木麻黃與厚莢相思混交林喬木層的碳貯量及其分配

[摘要] 以木麻黃和厚莢相思混交林及同年生木麻黃純林為對象，對喬木層各器官的凋落物含碳率和碳貯量進行了研究。結果表明：枝、葉、干、皮和根整體含碳率在不同林分類型之間均存在顯著差異；混交林中的碳含量表現為：葉>皮>根>枝>干，而純林中的碳含量表現為：根>葉>枝>干>皮。兩種林地碳貯量地上部分和地下部分所占比例相差不大。

[關鍵詞] 木麻黃 厚莢相思 含碳率 碳貯量

森林生態系統碳庫是碳固定的最終表現形式，主要包括森林植被碳庫和土壤碳庫兩部分[1]。地球上約85％的陸地生物量集中在森林植被中，因此森林植被碳庫是陸地生態系統碳庫的重要組成部分，是研究森林生態系統向大氣吸收和排放CO2的關鍵因子。森林植被碳庫的準確估算也是揭示“碳失匯”現象的重要前提[2]。不同國家區域森林植被碳貯量對全球森林植物碳貯量的貢獻存在較大差異，這與不同國家的自然地理條件、森林類型、森林面積、年齡結構等有關[3]。因此，精確評估森林碳貯量，需要分別對不同地域條件下不同林分植被層和土壤層的碳含量分別進行研究，這也是當前陸地碳循環的研究熱點。由于不同學者估算森林生物量時采用的方法不同，導致對同一區域森林植被碳貯量的估算結果存在差異[2]。目前對南亞熱帶地區人工林碳儲量還未有統一的結論。沿海防護林是我國地處南亞熱帶地區人工林的重要組成部分，在保護沿海基礎設施，改善生態環境中發揮著越來越重要的作用，目前，沿海防護林的高效率可持續經營是林業工作者研究的重點和熱點[4-7]。

本文選擇福建東山縣林場沿海防護林為研究對象，采用平均生物量法對木麻黃－厚莢相思混交林、木麻黃人工林生物量、碳貯量及分配進行了研究，以期為進一步研究該生態系統碳循環及其碳匯功能提供基礎數據，精確估測我國南亞熱帶地區人工林碳儲量提供參考依據。

1 研究區概況

研究區設在福建省東山縣赤山國有防護林場，東經117°18′，北緯23°40′，屬南亞熱帶海洋性季風氣候，年平均氣溫20.8℃，絕對最高氣溫36.6℃，絕對最低氣溫3.8℃，全年無積雪，無霜凍，年均降水1164mm，年均蒸發2028mm，全年干濕季節明顯，每年的11月至翌年的2月為旱季，大部分的降水集中于臺風多發的月份5~9月，年均臺風5.1次。土壤以濱海沙土為主，有均一性風積沙土，潮積沙土，紅壤性風積，泥炭性風積沙土等。

2 研究方法

2.1 試驗設計

在東山赤山林場選擇10a生的木麻黃－厚莢相思混交林和同年生木麻黃純林，每種林分中分別建立3個20m×20m標準地。

2.2 調查及測量方法

對東山赤山林場10a生的木麻黃純林的各個樣地進行每木調查，根據葉功富等得出的木麻黃生物量模型lnW=a+bln (D2H) (系數a和b見表1)，進行生物量的計算；年凈生產力采用一年間的生物量實測值相減而計算得出。對于10a生木麻黃－厚莢相思混交林采用平均木法進行生物量計算。同時根據林分平均胸徑和樹高，選取平均木1-2株，要求所選平均木胸徑、樹高和林分平均值誤差不超過5％；伐倒后，分層次分干、葉(分當年生葉和老葉)枝(分當年生枝和老枝)根(分為<0.2cm、0.2~0.5cm、>0.5cm和根頭)采集標準木喬木層的分析樣品，并用挖掘法測定根系生物量；采集的喬木層不同器官和凋落物層樣品隨機抽取30％樣品帶回室內，烘干測定后換算成為干重質重；再經粉碎、過篩后，用全自動碳氮分析儀測定含碳率。喬木層平均含碳率是各器官含碳率的加權平均值，然后計算喬木層的生物量。

喬木層碳當年凈固定量是指喬木層的生物量碳當年積累量和碳當年歸還量之和，根據喬木層各器官（干、枝、葉、皮、果、根）凋落物層的生物量乘各組分轉換系數，求得碳貯量。不同組分的轉換系數是根據在進行生物量測定時所取得的樣品而實測得到的有機碳數值。喬木層的碳貯量為喬木層各器官碳貯量之和，喬木層年凈固碳量是各器官年凈生產力與對應含碳率乘積的累和，凋落物年凈固碳量是年凋落量與其含碳率的乘積。

3 結果與分析

3.1 喬木層各器官碳素含量

從表2可以看出，10a生木麻黃－厚莢相思混交林和純林中木麻黃與厚莢相思的樹干、樹皮、樹葉含C量差異顯著，枝和根間差異不顯著；木麻黃－厚莢相思混交林中木麻黃和純林木麻黃各器官含C量均無顯著性差異。

混交林中兩個樹種的碳素含量各異。10a生厚莢相思葉、皮、根和枝的碳素含量較高分別為54.68％、50.6％、49.97％、49.91％，干含量較低，變化幅度為46.77％～54.68％。按碳素含量的高低排列順序為：葉>皮>根>枝>干；10a生木麻黃根、葉、枝的碳素含量較高，分別為50.95％、50.01％、49.18％，碳素含量從高到低依次為：根>葉>枝>干>皮，亦表現出和純林一樣的序列。從兩個樹種平均碳含量來看，厚莢相思碳素平均含量要略高于木麻黃。兩個樹種不同組分的碳素含量變化不大，樣本的變異系數為0.44％～1.22％。10a生木麻黃純林不同組分碳素含量的樣本變異系數為0.43％～1.21％。

3.2 喬木層碳貯量

根據喬木層各器官C含量可以計算出系統喬木層各器官的C貯量(見表3)。從表2可以看出，10a生木麻黃－厚莢相思混交林的喬木層C貯量要高于同年生木麻黃純林。木麻黃－厚莢相思混交林喬木層的C貯量為74.34t#8226;hm-2。其中木麻黃和厚莢相思各占70.20％和29.80％，比木麻黃純林增加2.39％。

從表3可知，10a生木麻黃－厚莢相思混交林和10a生木麻黃純林喬木層C貯量空間分布來看，喬木層C主要集中在樹干，占喬木層C貯量的比例均在50％左右；10a生木麻黃－厚莢相思混交林喬木層樹干C貯量所占比例最大為(49.39％)，其次是根系(15.88％)，然后依次為樹枝(14.39％)、樹葉(13.20％)和樹皮(6.59％)。10a生木麻黃純林喬木層樹干所占的比例也最大(50.61％)，根系所占比例次之(15.97％)，但與混交林不同的是木麻黃純林樹葉(15.66％)大于樹枝(12.48％)所占的比例，樹皮所占比例仍最小。這種差異可能主要是由不同樹種間的生物學特性引起的。木麻黃－厚莢相思混交林喬木層C貯量的空間分布為：樹干>根系>樹枝>樹葉>樹皮。木麻黃－厚莢相思混交林喬木層地上部分和地下部分的碳貯量分別占84.12％和15.88％，10a木麻黃純林地上部分和地下部分的碳貯量分別占84.03％和15.97％。可見混交林和純林地上部分和地下部分的碳貯量所占比例相差不大。

4 結論

通過對東山10a生木麻黃－厚莢相思混交林和同年生木麻黃純林各組分的含碳率的分析測定，發現喬木層不同器官（葉、枝、干、皮和根）含碳率在不同林之間均存在差異，各器官含碳率大小排序因林分不同而有所不同。混交林和純林地上部分和地下部分的碳貯量所占比例相差不大。

參考文獻

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