全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 23 期摇 摇 2012 年 12 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
中国石龙子母体孕期调温诱导幼体表型:母体操纵假说的实验检测 李摇 宏,周宗师,吴延庆,等 (7255)……
同种或异种干扰对花鼠分散贮藏点选择的影响 申摇 圳,董摇 钟,曹令立,等 (7264)……………………………
曝气充氧条件下污染河道氨挥发特性模拟 刘摇 波,王文林,凌摇 芬,等 (7270)…………………………………
贵州草海越冬斑头雁日间行为模式及环境因素对行为的影响 杨延峰,张国钢,陆摇 军,等 (7280)……………
青藏高原多年冻土区积雪对沼泽、草甸浅层土壤水热过程的影响 常摇 娟,王根绪,高永恒,等 (7289)………
长沙城市斑块湿地资源的时空演变 恭映璧,靖摇 磊,彭摇 磊,等 (7302)…………………………………………
基于模型数据融合的千烟洲亚热带人工林碳水通量模拟 任小丽,何洪林,刘摇 敏,等 (7313)…………………
农田氮素非点源污染控制的生态补偿标准———以江苏省宜兴市为例 张摇 印,周羽辰,孙摇 华 (7327)………
用 PFU微型生物群落监测技术评价化工废水的静态毒性 李朝霞,张玉国,梁慧星 (7336)……………………
京郊农业生物循环系统生态经济能值评估———以密云尖岩村为例 周连第,胡艳霞,王亚芝,等 (7346)………
基于遥感的夏季西安城市公园“冷效应冶研究 冯晓刚,石摇 辉 (7355)…………………………………………
海南岛主要森林类型时空动态及关键驱动因子 王树东,欧阳志云,张翠萍,等 (7364)…………………………
不同播种时间对吉林省西部玉米绿水足迹的影响 秦丽杰,靳英华,段佩利 (7375)……………………………
黄土塬区不同品种玉米间作群体生长特征的动态变化 王小林,张岁岐,王淑庆,等 (7383)……………………
密植条件下种植方式对夏玉米群体根冠特性及产量的影响 李宗新,陈源泉,王庆成,等 (7391)………………
沙地不同发育阶段的人工生物结皮对重金属的富集作用 徐摇 杰,敖艳青,张璟霞,等 (7402)…………………
增强 UV鄄B辐射和氮对谷子叶光合色素及非酶促保护物质的影响 方摇 兴,钟章成 (7411)……………………
不同产地披针叶茴香光合特性对水分胁迫和复水的响应 曹永慧,周本智,陈双林,等 (7421)…………………
芦芽山林线华北落叶松径向变化季节特征 董满宇,江摇 源,王明昌,等 (7430)…………………………………
地形对植被生物量遥感反演的影响———以广州市为例 宋巍巍,管东生, 王摇 刚 (7440)………………………
指数施肥对楸树无性系生物量分配和根系形态的影响 王力朋,晏紫伊,李吉跃,等 (7452)……………………
火烧伤害对兴安落叶松树干径向生长的影响 王晓春,鲁永现 (7463)……………………………………………
山地梨枣树耗水特征及模型 辛小桂,吴普特,汪有科,等 (7473)…………………………………………………
两种常绿阔叶植物越冬光系统功能转变的特异性 钟传飞,张运涛,武晓颖,等 (7483)…………………………
干旱胁迫对银杏叶片光合系统域荧光特性的影响 魏晓东,陈国祥,施大伟,等 (7492)…………………………
神农架川金丝猴栖息地森林群落的数量分类与排序 李广良,丛摇 静,卢摇 慧,等 (7501)………………………
碱性土壤盐化过程中阴离子对土壤中镉有效态和植物吸收镉的影响 王祖伟,弋良朋,高文燕,等 (7512)……
两种绣线菊耐弱光能力的光合适应性 刘慧民,马艳丽,王柏臣,等 (7519)………………………………………
闽楠人工林细根寿命及其影响因素 郑金兴,黄锦学,王珍珍,等 (7532)…………………………………………
旅游交通碳排放的空间结构与情景分析 肖摇 潇,张摇 捷,卢俊宇,等 (7540)……………………………………
北京市妫水河流域人类活动的水文响应 刘玉明,张摇 静,武鹏飞,等 (7549)……………………………………
膜下滴灌技术生态鄄经济与可持续性分析———以新疆玛纳斯河流域棉花为例
范文波,吴普特,马枫梅 (7559)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
高温胁迫及其持续时间对棉蚜死亡和繁殖的影响 高桂珍,吕昭智,夏德萍,等 (7568)…………………………
桉树枝瘿姬小蜂虫瘿解剖特征与寄主叶片生理指标的变化 吴耀军,常明山,盛摇 双,等 (7576)………………
西南桦纯林与西南桦伊红椎混交林碳贮量比较 何友均,覃摇 林,李智勇,等 (7586)……………………………
长沙城市森林土壤 7 种重金属含量特征及其潜在生态风险 方摇 晰,唐志娟,田大伦,等 (7595)………………
专论与综述
城乡结合部人鄄环境系统关系研究综述 黄宝荣,张慧智 (7607)…………………………………………………
陆地生态系统碳水通量贡献区评价综述 张摇 慧,申双和,温学发,等 (7622)……………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*380*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*38*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄12
封面图说: 麋鹿群在过河———麋鹿属于鹿科,是中国的特有动物。 历史上麋鹿曾经广布于东亚地区,到 19 世纪时,只剩下在北
京南海子皇家猎苑内一群。 1900 年,八国联军攻陷北京,麋鹿被抢劫一空。 1901 年,英国的贝福特公爵用重金从
法、德、荷、比四国收买了世界上仅有的 18 头麋鹿,以半野生的方式集中放养在乌邦寺庄园内,麋鹿这才免于绝灭。
在世界动物保护组织的协调下,1985 年起麋鹿从英国分批回归家乡,放养到北京大兴南海子、江苏省大丰等地。 这
是在江苏省大丰麋鹿国家级自然保护区放养的麋鹿群正在过河。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 23 期
2012 年 12 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 23
Dec. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:林业公益性行业科研专项(200904005); 引进国际先进林业科学技术项目(2012鄄4鄄69)
收稿日期:2012鄄05鄄06; 摇 摇 修订日期:2012鄄09鄄21
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: nilniq@ gxu. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201205160722
何友均,覃林,李智勇,邵梅香,梁星云,谭玲.西南桦纯林与西南桦伊红椎混交林碳贮量比较.生态学报,2012,32(23):7586鄄7594.
He Y J, Qin L, Li Z Y, Shao M X, Liang X Y, Tan L. Carbon storage capacity of a Betula alnoides stand and a mixed Betula alnoides 伊 Castanopsis hystrix
stand in Southern Subtropical China: a comparison study. Acta Ecologica Sinica,2012,32(23):7586鄄7594.
西南桦纯林与西南桦伊红椎混交林碳贮量比较
何友均1,覃摇 林2,*,李智勇1,邵梅香2,梁星云2,谭摇 玲2
(1. 中国林业科学研究院林业科技信息研究所,北京摇 100091; 2. 广西大学林学院,南宁摇 530004)
摘要:用乡土树种培育优质大径材已成为南亚热带满足林产品需求和生态保护的重要途径,如何通过优化森林经营模式提高人
工林生态系统碳储量已成为关注的重点。 对广西凭祥伏波林场 13 年生西南桦纯林、12 年生西南桦伊红椎混交林生态系统的碳
素密度、碳贮量及其分布特征进行了比较研究。 结果表明:(1)西南桦与红椎不同器官碳素密度变化范围分别为 481. 11—
600郾 79 g / kg和 451. 24—543. 42 g / kg,与中国南亚热带地区其他树种的碳素密度接近。 相同树种不同器官之间以及不同树种相
同器官之间的碳素密度差异显著(P<0. 05)。 西南桦纯林与西南桦伊红椎混交林灌木层的平均碳素密度分别为 437. 15 g / kg和
436. 98g / kg,混交林草本层平均碳素密度比纯林高,差异性显著(P<0. 05)。 西南桦纯林土壤各层碳素密度均高于西南桦伊红椎
混交林,但差异不显著(P>0. 05)。 (2)西南桦伊红椎混交林乔木层碳贮量(29. 144 t / hm2)略高于西南桦纯林(28. 541 t / hm2),
混交林生态系统碳储量(276. 486 t / hm2)比纯林生态系统碳储量(305. 514 t / hm2)低。 西南桦纯林、西南桦伊红椎混交林植被层
碳贮量分别占其生态系统碳贮量的 9. 64%和 10. 58% ,凋落物层分别占生态系统碳储量的 0. 19%和 0. 56% 。 (3)西南桦纯林
和西南桦伊红椎混交林土壤碳贮存主要集中在 0—20cm土层,且随土层深度增加而减少。 西南桦纯林土壤层(0—60cm)碳贮量
(275. 488 t / hm2)明显高于西南桦伊红椎混交林土壤层(0—60cm)碳贮量(245. 688 t / hm2),分别占其生态系统碳贮量的 90. 17%
和 88. 86% 。 (4)西南桦伊红椎混交林乔木层碳素年净固定量(2. 428 t·hm-2·a-1 )高于西南桦纯林乔木层碳素年净固定量
(2郾 196 t·hm-2·a-1),表明混交林比纯林的碳固定速度快。
关键词:西南桦;红椎;碳素密度;碳贮量;碳素年净固定量;人工林业;南亚热带
Carbon storage capacity of a Betula alnoides stand and a mixed Betula alnoides 伊
Castanopsis hystrix stand in Southern Subtropical China: a comparison study
HE Youjun1, QIN Lin2,*, LI Zhiyong1, SHAO Meixiang2, LIANG Xingyun2, TAN Ling2
1 Research Institute of Forestry Policy and Information, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091,China
2 College of Forestry,Guangxi University, Nanning 530004,China
Abstract: We made a comparative study of the carbon content, carbon storage, and carbon accumulation of a 13鄄year鄄old
stand of Betula alnoides and a 12鄄year鄄old stand of mixed Betula alnoides 伊 Castanopsis hystrix located at the Fubo
experimental farm of the Experimental Centre of Tropical Forestry in Pingxiang, Guangxi, China. The purpose was to
evaluate the potential carbon storage and content of large鄄sized trees in plantations, and to provide more perspective about
commercial forest plantations that are being adaptively managed for timber production objectives in conjunction with carbon
storage and biodiversity conservation objectives.
The variation in mean carbon content of all components ranged from 481. 11 to 600. 79 g / kg for Betula alnoides, and
from 451. 24 to 543. 42 g / kg for Castanopsis hystrix. These results are similar to the carbon content found in other tree
species in China忆 s southern subtropical area. The carbon content of the understorey vegetation was ranked as trees >
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shrubs. The average carbon content of the shrub layer was 437. 15 g / kg in the Betula alnoides stand and 436. 98 g / kg in the
mixed Betula alnoides 伊 Castanopsis hystrix stand. The average carbon content of the herbaceous layer in the mixed Betula
alnoides 伊 Castanopsis hystrix stand was higher than that in Betula alnoides stand; the difference was significant (P <
0郾 05). The carbon content of the soil decreased as the depth of soil increased. The average carbon content of the soil in the
Betula alnoides stand was more than that in the mixed Betula alnoides 伊 Castanopsis hystrix stand; the difference was not
significant (P > 0. 05).
The carbon storage of the tree layer in the mixed Betula alnoides 伊 Castanopsis hystrix stand (29. 144 t / hm2) was a
little higher than that in the Betula alnoides stand (28. 541 t / hm2). The total carbon storage in the mixed Betula alnoides 伊
Castanopsis hystrix stand (276. 486 t / hm2 ) was less than in the Betula alnoides stand (305. 514 t / hm2 ). The carbon
storage in the vegetation of the Betula alnoides stand was 29. 444 t / hm2, and in the mixed Betula alnoides 伊 Castanopsis
hystrix stand it was 29. 265 t / hm2, comprising 9. 64% and 10. 58% of total carbon storage respectively. The litterfall plays
a very important role in the carbon cycle, although in this study litterfall stored relatively little carbon, accounting for only
0郾 19% in the single鄄species stand and 0. 56% in the mixed stand.
In the case of the soil, the carbon was stored mainly in the 0 to 20 cm layer, which accounted for 38. 05 to 45. 76% of
the carbon stored in all the soil. Carbon storage declined as the depth of soil increased. The carbon storage in the 0 to 60
cm soil layer of the Betula alnoides stand (275. 488 t / hm2) was greater than that in the mixed Betula alnoides 伊 Castanopsis
hystrix stand (245. 688 t / hm2), accounting for 90. 17 and 88. 86% of the carbon stored in the respective stands.
The annual carbon accumulation rates in the tree layer of the Betula alnoides stand and the mixed Betula alnoides 伊
Castanopsis hystrix stand were 2. 196 t·hm2·a-1 and 2. 428 t·hm2·a-1 respectively, which indicates that the rate of carbon
accumulation was greater in the mixed stand than in single-species stand.
Key Words: Betula alnoides; Castanopsis hystrix; carbon content; carbon storage; carbon accumulation rate; plantation
forestry; subtropical China
目前,世界近 4伊109 hm2 森林中储存了 860Pg碳,而且每年可从大气中吸收 2. 4Pg 碳,折合 8. 8PgCO2,因
而森林在储存 CO2,适应和减缓气候变化过程中发挥着十分重要的作用[1鄄5]。 通过造林、再造林和森林管理等
活动来增加陆地生态系统中的碳贮量,已成为调节与控制大气 CO2 浓度的一个重要途径[6鄄7]。 为了更好地利
用森林保护和可持续经营的新机制(REDD+)执行减缓气候变化的政策和行动,需要对不同管理模式的人工
林固碳能力与潜力有很好地认识和评估[8鄄9]。
西南桦(Betula alnoides)和红椎(Castanopsis hystrix)是适宜我国南亚热带地区培养大径材的珍优造林树
种[10鄄11]。 为了大面积推广种植,不同学者对西南桦、红椎的遗传改良、繁殖与造林技术等进行了研究[12鄄17]。
为了培育优质大径材,中国林业科学研究院热带林业实验中心自从 20 世纪 80 年代初起,对西南桦和红椎等
珍优乡土树种实施了不同经营管理模式的试验[18]。 近年来,有学者就不同经营管理模式对西南桦、红椎生长
效果和生物量分配格局开展了研究[19鄄20]。 也有学者对南亚热带地区杉木(Cunninghamia lanceolata)、秃杉
(Taiwania flousiana)、马占相思(Acacia mangium)、厚荚相思 ( Acacia crassicarpa)、观光木 ( Tsoongiodendron
odorum)、擎天树(Parashorea chinensis)、山白兰(Paramichelia bailonii)和柳杉(Cryptomeria fortunei)等人工林生
态系统碳贮量进行了研究[21鄄29]。 但是关于西南桦纯林和西南桦伊红椎混交林生态系统碳储存能力的研究尚
未见报道。 本文对中国林业科学研究院热带林业实验中心伏波试验场的 13 年生西南桦人工纯林及 12 年生
西南桦伊红椎混交林生态系统的碳储存能力进行比较研究,旨在揭示纯林、混交林对人工林生态系统碳储量
的影响机制,为正确评价南亚热带地区大径材人工林生态系统的碳储量提供基础数据,对于科学评估人工林
生态系统碳汇服务功能和林业碳汇对减缓全球气候变化的贡献具有重要的意义。
7857摇 23 期 摇 摇 摇 何友均摇 等:西南桦纯林与西南桦伊红椎混交林碳贮量比较 摇
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1摇 材料与方法
1. 1摇 试验地概况
摇 摇 试验地位于广西凭祥市的中国林业科学研究院热带林业实验中心伏波试验场(106毅51忆—106毅53忆E,22毅
02忆—22毅04忆N)。 该地区属南亚热带季风型半湿润—湿润气候,干湿季节明显(10—次年 3 月为干季,4—9月
为湿季)。 年均气温 20. 5—21. 7益,逸10益的活动积温 6000—7600益。 年均降雨量 1200—1500 mm,年均蒸
发量 1261—1388 mm,相对湿度 80%—84% 。 地貌类型以低山丘陵为主,海拔 430—680 m,地带性土壤为花
岗岩发育的山地红壤,土层厚度> 80 cm。
伏波试验场于 1999 年 4 月营造了西南桦纯林(初植密度 1667 株 / hm2),2000 年 2 月营造了西南桦伊红椎
混交林(初植密度 1667 株 / hm2,西南桦与红椎混交比例为 1:1)。 2011 年 1 月调查时,西南桦林已于 2005 年
进行了间伐(间伐强度 35% ),郁闭度 0. 6,保留密度 1100 株 / hm2,林分平均树高 11. 5m,平均胸径 10. 8cm;林
下灌木主要是裂叶榕(Ficuslaceratifolie Levl et van)、三叉苦(Euodia lepta)九节(Psychotria rubra)等,草本主要
是五节芒(Miscanthus floridulu)、粽叶芦(Thysanolaena maxima)和扇叶铁线蕨(Adiantum flabellulatum)等,盖度
约 80% ,凋落物层厚约 1 cm。 西南桦伊红椎混交林经历了 2005 和 2009 年两次间伐(间伐强度分别为 45%和
30% ),郁闭度 0. 7,保留密度 650 株 / hm2,林分平均树高 17. 7m,平均胸径 17. 7cm;林下植物稀少且分布不均,
林下灌木主要是九节和杜茎山(Maesa japonica)等,草本主要是弓果黍(Cyrtococcum patens)和扇叶铁线蕨等,
盖度约 10% ,凋落物层厚约 2 cm。
1. 2摇 研究方法
1. 2. 1摇 植物样品采集及碳素密度测定
2011 年 1 月,在试验地立地条件基本一致的西南桦纯林、西南桦伊红椎混交林中,每种林分共设 9 块 20m
伊20 m的标准地(上、中和下坡各设 3 块),并实测标准地内每株林木的胸径与树高。 根据标准地林木胸径和
树高的测定结果, 在西南桦林分中分 2cm径阶选取生物量实测样木 6 株,并采用收获法测定样木的生物量,
地上部分按 2m区分段树干解析法[30]截取园盘样品,并分段称干材和干皮鲜重,分别收集枝和叶测定其鲜重
并采集样品;地下部分采用全挖法,按根兜、粗根(根系直径> 2. 0cm)、中根(0. 5— 2. 0cm)和细根(< 0. 5cm)
测定鲜重,采集各器官样品。 同时,在各标准地内沿对角线设置 3 个 2 m伊2 m灌木样方、3 个 1 m伊1 m草本样
方和 3 个 1 m伊1 m凋落物样方,采用样方收获法测定灌木层与草本层的地上和地下生物量,同时收集凋落物
层(包括未分解和半分解凋落物)的现存量。 所有样品于室内以 80益恒温下烘至恒重,计算含水率和干物质
量,并采用重铬酸钾氧化鄄水合加热法[31]测定碳素密度,每个样品 3 个重复。
1. 2. 2摇 土壤层样品采集与碳素密度测定
在各标准地中分别设置 3 个代表性采样点,按 0—20,20—40 和 40—60cm 分层采集土壤样品,并把相同
标准地同一层次土壤按质量比例混合,带回实验室于室内自然风干和粉碎过筛后,采用重铬酸钾氧化鄄水合加
热法[31]测定碳素密度,每个样品 3 个重复。 同时用环刀(100 cm3)采集各层土壤的原状土,带回实验室用环
刀法测定土壤密度。
1. 2. 3摇 生物量测定与计算
根据西南桦各样木生物量实测数据,通过多模型比较分析,结果表明该树种的干材、干皮、枝、叶和根的生
物量均以 W=a(D2H) b 拟合时效果最佳,其确定系数( R2)在 0. 7462—0. 9793 之间,F检验的相关性均达到极
显著(P<0. 01)或显著水平(P<0. 05)。 据此建立了西南桦单木各器官生物量 W(kg)与胸径 D(cm)和树高 H
(m)的估测模型 W=a(D2H) b(表 1)。 红椎单木各器官生物量模型采用覃林等[32]在同一试验区 6 株样木(胸
径范围 10. 2—28. 0cm,涵盖了红椎伊红椎混交林中红椎的径级范围)建立的估测模型(表 1)。 据此推算各林
分标准地平均木各器官的生物量,用平均木各器官生物量乘以该标准地的林木株数得到人工林各组分(干
材、干皮、枝、叶、根)的生物量。 灌草层和凋落物层采取实地收获生物量通过换算获得。
8857 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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表 1摇 6 株西南桦与 6 株红椎样木各器官生物量估测模型
Table 1摇 Biomass model in different organs of 6 sample trees of Betula alnoides and Castanopsis hystrix respectively
器官
Organs
西南桦 Betula alnoides
估测模型
Estimated
models
R2 F
红椎 Castanopsis hystrix
估测模型
Estimated
models
R2 F
干材 Stem WS =0. 13752(D2H) 0. 7658 0. 8511 22. 869* WS =0. 06411(D2H) 0. 8699 0. 9968 462. 287**
干皮 Bark WBA =0. 02360(D2H) 0. 7939 0. 7462 11. 758* WBA =0. 01050(D2H) 0. 8246 0. 9606 47. 767**
枝 Branch WBR =0. 00016(D2H) 1. 3460 0. 9793 189. 523** WBR =0. 00011(D2H) 1. 3949 0. 9001 17. 070*
叶 Leaf WL =0. 00154(D2H) 0. 9352 0. 8703 26. 837** WL =0. 0000028(D2H) 1. 6052 0. 9523 38. 961**
根 Root WR =0. 01100(D2H) 0. 8393 0. 9099 40. 381** WR =0. 12098(D2H) 0. 6495 0. 9022 17. 507*
摇 摇 *P<0. 05;**P<0. 01
1. 2. 4摇 碳贮量计算
根据植物各器官的平均碳素密度乘以对应林分组分的生物量就可得到各组分的碳贮量,相加得到人工林
植被层碳贮量。
土壤碳贮量计算: Cs =移
n
i = 1
0. 1 伊 Hi 伊 B i 伊 Oi ,式中 Cs 为土壤有机碳贮量(t / hm2);Hi 为第 i层土壤的厚度
(cm);B i为第 i层土壤的平均容重(g / cm3);Oi 为第 i层土壤的平均有机碳密度(g / kg);n为土壤分层数。
1. 2. 5摇 数据分析
同树种各器官之间以及不同树种同器官之间的碳素密度差异采用单因素方差分析法进行显著性比较。
两种林分灌木层间、草本层间、凋落物层间和土壤层间的碳素密度差异显著性采用单因素方差分析法。 数据
采用 Excel 2007 及 SPSS 17. 0 进行处理。
2摇 结果与分析
2. 1摇 碳素密度
2. 1. 1摇 乔木层各器官碳素密度
西南桦各器官碳素密度由样木实测,红椎各器官碳素密度依据覃林等[32]研究时获得的样木实测数据(表
2)。 从表 2 看出,西南桦和红椎各器官平均碳素密度分别为在 481. 11—600. 79 g / kg 和 451. 24—543. 42g /
kg,变异系数分别在 3. 36%—7. 56%和 2. 68%—5. 33% 。 方差分析表明,同树种各器官之间以及不同树种同
器官之间的碳素密度差异显著(P<0. 05)(红椎干材与叶的碳素密度差异显著性例外)。 西南桦各器官碳素
密度由高到低分别为: 叶>干材>干皮>枝>根,红椎各器官碳素密度由高到低分别为:干皮>叶>干材>枝>根;
可见,不同树种各器官碳素密度间排列顺序各异,这可能与各树种不同的生理和生态特性有关。 从整体上看,
西南桦和红椎均表现为地上器官的碳素密度大于地下器官,西南桦碳素密度均值(521. 29g / kg)略高于红椎
(509. 67g / kg)。
表 2摇 各器官碳素密度 / (g / kg)
Table 2摇 Carbon content rate in different tree organs
树种
Species
干材
Stem
干皮
Bark
枝
Branch
叶
Leaf
根
Root
西南桦
Betula alnoides 529. 70依20. 18Aa 501. 65依24. 73Bb 493. 18依17. 96Cc 600. 79依45. 45Dd 481. 11依16. 16Ee
红椎
Castanopsis hystrix 523. 40依14. 02Ff 543. 42依26. 43Gg 506. 11依27. 00Hh 524. 18依15. 55Mf 451. 24依16. 83Nn
摇 摇 淤同一行不同小写字母表示差异显著(P<0. 05); 于同一列不同大写字母表示差异显著(P<0. 05)
2. 1. 2摇 林下植被层和凋落物层碳素密度
两种人工林林下植被层及凋落物层碳素密度的测定结果见表 3。 从表 3 可以看出,西南桦纯林与西南桦
9857摇 23 期 摇 摇 摇 何友均摇 等:西南桦纯林与西南桦伊红椎混交林碳贮量比较 摇
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伊红椎混交林灌木层的平均碳素密度接近,分别为 437. 15 g / kg 和 436. 98g / kg;西南桦伊红椎混交林草本层平
均碳素密度比西南桦纯林高,二者之间的差异性显著(P<0. 05)。 无论灌木层还是草本层,同一林分中其地上
部分碳素密度均高于地下部分,与乔木层碳素密度分配规律一致,并且灌木层平均碳素密度高于草本层。 2
种林分凋落物层碳素平均密度表现为西南桦纯林(531. 18 g / kg)>西南桦伊红椎混交林(469. 51 g / kg),且两者
之间的差异达显著性水平(P<0. 05)。
表 3摇 林下植被、凋落物和土壤碳素密度 / (g / kg)
Table 3摇 Carbon content rate in the understory vegetation, litterfall and soil component
层次
Layer
组分
Component
西南桦纯林
PBS
西南桦伊红椎混交林
MBC
灌木层 Shrub layer 地上部分 Aboveground 525. 44依18. 31a 530. 36依15. 94a
地下部分 Underground 348. 87依22. 22a 343. 60依7. 22a
平均 Mean 437. 15依20. 26a 436. 98依11. 58a
草本层 Herb layer 地上部分 Aboveground 448. 12依30. 33a 514. 40依13. 36b
地下部分 Underground 355. 16依8. 09a 346. 44依15. 99a
平均 Mean 401. 64依19. 21a 430. 42依14. 67b
凋落物层 Litterfall layer 531. 18依19. 64a 469. 51依11. 09b
土壤层 Soil layer 0—20cm 34. 78依4. 02a 34. 28依3. 22a
20—40cm 29. 47依3. 61a 22. 95依3. 22a
40—60cm 21. 33依7. 21a 15. 93依3. 91a
平均 Mean 28. 53依4. 95a 24. 39依3. 59a
摇 摇 淤PBS: 西南桦纯林 pure Betula alnoides stand,MBC: 西南桦伊红椎混交林 mixed stand of Betula alnoides and Castanopsis hystrix; 于同一行不同
字母表示差异显著(P<0. 05)
2. 1. 3摇 土壤碳素密度
从表 3 可知,2 种人工林土壤碳素密度明显低于其植被层及凋落物层,且土壤各层次碳素密度随着土层
加深而降低。 表土层(0—20cm)碳素密度是底土层(40—60cm)的 1. 6 倍以上,主要是因为地表上的凋落物
和植物根系分解所形成的有机碳首先进入土壤表层,从而使得表层土壤的碳素密度明显高于深层土壤[33],同
时也表明西南桦和红椎对林地土壤碳素密度的影响主要表现在 0—20 cm 土层范围。 西南桦纯林土壤各层碳
素密度均高于西南桦伊红椎混交林,但差异不显著(P>0. 05);特别是在 0—20 cm 土层范围内,西南桦纯林的
土壤碳素密度(34. 78g / kg)与西南桦伊红椎混交林(34. 28g / kg)差异甚微,说明 2 种林分具有相同的林地养分
固持效应。
2. 2摇 碳贮量及其空间分布
植被层碳贮量由乔木层、灌木层和草本层的碳贮量构成。 从表 4 可知,西南桦纯林、西南桦伊红椎混交林
植被层碳贮量分别是 29. 444 t / hm2 和 29. 265 t / hm2,并且乔木层碳贮量均占植被层的 96%以上,灌木层和草
本层合计碳贮量不足其植被层碳贮量的 4% 。 2 种林分干材碳贮量分别占其乔木层碳贮量的 69. 58%和
63郾 10% 。 西南桦伊红椎混交林凋落物层碳储量为 1. 534 t / hm2,高于西南桦纯林(0. 582 t / hm2)。 西南桦纯林
土壤层(0—60cm)碳贮量(275. 488 t / hm2)>西南桦伊红椎混交林(245. 688 t / hm2),且同一林分各层土壤碳贮
量表现为随土层深度增加而递减的趋势,与土壤碳素密度的变化趋势一致。 2 种林分中,0—20cm 土层碳贮
量最高,占土壤层碳贮量的 38. 05%—45. 76% ,说明南亚热带人工林表层土壤(0—20cm)碳贮量较高,任何引
起水土流失的活动都容易导致土壤碳损失,这也反映了南亚热带地区人工林土壤的脆弱性。 西南桦纯林和西
南桦伊红椎混交林生态系统碳贮量分别为 305. 514 和 276. 486 t / hm2,其中乔木层分别占 9. 34%和 10. 54% ,
灌草层分别占 0. 30%和 0. 04% ,凋落物层分别占 0. 19%和 0. 55% ,土壤层分别占 90. 17%和 88. 87% 。 可见,
林地土壤是非常重要的碳库。 由于凋落物现存量少,凋落物层碳贮量较低,但它在保持水土、提高土壤有机碳
贮量和维持地力等方面有着重要作用。
0957 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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表 4摇 两种人工林生态系统生物量、碳贮量及其分布 / ( t / hm2)
Table 4摇 Biomass, carbon storage and spatial allocation in the two plantation ecosystems
层次
Layer
组分
Component
西南桦纯林 PBS
生物量
Biomass
碳贮量
Carbon storage
西南桦伊红椎混交林 MBC
生物量
Biomass
碳贮量
Carbon storage
乔木层 Tree layer 干材 37. 492 19. 860 34. 858 18. 389
干皮 7. 878 3. 952 6. 412 3. 274
枝 2. 884 1. 422 6. 529 3. 239
叶 1. 424 0. 856 1. 389 0. 819
根 5. 094 2. 451 7. 350 3. 423
小计 54. 772 28. 541 56. 538 29. 144
灌木层 Shrub layer 地上部分 0. 303 0. 159 0. 083 0. 044
地下部分 0. 253 0. 088 0. 063 0. 022
小计 0. 556 0. 247 0. 146 0. 066
草本层 Herb layer 地上部分 0. 851 0. 381 0. 070 0. 036
地下部分 0. 775 0. 275 0. 053 0. 018
小计 1. 626 0. 656 0. 123 0. 055
凋落物层 Litterfall layer 1. 096 0. 582 3. 268 1. 534
土壤层 Soil layer 0—20cm 104. 827 112. 438
20—40cm 97. 840 79. 407
40—60cm 72. 821 53. 843
小计 Subtotal 275. 488 245. 688
总计 Total 58. 050 305. 514 60. 075 276. 486
2. 3摇 乔木层碳素年净固定量
以生物量年平均增长量作为净生产力的估测指标,2 种人工林乔木层不同组分的碳素年净固定量由净生
产力和相应碳素密度值乘积推算(表 5)。 由表 5 可知,西南桦纯林乔木层净生产力为 4. 213 t·hm-2·a-1,碳素
年净固定量为 2. 196 t·hm-2·a-1,折合成 CO2 的量为 8. 046 t·hm
-2·a-1,低于西南桦伊红椎混交林乔木层的碳素
年净固定量(8. 903 t·hm-2·a-1)。 同时,2 种林分乔木层不同组分的碳素年净固定量中,以干材最大。
表 5摇 2 种人工林乔木层的碳素年固定量 / ( t·hm-2·a-1)
Table 5摇 The carbon accumulation rate of tree in the two plantation ecosystem
组分
Component
西南桦纯林 PBS
净生产力
Annual net
productivity
碳素净固定量
Annual net
carbon storage
折合 CO2 量
Equal to the
content of CO2
西南桦伊红椎混交林 MBC
净生产力
Annual net
productivity
碳素净固定量
Annual net
carbon storage
折合 CO2 量
Equal to the
content of CO2
干材 Stem 2. 883 1. 528 5. 601 2. 905 1. 533 5. 620
干皮 Bark 0. 606 0. 304 1. 113 0. 493 0. 273 1. 002
枝 Branch 0. 222 0. 110 0. 402 0. 545 0. 269 0. 988
叶 Leaf 0. 110 0. 066 0. 240 0. 116 0. 068 0. 248
根 Root 0. 392 0. 188 0. 690 0. 631 0. 285 1. 045
总计 Total 4. 213 2. 196 8. 046 4. 690 2. 428 8. 903
3摇 结论与讨论
西南桦与红椎不同器官碳素密度变化范围分别为 481. 11—600. 79 g / kg和 451. 24—543. 42 g / kg,与中国
南亚热带地区其他树种的碳素密度基本一致,例如 13 年生杉木各器官碳素密度变化范围为 462. 1—510. 5 g /
kg[22]、7 年生厚荚相思(Acacia crassicarpa)为 470. 1—533. 8 g / kg[25]。 本研究 2 种林分的灌木层平均碳素密度
变化范围为 436. 98—437. 15 g / kg,草本层为 401. 64—430. 42 g / kg。 西南桦纯林、西南桦伊红椎混交林植被层
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碳素密度表现为乔木层> 灌木层> 草本层,除了与林下植被种类有关外,还与林下光环境条件密切相关,即乔
木层叶片能截获较多太阳能,植物的光合作用强,合成、积累有机物多,因而有机碳含量高;而灌木层和草本层
叶片利用的林下光照不仅强度弱且生理辐射光少,因此植物光合作用低,有机物合成、积累少,有机碳含量低。
就凋落物碳素密度而言,西南桦纯林(531. 18 g / kg)>西南桦伊红椎混交林(469. 51 g / kg),可能与西南桦树叶
的碳素密度高于红椎树叶的碳素密度有关。 就土壤层(0—60cm)平均碳素密度而言,西南桦纯林与西南桦伊
红椎混交林差异不显著(P>0. 05),且同一林分各土层碳素密度随着土层深度增加而下降。
抚育经营措施是影响人工林碳储量的重要手段。 本研究表明,尽管西南桦伊红椎混交林经过两次间伐后
保留株数(650 株 / hm2)明显低于西南桦纯林仅一次间伐后保留株数(1100 株 / hm2),但混交林乔木层碳贮量
(29. 144 t / hm2)却略高于纯林(28. 541 t / hm2),表明混交林的碳储量高于纯林。 但是,就生态系统碳储量而
言,西南桦纯林(305. 514 t / hm2)>西南桦伊红椎混交林(276. 486 t / hm2),一方面西南桦林地土壤(0—60cm)
碳贮量(275. 488 t / hm2)明显高于西南桦伊红椎混交林(245. 688 t / hm2),可能与不同树种形成的土壤环境特
征有关;另一方面,西南桦伊红椎混交林经历了两次间伐,保留密度远低于西南桦纯林,且间伐过程对林下植
被和土壤造成了一定程度的破坏,导致部分碳损失或移除,因此生态系统碳储量偏低。 西南桦伊红椎混交林
凋落物层碳储量为 1. 534 t / hm2,高于西南桦纯林(0. 582 t / hm2),主要与混交林下凋落物现存量(约 2cm 厚)
比纯林的现存量(约 1cm厚)多有关。
林地土壤是重要的碳贮存库,在全球碳循环中发挥重要的作用。 据估计,全世界森林地上部分碳贮量为
40伊1011—7伊l011 t,林地凋落物和土壤中的碳贮量为森林地上部分碳储量的 2 倍[34]。 凋落物的碳贮量虽为最
小,但它是土壤鄄植物系统碳循环的联结库,对森林生态系统的碳循环起到重要的作用。 本研究表明,西南桦
纯林与西南桦伊红椎人混交林土壤层(0—60cm)碳贮量分别占其生态系统碳储量的 90. 17%和 88. 68% ,对生
态系统的碳储量有重大贡献。 西南桦纯林和西南桦伊红椎混交林土壤碳贮量高于我国森林土壤碳贮量平均
水平(193. 55 t / hm2) [35],也高于同地区 28 年生秃杉人工林土壤层(0—80cm)碳贮量(150. 68 t / hm2) [23],主
要是因为西南桦树叶碳素密度较高(600. 79 g / kg)且比较容易分解,增加了西南桦纯林和西南桦伊红椎混交林
地土壤碳的输入量,因而有利于土壤有机碳的积累。 2 种林分土壤碳贮量中,碳储量主要集中在 0—20cm 土
层(占土壤层碳贮量的 38. 05%—45. 76%% ),且随土层厚度增加而减少。 可见,保护好土壤结构尤其是表层
土壤的完整性,尽量降低人为干扰活动(如林分抚育时对林下植被及凋落物的破坏)对林地土壤的影响,防止
地表水土流失,对维持和提高南亚热带地区人工林生态系统的碳贮量有非常重要的意义。
森林生态系统生产力研究的主要内容之一是要确定系统同化 CO2 的能力,加强人工林的培育、经营和管
理对于提高同化 CO2 的功能具有非常重要的意义[36]。 由于林下植被层和凋落物层的生物量占整个生态系统
的生物量比例较少,且乔木层作为人工林植被层的主体,因此本文仅以乔木层碳素年净固定量代表生态系统
同化 CO2 的能力。 有研究表明,在南亚热带地区,27 年生观光木人工林乔木层年净固碳量为 3. 07 t·hm2·
a-1[26]、32 年生擎天树人工林乔木层年净固碳量为 5. 20 t·hm2·a-1[27]、27 年生山白兰人工林乔木层年净固碳量
为 3. 50 t·hm2·a-1[28]。 本研究西南桦伊红椎混交林乔木层碳素年净固定量(2. 428 t·hm-2·a-1)高于西南桦纯林
乔木层碳素年净固定量(2. 196 t·hm-2·a-1),表明混交林比纯林的碳固定速度快。 同时,2 种林分乔木层年净
固定量低于上述南亚热带地区几种年龄更大林分的年净固定量,说明具有进一步提高固碳的潜力。
致谢: 本研究外业调查得到了中国林业科学研究院热带林业实验中心蔡道雄、贾宏炎、卢立华、郭文福、温恒
辉、明安刚、唐继新和伏波林场的帮助,特此致谢。
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4957 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 23 December,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Maternal thermoregulation during gestation affects the phenotype of hatchling Chinese skinks (Eumeces chinensis): testing the
maternal manipulation hypothesis LI Hong, ZHOU Zongshi, WU Yanqing, et al (7255)…………………………………………
Effects of conspecific and interspecific interference competitions on cache site selection of Siberian chipmunks (Tamias sibiricus)
SHEN Zhen,DONG Zhong, CAO Lingli,et al (7264)
…
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Characterization of ammonia volatilization from polluted river under aeration conditons: a simulation study
LIU Bo, WANG Wenlin, LING Fen, et al (7270)
……………………………
…………………………………………………………………………………
Diurnal activity patterns and environmental factors on behaviors of Bar鄄headed Geese Anser indicus wintering at Caohai Lake of
Guizhou, China YANG Yanfeng,ZHANG Guogang,LU Jun,et al (7280)…………………………………………………………
Impacts of snow cover change on soil water鄄heat processes of swamp and meadow in Permafrost Region, Qinghai鄄Tibetan Plateau
CHANG Juan,WANG Gengxu,GAO Yongheng,et al (7289)
……
………………………………………………………………………
Spatial鄄temporal changes of urban patch wetlands in Changsha, China GONG Yingbi, JING Lei, PENG Lei, et al (7302)…………
Modeling of carbon and water fluxes of Qianyanzhou subtropical coniferous plantation using model鄄data fusion approach
REN Xiaoli, HE Honglin, LIU Min, et al (7313)
……………
…………………………………………………………………………………
Ecological compensation standard for controlling nitrogen non鄄point pollution from farmland: a case study of Yixing City in Jiang
Su Province ZHANG Yin, ZHOU Yuchen, SUN Hua (7327)……………………………………………………………………
Static toxicity evaluation of chemical wastewater by PFU microbial communities method
LI Zhaoxia, ZHANG Yuguo, LIANG Huixing (7336)
………………………………………………
………………………………………………………………………………
Emergy evaluation of an agro鄄circulation system in Beijing suburb: take Jianyan village as a case study
ZHOU Liandi, HU Yanxia, WANG Yazhi, et al (7346)
………………………………
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Research on the cooling effect of Xi忆an parks in summer based on remote sensing FENG Xiaogang, SHI Hui (7355)………………
The dynamics of spatial and temporal changes to forested land and key factors driving change on Hainan Island
WANG Shudong, OUYANG Zhiyun,ZHANG Cuiping, et al (7364)
………………………
………………………………………………………………
Impact of different sowing dates on green water footprint of maize in western Jilin Province
QIN Lijie, JIN Yinghua, DUAN Peili (7375)
……………………………………………
………………………………………………………………………………………
The dynamic variation of maize (Sea mays L. ) population growth characteristics under cultivars鄄intercropped on the Loess Plateau
WANG Xiaolin, ZHANG Suiqi, WANG Shuqing, et al (7383)
…
……………………………………………………………………
Effect of different planting methods on root鄄shoot characteristics and grain yield of summer maize under high densities
LI Zongxin, CHEN Yuanquan, WANG Qingcheng, et al (7391)
………………
…………………………………………………………………
Heavy metal contaminant in development process of artificial biological Soil Crusts in sand鄄land
XU Jie, AO Yanqing, ZHANG Jingxia,et al (7402)
………………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of enhanced UV鄄B radiation and nitrogen on photosynthetic pigments and non鄄enzymatic protection system in leaves of
foxtail millet (Setaria italica (L. ) Beauv. ) FANG Xing, ZHONG Zhangcheng (7411)…………………………………………
Photosynthetic response of different ecotype of Illicium lanceolatum seedlings to drought stress and rewatering
CAO Yonghui, ZHOU Benzhi, CHEN Shuanglin,et al (7421)
………………………
……………………………………………………………………
Seasonal variations in the stems of Larix principis鄄rupprechtii at the treeline of the Luya Mountains
DONG Manyu, JIANG Yuan, WANG Mingchang, et al (7430)
……………………………………
……………………………………………………………………
Influence of terrain on plant biomass estimates by remote sensing: a case study of Guangzhou City, China
SONG Weiwei,GUAN Dongsheng, WANG Gang (7440)
……………………………
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Effects of exponential fertilization on biomass allocation and root morphology of Catalpa bungei clones
WANG Lipeng, YAN Ziyi, LI Jiyue, et al (7452)
………………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of fire damages on Larix gmelinii radial growth at Tahe in Daxing忆an Mountains, China
WANG Xiaochun, LU Yongxian (7463)
………………………………………
……………………………………………………………………………………………
A model for water consumption by mountain jujube pear鄄like XIN Xiaogui,WU Pute, WANG Youke, et al (7473)…………………
Specificity of photosystems function change of two kinds of overwintering broadleaf evergreen plants
ZHONG Chuanfei, ZHANG Yuntao, WU Xiaoying, et al (7483)
…………………………………
…………………………………………………………………
Effects of drought on fluorescence characteristics of photosystem 域 in leaves of Ginkgo biloba
WEI Xiaodong,CHEN Guoxiang,SHI Dawei,et al (7492)
…………………………………………
…………………………………………………………………………
Numerical classification and ordination of forest communities in habitat of Sichuan Snub鄄nosed Monkey in Hubei Shennongjia
National Nature Reserve LI Guangliang, CONG Jing, LU Hui, et al (7501)……………………………………………………
Impact of inorganic anions on the cadmium effective fraction in soil and its phytoavailability during salinization in alkaline soils
WANG Zuwei, YI Liangpeng, GAO Wenyan, et al (7512)
……
…………………………………………………………………………
Photosynthetic adaptability of the resistance ability to weak light of 2 species Spiraea L.
LIU Huimin,MA Yanli, WANG Baichen,et al (7519)
………………………………………………
………………………………………………………………………………
Fine root longevity and controlling factors in a Phoebe Bournei plantation
ZHENG Jinxing,HUANG Jinxue,WANG Zhenzhen,et al (7532)
………………………………………………………………
……………………………………………………………………
Analysis on spatial structure and scenarios of carbon dioxide emissions from tourism transportation
XIAO Xiao, ZHANG Jie, LU Junyu, et al (7540)
……………………………………
…………………………………………………………………………………
The hydrological response to human activities in Guishui River Basin, Beijing
LIU Yuming, ZHANG Jing, WU Pengfei, et al (7549)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Socio鄄economic impacts of under鄄film drip irrigation technology and sustainable assessment: a case in the Manas River Basin,
Xinjiang, China FAN Wenbo, WU Pute,MA Fengmei (7559)……………………………………………………………………
Effects of pattern and timing of high temperature exposure on the mortality and fecundity of Aphis gossypii Glover on cotton
GAO Guizhen, L譈 Zhaozhi, XIA Deping, et al (7568)
…………
……………………………………………………………………………
Physiological responses of Eucalyptus trees to infestation of Leptocybe invasa Fisher & La Salle
WU Yaojun, CHANG Mingshan, SHENG Shuang, et al (7576)
………………………………………
……………………………………………………………………
Carbon storage capacity of a Betula alnoides stand and a mixed Betula alnoides 伊 Castanopsis hystrix stand in Southern Subtropical
China: a comparison study HE Youjun, QIN Lin, LI Zhiyong,et al (7586)………………………………………………………
Distribution and ecological risk assessment of 7 heavy metals in urban forest soils in Changsha City
FANG Xi, TANG Zhijuan, TIAN Dalun, et al (7595)
…………………………………
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Review and Monograph
The relationship between humans and the environment at the urban鄄rural interface:research progress and prospects
HUANG Baorong, ZHANG Huizhi (7607)
…………………
…………………………………………………………………………………………
Flux footprint of carbon dioxide and vapor exchange over the terrestrial ecosystem: a review
ZHANG Hui, SHEN Shuanghe, WEN Xuefa,et al (7622)
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4367 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的生态学专业性高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研
究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;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
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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 32 卷摇 第 23 期摇 (2012 年 12 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 32摇 No郾 23 (December, 2012)
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