全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿猿卷 第 员远期摇 摇 圆园员猿年 愿月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
物种分布模型理论研究进展 李国庆袁刘长成袁刘玉国袁等 渊源愿圆苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
稀土元素对农田生态系统的影响研究进展 金姝兰袁黄益宗 渊源愿猿远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
藤壶金星幼虫附着变态机制 饶小珍袁林摇 岗袁许友勤 渊源愿源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
群居动物中的共同决策 王程亮袁王晓卫袁齐晓光袁等 渊源愿缘苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
季风进退和转换对中国褐飞虱迁飞的影响 包云轩袁黄金颖袁谢晓金袁等 渊源愿远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
两种海星对三种双壳贝类的捕食选择性和摄食率 齐占会袁王摇 珺袁毛玉泽袁等 渊源愿苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
新疆巴音布鲁克繁殖期大天鹅的生境选择 董摇 超袁张国钢袁陆摇 军袁等 渊源愿愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
我国特有植物青檀遗传结构的 陨杂杂砸分析 李晓红袁张摇 慧袁王德元袁等 渊源愿怨圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
栽培菊花与菊属鄄近缘属属间杂种杂交后代耐盐性的遗传分析 许莉莉袁陈发棣袁陈素梅袁等 渊源怨园圆冤噎噎噎噎
荒漠区植物光合器官解剖结构对水分利用效率的指示作用 张海娜袁苏培玺袁李善家袁等 渊源怨园怨冤噎噎噎噎噎噎
水分对番茄不同叶龄叶片光合作用的影响 陈凯利袁李建明袁贺会强袁等 渊源怨员怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
广西猫儿山不同海拔常绿树种和落叶树种光合速率与氮的关系 白坤栋袁蒋得斌袁万贤崇 渊源怨猿园冤噎噎噎噎噎
施肥对板栗林地土壤 晕圆韵通量动态变化的影响 张蛟蛟袁李永夫袁姜培坤袁等 渊源怨猿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
施肥对红壤水稻土团聚体分布及其碳氮含量的影响 刘希玉袁王忠强袁张心昱袁等 渊源怨源怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
大兴安岭天然沼泽湿地生态系统碳储量 牟长城袁王摇 彪袁卢慧翠袁等 渊源怨缘远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于多时相 蕴葬灶凿泽葬贼 栽酝影像的汶川地震灾区河岸带植被覆盖动态监测要要要以岷江河谷映秀鄄汶川段
为例 许积层袁唐摇 斌袁卢摇 涛 渊源怨远远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同强度火干扰下盘古林场天然落叶松林的空间结构 倪宝龙袁刘兆刚 渊源怨苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
长江中下游湖群大型底栖动物群落结构及影响因素 蔡永久袁姜加虎袁张摇 路袁等 渊源怨愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
千岛湖岛屿社鼠的种群年龄结构和性比 张摇 旭袁鲍毅新袁刘摇 军袁等 渊缘园园园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
性信息素诱捕下害虫 蕴燥早蚤泽贼蚤糟增长及经济阈值数学模型 赵志国袁荣二花袁赵志红袁等 渊缘园园愿冤噎噎噎噎噎噎噎
秋末苏南茶园昆虫的群落组成及其趋色性 郑颖姹袁钮羽群袁崔桂玲袁等 渊缘园员苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
北方常见农业土地利用方式对土壤螨群落结构的影响 韩雪梅袁李丹丹袁梁子安袁等 渊缘园圆远冤噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
基于鸟类边缘种行为的景观连接度研究要要要空间句法的反规划应用 杨天翔袁张韦倩袁樊正球袁等 渊缘园猿缘冤噎噎
西南高山地区土壤异养呼吸时空动态 张远东袁庞摇 瑞袁顾峰雪袁等 渊缘园源苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
江苏省土壤有机质变异及其主要影响因素 赵明松袁张甘霖袁李德成袁等 渊缘园缘愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于林业清查资料的桂西北植被碳空间分布及其变化特征 张明阳袁罗为检袁刘会玉袁等 渊缘园远苑冤噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
基于能值分析方法的城市代谢过程要要要案例研究 刘耕源袁杨志峰袁陈摇 彬 渊缘园苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 孕杂砸模型的耕地生态安全物元分析评价 张摇 锐袁郑华伟袁刘友兆 渊缘园怨园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
保水剂对煤矸石基质上高羊茅生长及营养吸收的影响 赵陟峰袁王冬梅袁赵廷宁 渊缘员园员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
生态保护价值的距离衰减性要要要以三江平原湿地为例 敖长林袁陈瑾婷袁焦摇 扬袁等 渊缘员园怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎
研究简报
广东山区土壤有机碳空间变异的尺度效应 姜摇 春袁吴志峰袁钱乐祥袁等 渊缘员员愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
室内养殖雌性松鼠秋季换毛期被毛长度和保温性能变化 荆摇 璞袁张摇 伟袁华摇 彦袁等 渊缘员圆远冤噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢猿园远鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿圆鄢圆园员猿鄄园愿
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 高寒草甸牦牛群要要要三江源区位于青藏高原腹地袁 平均海拔 源圆园园皂袁是长江尧黄河尧澜沧江三条大河的发源地袁也是
全球气候变化最敏感的地区遥 三江源区高寒草甸植被状况对该区的生态环境尧草地资源合理利用和应对全球气候
变化具有十分重要的意义遥 圆园园缘 年以来袁国家投资 苑园 多亿元启动三江源生态保护工程遥 监测显示袁近年来袁三江源
湖泊湿地面积逐步扩大袁植被覆盖度得到提高袁三江源区高寒草甸的生态恶化趋势得到遏制遥 图为冒着风雪在三江
源高寒草甸上吃草的牦牛群遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援 糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援 糟燥皂
第 33 卷第 16 期
2013 年 8 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 16
Aug. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31000223,41071340);中国科学院西部行动计划资助项目(KZCX2鄄XB3鄄10);中国科学院亚热带农业生
态所青年人才领域前沿资助项目(ISACX鄄LYQY鄄QN鄄1102); 中国科学院“西部之光冶人才培养计划资助项目
收稿日期:2012鄄05鄄17; 摇 摇 修订日期:2012鄄10鄄26
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: kelin@ isa. ac. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201205170739
张明阳, 罗为检, 刘会玉, 章春华, 岳跃民, 王克林. 基于林业清查资料的桂西北植被碳空间分布及其变化特征. 生态学报,2013,33(16):
5067鄄5077.
Zhang M Y, Luo W J, Liu H Y, Zhang C H, Yue Y M, Wang K L. Spatial distribution and change of vegetation carbon in Northwest Guangxi, China on
the basis of vegetation inventory data. Acta Ecologica Sinica,2013,33(16):5067鄄5077.
基于林业清查资料的桂西北植被碳空间分布
及其变化特征
张明阳1,4, 罗为检2, 刘会玉3, 章春华1,4, 岳跃民1,4, 王克林1,4,*
(1. 中国科学院亚热带农业生态研究所 亚热带农业生态过程重点实验室, 长沙摇 410125;
2. 国家林业局中南林业调查规划设计院, 长沙摇 410014; 3. 南京师范大学地理科学学院, 南京摇 210046;
4. 中国科学院环江喀斯特生态系统观测研究站, 环江摇 547100)
摘要:基于 2005—2010 年林业资源清查数据,采用材积源生物量法,运用地理信息系统技术,估算和分析了桂西北植被碳密度
及其储量的空间分布及其变化。 结果显示:(1) 研究区域从 2005 年到 2010 年呈现碳汇变化趋势,植被碳储量由 4. 19伊104 t 增
加到 4. 27伊104 t(增幅为 1. 84% ),植被碳密度从 29. 04t / hm2 增加到 29. 57 t / hm2。 (2) 从治理措施、林种起源方式及林种类型
来看,自然保护区的植被碳密度最大,超过 40 t / hm2。 2005—2010 年,人工植苗、直播、飞播和萌生方式植被碳密度增加,退耕还
林工程的植被碳密度均呈明显增长(增加 3. 00 t / hm2),所有林种碳密度都呈不同程度的增长。 (3)植被碳密度空间分布上,大
致表现为西部高、中东部低,北部高、南部低。 西部区植被碳密度均值超过 40 t / hm2,中东部区植被碳密度均值低于 25 t / hm2。
植被碳密度变化在空间分布上表现为无论是非喀斯特区还是喀斯特区的植被碳密度都有增长趋势,其中有 7 个县市植被碳密
度升级为更高等级。 研究表明,随着退耕还林、生态移民等治理措施的实施,区域植被碳密度显著增加,生态环境好转。
关键词:桂西北;植被碳; 碳密度; 生物量转换因子; 林业清查资料
Spatial distribution and change of vegetation carbon in Northwest Guangxi,
China on the basis of vegetation inventory data
ZHANG Mingyang1,4, LUO Weijian2, LIU Huiyu3, ZHANG Chunhua1,4, YUE Yuemin1,4, WANG Kelin1,4,*
1 Key Laboratory of Agro鄄ecological Processes in Subtropical Region, Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Sciences, Changsha
410125, China
2 Central South Forest Inventory and Planning Institute of State Forestry Administration, Changsha 410014, China
3 College of Geography Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210046, China
4 Huanjiang Observation and Research Station for Karst Ecosystems, Chinese Academy of Sciences, Huanjiang 547100, China
Abstract: Based on the vegetation inventory data, we investigated the density, storage and spatial characteristics and
dynamics of vegetation carbon in Northwest Guangxi, China from 2005 to 2010, using biomass expansion factors and spatial
analysis, respectively. The results showed that the total storage of vegetation carbon increased from 4. 19 伊 104 t to 4. 27 伊
104 t, about 1. 84% per year. Similarly, the density of vegetation carbon also increased from 29. 04t / hm2 to 29. 57 t / hm2 .
Vegetation carbon density was highest ( >40 t / hm2 ) in National Nature Reserve. From 2005 to 2010, vegetation carbon
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density in the previously non鄄vegetated land increased significantly through artificial seeding, direct seeding, aerial seeding
or natural germination. Vegetation carbon density of revegetated land through Conversion of Cropland into Forestland
Program was also increased by 3. 00 t / hm2 . Vegetation carbon density from all types of forest stand was increased. With
regards to the spatial distribution of carbon storage and density, the density was higher in the west, north, but lower in the
middle-east, south. The average carbon density was more than 40 t / hm2 in the west but lower than 25 t / hm2 in the east and
middle. The carbon storage and density in the karst areas and non鄄karst areas increased. Furthermore, vegetation carbon
density in seven counties had increased to higher grade. Our study indicated that the carbon storage and density of
vegetation in the study area was increased significantly and ecosystem conditions was improved through the application of
policies of karst rocky desertification control, such as ecological migration and Conversion of Cropland into Forestland
Program.
Key Words: Northwest Guangxi China; vegetation carbon; carbon density; biomass expansion factor; vegetation
inventory data
植被碳储量是估算陆地生态系统与大气间温室气体 CO2 交换量的关键因子,并成为多个重大科学计划
的研究主题[1]。 喀斯特生态系统是陆地生态系统中的重要组成部分[2],具有活跃的 CO2 鄄H2O鄄CaCO3 系统生
物 /化学过程,在温室气体源汇关系效应中,既可能是汇,又可能是源,在全球碳循环中发挥着重要的作用[3]。
我国西南喀斯特区土层浅薄、土壤总量少,植被碳占碳库的比重远远高于其它类型区,植被碳储蓄的时空变异
特征成为喀斯特区域碳循环研究中迫切需要解决的科学问题。 20 世纪 90 年代以来,随着国家八七扶贫计划
及西部大开发战略的实施,实施了退耕还林(还草)、封山育林、生态移民等治理措施。 到 2010 年 1 月广西已
投入石漠化治理资金超过 5 亿元,封山育林、人工造林、加强管护、建沼气池、砌墙保土、生态扶贫、异地搬迁、
加工增收被作为综合治理的 8 条基本经验全面推广[4]。 随着石漠化综合治理试点工程的启动,研究喀斯特区
植被的固碳效应对评价石漠化综合治理工程的效益具有重要的科学意义。 我国不少学者对西南喀斯特区的
碳循环进行了相关研究[5鄄8],但一般集中于土壤有机碳的探讨,且几乎都是生态系统尺度的微观研究,区域尺
度的研究还刚刚开始,任道重远。 因此,探讨喀斯特区域植被碳储蓄,揭示典型喀斯特区域植被碳储蓄的时空
分异特征,不仅能为喀斯特石漠化综合治理工程的效益评价提供科学参考,而且能为准确估算喀斯特区域碳
储量与减缓我国环境外交谈判中来自碳排放方面的压力提供基础数据与科学依据。 本文以进行了大规模生
态环境移民的桂西北区(河池、百色共 23 个县市)为研究区域,基于 2005—2010 年林业清查资料,结合相关文
献、统计数据和基础地理数据,从碳储量和密度的空间分布和年际变化的角度,对植被碳储量及密度进行估
算,旨在揭示桂西北植被碳库大小以及在空间上的分布差异,为明确生态移民等石漠化治理措施效果和喀斯
特生态系统碳循环研究提供数据支持和参考。
1摇 研究区概况
桂西北地处广西西北边陲、云贵高原南麓,介于 104毅29忆—109毅09忆E,23毅41忆—25毅37忆N 之间(地理位置见
图 1)。 总面积约为 6. 94 万 km2,包括广西河池市 11 个县(市)和百色市 12 个县市。 属于中亚热带南缘季风
气候,年平均气温在 19. 5益,年均降水在 1000mm,时空分布不均。 以山地、峰丛洼地为主,山区面积比例大
(百色和河池分别为 30%和 59% )。 海拔从 2000 多米降至 100 多米,呈西北向东南降低的空间分布,由西向
东的地貌类型主要分为中山、低山和峰丛洼地。 成土母岩主要有石灰岩、紫色岩等。 喀斯特地貌广为发育,是
全国 18 个贫困地区之一,有 19 个国家级重点扶持贫困县(百色 10 个,河池 9 个)。
2摇 数据与方法
2. 1摇 资料来源
主要数据是 2005—2010 年林业清查数据(来源于中南林业勘测设计院),具体做法是采用系统抽样的方
法,在五万分之一的地形图上,按照 6km伊8km的网格进行机械布点,以每个网格的西南交叉点为基准点布设
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图 1摇 研究区域地理位置
Fig. 1摇 Location in the study area
25郾 82m伊25. 82m的正方形固定样地,每个样地面积 0. 0667hm2。 本区域共总 1444 个样地,有样地号、优势树
种、胸径、林分蓄积等 60 多项因子。 公益林等相关林业数据来源于广西林业厅。
2. 2摇 研究方法
2. 2. 1摇 生物量
(1)乔木林生物量。 基于森林资源清查资料的生物量估算方法已从材积比值法、蓄积量转化法发展到生
物量转换因子法(BEF,也称材积源转换法) [9],生物量转换因子法是目前估测植物生物量的常用方法。 蓄积
量是生长的立地、气候和年龄及其他各因素的综合反映,在不同林分类型中二者存在着良好的回归关
系[10鄄11]。 故采用材积源生物量法和已经建立的回归方程[10鄄12],计算乔木林的生物量。
BEF值( fBEF)随着林龄、立地、林分密度、林分状况不同而异,而林分蓄积量综合反映了这些因素的变化,
林分蓄积量(V)与 fBEF 具有如下函数关系[10]:
fBEF = a + b / V (1)
式中, a和 b为转换因子参数(常数)。 按照 BEF 的定义,林分的公顷生物量(B,t / hm2)可以由公顷蓄积量
(V,m3 / hm2)和所对应的换算因子相乘得到,即:
B = aV + b (2)
因此林分生物量(W )可以用下式表示:
W =移
k
i = 1
Ai 伊 FBEFi 伊 Vi (3)
式中,i为优势树种,Ai、Vi、FBEFi 分别为第 i优势树种的林分面积、平均蓄积量和对应换算因子。
(2) 非乔木林生物量。 根据文献[10鄄14],疏林、灌木林和竹林生物量采用平均生物量,疏林取 23. 70 t / hm2,
灌木林取 19. 79 t / hm2,竹林取 22. 50 t / hm2。
2. 2. 2摇 植物碳含量及其碳储量
植物碳含量也称含碳率,其计算方法主要有常数法[15]、直接测定法[16]、分子式推导法[14]。 此次选用常
值 0. 50 作为碳含量的计数值。
植被碳储量以植被生物量(W )乘以碳含量(Cc)推算求得植被的碳储量(C),其计算公式为:
9605摇 16 期 摇 摇 摇 作者摇 等:基于林业清查资料的桂西北植被碳空间分布及其变化特征 摇
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C = W 伊 Cc
植被碳密度为单位面积的植被碳储量,即植被的碳储量除以其总面积。 此次试验的碳储量仅指植被的碳
储量,不包括凋落物层和土壤层的碳。
2. 2. 3摇 数据统计
采用《国家森林资源连续清查技术规定》的技术标准以及成数法、均数法[13]对数据进行均数与总量的统
计与分析,保持前后期数据的连续可比性。 运用 ARCGIS 9. 3、Microsoft Excel 2003 软件。 根据样点生物量转
化求得样点植被碳储量,在 ARCGIS 9. 3 进行空间分析,得到区域各二级地类碳储量及其变化统计情况。
3摇 结果与分析
3. 1摇 区域植被碳储量和密度及其变化
研究区域从 2005 年到 2010 年,呈现碳汇变化趋势,植被碳密度从 29. 04t / hm2 增加到 29. 57 t / hm2(表
1),相应地,植被碳储量由 4. 19伊104 t增加到 4. 27伊104 t,增幅为 1. 84% 。 与全国植被碳密度 38. 05t / hm2 [17]
相比,研究区域植被碳密度偏低。 与其它学者的研究结果相比,研究区域植被碳密度低于福建省(32. 85 t /
hm2) [18]和海南省(32. 59 t / hm2) [19],高于北部的湖南省(18. 53 t / hm2) [20]和四川省(18. 47t / hm2) [21],与江
西省(25. 38t / hm2) [11]森林植被碳密度值较为接近。
表 1摇 研究区域 2005—2010 年植被碳储量和密度及其变化
Table 1摇 Vegetation carbon storage and density and its change in the study area in 2005 and 2010
地类
Land type
分类
Classification
样地数
Sample number
2005 2010 2005—2010
植被碳密度 Vegetation
carbon density / ( t / hm2)
2005 2010 2005—2010
植被碳储量 Vegetation
carbon storage / 103 t
2005 2010 2005—2010
林地 乔木林 488 546 58 37. 16 37. 21 0. 05 18. 14 20. 32 2. 18
Forested land 红树林 124 118 -6 25. 61 25. 45 -0. 15 3. 18 3 -0. 17
竹林 10 11 1 29. 35 28. 52 -0. 83 0. 29 0. 31 0. 02
疏林 7 26. 06 0. 18 0 0
特灌林 216 233 17 24. 56 24. 51 -0. 05 5. 31 5. 71 0. 41
其它灌林 8 11 3 25. 34 24. 85 -0. 49 0. 2 0. 27 0. 07
未成林造林 39 17 -22 24. 77 25. 23 0. 46 0. 97 0. 43 -0. 54
未成林封育 3 1 -2 24. 38 24. 38 0 0. 07 0. 02 -0. 05
采伐无立木林 9 24 15 24. 73 25. 34 0. 61 0. 22 0. 61 0. 39
火烧无立木林 1 6 5 24. 38 25. 08 0. 7 0. 02 0. 15 0. 13
其它无立木林 7 12 5 24. 49 25. 46 0. 98 0. 17 0. 31 0. 13
宜林荒山 71 45 -26 24. 6 25. 04 0. 44 1. 75 1. 13 -0. 62
其它宜林 4 3 -1 25. 22 25. 66 0. 43 0. 1 0. 08 -0. 02
非林地 耕地 324 308 -16 24. 86 24. 8 -0. 06 8. 06 7. 64 -0. 42
Non forested land 牧草地 18 10 -8 24. 9 25. 31 0. 4 0. 45 0. 25 -0. 2
水域 14 19 5 24. 55 24. 41 -0. 15 0. 34 0. 46 0. 12
未利用地 70 45 -25 24. 41 24. 55 0. 14 1. 71 1. 1 -0. 6
城镇用地 5 6 1 24. 38 24. 38 0 0. 12 0. 15 0. 02
农村居民点 20 22 2 25. 37 25. 99 0. 62 0. 51 0. 57 0. 06
建设用地 3 5 2 24. 38 25. 2 0. 82 0. 07 0. 13 0. 05
其它用地 3 2 -1 25. 26 26. 06 0. 8 0. 08 0. 05 -0. 02
合计 Total 1444 1444 29. 04 29. 57 0. 53 41. 93 42. 7 0. 76
各地类植被碳密度,2005 年和 2010 年都是乔木林地的碳密度最大(分别 37. 16 t / hm2 和 37. 21 t / hm2),
其次为竹林地(分别为 29. 35 t / hm2 和 28. 52 t / hm2),植被碳密度少的是建设用地、城镇居民用地,几乎都没
超过 25 t / hm2。 各地类植被碳储量,2005 年和 2010 年碳储量最大的依然是乔木林地(分别为 1. 81伊104 t 和
0705 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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2. 03伊104 t),分别占各自年份总植被碳储量的 43. 26%和 47. 59% 。
由于样地是固定样地,样地数量变化在一定程度上可以表明区域植被转换状况。 在 2005 年到 2010 年期
间,乔木林和特灌林增加不少(分别为 58 个和 17 个),宜林荒山地、未利用地、耕地等减少最多(表 1)。 至
2010 年 6 月底,广西已完成工程建设 902666. 70 hm2,其中退耕还林 232666. 70 hm2,荒山荒地造林 581333. 3
hm2,封山育林 88666. 67 hm2淤。 乔木林地和特灌林地增加、荒山地和未利用地及耕地的大量减少,说明区域
植被覆盖条件趋于好转,退耕还林生态环境治理措施效果明显。
植被的密度与其年龄密切相关。 2005 年不同龄组的碳密度依次为:成熟林>中龄林>过熟林>近熟林>幼
龄林(表 2),2010 年不同龄组的碳密度依次为:成熟林>近熟林>中龄林>过熟林>幼龄林 (表 2)。 碳密度高
的主要集中在成熟林、中龄林和近熟林,其中成熟林在 2005 年和 2010 年的碳密度分别为 66. 06 t / hm2 和
61郾 66 t / hm2,而幼龄林的碳密度相对最低(2005 年和 2010 年分别为 29. 79 和 30. 56t / hm2)。 从植被碳密度在
2005—2010 年期间的变化来看,近成熟林的碳密度上升明显,达 10. 12t / hm2,同时幼龄林和非林地的碳密度
也有少量增加;而过熟林、成熟林和中熟林的碳密度减少明显(表 2)。 由于样地是固定样地,从样地的数量变
化,在一定程度上可以表明区域植被覆盖林组转换状况。 在 2005—2010 年期间,中龄林和幼龄林增加明显
(分别 29 个和 22 个),相应地,非林地大量减少(减少 64 个),在一定程度上表明研究区域植被覆盖条件好
转,退耕还林和植树造林等生态建设效果明显。
表 2摇 林分各龄组的植被碳密度及其变化
Table 2摇 Vegetation carbon density and its change of vegetation types by age group
龄组
Age group
样地
Sample number
2005 2010 2005—2010
植被碳密度
Vegetation carbon density / ( t / hm2)
2005 2010 2005—2010
非林地 Non forest land 866 802 -64 24. 80 24. 83 0. 04
幼龄林 Young forest 357 379 22 29. 79 30. 56 0. 77
中龄林 Half鄄mature forest 185 214 29 43. 68 40. 22 -3. 46
近熟林 Near鄄mature forest 22 30 8 40. 55 50. 68 10. 12
成熟林 Mature forest 11 15 4 66. 06 61. 66 -4. 40
过熟林 Over鄄mature forest 3 4 1 41. 13 35. 81 -5. 33
摇 摇 研究区域各起源植被碳密度,从总体情况来讲,纯天然林和植苗的人工林碳密度大(表 3),均超过
30t / hm2。 不管是天然的萌生还是人工的萌生,植被碳密度均相对较小,在 2005 年分别是 27. 16 t / hm2 和
27郾 89 t / hm2,在 2010 年分别为 26. 55 t / hm2 和 32. 28 t / hm2。 人工林中直播的碳密度最小,在 2005 年和 2010
表 3摇 林分各起源的植被碳密度及其变化
Table 3摇 Vegetation carbon density and its change of vegetation types of different origins
起源 Origin 起源方式 Mode of origin
碳密度 Carbon density / ( t / hm2)
2005 2010 2005—2010
天然林 Natural forest 纯天然 31. 73 32. 08 0. 35
人工促进 32. 52 30. 58 -1. 93
萌生 27. 16 26. 55 -0. 60
人工 Forest plantation 植苗 33. 17 33. 41 0. 24
直播 25. 89 25. 94 0. 05
飞播 31. 92 35. 93 4. 01
萌生 27. 89 32. 28 4. 39
1705摇 16 期 摇 摇 摇 作者摇 等:基于林业清查资料的桂西北植被碳空间分布及其变化特征 摇
淤 广西退耕还林工作情况汇报. 自治区退耕还林工作领导小组办公室. 2010. 11.
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年分别仅为 25. 89 t / hm2 和 25. 94 t / hm2。 从各起源的植被碳密度变化来看,从 2005 年到 2010 年,人工的植
苗、直播、飞播和萌生方式都是增加的,尤其是飞播和萌生方式增加明显(分别为 4. 01 t / hm2 和 4. 39t / hm2)。
天然林中除了纯天然的有所增加外(0. 35 t / hm2),天然中的人工促进和萌生两种方式都呈下降的变化趋势。
这在很大程度上表明,人工造林措施在区域的植被影响较大,而且是正面影响。 应该继续目前的人工造林措
施,从而保证区域植被状况好转,使得区域植被碳储量增加和碳汇增强。
2. 2摇 石漠化治理措施下植被碳密度及其变化
从不同工程类别区的植被碳密度来看(图 2),省级和国家级自然保护区的植被碳密度最大,均超过 40 t /
hm2;而珠江防护林退耕还林工程、其它林业工程的植被碳密度都相对较低,绝大多数为 20 多 t / hm2(2005 年
珠江防护林 25. 13 t / hm2,退耕还林工程 24. 68 t / hm2,其它林业工程 27. 27 t / hm2;2010 年珠江防护林 30. 77 t /
hm2,退耕还林 27. 68 t / hm2,其它林业工程 35. 05 t / hm2)。 不同工程类别植被碳密度变化,除了省级自然保护
区的植被碳密度轻微减少外(减少 0. 37 t / hm2),其他工程类别的植被碳密度均呈明显增长变化趋势,其中退
耕还林工程的植被碳密度增加 3. 00 t / hm2,珠江防护林的植被碳密度增加 5. 64 t / hm2。 截至 2011 年 3 月 20
日,广西石漠化综合治理完成封山育林 71100hm2,人工造林 2040 hm2,其中 2010 年度完成封山育林 30160
hm2,完成人工造林 780 hm2淤。 这在很大程度上表明,通过实施退耕还林、封山育林、生态移民等措施,西南喀
斯特地区退化生态系统的恢复重建取得了成效。
从不同类型林种的植被碳密度看(图 3),水源涵养林和国防特种用途林的植被碳密度相对较高,均超过
30 t / hm2(2005 年水源涵养林 36. 49 t / hm2,国防特种用途林 34. 73 t / hm2;2010 年水源涵养林 38. 65 t / hm2,国
防特种用途林 36. 22 t / hm2)。 从变化来看,所有林种的植被碳密度都呈不同程度的增长变化趋势,其中尤其
是用材林、水源涵养林和国防特种用途林,分别增加 7. 79、2. 15 t / hm2 和 1. 50 t / hm2。
图 2摇 不同工程类别区的植被碳密度(t / hm2)
摇 Fig. 2 摇 Vegetation carbon density of different types of
construction
图 3摇 不同类型林种的植被碳密度(t / hm2)
摇 Fig. 3摇 Vegetation carbon density of different types of vegetation
species
从各石漠化分级强度区植被碳密度来看(图 4),除了潜在石漠化分级区碳密度超过 27t / hm2 外,其它的
轻度、中度、强度和中度石漠化分级区碳密度都 25t / hm2 左右,其中重度石漠化区植被碳密度最低(24. 38 t /
hm2),这应该与重度石漠化区的低植被覆盖度相关。 从变化来看,中度与强度石漠化区植被碳密度增加,重
度石漠化区植被碳密度几乎不变,而潜在和轻度石漠化区植被碳密度减少,这一定程度上说明在中度和强度
石漠化区由于石漠化治理措施的实施生态环境好转,重度石漠化区由于植被破坏严重难以在短期内恢复而生
态环境难以好转。 同时,从喀斯特区与非喀斯特区植被碳密度可以看出(图 5),非喀斯特区植被碳密度明显
高于喀斯特区(2005 年非喀斯特区 31. 80 t / hm2,喀斯特区 26. 49 t / hm2;2010 年非喀斯特区 32. 49 t / hm2,喀斯
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淤 广西石漠化综合治理工程林业建设工作汇报. 广西壮族自治区林业厅. 2011 年 3 月 28 日
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特区 26. 90 t / hm2),从 2005 年到 2010 年,无论非喀斯特区还是喀斯特区植被碳密度都处于增长变化趋势,与
前期分析区域生态环境好转的结果一致[24鄄25]。
图 4摇 各石漠化分级强度区植被碳密度
摇 Fig. 4 摇 Vegetation carbon density of different grade of karst
rocky desertification
图 5摇 喀斯特区与非喀斯特区植被碳密度
摇 Fig. 5 摇 Vegetation carbon density in karst areas and non鄄karst
areas
2. 3摇 植被碳密度空间分布及其变化
植被碳密度空间分布上,大致表现为西部高、中东部低,北部高、南部低(图 6,表 4)。 西部区不少样点的
植被碳密度超过 40 t / hm2,而中东部区大量样点的植被碳密度低于 25 t / hm2。 西部各行政区的植被碳密度主
要集中在 26—36 t / hm2,中东部各行政区的植被碳密度集中在 25—30 t / hm2。 这种分布趋势,与植被净第一
性生产力和植被覆盖度的空间分布相近(2005 年,西部植被覆盖度均值超过 60% ,净第一性生产力(NPP)均
值超过 1000g / m2;中部地区植被覆盖率均值约 40% ,NPP 约 500g / m2;北部和东部部分区域植被覆盖率小于
30% ,NPP 部分区域平均值在 100g / m2 以下) [24鄄25]。 广西石漠化土地 2333333. 30hm2,石漠化面积居全国第
三位,在 10 个市 76 县(市、区)均有分布[26]。 主要分布于广西桂中偏西和桂西南地区,如位于桂中偏西的平
果、大化、都安、马山、巴马、东兰、凤山县,位于桂西南的德保、田东县[26],而这些县主要就是分布在本研究区
域的中东部和南部区域。
图 6摇 研究区域 2005 年和 2010 年样点植被碳密度分布情况
Fig. 6摇 Distributions of vegetation carbon density of samples in the study area in 2005 and 2010
从 2005 年到 2010 年植被碳密度变化在空间分布上,表现为绝大部分区域增加(图 7,表 4)。 从各行政区
植被碳密度的绝对数变化来看,在 23 个行政区中仅有 5 个行政区有下降(西林、百色、宜州、罗城、田东),除
了西林下降幅度比较大之外(下降 2. 63 t / hm2),其它 4 个行政区均轻微下降。 相应地,表现在各行政区的植
被碳密度等级分布空间图上(图 7),有 16 个行政区的植被碳密度维持在原有分级水平,有 7 个行政区有不同
3705摇 16 期 摇 摇 摇 作者摇 等:基于林业清查资料的桂西北植被碳空间分布及其变化特征 摇
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图 7摇 研究区域各县市植被碳密度分布
Fig. 7摇 Distributions of vegetation carbon density of different counties in the study area
程度的升级,其中隆林、那坡、平果、东兰、乐业、天峨、环江都由各自原属等级上升为上一个植被碳密度等级
(隆林、平果和东兰由 25—28 t / hm2 等级提升为 28—30 t / hm2 等级,那坡由 28—30 t / hm2 等级提升为 30—35
t / hm2 等级,乐业和天峨由 30—35 t / hm2 等级提升为>35 t / hm2 等级,环江由 28—30 t / hm2 等级提升为 30—
35 t / hm2 等级)。 据林业厅 2009 年广西公益林统计,隆林 18893. 33 hm2 水源涵养林,乐业 2920 hm2 水源涵养
林和 960 hm2 水土保持林,天峨 1493. 333 hm2 水源涵养林和 380 hm2 水土保持林,环江 5060 hm2 水土保
持林。
表 4摇 研究区域各县市 2005—2010 年植被碳密度及其变化
Table 4摇 Vegetation carbon density and its change of different counties in the study area in 2005 and 2010
区域
Area
行政区
County
植被碳密度 Vegetation carbon density / ( t / hm2)
2005 2010 2005—2010
标准差 Standard deviation
2005 2010 2005—2010
西部 West 隆林 26. 97 29 2. 04 5. 03 7. 8 2. 77
田林 32. 48 33. 63 1. 15 13. 33 13. 97 0. 64
乐业 35. 63 36. 08 0. 45 13. 37 14. 5 1. 13
凌云 28. 39 29. 68 1. 29 8. 25 9. 86 1. 61
百色 33. 49 33. 15 -0. 34 11. 08 9. 33 -1. 75
西林 32. 85 30. 22 -2. 63 13. 64 10. 21 -3. 42
中东部 巴马 27. 57 27. 57 0 7. 57 6. 45 -1. 11
Middle鄄east 大化 25. 04 25. 41 0. 36 2. 69 3. 78 1. 09
东兰 27. 06 28. 16 1. 1 4. 99 6. 54 1. 55
都安 25. 45 25. 7 0. 25 3. 41 3. 27 -0. 14
凤山 31. 18 33. 84 2. 66 12. 86 17. 25 4. 39
北部 河池 26. 27 26. 71 0. 45 5. 52 7. 19 1. 68
North 环江 29. 70 30. 35 0. 65 9. 56 8. 44 -1. 12
宜州 26. 45 26. 11 -0. 34 5. 96 4. 85 -1. 11
罗城 31. 88 30. 3 -1. 58 12. 16 10. 06 -2. 1
南丹 28. 72 29. 56 0. 84 10. 28 12. 34 2. 06
天峨 32. 37 35. 13 2. 76 14. 75 18. 31 3. 56
南部 那坡 29. 31 30. 26 0. 95 9. 2 9. 42 0. 22
South 平果 27. 76 29. 11 1. 35 6. 6 7. 81 1. 21
田东 27. 82 26. 74 -1. 08 8. 05 6. 53 -1. 52
田阳 26. 74 27. 94 1. 19 6. 1 7. 68 1. 59
靖西 25. 96 26. 51 0. 55 4. 63 4. 83 0. 2
德保 26. 04 26. 58 0. 54 5. 42 6. 13 0. 71
4705 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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摇 摇 据 2005 年开展的石漠化监测调查结果,平果县石山区面积 156486. 70 hm2,其中石漠化地 83366. 67 hm2,
潜在石漠化地 14860 hm2,通过努力,平果县生态环境有了较大改观,全县植树造林和封山育林 45333郾 33
hm2,其中完成营造任豆树 14666. 67 hm2、竹子 7466. 667 hm2,封山育林 23793. 33 hm2 [4]。 很大程度说明在这
些行政区植被碳密度增加较多,植被覆盖好转较大,人工调控措施发生了一定的作用。 研究结果表明研究区
域生态环境治理措施效果显著,区域生态环境好转。 前期研究结果显示:在 20 世纪 90 年代,尤其是在 1993—
2002 年,广西进行了大规模的生态环境移民(约 49133 户和 232705 人),区域生态环境好转,地处典型喀斯特
区、石漠化显著的平果和东兰,单位面积生态服务功能显著增加[24鄄25]。
研究区域植被碳密度随平原鄄丘陵鄄低山鄄中山地貌植被碳密度逐渐递增(图 8)。 在中山区最高,超过 30
t / hm2,在平原区最低,仅为 25 t / hm2。 2005 年到 2010 年,植被碳密度在各地貌类型区的变化,除了平原区有
轻微下降外,其它各个地貌类型区均有不同程度的增加。 研究区域植被碳密度随坡位分布与随地貌分布的趋
势相似,也是高海拔的脊、上、中坡位植被碳密度高,而下坡、谷和平地的植被碳密度低(图 8)。 这是低的部位
(坡脚)人口密度大,扰动多。 从 2005 年到 2010 年其植被碳密度的变化,是脊部和平地区有轻微下降,其它坡
位区均呈不同程度的上升。 这种空间分布及其变化趋势,应该与区域的地表覆盖状况相关,区域属于典型的
典型喀斯特区域,建设用地与人类活动主要在峰丛洼地、低海拔平原区,而自然生态系统以及植被覆盖较好的
区域在人类活动干扰较少的高海拔区。
图 8摇 研究区域不同地形条件下的植被碳密度
Fig. 8摇 Vegetation carbon density of different terrain condition in the study area
4摇 小结
本文以林业清查资料为主要数据源,结合基础数据和统计数据,采用生物量转换因子法,运用 3S 技术估
算并分析了桂西北(河池和百色市,共 23 个县市)植被碳的空间分布及其变化。 结果表明:
(1) 研究区域从 2005 年到 2010 年呈现碳汇变化趋势,植被碳密度从 29. 04t / hm2 增加到 29. 57 t / hm2,植
被碳储量由 4. 19伊104 t增加到 4. 27伊104 t,增幅为 1. 84% 。 区域植被碳密度低于全国植被碳密度,与江西省森
林植被碳密度值较为接近。
(2) 从治理措施、林种起源方式及林种类型来看,自然保护区的植被碳密度最大,超过 40 t / hm2。 从 2005
年到 2010 年,人工植苗、直播、飞播和萌生方式植被碳密度增加,退耕还林工程的植被碳密度增加 3. 00
t / hm2,所有林种碳密度呈不同程度增长,无论是非喀斯特区还是喀斯特区的植被碳密度都处于增长的变化趋
势。 结果表明,随着国家西部大开发战略的实施,退耕还林措施效果明显。
(3) 植被碳密度空间分布上,大致表现为西部高、中东部低,北部高、南部低。 不少西部区的植被碳密度
超过 40 t / hm2,大部分中东部区植被碳密度低于 25 t / hm2。 随平原鄄丘陵鄄低山鄄高山地貌植被碳密度逐渐递
增,高海拔的脊、上、中坡位植被碳密度高。 从 2005 年到 2010 年植被碳密度变化在空间分布上表现为绝大部
分区域增加,在 23 个行政区中有 16 个行政区的植被碳密度维持在原有分级水平,有 7 个行政区有不同程度
的升级。 植被碳密度的空间分布趋势,与植被净第一性生产力和植被覆盖度的空间分布相近。 植被碳密度变
5705摇 16 期 摇 摇 摇 作者摇 等:基于林业清查资料的桂西北植被碳空间分布及其变化特征 摇
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化在空间上的分布,说明研究区域植被碳密度增加,区域生态环境治理措施效果显著,区域生态环境好转。 这
与近年来研究区进行石漠化治理有很大的关系。 近年来,河池市以封山植树和保护为主要手段,较好地推进
石漠化治理和和生态保护工程建设。 2005 年河池市有石漠化土地和潜在石漠化土地面积 1576867 hm2,2008
年开始,在都安、大化、凤山、环江四县实施石漠化综合治理工程,平均每县实施 9000hm2 综合治理试点任务。
以石漠化治理试点县之一都安县为例,2005 年石漠化总面积为 1896409. 70hm2,而在 2009 年,石漠化土地面
积递减为 333356. 90hm2,并具有退耕还林工程面积 5954. 70hm2淤。
本文没有考虑土壤碳库,因此没有估计整个森林生态系统的固碳能力, 尚需进一步研究。 生物量估算参
照生物量转换因子法,其不确定性也需要进一步研究。
致谢:感谢中国科学院亚热带农业生态研究所谢永宏研究员对写作的帮助。
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7705摇 16 期 摇 摇 摇 作者摇 等:基于林业清查资料的桂西北植被碳空间分布及其变化特征 摇
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《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是由中国科学技术协会主管,中国生态学学会、中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊,创刊于 1981 年,报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果。 坚持“百花齐放,百家
争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索生态学奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,
促进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 33 卷摇 第 16 期摇 (2013 年 8 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 33摇 No郾 16 (August, 2013)
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