研究冀北山地常见的2种灌丛(榛子灌丛、土庄绣线菊灌丛)的碳密度特征。结果表明:土庄绣线菊灌丛各个组分的碳密度及总碳密度都明显低于榛子灌丛,土庄绣线菊灌丛的生物碳密度、凋落物碳密度、土壤碳密度和总碳密度分别为5.91,0.23,54.31和60.44 t·hm-2,榛子灌丛的生物碳密度、凋落物碳密度、土壤碳密度和总碳密度分别为12.81,1.38,141.08和155.27 t·hm-2;土庄绣线菊灌丛的生物碳密度明显低于中国主要6种灌丛的平均值(10.88 t·hm-2),而榛子灌丛则高于该平均值;绣线菊灌丛的总碳密度也明显低于该地区的华北落叶松林、山杨林、白桦林、蒙古栎林和油松林,榛子灌丛的总碳密度则低于落叶松林、山杨林和白桦林,但高于油松林和蒙古栎林。由此得出结论:2种灌丛之间的碳密度存在较大差异,未受到明显干扰且立地条件较好的灌丛具有较高的碳密度;在区域植被碳密度的评估中应将灌丛纳入评估范围;应采取有效措施诱导该地区的灌丛向乔木林进行演替,以提高碳截存能力;灌丛的碳截存是乔木林碳汇作用在空间和时间上的补充。
The carbon density characteristics of two common types of shrubs (including Spiraea pubescens shrub and Corylus heterophylla shrub) were studied in the paper,which are distributed in northern mountain region of Hebei province. The results showed that Spiraea pubescens shrub was higher than Corylus heterophylla shrub in both the carbon density of every parts and total carbon density. The biological carbon density, litter carbon density, soil organ carbon density and total carbon density of Spiraea pubescens shrub were 5.91,0.23,54.31 and 60.44 t·hm-2,and those of Corylus heterophylla shrub were 12.81,1.38,141.08 and 155.27 t·hm-2. The biological carbon density of Spiraea pubescens shrub was lower than the average carbon density of shrub communities of China which was 10.88 t·hm-2, and that of Corylus heterophylla shrub was higher than that. The total carbon density of Spiraea pubescens shrub was lower than that of Larix gmelinii forest,Populus davidiana forest, Betula platyphylla forest, Quercus mongolica forest and Pinus tabulaeformis forest, and the total carbon density was lower than that of Larix gmelinii forest,Populus davidiana forest, Betula platyphylla forest,and higher than that of Quercus mongolica forest and Pinus tabulaeformis forest. It was concluded that there is significant difference among various shrubs, and there is a bigger carbon density in the shrubs under better site conditions and free of disturbance for long time and the carbon density of shrubs should be considered when the carbon density is evaluated in regional scale, moreover, in order to enhance carbon sequestration of vegetation, some measurements should be carried out to lead a succession from shrubs to forests. Shrubs might be regarded as complementary for forests in carbon sequestration in temporal and spatial aspects.
全 文 :第 50 卷 第 6 期
2 0 1 4 年 6 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 50,No. 6
Jun.,2 0 1 4
doi:10.11707 / j.1001-7488.20140604
收稿日期: 2013 - 03 - 25; 修回日期: 2014 - 04 - 28。
基金项目: 国家“十二五”科技支撑计划项目“华北中山区高效水土保持林构建技术研究与示范”(2011BAD38B0605) ; 河北省科技厅科技
支撑项目(10236728)。
* 许中旗为通讯作者。
冀北山地 2 种典型灌丛的碳密度特征*
李亚男1,2 虞晓凡1,2 许中旗1,2 刘乐乐1 姚卫星3 王 丽1
(1.河北农业大学林学院 保定 071000; 2.河北省林木种质资源与森林保护重点实验室 保定 071000;
3.河北省木兰围场国有林场管理局 围场 068400)
摘 要: 研究冀北山地常见的 2 种灌丛(榛子灌丛、土庄绣线菊灌丛)的碳密度特征。结果表明: 土庄绣线菊灌
丛各个组分的碳密度及总碳密度都明显低于榛子灌丛,土庄绣线菊灌丛的生物碳密度、凋落物碳密度、土壤碳密度
和总碳密度分别为 5. 91,0. 23,54. 31 和 60. 44 t·hm - 2,榛子灌丛的生物碳密度、凋落物碳密度、土壤碳密度和总碳
密度分别为 12. 81,1. 38,141. 08 和 155. 27 t·hm - 2 ; 土庄绣线菊灌丛的生物碳密度明显低于中国主要 6 种灌丛的平
均值(10. 88 t·hm - 2 ),而榛子灌丛则高于该平均值; 绣线菊灌丛的总碳密度也明显低于该地区的华北落叶松林、山
杨林、白桦林、蒙古栎林和油松林,榛子灌丛的总碳密度则低于落叶松林、山杨林和白桦林,但高于油松林和蒙古栎
林。由此得出结论: 2 种灌丛之间的碳密度存在较大差异,未受到明显干扰且立地条件较好的灌丛具有较高的碳
密度; 在区域植被碳密度的评估中应将灌丛纳入评估范围; 应采取有效措施诱导该地区的灌丛向乔木林进行演
替,以提高碳截存能力; 灌丛的碳截存是乔木林碳汇作用在空间和时间上的补充。
关键词: 灌木林; 碳密度; 生物量; 土壤; 凋落物
中图分类号: S714. 3 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 7488(2014)06 - 0028 - 06
Carbon Density Characteristics of Two Typical Shrub Communities in the
Northern Mountain Region of Hebei
Li Yanan1,2 Yu Xiaofan1,2 Xu Zhongqi1,2 Liu Lele1 Yao Weixing3 Wang Li1
(1 . College of Forestry,Agricultural University of Hebei Baoding 071000; 2 . Key Lab of Genetic Resources of Forest and Forest Protection of
Hebei Province Baoding 071000; 3 . Mulanweichang National Forestry Administration of Hebei Province Weichang 068400)
Abstract: The carbon density characteristics of two common types of shrubs ( including Spiraea pubescens shrub and
Corylus heterophylla shrub ) were studied in the paper,which are distributed in northern mountain region of Hebei
province. The results showed that Spiraea pubescens shrub was higher than Corylus heterophylla shrub in both the carbon
density of every parts and total carbon density. The biological carbon density,litter carbon density,soil organ carbon
density and total carbon density of Spiraea pubescens shrub were 5. 91,0. 23,54. 31 and 60. 44 t·hm - 2,and those of
Corylus heterophylla shrub were 12. 81,1. 38,141. 08 and 155. 27 t·hm - 2 . The biological carbon density of Spiraea
pubescens shrub was lower than the average carbon density of shrub communities of China which was 10. 88 t·hm - 2,and
that of Corylus heterophylla shrub was higher than that. The total carbon density of Spiraea pubescens shrub was lower than
that of Larix gmelinii forest,Populus davidiana forest,Betula platyphylla forest,Quercus mongolica forest and Pinus
tabulaeformis forest,and the total carbon density was lower than that of Larix gmelinii forest,Populus davidiana forest,
Betula platyphylla forest,and higher than that of Quercus mongolica forest and Pinus tabulaeformis forest. It was concluded
that there is significant difference among various shrubs,and there is a bigger carbon density in the shrubs under better
site conditions and free of disturbance for long time and the carbon density of shrubs should be considered when the carbon
density is evaluated in regional scale, moreover, in order to enhance carbon sequestration of vegetation, some
measurements should be carried out to lead a succession from shrubs to forests. Shrubs might be regarded as
complementary for forests in carbon sequestration in temporal and spatial aspects.
Key words: shrubbery; carbon density; biomass; soil; litters
第 6 期 李亚男等: 冀北山地 2 种典型灌丛的碳密度特征
中国有灌丛面积 2 亿 hm2(侯学煜,1982),占中
国陆地总面积的 1 /5,是全国现存森林面积的近 2
倍(胡会峰等,2006)。灌木不仅在中国干旱、半干
旱地区有大量分布,而且也是森林生态系统不可或
缺的重要层次,同乔木、草本植物以及蕨类、苔藓类
和其他层外植物组成森林群落。灌木一般处于森林
群落的下层,当森林群落上层乔木衰弱,下层灌木占
优势并构成森林主体时,则形成灌丛 (向艳辉,
2004)。因此,灌丛是重要的生态系统类型,在生态
保护、恢复和重建中有着重要作用。全球变暖已成
为人类面临的主要环境问题,通过植树造林来增加
碳截存量已成为实现《京都议定书》减排目标的重
要措施。与乔木林相比,灌丛因处于次要地位而未
受到应有重视。灌丛与乔木林在固碳方面有何差
异,以及这种差异是否显著,都有待明确。目前,对
于中国森林碳汇功能的研究主要集中于乔木林,而
忽视了灌丛碳密度的估算,这样一方面导致我国森
林碳汇能力的估算存在很大的不确定性,另一方面
也大大低估了中国森林生态系统的碳汇能力。目
前,有关灌丛的研究多集中于生物量、物种多样性及
其经济价值的研究( Lieth et al.,1975; 李钢铁等,
1998; 卢振龙等,2009; 郑绍伟等,2007),对灌丛
固碳作用的研究则较为少见。陈遐林等 (2002)和
郝瑞玉(2003)曾对山西太岳山区和霍山山地的灌
丛生物量进行了研究,发现山西太岳山虎榛子
( Ostryopsis davidiana ) 灌 丛、榛 子 ( Corylus
heterophylla)灌丛和黄刺玫 ( Rosa xanthina)灌的地
上生物量为 3 567. 23 ~ 5 426. 56 g·m - 2,霍山山地
三裂绣线菊(Spiraea trilobata)灌丛和连翘(Forsythia
suspensa)灌丛的地上生物量为 2 400. 00 ~ 4 933. 33
g·m - 2。燕山北部山地存在大量的灌丛群落,多是
原有森林生态系统受到强烈的人畜干扰后形成的退
化生态系统,它们多分布于干旱、瘠薄的立地条件。
本研究拟对燕山北部山地常见的两种灌丛———土庄
绣线菊(Spiraea pubescens)灌丛和榛子灌丛的碳密度
进行研究,为正确认识和评价该地区不同植被类型
的碳汇功能,以及在不同尺度上准确估算森林植被
的生物碳密度提供基础数据。
1 研究区概况
研究区位于河北省木兰围场国有林场管理局的
孟滦林场。该林场地处浑善达克沙地南缘和滦河上
游,属大兴安岭、燕山余脉的汇接地带以及坝上草原
向坝下山地森林过渡的地带 (116°32—117°14 E,
41°35—42°40N),海拔 750 ~ 1 998 m。该地区属
半干旱向半湿润过渡地带大陆性季风型山地气候,
全年无霜期 67 ~ 128 天,年平均气温 - 1. 4 ~ 4. 7
℃,极端最高气温 38. 9 ℃,极端最低气温 - 42. 9
℃,年均降水量 380 ~ 560 mm,主要集中在 7—9 月。
本研究中的土庄绣线菊灌丛、榛子灌丛位于孟滦林
场石桌子作业区的小东沟,是燕山北部地区常见的
2 种灌木林类型。土庄绣线菊灌丛是在长期频繁的
放牧干扰之下形成的一种偏途顶级,在该地区一般
分布在相对瘠薄的干旱阳坡。而榛子灌丛则是原有
乔木林被采伐之后,新的先锋森林群落出现之前的
一种过渡类型,也是自然形成的一种群落类型,但一
般分布于坡度相对平缓、土层较厚的阴坡或阳坡,为
该地区植被演替过程中的早期阶段,在排除外来干
扰之 后,将 以 较快 速度演替 为 天然 次 生 山 杨
(Populus davidiana)白桦 ( Betula platyphylla) 林,或
在人工经营条件下成为人工林。本研究中的土庄绣
线菊灌丛仍处于放牧干扰之下,榛子灌丛则因为具
有较好的经济效益处于围封状态,围封时间为 3 年。
试验林地基本情况见表 1。
表 1 试验地基本概况
Tab. 1 Conditions of the studied sites
代码
Code
群落类型
Community type
海拔
Altitude /m
坡向
Aspect
坡度
Slope
灌木盖度
Shrub coverage
起源
Origin
干扰
Disturbance
SPS 土庄绣线菊灌丛
Spiraea pubescens shrub
1 400 东南
Southeast
25° 0. 6 天然更新
Natural regeneration 放牧
Grazing
CHS 榛子灌丛
Corylus heterophylla shrub
1 400 西北
Northwest
20° 0. 9 天然更新
Natural regeneration 围封
Fenced
2 研究方法
2. 1 标准地设置
在作业区内选取土庄绣线菊灌丛、榛子灌丛 2
种群落类型,在每种类型内,按照上、中、下坡分别设
置 5 个灌木、草本及凋落物调查样方,每种群落类型
共设样方 45 个,灌木、草本及凋落物调查样方面积
分别为 2 m × 2 m、1 m × 1 m 和 0. 5 m × 0. 5 m。
2. 2 测定与取样方法
采用收获法测定灌木、草本的生物量和凋落物
92
林 业 科 学 50 卷
层的现存量。灌木分别测定干、枝、叶鲜质量,取各
器官样品在 80 ℃恒温条件下烘干至恒质量,计算各
器官含水量,求算各自生物量,推算全部灌木生物
量。草本测定鲜质量,取样品在 80 ℃恒温条件下烘
干至恒质量,计算含水率,求算草本生物量。灌木和
草本地下生物量采用根冠比推算,根冠比来自文献
(上官铁梁等,1989; 刘延惠等,2011; 何列艳等,
2011)。凋落物按未分解、半分解测定其鲜质量,取
样后在 80 ℃恒温条件下烘干至恒质量,然后计算其
现存量。
另在每个样方内,采用随机取样的方法确定 3
个取样点,挖取土壤剖面(深至土壤母岩),进行分
层取样,每层深度为 10 cm。将所取土壤样品带回
室内,用重铬酸钾法测定土壤有机碳含量。同时,用
环刀分层取样,测定土壤密度。根据土壤密度及土
壤有机碳含量计算土壤碳密度。
2. 3 生物碳密度计算
灌木不同器官的碳密度由生物量与其碳含量的
乘积获得; 各群落生物碳密度为灌木层及草本层碳
密度之和; 各群落总碳密度为灌木层、草本层、凋落
物层和土壤层有机碳密度之和(邓华平等,2011)。
各植被层及凋落物层含碳率按 0. 5 计算 ( Fang
et al.,2001)。
2. 4 土壤碳密度计算
土壤有机碳密度是指单位面积一定深度的土层
中有机碳的贮量,某一土层有机碳密度的计算公
式为:
SOC i = Ci × Di × Ei × (1 - Gi) /100。
式中:SOC i为 i 土层土壤有机碳密度(kg·m
- 2);Ci为
i 土层土壤有机碳含量( g·kg - 1 );Di为 i 土层土壤密
度( g·cm - 3 );Ei为 i 土层土壤厚度( cm);Gi为直径
≥2 mm 的石砾所占的体积百分比(% )。
如果某一土壤剖面由 k 层组成,那么该剖面总
碳密度 Ct为:
Ct = ∑
k
i = 1
SOC i。
式中 k 为土壤剖面的土层数目。
2. 5 数据处理
利用 SPSS13. 0 进行 One-way ANOVA 方差分
析,比较不同群落类型间的差异。
3 结果与分析
3. 1 2 种灌丛的生物碳密度
从图 1 可以看出,土庄绣线菊灌丛的生物碳密
度明显低于榛子灌丛。土庄绣线菊灌丛和榛子灌丛
的生物碳密度分别为 5. 91 和 12. 81 t·hm - 2,后者为
前者的 2. 17 倍。胡会峰等(2006)对中国 6 种主要
灌丛的生物碳密度进行了估算,6 种灌丛的平均生
物碳密度为 10. 88 t·hm - 2。因此,该地区土庄绣线
菊灌丛的生物碳密度明显低于全国平均水平,只相
当于全国平均水平的 54. 32%,而榛子灌丛则比全
国平均水平高出 17. 74%。
同时,本研究中 2 种灌木林的生物碳密度明显
低于山西太岳山区的虎榛子灌丛和榛子灌丛、黄刺
玫灌丛(陈遐林等,2002)及霍山地区的三裂绣线菊
灌丛和连翘灌丛(郝瑞玉等,2003)。山西太岳山 3
类灌 丛 的 地 上 生 物 量 为 3 567. 23 ~ 5 426. 56
g·m - 2,霍山山地 2 类灌丛的地上生物量为 2 400 ~
4 933. 33 g·m - 2。本研究中土庄绣线菊灌丛地上平
均生 物 量 只 有 418. 54 g·m - 2,榛 子 灌 丛 为
1 072. 05 ~ 2 483. 92 g·m - 2。由此可见,该地区灌
丛的生物量及生物碳密度明显低于太行山中段地
区。另外,根据贾彦龙等 (2012)的研究,该地区分
布面积最广的天然次生山杨白桦林和华北落叶松
(Larix principis-rupprechtii)人工林的生物碳密度分
别为 23. 95 和 26. 17 t·hm - 2,明显高于本研究的 2
种灌丛群落,这说明在该地区灌丛群落的生物碳截
存能力明显低于乔木林。
图 1 不同群落类型生物碳密度
Fig. 1 Biological carbon density of
different community types
另外,如图 2 所示,不同植物群落类型生物碳密
度的组成明显不同。土庄绣线菊灌丛生物碳密度为
5. 91 t·hm - 2,灌木层、草本层分别占 62. 01% 和
37. 99% ; 榛子灌丛生物碳密度为 12. 81 t·hm - 2,
乔、灌、草本层分别占 22. 96%,62. 31%和 14. 73%。
3. 2 2 种灌丛的凋落物层碳密度
森林凋落物是森林生态系统物质循环的重要组
成部分,是大气层和土壤之间碳交换的媒介之一
(Yadvinder,et al.,2000)。作为土壤 - 植物系统碳
03
第 6 期 李亚男等: 冀北山地 2 种典型灌丛的碳密度特征
图 2 2 种灌丛生物碳密度组成
Fig. 2 Composition of the biological carbon
density of two kinds of shrubs
循环的联结库,凋落物对土壤碳密度及森林生态系
统碳循环具有重要影响。森林凋落物层的厚度、生
物量大小与森林类型、森林年龄、凋落物的分解速
度、人为干扰以及温度、水分等因子有关(孟蕾等,
2010)。由图 3 可知,土庄绣线菊灌丛、榛子灌丛
的凋落物碳密度分别为 0. 23 和 1. 38 t·hm - 2。榛
子灌丛凋落物的积累量明显高于土庄绣线菊灌
丛,这主要是因为,与土庄绣线菊灌丛相比,榛子
灌丛的生产力更高,凋落物的输入量也更大。该
地区天然次生山杨白桦林和华北落叶松人工林的
凋落物层碳密度分别为 4. 84 和 6. 39 t·hm - 2 (贾
彦龙等,2012),明显高于本研究中的土庄绣线菊
灌丛和榛子灌丛。2 种灌丛中凋落物碳密度明显
低于乔木林的原因,一方面是由于灌丛的生产力
较低、凋落物的输入量较小; 另一方面是由于灌丛
内部小气候环境与乔木林相比具有明显不同。灌
木植株矮小,形成的灌丛对温度、湿度等环境因子
的影响较小,而乔木植株高大,在乔木林内形成的
特有的林内环境,与灌丛相比,湿度更大、温度更
低,这些因素在一定程度上会抑制凋落物的分解,
从而有利于凋落物的积累。
图 3 2 种灌丛凋落物碳密度
Fig. 3 Litter carbon density of two kinds of shrubs
3. 3 2 种灌丛的土壤碳密度
不同群落类型土壤碳密度如表 3 所示。由表 3
可以看出,土庄绣线菊灌丛土壤碳密度明显低于榛
子灌丛(P < 0. 05),土庄绣线菊灌丛和榛子灌丛的
土壤碳密度分别为 54. 31 和 141. 08 t·hm - 2,榛子灌
丛约为土庄绣线菊灌丛的 2. 60 倍。另外,该地区的
天然次生山杨白桦林和华北落叶松人工林的土壤碳
密度分别为 161. 50 和 168. 60 t·hm - 2 (张兴锐等,
2009)。由此可知,土庄绣线菊灌丛的土壤碳密度
明显低于 2 种乔木林,而榛子灌丛与 2 种乔木林较
为接近。同时,从不同层次的比较可以看出,有机碳
密度的差别不只表现在浅层土壤,在各个层次上都
有差别,因此,进行碳密度的比较时,只进行浅层的
比较是不全面的。Robert 等(2011)通过研究发现,
只在表层土取样会低估土壤碳密度。
表 3 2 种灌丛的土壤碳密度①
Tab. 3 Soil carbon density of two kinds of shrubs
t·hm - 2
土层 Soil layer SPS CHS
1 ~ 10 cm 27. 06 ± 2. 07b 38. 91 ± 11. 44a
10 ~ 20 cm 15. 53 ± 3. 51b 33. 68 ± 2. 90a
20 ~ 30 cm 6. 32 ± 3. 07 b 25. 55 ± 8. 62 a
30 ~ 40 cm 3. 38 ± 3. 96 b 17. 76 ± 8. 62 a
40 ~ 50 cm 1. 55 ± 1. 38b 12. 61 ± 4. 88a
50 ~ 60 cm 0. 32 ± 0. 56 b 9. 47 ± 5. 78a
60 ~ 70 cm 0. 14 ± 0. 24 b 3. 11 ± 1. 70a
70 ~ 80 cm
80 ~ 90 cm
总计 Total 54. 31 b 141. 08 a
①同行不同字母表示群落类型间差异显著 ( n = 3,P < 0. 05 )。
Different letters in the same line mean significantly different among
different communities ( n = 3,P < 0. 05) .
3. 4 2 种灌丛的总碳密度
从表 4 可以看出,土庄绣线菊灌丛的总碳密度
明显低于榛子灌丛,二者分别为 60. 44 和 157. 16
t·hm - 2,后者为前者的 2. 59 倍,由此可以看出,尽管
都是灌丛,但是它们的总碳密度却存在巨大差异。
根据毕君等(2011)的研究结果,该地区常见的华北
落叶松林总碳密度为 185. 80 t·hm - 2、油松 ( Pinus
tabulaeformis)林为 142. 08 t·hm - 2、山杨林为 218. 69
t·hm - 2、白桦为 187. 51 t·hm - 2、蒙古栎 ( Quercus
mongolica)林为 147. 65 t·hm - 2。由以上结果可知,
土庄绣线菊灌丛的总碳密度明显低于各种乔木林,
而榛子灌丛则低于落叶松林、白桦林和山杨林,分别
为 3 种乔木林的 83. 57%,71. 00%和 82. 80%,但高
于油松林和蒙古栎林,分别高出 9. 28%和 5. 16%。
另外,从总碳密度的组成来看,在 2 种灌丛中,
土壤碳密度都占有最大比重,土庄绣线菊灌丛、榛子
13
林 业 科 学 50 卷
灌丛的土壤碳密度分别占总碳密度的 89. 84% 和
90. 86%。因此,在 2 种灌丛中,土壤在碳截存方面
具有主导作用。
表 4 2 种灌丛的总碳密度①
Tab. 4 Total carbon density of two kinds of shrubs
组分
Component 项目
Item SPS CHS
乔木
Arbor
灌木
Shrub
草本
Herb
凋落物
Litter
土壤
Soil
碳密度
Carbon density /( t·hm - 2 )
— 2. 94
比例
Proportion(% )
— 1. 89
碳密度
Carbon density /( t·hm - 2 )
3. 67b 7. 98a
比例
Proportion(% )
6. 07 5. 14
碳密度
Carbon density /( t·hm - 2 )
2. 25a 1. 89a
比例
Proportion(% )
3. 72 1. 21
碳密度
Carbon density /( t·hm - 2 )
0. 23b 1. 38a
比例
Proportion(% )
0. 37 0. 89
碳密度
Carbon density /( t·hm - 2 )
54. 31b 141. 08a
比例
Proportion(% )
89. 84 90. 86
①同行不同字母表示群落类型间差异显著 ( n = 5,P < 0. 05 )。
Different letters in the same line mean significantly different among
different communities ( n = 5,P < 0. 05) .
4 结论与讨论
本研究表明,2 种灌木林碳密度存在明显差异,
榛子灌丛总碳密度明显高于土庄绣线菊灌丛,前者
为后者的 2. 57 倍。二者的差异主要表现在土壤碳
密度上,而土壤碳密度不同的原因主要来源于人为
干扰和立地条件的差异。强烈的人为干扰会导致土
壤碳密度明显下降,这已被大量研究所证明 (林丽
等,2010; 许中旗等,2009)。土庄绣线菊灌丛长期
处于强烈的人畜干扰之下,人畜干扰会抑制植物的
生长,影响地表凋落物的积累及加速土壤有机质的
分解,使得土庄绣线菊灌丛土壤的有机碳含量明显
低于榛子灌丛。另外,2 种灌木林土壤碳密度的差
异与立地条件有密切关系。自然条件下,榛子灌丛
一般分布于坡度较缓、土层较为深厚的立地条件下,
生产力较高,向土壤输送的有机碳量也相对较大;
而土庄绣线菊灌丛则常见于坡度较陡、土层较薄的
立地上,其生产力较低,其土壤碳密度也相对较低
(侯庸等,2000)。
通过与已有的研究结果比较发现,土庄绣线菊
灌丛的总碳密度明显低于该地区常见的乔木林类
型,榛子灌丛则接近于该地区的落叶松林、白桦林和
山杨林,而大于该地区的油松林和蒙古栎林(毕君
等,2011)。土庄绣线菊灌丛在土壤碳密度和生物
碳密度 2 个方面都明显低于 2 种乔木林(张兴锐等,
2010; 毕君等,2011; 贾彦龙等,2012),而榛子灌
丛与乔木林的土壤碳密度相近,其总碳密度的差异
主要来源于生物碳密度。由此可知,从普遍意义上
讲,导致灌丛与乔木林碳密度具有明显差异的原因
是生物碳密度的不同,乔木因其有更高的生物量及
更长的寿命而具有更高的碳截存能力。因此,从增
加森林生态系统碳截存能力的角度来看,应采取有
效措施诱导灌丛向以乔木为建群种的森林群落演
替。在生态条件允许的情况下,将灌丛逐渐转化为
乔木林,将极大提高中国森林的碳汇能力。
从本研究也可以看出,尽管灌丛的碳密度低于
多数的乔木林,但其仍能维持一定规模的碳库。榛
子灌丛的碳密度为 155. 27 t·hm - 2,分别达到该地区
落叶松林、白桦林和山杨林总碳密度的 83. 57%,
82. 80%和 71. 00%,比油松林高 9. 28%,比蒙古栎
林高 5. 16%。这说明,灌丛也具有明显的碳截存作
用,在进行区域生态系统碳密度评估时,灌丛应被考
虑在内。但是,近年来有关森林植被碳汇功能评估
的研究大部分都将灌丛排除在外 (康文星等,
2009),使得区域水平上碳密度的评估结果明显偏
低。因此,加强灌丛碳汇作用的研究对于正确认识
中国森林的碳汇功能具有重要意义。另外,与乔木
林相比,灌丛对立地条件的要求较低,可以分布在乔
木林不能生存的立地条件上,发挥碳截存作用; 而
且,灌丛的形成所需时间较短,往往出现在乔木林之
前的演替阶段,因此,在乔木林形成之前,是灌丛在
发挥着碳截存作用。因此,从碳截存的角度看,灌丛
是对乔木林在空间和时间上的补充。
参 考 文 献
毕 君,王 超 . 2011. 木兰围场森林固碳能力及其特征 . 东北林业
大学学报,39(2) :45 - 46,85.
陈遐林,马钦彦,康峰峰,等 . 2002. 山西太岳山典型灌木林生物量
及生产力研究 . 林业科学研究,15(3) : 304 - 309.
邓华平,李树战,何明山,等 . 2011. 豫南不同年龄杉木林生态系统
碳密度及其空间动态特征 . 中南林业科技大学学报,31(8) : 83
- 90,95.
郝瑞玉 . 2003. 霍山山地灌丛植被的研究 . 山西林业科技,(9) : 8 -
14.
何列艳,亢新刚,范小莉,等 . 2011. 长白山区林下主要灌木生物量
估算与分析 . 南京林业大学学报: 自然科学版,35 (5 ) : 45 -
50.
23
第 6 期 李亚男等: 冀北山地 2 种典型灌丛的碳密度特征
侯学煜 . 1982. 中华人民共和国植被图 .北京: 中国地图出版社 .
侯 庸,王桂青,张 良 . 2000. 阜平驼梁山区灌丛植被的研究 . 河
北林果研究,15(4) : 318 - 324.
胡会峰,王志恒,刘国华,等 . 2006. 中国主要灌丛植被碳储量 . 植物
生态学报,30(4) : 539 - 544.
贾彦龙,许中旗,纪晓林,等 . 2012. 燕山北部山地人工林与天然次
生林的生物碳密度 .自然资源学报,27(7) : 1241 - 1251.
康文星,田 徵,何介南,等 . 2009. 广州市十种森林生态系统的碳
循环 . 应用生态学报,20(12) : 2917 - 2924.
李钢铁,秦富仓,贾守义,等 . 1998. 旱生灌木生物量预测模型的研
究 . 内蒙古林学院学报: 自然科学版,20(2) : 25 - 31.
林 丽,曹广民,李以康,等 . 2010. 人类活动对青藏高原高寒矮嵩
草草甸碳过程的影响 . 生态学报,30(15) : 4012 - 4018.
刘延惠,王彦辉,于澎涛,等 . 2011. 六盘山主要植被类型的生物量
及其分配 . 林业科学研究,24(4) : 443 - 452.
卢振龙,龚孝生 . 2009. 灌木生物量测定的研究进展 . 林业调查规
划,34(4) : 37 - 40,45.
马钦彦,陈遐林,王 娟,等 . 2002. 华北主要森林类型建群种的含
碳率分析 . 北京林业大学学报,24(5 /6) : 96 - 100.
孟 蕾,程积民,杨晓梅,等 . 2010. 黄土高原子午岭人工油松林碳
储量与碳密度研究 . 水土保持通报,30(2) : 133 - 137.
上官铁梁,张 峰 . 1989. 云顶山虎棒子灌丛群落学特性及生物量 .
山西大学学报: 自然科学版,12(3) : 347 - 352.
向艳辉 . 2004. 万峰山自然保护区灌木林特点及保护开发意见 . 林
业调查规划,29(2) : 57 - 60.
许中旗,李文华,许 晴,等 . 2009. 人为干扰对典型草原土壤碳密
度及生态系统碳密度的影响 . 自然资源学报,24 (4 ) : 621 -
629.
张兴锐,许中旗,纪晓林,等 . 2010. 燕山北部山地典型植物群落土
壤有机碳贮量及其分布特征 . 水土保持学报,24 (1 ) : 186 -
190.
郑绍伟,唐 敏,邹俊辉,等 . 2007. 灌木群落及生物量研究综述 . 成
都大学学报:自然科学版,26(3) : 189 - 192.
Fang J Y,Chen A P,Peng C H,et al. 2001. Changes in forest biomass
carbon density in China between 1949 and 1998. Science,292
(5525) : 2320 - 2322.
Lieth H,Whittaker R H. 1975. Primary productivity of the biosphere.
New York: Springer Verlag.
Robert B H,Paul W F,Brian D S. 2011. Deep soil horizons:
contribution and importance to assessing whole-ecosystem response to
management and global change. Forest Science,57(1) : 67 - 76.
Yadvinder M,John G. 2000. Tropical forests and atmospheric carbon
dioxide. Tree,15(8) : 332 - 337.
(责任编辑 于静娴)
33