kg,不同龄级毛竹各器官含碳率差异不显
著。 土壤有机碳含量为 15.77 g / kg,不同土层差异极显著;(2)毛竹立竹碳储量为 40.92 t / hm2,其中竹竿碳储量所占比例为
51郾 49%,竹杆、竹枝、竹叶地上部分碳储量为 26.76 t / hm2,占立竹碳储量的 65.39%,地上碳储量为地下碳储量的 1.89倍;(3)毛
竹林总碳储量为 156.57 t / hm2,其中土壤是其最大的碳库,为 113.54 t / hm2,占总碳储量的 72.52%,立竹碳储量所占比例为
26郾 14%,林下植被碳库最小,为 0.52 t / hm2,只占总碳储量的 0.33%,可忽略不计;(4)毛竹林年生产量为 20.28 t / hm2,年固碳量
为 9.43 t / hm2,相当于每年固定 CO2量 34.57 t / hm2,固碳能力较强。
关键词:毛竹;碳密度;碳储量;碳汇
Carbon stock and sequestration of a Phyllostachys edulis forest in Changning,
Sichuan Province
ZHANG Rui1, SHEN Guicang2, ZHANG Xudong1,*, ZHANG Lei1, GAO Shenghua1
1 State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding, Research Institute of Forestry, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China
2 Chinese Academy for Environmental Planning, Beijing 100012, China
Abstract: Accurate estimation of carbon stock and sequestration of forests is a key in evaluating forest function in CO2
mitigation in responding to the climatic change because it holds the largest carbon in terrestrial ecosystems. The complex
biological and ecological characters of bamboo hinder such an effort, yet there exists an urgent need doing so due to its
widespread, fast growth, high productivity, and multiple uses in Southern China. Here we report a comprehensive study on
carbon production and storage, with systematic and accurate accounting of carbon density, storage and spatial distribution in
a bamboo (Phyllostachys edulis) forest in Sichuan province using the biometric approach. We found that: (1) difference in
carbon density among ages and organs in stumpage bamboo was not significant, with a mean of 472.82 g / kg. The range of
carbon density of bamboo organs varied from 462.37 to 480.68 g / kg, with a descending order of sheath, rhizome, branch,
stem, leaf, root. The soil carbon density was 15.77 g / kg, but varied significantly among layers. The carbon density was
379.96 g / kg and 377.66 g / kg, respectively, in the understory vegetation and the litter. (2) Carbon storage of the bamboo
stand was 40.920 t / hm2, with 21.07 t / hm2(51.49% of the total) . The bamboo leaves contained the smallest amount (1.78
t / hm2, or 4. 35%). At our study site, the three鄄year old bamboo had higher proportion than the other aged stems,
accounted for 19.91%. Above and belowground carbon accounted for 65.39% and 34.61%, respectively. The carbon storage
of stumpage bamboo had the same distribution among various ages and organs. (3) The carbon storage in the top 30 cm was
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113.54 t / hm2(69.02%). (4) The total carbon storage of the stand was 156.57 t / hm2, which is partitioned into 113.54 t /
hm2( 72. 52%), 40. 92 t / hm2 ( 26. 14%) and 0. 52 t / hm2 ( 0. 33%) in the soil, stumpage bamboo and understory,
respectively. Although there is great differences in carbon storage between P. edulis and the other bamboos, the spatial
distribution seemed similar. (5) Carbon sequestration of P. edulis stand was 9.43 t·hm2·a-1, which is equivalent to 34.57
t / hm2 of CO2 .
Key Words: phyllostachys edulis;carbon storage;carbon density;carbon sink
摇 摇 森林是陆地生态系统的主体,也是陆地生态系
统中最大的碳库[1],其中森林植被部分碳库占全球
植被碳库的 77.10%[1],森林土壤碳库储存了全球土
壤碳储量的 40%左右[2鄄3]。 森林在增加碳汇、减缓大
气 CO2浓度升高中所发挥的作用越来越突出[4鄄5]。
竹林是一种重要的森林资源,中国素有“竹子王国冶
之美誉[6],竹林面积达 538.10万 hm2,占森林总面积
的 2.76%[7],且每年以 3%的速度增加[6]。 我国竹林
碳储量为 1.99 亿 t,占中国森林资源碳储量总量的
2郾 54%[8],且每年都在持续增加[3,9鄄10],这表明竹林
是一个不断扩大的碳汇。 因此,如何科学计算竹林
生态系统的碳储量及动态变化,成为制定碳减排政
策、评价竹林碳汇功能的关键。 已有学者对我国的
竹林生态系统进行碳计量,但由于所研究的竹种、区
域、抚育措施及研究方法的不同,导致结果存在较大
差异[3,8鄄11]。 因此,使用国际公认的碳计量规范,在
林分尺度上对竹林开展分地域、分竹种的详细研究
愈加重要,从而可为全国尺度竹林碳储量的计算,区
域及国家碳减排政策的制定、碳交易机制的建立提
供科学、准确、全面的支撑。
毛竹(Phyllostachys edulis)系禾本科刚竹属多年
生散生竹[12],其分布面积为 386.83 万 hm2,占竹林
总面积的 71.89%[7],是我国分布最广、面积最大的
竹种,具有生长快、产量高、用途广的特点,是我国南
方重要的森林资源。 长期以来,人们大多关注毛竹
的经济价值,对毛竹生态功能的系统研究较少,尤其
对四川盆地中亚热带湿润气候下毛竹林碳汇能力的
准确计量尚未见报道。 本文使用物量法,系统研究
了蜀南盆地毛竹林碳储量与碳汇能力,为更大尺度
的碳计量提供基础数据和参考依据。
1摇 材料与方法
1.1摇 研究区概况
研究区位于四川省宜宾市长宁县,东经 104毅
45忆,北纬 28毅27忆。 该区域多为低山丘陵,平均海拔
336m。 为典型的中亚热带湿润性季风气候,年均气
温 17. 3益,最高 40. 7益,最低 - 4. 2益。 年降雨量
1104mm,平均日照时间 1112h,空气相对湿度大于
80%。 主要土壤类型有山地黄壤、紫色土。 竹林为
当地最主要的森林类型,以毛竹、苦竹(Pleioblastus
amarus)、硬头黄竹(Bambusa rigida)为主。 研究区
内毛竹平均胸径 9.9cm,平均竹高 13郾 5m,立竹度为
3708 株 / hm2,竹龄多为四度以下。 毛竹林的经营方
式为集约经营。 林下植被主要有红盖鳞毛蕨
(Dryopteris erythrosora)、凤尾蕨 ( Pteris cretica var.
intermedia)、蜈蚣草 ( Eremochloa ciliaris)、狗脊蕨
(Woodwardia japonica)、芒萁(Dicranopteris pedata)、
乌蕨 ( Sphenomeris chinensis)、瘤足蕨 ( Plagiogyria
adnata)、 亮 毛 蕨 ( Acystopteris japonica )、 葎 草
(Humulus scandens)、千金子(Leptochloa chinensis)、鸢
尾 ( Iris japonica )、南姜 ( Alpinia chinensis )、黄茅
(Heteropogon contortus)等。
1.2摇 样地设置
2011年 2月初,在研究区内随机设置 3个 20m伊
20m的样地,四周做好标记,对样地内所有立竹进行
每株检尺。 根据平均胸径和平均竹高选取 1—6 年
生的标准竹各 1株,7年生及以上的选 1株,共 21 棵
标准竹。 调查所得毛竹林分生长状况见表 1。 在各
样地中均匀设置 12 个 1m伊1m 的样方,收集样方内
所有枯落物,称重并取样,并在样方上放置自制的
1m伊1m枯落物收集网。
1.3摇 取样方法
立竹采用平均标准竹法取样。 将标准竹连同竹
蔸一同挖起,同时挖取标准竹周围 0.5m伊0.5m 范围
内出现的所有地下鞭根。 分别测定竹杆、竹枝、竹
叶、竹蔸、竹根和竹鞭六部分鲜重并选取分析样品称
重。 竹叶、竹枝分层取样,竹杆采用 0.5m 区分段法
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取样,四分法取竹蔸,分段混合取竹鞭、竹根。 现场
测定杆、枝、叶总鲜重及分析样品鲜重。 蔸、鞭、根先
用水洗去表层土壤,待自然风干后称重取样。 设定
1—6年生的毛竹两年为一个龄级,7年生以上的为一
个龄级。 各龄级混合后取样。
表 1摇 毛竹林生长状况
Table 1摇 Growth status of P. edulis stand
竹龄
Age / a
平均胸径
Mean DBH / cm
平均竹高
Mean Height / m
立竹度
Density / (株 / hm2)
1 9.93 14.23 592
2 9.33 13.07 275
3 10.07 13.77 658
4 9.80 13.70 642
5 9.80 12.97 542
6 9.90 12.93 542
7 10.13 14.13 458
平均 Mean 9.85 13.54
总计 Total 3708
摇 摇 林下植被及枯落物采用样方调查法取样。 设置
的 12个枯落物收集网,每月收集 1 次,称重取样,连
续收集 1a,以测定枯落物年生产量。 林下植被调查
于 2011年 11 月进行,记录设置的 12 个 1m伊1m 样
方内所有植物的高度、盖度、丛(株)数后收割称重并
取样。
土壤采用剖面法取样。 在各样地中沿两条对角
线,以固定间隔均匀挖取 4 个 1m伊1m 的土壤剖面,
用环刀每隔 10cm分层取样,直至土壤母质层。 剔除
直径大于 2mm 的根系后称重,并带回实验室测定。
同时,收集土壤剖面中挖出的所有鞭根,漂洗风干后
称重取样,以估算样地内地下鞭根总生物量。
1.4摇 样品测定
将选取的立竹各器官、林下植被、枯落物及土壤
样品,称重后置于 65益恒温箱中,烘干后再称重,并
计算植被层生物量,枯落物干重,土壤容重等。 立竹
各器官、枯落物、林下植被含碳率使用重铬酸钾氧化
容量法测定,土壤有机碳使用浓硫酸消煮鄄重铬酸钾
氧化容量法测定[13]。
1.5摇 分析方法
1.5.1摇 现存碳储量
立竹各器官生物量与其含碳率乘积之和为立竹
碳储量,林下植被生物量与其含碳率乘积为林下植
被碳储量,枯落物干重与含碳率之积为枯落物碳储
量,土壤各层容重、有机碳含量、厚度乘积之和为土
壤碳储量。 立竹、林下植被、枯落物、土壤碳储量总
和为毛竹林碳储量。
1.5.2摇 碳汇估算
本文只估算毛竹林植被层的年固碳量,土壤年
固碳量不做计算。 因为本研究周期短,土壤碳周转
速率慢,碳储量变化量不大,且土壤固碳过程较复
杂,不确定性高,故本文未做探讨。 根据毛竹林净初
级生产力,换算年固碳量,进而评估毛竹林碳汇
能力。
由于毛竹林是典型的异龄林分,又是笋竹两用
林,每年都有新笋成竹和择伐,使毛竹林分密度永远
处于动态平衡。 因此,毛竹林净初级生产力可用现
存各龄级标准竹连年生长量估算,公式如下:
W = Wa + Wb + Wu + Wl = 移Ni(Wi - Wi -1) +
1
k 移Ni(Wi - Wi -1) + Wu + Wl
式中,W为毛竹林年净生产量( t / hm2),Wa为立竹地
上部分(竹杆、竹枝、竹叶)年生产量( t / hm2),Wb为
立竹地下部分 (竹蔸、竹根、竹鞭)年生产量 ( t /
hm2),Wu为林下植被年生产量( t / hm2),Wl为枯落物
年生产量(t / hm2),Ni为第 i 龄级立竹株数,Wi为第 i
龄级标准竹地上部分生物量( t / hm2),i 为龄级,k 为
立竹地上、地下现存生物量比率。
1.5.3摇 数据处理
数据统计分析采用软件 SPSS 20.0,通过 One鄄
way ANOVA在 95%置信度水平上,用 LSD法比较不
同处理间的差异显著性。 使用软件 Sigmaplot 11. 0
作图。
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2摇 结果与分析
2.1摇 立竹碳储量
2.1.1摇 立竹各器官生物量
毛竹林立竹生物量的年龄及器官分配格局如图
1 A、B、C 所示。 由图可知,研究区内毛竹林各器官
总生物量为 87.38 t / hm2,1 至 6 年生各器官累计生
物量分别为 14.47、4.53,17.76、14郾 29、11.44、12.97 t /
hm2,7a以上毛竹各器官累计生物量为 11.92 t / hm2
(图 1 A,B)。 其中,3 年生毛竹生物量最大,占总生
物量的 20. 33%, 2年生毛竹生物量最小,只占
5郾 18%,这是因为样地内 2 年生毛竹立竹度最小。
因为毛竹生长有大小年之分,2年生毛竹成竹当年处
于生产量较少的小年,前年干旱出笋量较少,加之竹
笋的挖掘,使 2 年生毛竹立竹度明显减小。 毛竹各
器官生物量差异较大,最高的为竹竿,其次为竹根,
竹叶最低(图 1 A),各龄级中竹杆生物量的比重在
47.98%—58.63%之间,竹根的平均比重为 17. 68%
(图 1 C)。 毛竹地上部分(杆、枝、叶)生物量总计
57. 31 t / hm2,地下部分 (蔸、根、鞭) 总计 30郾 07
t / hm2,地上、地下比为 1.91(图 1 B,C)。
图 1摇 毛竹各器官生物量
Fig.1摇 Biomass of organs for P. edulis
图 A为不同年龄毛竹各器官生物量;图 B为各器官累计生物量;图 C为各器官生物量所占比重
2.1.2摇 立竹各器官含碳率
不同龄级毛竹各器官含碳率差异不显著(n = 3,
P>0.05),各龄级器官含碳率变化规律不明显(图 2
A ) 。毛竹不同器官的平均含碳率波动范围为
图 2摇 不同龄级毛竹各器官含碳率
Fig.2摇 Carbon content of organs for P. edulis in varying age classes
图 A为不同龄级毛竹各器官含碳率;图 B为各器官平均含碳率;图 C为各龄级毛竹平均含碳率
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462郾 37—480.68 g / kg(图 2 B),从大到小依次为竹鞭
>竹兜>竹枝>竹竿>竹叶>竹根。 各龄级毛竹的平均
含碳率波动范围为 466.91—478.78 g / kg,由大到小
顺序为玉>芋>郁>域(图 2 C),说明毛竹含碳率与林
龄无明显相关性,随竹龄的增长无明显的变化规律,
与前人对毛竹的研究结果相似[14鄄15]。 这可能是毛竹
特有的生物学特性和生长特性所致。
2.1.3摇 立竹各器官碳储量及其分布
由表 2 可知,研究区内毛竹立竹总碳储量为
40郾 92 t / hm2,其生物量与碳储量的转换系数为 0.47。
碳储量在各年龄的分布中,3年生毛竹碳储量所占比
例最大,达 19.91%,2 年生毛竹因立竹度较小的缘
故,碳储量比例最小,为 5.26%,其余各龄级毛竹碳
储量差异不大,占总碳储量的比例在 13. 05%—
16郾 81%之间。 碳储量在各器官的分布中,各龄级均
为竹杆最多,其碳储量总和为 21.07 t / hm2,占总碳储
量的一半以上(51.49%)。 其次为竹根,所占比例为
17.52%,然后依次为竹枝、竹蔸、竹鞭,三者相差不
大。 竹叶碳储量最少,仅占 4.35%。 毛竹立竹地上
部分(杆、枝、叶)总的碳储量为 26.76 t / hm2,占总碳
储量的 65郾 39%,地下部分(蔸、根、鞭)为 14. 16 t /
hm2,占总碳储量 34.61%,地上、地下比为 1.89。 竹
林碳储量在年龄、器官中的分配与生物量基本一致,
说明植被的碳储量与生物量具有一定的相关性。
表 2摇 毛竹不同竹龄各器官碳储量
Table 2摇 Carbon storage of organs for P. edulis in varying ages
竹龄
Age / a
竹杆 / ( t / hm2)
Stem
竹枝 / ( t / hm2)
Branch
竹叶 / ( t / hm2)
Leaf
竹蔸 / ( t / hm2)
Rhizome
竹根 / ( t / hm2)
Root
竹鞭 / ( t / hm2)
Sheath
总计 / (t / hm2)
Total
比例
Percent / %
1 3.415依0.36 0.589依0.03 0.187依0.06 0.835依0.07 1.251依0.28 0.599依0.15 6.877 16.81
2 1.132依0.24 0.196依0.10 0.13依0.04 0.139依0.03 0.375依0.07 0.185依0.06 2.154 5.26
3 3.823依0.84 0.967依0.12 0.52依0.30 0.526依0.11 1.559依0.51 0.745依0.28 8.146 19.91
4 3.593依1.09 0.546依0.10 0.23依0.08 0.549依0.12 1.103依0.19 0.521依0.16 6.542 15.98
5 3.113依1.32 0.397依0.14 0.17依0.06 0.457依0.13 0.804依0.12 0.390依0.09 5.338 13.05
6 3.007依0.78 0.723依0.25 0.24依0.04 0.597依0.29 1.006依0.16 0.471依0.06 6.050 14.78
7 2.984依1.21 0.494依0.14 0.29依0.16 0.461依0.19 1.071依0.43 0.514依0.24 5.813 14.21
总计 Total 21.068 3.912 1.781 3.564 7.170 3.426 40.920 100.00
比例 Percent / % 51.49 9.56 4.35 8.71 17.52 8.37 100.00
2.2摇 林下植被及枯落物碳储量
研究区内毛竹林进行的抚育经营措施较多,林
下植被较少,主要以草本植物为主。 林下植被生物
量为 1.37 t / hm2,平均含碳率为 379.96 g / kg,碳储量
为 0.52 t / hm2。 湖南会同毛竹林下植被生物量为
1郾 50 t / hm2,碳储量为 0.63 t / hm2[14],与本文结果较
为接近。 而江西大岗山毛竹林下植被总生物量为
4郾 01 t / hm2,碳储量为 2.98 t / hm2,大于本文研究,主
要是大岗山毛竹林为粗放经营,人为干扰较少,林下
有灌木分布[16]。
毛竹枯落物现存量为 4.21 t / hm2,枯落物含碳率
为 377.66 g / kg,枯落物现存碳储量为 1.59 t / hm2,这
一结果偏高于前人的研究[14鄄15,17],这可能与川南特
殊的盆地地形与气候有关,研究区内毛竹生长旺盛,
近两年天气干旱造成大量竹叶脱落,故枯落物年生
产量较高。
2.3摇 土壤碳储量
由图 4可知,随着土壤深度的增加,毛竹林土壤
各层容重、有机碳含量与碳储量均表现出明显的变
化趋势。 随着土层的不断加深,毛竹林土壤容重逐
渐增大,由 0—10cm 层的 1. 05 g / cm3增加到 50—
60cm层的 1.40 g / cm3,各层平均容重为 1.26 g / cm3;
而毛竹林土壤有机碳含量和碳储量逐渐减小,分别
由 0—10cm 层的 29. 17 g / kg、 30. 53 t / hm2减小到
50—60cm层的 7.72 g / kg、10.77 t / hm2,土壤平均有
机碳含量为 15.77 g / kg,平均碳储量为 18.92 t / hm2。
0—10cm层的土壤容重、有机碳含量和碳储量与其
他各层的差异均达到极显著水平(n = 12,P<0.01)。
0—30cm土层内土壤有机碳含量和碳储量随土壤深
度增加急剧减少,差异显著,40—60cm 土壤层变化
相对平缓,且两个阶段之间差异较大。 因此,为了更
准确地计算土壤层碳储量,应根据土壤的不同层次
采用不同的含碳量作为转换系数。
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毛竹 0—10cm 层的土壤有机碳含量最高,为
50—60cm 层的 3. 78 倍。 毛竹林土壤总碳储量为
113.54 t / hm2,其中 0—10cm 土壤碳储量为 30.53 t /
hm2,占土壤总碳储量的 26.89%,0—30cm 土壤碳储
量占总碳储量的 69.02%,这说明毛竹土壤碳储量主
要分布于表层,因为土壤有机碳的最主要来源是表
层枯落物,并且毛竹地下鞭根系统大部分集中分布
在距地表 50cm的土层内。
图 3摇 土壤碳储量
Fig.3摇 Soil carbon storage
不同字母代表差异显著
2.4摇 毛竹林碳储量空间分配
毛竹林总碳储量为 156.57 t / hm2,其中土壤碳储
量为 113.54 t / hm2,占总碳储量的 72.52%,立竹碳储
量为 40. 92 t / hm2,占 26. 14%,林下植被碳储量为
0郾 52 t / hm2,占 0.33%,枯落物碳储量为 1.59 t / hm2,
占 1.02%。 土壤和枯落物碳储量总和占总碳储量的
73.57%,而周国模等研究的浙江临安毛竹这一比值
为 67. 82%[15],王兵等研究的江西大岗山毛竹为
63郾 91%[16],亚热带广泛分布的杉木林这一比值为
64郾 62%[14],本文的结果均高于以上研究,这是因为
本文研究区域内毛竹林枯落物年生产量较高,进而
碳储量较高,其枯落物碳储量为浙江临安毛竹的
2郾 42倍,是江西大岗山的 1.19 倍,较高的枯落物碳
储量,会向土壤输入大量的碳源,因而土壤碳储量也
较高。 全球森林生态系统中枯落物与土壤碳储量占
总碳储量的比例为 76%[18],本文研究较为接近。
2.5摇 毛竹林碳汇能力估算
由表 3可知,毛竹林年净初级生产量为 20.28 t /
hm2,相当于年固碳量为 9.43 t / hm2,折合年固定 CO2
量为 34.57 t / hm2。 其中生态系统植被层年固碳量为
8.26 t / hm2,立竹的年固碳量为 7.74 t / hm2。 毛竹林
年固碳量最高的部分是立竹地上部分,为 5. 06 t /
hm2,占毛竹生态系统年总固碳量的 53.69%,最低的
是林下植被,年固碳量为 0.52 t / hm2,只占系统年总
固碳量的 5.51%。
表 3摇 毛竹林生产力与碳汇
Table 3摇 Productivity and carbon sink of P. edulis forest
项目
Item
净初级生产力 / ( t·hm-2·a-1)
Net primary productivity
固碳量 / ( t·hm-2·a-1)
Carbon accumulation
固定 CO2量 / ( t·hm-2·a-1)
CO2 accumulation
立竹地上 Bamboo above鄄ground 10.373 5.062 18.560
立竹地下 Bamboo underground 5.445 2.678 9.820
林下植被 Understory 1.366 0.519 1.903
枯落物 Litter 3.098 1.169 4.286
总计 Total 20.281 9.428 34.569
3摇 讨论
3.1摇 毛竹各器官含碳率
含碳率是生物量法估算森林碳储量的关键因
子。 以往研究表明浙江临安、湖南会同、江西大岗
山、四川宜宾的毛竹各器官含碳率分别为 468. 3—
521.0 g / kg、445.1—499.1 g / kg、422.2—475.3 g / kg、
451.2—531.3 g / kg[15鄄17,19],本文所测毛竹各器官含碳
7953摇 13期 摇 摇 摇 张蕊摇 等:四川长宁毛竹林碳储量与碳汇能力估测 摇
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率为 462.37—480.68 g / kg,各研究结果相接近,但也
存在一定差异。 此外,四川沐川慈竹各器官含碳率
为 460. 0—510. 5 g / kg[20],华西雨屏区杂交竹为
472郾 0—513.3 g / kg[21],四川纳溪孝顺竹为 489. 3—
522.2 g / kg[22],四川沐川吊丝单竹为 468. 4—509. 2
g / kg[23]。 各研究中各个器官的含碳率大小次序也不
尽相同。 国内外常用的森林树种生物量与碳储量的
转换系数是 500 g / kg[5,24]。 由以上研究可以看出,
竹子含碳率与含碳率随竹种和器官的不同而有差
别,同一竹种在不同区域的含碳率也不相同,且与常
用转换系数差别较大。 因此,为了科学准确的计量
竹林碳汇,必须进行分区域分竹种含碳率的系统
研究。
3.2摇 毛竹生物量的测定
多项研究表明,植被碳储量在不同层次、不同器
官中的分配与生物量基本一致,基本成正相关关系。
因此生物量的测算一定程度上决定了植被碳储量计
算的准确性。 竹子特殊的结构与生长习性决定了生
物量研究的难度。 毛竹为散生竹,林分内不同龄级
的立竹共有地下的鞭根系统,因此无法准确区分立
竹对应的地下鞭根量。 目前大部分学者对立竹鞭根
的处理方法有两种,一是以立竹为中心,假定一定面
积范围内出现的所有地下鞭根即为该立竹的鞭根
量[25];二是在样地内随机挖取多个样方,以样方内
出现的所有鞭根量的均值估算样地内地下鞭根总
量[15鄄16],法一在立竹密度很大的竹林中无法应用,法
二未能区分不同龄级所属鞭根量。 本文综合参考了
法一、法二,即先用法二测得样地内地下总鞭根量,
然后求出样地内所有立竹地上、地下生物量之比,假
定各龄级的这一比值不变,结合已测得的各龄级立
竹地上生物量,可求出各龄级地下生物量,同理可求
得各标准竹对应的地下生物量。 一般情况下以法二
求得的各龄级地下鞭根生物量为准,若法二测得的
值小于法一测得的值时,则以法一值为准。 用于测
定各龄级立竹对应地下鞭根含碳率样品从法一获得
的鞭根中选取。
3.3摇 毛竹碳储量及其分配格局特征
本文研究所得毛竹立竹总生物量和碳储量分别
为 87.372、40.920 t / hm2,与刘应芳对蜀南竹海毛竹
林的研究较为接近(80.62、40.88 t / hm2) [17],而浙江
临安毛竹生物量与碳储量分别为 60. 65、30. 58 t /
hm2 [15],湖南会同毛竹的为 54.67、25.59 t / hm2 [19],江
西大岗山毛竹(竹木混交林)的为 40. 74、17. 05 t /
hm2 [16],均小于本文的研究,这可能与不同研究区的
气候条件、立竹密度、经营方式及立地条件有关。 而
吊丝单竹的为 77. 786、38. 676 t / hm2 [23],慈竹的为
111.70、56. 27 t / hm2 [20],孝顺竹的为 6. 966、3. 570t /
hm2 [22],杂交竹的为 34.179、17.223 t / hm2 [21],苦竹的
为 43.92、23.23 t / hm2 [26],不同竹种间立竹碳储量差
别较大,这可能与每个竹种的单竹生物量的大小
有关。
虽然各研究立竹的碳储量都不相同,但其在器
官间的分配格局特征大致相同,均为竹杆所占比例
最大,且地上部分所占比例大于地下部分。 各毛竹
竹杆碳储量的比例都在 50%左右,吊丝单竹、慈竹、
孝顺竹、杂交竹和苦竹的分别为 50. 46%、62. 46%、
73.64%、70.12%和 46.19%。 地上部分的比例大约在
60%-70%,地下部分的比例约在 40%—30%。 但慈
竹地上部分和地下比例分别为 81.09%和 18.91%,杂
交竹的为 90.96%和 9.04%,孝顺竹的为 92.42%和
7.58%[15鄄23,26]。
3.4摇 毛竹林碳汇能力
以往学者对毛竹林碳储量研究较多,但进一步
对其生产力和碳汇能力的研究却很少。 毛竹林为典
型的异龄林分,每年都有新笋成竹,同时每年都可不
定期择伐,竹林生产力在时空上永远处于动态变化
中,这就增加了定量研究竹林生态系统生产力的难
度。 目前学者多采用两种方法近似推算竹林立竹生
产力:一是假定每年产生新竹与择伐老竹恰到平衡,
因而可用现存各龄级立竹生物量数据推算立竹年生
产量[14,27],二是假定每隔一定时期择伐的立竹量占
现存量的比例一定,由现存量估算择伐量,进而得知
竹林在择伐期内的生产量[15,20,23,28]。 本文推算的毛
竹立竹年生产量为 15.82 t / hm2,加上林下植被及枯
落物年生产量,毛竹林的年生产量达 20.28 t / hm2,年
固碳量 9.43 t / hm2,相当于每年从大气中吸收 CO2的
量为 34.57 t / hm2。
本文毛竹的碳汇能力稍高于同地点的苦竹[29]。
由表 4 可知,与亚热带常见的其他树种碳汇能力相
比,除中龄的马尾松林外,川南毛竹林的固碳能力均
强于其他亚热带常见树种,川南毛竹林固碳能力为
浙江临安毛竹林的 1.86 倍,为杉木林的 2.70 倍,楠
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木的 2.22倍,樟树的 1.89 倍,欧美杨的 1.63 倍。 由
此可见,川南毛竹林生产力更高、固碳能力更强,且
为竹笋两用林,经济效益和生态效益都较显著,宜加
大推广营造毛竹碳汇林,使盆地气候下的毛竹林在
应对气候变化中发挥更大的碳汇功能。
表 4摇 不同森林生态系统碳汇能力比较
Table 4摇 Comparison of carbon sink capacity in different forest ecosystems
森林类型
Forest types
研究地点
Research
locations
固碳量 / ( t·hm2·a-1)
Net carbon
accumulation
固定 CO2量 / ( t·hm2·a-1)
Net CO2
accumulation
资料来源
Data source
毛竹 Phyllostachys edulis 浙江 5.079 18.623 [15]
吊丝单竹 Dendrocalamopsis vario鄄striata 浙江 6.446 23.635 [23]
欧美杨 Poplar deltoides 湖南 5.790 21.230 [30]
杉木 Cunninghamia lanceolata 湖南 3.489 12.793 [31]
马尾松 Pinus massoniana 广西 9.072 33.264 [32]
樟树 Cinnamomum camphora 湖南 4.980 18.260 [33]
楠木 Phoebe bourmei 四川 4.254 15.598 [34]
4摇 结论
(1)毛竹各器官的含碳率为 462.37—480.68 g /
kg,且竹鞭>竹兜>竹枝>竹竿>竹叶>竹根。 毛竹立
竹平均含碳率为 472.82 g / kg,不同龄级毛竹各器官
含碳率差异不显著,毛竹含碳率与林龄无明显相
关性。
(2)毛竹立竹碳储量为 40.92 t / hm2,其中近一
半(51.49%)的碳储量位于竹杆中。 毛竹立竹地上
部分(竹杆、竹枝、竹叶)碳储量达 26.76 t / hm2,占总
碳储量的 65. 39%,地上碳储量为地下碳储量的
1郾 89倍。
(3)毛竹林总碳储量为 156.57 t / hm2,其中土壤
碳储量为 113.54 t / hm2,占总碳储量的 72.52%,立竹
碳储量为 40.92 t / hm2,占 26.14%,林下植被和枯落
物碳储量为 2.11 t / hm2,占 1.35%。
(4)毛竹林年生产量为 20.28 t / hm2,年固碳量
为 9.43 t / hm2,相当于每年固定 34.57 t / hm2 CO2。 其
中立竹部分年固碳量为 7.74 t / hm2,相当于每年固定
28.38 t / hm2 CO2,表明毛竹林固碳能力较强,适宜作
为碳汇林推广应用。
致谢:四川省长宁县林业局对野外观测工作给予支
持,陈吉泉教授对论文撰写给予指导,特此致谢。
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