李 翀 周國模 施擁軍 周宇峰 徐 林 范葉青 沈振明 李少虹 呂玉龍

(1.北京林業(yè)大學林學院 北京 100083； 2.浙江農林大學 浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點實驗室亞熱帶森林培育國家重點實驗室培育基地 臨安 311300； 3.浙江省臨安市林業(yè)技術服務總站 臨安 311300；4.浙江省航空護林管理站 杭州 310020； 5. 浙江省安吉縣林業(yè)局 安吉 313300)

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不同經營措施對毛竹林生態(tài)系統(tǒng)凈碳匯能力的影響*

李 翀1，2周國模1，2施擁軍2周宇峰2徐 林2范葉青2沈振明3李少虹4呂玉龍5

(1.北京林業(yè)大學林學院 北京 100083； 2.浙江農林大學 浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點實驗室亞熱帶森林培育國家重點實驗室培育基地 臨安 311300； 3.浙江省臨安市林業(yè)技術服務總站 臨安 311300；4.浙江省航空護林管理站 杭州 310020； 5. 浙江省安吉縣林業(yè)局 安吉 313300)

【目的】 探討不同經營措施對毛竹林生態(tài)系統(tǒng)凈碳匯能力的影響，為毛竹林固碳經營提供依據?！痉椒ā?利用兩因素隨機區(qū)組設計，排除地形因子等影響，選取施肥量和采伐方式2個因素，每個因素分別設置3個水平，共9個試驗組合： 大量施肥強度采伐、大量施肥中度采伐、大量施肥弱度采伐、中等施肥強度采伐、中等施肥中度采伐、中等施肥弱度采伐、不施肥強度采伐、不施肥中度采伐和不施肥弱度采伐，研究2010—2013年不同經營措施對毛竹林生態(tài)系統(tǒng)凈碳匯能力的影響?！窘Y果】 2010和2013年兩期0～50 cm土層土壤有機碳儲量差異顯著(P<0.05)，而0～10 cm土層土壤有機碳貯量差異不顯著(P>0.05)； 兩期植被總碳儲量和毛竹碳儲量差異均極顯著(P<0.01)，而兩期林下植被總碳儲量差異不顯著(P>0.05)； 樣地外運輸總泄漏量僅占樣地內施肥總排放量的7.32%； 中等施肥弱度采伐處理與大量施肥強度采伐處理凈碳匯量差異顯著(P<0.05)，中等施肥弱度采伐處理林分的凈碳匯量最多，達到64.721 tC·hm-2，而大量施肥強度采伐處理林分的凈碳匯量最少，為-14.237 tC·hm-2，說明過度集約經營可能造成毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的碳排放，而合理經營方式有利于毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的碳積累； 土壤碳庫變化量占所有碳庫變化量總和的70.99%±12.30%，毛竹碳庫變化量占所有碳庫變化量總和的23.37%±11.24%，林下植被碳庫變化量占所有碳庫變化量總和的0.63%±0.37%，運輸泄漏量占所有碳庫變化量總和的0.40%±0.16%，施肥排放量占所有碳庫變化量總和的4.60%±4.85%，其中土壤碳庫和毛竹碳庫的變化量之和占所有碳庫變化量總和的94.36%?！窘Y論】 在碳匯項目計量監(jiān)測時，為了節(jié)約成本，可以忽略林下植被碳庫和運輸泄漏以及施肥引起的溫室氣體排放。大量施肥強度采伐的毛竹林常規(guī)經營方式不僅植被總碳儲量增加較少，而且還引起了明顯的土壤碳排放，不利于毛竹林生態(tài)系統(tǒng)凈碳匯量的積累。采用中等施肥弱度采伐的生態(tài)經營方式，不僅使植被總碳儲量增加最多，同時土壤碳儲量也增加最多，是一種最有利于毛竹林增匯減排的經營方式。

毛竹林； 經營措施； 土壤碳庫； 植被碳庫； 排放泄漏； 凈碳匯量

森林生態(tài)系統(tǒng)作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，存儲著整個陸地生態(tài)系統(tǒng)80%的地上碳和70%的土壤有機碳(Jandletal., 2007)，在調節(jié)全球碳平衡、減緩大氣中CO2等溫室氣體濃度上升以及維護全球氣候穩(wěn)定等方面具有不可替代的作用(劉國華等, 2000; 巫濤等, 2012; Watsonetal., 2000)。2005 年《京都議定書》生效以來，世界各國都在采取行動積極應對氣候變化。森林碳匯屬于生物碳匯技術的一種，與其他減排措施相比，具有潛力大、易操作、見效快、成本低、對經濟增長影響小、居民福利高等獨特優(yōu)越性，因此必將受到國家氣候變化應對措施選擇的青睞(黃東, 2008)。

森林經營碳匯項目是指在確定了基線情景的有林地上，以增加森林碳匯為主要目的，采取1種或幾種有別于基線情景的經營管理措施，并對實施碳匯計量和監(jiān)測有特殊要求的森林經營活動，有嚴格的方法學和技術支持(李少柯, 2013; 李怒云等, 2013)。REDD+(減少森林破壞，減少森林退化，加強森林經營，增加碳儲量)在2009年哥本哈根COP15大會后被列入世界森林減排范疇，成為今后最具潛力的森林增匯減排措施，也受到了國內外學者的廣泛關注(黃小榮等, 2011; 盛濟川等, 2014)。但以往研究的森林碳匯大部分集中在現(xiàn)有森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量及空間分布上(申貴倉等, 2013; 高陽等, 2014; 明安剛等, 2014)，關于如何通過經營技術措施使森林達到更好固碳效果的研究則鮮見報道。

竹林是我國南方十分重要的森林資源，現(xiàn)有竹林面積近600 萬hm2, 2012年竹業(yè)產值達1 190 億元，每年可提供我國約15%的森林材質資源，在保護生態(tài)環(huán)境、保障國家木材安全和促進山區(qū)發(fā)展中具有重要作用。同時竹子爆發(fā)式生長和隔年采伐利用的獨特特性，蘊含著巨大的固碳增匯潛力(Zhouetal., 2009; 2011)，在林業(yè)應對氣候變化中也占有重要地位。但是，竹林經營頻繁，其經營措施會對植被碳和土壤碳帶來干擾(李正才等, 2010; 馬少杰等, 2011)。本研究通過設置兩因素隨機區(qū)組長期定位經營試驗，選取施肥量和采伐量2個主要因素，探討不同經營措施對毛竹(Phyllostachysedulis)林生態(tài)系統(tǒng)凈碳匯能力的影響，以期為毛竹林固碳經營提供依據。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于浙江省臨安市板橋鎮(zhèn)(119°45′E，30°10′N)。該區(qū)域屬亞熱帶季風氣候，年均氣溫15.9 ℃，年降水量1 350.0～1 500.0 mm，年日照時數1 774.0 h，全年無霜期236天。海拔90～200 m，低山丘陵，森林覆蓋率65%，主要樹種為毛竹，土壤為微酸性紅壤土。試驗區(qū)內竹林隔年留養(yǎng)新竹，隔年采伐老竹，一般采伐5～6年生老竹。該竹林為花年竹林，大小年不明顯。立竹密度2 400～4 300株·hm-2，林下少灌木、多雜草。

2 研究方法

2.1 試驗設計

試驗于2010年6月開始實施，采用兩因素隨機區(qū)組試驗設計，選取施肥量和采伐方式2個因素，每個因素分別設置3個水平，共9個試驗組合： 大量施肥強度采伐(A1B1)、大量施肥中度采伐(A1B2)、大量施肥弱度采伐(A1B3)、中等施肥強度采伐(A2B1)、中等施肥中度采伐(A2B2)、中等施肥弱度采伐(A2B3)、不施肥強度采伐(A3B1)、不施肥中度采伐(A3B2)和不施肥弱度采伐(A3B3)。為了減少試驗過程的偶然性，排除坡向、坡位等因素的影響，本試驗進行3次重復，且各試驗組合隨機交叉分布。

施肥量分為大量(每年施肥1 800 kg·hm-2，分2次施肥)、中等(每年施肥900 kg·hm-2，分2次施肥)和不施肥。肥料為竹筍專用肥，N含量為13%，P2O5含量為3%，K2O含量為2%，氨基酸含量≥8%，有機質含量≥15%，腐殖酸含量≥10%。施肥采用溝施方式。

采伐方式分為強度采伐、中度采伐和弱度采伐，各樣地保留Ⅰ度竹(1年生毛竹)、Ⅱ度竹(2～3年生)和Ⅲ度竹(4～5年生)，不留Ⅳ度竹(6年生及以上)。強度采伐Ⅲ度竹全部采伐，中度采伐Ⅲ度竹采一半留一半，弱度采伐Ⅲ度竹不采伐。

考慮毛竹生長的特殊性，為了減少因相鄰樣地毛竹竹鞭蔓延產生的干擾，將試驗基地劃分為27塊30 m×30 m標準樣地，各樣地四周各留出5 m寬“回”形條塊作為緩沖帶，不采集樣品和測定數據； 試驗采樣時，以樣地中心20 m×20 m為界，在中部進行。

2.2 碳庫確定、經營過程溫室氣體排放源泄漏源選擇和凈碳匯量計算

根據國際通行做法及竹林碳匯計量與監(jiān)測方法學的適用條件，結合經營試驗的特殊性(不同經營措施對土壤的擾動明顯大于基線情景)，從毛竹生物量、灌草生物量、枯落物、枯死木、土壤有機質和竹產品6個碳庫中選擇毛竹生物量、灌草生物量和土壤有機質3個碳庫進行計量和監(jiān)測，對于不是凈排放源或潛在排放量小或對增加凈碳匯量貢獻較小的枯落物、枯死木碳庫予以忽略。目前國際氣候談判中對林產品儲碳尚未達成公認的計量與監(jiān)測方法體系，國內現(xiàn)有關于竹產品儲碳計量與監(jiān)測的方法體系研究還尚未成熟，因此，竹產品碳庫暫不作考慮。

溫室氣體排放源主要指在竹林經營管理活動中施用有機肥料和含氮化肥引起的直接溫室氣體排放量(折算成CO2當量)。

溫室氣體泄漏源主要指運輸工具引起的泄漏，只考慮運輸肥料和竹材時運輸工具消耗的化石燃料燃燒所引起的溫室氣體排放量(折算成CO2當量)。

凈碳匯量Ct計算公式如下：

式中：CMBC為樣地內毛竹單位面積生物量碳儲量(tC·hm-2)；CUVC為灌草單位面積生物量碳儲量(tC·hm-2)；CSOC為樣地單位面積土壤有機碳貯量(tC·hm-2)；E為施肥引起邊界內的溫室氣體排放(tC·hm-2)；L為運輸引起邊界外的溫室氣體排放(tC·hm-2)。

2.3 植被碳庫測算

2.3.1 毛竹生物量碳儲量 分別在2010和2013年對27塊標準樣地進行每株立竹調查，首先記錄每株毛竹的胸徑、年齡(度)數據，根據單株毛竹二元地上部分生物量模型，對樣地各單株毛竹地上生物量求和得到地上部分生物量，再利用生物量乘轉換系數0.504 2得到喬木層地上碳儲量(周國模等, 2010)。單株毛竹二元地上部分生物量計算模型為：

式中：M為單株毛竹地上部分生物量(kg)；D為胸徑(cm)；A為年齡(度)。

根據下式計算樣地內毛竹單位面積生物量碳儲量(tC·hm-2)：

式中：R為生物量根莖比，為0.32(周國模等, 2010)；CF為平均含碳率；AP為樣地面積(m2)。

2.3.2 灌木生物量碳儲量 在每塊標準樣地對角線離4個角各1 m處和樣地中心設置5個4 m×4 m樣方，將樣方內所有灌木植被全部收割并稱鮮質量，平均后作為該樣方的灌木量。然后分別混合5個樣方內的灌木，從中選取灌木的典型植株鮮樣準確稱鮮質量后，帶回實驗室，先在105 ℃下殺青30 min，再在70 ℃通風干燥箱內烘干48 h至恒質量，計算含水率。最后根據根莖比計算樣方內灌木總生物量干質量，灌木總生物量干質量乘以灌木平均含碳率(0.5)得出灌木生物量碳儲量。

2.3.3 草本生物量碳儲量 在每塊標準樣地對角線離4個角各l m處和樣地中心設置5個1 m×1 m樣方，將樣方內所有草本植被全部收割并稱鮮質量，平均后作為該樣方的雜草量。然后分別混合5個樣方內的雜草，從中選取雜草的典型植株鮮樣準確稱鮮質量后，帶回實驗室，先在105 ℃下殺青30 min，再在70 ℃通風干燥箱內烘干48 h至恒質量，計算含水率。最后根據根莖比計算樣方內草本總生物量干質量，草本總生物量干質量乘以草本平均含碳率(0.5)得出草本生物量碳儲量。

2.4 土壤碳庫測算

2.4.1 土壤樣品的采集 按照典型選樣方法，在2010和2013年分別對每塊20 m×20 m樣地內的中心點及4個角樁點設置5個采樣點，挖掘土壤剖面，除去枯落物層后，每個剖面按0～10，10～30和30～50 cm土層取制樣品，用環(huán)刀法測定土壤密度。將各樣點土樣按土層充分混合后，用四分法分別取200～300 g土壤樣品，去除直徑大于2 mm的石礫、根系和其他死有機殘體，帶回實驗室風干、磨碎，過篩(2 mm)后用于含碳量測定。

2.4.2 土壤有機碳含量的測定 土壤有機碳含量采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法(中國土壤學會, 1999)測定。

2.4.3 土壤有機碳儲量的估算 采用下式計算樣地單位面積土壤有機碳儲量：

式中：Ci為第i土層土壤有機碳含量[g·(100g)-1]；Bi為第i土層土壤密度(g·cm-3)；W為直徑大于2 mm的石礫、根系和其他死有機殘體的質量分數(%)；Di為第i土層厚度(cm)。

2.5 試驗過程溫室氣體排放和泄漏

2.5.1 施肥過程溫室氣體排放 采用下式計算施肥引起的直接溫室氣體排放量E(tC·hm-2)：

式中：MSF和MOF分別為每年施用化肥、有機肥的量(t)；NSF和NOF分別為化肥、有機肥的含氮率[g·(100g)-1]；E1為氮肥施用N2O排放因子，IPCC參考值為0.01；MN2O為N2O與N的分子質量比(44/28)；GN2O為N2O全球增溫潛勢，IPCC參考值為310。

2.5.2 運輸過程溫室氣體泄漏 經營試驗中引起的泄漏主要是使用運輸工具(消耗燃油的機動車)燃燒化石燃料引起的碳排放。試驗樣地到最近的市場(臨安)距離約13km，由于道路限制，不同經營措施用于運輸肥料、竹材所使用的運輸工具都為消耗柴油的輕卡，載重5t。運輸肥料每千米耗油量0.12L，運輸竹材每千米耗油量0.2L。根據下式計算運輸引起的CO2排放L(tC·hm-2)，并將排放量按施肥比例和收獲竹材比例分攤到各樣地中：

式中：ECO2為燃油的CO2排放因子，柴油為0.074 1tCO2-e·GJ-1；N為燃油的熱值，柴油為0.035 8 GJ·L-1；MT為運輸肥料或竹材的總量(t)；T為每輛車肥料或竹材的裝載量(t)；MT/T為運輸趟數，取整數；D為運輸肥料或竹材的單程運輸距離(km)；S為單位耗油量(L·km-1)。

3 結果與分析

3.1 不同經營措施對土壤有機碳儲量的影響

不同經營措施2010和2013年兩期土壤有機碳儲量(表1)的單因素方差分析結果表明，兩期0～50 cm土層土壤碳儲量差異顯著(P<0.05)，說明經過不同經營處理，毛竹林生態(tài)系統(tǒng)0～50 cm土層土壤碳儲量發(fā)生了顯著變化。由不同經營措施土壤有機碳儲量的變化情況(圖1)可看出，處理A2B30～10 cm和0～50 cm土層土壤有機碳儲量都增加最多，分別增加了10.51和53.15 tC·hm-2，比經營前土壤碳儲量分別增加了43.6%和76.2%； 處理A1B10～10 cm和0～50 cm土層土壤有機碳儲量分別減少了8.59和15.56 tC·hm-2，比經營前土壤有機碳儲量分別減少了32.9%和24.0%。以上說明大量施肥強度采伐造成了0～10 cm和0～50 cm土層土壤有機碳貯量減少，中等施肥弱度采伐有利于毛竹林生態(tài)系統(tǒng)0～10 cm和0～50 cm土層土壤有機碳儲量的增加。

表1 不同經營措施2010和2013年土壤0～10 cm和0～50 cm土層土壤有機碳儲量

對不同措施組合0～50 cm土層土壤有機碳儲量的變化量進行多重比較(圖2)發(fā)現(xiàn)，各處理之間土壤碳儲量變化量差異都不顯著(P>0.05)； 對不同措施組合0～10 cm土層土壤碳儲量的變化量進行多重比較(圖2)發(fā)現(xiàn)，A2B3與A1B1和A1B2土壤有機碳儲量變化量差異顯著(P<0.05)，A1B3與A1B1和A1B2土壤有機碳儲量變化差異顯著(P<0.05)。A2B3和A1B30～10 cm土層土壤有機碳儲量增加較多，分別增加了10.505和7.549 tC·hm-2； A1B1和A1B20～10 cm土層土壤有機碳儲量減少較多，分別減少了8.592和9.832 tC·hm-2，說明大量施肥弱度采伐和中等施肥弱度采伐有利于毛竹林0～10 cm土層土壤有機碳儲量增加，而大量施肥強度采伐和大量施肥中度采伐不利于毛竹林0～10 cm土層土壤有機碳儲量增加。

圖1 不同經營措施2010和2013年土壤有機碳儲量變化量Fig.1 Variations of soil organic carbon storage under different treatments in 2010 and 2013

由不同經營措施土壤有機碳儲量的變化情況計算得出，0～10 cm土層土壤碳儲量平均變化量占0～50 cm土層的22.7%。對不同經營措施0～10 cm和0～50 cm土層土壤碳儲量變化建立相關關系模型并擬合得到：y=1.656 1x+18.797，R2=0.268 2，函數曲線見圖2(其中y為0～50 cm土層土壤有機碳儲量變化量，x為0～10 cm土層土壤有機碳儲量變化量)。由于R2較小，因此在竹林碳匯項目實施時，對于土壤碳庫需要分層取樣計算土壤有機碳儲量，而不能只取表層土壤。

圖2 0～10 cm與0～50 cm土層土壤碳儲量變化量的相關關系Fig.2 Correction of the soil organic carbon storage variations between 0-10 cm and 0-50 soil layer

3.2 不同經營措施對植被碳的影響

不同經營措施2010和2013年兩期毛竹林生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲量(表2)的單因素方差分析結果表明，兩期植被總碳儲量和兩期喬木層總碳儲量差異均極顯著(P<0.01)，而兩期林下植被總碳儲量差異不顯著(P>0.05)。說明經過不同經營處理，毛竹林生態(tài)系統(tǒng)植被總碳儲量發(fā)生了顯著變化，這種變化主要是由喬木層總碳儲量的顯著變化引起的。而林下植被總碳儲量占植被總碳儲量的比例較小，因此，林下植被總碳儲量的變化對植被總碳儲量的變化影響很小。

表2 不同經營措施2010和2013年喬木層總碳儲量和植被總碳儲量Tab.2 Arbor layer carbon storage and vegetation total carbon storage of different management treatments in 2010 and 2013 tC·hm-2

對不同處理植被總碳儲量的變化量進行多重比較(圖3)發(fā)現(xiàn)，A1B3與A1B1、A2B1和A3B1植被總碳儲量變化量差異極顯著(P<0.01)； A2B3與A2B1植被總碳儲量變化量差異極顯著(P<0.01)。A1B3和A2B3植被總碳儲量增加較多，分別增加了15.253和13.401 tC·hm-2； A1B1，A2B1和A3B1植被總碳儲量增加較少，分別增加了4.901，2.648和3.656 tC·hm-2，說明大量施肥弱度采伐和中等施肥弱度采伐有利于毛竹林生態(tài)系統(tǒng)植被總碳儲量的增加，而大量施肥強度采伐、中等施肥強度采伐和不施肥強度采伐不利于毛竹林生態(tài)系統(tǒng)植被總碳儲量的增加。

圖3 不同經營措施2010—2013年植被碳儲量變化量Fig.3 Variations of vegetation carbon storage under different treatments from 2010 to 2013

3.3 不同經營措施溫室氣體排放與泄漏

從不同經營措施試驗期間毛竹林樣地內施肥排放和樣地外運輸泄漏(圖4)可看出，樣地內施肥排放量由施肥量決定，樣地外運輸泄漏量受到施肥量和采伐量共同影響。試驗中樣地外運輸總泄漏量僅占樣地內施肥總排放量的7.32%，主要是因為試驗樣地到最近的市場(臨安)距離較近(13 km)，耗油量少。

圖4 不同經營措施2010和2013年溫室氣體排放與泄漏情況Fig.4 Greenhouse gases emission and leakage under different treatments in 2010 and 2013

3.4 不同經營措施對凈碳匯能力的影響

不同經營措施2010—2013年毛竹林生態(tài)系統(tǒng)凈碳匯量的單因素方差分析結果表明，除A2B3與A1B1凈碳匯量差異顯著(P<0.05)外，其他經營措施毛竹林生態(tài)系統(tǒng)凈碳匯量差異不顯著(P>0.05)。不同經營處理中，A1B1和A3B2樣地毛竹林生態(tài)系統(tǒng)為碳源，其他處理樣地毛竹林生態(tài)系統(tǒng)為碳匯。其中A2B3樣地毛竹林生態(tài)系統(tǒng)凈碳匯量最多，達到64.721 tC·hm-2； 而A1B1樣地毛竹林生態(tài)系統(tǒng)碳排放最多，為14.237 tC·hm-2。說明不同經營措施對毛竹林生態(tài)系統(tǒng)凈碳匯量有很大影響，過度集約經營有可能造成毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的碳排放，而合理經營方式有利于毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的碳積累。

由圖5可知：土壤碳庫變化量占所有碳庫變化量總和的70.99%±12.30%，毛竹碳庫變化量占所有碳庫變化量總和的23.37%±11.24%，林下植被碳庫變化量占所有碳庫變化量總和的0.63%±0.37%，運輸泄漏量占所有碳庫變化量總和的0.40%±0.16%，施肥排放量占所有碳庫變化量總和的4.60%±4.85%。其中土壤碳庫和毛竹碳庫的變化量之和占所有碳庫變化量總和的94.36%，施肥排放量僅占所有碳庫變化量總和的4.60%，而林下植被碳庫變化量和運輸泄漏量分別只占所有碳庫變化量總和的0.63%和0.40%。

圖5 不同經營措施2010—2013年的凈碳儲量變化量Fig.5 Variations of net carbon storage in different management treatments from 2010 to 2013

4 討論

不同經營措施2010和2013年兩期0～50 cm土層土壤有機碳儲量差異顯著，說明經過不同經營處理后毛竹林生態(tài)系統(tǒng)土壤碳庫發(fā)生了顯著變化，這與張濤等(2012)研究結果一致。大量施肥強度采伐0～10 cm和0～50 cm土層土壤碳儲量分別減少了8.59和15.56 tC·hm-2，比經營前土壤碳儲量分別減少了32.9%和24.0%，這與周國模等(2006a)、馬少杰等(2012)和Li等(2013)的研究結果基本類似，說明過度集約經營后毛竹林生態(tài)系統(tǒng)土壤有機碳儲量顯著減少，尤其體現(xiàn)在表層土上，這主要是由每年大量施肥加速了土壤有機質礦化，大量采伐又使土壤生物歸還量減少造成的。中等施肥弱度采伐處理0～10 cm和0～50 cm土層土壤碳儲量都增加最多，分別增加了10.51和53.15 tC·hm-2，比經營前土壤碳儲量分別增加了43.6%和76.2%，說明合理的經營措施組合能大幅增加土壤有機碳儲量，從而提高毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力。

兩期植被總碳儲量和喬木層總碳儲量差異都極顯著，而兩期林下植被總碳儲量差異不顯著，其主要原因是毛竹林喬木層總碳儲量在植被層總碳儲量中占主導地位，林下植被總碳儲量占植被層總碳儲量的比例小，這與王兵等(2009)對江西大崗山毛竹林碳儲量及其分配特征的研究結果基本一致，也與周國模等(2006b)研究不同管理模式對毛竹林碳儲量的影響結果基本一致。不同經營措施毛竹林生態(tài)系統(tǒng)植被總碳儲量的變化差異顯著，其中大量施肥弱度采伐處理植被總碳儲量增量是中等施肥強度采伐處理植被總碳儲量增量的5.76倍，這與李正才等(2010)的研究結果一致，說明合理的經營方式有利于毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的凈碳匯經營。

除中等施肥弱度采伐與大量施肥強度采伐凈碳匯量差異顯著外，其他經營措施間毛竹林生態(tài)系統(tǒng)凈碳匯量的差異不顯著，這主要是因為土壤碳庫在整個毛竹林生態(tài)系統(tǒng)碳庫中所占比例很大且較為穩(wěn)定。中等施肥弱度采伐與大量施肥強度采伐凈碳匯量差異顯著，說明過度集約經營與合理的集約經營方式其凈碳變化量存在顯著差異，過度集約經營會造成毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的碳排放。周國模等(2004)研究毛竹林的碳密度和碳儲量及其空間分布時也有類似發(fā)現(xiàn)，集約經營毛竹林生態(tài)系統(tǒng)中碳儲量為101.007 tC·hm-2，比粗放經營竹林減少8.131 tC·hm-2，其中土壤層比粗放經營減少6.767 tC·hm-2，說明毛竹林集約經營后生態(tài)系統(tǒng)中碳儲量下降主要是由土壤碳減少引起的。而本研究發(fā)現(xiàn)，合理的經營方式能顯著提高毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的凈碳匯能力，因此，在經營實踐過程中應該采取中等施肥弱度采伐的組合經營措施，避免過度集約經營。土壤碳庫和毛竹碳庫的變化量之和占所有碳庫變化量總和的94.36%，這與張蕊等(2014)對四川長寧毛竹林碳儲量與碳匯能力估測的研究結果相似。因此在碳匯項目計量監(jiān)測時，可以忽略林下植被碳庫和運輸泄漏。施肥排放量主要是由施肥量大小決定的，可以直接根據施肥量計算得出。

5 結論

1) 在竹林經營過程中，考慮竹材產量的同時應選擇合理的經營措施來增加土壤有機碳儲量，從而提高毛竹林生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力。

2) 毛竹林林下植被碳儲量在植被總碳儲量中所占比例很小。

3) 中等施肥弱度采伐與大量施肥強度采伐凈碳匯量差異顯著(P<0.05)，過度集約經營有可能造成毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的碳排放，而合理經營方式有利于毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的碳積累。

4) 土壤碳庫和毛竹碳庫的變化量之和占所有碳庫變化量總和的94.36%，所以在碳匯項目計量監(jiān)測時，可以忽略林下植被碳庫和運輸泄漏。施肥排放量主要是由施肥量決定的，可以直接根據施肥量計算得出。

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(責任編輯 于靜嫻)

Effects of Different Management Measures on the Net Carbon Sequestration Capacity of Moso bamboo Forest Ecosystem

Li Chong1，2Zhou Guomo1，2Shi Yongjun2Zhou Yufeng2Xu Lin2Fan Yeqing2Shen Zhenming3Li Shaohong4Lü Yulong5

(1.CollegeofForestry,BeijingForestryUniverstyBeijing100083; 2.ZhejiangA&FUniversityZhejiangProvincialKeyLaboratoryofCarbonCyclinginForestEcosystemsandCarbonSequestrationTheNurturingStationfortheStateKeyLaboratoryofSubtropicalSilvicultureLin’an311300； 3.ForestryStationofLin’anCity,ZhejiangProvinceLin’an311300； 4.ZhejiangAviationForestProtectionAsministrationHangzhou310020； 5.ForestBureauofAnjiCounty,ZhejiangProvinceAnji313300)

【Objective】Moso bamboo shows excellent carbon sequestration potential and plays an important role in combating climate change. Managing bamboo forests affects not only soil carbon pool, but also vegetation carbon pool, and there comes along with carbon emissions and carbon leakage problems. It is of vital significance to study the comprehensive effect of different management measures on the carbon in bamboo forest ecosystem. 【Method】A two-way randomized block design was adopted to evaluate the effects of different management measures on net carbon sequestration capacity of moso bamboo forest ecosystem during 2010 to 2013. Excluding the effects of topographical factors, we chose fertilization intensity and harvesting model as the two factors, and each of them was set with three levels, coming to a total of nine treatments: high intensities of both fertilization and harvesting, high intensity of fertilization with intermediate intensity of harvesting, high intensity of fertilization with low intensity of harvesting, intermediate intensity of fertilization with high intensity of harvesting , intermediate intensities of both fertilization and harvesting, intermediate intensity of fertilization with low intensity of harvesting model, no fertilization with high intensity of harvesting model, no fertilization with intermediate intensity of cutting, no fertilization with low harvesting model. 【Result】Results showed that between 2010 and 2013 there were no significant differences (P>0.05) in SOM storage in 0-10 cm soil layer but differences were significant (P<0.05) in SOM storage in 0-50 cm soil layer. Differences of carbon storage by under canopy vegetation was not significant (P>0.05) while differences of total carbon storage by vegetation and moso bamboo carbon storage were highly significant (P<0.01). The total transportation leakage from sample area accounted for only 7.32% of total fertilization emissions inside sample area. Differences of net carbon sequestration were significant (P<0.05) between treatments of A2B3(intermediate fertilization intensity with low intensity of harvesting and high retention model) and treatments of A1B1(high fertilization intensity with high intensity of harvesting and low retention model). The highest net carbon sequestration was 64.721 tC·hm-2in treatments A2B3, and the lowest was-14.237 tC·hm-2in treatments A1B1. It implies that excessive intensive management may cause carbon emissions in moso bamboo forest ecosystem, and a reasonable model of management will benefit carbon accumulation in moso bamboo forest ecosystem. The soil carbon pool changes accounted for 70.99%±12.30% of all carbon pool changes, the moso bamboo carbon pool for 23.37%±11.24%, the under canopy vegetation carbon pool for 0.63%±0.37%, the transportation leakage for 0.40%±0.16%, and fertilization emissions for 4.60%±4.85%. The sum of soil carbon pool changes and moso bamboo carbon pool changes accounted for 94.36% of all carbon pool changes. 【Conclusion】When monitoring and measuring carbon sequestration, for cost saving, we may consider to ignore the under canopy vegetation carbon pool and transportation leakage. The study also showed that under the common management measure of moso bamboo forest, i.e., high fertilization intensity with high harvesting intensity, the total carbon storage by vegetation increases slowly, and soil carbon emission is significant, which goes against the accumulation of net carbon sequestration in moso bamboo forests. We suggest that intermediate fertilization intensity with low harvesting intensity be the best measure to increase carbon sequestration in moso bamboo forests, not only the total vegetation carbon storage increases most, but also soil carbon pool, it is a most favorable model of management for increasing carbon sequestration and reducing the emission of carbon dioxide.

moso bamboo forest; management measure; soil carbon pool; vegetation carbon pool; emission and leakage; net amount of carbon sequestration

10.11707/j.1001-7488.20170201

2014-12-03；

2016-12-19。

國家自然科學重大基金(61190114)； 國家“十二五”科技支撐項目(2012BAD22B0503)； 國家自然科學基金資助項目(31370637)； 浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點實驗室開放基金項目(FCLAB2015003)。

S759.15

A

1001-7488(2017)02-0001-09

*施擁軍為通訊作者。