全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 23(4)：294— 298 2003年 7月
云南热 区几种阔叶人工林 C储 量的研究
李 江 ，陈宏伟 ，冯 弦
(云南省林业科学院 ，云南昆明 650204)
摘 要 ：为了研究云南热 区几种主要阔叶人工林分的固碳能力 ，利用实际测定生 物量的方法对西 双版纳的几
利ll闶叶人工林生态系统的 C储量进行 了研究 。研究结果发现 ，山桂花纯林 ，西 南桦纯林 ，高阿丁枫纯林 ，马尖
相思纯林以及西南桦 +山桂花混 交林 和西 南桦 +马尖相思混 交林几利，7年生 人工 林生 态系统 的 C密度 为
l09．37～l36．97 t／hm2。几种人 工林分 的年 固 C量在 3．97～7 03 t／hm ·a之间 。表 明 ：这些树种都 是开展
以固 C为 目标的生态造林项 目的适合树种 。
关键词 ：云南热 区 ；阔叶人工林 ；C密度；年 固 C量
中图分类号：Q948 史献标识码 ：A 文章编号 ：l000—3l42(2003)04—0294—05
Carbon stock and rate of carbon sequestrati0n
assessment of hardwood pl antations
in tropical Yunnan，China
LI Jiang，CHEN Hong—wei，FENG Xian
(Yunnan Academy of Forestry，Kunming 650204，China)
Abstract：In order to test the potential of carbon sequestration for plantations of hardwood species in tropical
and subtropical Yunnan，ca rbon stock and rate of sequestration of six kinds of hardwood plantations were as—
sessed through direct biomass measurement． Research results showed that carbon densities ranged from
109．37 t／hm to l36．97 t／hm for 7 years old plantations of Paramichelia baillonii，Betula alnoides，Altingia
．r(elsa，Ac “ria 7n(2 71gium and mixing Betula alnoides with Paramithelia baillonii．mixing Betula alnoides
with Acacia mangium ．Their annual rates of carbon sequestration were tested with a range from 3．97 t／hm
。a to 7．03 t／hm ·a．which indicated these species could be good choices for carbon offsetting projects in
tropical and subtropical Yunnan．
Key words：t ropical and subtropical Yunnan；hardwood plantation；carbon density；annual rate of carbon se—
questra tion
以二氧化碳为主的温室气体的排放与固定已经
成为持续发展与生 态环境 建设 研 究 中的一个 热点 。
通过造林进行二氧化碳 的吸收固定已被认为是技术
上 简单 ，经济上回报高 的应 对全球 气 候变 化 的最 佳
选择。由一些发达国家或国际组织资助的旨在吸收
_|氧化 碳 的造 林 项 目(Carl3on emission offsetting
project)已在一 些 国家开 展 (Dixon，1993)。森林 生
态 系统 吸收固定 二氧 化碳 的 主要 过程 是 ，植 物从 大
气 中吸收二氧化碳 ，通过 光合 作用 将 二氧化碳转 化
为有 机化 合 物 ，然 后 固定 在 叶 、干 、枝 、根等植 物 体
上，此外凋落物和植株死亡也在土壤中通过有机质
固定 大量 的 C。在 森 林 的 C储 量 研 究 上 ，国外 如
收 稿 日期 ：2002—1 2—02； 修 订 Et期 ：2003—02—20
基金项目：云南省科技攻关项目“现代林业资源培育产业化试验与示范”(云计科技 98182)
作 者简介 ：李 江 (1 972一)，男 ，云南 昌宁人 ，理学硕 士 ，助理研究 员 ，造林学 专业 ，从 事造 林及 环境林 业 研究 。
维普资讯 http://www.cqvip.com
4期 李 江等：云南热区几种阔叶人工林 C储量的研究 295
Brown和 Lugo等 已做了很多工作 ，Lasco等 (2000)
人 已经对 菲律 宾 的 森 林 固 C进 行 了详 细 的研 究 。
关于云南热 区人 工林 这 方 面 的专 题 研 究 尚未 见 报
道 。笔者 利用 1998年对云南 省林 业科 学 院西 双版
纳普 文试验林场的几种 7年生人 工林的调查资料对
它们 的 C储量 (Carbon stock)及年 固 C量 (Rate of
carbon sequestration)进 行 了研 究 。希望 为评估 人
工林分 的固 C效益 及 为 吸引 外 资进 入 生态 建设 领
域做 一些基础工作 。
1 研 究地 区概况
试验人工林位于云南省西双版纳普 文试验林
场 ，101。6 E，22。25 N，海拔 84O～900 m，地貌 以
低山为主 ，平均 坡度 2O。。气 侯 属 热带 北 缘季 风类
型 ，干湿 季 明显 ，l1～4月为 干 季 ，5～ 10月 为雨
季。年均温 2O．1℃ ，≥1O℃积温 7 459℃ ，最 热月
(7月)均温 23．9℃ ，最冷月 (1月)均温 13．9℃ ，极
端最高气温 38．3℃，极端最低气温一0．7℃。年降
水量 1 655．3 mm，雨季 降 水 量 占全年 86 。试验
区代表植 被类型为山地雨林和季风 常绿 阔叶林 。试
验区土壤类型为赤红壤 (王 达明 ，2002)。
2 研 究 内容与方 法
研究 的人 工林 为 1991年 定 植 的 山桂 花 (Pa—
ramichelia baillonii)纯 林 ，西 南 桦 (Betula al—
noides)纯林 ，高 阿钉 枫 (Altingia c z “)纯林 ，马
尖相思(Acacia mangium)纯林以及西南桦 +山桂
花混 交林 和西南桦 +马尖相思混交林 。对试验人工
林 的各个 C库 分 别进行 了测定 。乔木 层 、灌 木层 、
草本层 、地下部分及枯 枝落叶层首先 测定生 物量 ，然
后转化为它们 的 C储 量 。土 壤层 利用 蒋 云东 等 对
试验人工林土壤 的监 测资 料 ，根据 土壤 有机 质 与 C
含量之问的关系，推算 0～50 C1TI土壤中的 c储量。
将各个部分 的 C储 量相 加 ，获得单 位面 积人工林 分
总的 c储量即 c密度(Carbon density)。另外结合
唐建维 (1998)的数 据 对 本 区 域 的热 带 次生 林 的 C
储 量也进行了测算 。
2．1地上部分生物质 C密 度测定
乔木层标 准地 大小为 20 m×20 m，设 置于林分
典型样地 中 。在样 地 内进行 每 木检 尺 ，根据 平均胸
径和平均树高 ，在样 地 内选择 平 均木做 生物 量 的测
定 。
灌木层 与草本 层 的标 准 地 大 小分 别为 5 m×
5m 和 lm×1m。样 方 内的灌木 及草 本全部分 别 收
获称 重 。
对各层 的植 物进行 取样 ，实验室测定含水率 ，将
鲜重换算 为干 重 。根 据 植 物有 机 质 的含 C量 约 占
干生物 量 5O 将 生物 量换 算 为 c密度 (Lasco，
1999；Lugo和 Brown，1992)。
2．2地下部分生物质的 C密度测定
乔木层根系生物量通过挖 出全部标准木根 系进
行推算。灌木层与草本层根系通过挖出 1 mX 1 In×
1 m样方 内的全部根系测定 。C密度的换算 同上。
2．3凋落物 C密度的测定
在林 下 5个 1 nl×1 In小样 方 中，收集 全部 的
枯枝落叶 。取 回烘干称重 。C储量 的换算 同上 。
2．4土壤 C密 度的测定
各林分 土 壤 中 固定 的 C通过 土壤 有机质 含量
及土壤容重进行计算。资料采用蒋云东 1997年取
样测定的数据 (蒋云东 ，2002)。应用 的换算 公式
(Lasco，1999)为 ：
土壤 C密 度 一土 壤体 积 ×土壤容 重 x土壤 有
机质含量÷1．724
2．5人工林分的总 C密度 的测定
将地上部分 、地下部分生 物量 ，凋落物及土壤 中
固定 的 C相加 ，即可获得 单位 面积人 工林分 的固 C
总量即 C密度 (t／hm )。
2．6人工林分的年 固 C量 的测定
因林 龄仅 为 7 a，监测结果显示土壤有机质含量
的年变化甚 小 ，不予 考 虑 。用林 分 7 a平均生 物量
的增长来计算年固 c量。
3 结果 与分析
3．1地上部 分生物质 的 C密度
由表 1可见 ，各林 分 地上 部分 生物质 固定 的 C
密度中，马尖相思纯林最高，为 44．46 t／hm ，其次
西南桦+高阿丁混交林为 36．77 t／hm ，高阿丁枫
纯林为 34．66 t／hm ，西南 桦 + 山桂花混 交林 为
28．42 t／hm ，西南桦纯林为 23．86 t／hm ，山桂花纯
林最低为 18．64 t／hm 。所有 的人工林分地上部分
生物质的 c密度都高于 当地 1O年生热带次物林
17．83 t／hm 的水平 。乔木 层 占地上部分 C密度 的
比例最大 ，达到 83．93 ～ 99．12 。灌木层 占地上
维普资讯 http://www.cqvip.com
296 广 西 植 物 23卷
部分 C密度的比例变化很大，西南桦十山桂花混交
林 最高为 l4．55 ，高阿丁枫纯林最低仅为 0．52X。
与天然次生林 相 比，人工 林 分灌木 层所 占 比例都较
小 ，这反映出人工林有更高比例的 C被 固定于乔木
层 中。草 本层 的 C 密 度 较小 ，仅 占地上 生 物 量 的
0．25 ～ 3．23 。
表 1 各 林分地上部分生物质的 C密度 (t／hm )
Table 1 Carbon density of various aboveground components
注 ：1：山桂花纯林(Paramichelia baillonii plantation)；2：西南桦纯林 (Beta&alnoides plantation)；3：西南桦+山桂花混交林(Betula al
nDid +PⅡramich liⅡbailloni plantation)；4：西南桦+高阿丁混交林 (Betula alnoides+Altingia excelsa plantation)；5：高阿丁枫纯林(Alt
ingia excelsa plantation)；6：马尖相思纯林(Acaciamangium plantation)；7：热带次生林(Tropical secondaryforest)。
3．2地 下部分生物质(根系)的 C密度
表 2可看出 ，各人 工林 分 地下 部分 (根系 )的 C
密度最 高 的是西 南 桦 + 山桂 花混 交 林 为 12．64 t／
hm ，其次是西南桦 +高阿丁枫混交林为 10．11 t／
hm 。混交林的地下 部分 C密度 明显 比纯林 要 高 。
在纯林 中，山桂 花纯林 的地下部分 C密度 为 9．16 t／
hm ，高阿丁枫纯林 为 8．29 t／hm ，西南桦纯林 为
5．37 t／hm 。马尖相 思纯林有最高的地上部分 C密
度 ，可 地 下 部 分 在 几 个 人 工 林 中最 低 为 4．75 t／
hm ，其地下部分 C密度与地上部分 C密度的比值
(R／S)为 0．1，是所有林分 中最小的 。这 是由于马尖
相思地上部分生物量 的迅 速积累造成 的。其它林分
地下部分 C密度与地上部分 C密度的比值为 0．23
～ 0．49
表 2 各林分地下部分 。凋落物及土壤的 c密度
Table 2 Carbon density of belowground(roots)，litter and soil
3．3凋落物 层的 C密度
从表 2看出，凋落物层的 C密度最高的是马尖
相思纯林为 7．13 t／hm ，其次高阿丁枫纯林为 6．7O
t／hm ，西南 桦 纯 林 为 5．37 t／hm。，山桂 花 纯林 为
5．08 t／hm ，西南桦十高阿丁混交林为 4．24 t／hm 。
人工林中西南桦 十山桂花混交林枯落物层的 C密
度最低为 2．61 t／hm 。人工林凋落物 C密度都高
于当地的热带次生林(2．35 t／hm )。
3．4土壤 中的有机 C密度 (0～50 em)
由表 2可见 ，人 工林 土壤 的有机 C密度 差异不
大，最大的是西南桦纯林为 87．84 t／hm ，最小的是
高 阿丁枫纯林 为 7O．9O t／hm 。热 区人 工林 土壤 的
C密度 比 当地 热带 次 生林 土壤 的 93．26 t／hm 要
低，也低于北京暖带落叶阔叶林 96 t／hm 的水平
维普资讯 http://www.cqvip.com
4期 李 江等：云南热区几种阔叶人工林 C储量的研究 297
(桑卫国等 ，2002)。这 也许 与 营林措 施 特别是 整地
造成 的水 土流失对 土壤 的影 响有 关 ，当然热 区土壤
中有机质 含 量普遍 偏 低 主要 是 因为 高 温高 湿 条件
下 ，有机质分解迅速的原 因。
3．5人工林分的总 C密度
由表 3可见 ，几种人工林 的 C密度在 109．37～
136．97 t／hm 之 间 。土壤 中 的 C储 量 占了最 大 的
部分 ，占总 C密度 的 54．51 ～71．73 。这显示 出
土壤 是本地 区几种 阔叶人工林 生态系统 中的主要 C
库 ，土壤 中 C储 量的变化 必然 引起 整个 生态 系统 C
储 量的整 体变化 。 以吸收 固定 CO 为 主要 目标 的
造林项 目除了追求 较 高 的生长 量外 ，还应 对林 地 土
壤的管理 给予足 够 的重视 。几种 人工 林 生物质 (包
括地 上部分 和地 下部分 )的 C储 量在 27．8～49．21
t／hm 之间 ，占总 C密度 的 27．8 ～ 49．21 9／6。这
个数值明显高于王效科等(2001)对黑松、油松、马尾
松 、杉木 、柳 杉 、水 杉 和桉 树 的幼 中龄人工林 的 C密
度总体估计值 (<15 t／hm )。这表明山桂花、西南
桦及高 阿丁枫这 几个乡土 阔叶树种 的人工林有较高
的固 C潜力 。凋 落 物 占的 比例 很小 ，占 2．26 ～
5．56 ，这是几种人工林 中 ，C密度最高 的早马尖相
思纯林 为 136．97 t／hm 。这 反应 了马尖 相 思较 高
的生产力 ，一方面通过 同化作 用将 C存 储于生物 质
中，另一方面通过凋 落物 的分解使 土壤保 持 了较 高
的有机质含 量 。混交 林 与纯 林 的 C密度 在 中幼 龄
阶段差异不大 。 山桂 花纯林 为 109．37 t／hm ，西 南
桦纯 林 122．44 t／hm ，高 阿 丁 枫 纯 林 120．55 t／
hm 。西南桦 + 山桂 花混交林 和西南桦 +高阿丁混
交林 的 c密度分别 为 115．71 t／hm 和 112．37 t／
hm 。
表 3 各林分系统的 C密度及其组成 (t／hm )
Table 3 Carbon density of different sinks of the plantations
林分类型
Type of plantation
地 上生物 地下生物 地上生物质 +地 凋落物 林地土 总 C密度
质 C密度 质 C密度 下生物质 C密度 ％ C密度 壤 C密度 Total carbon
(CA) (CB) (CA+ CB) (CI ) (CS) density
“』桂花纯林 Paran*ichelia baillonii
西南桦纯林 Betula alnoides
西南桦+山桂花混交林 Betula al—
noides+ Paramichelia baillonii
西南桦+高阿 丁混交林 Betula al—
noides+ Altingia excelsa
高阿丁枫纯林 Altingia excelsa
马尖相思纯林 Acacia mangium
热带次生林 Tropical secondary
forest
34．66 8．29
44．46 4．75
17．83 5．48
27．8O 25．42 5．08 4．64 76．49 69．94 109．37
29．23 23．87 5．37 4．39 87．84 71．73 122．44
41．O6 35．49 2．61 2．26 72．04 62．26 115．71
注 ：CA为地上部分生物质的C密度；CB为地下部分(根系)的 C密度；CL为凋落物的C密度 ；CS为土壤有机碳的C密度。 Note：CA—
carbon density of aboveground biomass；CB=carbon density of belowground biomass；CL— carbon density of litter；CS= Carbon density of
soil．
3．6 7年生 人工林 分的年 固 C量
由表 4可 以看 出，马尖相 思纯林 的年 固 C量最
大为 7．03 t／hm a。两个混交 林 的年固 C量 也较
大 ，西南桦+高 阿丁混交林 为 6．69 t／hm a，西 南
桦 +山桂 花混交林 为 5．87 t／hm a。此外 西南 桦
纯林为 4．17 t／hm ·a，山桂 花 纯林 为 3．97 t／hm
。a。这与 国际大气 变 化 组 织 IPCC温 室气 体 调查
中使用的热带人工林年固 c量估计值是一致的，在
3．4～7．5 t／hm ·a之 问 (Houghton等 ，1997)。几
种阔叶人工林作为碳汇 (Carbon sink)的潜力是很
大 的 ，它们 每年吸收固定 的 C量 明显 高于 当地 的热
带次 生 林 (2．33,／hm。·a)，暖 温 带 落 叶 阔 叶林
(2．19 t／hm ·a)(桑卫 国等 ，2002)。但 是与典 型的
—” ～
热带地区相 比，云南热区人工林的年固 c量还是偏
小的 。如在 菲律 宾 马尖 相 思纯 林 的年 固 C量 测定
值为 20．8 t／hm ·a，石梓(Grnelina arborea)林为
9．8 t／hm ·a(Lasco等 ，1998)。
4 讨论与结论
通过研究发现云南热区山桂花 (Paramichelia
bailloni)纯林 ，西南桦(Betula alnoides)纯林，高阿
丁枫 (Altingia excelsa)纯 林 ，马 尖 相 思 (Acacia
mangium)纯林以及西南桦+山桂花混交林和西南
桦+马尖相思混交林几种 7年生人工林生态系统的
C密度在 109．37～ 136．97 t／hm 之 间。它们 的 C
卯
O 6 8 n
娼 他
∞ ∞
加 ∞ ％
％
5 5 1
加
6 7 2
鹪 ％ ∞
％
船
维普资讯 http://www.cqvip.com
298 广 西 植 物 23卷
密度 明显 高 于 当地 的 次生 林 及 王效 科 等 对 我 国黑
松 、油松 、马尾松 、杉 木 、柳 杉 、水杉 和桉树 的幼 中龄
人工林 的 C密度总体估计值 (< 15 t／hm )。从林分
现在 的 C密度 可 以看 出云 南热 区的这 几 种人 工林
到中幼林 阶段就可 以形成相 当规模 的 C库 了。
表 4 各林分系统年固 C量(t／hm )
Table 4 Rate of carbon sequestration of
p[antations at age of 7 years
林分类型
Type of plantation
年 固 C量
Rate of carbon
sequestratlOn
山桂花纯林 Paramichelia baillonii
西南桦纯林 Betula alnoides
西南桦+山柞 化混交林 Betula alnoides+ Pa
rgg?Hich P{“i}} } j!⋯ | i
凹南桦+l岛阿丁混 交林 Betula alnoides+ Alt
高阿丁枫纯林 Altingia excelsa
马尖相思纯林 Acacia mangiuT~z
热带次生林(10年生 )Tropical secondary forest
3．97
4．17
5．87
6．69
6．13
7．03
2．33
研 究 表 明 山桂 花 (Pararnichelia baillonii)纯
林 ，西南 桦 (Betula alnoides)纯 林 ，高 阿 丁枫 (Alt—
Dlgia ecccelsa)纯林 ，马尖相思 (Acacia ma Ttgiurn)纯
林以及西南桦 十山桂花混交林 和西南桦 十马尖相思
混交林几种 7年 生人 工林 生 态 系统 的 年 固 C量 在
3．97～7．03 t／hm ·a之 间 ，基 本上 与 国际 大气 变
化组织 IPCC温室气体调查中使用的热带人工林的
年固 C量估 计值一致 ，但低 于典 型的热 带地 区一些
人工林 的固 C水 平 。这 与云南 热 区的水 热 及 土壤
条件是符合 的 。几 种人 工林 较 高 的 年 固 C量表 明
了它们具有较高的 固 C潜力 。
几种造林树 种 中 ，除 马尖 相 思 (Acacia rna Ttgi—
gl T?1)外 ，都是 当地的乡土树种 ，马尖相思也 表现 出了
很好的引种适应性 (杨绍增 等 ，1996)。采用 这些树
种在云南热区大规模造林的风险很小。利用它们较
高的 固 C能 力在 云南 热 区大面 积 的荒 山草地 上开
展以吸固温室气体 CO 为项 目目标 的造林项 目很
有前景 。
参考文献 ：
杨绍增 ．王瑞 荣 ．王 达 明．1 996．马 尖 相 思 利 用 价 值 的研 究
[A]．热区造林树种研究论文集Ec]．昆明 ：云南科技出版
社 ，215～225．
I)ixon RK．1 993．Forest sector carbon offset project：near
term opportunities to mitigate greenhouse gas emission[J]．
Water．A r“7lcl Soil Pollutio7l，70：561— 577．
Houghton JT，M eira Filho LG，Calander BA．1997．Green—
house Gas Inventory W orkbook，International Panel on Cli
mate Change(IPCC)，Organization for Economic Co opera—
tion and Development(0ECD)and the International Energy
Agency(1EA)[J]．Paris，F 7lce，5：1—54．
Jiang YD(蒋 云东 )，Wang DM(王 达 明)，Zhou Y(周 云)．
2002．Study of land capacity recovery of six kinds of plan
tations in xishuangbanna(西 双 版 纳 几 种 人 工林 地 力 恢 复
趋势研究)[J]．Yunna”Forestry Scie~lce And Technology
(云南林业 科技 )．21(3)：50～54．
Lasco RD．Estrella R，Corpuz EB．1998．Carbon dioxide se—
questration potential of different landuses in M t．M akiling．
Poster paper presented at the International Conference on
Tropical Forests and Clim ate Change，M anila，Philippines．
October 19— 21．
Lasco RD． 1999． Quantitative estimation of carbon storage
and sequestration of tropicM forest ecosystem~J]．PrD es—
sorial Chair Lecture．UPLB．College，Laguna
Lasco RD． 2000． Forest land use change in the Philippines
and climate change mitigation~J]．Mitigatio71 a Tld adapta—
rio1 strategies for global change，5：81—97．
Lugo AE， Brown S． 1992． Tropical forests as sinks of at—
mospheric carbon[J]．Forest Ecology a 71d Ma TzagemeT zt，
54：239— 255．
Sang WG(桑 卫 国)，Ma KP(马 克平 )，Chen LZ(陈灵 芝 )．
2002． Preliminary study on carbon cycling in warm tem —
perate deciduous broad—leaved forest(暖温 带 落叶 阔叶林 碳
循环的初步估算)EJ]．Acta， ^) toecologi~c Sinica(植物生
态学报 )，26(5)：543～548．
Tang JW(唐建维 )，Zhang JH(张建 候 )，Song QS(宋启示 )．
1998．Preliminary study on biomass production of tropical
secondary forest in Xishuangbanna(西 双 版 纳 热 带 次 生 林
生物量的初步研究)EJ]．Acta Phytoecologica Sinica(gt物
生 态学报 )，22(6)：21—26．
Wang DM(王达明)，Chen HW(陈宏伟)，Liu YG(刘永刚)．
2002． Study of sustainable managem ent of plantations in
xishuangbanna(西双版纳 人 工林 可 持续经 营研究)EJ]．
YullTal Forestry Scie71ce And Technology(云 南 林 业 科
技)，21(3)：2— 13．
Wang XK(王效 科)，Feng ZW(冯 宗炜 )，Ouyang ZY(欧 阳志
云 )．2001．Vegetation carbon storage and density of forest
ecosystems in China(中 国森林 生态 系统 的植 物碳储 量和碳
密度的研究)EJ]．Chinese Jou, nal ofApplied Ecology(应
用生态 学报 )，12(1)；13～16．
维普资讯 http://www.cqvip.com