景德鎮(zhèn)森林公園森林群落固碳現狀調查與潛力分析

摘 要 為更好地管理贛東北林業(yè)資源，以江西景德鎮(zhèn)森林公園典型天然林和人工林為研究對象，通過實地調查與室內實驗，分析了景德鎮(zhèn)地區(qū)森林資源固碳現狀、潛力與速率。結果表明：1）景德鎮(zhèn)森林公園天然林與人工林總碳密度分別為88.76 t·hm-2和109.28 t·hm-2，以人工林為對照，天然林尚有較大固碳潛力（20.47 t·hm-2）；2）天然林林下物種豐富度更高，灌草碳密度為1.52 t·hm-2，高于人工林碳密度（0.80 t·hm-2）；3）人工林固碳速率為1.36 t·（hm-2·a-1），遠高于天然林的0.88 t（hm-2·a-1）。

關鍵詞 森林群落；固碳速率；碳儲量；碳密度；江西省景德鎮(zhèn)市

中圖分類號：S718.553 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.15.056

森林具有較長的生命周期、復雜的群落結構、最高的植物生物量和生長量，是世界上最大的陸地碳庫，在減緩溫室氣體濃度上升、維持全球氣候穩(wěn)定等方面具有不可替代的作用[1-2]。森林生態(tài)系統(tǒng)中碳的積累取決于兩個相互影響的過程，即碳的輸入過程和碳的輸出過程。碳的輸入過程主要通過植物的光合作用實現，而其輸出過程主要包括森林土壤和動物的異養(yǎng)呼吸過程及凋落物的礦質化過程[3]。森林碳匯即是指森林中的植物通過吸收空氣中CO2并將其吸附到植被和土壤中，實現大氣中CO2含量降低的效果[4-5]。森林固碳不僅具有較高的碳匯量和生態(tài)附加值，而且具有低成本的優(yōu)點。因此，提高森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力是緩解全球氣候變化的一個非常重要的方法[6]。

森林生態(tài)系統(tǒng)是巨大的碳匯，其中人工林對碳的貢獻最大。據估計，若在2050年前將全球可用于造林的土地全部完成造林工程，碳匯潛力可達38 Gt C。據第八次國家森林資源清查結果顯示，中國人工林地面積達69.33×106 hm2，約占全球人工林面積的1/3，居世界首位[7-8]。2020年9月，國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會上宣布：中國力爭2030年前CO2排放達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和目標。因此，加強林業(yè)生產和經營管理，提高森林植被的碳匯能力十分必要[9]。

本研究選取江西景德鎮(zhèn)代表性森林樣地，采用野外調查與室內分析相結合的方法，明確景德鎮(zhèn)森林公園森林群落中喬木層、灌草層、枯落物層的碳密度及人工林和天然林的固碳速率，以期為景德鎮(zhèn)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的研究提供參考依據。

1 "材料與方法

1.1 "研究區(qū)概況

景德鎮(zhèn)國家森林公園坐落在江西省景德鎮(zhèn)市（116°57′～117°42′E，28°44′～29°56′N），屬典型的亞熱帶季風氣候區(qū)，年平均氣溫約為17 ℃，年平均降雨量為1 763.5 mm，年平均日照時數2 009.8 h，境內以丘陵、崗埠地形為主，土壤以紅壤為主。景德鎮(zhèn)森林覆蓋率達67.85%，森林類型主要為亞熱帶常綠闊葉林和針葉林。景德鎮(zhèn)國家森林公園是以森林植被為主體的4A級國家森林景區(qū)，園中樹木以針葉林、常綠闊葉林、竹林和灌叢為主，歷經70余年造林、綠化與管理等過程，森林覆蓋率已超過95%，共有97科565種，主要的喬木有樟（Cinnamomum camphora）、楓香（Liquidambar formosana）、南方紅豆杉（Taxus chinensis）、香榧（Torreya grandis）、鉤栲（Castanopsis tibetana）、青岡櫟（Cyclobalanopsis glauca）等樹種；灌木有白花檵木（Loropetalum chinense）、紫薇（Lagerstroemia indica）、杜鵑（Rhododendron simsii）、算盤子（Glochidion puberum）等。

1.2 "研究方法

本研究在參照景德鎮(zhèn)森林公園森林資源清查資料的基礎上，依據《國家森林資源連續(xù)清查技術規(guī)定》，按照起源將該地區(qū)森林群落劃分為天然林和人工林，選擇代表性天然林和人工林樣地，并分別設置3個20 m×20 m的實驗樣方。為了明確不同組分在森林碳固存中的作用，本研究調查了包括喬木層、灌木層、草本層、枯枝落葉層在內的主要生物群落組分。調查過程中，對樣方內的喬木、灌木、草本的基本信息（包括喬木的胸徑、樹高，灌木的基徑）進行記錄（見表1），以1 m×1 m的小樣方收集枯落物，以便進行枯落物的生物量測定。

1.2.1 "喬木層

對樣地內胸徑（DBH）大于或等于2 cm的所有直立樹木（包括活立木和死立木）鑒別種類，并進行每木檢尺，以異速生長方程計算喬木各組分（樹干、樹枝、樹葉、樹根）生物量，各組分相加得喬木單株生物量（對于部分缺少異速生長方程的樹種，則以相近氣候區(qū)域的相近樹種或同科屬樹種的異速生長方程替代）。為便于與其他研究成果比較，本研究將生物量/碳儲量轉化為碳密度。本研究使用到的異速生長方程見表2[7]。

1.2.2 "灌草層及枯落物

灌草層包括灌木（基徑＜2 cm，高度＞50 cm）和草本，每個樣地內分別沿對角線設置5個2 m×2 m 灌木樣方，在灌木樣方內設置1 m×1 m的草本樣方，記錄樣方內灌草種類和數量，以全收獲法收集樣方內所有灌木和草本，同時沿對角線在樣地內設置5個1 m×1 m的枯落物小樣方，收集所有枯落物。將收集的灌草、枯落物等帶回實驗室，放入70 ℃烘箱中烘干至恒重，稱重，用于樣地內灌草和枯落物生物量的計算。

1.2.3 "碳密度計算

通過異速生長方程計算得到喬木層及各部分（干、枝、葉、根）生物量，通過全收獲法獲得灌木、草本和枯落物層生物量。生物碳儲量計算中，采用經驗碳含量0.5 g C/g將生物量轉化為碳儲量，進而計算其碳密度[10-13]。

1.3 "數據處理

數據的基本處理和表格在Excel 2016中進行，采用SPSS 17.0軟件對數據進行單因素方差分析和顯著性檢驗（α=0.05）完成，圖的制作在Sigmaplot 12.5中進行。

2 "結果與分析

2.1 "兩種森林群落林分基本信息

通過走訪調查與資料收集，了解到天然林與人工林森林群落林齡分別為100年、80年。在調查的天然林樣地中，主要喬木樹種組成有柏木、苦楝、楓香、濕地松、櫸樹、杉木、樟等，平均胸徑為12.65 cm，平均樹高為8.66 m，林分密度約為1 375株·hm-2；而人工林樣地喬木樹種主要有濕地松、苦櫧、女貞、樟、楓香、加拿大楊、青岡、油茶、短柄枹、黃連木等，平均胸徑為16.67 cm，平均樹高為7.29 m，林分密度為1 150株·hm-2。

天然林辛普森多樣性指數為0.19，高于人工林的0.18（見表1）。雖然人工林中樹種數目較多，但是多為人工移栽，數量較少，且人工林林下灌草稀疏，對整個森林群落的生物多樣性貢獻有限，而天然林林下有較多的灌草覆蓋，灌草種類豐富度較高。

2.2 "天然林與人工林植被層碳儲量及其分配特征

2.2.1 "喬木層各組分碳密度

景德鎮(zhèn)森林公園中，天然林總碳密度約為86.55 t·hm-2，該值顯著低于人工林碳密度（108.15 t·hm-2）（見圖1）。天然林樹根碳密度為28.89 t·hm-2，略高于人工林（24.56 t·hm-2），兩者間差異不顯著。不論是人工林還是天然林，樹干碳密度均占全喬木碳密度的90%以上，是喬木層碳密度的主要貢獻者。天然林的樹干碳密度為40.65 t·hm-2，顯著低于人工林（62.14 t·hm-2），是造成兩種林分碳密度差異的主要原因。

2.2.2 "灌草層碳密度

灌草層是森林群落的重要組成部分，在森林群落的固碳體系中占有重要地位。本研究發(fā)現，天然林的灌草層碳儲量為1.52 t·hm-2，顯著高于人工林的灌草層碳儲量（0.80 t·hm-2）。

2.2.3 "枯落物碳密度

森林群落中枯落物由枯枝落葉、未分解或未完全分解的腐殖質層構成，在森林生態(tài)系統(tǒng)功能維護中占有重要地位。本研究中，天然林枯落物層的碳密度為0.69 t·hm-2，顯著高于人工林中枯落物層的碳密度（0.33 t·hm-2）。

2.2.4 "兩種森林群落碳密度總量及分配格局

天然林的喬木層碳密度為86.55 t·hm-2，其中灌草層為1.52 t·hm-2，枯落物層為0.69 t·hm-2，碳密度總量為88.76 t·hm-2；人工林的喬木層碳密度為108.15 t·hm-2，灌草層為0.80 t·hm-2，枯落物層為0.33 t·hm-2，碳密度總量為109.28 t·hm-2（見圖2）。

2.3 "兩種森林群落固碳速率與固碳潛力

通過走訪調研與資料收集，景德鎮(zhèn)森林公園天然林林齡約為100年，人工林約為70～80年，經估算，該地區(qū)天然林的固碳速率約為0.88 t·（hm-2·a-1），人工林的固碳速率約為1.36 t·（hm-2·a-1）。與天然林相比，人工林具有較高的固碳速率。以當前碳密度較高的人工林為對照，天然林尚有部分固碳潛力待開發(fā)，其固碳潛力約為20.47 t·hm-2。

3 "討論與結論

3.1 "討論

森林生態(tài)系統(tǒng)固碳速率即單位時間碳儲量的變化量，與碳儲量等指標相同，固碳速度是反映森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫質量的一個重要指標[14-16]。通過對景德鎮(zhèn)森林公園森林生態(tài)系統(tǒng)中人工林和天然林固碳速率的估算，得出人工林、天然林的固碳速率分別為1.36 t·（hm-2·a-1）和0.48 t·（hm-2·a-1），呈現出天然林固碳速率低于人工林的規(guī)律，兩者差異顯著，人工林有較好的固碳能力。

由此可見，天然林也需要加入一些人工護理，才能更有效地提高固碳效率。同時發(fā)現，人工林和天然林的碳密度在喬木層、灌草層、枯落物層中差異最大的是喬木層，人工林喬木層碳密度比天然林高出22 t·hm-2，人工林灌草層碳密度比天然林低0.72 t·hm-2，人工林的枯落物層碳密度比天然林低0.36 t·hm-2，可見人工林的喬木尤其需要一定的人為干預，平時應定期對天然林的喬木進行病蟲害治理，對人工林長勢不合理的喬木進行修剪等，也說明天然林受到了破壞，要多對天然林進行關注與養(yǎng)護。人工林的灌草層、枯落物層的碳密度都低于天然林，也表明對人工林灌草層、枯落物層需要做出改善措施，避免過度修剪、過度清掃。

結合天然林與人工林的特性，應采用不同的經營管理方法。在天然林方面，應堅持實行天然林保護工程，加強生態(tài)環(huán)境的保護，促進生態(tài)環(huán)境的自然恢復，同時，加強對天然林固碳的研究，積極探索固碳新途徑，促進天然林的科學管理[17-18]。加強人工林的培育、開發(fā)、種植與經營，有利于改善生態(tài)環(huán)境，提高生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性，保證資源的可持續(xù)利用。

3.2 "結論

本研究的主要結論如下：

1）景德鎮(zhèn)森林公園喬木的碳密度最高，喬木層碳密度變化范圍為86.55～108.15 t·hm-2，天然林的喬木層碳密度為86.55 t·hm-2，人工林的喬木層碳密度為108.15 t·hm-2，天然林灌草層和枯落物層碳密度分別是1.52 t·hm-2和0.69 t·hm-2，人工林灌草層和枯落物層碳密度分別是0.80 t·hm-2和0.33 t·hm-2。在喬木層、灌草層、枯落物層中，喬木層的碳密度最大。

2）景德鎮(zhèn)森林公園內的森林群落中人工林與天然林的固碳速率存在差異，人工林的固碳速率高于天然林，人工林的固碳速率為0.88 t·（hm-2·a-1），人工林的固碳速率為1.36 t·（hm-2·a-1）。

3）景德鎮(zhèn)森林公園內的森林群落中人工林與天然林的灌草層碳密度存在差異，天然林的碳密度為1.52 t·hm-2，人工林的碳密度為0.80 t·hm-2，天然林的灌草層碳密度顯著高于人工林。

綜上，景德鎮(zhèn)國家森林公園中，獲得較好撫育管理的人工林具有較高的喬木層碳密度和較大的固碳速率；天然林灌草層植被更為豐富，其碳密度顯著高于人工林碳密度；以人工林為對照，天然林在經過適當撫育管理后，尚有較大的固碳潛力。

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（責任編輯：易 "婧）

收稿日期：2024-03-25

基金項目：江西省教育廳科學技術研究項目（GJJ202806）；景德鎮(zhèn)市科技計劃學科建設項目（20202GYZD015-08，20224SF007-5）。

作者簡介：余義亮（1991—），碩士，講師，主要從事森林生態(tài)、園林綠化建設研究。E-mail：yylnanjing@163.com。

*為通信作者，E-mail：chengranran1221@163.com。