全 文 ：林业科学研究!"#$%!"&"%#$$& "
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!!文章编号!$##$($)*&""#$%##%(#$&(#*
立地类型对长白山天然白桦林生
态系统碳储量的影响
李娜娜$! 牟长城$!! 郑!瞳$! 张!毅$! 程家友"! 曹万亮,
"$2东北林业大学生态研究中心!黑龙江 哈尔滨!$%##)#* "2吉林省白河林业局!吉林 延吉!$,,$,*
,2吉林省敦化林业局!吉林 延吉!$,,+###
收稿日期$ "#$)($"("#
基金项目$ 国家%十二五&科技支撑项目""#$"-./"$-#"#
作者简介$ 李娜娜"$*&&)#!女!硕士研究生!主要研究方向$森林生态学!3(4567$769595)+"<$,2=>4
!
通讯作者$ 牟长城!教授( 3(4567$4==9PQW>2=>4
摘要!利用相对生长方程与碳\氮分析法!对比分析长白山天然白桦林在 + 个立地类型"阳坡上中下部与阴坡上
中下部及谷地#上的生态系统碳储量"植被与土壤#净初级生产力与年净固碳量!揭示立地类型对温带白桦林生
态系统碳库与固碳能力的影响规律( 结果表明$
%
长白山天然白桦林植被碳储量")%2$ &+2"" O+@4J"#呈阴坡
上中部与谷地n阳坡上中部与阴坡下部n阳坡下部变化趋势!且高立地型显著高于低立地型 %#2&g *$2"g"0
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土壤碳储量"2+$ $%&2%$ O+@4J"#呈阳坡上
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生态系统碳储量"$,*2)) ",$2$"
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植被净初级生产力
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下部及谷地n阳坡中部变化趋势!且高立地型显著高于中低立地型 )"2%g $"&2+g和 )%2"g $"*2,g"0i
#c#%#!中立地型高于低立地型 $#2g %2,g和 $)2"g %,2)g!但仅阴坡下部提高显著( 因此!长白山白桦林
生态系统碳库与固碳能力均受到立地类型的强烈影响!故对其碳汇功能评价应考虑其立地分异规律性(
关键词!长白山*白桦林*生态系统碳储量*净初级生产力*年固碳量*立地类型
中图分类号!M+$) 文献标识码!.
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第 % 期 李娜娜!等$立地类型对长白山天然白桦林生态系统碳储量的影响
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UB>RW=O6V6OT* 9PO=5BA>9 DPXWPDOB5O6>9* D6OPOTUP
森林是陆地生态系统的主体!在应对全球气候
变化的大背景下!如何经营管理好陆地森林!提高或
维持其碳汇功能以期减缓气候变化已是亟待解决的
重大科学问题之一,$- ( 故森林的固碳能力和环境影
响机制颇受研究者的关注," J,- (
现有研究结果表明$森林的碳汇功能受自然因
子"光照降水等#的共同影响!而地形主要通过改
变光温水土肥等生态因子影响植被的分布与发
育!进而影响着森林碳汇功能的发挥,)- ( 目前国内
外有关立地条件对森林生态系统碳汇影响方面的研
究仍相对较少( 现有相关研究多是通过研究立地类
型与林木生长的关系!进而为一些主要造林树种筛
选出适生立地!如.TPR .7b45BT,%-研究了坡向坡位
对约旦白松"0,@4%*(2$G$@%,%C672#的生长和营养状
况的影响得出!谷地的所有生长参数都高于其他坡
位( 通过研究大兴安岭南部天然白桦 "S$&42(
G2(&1G*12( MWe2#生长规律得出山坡的中下部最适
合白桦生长,- *张广才岭白桦适生立地条件为阳坡
中坡位!而低平地不适宜白桦生长,+- *坡向和坡位对
水曲柳"!#(V,@4%+(@3%*4#,)( 0WUB2#中幼龄林生长
也有重要影响,& J$#- ( 而有关立地对森林碳储量影
响方面的研究却很少见!国外 C>DPBLPB57R,$$-等研
究了海拔对厄瓜多尔热带森林碳预算的影响得出!
地上生物量和生产力随海拔的升高而降低( h@W 等
研究海拔对长白山温带森林碳储量的影响得出!针
阔混交林"+## $ $## 4#!云冷杉林"$ $## $ &##
4#!岳华林"$ &## " ### 4#, 个生态系统随海拔
高度的升高!植被碳密度显著降低!凋落物碳密度先
升高后降低!土壤有机碳密度升高但差异不显
著,$"- *国内仅见有立地对麻栎 "Z4$#)4%()4&,%,+(
E5B2#人工林碳储量的影响"阴坡更有利于麻栎人
工林碳储量的增加# ,$,-以及立地"坡向坡位海拔
等#对毛竹"0*12"%&()*1%$342,%"E5B2# Z2RPHP(
@56P#林生物量和碳储量的影响,)!$)- ( 但有关立地
对东北林区白桦林碳储量影响方面研究尚未有报
道!故对东北林区白桦林碳汇的立地分异规律性仍
缺乏认识(
长白山林区是我国天然林保护工程的重点地
区!也是森林资源最丰富的地区之一( 但由于过去
过度利用与干扰破坏!致使绝大部分地带性顶极植
被原始阔叶红松"0,@4%["#(,$@%,%M6PA>7R POhW==5B6(
96#林已退化为次生林与人工林!如吉林省的次生林
占全省森林面积的 +"g!而杨桦林又占其次生林面
积的 ,#g )#g,$%- !故如何经营好现有次生林对本
区提高木材产量及增加森林碳汇至关重要(
本文选择长白山天然白桦林为研究对象!运用
*$
林!业!科!学!研!究 第 "& 卷
相对生长方程与碳\氮分析方法!调查分析了白桦林
在 + 个立地类型"阳坡上中下部与阴坡上中下
部及谷地#上的植被碳储量土壤碳储量生态系统
碳储量及净初级生产力与年净固碳量!以便揭示立
地类型对温带白桦林生态系统碳库与固碳能力的影
响规律!并为我国东北次生林经营及其碳汇管理提
供科学依据(
$!研究区概况与研究方法
;2;<研究区概况
研究地位于吉林省白河林业局光明林场!地理
位置为 )"o#$I )"o)&I1$"+o%,I $"&o,)I3!平均
海拔 &## 4!坡度一般 %o $#o( 研究地区气候属于
温带大陆性季风气候!春季较干旱多风!夏季炎热多
雨!冬季干燥寒冷!年平均气温 ,2#K!年均最高温
度"+ 月#"+2*K!年均最低温度"$ 月# J,"2#K!无
霜期 $$# 天*年平均降水量 +$, 44左右!主要集中
在 )& 月( 地带性土壤为暗棕壤!地带性植被为温
带针阔混交林( 但由于过度利用与干扰破坏!目前
绝大部分红松原始林已退化为天然次生林与人工
林!次生林主要包括山杨林白桦林蒙古栎林杂木
林及硬阔叶林等森林类型( 本试验地中天然白桦次
生林面积相对较大""" @4"#!且集中连片分布!各立
地类型"阳坡上中下部和阴坡上中下部及谷
地#上均有分布!且各立地类型上白桦林的林龄相近
",% 年#及树种组成也相似"乔木层均以白桦为优势
种!混有山杨 "0"G424%3(I,3,(@( />RP2#蒙古栎
"Z4$#)4%+"@A"2,)( 6^D=@PBPYHPRPA>WB2#紫椴"T,2<
,( (+4#$@%,0WUB2#春榆 "C2+4%3(I,3,(@( G759=@
V5B2;5U>96=5"0P@R2#15e56#水曲柳黄菠萝"0*$2<
2"3$@3#"@ (+4#$@%$0WUB2#等树种*灌木层主要有暴
马丁香 " B1#,@A( #$&,)42(&( "-7W4P# Z2Z5B5V5B2
54WBP9D6D"0WUBP=@O#G2M2LBPP9 pC2E2E@59:#珍
珠梅 " B"#5(#,( %"#5,F"2,( "H6992# .2-B2#毛榛
"8"#124%+(+3%*4#,)( C5Y642# 绣线菊 " BG,#($(
DUU2#等*草本层主要有木贼 "M\4,%$&4+ *,$+(2$
H6992#山茄子"S#(),15"
%G(#,3,F"#+,%C5Y642PY
b76V2#蚊子草 "!,2,G$@342( G(2+(&$"G572# C5Y(
642#大叶柴胡 "S4G2$4#4+2"@A,#(3,(&4+FWB=?2#
苔草"8"#$VDUU2#等!故是研究立地类型对白桦林碳
汇影响的理想场所(
;2><研究方法
$2"2$!样地设置!于 "#$, 年 ) 月在长白山白河林
业局光明林场开展了立地类型对天然白桦林生态系
统碳库及其固碳能力影响试验!试验选择林龄相近
",% 年#分布较集中及人为活动干扰较少"未进行
采伐作业#的天然白桦林为研究对象!依据坡向与坡
位组合确定了 + 种立地类型"阳坡上中下部和阴
坡上中下部及谷地#!并在每个立地类型上各设置
, 块 "# 4 ,`# 4的固定标准地", 次重复#!共计设
置 "$ 块标准地( 并于 "#$, 年生长初期"% 月#与生
长结束期"$# 月#对各标准地进行了植被土壤及凋
落物等方面的调查取样( 样地状况见表 $(
表 ;<长白山 P 种立地类型乔木统计特征
立地
类型
平均胸径\=4胸径范围\=4
密度"株+@4J"#
树种组成
谷地 $,2,$ q$2%% )2" )#2# $ "$+ q"#, % 白桦 , 落叶松a山杨a臭冷杉a蒙古栎a山槐a五角槭a紫椴J云杉J黄菠萝
阳上 $)2+* q$2+# )2" ,%2+ *$ q%* % 白桦 $ 落叶松 $ 山槐 $ 水曲柳 $ 五角槭 $ 紫椴a蒙古栎a春榆a云杉J臭冷杉J黄菠萝
阳中 $%2+, q$2#" )2& ,*2& $ $% q$+
)白桦 $ 落叶松 $ 山杨 $ 五角槭 $ 紫椴a蒙古栎a山槐a水曲柳J红松J黄菠萝J臭冷杉J
春榆
阳下 $"2)" q$2)" )2# ,$2# +&* q$)" % 白桦 , 落叶松 $ 山槐 $ 水曲柳a春榆J红松J黄菠萝J蒙古栎J五角槭J云杉J紫椴
阴上 $"2&, q#2"+ )2* "+2# $ *$$ q"#$ % 白桦 , 山杨 $ 蒙古栎 $ 水曲柳a春榆a紫椴J红松J黄菠萝J五角槭
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!!注$平均值q标准差"@],#!五角槭7)$#+"@"C5Y642*臭冷杉75,$%@$G*#"2$G,%"FB5WOV2# C5Y642*落叶松 ;(#,VA+$2,@,"0WUBP=@O# SW?P9P(
V52*云杉0,)$( (%G$#(&( C5DO2*山槐725,H,( [(2["#( "0>YA2# GB5692( 树种组成中的数字表示该树种胸高断面积所占的成数( aJ分别表示组
成比例i%g和i"g(
$2"2"!植被碳储量测定!乔木层生物量调查$首先
对各标准地中胸径大于 ) =4"小于 ) =4乔木幼树以
灌木计#林木进行编号并每木检尺!然后按 " =4划
分径级选取各径级白桦的标准木"在各类型标准地
附近相同林分中选取#!共计选择 $" 株白桦标准木!
实测标准木的树干树枝树叶树根的生物量!建立
白桦胸径与各组分生物量的回归方程!其他树种则
是利用东北林区现有的乔木树种生物量方程,$ J$+-
#"
第 % 期 李娜娜!等$立地类型对长白山天然白桦林生态系统碳储量的影响
"表 "#!最后结合林分径级分布调查数据计算出各
立地类型乔木层的生物量(
表 ><长白山白桦相对生长方程拟合结果
组分 生物量方程

" 标准误 ! 显著性
干
9]#R#&+ ,D
"R))& $
#R*&+ , #R$% $ ##*R))$ #R###
枝
9]#R##" ,D
,R$"%
#R&*& #R", $$%R$% #R###
叶
9]#R##" +D
"R"*
#R&" ) #R$+ $R&*& #R###
根
9]#R#,# *D
"R)#% *
#R*,$ $ #R,&& $+%R* #R###
单木
9]#R$$ +D
"R%#+ &
#R**) * #R$# " %)R)+ #R###
!!9为生物量!e:*D为胸径!=4(
灌木层与草本层生物量测定$在每个标准地""#
4 ,`# 4#内随机设置 , 个 " 4 "` 4灌丛样方!% 个
$ 4 $` 4的草丛样方!采用收获法!获取灌木层与
草本层地上与地下的生物量鲜质量!并对其进行取
样!在 +#K下烘干至恒质量!计算两者含水率!得到
灌草丛生物量干质量(
凋落物生物量测定$于秋季落叶后在每个地中
分别设置 $# 个 "# =4 "`# =4的小样方!收集其中
全部凋落物装入封口袋!带回实验室!在 +#K下烘
干至恒质量!得到凋落物的生物量(
植被碳储量测定$利用碳\氮分析仪 3.)### 通
过 $ ,##K干烧法测定乔木层灌木层草本层凋落
物层有机碳含量!然后用各组分的生物量乘以碳含
量!可得到乔木层灌木层草本层与凋落物层的碳
储量!将四者加和即可获得植被的碳储量(
$2"2,!土壤碳储量测定!在每个标准样地中心!以
%品&字形设置 , 个土壤剖面!共计调查 , 个土壤剖
面( 由于土层较浅!%# =4"阴坡 )# =4#以下即为母
质层!下层取样深度到母质层为止( 确定土壤剖面
后!用土壤环刀"$## =4,#每 $# =4为一取样层!土
样用铝盒封装!带回实验室在烘箱 $#%K下烘干 ")
@后!测定其土壤密度*同时在同一土层深度取约
%## :土样装入样品袋!带回实验室自然风干后!取
出其中大于 " 44的根系或岩石后!在 +#K下烘干
") @!研磨粉碎后过 " 44土壤筛!利用碳\氮分析仪
3.)### 测定土壤有机碳含量!并利用以下公式计算
土壤有机碳储量(
某一土层,的有机碳密度"B?8
,
!e:+4
J"
#的计
算公式为,$&- $
B?8
,
]8
,
^D
,
^M
,
"^$ _:
,
#P$##
!!式中!8
,
为土壤有机碳含量":+e:J$#!D
,
为密
度":+=4J,#!M
,
为土层厚度"=4#!:
,
为直径大于 "
44的石砾所占的体积百分比"g#(
如果某一土壤剖面由 [层组成!那么该剖面的
碳密度"B?8
,
!e:+4
J"
#为,$&- $
B?8
&
]
$
[
,]$
B?8
,
]
$
[
,]$
8
,
^D
,
^M
,
"^$ _:
,
#P$##
$2"2)!植被净初级生产力和年净固碳量测定!乔木
层净初级生产力是通过计算 "#$, 年 % 月"生长开始
期#和 *月"生长停止期#生物量的差值得到!灌木层
净初级生产力为其生物量除以平均年龄"% 5#,$* J"#- !
草本层净初级生产力为其当年的生物量!将三者加
和即可得到各立地类型的植被净初级生产力*乔木
层灌木层草本层的年净固碳量通过各自的年净初
级生产力与其相应的碳含量的乘积获得!将三者相
加即可得到各立地类型的植被年净固碳量(
;2B<数据处理
文中数据均采用 MGMM $*2# 软件进行单因素方
差分析!采用最小显著差异法分析不同数据组间的
差异性!显著性水平设置为
!
]#2#%(
"!结果与分析
>2;<立地对长白山白桦林植被碳储量的影响
由表 , 可以得到!立地类型对长白山天然白桦
林的植被碳储量具有影响( + 个立地类型上白桦林
的植被碳储量分布在 )%2$ q$,2,* &+2"" q2)$
O+@4
J"之间!其中!阴坡上中部与谷地 , 个立地类
型上的植被碳储量显著高于阳坡下部 %#2&g
*$c"g"0i#2#%#!阳坡上中部与阴坡下部 , 个立
地类型也高于阳坡下部但差异性均不显著""#2)g
))2)g!0n#2#%#( 因此!长白山天然白桦林的
植被碳储量在阴坡上中部与谷地为高立地型!阳坡
上中部与阴坡下部为中立地型!阳坡下部则为低立
地型(
立地类型对白桦林各植被层碳储量的影响规律
也不同( 其乔木层碳储量在阴坡上中部与谷地显
著高于阳坡下部 %"2&g *2+g"0i#2#%#!阳坡
上中部与阴坡下部也高于阳坡下部但差异性均不
显著"$+2%g ),2*g!0n#2#%#!总体上呈现出阴
坡上中部与谷地n阳坡上中部与阴坡下部n阳坡
下部的变化规律性*灌木层碳储量在阳坡中下部显
著高于谷地 ),2,g )%2g"0i#2#%#!阳坡上部
阴坡各坡位也高于谷地但差异性均不显著"$+2&g
,$2$g!0n#2#%#!呈阳坡中下部 n阳坡上部和
阴坡各坡位n谷地变化规律性*草本层碳储量仅在
阴坡中部显著高于谷地阳坡中部与阴坡上下部
&,2*g $+$2)g"0i#2#%#!阳坡上下部也高于
$"
林!业!科!学!研!究 第 "& 卷
后四者但差异性均不显著"*2+g $$)2,g!0n
#c#%#!呈阴坡中部n阳坡上下部n谷地阳坡中部
与阴坡上下部的变化规律性*凋落物层碳储量仅在
阴坡下部显著高于阳坡下部 +&2&g"0i#2#%#!其
他 % 个立地类型高于阳坡下部但差异性均不显著
""&2,g *2%g!0n#2#%#!呈阴坡下部 n阳坡
上中部和阴坡上中部及谷地n阳坡下部变化规律
性( 可见!乔木层碳储量随立地类型变化趋势与其
植被相类似!而灌木层仅在阳坡中下部草本层仅在
阴坡中部凋落物层仅在阴坡下部碳储量相对较高!
亦即后三者随立地类型变化趋势均与其植被有所
不同(
表 B<长白山 P 种立地类型上白桦林植被碳储量及其分布特征
指标 层次
立地类型
) " * + , - .
碳储量"O+@4
J"
#
分配比\g
乔木层! "2"" q*2&"A=R )+2&" q$#2)$5A %%2&) q$$2*,5A= )#2+$ q$$2+,5 +2"& q2++=R #& q2+)R %&2# q$2%,5A=
灌木层! #2*# q#2"#5 $2$& q#2$$5A $2"* q#2#A $2,$ q#2$A $2#& q#2#*5A $2# q#2,$5A $2$, q#2,#5A
草本层! #2"$ q#2$5 #2)% q#2",5A #2" q#2$$5 #2,) q#2$#5A #2"& q#2#)5 #2%+ q#2#*A #2,$ q#2#+5
凋落物层 %2)+ q$2"5A %2) q#2++5A %2)# q$2%*5A ,2"% q$2*$5 )2$+ q$2,)5A %2%$ q#2&5A %2&$ q#2%A
植被!! &2&# q$#2,#A=R %)2*$ q$$2"&5A "2+* q$#2+)5A= )%2$ q$,2,*5 &$2&$ q%2+=R &+2"" q2)$R %2&% q$+2)#5A=R
乔木!! *#2, q$2&*5A= &2*, q$2%+5 &&2)% q)2%)5A &*2" q"2$5A=*,2$+ q"2#,R *$2&$ q$2#"A=&&2) q"2#"5A=
灌木层! $2,$ q#2$,5A "2$* q#2"*= "2$# q#2)%A= "2&+ q#2&%R $2," q#2$#5A $2"" q#2)$5 $2+ q#2)"5A=
草本层! #2,) q#2"*5 #2++ q#2"*5A #2)$ q#2$%5A #2+% q#2),A #2,) q#2#5 #2% q#2#5A #2)& q#2#,5A
凋落物! +2** q$2"5A $#2$$ q$2%+A *2#) q)2")5A +2$" q"2*5A %2$+ q$2*#5 2," q$2#5A *2$$ q$2*5A
!!注$表中给出数据是平均值q标准差!不同小写字母表示不同立地类型植被碳储量差异显著"0i#2#%#(
)
(谷地*
"

*

+
(阳坡上中
下部*
,

-

.
(阴坡上中下部( 下同(
>2><立地对长白山白桦林土壤碳储量的影响
由表 ) 可以得到!立地类型对长白山白桦林土
壤碳储量也有显著影响( + 个立地类型上白桦林的
土壤碳储量分布在 2+$ q$)2*" $%&2%$ q,&2"$
O+@4
J"之间!其中!阳坡上部阴坡中部和谷地的土
壤碳储量显著高于阴坡上部 **2,g $,+2g"0i
#2#%#!三者也高于阳坡中下部与阴坡下部"$*c)g
&2*g#!但仅有谷地显著高于阳坡中下部
"%$c,g &2*g!0i#2#%#!而阳坡中下部与阴
坡下部高于阴坡上部但差异性均不显著")#2+g
+2#g!0n#2#%#( 因此!长白山白桦林土壤碳储
量在阳坡上部阴坡中部和谷地为高立地型!阳坡
中下部与阴坡下部为中立地型!阴坡上部则为低立
地型(
立地类型对白桦林土壤碳储量的空间分布格局
也有影响( 在水平分布上!# $# =4土壤层碳储量
在阳坡中部与阴坡中下部最高"显著高于阴坡上部
)$2#g &+2#g!0i#2#%#!阳坡上下部与谷地居
中"高于阴坡上部 2#g "2*g"0n#2#%#!但差
异性均不显著#!阴坡上部则最低*$# "# =4土壤
层碳储量在阴坡中部最高"显著高于其他 个立地
类型 ,,2%g ,"&2g!0i#2#%#!谷地阳坡上部
与阴坡下部居中"显著高于阳坡中下部与阴坡上部
+)2+g ""#2*g!0i#2#%#!阳坡中下部与阴坡
上部则最低*"# ,# =4土壤层碳储量在谷地阳坡
上部和阴坡中部相对较高"显著高于阳坡中下部和
阴坡上下部 *)2"g ,$$2)g!0i#2#%#!而后 )
个立地类型则相对较低*,# )# =4土壤层碳储量
在谷地最高"显著高于其他 个立地类型 *2"g
,$+2#g!0i#2#%#!阳坡上下部与阴坡中下部居
中"高于阳坡中部与阴坡上部 ,#2,g $)2%g!但
仅有阴坡中部提高显著#!阳坡中部与阴坡上部则最
低*)# %# =4土壤层碳储量在谷地和阳坡上部相
对较高"显著高于阳坡下部 ")+2%g ,+#2#g!0i
#2#%#!阳坡中部高于阳坡下部但差异性并不显著
"$$*2$g!0n#2#%#( 由此可见!阴坡中部在 #
,# =4, 个土壤层最高谷地在 "# %# =4, 个土壤
层最高阳坡中部在 "# ,# =4与 )# %# =4" 个
土壤层碳储量最高阳坡中部仅在 # $# =4$ 个土
壤层最高且其他土壤层均最低阴坡上部在 # %#
=4各土壤层均最低( 这说明立地类型对白桦林土
壤碳储量水平分布格局产生了实质性影响(
在垂直分布上!阳坡上下部与阴坡上下部 )
个立地类型的土壤碳储量可分为 , 层"# "#"#
,#,# %# =4*# $#$# ,#,# %# =4*#
$#$# ,#,# )# =4*# $#$# "#"# )#
=4#!且上中下 , 个土壤层之间均存在着显著差
异性*谷地阳坡中部阴坡中部 , 个立地类型的土
壤碳储量可分为 " 层"# "#"# %# =4*# $#
$# %# =4*# "#"# )# =4#!且上下 " 个土壤
""
第 % 期 李娜娜!等$立地类型对长白山天然白桦林生态系统碳储量的影响
层之间一般均存在着显著差异性"谷地除外#( 这
说明立地类型对白桦林土壤碳储量垂直分布格局也
产生了实质性影响(
表 E<长白山 P 种立地类型白桦林土壤有机碳储量及其分布特征 O+@4J"
土壤深度
\=4
立地类型
) " * + , - .
# $#
)"2,* q)2"$.5A= ,&2+ q+2"+.5A &2,+ q2&*.R )2)$ q2%).5A=,2% q$2".5 %)2# q%2**.= %$2%% q"2"$.A=
$# "#
,2%) q"2+.-A ,2" q"2%.A $$2%" q$2%,-5 "#2*$ q,2"-5 $"2"# q#2*,-5 )*2,+ q+2&$.= ,2*+ q$2+"-A
"# ,#
,$2"+ q$2*&-E= "*2$$ q"2)-A= +2# q$2)%-5 $"2"$ q$2%-E5 $$2,+ q$2&"-5 ",2+$ q"2+-A $"2$, q#2%E5
,# )#
"+2)) q)2%&-E= $,2#% q$2%%E5A +2%+ q$2$*-5 *2& q#2*E5A 2%& q$2E5 $2"" q)2%&-A $#2+% q#2),E5A
)# %#
"#2&+ q%2)#E= $%2), q$2*)EA= *2+, q$2*)-5A )2)) q$2,$E5 J J J
合计 $%&2%$ q,&2"$= $,"2*+ q$,2$%A= $#)2+* q$"2+%5A *,2&, q,2+#5A 2+$ q$)2*"5$),2*# q)"2,)A=$$$2)# q)2%5A=
!!注$不同大写字母表示不同土壤层碳储量差异显著"0i#R#%#!不同小写字母表示不同立地类型碳储量差异显著"0i#2#%#(
>2B<立地对长白山白桦林生态系统碳储量影响
由表 % 可以得到!立地类型对长白山天然白桦
林生态系统碳储量具有影响( + 种立地类型上白桦
林的生态系统碳储量分布在 $,*2)) q)"2+$
",$c$" q)#2"# O+@4
J"之间!其中!阴坡中部与谷
地 " 个立地类型的生态系统碳储量显著高于阳坡
中下部与阴坡上部 , 个立地类型 ,%2g %2+g
"0i#2#%#!两者也高于阳坡上部与阴坡下部 " 个
立地类型但差异性不显著""$2#g ,#2)g!0n
#c#%#!同时阳坡上部与阴坡下部高于阳坡中下部
与阴坡上部但差异不显著 "%2&g ,)2+g!0n
#c#%#( 因此!长白山天然白桦林生态系统碳储量在
阴坡中部与谷地为高立地型!阳坡上部与阴坡下部
居于中立地型!而在阳坡中下部与阴坡上部则为低
立地型(
立地类型对白桦林生态系统碳储量的组成结构
也有影响( 在阳坡上下部与谷地 , 个立地类型上
白桦林的土壤碳储量"+2,g +#2&g#与植被碳
储量""*2"g ,"2+g#占比约为 +[,!在阳坡中部
与阴坡中下部 , 个立地类型上土壤碳储量""2,g
,2"g#与植被碳储量",2&g ,+2+g#占比约
为 [)!而在阴坡上部立地类型上土壤碳储量
"))cg#与植被碳储量"%%2)g#占比约为 %[%( 由
此可见!立地类型能够引起白桦林生态系统碳储量
组成结构的显著变化(
表 F<长白山 P 种立地类型上白桦林生态系统碳储量及其分布特征
指标 层次
立地类型
) " * + , - .
碳储量"O+@4
J"
#
分配比\g
植被 &2&# q$#2,#A=R %)2*$ q$$2"&5A "2+* q$#2+)5A=)%2$ q$,2,*5 &$2&$ q%2+=R &+2"" q2)$R %2&% q$+2)#5A=R
土壤 $%&2%$ q,&2"$= $,"2*+ q$,2$%A=$#)2+* q$"2+%5A *,2&, q,2+#5A 2+$ q$)2*"5$),2*# q)"2,)A=$$$2)# q)2%5A=
系统 ""+2,$ q,2%,A $&+2&& q")2"%5A $+2%& q"$2*)5 $,*2)) q)"2+$5 $)&2%" q*2+"5 ",$2$" q)#2"#A $++2"% q$2"%5A
植被 ,#2"+ q+2)*5A "*2", q"2%#5 ,+2,+ q"2)A ,"2+$ q&2)"5 %%2)# q+2,%= ,+2+) q+2"#A ,2+ q2**A
土壤 *2+, q+2)*A +#2++ q"2%#A "2, q"2)A +2"* q&2)"A ))2$ q+2,%5 "2" q+2"#A ,2") q2**A
>2E<立地对白桦林植被净初级生产力与年净固碳
量的影响
!!由表 可以得到!立地对长白山天然白桦林的
植被净初级生产力与年净固碳量具有较大影响( +
个立地类型上白桦林的植被净初级生产力与年净固
碳量分布在 )2*" q#2%$ $$2"% q$2## O+@4J"+
5
J$和 "2," q#2" %2," q#2%# O+@4J"+5J$之
间!其中!阴坡上中部 " 个立地类型的净初级生产
力与年净固碳量均显著高于其他 % 个立地类型
)"c%g $"&2+g和 )%2"g $"*2,g"0i#2#%#!
而阳坡上下部与阴坡下部及谷地 ) 个立地类型的
净初级生产力与年净固碳量高于阳坡中部 $#2g
%2,g和 $)2"g %,2)g!但仅阴坡下部与之存在
显著差异性"%2,g和 %,2)g!0i#2#%#!且阴坡下
部与阳坡上下部及谷地之间差异性均不显著( 因
此!长白山白桦林的植被净初级生产力与年净固碳
量在阴坡上中部为高立地型!阳坡上下部与阴坡
下部及谷地为中立地型!而阳坡中部为低立地型(
立地对白桦林各植被层净初级生产力和年净固
碳量的影响规律也有所不同( 其乔木层净初级生产
力在阴坡上中部显著高于其他 % 个立地类型
))c+g $)2)g"0i#2#%#!而阳坡下部阴坡下
,"
林!业!科!学!研!究 第 "& 卷
部及谷地高于阳坡上中部 +2"g +,2$g"仅阴坡
下部显著高于后两者#*其年净固碳量在阴坡上中
部显著高于其他 % 个立地类型 %#2,g $#2#g"0
i#2#%#!谷地阴坡下部及阳坡上下部高于阳坡中
部 &2*g +2&g"仅阴坡下部显著高于后者!0i
#2#%#( 故其乔木层净初级生产力和年净固碳量分
别呈阴坡上中部n阳坡下部阴坡下部及谷地n阳
坡上中部或阴坡上中部 n阴坡下部谷地及阳坡
上下部n阳坡中部的变化规律性*灌木层净初级生
产力在阳坡中部显著高于谷地")+2"g!0i#2#%#!
其他 % 个立地类型高于谷地但差异性均不显著
"$*c)g )$2+g!0n#2#%#*其年净固碳量在阳坡
中下部显著高于谷地"))2)g!0i#2#%#!其他 )
个立地类型高于谷地但差异性均不显著"$2+g
,,2,g!0n#2#%#( 故灌木层净初级生产力和年净
固碳量分别呈阳坡中部 n阳坡上下部与阴坡各坡
位n谷地或阳坡中下部 n阳坡上部与阴坡各坡位
n谷地的变化规律性*草本层净初级生产力在阴坡
中部显著高于除阳坡上部以外的其他 % 个立地类型
")2*g $*2,g!0i#2#%#!阳坡上部也高于上
述 % 个立地类型但差异性均不显著 " $#2,g
*&c$g!0n#2#%#*其年净固碳量在阴坡中部显著
高于阳坡中部与阴坡上下部及谷地 ) 个立地类型
"&,2*g $+$2)g!0i#2#%#!阳坡上下部也高于
上述 ) 个立地类型但差异性均不显著 "*2+g
$$)c,g!0n#2#%#( 故草本层净初级生产力与年
净固碳量分别呈阴坡中部 n阳坡上部 n阳坡中下
部与阴坡上下部及谷地或阴坡中部n阳坡上下部
n阳坡中部与阴坡上下部及谷地的变化规律性(
由此可见!乔木层净初级生产力和年净固碳量随立
地类型变化趋势与其植被相类似!而灌木层和草本
层净初级生产力和年净固碳量随立地类型变化趋势
却与其植被不同(
表 G<长白山 P 种立地类型白桦林植被净初级生产力和年净固碳量
指标 层次
立地类型
) " * + , - .
净初级生产力"O+@4
J"
+5
J$
#
年净固碳量"O+@4
J"
+5
J$
#
乔木层 %2") q$2,+5A ,2*# q#2,*5 ,2& q#2+5 )2$& q$2$"5A *2+, q$2#%= *2"" q#2*+= 2,+ q"2)#A
灌木层 #2, q#2#&5 #2)+ q#2#)5A #2%, q#2#,A #2%$ q#2#+5A #2) q#2#)5A #2), q#2$"5A #2)+ q#2$$5A
草本层 #2%) q#2,+5 $2#+ q#2%$5A #2+$ q#2"&5 #2*+ q#2)5 #2++ q#2$#5 $2# q#2"+A #2&% q#2$&5
植被层 2$) q$2))5A %2)) q#2%,5A )2*" q#2%$5 %2 q#2+)5A $#2* q$2#,= $$2"% q$2##= +2* q"2%&A
乔木层 "2$ q#2+#5A $2* q#2"#5A $2&# q#2,+5 "2#+ q#2%$5A )2& q#2%&= )2%) q#2)&= ,2#" q$2#+A
灌木层 #2$& q#2#)5 #2") q#2#"5A #2" q#2#$A #2" q#2#,A #2"" q#2#"5A #2"$ q#2#5A #2", q#2#5A
草本层 #2"$ q#2$5 #2)% q#2",5A #2" q#2$$5 #2,) q#2$#5A #2"+ q#2#)5 #2%+ q#2#*A #2,$ q#2#+5
植被层 ,2## q#2+$5A "2% q#2"5A "2," q#2"5 "2+ q#2),5A %2$+ q#2%+= %2," q#2%#= ,2% q$2$%A
,!结论与讨论
B2;<立地对白桦林植被碳储量的影响
本研究得到长白山天然白桦林的植被碳储量在
阴坡上中部与谷地最高!阳坡上中部与阴坡下部
居中!阳坡下部则最低( 与成向荣,$,- .TPR .7
b45BT
,%-得出的结论一致( 阳坡一般均相对较低可
能是由于在长白山地区限制白桦生长的不是光照和
温度!而是土壤水分!阳坡土壤较干旱限制了白桦的
生长所致( 谷地植被碳储量高可能是因为谷地土壤
较其他立地类型肥沃,)!"$- (
本研究得到长白山天然白桦林的植被碳储量为
2+$")%2$ &+2""# O+@4
J"
*总体上高于帽儿
山天然白桦林的植被碳储量"))2&" O+@4J"# ,""-和
华北山区白桦林的植被碳储量 " )"2++ O+
@4
J"
#
,",-
*其中!在高等立地类型显著高于这两个地
区的植被碳储量"0i#2#%#!而中等立地类型高于
这两个地区的植被碳储量!阳坡下部与这两个山区
的植被碳储量基本一致( 这说明立地类型对白桦林
植被碳储量确实具有较大的影响!故在评价各区域
白桦林碳汇作用时应考虑其立地分异规律性(
B2><立地对白桦林土壤碳储量的影响
本研究得到长白山天然白桦林的土壤碳储量在
谷地阳坡上部和阴坡中部最高!阳坡中下部与阴
坡下部居中!阴坡上部最低( 至于谷地中下部土壤
层碳密度相对较高!可能主要是由于谷地平坦!排水
状况差!厌氧呼吸形成较多泥炭所致,""- *而阳坡上
部在中下部土壤层与阴坡中部在中上部土壤层碳密
度相对较高以及阴坡上部在各土壤层碳密度均最
低!可能与坡位对土壤淋溶过程的响应机制不同有
关"如上坡位源区!中下坡位汇区#*此外!阴坡土壤
碳储量相对较低还与阴坡土壤"仅 # )# =4#相对
)"
第 % 期 李娜娜!等$立地类型对长白山天然白桦林生态系统碳储量的影响
较薄有关(
本研究得到长白山天然白桦林土壤碳储量
$$2#""2+$ $%&2%$# O+@4
J"
!高于 h@W,$"-等
得出该区平均土壤碳密度"*2+ O+@4J"#( 其中!
高等立地类型显著高于长白山地区的土壤碳储量
"0i#2#%#!中等立地类型高于长白山地区的土壤
碳储量!阴坡上部与该区土壤碳储量基本一致( 这
说明立地类型对白桦林土壤碳储量确实具有较大的
影响!故在评价各区域白桦林土壤碳储量时应考虑
其立地分异规律性(
B2B<立地对白桦林生态系统碳储量的影响
本研究得到的长白山白桦林生态系统碳储量为
$&"2+,"$,*2)) ",$2$"# O+@4
J"
!与华北山区白
桦林生态系统碳储量"$&+2#& O+@4J"# ,",-结论基
本一致( 但分别低于现有吉林省森林生态系统平均
碳储量"""%2,# O+@4J"# ,")-及 h@W 等得出长白山
原始林平均生态系统碳密度"",2& O+@4J"# ,$"- (
其中高等立地类型白桦林的生态系统碳储量与后两
者相近!高于前者*中等立地类型的白桦林生态系统
碳储量低于后者!但与前者相近*低等立地类型上的
生态系统碳储量均低于前三者( 这说明立地类型对
白桦林生态系统碳储量确实具有较大的影响!故在
评价各区域白桦林生态系统储量时应考虑其立地分
异规律性(
B2E<立地对白桦林植被净初级生产力与年净固碳
量的影响
!!本研究得到长白山白桦林的植被净初级生产力
与年净固碳量在阴坡上中部最高!阳坡上下部与
阴坡下部及谷地居中!而阳坡中部最低( 至于阳坡
各坡位白桦林乔木层净初级生产力和年净固碳量相
对较低可能与阳坡光照强烈及土壤干旱限制白桦生
长有关!确切的影响机制尚有待于深入系统的研究(
长白山天然白桦林植被净初级生产力 +2))
")c*" $$2"%#O+@4
J"
+5
J$
!与现有中国东北植
被净初级生产力"2# $)2, O+@4J"+5J$# ,"% J"-
的研究结论基本一致!阳坡上中下部 , 个立地类
型略低于其下限值!阴坡上中下部与谷地 ) 个立
地类型均高于其下限值!但均低于其上限值*其植被
年净固碳量 ,2%,""2," %2,"# O+@4J"+5J$仅在
阴坡上中部高于中国陆地植被固碳量 ")2* O+
@4
J"
+5
J$
#
,"+-与全球平均植被固碳量 ")2$ O+
@4
J"
+5
J$
#
,"&-
!而在阳坡各坡位阴坡下部及谷地
均低于二者( 这说明长白山天然白桦林仅在阴坡
上中部才具有相对较强的固碳能力!而在阳坡各坡
位阴坡下部及谷地上的固碳能力均相对较弱!故应
开展增强其碳汇功能的相关研究(
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