全 文 ：第 !" 卷 第 ## 期
$ % # % 年 ## 月
林 业 科 学
&’()*+(, &(-.,) &(*(’,)
./01!"!*/1##
*/23!$ % # %
毛竹%杉木人工林生态系统碳平衡估算!
肖复明#4范少辉$4汪思龙54官凤英$4于小军54申正其5
"#1江西省林业科学院4南昌 55%%5$# $1国际竹藤网络中心4北京 #%%#%$#
51中国科学院会同森林生态实验站4湖南会同森林生态系统国家野外科学观测研究站4会同 !#75%:$
摘4要!4采用 ’(K^5%#k& 光合测定仪!对湖南会同林区毛竹和杉木人工林土壤 ’o$ 排放动态进行观测!并结合现
存生物量调查!对其生态系统碳平衡特征进行估算& 结果表明’ 毛竹和杉木林生态系统碳贮量分别为 #!!15 和
#8$18$ T(=;>$ !并且其碳贮量空间分布格局基本一致! 土壤层是主要部分!其次为乔木层!凋落物层和林下植被层
所占比例最小& 毛竹林土壤层有机碳贮量占 :"176a!乔木层占 $$1#"a!凋落物和林下植被层分别占 %18#a和
%1!#a# 杉木林土壤层碳贮量占 "$1%5a!乔木层占 5!166a!凋落物和林下植被层分别占 $1$7a和 %1:%a& 毛竹
林和杉木林生态系统年固定 ’o$ 总量分别为 5717: 和 $"168 T(=;
>$G># !但其每年以土壤异养呼吸和凋落物呼吸的
形式排放 ’o$ 的量分别为 $!158 和 #81:8 T(=;
>$G># !毛竹林和杉木林生态系统年净固定 ’o$ 的量分别为 #!18$ 和
##1$# T(=;>$G># !折合成净碳量分别为 516" 和 51%: T(=;>$G># &
关键词’4毛竹林# 杉木人工林# 碳贮量# 土壤呼吸# 碳平衡
中图分类号! &:#7188444文献标识码!,444文章编号!#%%# >:!77#$%#%$## >%%86 >%:
收稿日期’ $%%6 >%6 >%5# 修回日期’ $%#% >%7 >#!&
基金项目’ 国家*十一五+科技支撑计划"$%%"C,K#6C%#%!$和江西省青年科学家"井冈之星$培养对象计划"$%%:$$##%#$资助&
!范少辉为通讯作者&
G/’(F&’(")"0’+.*&,8")T&%&)-.()3"/" T&F8"" &)<*+()./.K(,!%&)’&’(")G-"/:/’.F
[DG/@E;DIJ#4@GI &=G/=ED$4LGIJ&D0/IJ54OEGI @MIJNDIJ$4BE [DG/PEI54&=MI H=MIJQD5
"#1e4/06G43"/1)=,$&’$()*+(,4O/0"#/06 55%%5$# $1>0+)(0/+4$0/%@)0+()&$(A/=;$$/01 K/+/04A)4B406 #%%#%$# 51954+$06 !+/+4$0 $&’$()*+<"$*,*+)=! @#40)*)3"/1)=,$&!"4)0")*4954+$06 O/+4$0/%K)*)/("# !+/+4$0 $&’$()*+<"$*,*+)=4954+$06 !#75%:$
78/’,&-’’4CGWMU /I T=MUGTGXV/;;MGWEVM;MITW/XW/D0VMWSDVGTD/I GIU GWEV2MN/XZD/;GWW! T=MRGVZ/I ZG0GIRMZMTYMMI
GWWD;D0GTD/I GIU VM0MGWMYGWMWTD;GTMU DI ]/W/CG;Z//"?#,%$*+/"#,*)15%4*$ GIU ’=DIMWM@DV"@500406#/=4/ %/0")$%/+/$
S0GITGTD/I3+=MVMWE0TWW=/YMU T=GT’ T=MRGVZ/I S//0/XT=M]/W/CG;Z//GIU ’=DIMWM@DVS0GITGTD/I YGW#!!15 GIU
#8$18$ T(=;>$ ! VMWSMRTD2M0N3+=MWSGTDG0UDWTVDZETD/I SGTMVI /XRGVZ/I WT/RdWYGWZGWDRG0NR/IWDWTMITDI T=MTY/X/VMWT
MR/WNWTM;W! DI GI /VUMV/XW/D00GNMVfTVMMW0GNMVfW=VEZ GIU =MVZ GIU 0DTMV0GNMV3(I ]/W/CG;Z//S0GITGTD/I! 0GNMV
T//d W/D0":"176a$ fTVMMW"$$1#"a$ fWTGIUDIJ0DTMVW"%18#a$ fW=VEZ GIU =MVZ "%1!#a$ Y=D0MDI ’=DIMWM@DV
S0GITGTD/I! W/D0""$1%5a$ fTVMMW"5!166a$ fWTGIUDIJ0DTMVW"$1$7a$ fW=VEZ GIU =MVZ "%1:%a$3(I JMIMVG0!
T=MT/TG0GWWD;D0GTMU ’o$ ZNJV/WWSVD;GVNSV/UERTD/I /X]/W/CG;Z//GIU ’=DIMWM@DVS0GITGTD/I R/;;EIDTNYGW5717:
GIU $"168 T(=;>$ G># ! VMWSMRTD2M0N! Y=D0MT=MT/TG0VM0MGWM/X’o$ XV/; T=MWNWTM;WYGWES T/$!158 GIU #81:8
T(=;>$G># VMWSMRTD2M0N3+=MVMX/VM! T=MRGVZ/I ZEUJMTX/V]/W/CG;Z//GIU ’=DIMWM@DVS0GITGTD/I MR/WNWTM; =GU IMT
GRQEDWDTD/I Y=DR= YGWMWTD;GTMU T/ZM#!18$ GIU ##1$# T’o$(=;
>$G># /V516" GIU 51%: T’(=;>$G># ! VMWSMRTD2M0N3
9.: ;",44随着对全球气候变化的重视!近年来进行的大
尺度的碳平衡研究已被广泛用来分析国家和地区%
生物群落和经济区的碳平衡状况!但由于生态系统
的多样性!导致这种计算结果很不一致& 森林生态
系统作为陆地生态系统的主体!是地球上除海洋之
外最大的碳库!其有机碳贮量约为 #1#!" m#%#$ T!占
全球总碳库的 !"15a"CV/YI! #66"$!因此!开展森
林生态系统碳平衡动态研究!对于科学预测森林对
全球碳平衡和气候变化的作用具有重要意义!并已
成为国际陆地碳循环研究的热点 "杨玉盛等!
$%%:$& 世界森林主要分布于热带和寒温带之间!
目前国内外有关国家%区域及生态系统水平的森林
碳平衡研究较多!从区域上主要集中在热带%亚热带
和温带地区!森林类型上主要集中在针%阔叶林上!
但由于各地气候%森林植被类型等都有很大的差别!
而不同的森林类型其碳源i汇功能不尽相同 "李意
林 业 科 学 !" 卷4
德等! #667# 王金叶等! $%%%# 方精云等! $%%##
$%%"# 方晰等!$%%$# 杨智杰!$%%:$& 随着0京都议
定书1的生效实施!正确评价森林对大气 ’o$ 的固
定能力!较小尺度上研究某个地区%某个林种的碳平
衡特征也就显得十分迫切&
毛竹"?#,%$*+/"#,*)15%4*$和杉木"@500406#/=4/
%/0")$%/+/$人工林是我国南方重要的森林资源!据不完
全统计!中国现有毛竹林和杉木林总面积分别为 5%%
和# $561#万 =;$ 以上!分别占全世界竹林总面积
$%a左右和全国人工林面积的 $"188a!近年种植
面积有不断扩大的趋势 "江泽慧!$%%$# 杨智杰!
$%%: $ !对其碳平衡动态特征的研究!杉木林主要集
中在对中心分布区域碳源i汇功能评价及其不同年
龄阶段碳平衡值的计算 "方晰等!$%%$# 肖复明!
$%%5# 肖复明等! $%%:# 尉海东等!$%%"# 杨智杰!
$%%:# 王兵等!$%%7# 魏文俊等!$%%7$!但对竹林生
态系统碳素特征研究尚少"徐秋芳等!$%%5# 周国模
等!$%%!# 郭起荣等!$%%8# 肖复明等!$%%:# $%%7G#
$%%7Z$!现有的研究主要针对经营措施对林地土壤
有机碳的影响"徐秋芳等!$%%5# 肖复明等!$%%7G#
$%%7Z$!对毛竹林生态系统碳平衡特征还未见报
道& 在寻找控制或减轻碳释放途径的背景下!本研
究通过对毛竹和杉木生态系统碳贮量及其碳平衡特
征作初步研究与探讨!从碳贮量和碳吸存角度阐明
毛竹林和杉木林 $ 种不同林分类型的碳平衡特征及
其在全球碳平衡中的作用!以期为杉木%毛竹次生
林%低产林的改造及高效率碳吸存经营措施提供基
础数据!也为正确评价不同类型的森林在全球碳平
衡中的作用提供理论依据!进而为制定森林发展规
划和环境保护政策提供理论基础&
#4试验地概况
研究样地位于湖南省会同县境内!气候属亚热带
湿润气候!年均温度 #"18 j!极端最高温和最低温分别
为 5"1!和>!1! j!年均降雨量为# $%% 9# !%% ;;!年
均相对湿度在 7%a以上!年均日照# !!81! =!无霜期
5%! 天!海拔高为 5%% 98%% ;!土壤为红黄壤& 毛竹林
位于湖南省会同县肖 家乡 坡脚村 " #%6g85h)!
$:g%5h*$!试验林原为荒芜低产毛竹林!#677 年冬经低
产林改造后而建立的!但仍然有大小年之分!一般偶数
年为大年!奇数年为小年!林分现有立竹度为# 7%% 9
$ !%% 株(=;>$!林地基本没有灌木!林下植被生长季节
以马 唐 "L464+/(4/ */06540/%4*$% 鸡 屎 藤 "?/)1)(4/
*"/01)0*$% 鱼 腥 草 "9$5+5,04/ "$(1/+/ $ % 蛇 葡 萄
"3=2)%$2*4*/"$04+4&$%4/$%莎草"@,2)(5*14&$(=4*$%铁芒
萁"L4"(/0$2+)(4*%40)/(4*$等杂草为主&
试验同时设立杉木人工林为对照!杉木人工林
样地 设 在 中 国 科 学 院 会 同 森 林 生 态 实 验 站
"#%6g5%h)!$"g!7h*$!海拔 $%% 98%% ;!为低山丘
陵地貌类型!林龄为 #8 年生!林分现有密度为
# 85% 株(=;>$!林分平均胸径为 #!17 R;!平均树高
为 #$1" ;!造林地前茬为杉木林!林地灌木主要以
杜茎山"H/)*/ B/2$04"/$%格药柃 "<5(,/ =5(4"/+/$!
草本 以 狗 脊 " [$$1Q/(14/ B/2$04"/ $% 中 华 里 白
"94"(4$2+)(4*"#40)0*4*$等为优势种的生态系统& $ 林
地土壤的主要物理%化学性质如表 # 所示&
表 =>林地土壤理化性质
2&8?=>T&/(-/"(%-+&,&-’.,(/’(-/"0.Q#.,(F.)’&%/’&)林型
@/VMWT
TNSM
取样深度
&/D0
UMST=iR;
土壤的各粒级土粒含量
&/D0SGVTDR0MWD‘M/XJVGDI
R/ITMITia
砂粒
&GIU
SGVTDR0M
""$ 9
%1%8
;;$
粉砂粒
&D0T
SGVTDR0M
""%1%8 9
%1%%$
;;$
粘粒
’0GN
SGVTDR0MW
""e%1%%$
;;$
土壤
密度
CE0d
UMIWDTNi
"J(
R;>5 $
土壤有
机质
&o’i
"J(
dJ># $
全氮
+/TG0
*i
"J(
dJ># $
全磷
+/TG0
ki
"J(
dJ># $
全钾
+/TG0
li
"J(
dJ># $
速效氮
,2GD0GZ0M
*i
";J(
dJ># $
有效磷
,2GD0GZ0M
ki
";J(
dJ># $
速效钾
,2GD0GZ0M
li
";J(
dJ># $
毛竹林 ]/W/
CG;Z//
% 9!% "1: 8% !515 #1%8 5"1# #155 %187 $#1" $81$ #16" "!188
杉木纯林
’=DIMWM@DV
% 9!% !1" 8#1: !!1" #1$! $"1! #1%$ %18# #617 #81$ %15" 881!5
$4试验方法
BC=>生物量和净生产量测定
毛竹生物量是 $%%8 年 ## 月在 5 个 $% ;m5% ;
标准地内进行每株立竹调查的基础上!计算出每度竹
的平均立竹作为标准竹!并分别砍伐#! !$!%度竹的
标准竹各 $ 株!分别测定竹杆%竹枝和竹叶鲜质量!并
对地下部分用挖掘法每个样地挖掘 ! 个# ;m# ;样
%"
4第 ## 期 肖复明等’ 毛竹%杉木人工林生态系统碳平衡估算
方!挖出竹蔸%鞭根!挖至无根为止!用水仔细漂洗!再
用筛子在水中筛后捡出所有的根!风干表面水称鲜质
量# 各组分取样后带回实验室!在 "% j烘干至恒质
量!并取小样 #%8 j 烘干!求算生物量&
毛竹年生产力的测定!根据所伐标准竹得到有
关经验方程!计算出毛竹地上部分年净生产量 "陈
辉等!#667$!公式如下’
Q‘)04"Q4fQ4f#$!
式中!Q为毛竹地上部分年净生产量# 04为各龄竹
株数# 4为竹龄# Q4为第 4龄竹地上部干质量平均
值# Q4>#为第 4># 龄竹的地上部干质量平均值&
地下年净生产量的测定!由标准竹得到的经验
方程中毛竹地下部与地上部现存量之比率乘以地上
部分年净生产量得出地下部分年净生产量!加上退
笋和笋箨的年产量!再加上通过收集试验得到的年
凋落物及林下植物的现存量 "因每年垦挖!故以现
存量推算$!即可得出毛竹林的年净生产量&
杉木生物量测定采用中国科学院会同森林生态
试验站现有杉木生长方程和样地调查相结合"陈楚
莹等! $%%% $& $%%8 年和 $%%" 年 ## 月 对 5 个
$% ;m$% ;杉木林标准地内的杉木胸高直径和树
高进行每木检尺后!利用现有的杉木生长方程!计算
出杉木生物量!并以年平均生物量增长量作为净生
产量的估算指标&
BCB>林下植被生物量和净生产量测定
$%%8 年 ## 月在每个标准地内分上%中%下坡位
设立 # ;m# ;小样方 8 个!采用全挖法实测生物
量& 即收集毛竹林每个小样方中全部灌木%杂草和
杉木林每个小样方中草本植物!混合 8 个小样方中
的灌木%杂草!烘干至恒质量再估算干质量大小!同
时用作分析样品& 杉木多年生灌木生物量采用中国
科学院会同森林生态试验站生物监测数据进行
计算&
BCD>凋落物现存量和净生产量测定
$%%8 年 ## 月在每个样地内各设置 8 个 # ;m
# ;收集器!将收集器下小样方的全部枯落物收集!
计算凋落物现存量# $%%8 年 #$ 月)$%%" 年 #$ 月
每月收集收集器中凋落物 # 次!按枝%叶%箨%果等组
分收集凋落物!并分别称其湿质量后!在 7% j条件
下烘干后称质量!同时选取一定量的凋落物作为分
析样品&
BCO>细根生物量测定
细根生物量%年生长量及分解量等调查采用
*连续钻取土芯法+和改进的最大值%最小值法计算
模型!具体测定方法和数据见范少辉等 " $%%6G$
报道&
BCP>样品采集及化学分析方法
在测定生物量的同时!按层分组采集标准株的
分析样品& 竹秆和杉木树干每 $ ;取 #% 9$% J鲜
样称量质量# 枝%叶分层"上%中%下$!根系分级"按
e%1$ R;!%1$ 9%18 R;! f%18 R;!根头$!土壤分层
"% 9$%!$% 9!%!!% 9"% R;$然后各层"级$分别采
集分析样品!土壤各层取样分上%中%下坡 5 个取样
点!并在每个取样点不同位置取 5 个点的混合样!取
样点的分布基本采用 & 形!同时采用环刀法取原状
土!测定土壤密度"刘光崧!#66"$&
植物%土壤样品中碳素含量测定采用重铬酸钾
法"刘光崧!#66"$&
BCR>碳贮量的计算
不同器官生物量与其碳含量的乘积为不同器官
的碳贮量# 各器官碳贮量之和为乔木层碳贮量# 植
被各组分年净生产量与其碳含量的乘积为各组分年
有机碳固定量# 乔木层%灌木层%草本层%枯落物层
和土壤层有机碳贮量之和为生态系统中的碳贮量&
其中!土壤碳贮量计算公式为’ !Wu!U mLm! m@R
式中!!W为土壤碳贮量 "T(=;
>$ $# !U 为土壤密度
"J(R;>5$# L为采样深度 "R;$# ! 为面积 " =;$ $#
@R为土壤有机碳含量"a$&
BCZ>土壤呼吸测定
在毛竹和杉木各 5 个固定样地的每个样地内选
择 " 个不同的位置"上%中%下坡位!每个坡位 $ 个不
同位置$!采用壕沟法进行切断根系去除凋落物
" >A>-$%保留根系保留凋落物" qAq-$和保留
根系去除凋落物 " qA>- $ 5 种处理进行试验
"FGIW/I )+/%3! $%%%# CEVT/I )+/%3! $%%5# 杨金艳等!
$%%"$!具体操作是 $%%8 年 #% 月在选定的 "% R;m
"% R;小样方!四周插入 ! 块 "% R;m"% R;的硬塑
料板!即插入深度为 "% R;进行挖壕断根处理"壕沟
深度达基岩或根系分布层以下$& 自 $%%" 年 # 月)
#$ 月!每月中旬选择 # 个晴天昼夜利用 ’(K公司的
土壤呼吸室与 ’(K^5%# 光合测定仪进行土壤呼吸观
测!每次测定前 # 天对小样方进行检查和测定前准
备!测定时间间隔为 $ =!每个处理每次仪器测定
5 98 ;DI!仪器采样速率为 5% W!气室内 ’o$ 浓度降
至等于大气中浓度后才能进行下一个测定& 测定林
地土壤呼吸的同时!采用数字式瞬时温度计"-/IJ^
WTM; T=MV;/IMTMV"5#% $ 和湿 度计 "FF$ ;/DWTEVM
;MTMV$测定观测点附近地表温度和土壤含水量以及
土层 8!#%!$% R;深的温度& 具体测定方法和数据
分析见范少辉等"$%%6Z$报道&
#"
林 业 科 学 !" 卷4
BC[>毛竹林生态系统碳收支计算公式
毛竹林生态系统的植被固定 ’o$ 的计算公
式为’
FG u*(b. bKS!
式中’ FG为毛竹林生态系统群落生产同化 ’o$ 总
量!也是系统 ’o$ 总收入量# *(为植被年固定 ’o$
净增量# . 为年凋落物层中贮存的 ’o$ 转化量# KS
为植被年呼吸释放 ’o$ 量&
毛竹林生态系统 ’o$ 支出的计算公式为’
P‘KS qK0qKW!
式中!P为毛竹林生态系统的 ’o$ 支出总量# KS 为
植被年呼吸释放的 ’o$ 量# K0为年凋落物分解释
放的 ’o$ 量# KW为土壤呼吸所释放的 ’o$ 量&
整个毛竹林生态系统的 ’o$ 收支公式为’
1’o$ ‘FGfP‘O>b->"A%qA!$
式中!1’o$ 为整个生态系统 ’o$ 的平衡值!即生态
系统的净生产量"*)k$&
54结果与分析
DC=>生态系统碳贮量及其分配格局
由表 $ 可 知’ 毛 竹 林 生 态 系 统 碳 贮 量 为
#!!15 T(=;>$! 其 中! 土 壤 层 碳 贮 量 最 大! 为
##%168 T(=;>$!占 :"176a!其次是毛竹层为 5#16:
T(=;>$!占 $$1#"a!林下植被和凋落物层分别为
%1"! 和 %1:! T(=;>$!分别占 %1!!a和 %18#a!毛竹
层与土壤层之比为 #v51!:!说明林地碳贮量是 # 个
极大的碳贮量库& #8 年生杉木人工林生态系统中
碳贮量为 #8$18$ T(=;>$!其中也是土壤层最大!为
681#7 T(=;>$!占总贮量的 "$1!%a!其次为乔木层!
占总贮量的 5!1""a!林下植被层和凋落物层分别
只占 %1:!a和 $1$!a!乔木层与土壤层碳贮量之比
为 #v#17%&
表 B>毛竹%杉木人工林生态系统各组分碳贮量!
2&8?B>*&,8")/’",&6.().&-+-"F#").)’"03"/" T&F8"" &)<*+()./.K(,#%&)’&’(").-"/:/’.F T’=;>$ &a
林分
@/VMWT
乔木i毛竹层
+VMM0GNMV
林下植被层
pIUMVJV/YT=
凋落物层
-DTMV
土壤层
&/D0
合计
+/TG0
杉木 ’=DIMWM@DV 8$17" <$3"# #1%8 <%3%" 51!5 <%3#7 681#7 "5!1"" <$355$ "%1:! <%3%8$ "$1$! <%3#"$ ""$1!% <$3:5$
毛竹 ]/W/CG;Z// 5#16: <537: %1"! <%3%" %1:! <%3%5 ##%168 <#$37: #!!15
"$$1#" <#3"%$ "%1!! <%3%8$ "%18# <%3%5$ ":"176 <:3:!$
44. 括号内数字为百分数& KGTGDI T=MZVGRdMTVMSVMWMITSMVRMITGJM"a$3
DCB>植被层碳素年固定量的推算
森林生态系统的生产力研究的主要内容之一是
要确定系统同化 ’o$ 的能力& 由表 $ 和 5 可知’
#8 年 生 杉 木 人 工 林 植 被 层 贮 存 碳 总 量 为
8516# T(=;>$! 相 当 于 同 化 ’o$ 的 量 为
#6:1": T(=;>$! 年 固 定 有 机 碳 量 为 :15"
T(=;>$G>#!相当于每年同化 ’o$ 的量为 $:1%!
T(=;>$G>#&毛竹林植被层碳贮量为 5$1:# T(=;>$!
只占杉木林的 "%1":a!但是!毛竹林是异龄林分!
通常采取择伐作业!隔年伐去 (.度以上竹& 因此从
生态系统的角度来看!毛竹林分永远处于生长动态
平衡之中!并可以近似认为每次采去毛竹的生物量
相当于现存生物的 #i!!以此换算!毛竹林砍伐掉
"516! T(=;>$!约为杉木林现存量的 #1$# 倍& 由表
5 可 知’ 毛 竹 林 年 固 定 有 机 碳 量 为 #%1"%
T(=;>$G>#!相当于年同化 ’o$ 量 5717: T(=;
>$G>#!
是杉木林的 #1!! 倍& 毛竹和杉木细根年死亡量分
别占年凋落物总量的 $817a和 61:a!说明毛竹林
细根的归还量是毛竹林群落生产力的重要组成部分
之一&
DCD>林地土壤呼吸量的估算
由表 ! 可知’ 毛竹林地土壤年释放 ’o$ 量为
5516!# ! T(=;>$!月平均为$17$7 ! T(=;>$!其中!
林地土壤和凋落物分别占 7:17a和 #$1$a& 杉木
林地土壤年释放 ’o$ 量为#617:6 : T(=;
>$!月平均
为#1"8" ! T(=;>$!其中!林地土壤和凋落物分别占
:81"a和 $!1!a& 在一年 #$ 个月中!不论是毛竹
林还是杉木林林地土壤释放 ’o$ 量的变化趋势基
本一致!最高峰值出现在 :!7 月份!: 月两者分别为
815:% :和51%6% 8 T(=;>$!7 月份分别为"1::8 !和
$16:% " T(=;>$!最低值出现在 #!$ 月份!分别为
%16"$ 5和 %1"7! T(=;>$!说明 :!7 月份的高温高湿
条件有利于土壤微生物和根系的生命活动!而低温
干燥容易抑制他们的生命活动&
$ 个群落土壤 ’o$ 释放量的变化趋势有差别!
即毛竹林土壤呼吸速率随时间的波动比杉木林剧
烈& 这种波动可以通过其最大值与最小值的比来反
映!毛竹林的最大值i最小值比为 :1%!!而杉木林则
$"
4第 ## 期 肖复明等’ 毛竹%杉木人工林生态系统碳平衡估算
为 !15!!相差较大!这也从另外一侧面说明毛竹林 的土壤 ’o$ 释放更容易受到外界气候因子的影响&
表 D>毛竹%杉木人工林中碳素年净固定量
2&8?D>2+.&))$&%-&,8")/’",&6.()3"/" T&F8"" &)<*+()./.K(,#%&)’&’(")
林分
@/VMWT
层次
-GNMV
年净生产量
,IIEG0IMTSV/UERTD/Ii
"T(=;>$G># $
年固定碳量
,IIEG0IMTRGVZ/I
GRRE;E0GTD/Ii
"T(=;>$G># $
折合 ’o$ 量
,IIEG0IMT’o$
GRRE;E0GTD/Ii
"T(=;>$G># $
杉木林 ’=DIMWM@DV 乔木层 +VMM0GNMV "166 <%3$: 51!7 <%3#5 #$1:6 <%3!:
林下植被 pIUMVJV/YT= 51"5 <%3$8 #175 <%3#5 "1:# <%3!:
凋落物 -DTMV 516! <%3$" #178 <%3#$ "1:6 <%3!!
死细根 KMGU XDIMV//T %1!$ <%3%" %1$% <%3%5 %1:8 <%3%5
合计 +/TG0 #51%" :15" $:1%!
毛竹林 ]/W/CG;Z// 毛竹层 +VMM0GNMV #:1"7 <%37% 71$6 <%357 5%1!% <#357
林下植被 pIUMVJV/YT= #16# <%3%: %1:! <%3%5 $1:# <%3#$
凋落物 -DTMV $1:7 <%3#! #1## <%3%" !1%: <%3$%
死细根 KMGU XDIMV//T %16" <%3%: %1!" <%3%5 #1"6 <%3%8
合计 +/TG0 $$15: #%1"% 5717:
表 O>林地释放 *UB 量的季节变化
2&8?O>2+.,./#(,&’(")-")/$F#’(")()<(00.,.)’F")’+"03"/" T&F8"" &)<*+()./.K(,#%&)’&’(")%&)<
月份
]/IT=
毛竹林 ]/W/ZG;Z//i"T(=;>$ $ 杉木林 ’=DIMWMXDVi"T(=;>$ $
异养呼吸
FMTMV/S=DR
VMWSDVGTD/I
自养呼吸
,ET/TV/S=DR
VMWSDVGTD/I
凋落物呼吸
-DTMV
VMWSDVGTD/I
林地释放量
AM0MGWM
异养呼吸
FMTMV/S=DR
VMWSDVGTD/I
自养呼吸
,ET/TV/S=DR
VMWSDVGTD/I
凋落物呼吸
-DTMV
VMWSDVGTD/I
林地释放量
AM0MGWM
# %17$: <%1%!6 %1%:! <%1%#% %1%:! <%1%#6 %16:" <%1%:8 %187# <%1%#7 %1%$8 <%1%88 %1%:7 <%1%## %1"7! <%1%6#
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#$ %16:# <%1%!! %1%!# <%1%$5 %1%75 <%1%#" #1%6! <%1%"8 %18!6 <%1%75 %1%"# <%1%7: %1##7 <%1%$# %1:$7 # <%1%:%
合计 +/TG0 $%1#6% 6186" !1#88 5516!# #%177" # !1#5! !1786 8 #617:6 :
DCO>生态系统碳收支计算
森林生态系统碳平衡包括输入与输出 $ 个过
程!输入与输出的差值即为生态系统的净生产量
"*)k$!若 *)k为正!表明生态系统是 ’o$ 的汇!反
之则为 ’o$ 源& 碳的输入主要是植被对 ’o$ 的固
定!输出包括群落呼吸%土壤呼吸和凋落物分解释
放 ’o$&
根据以上的研究!参照文献 "李意德等!#667#
方晰等!$%%$# 杨玉盛等!$%%:$的统计方法!计算毛
竹和杉木林生态系统的 ’o$ 固定吸收值及生态系
统各分量对大气的 ’o$ 排放过程等一系列参数"表
8 $! 从 表 8 毛 竹 林 年 固 定 ’o$ 总 量 为 5717:
T(=;>$G>#!林地土壤异养呼吸和凋落物每年以呼吸
形 式 排 放 ’o$ 的 量 分 别 为 $%1#6 和 !1#"
T(=;>$G>#!整个毛竹林生态系统年净固定 ’o$ 的量
为 #!18$ T(=;>$G>#! 折 合 成 净 碳 量 为 516"
T(=;>$G>##杉 木 林 年 固 定 ’o$ 总 量 为 $"168
T(=;>$G>#!林地土壤和凋落物每年以呼吸的形式排
放 ’o$ 的量分别为 #%176 和 !17" T(=;
>$G>#!整个
杉木林生态 系统 年 净 固 定 ’o$ 的 量 为 ##1$#
T(=;>$G>#!折合成净碳量为 51%: T(=;>$G>#&
!4结论与讨论
#$ 毛 竹 林 植 被 年 固 定 ’o$ 总 量 为 5717:
T(=;>$G>#!是杉木林的 #1!! 倍!高于尖峰岭热带山
地雨林"5#186 T(=;>$G># $ "李意德等!#667$%亚热
带 58 年生青冈"@,"%$;/%/0$2*4*6%/5"/$常绿阔叶林
"$71!5 T(=;>$G># $ "李铭红等!#66"$!但比我国常
绿阔 叶 林 " !81%" T(=;>$ G># $ 和 福 建 格 氏 栲
"@/*+/0$2*4*J/Q/J/=4$和木荷 " !"#4=/ *52)(;/$林
5"
林 业 科 学 !" 卷4
4444 表 P>毛竹和杉木人工林生态系统碳收支估算
2&8?P>2+.-&,8")8&%&)-../’(F&’(")()3"/" T&F8"" &)<*+()./.K(,#%&)’&’(").-"/:/’.F # T’=;>$G># $
项目
(TM;
毛竹林 ]/W/ZG;Z//k0GITGTD/I 杉木林 ’=DIMWM@DVS0GITGTD/I
干物质
KVN^;GTMV
转换成 ’o$ 量
’/I2MVT’o$
折算成 ’量
’G;/EIT
干物质
KVN^;GTMV
转换成 ’o$ 量
’/I2MVT’o$
折算成 ’量
’G;/EIT
收入项目 (IR/;M $5155 5717: #%1" #!167 $"168 :15"
4生物量净增量 *MTDIRVM;MIT/XZD/;GWW #:1"7 5%1! 71$6 "166 #$1:% 51!7
4凋落物生产量 -DTMVXG0SV/UERTD/I $1:7 !1%: #1## 516! "1:6 #178
4林下植被 pIUMVJV/YT= #16# $1:# %1:! 51"5 "1:# #175
4死细根 KMGU XDIMV//T %16" #1"6 %1!" %1!$ %1:8 %1$%
支出项 )_SMIUDTEVM $!158 "1"! #81:8 !1$6
4凋落物呼吸 -DTMVVMWSDVGTD/I !1#" #1#5 !17" #155
4土壤异养呼吸 &/D0=MTMV/TV/S=DRVMWSDVGTD/I $%1#6 818# #%176 $16:
收支结余 CEUJMT #!18$ 516" ##1$# 51%:
"8%1%# 和 !!1#8 T(=;>$ G># $低 "周玉荣等!$%%%#
何宗明等!$%%5# 杨智杰!$%%:# 杨玉盛等!$%%:$&
杉木人工林高于同一试验区的 #% 年和 ## 年生杉木
人工林"$%1#: 和 $$15% T(=;>$G>#$!但低于福建 5"
年生杉木林 "$!1$% T(=;>$ G># $和 55 年生福建柏
"’$J4)04/ #$1640*4$林"5"155 T(=;>$G># $ "方晰等!
$%%$# 何宗明等!$%%5# 杨玉盛等!$%%:$!说明森林
植被年固定 ’o$ 量高!不仅与树种有关!而且还与
其林龄%立地等条件有关!因此!加强对不同区域%不
同类型森林植被固碳能力的研究将有助于正确评价
不同森林类型的固碳能力&
$$毛竹林年净碳汇为 516" T(=;>$G>#!是杉木
林的 #1$6 倍!与澳大利亚北部热带萨瓦纳森林
"517 T(=;>$G>#$ 及 福 建 5" 年 生 杉 木 林
"51"#8 T(=;>$G>#$相近"’=MI )+/%3! $%%5# 杨玉盛
等!$%%:$!高于亚马逊热带森林"#1%% T(=;>$G># $%
温带落叶混交林"#1! 9$17 T(=;>$G># $!尖峰岭热
带山地原始林"%15:5 T(=;>$G># $!但低于我国常绿
阔叶林 ":1$7 T(=;>$G># $ %落叶阔叶林平均水平
"!1%: T( =;>$ G># $% 福 建 5" 年 生 格 氏 栲 林
":1"8" T(=;>$G>#$"OVGRM)+/%3! #668# 杨玉盛等!
$%%:# 周玉荣等!$%%%$& 造成这种差异性可能不仅
与树种生物学特性有关!可能还与毛竹和杉木林立
地条件的差异有关& 此外!目前有关碳汇研究的统
计方法不一致也可能是导致相关文献结果有差异的
原因!如方晰等"$%%$$研究表明’ 会同 #% 年生杉木
林表现为净碳源" >%1!$: T(=;>$ G># $!## 年生杉
木才表现为碳汇"%1#"7 T(=;>$G># $!但其在碳平衡
计算中直接利用土壤呼吸代替异养呼吸# 方精云等
"$%%"$研究白桦林%辽东栎林和油松林的净碳汇
"*)k$分别为 %168! >%1$6 和 !1%7 T(=;>$G>#!但
其在碳平衡计算时 *kk组成中忽略地下净生产力
部分& 因此!采用统一规范的研究方法!获取大量有
代表性的实测数据!是减少区域尺度碳平衡研究中
的不确定性!从而可更精确地评价不同森林类型在
全球变化中的作用!也为今后营造碳汇林树种选择
提供科学依据&
5$ 毛竹林碳平衡中 $ 个分量的比率!即土壤异
养呼吸量i乔木层净碳吸存量为 %18!!是杉木林的
#15# 倍!也就是说集约经营毛竹林植被净初级生产
力"*kk$和土壤 ’o$ 排放量同时增加的现象& 因
此!开展毛竹林生态系统碳库的循环周期与库存功
能研究!建立毛竹林生态系统碳循环动力学模型!分
析毛竹林在中国森林碳平衡中的作用和增汇潜力!
进而提出毛竹林生态系统碳平衡调控技术措施!是
今后的研究方向&
参 考 文 献
陈楚莹! 廖利平! 汪思龙3$%%%3杉木人工林生态学3北京’ 科学出
版社3
陈4辉!洪4伟!兰4斌!等3#6673闽北毛竹生物量与生产力的研
究3林业科学! 5!"WS#$ ’ "% >"!3
范少辉!肖复明!汪思龙!等3$%%6G3毛竹林细根生物量及其周转3林
业科学!!8":$ ’ # >"3
范少辉!肖复明!汪思龙!等3$%%6Z3湖南会同林区毛竹林地的土壤
呼吸3生态学报!$6"##$ ’ 86:# >86::3
方精云!陈安平3$%%#3中国森林植被碳库动态变化及其意义3植物
学报!!5"6$ ’ 6": >6:53
方精云!刘国华!朱4彪!等3$%%"3北京东灵山三种温带森林生态
系统的碳循环3中国科学 K辑’ 地球科学! 5"""$ ’ 855 >8!53
方4晰!田大伦!项文化!等3$%%$3第二代杉木中幼林生态系统碳动
态与平衡3中南林学院学报! $$"#$ ’ # >"3
郭起荣!杨光耀!杜天真!等3$%%83中国竹林的碳素特征3世界竹藤
通讯!5"5$ ’ $8 >$73
何宗明!李丽红!王义祥!等3$%%5355 年生福建柏人工林碳库与碳吸
存研究3山地学报!$#"5$ ’ $67 >5%53
江泽慧3$%%$3世界竹藤3沈阳’ 辽宁科学技术出版社3
李铭红!于明坚!陈启!!等3#66"3青冈常绿阔叶林的碳素动态3生
态学报!#"""$ ’ "!8 >"8#3
李意德!吴仲民!曾庆波!等3#6673尖峰岭热带山地雨林生态系统碳
!"
4第 ## 期 肖复明等’ 毛竹%杉木人工林生态系统碳平衡估算
平衡的初步研究3生态学报!#7"!$ ’ 5:# >5:73
刘光崧3#66"3中国生态系统研究网络观测与分析标准方法)))土
壤理化分析与剖面描述3北京’ 中国标准出版社3
王4兵!魏文俊!李少宁!等3$%%73中国杉木林生态系统碳储量研究3
中山大学学报!!:"$$ ’ 65 >673
王金叶!车克钧!蒋志荣3$%%%3祁连山青海云杉林碳平衡研究3西北
林学院学报!#8"#$ ’ 6 >#!3
尉海东!马祥庆3$%%"3中亚热带不同发育阶段杉木人工林生态系统
碳贮量研究3江西农业大学学报!$7"$$ ’ $56 >$!53
魏文俊!王4兵!白秀兰3$%%73杉木人工林碳密度特征与分配规律研
究3江西农业大学学报!5%"#$ ’ :5 >7%3
肖复明!范少辉!汪思龙!等3$%%:3毛竹%杉木人工林生态系统碳贮
量及其分配特征3生态学报!$:":$ ’ $:6! >$7%#3
肖复明!范少辉!汪思龙!等3$%%7G3毛竹林地土壤团聚体稳定性及其
对碳贮量影响研究3水土保持学报!$$"$$ ’ #5# >#5!3
肖复明!范少辉!汪思龙!等3$%%7Z3毛竹林土壤有机碳及微生物量
碳特征研究3水土保持学报!$$""$ ’ #$7 >#5#3
肖复明3$%%53杉木人工林生态系统碳平衡的研究3江西农业大学硕
士学位论文3
徐秋芳!徐建明!姜培坤3$%%53集约经营毛竹林土壤活性有机碳库
研究3水土保持学报!#:"!$ ’ #8 >$#3
杨金艳!王传宽3$%%"3东北东部森林生态系统土壤呼吸组分的分离
量化3生态学报!$"""$ ’ #"!% >#"!:3
杨玉盛!孙光水!王义祥!等3$%%:3格氏栲人工林和杉木人工林碳吸
存与碳平衡3林业科学!!5"5$ ’ ##5 >##:3
杨智杰3$%%:3杉木%木荷人工林碳吸存与碳平衡研究3福建农林大
学硕士学位论文3
周国模!姜培坤3$%%!3毛竹林的碳密度和碳贮量及其空间分布3林
业科学!!%""$ ’ $% >$!3
周玉荣!于振良!赵士洞3$%%%3我国主要森林生态系统碳库和碳平
衡3植物生态学报!$!"8$ ’ 8#7 >8$$3
CV/YI &3#66"3kVMWMITGIU S/TMITDG0V/0MW/XX/VMWTWDI T=MJ0/ZG0R0D;GTM
R=GIJMUMZGTM3pIGWN02G! !:’ 5 >#%3
CEVT/I ,\! kVMJDT‘MVl&3$%%53@DM0U ;MGWEVM;MIT/XV//TVMWSDVGTD/I
DIUDRGTM0DT0MT/I/WMGW/IG0TM;SMVGTMGRR0D;GTD/I X/VWEJGV;GS0M
GIU VMU SDIM3+VMMk=NWD/0/JN! $5’ $:5 >$7%3
’=MI [B! FET0MN-C! )G;EWK3$%%53’GVZ/I ZG0GIRM/XGTV/SDRG0
WG2GIIG/XI/VT=MVI ,EWTVG0DG3oMR/0/JDG! #5: ’ !%8 >!#"3
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ZNGI EIUDWTEVZMU TV/SDRG0VGDI X/VMWTDI &/ET= L^MWT,;G‘/IDG#66$
>#6653&RDMIRM! $:% ’ ::7 >:7%3
FGIW/I k\! )UYGVUW*+! OGVTMI ’+! )+/%3$%%%3&MSGVGTDIJV//TGIU
W/D0;DRV/ZDG0R/ITVDZETD/IWT/W/D0VMWSDVGTD/I’ ,VM2DMY/X;MT=/UW
GIU /ZWMV2GTD/IW3CD/JM/R=M;DWTVN! !7’ ##8 >#!"3
!责任编辑4王艳娜"
8"