木麻黃與濕地松混交林的土壤碳貯量動態

[摘要] 對木麻黃－濕地松混交林、木麻黃純林土壤含碳率及其碳貯量進行了研究。結果表明：含碳率和碳貯量在不同林地之間均存在顯著差異，木麻黃－厚莢相思混交林>木麻黃純林；含碳率隨土層深度的增加而降低，且隨土層加深差異逐漸減小，到100cm時差異基本消除。

[關鍵詞] 木麻黃 濕地松 含碳率 碳貯量

森林是生物圈的主體，森林生態系統碳循環是全球碳循環的一個重要組成部分，其對全球碳循環的影響是近年來人們關注的焦點之一[1，2]。隨著近年來天然林資源的減少，人工林面積不斷增加，人工林在森林生態系統中占有越來越重要的地位，中國現有人工林保存面積已達到5300多萬公頃，已成熟林的人工林面積約3425萬公頃，居世界之首。但目前有關人工林生態系統碳循環的研究不多[3]，特別是我國南亞熱帶地區人工林生態系統碳循環研究資料更少，諸如沿海防護林的一種重要樹種木麻黃的研究至今未見報道。這些就限制了對我國南亞熱帶人工林生態系統碳匯源的準確評估。因此進行我國南亞熱帶人工林生態系統碳循環研究已成為當前全球氣候變化研究中急需解決的重大課題。森林生態系統碳貯量主要包括地上部分和地下部分，即植被層和土壤層[4，5]。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[6-11]。

本文選取福建省東山縣赤山國有防護林場的木麻黃—濕地松混交林為研究對象。分別對不同發育階段的林分土壤碳貯量進行測定，為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，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 調查及測定計算方法

在設置的樣地內按“S”形隨機設定取樣點5個，按0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～100cm分層取土壤樣；土樣在室內風干后過0.149mm篩，采用重酸鉀加熱法測定土壤含碳率；同時用環刀取原狀土，帶回室內測定不同層次土壤的容重。

由于本次調查人工林分布的土層厚度在100cm左右，因此本文對土壤碳貯量的估算限定在土層100cm的深度范圍內，不包括地表枯落物。具體采用下面的公式：

其中Sd表示土壤表層i深度內單位面積土壤碳貯量(t/hm²)，Di表示第i土層的容重(t/m³)，Ci表示第i土層的含碳率(％)，Hi表示第i土層的厚度(m)。

3 結果與分析

3.1 土壤容重及碳素含量

由表1可知，木麻黃－濕地松混交林和純林土壤容重基本都隨土壤深度增加而增加，0～20cm、20～40cm、40～60cm和60～100cm四層次的平均值依次為1.426g#8226;cm³(以下單位同)、1.639、1.674，1.784和1.297、1.508、1.691、1.696，總平均分別為1.631和1.548。同一土層，15a生木麻黃純林和木麻黃－濕地松混交林間土壤容重沒有明顯差異。

由表1及圖1可看出，土壤各層次碳含量隨著土層加深而降低，差異較明顯，相鄰土層尤以0～20cm、20～40cm的差異最為顯著。其原因在于上部土層較下部土層的生物歸還量大，有機碳較多積累在上部土層的緣故。這與方運霆[7]對鼎湖山自然保護區土壤含碳率的研究結論是一致的，與田大倫對湖南會同杉木人工林土壤含碳率研究結論亦是一致的。木麻黃－濕地松混交林20～40cm、40～60cm和60～100cm 3個土層的土壤含碳率分別是0～20cm土層的71.46％、41.98％、32.10％。15a生木麻黃純林20～40cm、40～60cm和60～100cm 3個土層的土壤含碳率分別是0～20cm土層的57.97％、46.38％、31.88％。

同一土層混交林和純林之間碳含量仍然存在明顯差異，混交林大于純林。木麻黃－濕地松混交林0～100cm土層平均含碳率是0.25％，是相應純林的1.22倍。木麻黃－濕地松混交林0～20cm、20～40cm、40～60cm和60～100cm含碳率分別為0.41％、0.29％、0.21％、0.18％，分別是15a生純林的1.17倍、1.45倍，1.06倍、1.18倍。總的來看，混交林生態系統土壤的碳素含量高于同年生純林，明顯低于植被層的碳素。

3.2 土壤層碳貯量

根據土壤C含量和土壤容重（表1）可以計算出林地土壤C貯量(圖2)。15a生木麻黃－濕地松混交林的土壤C貯量要高于同年生木麻黃純林。木麻黃－濕地松混交林0～100cm土壤碳貯量為36.03t#8226;hm^-2，比木麻黃純林增加了29.34％。其中木麻黃－濕地松混交林0～20cm土壤碳貯量占總碳貯量的31.71％，20～40cm土層碳貯量占總貯量的20.07％，0～40cm土層碳貯量占0～100cm土層碳貯量的51.78％。而15a生木麻黃純林0～20cm土壤碳貯量占總碳貯量的32.13％，20～40cm土層碳貯量占總貯量的21.66％，0～40cm土層碳貯量占0～100cm土層碳貯量的53.79％。可見，土壤表層的碳貯量貢獻較大，因此任何引起水土流失的活動均容易導致土壤碳損失，同時也反映了南亞熱帶地區森林土壤的脆弱性。

可見，同年生的混交林與純林間碳貯量存在差異，且這種差異主要體現在0～40cm土層上。這是因為土壤碳貯量主要取決于起土壤含碳率，混交林和純林間的土壤含碳率差異主要表現在0～40cm土層上，而大于40cm土層的含碳率差別很小。

4 小結

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的含碳率分析測定，發現土壤層（0～100cm）含碳率在不同發育階段間及不同混交林之間均存在差異，在垂直方向上表現為隨土層深度的增加而降低，不同土層深度的增加而降低，不同土層含碳率差異達顯著水平（p<0.05），且相鄰土層以0～20cm和20～40cm的差異最為顯著，同一土層土壤含碳率表現出隨林齡增大而增大的趨勢，木麻黃－濕地松混交林>木麻黃純林，而且隨土層加深差異逐漸減小，到100cm時差異基本消除。木麻黃－濕地松混交林土壤層大于純林的土壤碳貯量。

參考文獻

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