陳模芳，丁貴杰，翟帥帥，高 祥

（1.貴州省森林資源與環(huán)境研究中心，貴州 貴陽(yáng) 550025；2.遵義師范學(xué)院，貴州 遵義 563002）

不同馬尾松群落類型的生物量及碳儲(chǔ)量

陳模芳1,2，丁貴杰1，翟帥帥1，高 祥1

（1.貴州省森林資源與環(huán)境研究中心，貴州 貴陽(yáng) 550025；2.遵義師范學(xué)院，貴州 遵義 563002）

以馬尾松人工純林（A）、馬尾松天然次生純林（B）、馬尾松-油茶混交林（C）、馬尾松-楓香混交林（D）、馬尾松-白櫟混交林（E）、馬尾松-杉木混交林（F）6種群落類型為研究對(duì)象，通過樣地實(shí)測(cè)生物量和采用重鉻酸鉀法測(cè)定植物地上部分各器官含碳率，對(duì)6種群落的生物量和碳儲(chǔ)量進(jìn)行研究，結(jié)果表明：各群落類型的地上部分總生物量按從大到小的排序?yàn)椋喝郝銯（153.293 t·hm-2）＞群落E（67.482 t·hm-2）＞群落D（58.581 t·hm-2）＞群落 B（51.995 t·hm-2）＞群落 C（35.405 t·hm-2）＞群落 A（33.387 t·hm-2）；其中，各群落類型中以喬木層的生物量最大，在25.968～146.015 t/hm2之間，灌木層次之，草本層最??；碳儲(chǔ)量在18.312～70.549 t/hm2之間，年均固碳量從高到低的排序?yàn)槿郝銯＞群落E＞群落D＞群落C＞群落A＞群落B。

馬尾松；群落類型；生物量；碳儲(chǔ)量

森林生物作量為森林生態(tài)系統(tǒng)最基本的數(shù)量特征，已成為度量森林結(jié)構(gòu)和功能的重要指標(biāo)。森林是陸地上面積最大的生態(tài)系統(tǒng)，其生物量是全球碳循環(huán)的重要組成部分[1-2]。我國(guó)在這方面的研究基本是從20世紀(jì)70年代后期開始的[3-5]，隨后我國(guó)的森林生態(tài)系統(tǒng)的生物量和碳儲(chǔ)量的研究進(jìn)入全面發(fā)展階段。近年來，CO2等溫室氣體的大力排放引起的全球氣候變化問題已引起廣泛的關(guān)注，森林固碳對(duì)生態(tài)環(huán)境的改善起著重要作用。

馬尾松Pinus massoniana是我國(guó)亞熱帶地區(qū)特有的鄉(xiāng)土樹種，不耐庇蔭，喜光、溫，對(duì)立地條件的要求不高，是重要的用材樹種、荒山造林樹種、也是主要造林樹種中分布最廣泛的樹種之一[6]。前人對(duì)其進(jìn)行了大量的研究，包括生理特性、速生豐產(chǎn)林主要培育技術(shù)、生態(tài)學(xué)特征等[7-11]。近年來，我國(guó)也有許多關(guān)于馬尾松生物量的研究，人工純林、天然次生林[12-15]；馬尾松-混交林[16-18]等，但這些基本都是就單一或少量的群落類型進(jìn)行研究，沒有系統(tǒng)的進(jìn)行綜合對(duì)比研究，本文主要對(duì)貴州省內(nèi)選取具有代表性的6種不同馬尾松群落類型進(jìn)行實(shí)測(cè)調(diào)查，研究了各種群落類型的生物量及其分配規(guī)律和碳儲(chǔ)量，為進(jìn)一步探索馬尾松林的碳儲(chǔ)量、生產(chǎn)發(fā)展及生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

6種群落類型馬尾松人工純林（A），馬尾松天然次生純林（B），馬尾松-油茶混交林（C），馬尾松-楓香混交林（D），馬尾松-白櫟混交林（E），馬尾松-杉木混交林（F）的樣地分別位于貴州省都勻市、平塘縣、松桃縣和榕江縣，各群落類型的樣地基本概況如表1所示。都勻市位于貴州省黔南州，地理位置東經(jīng) 107°25′44″～ 107°32′02″，北緯 26°5′16″～ 26°17′22″，海拔 852 ～ 988 m，屬于中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，平均氣溫15.8 ℃，最低氣溫- 6.9℃，≥10℃積溫平均值4 979，年平均降水量1 445 mm，5～10月降水量占全年降水量的80% 以上，年平均相對(duì)濕度79%，日照時(shí)數(shù)1 159 h，日照率26%，年平均太陽(yáng)總輻射量360 075.04 J/m2，年平均無霜期288 d。平塘縣位于貴州省南緣中部，所在經(jīng)緯度為東經(jīng)106°40′29″～107°26′19″，北緯 25°29′55″～ 26°06′41″之間，海拔1 015 m；地處中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，無霜期長(zhǎng)，年平均氣溫17 ℃。 松桃縣位于黔東北，所在經(jīng)緯度為東經(jīng) 109°18′17″，北緯 27°54′43″，海拔696 m，年均降水量1 378.3 mm，年均降雨日數(shù)183 d，年均日照時(shí)數(shù)1 228.3 h。榕江縣位于貴州省東南部，所在經(jīng)緯度為東經(jīng)108°34′53″，北緯26°12′02″，氣候?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤(rùn)氣候，年極端最高溫39.5 ℃，年極端最低溫-5.8 ℃，年均溫18.3 ℃，無霜期328 d，年均降水量1 100～1 600 mm，年平均日照時(shí)數(shù)1 214.3 h。

1.2 研究方法

1.2.1 生物量的測(cè)定

根據(jù)巣氏樣方法確定樣地面積并通過羅盤儀固定樣地之后，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)的樣木逐株進(jìn)行坐標(biāo)定位，通過測(cè)定胸徑、樹高等繪制胸徑樹高曲線計(jì)算平均木和優(yōu)勢(shì)木。采用平均標(biāo)準(zhǔn)木法選取1～3株標(biāo)準(zhǔn)木伐倒，所選的標(biāo)準(zhǔn)木應(yīng)有完整的樹冠，樹桿無分叉、無傾斜，分別按干、枝、皮、葉4種器官實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)木各組分的生物量，然后再推算各種群落類型地上喬木層生物量。

在每塊樣地內(nèi)再根據(jù)“品”字型設(shè)置3個(gè)4 m×4 m的灌木小樣方，按對(duì)角線設(shè)置5個(gè)1 m× 1 m草本的小樣方，采用“樣方收獲法”將灌木層和草本層地上部分進(jìn)行全部收獲，通過換算得出林下植被的生物量。

表1 不同群落類型樣地基本情況Table 1 Basic conditions of sampling sites of different community types

1.2.2 碳儲(chǔ)量的測(cè)定

將喬木層和灌木層各器官的樣品經(jīng)烘干、粉碎、過篩后用重鉻酸鉀加熱法測(cè)定其含碳率，林下草本取混合樣測(cè)定其含碳率，再通過生物量與含碳率推算出碳儲(chǔ)量。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

用Excel 2007和SPSS17.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同群落類型生物量水平分布特征

從表2可以看出，在6種群落類型中，以F（馬尾松-杉木林）的喬木層生物量最大，為146.015 t/hm2，總體呈群落F＞群落E＞群落D＞群落B＞群落A＞群落C的分布趨勢(shì)。不同群落類型喬木層各器官的生物量分配存在一定的差異，各個(gè)群落類型中均以樹干所占比例最大，在48.753%～77.873%之間，其中馬尾松天然次生純林和馬尾松-杉木林遞變趨勢(shì)一致，均是樹干＞樹枝＞樹皮＞樹葉；其余4種群落類型則呈樹干＞樹枝＞樹葉＞樹皮的趨勢(shì)。

2.2 不同群落類型生物量垂直分布特征

從圖1可以看出，幾種群落類型的地上部分生物量分布都以喬木層占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，呈典型的喬木層＞灌木層＞草本層的分布格局，各群落類型的地上部分總生物量分布與喬木層有一定的區(qū)別，按從高到低的排序?yàn)椋喝郝銯＞群落E＞群落D＞群落B＞群落C＞群落A，喬木層占地上部分總生物量比例最大的是F（馬尾松-杉木林），高達(dá)95.25%，最小的是C（馬尾松-油茶混交林），為73.345%。灌木層生物量所占總生物量比例的排序?yàn)椋喝郝銫＞群落E＞群落D＞群落B＞群落A＞群落F。草本層所占比例最小，其中以E（馬尾松-白櫟）群落草本層所占比例最大，為6.794%。

表2 不同群落類型喬木層各器官生物量分配及比例?Table 2 Biomass of each component and percentage in arbor layer of different community types

圖1 不同群落類型地上生物量比較Fig.1 Comparison of aboveground biomass in different community types

2.3 群落固碳功能比較

森林植被的碳儲(chǔ)量估算是以森林植被生物量為基礎(chǔ)的，因此首先必須對(duì)森林植被各部分生物量進(jìn)行計(jì)算。本文從不同群落馬尾松群落類型地上部分生物量分布、不同群落類型碳儲(chǔ)量分配規(guī)律以及不同群落類型固碳能力的比較等幾個(gè)方面分別進(jìn)行了探討。

2.3.1 主要喬木樹種含碳率分析

對(duì)幾種群落類型中喬木層的主要樹種做了不同器官的含碳率的計(jì)算分析，由表3可知，同一樹種的不同器官之間含碳率存在差異，不同樹種的同一器官之間也存在著差異，6種群落類型的主要喬木樹種各器官含碳率主要集中在 37.673%～49.768%之間，杉木的各器官含碳率整體較其他樹種偏大，黃檀的相對(duì)偏小。

表3 不同群落類型主要樹種各器官含碳率Table 3 Carbon rate of each organ in main species in different community types

2.3.2 不同群落類型碳儲(chǔ)量分布規(guī)律

（1）喬木層碳儲(chǔ)量分布

從表4可以看出，除了馬尾松天然次生純林的樹葉和樹皮有些微變化外，不同群落類型喬木層各器官碳儲(chǔ)量和生物量的分布規(guī)律基本一致，均呈樹干＞樹枝＞樹葉＞樹皮的分布格局，其中馬尾松天然次生純林的樹干碳儲(chǔ)量占喬木層的比例最高，高達(dá)77.128%，而馬尾松人工純林的最低，僅為45.922%，其他4種群落類型的均超過50%。

表4 不同群落類型喬木層各器官碳儲(chǔ)量分配及比例Table4 Carbon storage distribution and percentage of arbor layer in different community types

（2）總體碳儲(chǔ)量分布

從表5可以看出，在6種不同的群落類型中，喬木層的碳儲(chǔ)量在13.967～67.408 t/hm2之間，都占據(jù)主導(dǎo)地位，其中以馬尾松-杉木群落最為明顯，占總碳儲(chǔ)量的95.548%；其次是灌木層，碳儲(chǔ)量在1.087～5.415 t/hm2之間，以馬尾松-油茶群落所占比例最高，達(dá)20.366%，所占比例最高的是馬尾松-白櫟群落，僅為6.377%，而比例最小的是馬尾松-杉木群落，僅占1.030%。

表5 不同群落類型碳儲(chǔ)量分配及比例Table 5 Carbon storage distribution and percentage in different community types /(t·hm-2)

2.3.3 不同群落類型固碳能力的比較

本文所涉及的6種森林類型雖都屬于中齡林或者偏近熟林，但林齡略有不同，僅通過6種群落類型的碳儲(chǔ)量來對(duì)比各個(gè)群落類型的固碳能力不夠準(zhǔn)確客觀。因此，根據(jù)6種森林群落的平均林齡，換算出6種群落類型在中林時(shí)期的年均固碳量，并加以比較。

從表6可以看出，各群落類型的喬木層的年均固碳量明顯高于灌木層和草本層， 灌木層以馬尾松-油茶群落的年均固碳量最高；草本層最小，且各群落類型間差異不大。6種不同的群落類型的年均固碳量在1.073～2.613 t/hm2之間，從高到低的排序?yàn)椋喝郝銯＞群落E＞群落C＞群落D＞群落A＞群落B，這說明混交的群落類型在固碳能力方面優(yōu)于純林，人工純林由于密度比天然次生純林大，其固碳能力較天然次生純林稍強(qiáng)。

表6 不同群落類型年均固碳量Table 6 Annual carbon sequestration capacity in different community types /(t ·hm-2 a-1)

3 結(jié)論與討論

在6種群落類型中，以F（馬尾松-杉木）林的喬木層生物量最大，為146.015 t/hm2，總體呈群落F＞群落E＞群落D＞群落B＞群落A＞群落C的分布趨勢(shì)，其中馬尾松人工純林和馬尾松-油茶林的林齡均比其他群落低，這也可能其是造成喬木層生物量偏低的重要原因。不同群落類型喬木層各器官的生物量分配存在一定的差異，均以樹干所占比例最大，在48.753%～77.873%之間，馬尾松天然次生純林和馬尾松-杉木林遞變趨勢(shì)一致，均是樹干＞樹枝＞樹皮＞樹葉；其余4種群落類型則呈樹干＞樹枝＞樹葉＞樹皮的分布趨勢(shì)，這可能是由于前兩種群落的優(yōu)勢(shì)樹種都是針葉樹種并且林齡偏大導(dǎo)致其樹皮比重超過樹葉，而后4種除了林齡影響外，再加上闊葉樹種的影響，造成了樹葉比重超過樹皮。

幾種群落類型的地上部分生物量差異比較明顯，都以喬木層占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，呈典型的喬木層＞灌木層＞草本層的分布格局，由于林下灌草層的物種組成及數(shù)量的影響，各群落類型的地上部分總生物量分布與喬木層有一定的區(qū)別，最大的是群落F，為153.293 t/hm2，最小的是群落A,為33.387 t/hm2，按從大到小的排序?yàn)椋喝郝銯＞群落E＞群落D＞群落B＞群落C＞群落A，這與葉龍華[19]等的研究結(jié)果有一定的區(qū)別，其原因可能是馬尾松純林的樣地林齡較其他群落偏低的緣故。喬木層占地上部分總生物量比例最大的是馬尾松-杉木林，高達(dá)95.25%，最小的是馬尾松-油茶混交林，為73.345%，這可能跟馬尾松-油茶群落中喬木層里馬尾松數(shù)量有一定關(guān)系。灌木層生物量所占地上部分總生物量比例的排序?yàn)椋喝郝銫＞群落E＞群落D＞群落B＞群落A＞群落F。草本層所占比例最小，其中以馬尾松-白櫟群落草本層所占比例最大，為6.794%；造成灌草層生物量這種排序的原因跟各群落林下物種的分布有一定的關(guān)系。

6種不同的群落類型的碳儲(chǔ)量分布以F（馬尾松-杉木群落最大），為70.549 t/hm2，C（馬尾松-油茶）群落最小，為18.312 t/hm2；年均固碳量在1.073～2.613 t/hm2之間，其排序與碳儲(chǔ)量分布略有不同，從高到低的排序?yàn)椋喝郝銯＞群落E＞群落C＞群落D＞群落A＞群落B，這說明馬尾松混交林的群落類型在固碳能力方面優(yōu)于純林，這與李默然[20]的研究結(jié)果一致。人工純林由于密度比天然次生純林大，其固碳能力較天然次生純林稍強(qiáng)。各群落類型的喬木層的年均固碳量明顯高于灌木層和草本層， 灌木層以馬尾松-油茶群落的年均固碳量最高，草本層最小，且各群落類型間差異不大。

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Study on biomass and carbon storage of different community types ofPinus massoniana

CHEN Mo-fang1,2, DING Gui-jie1, ZHAI Shuai-shuai1, GAO Xiang1
（1.Research Center for Forest Resources and Environment of Guizhou, Guiyang 550025, Guizhou, China;2.Zunyi Normal College, Zunyi 563002, Guizhou, China）

A(artificial pure forest ofPinus massoniana), B(natural secondary pure forest ofPinus massoniana), C(mixed forest ofPinus massonianaandCamellia oleifera), D(mixed forest ofPinus massonianaandLiquidambar formosana), E(mixed forest ofPinus massonianaandQuercus fabri) and F(mixed forest ofPinus massonianaandCunninghamia lanceolata) were studyed based on the biomass data collected from fi eld surveys and the carbon contents of each tree organ with potassium dichromate method.The results showed that the aboveground biomass in different communities ranked in the decreasing order of F(153.293 t·hm-2), E(67.482 t·hm-2),D(58.581 t ·hm-2), B(51.995 t ·hm-2), C(35.405 t ·hm-2), A (33.387 t ·hm-2).The biomass of arbor layer in different community types was the largest, with the value from 25.986 to 146.015 t/hm2, the next was shrub layer while the herb layer was the minimum.Besides, the carbon storages of the 6 community types were from 18.312 to 70.549 t·hm-2.The order of average annual average carbon sequestration was community F＞community E＞community D＞community C＞community A＞community B.

Pinus massoniana; community types; community; biomass; carbon storage

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.07.014

http: //qks.csuft.edu.cn

S781.248

A

1673-923X(2016)07-0076-05

2015-03-16

貴州省重大專項(xiàng)課題（黔科合重大專項(xiàng)字[2012]6001號(hào)）；貴州林業(yè)重點(diǎn)課題（黔林科合[2010]重大03號(hào)）；（黔林科合[2011]重大01號(hào)）

陳模芳，碩士研究生

丁貴杰，教授，博士生導(dǎo)師；E-mail：

陳模芳，丁貴杰，翟帥帥，等.不同馬尾松群落類型的生物量及碳儲(chǔ)量[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2016, 36(7): 76-80.

[本文編校：吳 毅]