木麻黃與濕地松混交林喬木層的碳貯量及其分配

[摘要] 對木麻黃－濕地松混交林和同年生木麻黃純林的枝、葉、干、皮、根和凋落物含碳率及碳貯量進行了研究。結果表明：枝、葉、干、皮和根整體含碳率在不同林地間均存在顯著差異；純林中碳貯量隨林齡增加而增大，15a生木麻黃－濕地松混交林碳貯量比同年生木麻黃純林增加了18.67%。

[關鍵詞] 木麻黃 濕地松 含碳率 碳貯量

森林是陸地生態系統的主要植被類型，儲存了陸地生態系統76%-98%的有機碳，對森林碳儲量研究是全球碳循環研究焦點之一。森林生態系統對“碳”的作用分為地上和地下兩個部分部分。在地球上約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[1]. 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[2]。因此，精確評估森林生態系統的碳貯量，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[3-5]。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[6，7]。

木麻黃(Casuarina equisetifolia)、濕地松(Pinus elliottii)是我國東南沿海防護林的主要造林樹種，經過多年的混交試驗取得了較好的效果。本文對木麻黃－濕地松混交林、木麻黃人工純林生物量、碳貯量進行了研究，有助于揭示木麻黃濕地松人工生態系統的固碳功能和碳循環循環機理[8-10]，有助于評價我國沿海人工林生態系統在我國碳平衡中的作用，為建設生態附加值高的防護林體系提供科學依據，進一步研究該群落生態系統在碳循環、碳匯中所起到的作用。

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，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立地條件相似的不同發育階段（幼齡林、中齡林、和成熟林）的木麻黃－濕地松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，共建立21個標準地。

2.2 調查及測定方法

對東山赤山林場木麻黃純林的各個樣地進行每木調查，根據葉功富等提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。對于木麻黃－濕地松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有機碳數值。喬木層的碳貯量為喬木層各器官碳貯量之和。

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，木麻黃－濕地松混交林和純林中的木麻黃與濕地松的各器官的含碳量均差異顯著。而混交林中木麻黃和純林木麻黃各器官含碳量均無顯著性差異。

從表2還可知，木麻黃－濕地松混交林中兩個樹種的碳素含量各異。濕地松葉、根、枝和干的碳素含量較高，分別為 58.10％、56.2％、55.29％、54.74％，皮含量較低，變化幅度為52.04％～58.10％。略小于方晰等[11]人對廣西祿峰山濕地松各器官含碳率大小測定的結果。按碳素含量的高低排列順序為：葉>根>枝>干>皮；木麻黃根、葉、枝的碳素含量較高，分別為50.19％、49.72％、49.18％，碳素含量從高到低依次為：根>葉>枝>干>皮。木麻黃純林中的木麻黃亦表現出和木麻黃－濕地松混交林中木麻黃碳素含量同樣的序列。從兩個樹種平均碳含量來看，濕地松碳素平均含量要大大高于木麻黃。表現出針葉林大于闊葉林。這與馬欽彥[12]通過對華北地區主要森林類型的8個喬木建群種和10個灌木樹種不同器官含碳率測定結論一致。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0.35％～0.86％。木麻黃純林不同組分碳素含量的樣本變異系數為0.57％～0.99％。

3.2 喬木層碳貯量

根據喬木層各器官C含量（表2）可以計算出系統喬木層各器官C貯量(表3)。15a生木麻黃純林的植被碳貯量要高于同年生木麻黃－濕地松混交林。木麻黃－濕地松混交林喬木層碳貯量為122.33t#8226;hm-2（其中木麻黃和濕地松各占51.18％和48.82％）。比木麻黃純林降低了11.4％。從木麻黃－濕地松混交林，木麻黃純林各林分喬木層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貯量的比例很大。木麻黃－濕地松混交喬木層樹干C貯量所占比例最大，高達（68.99％），其次是根系（17.98％），然后依次為樹皮（13.09％）、樹枝（12.33％）和樹葉（9.98％）。木麻黃純林喬木層樹干所占的比例也最大（59.57％），根系所占比例次之（11.53％）但與混交林不同的是木麻黃純林樹葉（8.93％）、樹枝（8.76％）所占的比例大于樹皮（8.40％），這種差異可能主要是不同樹種間生物學特性引起的。木麻黃－濕地松混交林喬木層C貯量的空間分布為：樹干>根系>樹皮>樹枝>樹葉。木麻黃純林為：樹干>根系>樹葉>樹枝>樹皮。木麻黃－濕地松混交林喬木層地上部分和地下部分的碳貯量分別占85.30％和14.70％。木麻黃純林地上部分和地下部分的碳貯量分別占88.14％和11.86％?？梢娀旖涣趾图兞值厣喜糠趾偷叵虏糠值奶假A量所占比例相差不大。

4 結論

通過對東山不同發育階段木麻黃－濕地松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（葉、枝、干、皮和根）含碳率在不同發育階段間、不同混交林之間均存在差異，喬木層不同器官含碳率亦存在差異，各器官含碳率大小排序因發育階段、林分不同而有所不同。不同發育階段木麻黃純林碳貯量表現為隨林齡的增加而增大的趨勢，而對混交林而言，木麻黃－濕地松混交林<木麻黃純林，且小于純林的碳貯量。

參考文獻

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