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10年生灰木蓮人工林碳庫及其分配特征 doi：10.13360/j.issn.1000-8101.xx.04.033：S758.5 舒凡1，龐贊松2，羅柳娟1，3，何斌1*，李遠航1，盧萬鵬1，廖倩苑1 （1.廣西大學林學院，南寧530004；2.廣西國有派陽山林場；3.廣西木論自然保護區(qū)管理局） 摘要：為了解灰木蓮人工林碳素累積能力，通過野外調查和實驗室分析，對廣西南寧市10年生灰木蓮人工林的碳庫及其分配格局進行了研究。結果表明，灰木蓮不同器官碳素含量在470.0532.1g/kg之間，不同器官碳素含量排列次序為干材樹根樹枝干皮樹葉。凋落物層碳素含量為493.2g/kg。土壤（080cm）中碳素含量為8.53g/kg，隨土壤深度的增加而明顯下降。灰木蓮人工林碳庫為138.49t/hm2，其中喬木層為49.04t/hm2，占35.41%；凋落物層為4.40t/hm2，占3.18%；土壤層為85.05t/hm2，占61.41%。10年生灰木蓮人工林年凈生產力為11.62t/（hm2a），碳素年凈固定量為5.81t/（hm2a），折合成CO2的量為21.29t/（hm2a）。認為，灰木蓮可以作為碳匯功能高效的生態(tài)公益木材樹種。 關鍵詞：灰木蓮人工林；碳素含量；碳庫；碳分配 ：xx-11-08 修回日期：xx-03-08 基金項目：廣西科學研究與技術開發(fā)計劃項目（桂科攻11194008）；國家自然科學基金（31160152）。 作者簡介：舒凡（1989-），男，碩士生，研究方向為森林生態(tài)學。通信作者：何斌，男，教授。E?mail：hebin8812163. Carbonstockanddistributionin10?year?oldManglietiaglaucaplantation SHUFan，PANGZansong，LUOLiujuan，HEBin，LIYuanhang，LUWanpeng，LIAOQianyuan Abstract：Tounderstundthepropertiesofcarbonaumulation，westudiedthecarbonstockandthedistributioninMang?lietiaglaucaplantationat10?year?oldinNanning，GuangxiProvince.TheresultsshowedthatcarboncontentindifferentorgansofM.glaucawas470.0g/kgto532.1g/kg，whichwasintheorderasfollows：stemrootbranchbarkleaf.Carboncontentwas493.2g/kginlitterfloor，8.53g/kginthesoil（0-80cm）andobviouslydeclinedwithincreasedsoildepthfrom0to80cm.ThecarbonstockinM.glaucaplantationatfastgrowingstagewas138.49t/hm2，dividedamongthetreelayerwith49.04t/hm2（35.41%），litter4.40t/hm2（3.18%），andsoil（0-80cm）8.53t/hm2（3.18%）.TheannualproductivityinthetreelayerofM.glaucaplantationatfastgrowingstagewas11.62t/（hm2a），annualcarbonfixationwasupto5.81t/（hm2a），amountedCO2to21.29t/（hm2a）.M.glaucacouldbeplantedasecologicalplantationwithefficientcarbonsink. Keywords：Manglietiaglaucaplantation；carboncontent；carbonstock；carbondistribution Firstauthorsaddress：ForestryCollegeofGuangxiUniversity，Nanning530004，China 森林是地球陸地生物圈的主體，森林生態(tài)系統(tǒng)在調節(jié)全球氣候、維持全球碳平衡、減緩大氣中二氧化碳等溫室氣體濃度上升等方面具有重要的作用1-3。人工林是森林的重要組成部分，科學地發(fā)展、利用和保護人工林，提高生產力，對促進區(qū)域經濟的可持續(xù)發(fā)展、保護生態(tài)環(huán)境都具有重要的作用和意義。目前，我國人工林保存面積達到6200萬hm2，居世界人工林面積首位，約占我國森林總面積的三分之一，是我國森林碳匯的主要，而且由于多數(shù)林分處于幼、中齡階段，還具有較大的碳匯潛力。南方的中、南亞熱帶常綠闊葉林帶是我國適合開展CDM造林再造林碳匯項目的優(yōu)先發(fā)展區(qū)域4。近年來，國內已有不少學者對在該區(qū)域的人工林樹種如馬尾松5、杉木6、馬占相思7、厚莢相思8、桉樹9和禿杉10等人工林生態(tài)系統(tǒng)碳貯量及其分配格局進行了研究，為正確評價森林尤其是人工林碳匯功能和生態(tài)效益提供了科學依據(jù)。 灰木蓮（Manglietiaglauca）屬木蘭科木蓮屬常綠闊葉樹種，是國家一級保護、瀕危植物，原產于越南和印度尼西亞等東南亞國家，適生于南亞熱帶地區(qū)。具有適應性強，生長快，干形通直和材性優(yōu)良等特點，是優(yōu)良的城鄉(xiāng)園林綠化樹種。我國南方廣東、海南、廣西、福建等省區(qū)自20世紀60代開始引種，均表現(xiàn)出良好的生長態(tài)勢，成為我國引種成功的外來珍貴優(yōu)良樹種之一。目前，國內已有關于灰木蓮的引種、苗木培育、生物量及營養(yǎng)元素特性等方面的報道11-15，但對于灰木蓮人工林碳素方面的極少。本試驗通過對廣西南寧市10年生灰木蓮人工林碳素含量、碳庫及其分布格局進行研究，揭示灰木蓮人工林碳素累積特點與潛力，以期為該區(qū)域造林再造林碳匯項目的樹種選擇及灰木蓮人工林的多目標經營提供依據(jù)。 1材料與方法 1.1試驗地概況 研究區(qū)于廣西南寧市北郊，其自然概況參見文獻14。試驗地灰木蓮人工林于xx年4月用1年生灰木蓮實生苗定植，初植密度為1667株/hm2。調查時10年生灰木蓮人工林保留密度為1416株/hm2，郁閉度為0.9，平均胸徑（帶皮）14.5cm，平均樹高12.9m。由于林分郁閉度大以及人為干擾等原因，林下植被發(fā)育很差，且以草本種類華南毛蕨、半邊旗山菅蘭、黃茅草和五節(jié)芒為主，覆蓋度不足1%。凋落物層厚度35cm。 1.2研究方法 1.2.1試驗地設計和林分生物量測定 根據(jù)10年生灰木蓮人工林在坡位的分布，按照上、中、下坡各設置3個面積為20m20m的標準樣地，分別測定各標準地內林木樹高、胸徑、冠幅等因子，按照林木的徑級分布，以2cm為一徑級選取5株平均木，按文獻14方法測定喬木層生物量和凋落物現(xiàn)存量。 1.2.2樣品的采集和碳素含量的測定 植物和土壤樣品的采集和粉碎處理參見文獻14，植物和土壤樣品中碳素含量的測定參見文獻16。 1.2.3人工林碳庫和喬木層年碳素凈固定量的計算 根據(jù)植被層不同結構層次和組分生物量乘以其碳素含量即可得到各組分碳庫。土壤碳庫則是各土層碳素（有機碳）含量、密度及厚度三者乘積之和。人工林碳庫為各結構層次即喬木層、灌木層、草本層、凋落物層和土壤層碳庫之和。喬木層碳素年凈固定量的估算參見文獻14。 2結果與分析 2.1灰木蓮人工林不同結構層次碳素含量 灰木蓮人工林不同結構層次碳素含量見表1。由表1可知，速生階段灰木蓮各組分碳素含量在470.0532.1g/kg之間，平均含量為524.2g/kg。不同器官碳素含量因器官不同而存在差異，碳素含量（樹根按生物量加權平均）從高到低依次為干材、樹根、樹枝、干皮、樹葉，但不同器官碳素含量的差異不顯著（P0.05）。 灰木蓮人工林凋落物層碳素含量為493.2g/kg，小于喬木層平均碳素含量。080cm土壤層不同層次有機碳含量變化范圍在3.9518.11g/kg之間，平均含量為8.53g/kg，且隨土壤深度增加有明顯下降的趨勢。由于灰木蓮人工林凋落物較豐富且主要以容易分解的樹葉為主，凋落物和植物根系分解所形成的有機碳主要聚集在表層土壤，因而造成020cm土層有機碳含量（18.11g/kg）明顯高于土壤其他土層，而其他土層有機碳含量相差不很大。 2.2灰木蓮人工林碳庫及其分配 灰木蓮人工林碳庫包括喬木層、灌木層、草本層、凋落物層和土壤層等各碳分庫（表2）。由于速生階段灰木蓮林分郁閉度大以及人為干擾等原因，林下植被發(fā)育很差，其生物量在灰木蓮生態(tài)系統(tǒng)中所占比例極小，故本研究計算林分總碳庫時對灌木和草本層碳庫忽略不計。從表2可見，灰木蓮人工林總碳庫為138.49t/hm2，不同結構層次碳庫空間分配為：喬木層為49.04t/hm2，占總碳庫的35.41%；凋落物層為4.40t/hm2，占3.18%；林地土壤（080cm）層為85.05t/hm2，占61.41%。喬木層作為森林生態(tài)系統(tǒng)重要組成部分，其碳庫在不同器官的分配，與各器官的生物量成正比例關系（表2），其中樹干的生物量最大，其相應的碳庫（29.32t/hm2）也最大，占喬木層碳庫的59.79%；然后是樹根、樹枝、干皮和樹葉，分別為7.42，6.76，3.56和2.08t/hm2，依次占喬木層碳庫的15.13%，13.78%和7.26%，樹葉最少，僅為2.08t/hm2，僅占喬木層碳庫的4.24%。林地土壤作為森林生態(tài)系統(tǒng)極其重要的碳貯存庫，在平衡大氣的CO2中有著重要作用?；夷旧徣斯ち滞寥溃?80cm）碳庫為85.05t/hm2，隨土層加深而急劇減少，其中020cm土層碳庫（40.57t/hm2）占土壤層碳庫的47.70%，分別是2040，4060和6080cm土層的2.38，2.67和3.33倍，020cm和2040cm土層碳庫占整個土壤層的79.69%。 2.3灰木蓮人工林喬木層碳素年凈固定量的估算 以喬木層碳素年凈固定量（表3）進行生態(tài)系統(tǒng)則同化CO2能力的估算。從表3可以看出，10年生灰木蓮人工林喬木層年凈生產力為10.62t/（hm2a），碳素年凈固定量為5.81t/（hm2a），折合成CO2固定量為21.29t/（hm2a）。不同器官的碳素年凈固定量的分配中，以干材最大，其年凈固碳量2.92t/（hm2a）占總碳素年凈固定量的50.26%，最小是干皮，其年凈固碳量0.36t/（hm2a），僅占6.20%。 3結論與討論 10年生灰木蓮各器官中碳素含量介于470.0532.1g/kg之間，平均含量為524.2g/kg，與馬尾松5、杉木6、桉樹9和禿杉10等樹種平均碳素含量基本一致，高于麻櫟平均碳素含量17，以及目前對森林生態(tài)系統(tǒng)碳進行估算時多數(shù)研究計算植被有機碳時干物質按450g/kg18-19與500g/kg20-21的轉換率。灰木蓮不同器官碳素含量為干材樹根樹枝干皮樹葉，與其相應的過熟林（45年生）15和馬尾松人工林5相一致，但與杉木6、馬占相思7和禿杉10等樹種存在一定差異，反映了不同樹種碳素累積與分配特點，這可能與各樹種所具有的不同生理和生態(tài)特性存在一定差異有關。 10年生灰木蓮人工林碳庫為138.49t/hm2，其中植被層碳貯量為53.44t/hm2，略高于王紹強等20對熱帶亞熱帶針葉林植被部分平均碳庫水平51.73t/hm2的估算，與周玉榮等22對落葉闊葉林碳庫平均水平53.60t/hm2（碳素含量均以45%計）的估算基本一致，但略低于王紹強等20的亞熱帶常綠闊葉林碳庫平均水平61.05t/hm2，也均高于相近區(qū)域廣西南丹縣山口林場14年生的杉木23和廣西憑祥市13年生西南樺人工林碳貯量24，由于灰木蓮成熟期在20年生以上，本研究中灰木蓮年齡僅為10a，因此還將具有較大的碳庫增長潛力。 本研究區(qū)灰木蓮人工林土壤（080cm）總有機碳庫為85.05t/hm2，明顯低于我國熱帶林（116.49t/hm2）土壤平均碳庫，也低于相近區(qū)域廣西南丹縣山口林場均為14年生的杉木人工林土壤碳庫（122.06t/hm2）和禿杉人工林土壤碳庫和（135.14t/hm2），遠低于我國森林土壤平均碳庫（193.55t/hm2）和世界土壤平均碳庫（189.00t/hm2）22。其原因與其前茬樹種杉木人工林等土壤有機碳積累能力較弱密切相關。而與其他熱帶樹種人工相似，灰木蓮人工林020cm土層有機碳庫明顯高于其他土層，幾乎占土壤層碳庫的1/2，占整個人工林碳庫的近1/3，可見其在整個人工林碳庫中貢獻較大，同時也從在一定程度上反映了亞熱帶地區(qū)森林土壤的脆弱性，任何引起水土流失的活動如煉山、整地等都很容易導致林地尤其是山地土壤碳素損失。 據(jù)估算，10年生灰木蓮人工林喬木層年凈生產力為11.62t/（hm2a），其碳素年凈固定量為5.81t/（hm2a），折合成CO2為21.29t/（hm2a），明顯高于其過熟林的3.72t/（hm2a）15。研究表明，相近區(qū)域廣西南丹縣山口林場11和14年生杉木人工林喬木層碳素年凈固定量分別為2.39和3.29t/（hm2a）23，相同林分年齡的禿杉人工林相應為4.30和4.64t/（hm2a）10；湖南會同速生階段（11年生）杉木人工林為3.124t/（hm2a）4；廣西憑祥市13年生西南樺人工林喬木層碳素年凈固定量為2.20t/（hm2a）24；我國落葉闊葉林平均4.60t/（hm2a）；我國森林平均值為5.54t/（hm2a）。由此可見，灰木蓮人工林的碳素固定速度較快。由于本研究中灰木蓮人工林處于速生階段，還具有較大的碳匯潛力，加上其兼具涵養(yǎng)水源、維持地力等功能，因此，灰木蓮不僅是南亞熱帶地區(qū)速生珍貴用材樹種，同時也可以作為碳匯功能高效的生態(tài)公益林樹種。 參考文獻 1方精云，陳安平.中國森林植被碳庫的動態(tài)變化及其意義J.植物學報，xx，43（9）：967-973. 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