全 文 ：第 !" 卷 第 # 期
$ % & & 年 # 月
林 业 科 学
’()*+,)- ’)./-* ’)+)(-*
/012!"!+02#
’345!$ % & &
喀斯特地区不同植被恢复模式幼林生
态系统碳储量及其空间分布
田大伦&!$<王新凯&!=<方<晰&!$<闫文德&!$<宁晓波!<王光军&!$
"&2中南林业科技大学生态研究室<长沙 !&%%%!# $2南方林业生态应用技术国家工程实验室<长沙 !&%%%!#
=2国家林业局<北京 &%%"&!# !2贵州省林业厅<贵阳 CC%%%&$
摘<要!<研究喀斯特地区 ! 种植被恢复模式幼林生态系统碳含量(碳储量及其空间分布特征% 结果表明& 不同树
种同一器官中的碳含量存在差异# 同一树种不同器官中的碳含量也不同!除楸树外!= 种树地上部分各器官的碳含
量普遍高于地下部分"根$# 不同树种各器官碳含量的变异系数为 %2HH] G"2%$]# 林下灌木层(草本层(死地被
物层的平均碳含量分别为 =%#2"% G!I&2%$!==C2!! GCI#2I& 和 =%"2%& G!%%2HH T’kTF& !植被恢复初期!柏木林地(
楸树林地土壤有机碳含量分别比对照地提高了 CI2="]和 ==2!#]!而花椒林地下降了 $2%#]# 不同林地土壤有机
碳含量均随土壤深度的增加而逐渐下降# ! 种林分乔木层的碳储量表现为楸树林 p车桑子林 p花椒林 p柏木林#
楸树(花椒和柏木林地 % G$% WE土层碳储量分别为 &&=2%I&!H$2!$! 和 &$I2H!& :’DEF$ !与对照地相比!楸树和柏
木林地土壤碳储量分别提高了 =&2&!]和 !"2&=]!而花椒林地却下降了 !2=#]!车桑子林地 % G&% WE土层碳储量
为 C%2C&" :’DEF$ # 楸树林(花椒林(柏木林和车桑子林生态系统碳储量分别为 &&"2$%"!H!2&&"!&$"2#&# 和 C=2"==
:’DEF$ !且 均 表 现 为 土 壤 层 p植 被 层 p死 地 被 物 层! ! 种 林 分 以 楸 树 林 乔 木 层 年 固 碳 能 力 最 高!达
&2&"# :’DEF$6F& !其次为车桑子林!为 %2IHI :’DEF$6F& !柏木林最低!为 %2%H% :’DEF$6F& %
关键词&<喀斯特地区# 植被恢复# 碳含量# 碳储量# 贵州省
中图分类号! ’"&C2C&q#!H<<<文献标识码!-<<<文章编号!&%%& F"!HH"$%&&#%# F%%%" F%H
收稿日期& $%&& F%$ F$&# 修回日期& $%&& F%H F%C%
基金项目& 国家林业公益性行业科研专项"$%&&%!%%#($%%"!&C($%%#%!%=&($%%H%!%=%$ # 国家野外科学观测研究站项目"$%&% F%C$ # 国
家林业局项目"$%&%!$$ # 教育部新世纪优秀人才支持计划"+(*,F&% F%&C&$ # 湖南省科技厅项目"$%&%,>!%&& F=$ # 湖南省教育厅项目"湘
财教字1$%&%2"% 号$ # 长沙市科技局创新平台项目"i&%%=%%# FI&$ %
A&/+’(C#’/&.-&(1C9&#$&BD$"#/$+0#$’($(D$))-/-(#E-.-#&#$’(
F-"#’/&#$’(G&##-/("$(;&/"#"*/-&! H0$I6’0G/’,$(7-
,M67 Q61L7&!$"&22.3.0,#$ ".#/+%) %’(#%&%7:! ?.)/,0&"%4/$ ;)+*.,3+/:%’9%,.3/,:0)1 D.#$)%&%7:$2"/0/.<.:=0>%,0/%,:%’(#%&%7+#0&8CC&+.1 D.#$)%&%7:+) 9%,.3/8,.0 %’"%4/$ ?$+)0=2"/0/.9%,.3/,:81-+)+3/,0/+%)*+"#/&7#&<)7 :DM94643B! :D3W6B[07 9:0B6T3678 946:M618M9:BM[L:M07 M7 Z0L7T9:6789XM:D V0LBY3T3:6:M07 B39:0B6:M07
46:3B79X3B3M7Y39:MT6:38 M7 i6B9:96B36! PLMfD0L >B0YM7W35,D3V0LBY3T3:6:M07 B39:0B6:M07 46:3B79M7W1L838 "%,>43
C%$403$0).)3+3V0B39:9! 5)/$%E:&4->4)7.0)4-+V0B39:9! ?4C,.3343’4).>,+3V0B39:9! 678 N%1%)0.0 *+3#%3.V0B39:95,D3
B39L1:99D0X38 :D6:W6B[07 W07W37:B6:M079Y6BM38 XM:D 8MV3B37::B330BT679M7 :D396E3:B33943WM39678 Y6BM38 XM:D 8MV3B37:
:B33943WM39M7 :D396E3:B330BT67 69X315(6B[07 W07W37:B6:M079X3B3DMTD3BM7 6[0Y3TB0L78 0BT679:D67 :D6:M7
L783BTB0L78 0BT67 V0B619:L8M38 :B33943WM393mW34:"%,>43C%$403$0).)3+35/6BM6:M07 W03VMWM37:90VW6B[07 W07W37:B6:M079
B67T38 VB0E%2HH] :0"2%$] V0B8MV3B37:0BT6790V8MV3B37::B33943WM395(6B[07 W07:37:9B67T38 VB0E=%#2" :0!I&2%!
==C2! :0CI#2I! =%"2% :0!%%2# T’kTF& M7 9DBL[! D3B[! 678 1M:3BV6116Z3B9! B3943W:MY31Z5;367 0BT67MWW6B[07 W07:37:9
B67T38 VB0E=%2$=H :0C"2$!= T’kTF&M7 90M19"% G&% WE834:D$5-::D336B1Z9:6T30VY3T3:6:M07 B39:0B6:M07! 90M10BT67MW
W6B[07 W07:37:M7WB36938 CI2!] 678 ==2C] M7 ?4C,.3343’4).>,+3V0B39:9678 "%,>43C%$403$0).)3+3V0B39:9! [L:
83WB36938 $2&] M7 50)/$%E:&4->4)7.0)4-V0B39:9XD37 W0E46B38 XM:D 4B3@W07Y3B:38 V6BE16785’0M10BT67MWW6B[07
W07:37:TB68L61Z83WB36938 XM:D M7WB369M7T90M1834:D5’0M1W6B[07 9:0B6T39"% G$%WE 834:D$ X3B3&&=2&! H$2! 678
&$I2H :’DEF$ M7 "%,>43C%$403$0).)3+3! 50)/$%E:&4->4)7.0)4-! 678 ?4C,.3343’4).>,+3V0B39:9! B3943W:MY31Z5’0M1
林 业 科 学 !" 卷<
W6B[07 9:0B6T3X69M7WB36938 [Z=&2&] 678 !"2&] M7 "%,>43C%$403$0).)3+3678 ?4C,.3343’4).>,+3V0B39:9! [L:
83WB36938 !2!] M7 50)/$%E:&4->4)7.0)4-V0B39:9W0E46B38 XM:D 4B3@W07Y3B:38 V6BE16785(6B[07 9:0B6T3M7 90M19"% G
&% WE834:D$ X69C%2C :’DEF$ M7 N%1%)0.0 *+3#%3.V0B39:9! ,D3W6B[07 9:0B6T39X3B3&&"2$! H!2&! &$"2# 678 C=2"
:’DEF$ M7 "%,>43C%$403$0).)3+3! 50)/$%E:&4->4)7.0)4-! ?4C,.3343’4).>,+3678 N%1%)0.0 *+3#%3.V0B39:3W09Z9:3E9!
B3943W:MY31Z5(6B[07 9:0Wk9M7 8MV3B37:W0E40737:90V:D39:L8M38 V0B39:3W09Z9:3E9X3B3M7 67 0B83B69& 90M1p
Y3T3:6:M07 p1M:3BV615"%,>43C%$403$0).)3+3V0B39:9D68 :D3DMTD39:W646WM:Z0VW6B[07 93SL39:B6:M07 678 X69L4 :0&2$
:’DEF$6F& # N%1%)0.0 *+3#%3.V0B39:X69:D373m:"%2" :’DEF$6F& $ 678 ?4C,.3343’4).>,+3V0B39:9X69:D310X39:"%2%H
:’DEF$6F& $ M7 :D3V0LBY3T3:6:M07 B39:0B6:M07 46:3B795
;-< =’/1"&B0YM7W3
<<石漠化是土地劣化演变的极端形式之一% 中国
喀斯特石漠化主要分布在西南地区!分布广!程度
深% 随着人为活动对资源需求的加剧!喀斯特地区
石漠化生态系统更加恶化& 水土流失(系统功能明
显降低(生态平衡严重失调!威胁着当地人们的生
存!成为当地农民贫困的主要根源!严重影响着社
会(经济的可持续发展 "周德全等! $%%=# 王世杰
等! $%%=# 王德炉等! $%%!$% 可见!恢复和重建喀
斯特地区石漠化退化的生态环境至关重要% 众多学
者围绕石漠化生态系统进行了大量研究 "周德全
等! $%%=# 王世杰等! $%%=# 王德炉等! $%%!# 龙健
等! $%%$# 李先琨等! $%%=# 刘方等! $%%C# 喻理飞
等! $%%$# 姚长宏等! $%%&# 龙健等! $%%!$!喀斯特
石漠化形成原因已有定论!并提出了相应的治理对
策"苏维词等! $%%I# 司彬等! $%%I$!但喀斯特地区
不同植被恢复模式对生态系统碳储量及其空间分布
的影响仍少见报道% 本研究以贵州省喀斯特地区石
漠化不同植被恢复模式幼林生态系统为对象!比较
研究不同植被恢复模式幼林生态系统碳储量及其空
间分布特征!以揭示石漠化治理过程中!不同植被恢
复模式的碳固定能力!为我国乃至全球森林生态系
统碳平衡估算和石漠化治理生态效益评价提供基础
数据!同时也为我国石漠化治理政策制定提供科学
依据%
&<研究区概况
研究区位于贵州省关岭自治县的关索镇(板贵
镇 和 上 关 镇 " &%C_&C‘)&%C_!#‘*! $C_=!‘)
$I_%C‘+$!东西宽!=2$ kE!南北长C"2= kE!总面积
&!I H%% DE$!均为中度石漠化地区!岩石裸露率
C%] G"%]!地处云贵高原东斜坡!黔中西南地区!
属苗岭山系!为峰峦交错的石灰岩山区!地貌切割深
险!相对高差大!地势由西北向东南渐低!最高海拔
& HC% E!最低海拔="% E!山地面积占"H2=%]!丘陵
占"2!%]!河谷低洼地占&=2&C]!水域占&2&C]%
气候跨越南温带和北亚热带!以中亚热带季风湿润
气候 为 主! 年 均 气 温 &I2$ r! 年 均 日 照 时 数
& =H!2H D! 全 年 无 霜 期 $#" 天! 年 均 降 雨 量
& =!$2$ EE!相对湿度""]!冬无严寒!夏无酷暑!
四季分明!雨热同季!多雾寡照!雨量充沛!分配不
均!冬春干旱!夏季多洪涝% 土壤主要以石灰岩发育
而成的石灰土为主% 地带性原生植被为中亚热带湿
润常 绿 阔 叶 林! 以 壳 斗 科 " 6^T6W363$( 樟 科
".6LB6W363$和山茶科",D36W363$植物为主!次生植
被主要乔木树种有杉木"?4))+)7$0-+0 &0)#.%&0/0$(
香椿 "D%%)0 3+).)3+3$(楸树 "?0/0&C0 >4)7.+$(柏木
"?4C,.3343’4).>,+3$(马尾松 "!+)43-033%)+0)0$(桃
"8-:710&43C.,3+#0$和梨"!:,439445$等!主要灌木
树种有杜鹃花"映山红$"2$%1%1.)1,%) 3+-3+$(火棘
" !:,0#0)/$0 ’%,/4).0)0 $( 花 椒 " 50)/$%E:&4-
>4)7.0)4-$(白刺花 " "%C$%,0 10*+1+$ 和悬钩子
"24>43#%,#$%,+’%&+43$等%
$<研究方法
JK>?植被群落调查及生物量测定
在研究区选择 ! 种人工幼林纯林& 楸树林(花
椒林(柏木林和车桑子"N%1%)0.0 4+3#%30$林!分别
设置 & 块$% Ea==2= E的标准样地!进行每木调
查!! 种林地类型的基本概况和林分特征见表 &%
同时在 ! 种幼林林地的中间!与 ! 种林地相距约
C%% E处的无林地设置 $ 块$% Ea==2= E的对照
样地%
对各样地分别进行测树因子调查(统计后!各样
地按优势木(平均木和被压木 = 级选取标准木共 &$
株!采用全挖实测法测定标准木的生物量!按林木的
组织器官分别称取鲜质量!同时采集分析样品%
选取各样地对角线中心位置设置$ Ea$ E的
样方!每条对角线设 $ 个!每个样地共设 ! 个!记录
每个样方内幼树(灌木和草本植物的种类!采用全挖
实测法分别测定每个样方内各种幼树(灌木和草本
H
<第 # 期 田大伦等& 喀斯特地区不同植被恢复模式幼林生态系统碳储量及其空间分布
<< 表 >?样地概况
5&+@>?C0/,-< ’)"&%9B-9B’#"
样地
’6E413410:
坡向
’10436943W:
坡度 ’1043
83TB33b
"_$
海拔
-1:M:L83b
E
林龄
-T3b6
郁闭度
(B0X7
8379M:Z
平均胸径"或地径$
;367 QAR"0B
TB0L78 8M6E3:3B$bWE
平均树高
;367 :B33
D3MTD:bE
林分密度
’:678 8379M:Zb
":B33’DEF$ $
生物学特性
AM010TMW61
4B043B:M39
楸树林
?0/0&C0 >4)7.+
V0B39:
西北
+0B:DX39:
$C H%% C %2H !2#$ !2I" $ %%%
落叶(乔木(喜光
Q3V01M6:M07!6B[0B!
M7:013B67:
花椒林
50)/$%E:&4-
>4)7.0)4-
V0B39:
南 ’0L:D $% H%% " %2C $2I" &2#H $ %%%
落叶(灌木或小
乔木(喜温
Q3V01M6:M07! 9DBL[
0B8L7T6BL7T6!
WDM1M7T@9379M:MY3
柏木林
?4C,.3343’4).>,+3
V0B39:
全向坡
-16943W:
&C & $&% H %2= $2HC &2$# & !%%
常绿(乔木(喜光
*Y3BTB337! 6B[0B!
M7:013B67:
车桑子林
N%1%)0.0 *+3#%30
V0B39:
西北
+0B:DX39:
$C & %&% ! %2! &2%& &2%C C $%%
常绿(灌木(喜光
*Y3BTB337!9DBL[!
M7:013B67:
对照地
(07:B011678 南
’0L:D $% H%%
一年生和多年
生草本植物
-77L61678
43B377M61D3B[9
植物的生物量!同种植物均按地上部分 "枝叶$(地
下部分"根系$称鲜质量!并分别采集分析样品% 将
小样方内的死地被物按未分解(半分解和已分解全
部选出称质量!分别采集分析样品%
植物样品置于&%C r烘箱杀青C EM7后!再置于
H% r恒温烘至恒质量!换算各种植物(死地被物的
生物量% 林木单株生物量由 = 株标准木的平均值求
得!乔木层生物量由林木单株生物量乘以林分株数
求得%
JKJ?土壤样品采集与处理
分别在楸树林(花椒林(柏木林和车桑子林样地
内按棋盘式布设 H 个采样点% 由于车桑子林地土层
浅薄!只采集 % G&% WE土层的土样!其他 = 种林地
每个采样点均按 % G&% 和 &% G$% WE土层采集土
样!每 $ 个相同土层的土样混合!最终每块样地每土
层共采集土壤样品 ! 个!每个土壤样品&2% kT% 同
时在样地内分别采集石灰岩样品 ! 个!共 &I 个% 土
壤样品风干后!分别过 $% 和 &%% 目筛备用!石灰岩
样品用木锤敲碎!分别过 $% 和 &%% 目筛备用% 同时
用环刀法测定土壤密度%
JKL?植物样品采集与处理
测定生物量的同时!按器官"树干(树枝(树皮(
树叶(树根$分别采集楸树(花椒树(柏木和车桑子
各 = 株!即每一树种每器官样品重复 = 次!均为
&2% kT# 灌木按同种植物分别采集地上部分"枝叶$
和地下部分"根系$的混合样品&2% kT!草本植物同
样也按同种植物分别采集地上部分"枝叶$和地下
部分"根系$的混合样品&2% kT% 植物样品恒温烘至
恒质量后!研磨粉碎备用%
JKM?化学分析方法及数据处理
植物样品中有机碳含量用重铬酸钾 F硫酸容量
法测定"田大伦! $%%!$!土壤样品中有机碳含量用
重铬酸钾 F硫酸氧化法 "水合加热法 $ "田大伦!
$%%!$测定!在测定土壤有机碳含量时!没有采用
R(1预先去除无机碳!因此所测得的土壤有机碳含
量中可能包括了无机碳含量%
变异系数的计算公式为*H3OEJ&%%! *为变异
系数"P$!3为样品标准差! E为样品平均值%
应用 *K(*.(’>’’" ’:6:M9:MW61>6Wk6T3V0B’0WM61
’WM37W3$&%2% 软件包中的均数比较分析(方差分析
和相关分析等方法对数据进行统计分析与处理%
=<结果与分析
LK>?造林树种各器官碳含量
从表 $ 可以看出!不同树种同一器官中的碳含
量存在差异& 树干碳含量表现为车桑子 p柏木 p花
椒 p楸树!且车桑子与花椒(楸树之间差异显著
"!?%2%C$!柏 木 与 花 椒( 楸 树 之 间 差 异 显 著
"!?%2%C$车桑子与柏木之间及花椒与楸树之间差
异不显著"!p%2%C$# 树枝碳含量表现为柏木 p花
椒 p楸树!但两两之间差异不显著 "!p%2%C$# 树
叶碳含量表现为桑子 p柏木 p楸树 p花椒!车桑子
与柏木之间(柏木与楸树之间及楸树与花椒之间差
异均未达到显著水平"!p%2%C$!但车桑子与楸树
#
林 业 科 学 !" 卷<
和花椒之间及柏木与花椒之间差异显著 "!?
%2%C$# 树根碳含量表现为楸树 p柏木 p花椒 p车
桑子!且楸树(柏木和花椒之间不存在显著差异"!
p%2%C$!但他们均显著高于车桑子"!?%2%C$%
表 J?不同树种各器官的碳含量!
5&+@J?A&/+’(7’(#-(#$(1$))-/-(#’/.&("’)1$))-/-(##/--""9-7$-" T’kTF&
器官 nBT67 楸树 ?F>4)7.) 花椒 5F>4)7.0)4- 柏木 ?F’4).>,+3 车桑子 NF*+3#%30
干 ,BL7k II=2=IC"I2H=$6- I"!2==$""2%$$6[- "$I2!!I"$2&"$6A "!%2&IC"=2HI$6A
枝 AB67WD I#!2!!$"$2%&$6- "%C2%$%"&2"I$6- "&$2!I="&2!$$6-
叶 .36V "%&2H"!"C2H$$6-( IIH2IC%"=2%!$6[-A "$!2H=I"&2"$$6(Q "C!2#HH"$2#%$6Q
皮 A6Bk II!2!$H"%2HH$6
果 B^LM: "&C2$"&6
根 J00: IHC2#=&"C2!C$6- ICC2$%="&2%C$ [- IIC2=C""&%2#H$6- !=C2&%#"I2&%$ [A
<大写字母表示差异不显著"!p%2%C$ !不同大写字母表示差异显著"!?%2%C$ !下同 Q6:6XM:DM7 :D3[B6Wk3:B34B3937:Y6BM6:M07 W03VMWM37:9"]$ #
-::D396E3W01LE3! :D396E310X3BW69313:3B9M78MW6:3709MT7MVMW67:8MV3B37:"!p%2%C$ 678 8MV3B37:10X3BW69313:3B9M78MW6:39MT7MVMW67:8MV3B37:"!
?%2%C$ # -::D396E31M73! :D396E3W64M:6113:3B9M78MW6:3709MT7MVMW67:8MV3B37:"!p%2%C$ 678 8MV3B37:W64M:6113:3B9M78MW6:39MT7MVMW97:8MV3B37:5
<<从表 $ 还可以看出!同一树种不同器官中的碳
含量也不同!且不同树种各器官的碳含量由高至低
排序不同% 楸树表现为叶 p枝 p根 p皮 p干!各器
官之间的差异均未达到显著性水平"!p%2%C$# 花
椒表现为枝 p干 p叶 p根!枝与干(叶和根之间差异
并不显著 "!p%2%C$!干(叶和根之间差异不显著
"!p%2%C$!但枝与根之间差异显著"!?%2%C$# 柏
木表现为干 p叶 p枝 p根!不同器官之间的差异均
不显著 "!p%2%C$# 车桑子表现为叶 p干 p果 p
根!叶(干和果两两之间差异不显著"!p%2%C$!但 =
者均显著高于根 "!?%2%C$% 除楸树外!= 种树地
上部分各器官的碳含量普遍高于其地下部分"根$!
不同树种各器官的碳含量变化不大!变异系数为
%2HH] G"2%$]%
LKJ?地被物层碳含量
由表 = 可知!不同林分中灌木层(草本层各种植
物的平均碳含量不同% 车桑子林下灌木层平均碳含
量最高 " !I&2%$ T’kTF& $!其次为花椒林 " =I%2=%
T’kTF&$!再次为柏木林"=C=2&& T’kTF& $!楸树林最
低"=%#2"% T’kTF& $# 各样地草本层平均碳含量为
==C2!! GCI#2I&T’kTF&!表现为车桑子林 p楸树林
p花椒林 p柏木林 p对照地!变异系数 &2H%] G
=%2%%]% 同一林分草本层植物碳含量高于灌木层%
结合表 &!$ 和 = 可见!林下灌木层(草本层各种植物
的平均碳含量明显低于主要造林树种的平均碳含
量!这与林下植物种类及林下环境条件有关% 不同
林 地 死 地 被 物 层 平 均 碳 含 量 为 =%"2%& G
!%%2HH T’kTF&!变异系数为 &$] G&H]%
表 L?地被物碳含量
5&+@L?A&/+’(7’(#-(#$(0(1-/"#’/< T’kTF&
样地 ’6E413410: 灌木 ’DBL[ 草本 R3B[
凋落物层 .M:3B16Z3B
未分解 h783W0E40938 半分解 ’3EM83W0E40938 已分解 Q3W0E40938
楸树林 ?F>4)7.+V0B39: =%#2"%"&5"%$ CI%2#%"$&5H%$ =CI2&C"&!2%%$
花椒林 5F>4)7.0)4-V0B39: =I%2=%"C5""$ C%H2"&"$!5C&$ !&%2!C"&H2%%$ =#&2=%"&$2%%$
柏木林 ?F’4).>,+3V0B39: =C=2&&"$=5%I$ !=$2"="=%5%%$ =IC2#!"&"2%%$
车桑子林 NF*+3#%30 V0B39: !I&2%$"=I5$C$ CI#2I&"&H5%!$ =$&2!I"&$2%%$ =&C2$%"&C2%%$ $H!2=I"&C2%%$
对照地 (07:B011678 ==C2!!"&5H$$
LKL?土壤有机碳含量
由表 ! 可以看出!不同植被恢复模式林地土壤有
机碳含量在空间上分布不均匀% 垂直空间分布上!土
壤有机碳含量均随土壤深度的增加而逐渐下降!表现
出明显的表聚性% 水平空间分布上!= 种不同植被恢
复模式土壤有机碳平均含量表现为柏木林地
"!C2"H% T’kTF&$ p楸树林地"=#2%H& T’kTF&$ p花椒
林地"$H2II! T’kTF&$% 与对照地"$#2$"" T’kTF& $相
比!柏木林地(楸树林地分别提高了 CI2="] 和
==2!#]!而花椒林地下降了 $2%#]% 单因素方差
分析结果表明& 柏木林地显著高于花椒林地和对照
地"!?%2%C$!而柏木林地与楸树林地之间!花椒林
地与对照地之间差异未达到显著水平"!p%2%C$%
由表 ! 还可见!不同植被恢复模式之间同一土
层有机碳含量也存在差异% % G&% WE土层土壤有机
碳含量表现为柏木林地 "C"2$!= T’kTF& $ p车桑子
林地"C%2C&" T’kTF& $ p楸树林地"=#2"&" T’kTF& $
p花椒林地 "=%2$=H T’kTF& $!与对照地相比!柏木
林地(车桑子林地和楸树林地分别提高了 IC2I%]!
!I2&!]和 &!2#%]!而花椒林地下降了 &$2C$]!且
%&
<第 # 期 田大伦等& 喀斯特地区不同植被恢复模式幼林生态系统碳储量及其空间分布
柏木林地(车桑子林地与花椒林地(对照地之间差异
均达到了显著水平"!?%2%C$!而柏木林地(车桑子
林地与楸树林地之间差异未达到显著水平 "!p
%2%C$!楸树林地与花椒林地(对照地之间差异也不
显著"!p%2%C$% &% G$% WE土层土壤有机碳含量
表现为楸树林地 " =H2!!! T’kTF& $ p柏木 林地
"=!2=&" T’kTF&$ p花椒林地"$"2%#% T’kTF& $!且 =
种林地两两之间差异不显著"!p%2%C$!但 = 者均
显著高于对照地"!?%2%C$!分别提高了 I%2$"]!
!=2%I]和 &$2#!]%
表 M?土壤有机碳含量
5&+@M?C’$B7&/+’(7’(#-(# T’kTF&
土层
’0M116Z3B
楸树林地
?F>4)7.+
V0B39:1678
花椒林地
5F>4)7.0)4-
V0B39:1678
柏木林地
?F’4).>,+3
V0B39:1678
车桑子林地
NF*+3#%30
V0B39:1678
对照地
(07:B011678
% G&% WE =#2"&""C2&H$A( =%2$=H"#2%$$A C"2$!$"=$2$I$-( C%2C&""$=2#C$-( =!2CI""$%2$C$A
&% G$% WE =H2!!!"I2!H$- $"2%#%"$!2%$$- =!2=&""=I2C#$- $=2#H""&H2&I$A
均值 ;367 Y61L3 =#2%H&"C2C&$- $H2II!"&"2&C$A !C2"H%"!&2I"$- $#2$"""$I2"%$A
LKM?乔木层碳储量
根据林木各器官的生物量及其相应的碳含量计
算出不同乔木层各器官的碳储量"表 C$% 由表 C 可
以看出!楸树林乔木层碳储量最高!为=2#&& :’DEF$!
而柏木林最低!仅为%2I!% :’DEF$!! 种林分乔木层的
碳储量表现为楸树林 p车桑子林 p花椒林 p柏木林!
地上部分碳储量与地上部分生物量所占的比例基本
一致!如楸树林中!地上部分生物量占总生物量的比
例为 "I2&$]!其地上部分碳储量所占的比例为
"I2=C]% 同样!碳储量在林木不同器官中的分配!基
本上与各器官生物量的分配一致!如楸树林(花椒林(
车桑子林以树干部分生物量占乔木层生物量的比例
最大!占 ="2%"]以上!= 种林分的树干碳储量占乔木
层碳储量的比例最高!达 =I2""]以上!柏木林以树叶
部分生物量占林木生物量的比例最大!占 !=2%C]!其
碳储量所占比例也最高!为 !=2#&]%
表 N?乔木层各器官碳储量
5&+@N?A&/+’("#’/&.-’)1$))-/-(#’/.&("’)&/+’/B&<-/ :’DEF$
器官 nBT67
楸树林
?F>4)7.+V0B39:
花椒林
5F>4)7.0)4-V0B39:
柏木林
?F’4).>,+3V0B39:
车桑子林
NF*+3#%30 V0B39:
生物量
AM0E699
碳储量
(6B[07 9:0B6T3
生物量
AM0E699
碳储量
(6B[07 9:0B6T3
生物量
AM0E699
碳储量
(6B[07 9:0B6T3
生物量
AM0E699
碳储量
(6B[07 9:0B6T3
干 ,BL7k $2&C! &2!$# %2"&C %2!H$ %2&"I %2&$H &2H#" &2!%!
枝 AB67WD &2%C& %2"=% %2I=" %2!!# %2&"! %2&$!
叶 .36V %2"%" %2!#I %2&C# %2&%I %2=H" %2$H& %2##= %2"C%
皮 A6Bk %2!HC %2=$$
果 B^LM: %2&!# %2&%"
根 J00: &2=I$ %2#=! %2!&H %2$"! %2&I$ %2&%H &2&&H %2!HI
合计 ,0:61 C2"C# =2#&& &2#$# &2=&& %2H## %2I!% !2&C" $2"!"
LKN?土壤碳储量
单位面积土层的干质量与其相应碳含量的乘
积!即为各土层的碳储量% 表 I 表明!楸树林地(花
椒林地和柏木林地土壤碳储量分别为 &&=2%I&!
H$2!$! 和 &$I2H!& :’DEF$! 与 对 照 地 " HI2$&$
:’DEF$$相比!楸树林地与柏木林地土壤碳储量分
别提高了 =&2&!]和 !"2&=]!而花椒林地下降了
!2=#]% 由于车桑子林地土壤层很薄!仅约为&% WE
厚度! 因 此 其 土 壤 层 " % G&% WE$ 碳 储 量 仅
为C%2C&" :’DEF$%
从表 I 可以看出!楸树林地(花椒林地(柏木林
地和对照地土壤的碳储量随土壤深度的增加而下
降!下降幅度最大的是柏木林地!由 % G&% WE土层
至 &% G$% WE土层下降了 =H2HH]!其次是对照地和
花椒林地!分别下降了 =&2HH]和 &&2C"]!下降幅
度最小的为楸树林地!仅下降了 &%2%"]%
&&
林 业 科 学 !" 卷<
表 O?土壤有机碳储量垂直分布
5&+@O?E-/#$7&B1$"#/$+0#$’(’)"’$B7&/+’("#’/&.-
土层
’0M1
16Z3B
楸树林地
?F>4)7.+V0B39:1678
花椒林地
5F>4)7.0)4-V0B39:1678
柏木林地
?F’4).>,+3V0B39:1678
车桑子林地
NF*+3#%30 V0B39:1678
对照地
(07:B011678
密度
Q379M:Zb
"T’WEF= $
碳储量
(6B[07 9:0B6T3b
":’DEF$ $
密度
Q379M:Zb
"T’WEF= $
碳储量
(6B[07 9:0B6T3b
":’DEF$ $
密度
Q379M:Zb
"T’WEF= $
碳储量
(6B[07 9:0B6T3b
":’DEF$ $
密度
Q379M:Zb
"T’WEF= $
碳储量
(6B[07 9:0B6T3b
":’DEF$ $
密度
Q379M:Zb
"T’WEF= $
碳储量
(6B[07 9:0B6T3b
":’DEF$ $
% G&% WE &2!#H H C#2C$H &2!!I I !=2"!$ &2="C = "H2"$C &2%"# I C%2C&" &2!H= C C&2$H%
&% G$% WE &2=#$ C C=2C== &2!$" # =H2IH$ &2!%$ & !H2&&I &2!CI = =!2#=$
合计,0:61 &&=2%I& H$2!$! &$I2H!& C%2C&" HI2$&$
LKO?幼林生态系统碳储量空间分布
由表 " 可知!楸树林(花椒林(柏木林和车桑
子林 生 态 系 统 中 的 碳 储 量 分 别 为 &&"2$%"!
H!2&&"!&$"2#&# 和C=2"== :’DEF$ !! 种幼林生态
系统中的碳储量表现为土壤层 p植被层 p死地被
物层!在楸树幼林(花椒幼林(柏木幼林和车桑子
幼林生态系统中!植被层的碳储量分别为 !2&%&!
&2C"=!&2%!= 和 =2%=$ :’DEF$ !分别占整个生态系
统碳储量的 =2C%]!&2H"]!%2H$]和 C2I!]!其
中乔木层碳储量分别占植被层碳储量的 #C2="]!
H=2=!]!I&2=I]和 #%2I%]!表明在 ! 种幼林生
态系统中!植被层的碳储量主要取决于乔木层的
碳储量% 楸树幼林(花椒幼林(柏木幼林和车桑子
幼林死地被物层的碳储量分别为 %2%!C!%2&$%!
%2%=C 和%2&H! :’DEF$ !分别占整个生态系统碳储
量的 %2%=H]!%2&!]!%2%$"]和 %2=!]% 土壤
层的碳储量是相当可观的!在楸树幼林(花椒幼
林(柏木幼 林土壤 层 " % G$% WE$ 碳 储 量 均 在
H$2!$! :’DEF$以上!占整个生态系统碳储量的
#I2!I]以上!车桑子幼林土壤层"% G&% WE$的碳
储量为 C%2C&" :’DEF$ !占整个生态系统碳储量
的 #!2%&]%
表 P?生态系统碳储量的空间分布
5&+@P?C9&#$&B1$"#/$+0#$’(’)7&/+’("#’/&.-$(,&/$’0"-7’"<"#-%" :’DEF$
组分
(0E40737:
楸树林
?F>4)7.+V0B39:
花椒林
5F>4)7.0)4-V0B39:
柏木林
?F’4).>,+3V0B39:
车桑子林
NF*+3#%30 V0B39:
对照地
(07:B011678
生物量
AM0E699
碳储量
(6B[07 9:0B6T3
生物量
AM0E699
碳储量
(6B[07 9:0B6T3
生物量
AM0E699
碳储量
(6B[07 9:0B6T3
生物量
AM0E699
碳储量
(6B[07 9:0B6T3
生物量
AM0E699
碳储量
(6B[07 9:0B6T3
乔木层
-B[0B16Z3B
C2"C# =2#&& &2#$# &2=&& %2H## %2I!% !2&C" $2"!"
灌木层
’DBL[ 16Z3B
%2%&H %2%%C %2%%I %2%%$ %2&#% %2%I" %2==C %2&CC
草本层
R3B[ 16Z3B
%2==" %2&H# %2C&$ %2$I% %2""I %2==I %2$$# %2&=% %2CCI %2&H"
植被
/3T3:6:M07
I2&&= !2&%& $2!!" &2C"= &2HIC &2%!= !2"$& =2%=$ %2CCI %2&H"
死地被物层
.M:3B16Z3B
%2&$C %2%!C %2=%% %2&$% %2%#I %2%=C %2C"# %2&H!
土壤 ’0M1 &&=2%I& H$2!$! &$I2H!& C%2C&" HI2$&$
合计 ,0:61 &&"2$%" H!2&&" &$"2#&# C=2"== HI2=##
LKP?乔木层年净碳固定量
森林生态系统生产力研究的主要内容之一是要
确定系统同化 (n$ 的能力% 由表 H 可以看出!楸树
林(花椒林(柏木林和车桑子乔木层年净生产力分别
为 &2"&"!%2!&$!%2&&$ 和 &2%=H :’DEF$6F&!年碳净
固 定 量 分 别 为 &2&"#! %2$"#! %2%H% 和
%2IHI :’DEF$6F&!地上部分年净固定碳量分别相当
于地下部分的 C2=%!I2&=!C2&C 和 !2II 倍!且均以
树叶年净固定碳量最大% ! 种林分中!以楸树林乔
木层年固碳能力最高!其次为车桑子林分!柏木林分
最低%
!<结论与讨论
本研究结果表明!针叶树种 "柏木 $各器官的
碳含量普遍高于阔叶树种"楸树(花椒和车桑子$ !
这与马 钦彦 等 " $%%$ $ 的研 究 结 果 基 本 相 似%
同一树种不同器官中的碳含量不同! 除 楸 树 外!
= 种树地上部分各器官的碳含量普遍高于地下部
分"根$ !不同树种各器官碳含量的变异系数为
%2HH] G"2%$]!低于我国热带雨林各组分碳含
量的变异系数 I2C] G&C]"李意德等! &##H$ %
$&
<第 # 期 田大伦等& 喀斯特地区不同植被恢复模式幼林生态系统碳储量及其空间分布
表 Q?乔木层年净碳固定量
5&+@Q?R-#7&/+’(&%’0(#"’)&/+’/B&<-/
组分
(0E40737:
楸树林
?F>4)7.+V0B39:
花椒林
5F>4)7.0)4-V0B39:
柏木林
?F’4).>,+3V0B39:
车桑子林
NF*+3#%30 V0B39:
净生产力
+3:4B08LW:MYM:Zb
":’DEF$6F&$
净碳固定量
+3:W6B[07
6E0L7:b
":’DEF$6F&$
净生产力
+3:4B08LW:MYM:Zb
":’DEF$6F&$
净碳固定量
+3:W6B[07
6E0L7:b
":’DEF$6F&$
净生产力
+3:4B08LW:MYM:Zb
":’DEF$6F&$
净碳固定量
+3:W6B[07
6E0L7:b
":’DEF$6F&$
净生产力
+3:4B08LW:MYM:Zb
":’DEF$6F&$
净碳固定量
+3:W6B[07
6E0L7:b
":’DEF$6F&$
干 ,BL7k %2!=& %2$HI %2&%$ %2%I# %2%$$ %2%&I %2!"! %2=C&
枝 AB67WD %2$&% %2&!I %2%#& %2%I! %2%$$ %2%&I
叶 .36V %2"%" %2!#I %2&C# %2&%I %2%!H %2%=C %2$!H %2&H"
皮 A6Bk %2%#" %2%I!
果 B^LM: %2%=" %2%$I
根 J00: %2$"$ %2&H" %2%I% %2%=# %2%$% %2%&= %2$"# %2&$&
合计 ,0:61 &2"&" &2&"# %2!&$ %2$"# %2&&$ %2%H% &2%=H %2IHI
<<不同恢复模式林地土壤有机碳含量均随土壤深
度的增加而逐渐下降!表现为表聚性% 是因为地表
上的枯枝落物和植物根系分解所形成的有机碳首先
进入土壤表层!从而使得表层土壤的有机碳含量明
显高于深层土壤% j0[[6TZ等 "$%%$$认为!植物根
系的分布直接影响土壤中有机碳的垂直分布!因为
大量死根的腐解归还为土壤提供了丰富的碳源% 土
壤有机碳平均含量表现为柏木林地 p楸树林地 p花
椒林地!与对照地 "$#2$"" T’kTF& $相比!柏木林地
和楸树林地土壤有机碳含量分别提高了 CI2="]和
==2!#]!而花椒林地下降了 $2%#]!且不同植被恢
复模式之间同一土层有机碳含量也存在差异性% 土
壤有机碳含量主要决定于植被每年的归还量和分解
速率!归还量大(分解速率缓慢会造成土壤积累较多
有机碳"徐秋芳等! $%%=$%
喀斯特石漠化区土壤层 "% G$% WE$碳储量为
C%2C&" G&$I2H!& :’DEF$!明显低于我国森林土壤
平均碳储量 "&#=2CC :’DEF$ $和世界土壤平均碳储
量"&H#2%% :’DEF$$!与同处中纬度的美国大陆土壤
碳储量"&%H2%% :’DEF$$和湖南会同 &! 年生杉木林
地土壤 "% GI% WE$碳储量 "&%H2$% :’DEF$ $相近
"周玉荣等! $%%%# 方晰等! $%%I$!明显高于江苏南
部丘 陵 地 区 的 杉 木 人 工 林 地 " % G H% WE!
!H2I! :’DEF$ $ " 阮 宏 华 等! &##" $% 与 对 照 地
"HI2$&$ :’DEF$$相比!楸树林地和柏木林地土壤碳
储量分别提高了 =&2&!]和 !"2&=]!而花椒林地却
下降了 !2=#]% 有研究表明!造林后土壤碳储量变
化受到许多因素影响!如当地的气候和土壤条件(造
林前的土地利用历史(造林前的土壤处理(造林树种
和林龄等">6L1./0&F! $%%$# OM77 ./0&F! $%%$$% 退
耕造林后 C 年内!土壤碳储量约下降 =2I!]!=% 年
后 % G=% WE土层土壤的碳储量通常高于退耕前的
农田土壤!而且不同造林树种对土壤有机碳储量的
影响也不同">6L1./0&F! $%%$$%
! 种植被恢复模式幼林乔木层碳储量表现为楸
树林"=2#&& :’DEF$$ p车桑子林"$2"!" :’DEF$ $ p
花椒林 "&2=&& :’DEF$ $ p柏木林 "%2I!% :’DEF$ $%
楸树林(花椒幼林(柏木林和车桑子林生态系统碳储
量 分 别 为 &&"2$%"! H!2&&"! &$"2#&# 和 C=2"==
:’DEF$!均低于中国森林生态系统的平均碳储量
"$CH2H= :’DEF$$!更低于中国针叶林生态系统碳储
量"!%H2%% :’DEF$ $ "周玉荣等! $%%% $% ! 种幼林
生态系统碳储量主要由植被层(死地被物层和土壤
层组成!且土壤层碳储量占整个生态系统碳储量的
#!2%&]以上!植被层占 %2H$] GC2I!]!表明林地
土壤层和植被层是森林生态系统碳的重要贮存库%
死地被物层的碳储量虽然远小于土壤层和植被层!
但它对森林生态系统的碳循环发挥着重要作用%
喀斯特石漠化区实施植被恢复前后生态系统碳
贮量发生了变化!恢复前碳贮量为HI2=## :’DEF$!
楸树林和柏木林生态系统碳贮量分别增加了
=%2H%I 和!&2C$% :’DEF$!而花椒林(车桑子林分别
下降了 $2$H$ 和=$2III :’DEF$% 可见!楸树林和柏
木林模式更有利于提高喀斯特石漠化地区森林生态
系统的碳贮量%
! 种不同植被恢复模式以楸树林乔木层年固碳
能力最高!为&2&"# :’DEF$6F&!其次为车桑子林分!
为 %2IHI :’DEF$6F&! 柏 木 林 分 最 低! 仅 为
%2%H% :’DEF$6F&!地上部年净碳固定量明显高于地
下部分% 据报道!海南尖峰岭热带雨林生物量年净
增量及年净碳固定量分别为 I2#$ :’DEF$6F& 和
=2H$ :’DEF$6F&"李意德等! &##H$# 湖南省会同 &%
年生和 &! 年生杉木林分年净碳固定量分别为
C2&H= 和H2"=# :’DEF$6F& "周玉荣等! $%%%# 方晰
=&
林 业 科 学 !" 卷<
等! $%%I$%
参 考 文 献
方<晰!田大伦5$%%I5杉木人工林 (库与 (吸存的动态研究5广西
植物!$I"C$ & C&I FC$$5
李先琨!何成新!蒋忠诚5$%%=5岩溶脆弱生态区生态恢复(重建的
原理与方法5中国岩溶!$$"&$ & &$ F&"5
李意德!吴仲民!曾庆波!等5&##H5尖峰岭热带山地雨林群落生产
和二氧化碳同化净增量的初步研究5植物生态学报!$$ " $ $ &
&$" F&=!
刘<方!王世杰!刘元生!等5$%%C5喀斯特石漠化过程土壤质量变
化及生态环境影响评价5生态学报!$C"=$ & I=# FI!!5
龙<健!李<娟!江新荣!等5$%%!5贵州茂兰喀斯特森林土壤微生
物活性的研究5土壤学报! !&"!$ & C#" FI%$5
马钦彦!陈遐林!王<娟!等5$%%$5华北主要森林类型建群种的含
碳率分析5北京林业大学学报!$!"C$ & #I F&%%5
司<彬!何丙辉!姚小华!等5$%%I5喀斯特石漠化形成原因及植被
恢复途径探讨5江西农业大学学报!$H"=$ & =#$ F=#I5
苏维词!杨<华!李<晴!等5$%%I5我国西南喀斯特山区土地石漠
化成因及防治5土壤通报!=""=$ & !!" F!C&5
田大伦5$%%!5杉木林生态系统定位研究方法5北京& 科学出版社5
王德炉!朱守谦!黄宝龙5$%%!5石漠化的概念及其内涵5南京林业
大学学报& 自然科学版!$H"I$ & H" F#&5
王世杰!李阳兵!李瑞玲5$%%=5喀斯特石漠化的形成背景(演化与
治理5第四纪研究!$="I$ & IC" FII&5
徐秋芳!徐建明!姜培坤5$%%=5集约经营毛竹林土壤活性有机碳库
研究5水土保持学报!&""!$ & &C F&"5
姚长宏!杨桂芳!蒋忠诚!等5$%%&5岩溶地区生态系统养分平衡研
究5中国岩溶! $%"&$ & !& F!I5
喻理飞!朱守谦!叶镜中!等5$%%$5退化喀斯特森林自然恢复过程
中群落动态研究5林业科学!=H"&$ & & F"5
周德全!王世杰!张殿发5$%%=5关于喀斯特石漠化研究问题的探
讨5矿物岩石地球化学通报!$$"$$ & &$" F&=$5
周玉荣!于振良!赵士洞5$%%%5我国主要森林生态系统碳贮量和碳
平衡5植物生态学报!$!"C$ & C&H FC$$5
j0[[6TZ*P! j6Wk907 JA5$%%$5,D3Y3B:MW618M9:BM[L:M07 0V90M10BT67MW
W6B[07 678 M:\9B316:M07 :0W1ME6:3678 Y3T3:6:M075 *W010TMW61
-441MW6:M07! &%"$$ & !$= F!=I5
>6L1i)! >01T1693>j! +Z6kL37T6E6jP! ./0&F$%%$5(D67T3M7 90M1
W6B[07 V010XM7T6V0B39:6:M075 0^B39:*W010TZ678 ;676T3E37:!
&IH"& F=$ & $!& F$C"5
OM77 U.! J39Wk Q/’! 86’M1Y6j*5$%%$5’0M10BT67MWW6B[07 696V3W:38
[Z6V0B39:6:M07 XM:D *LW61Z4:L9678 >M7L9M7 :D3(3B680B3TM07 0V
AB6fM15^ 0B39:*W010TZ678 ;676T3E37:! &II"&b=$& $HC F$#!5
!责任编辑<于静娴"
!&