盧娜

（廣西環(huán)江毛南族自治縣華山林場，廣西 環(huán)江 547100）

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，是研究碳儲量及碳循環(huán)的核心和熱點(diǎn)[1]。近年來，人工林在我國不斷推廣，人工林保存面積達(dá)0.53 億hm2，居世界首位[2-3]。因此，對人工林的碳儲量及分配格局進(jìn)行研究具有重要意義。20 世紀(jì)90年代以來，科學(xué)家從不同尺度上就森林生態(tài)系統(tǒng)對碳循環(huán)的作用及不同森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量及其分配格局都進(jìn)行了研究，而在對人工林系統(tǒng)碳儲量及其分配格局的研究方面主要是在相思、馬尾松、巨尾桉、楠木及杉木等人工林生態(tài)系統(tǒng)上。方運(yùn)霆等研究了鼎湖山馬尾松、荷木混交林生態(tài)系統(tǒng)碳素積累和分配特征，認(rèn)為馬尾松對碳的吸存力具有很好的前景[4]；葉紹明等研究了不同更新模式尾巨桉人工林碳貯量及其分配格局，認(rèn)為適當(dāng)增加桉樹萌芽林的密度有利于人工林整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收[5]；何斌等對厚莢相思人工林碳素貯量及其空間分布進(jìn)行了研究[6]；方晰等研究了第2 代杉木中幼林生態(tài)系統(tǒng)碳動態(tài)與平衡等[7]。但就目前來看，對馬尾松成熟人工林林分碳儲量及分配格局規(guī)律的研究少有報(bào)道，特別是針對桂西北喀斯特石山區(qū)馬尾松成熟人工林喬木層的碳儲量研究未見報(bào)道。筆者以30年生馬尾松人工林為研究對象，對其喬木層碳儲量和分配格局進(jìn)行研究，了解馬尾松的碳匯量及其植株碳的分布格局，為其碳匯潛力分析和評價(jià)提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)林位于廣西環(huán)江毛南族自治縣華山林場（25°6′9" N、108°15′40" E），屬亞熱帶氣候區(qū)，年平均氣溫為21.7℃，極端最高溫度為40℃，極端最低溫度-1.5℃，≥10℃的年積溫在6 600℃以上，年均降雨量在1 330 mm以上，且多集中在5—9月，年無霜期達(dá)322 d。試驗(yàn)林地海拔315~410 m，平均坡度約30°，地層以第三系、泥盆系的地層為主，土壤則由該地層中的不同母巖和母質(zhì)發(fā)育而成，以赤紅壤為主，土層平均厚度在80 cm 以上。

所設(shè)標(biāo)準(zhǔn)地為30年生馬尾松（Pinus massoniana）人工純林，調(diào)查時(shí)林分保存密度為615 株/hm2，林分郁閉度為0.8。試驗(yàn)調(diào)查時(shí)林下植被較為豐富，其中灌木層以越南懸鉤子（Rubus cochinchinensis）、九節(jié)（Psychotria rubra）為優(yōu)勢種，草本層以金毛狗（Cibotium baromerz）、半邊旗（Pteris semipinnata）、東方烏毛蕨（Blechnum oriental）為優(yōu)勢種，林下植被覆蓋度為20%~50%，枯落物層厚度為2~3 cm。

1.2 試驗(yàn)方法

在30年生的馬尾松人工林中設(shè)置3 個(gè)400 m2的臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)樣地，分別對標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)的每株樹木進(jìn)行編號及測定樹高和胸徑。根據(jù)林分生長調(diào)查結(jié)果，在標(biāo)準(zhǔn)樣地選擇6 株標(biāo)準(zhǔn)徑階木，采集其中的4 株標(biāo)準(zhǔn)木樣品進(jìn)行碳元素分析。喬木層不同器官（樹葉、活枝、干材、干皮、根蔸、粗根、中根和細(xì)根）帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行處理，經(jīng)切碎、烘干、粉碎、過篩后裝瓶待測。采用收獲法測定標(biāo)準(zhǔn)木的生物量[8]。

標(biāo)準(zhǔn)木樣品的碳素含量采用中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心的元素分析儀（Vario EL Ⅲ，德國）測定，每個(gè)樣品均做3 次重復(fù)試驗(yàn)。原始數(shù)據(jù)分析采用Excel 2007 軟件，同時(shí)采用SPSS 19 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬尾松人工林分喬木層碳元素含量

由表1 可知，馬尾松成熟人工林中同一植株不同部位其含碳量有所不同，不同植株相同部位含碳量也存在不同程度的差異。馬尾松不同器官平均碳素含量較高，介于463.9~493.5 g/kg。其中，干皮是馬尾松各部位中含碳量（463.9 g/kg）最低的部位，細(xì)根則是碳含量（493.5 g/kg）最高的部位，各個(gè)不同器官含碳量介于二者之間。這是由于樹木不同器官生理特性和生長規(guī)律的差異所引起的，如細(xì)根為生命代謝最為旺盛的器官，是吸收養(yǎng)分和水分的部位，需要充足的有機(jī)物質(zhì)提高能量，故其含碳量相應(yīng)偏高，而干皮含碳量最少，這是因?yàn)楦善ご蠖酁樗兰?xì)胞，纖維素較豐富，木質(zhì)化程度低。馬尾松完整植株各器官平均含碳量順序依次為細(xì)根＞干材＞樹葉＞根蔸＞中根＞粗根＞樹枝＞干皮。

表1 馬尾松人工林喬木層碳元素含量 g/kg

2.2 馬尾松人工林分喬木層干皮及干材不同部位碳含量方差分析

對馬尾松干皮不同部位（上、中、下部）碳含量的單因素方差分析結(jié)果（表2）顯示，F(xiàn) 統(tǒng)計(jì)量的觀測值為1.462，對應(yīng)的概率P 值為0.282，采取顯著性水平為0.05，由于概率P 值大于顯著性水平，故認(rèn)為干皮上、中、下部不同位置碳含量無顯著性差異（P＞0.05）。

表2 馬尾松干皮上、中、下部碳含量單因素方差分析

對馬尾松干材不同部位（上、中、下部）碳含量的單因素方差分析結(jié)果（表3）顯示，F(xiàn) 統(tǒng)計(jì)量的觀測值為4.277，對應(yīng)的概率P 值為0.049，采取顯著性水平為0.05，由于概率P 值小于顯著性水平，故認(rèn)為干材上、中、下部不同位置的碳含量有顯著性差異（P＜0.05）。

表3 馬尾松干材上、中、下部碳含量單因素方差分析

3 結(jié)論與討論

研究表明，在馬尾松人工林生態(tài)系統(tǒng)喬木層中測得各個(gè)器官碳素含量依次為細(xì)根＞干材＞樹葉＞根蔸＞中根＞粗根＞樹枝＞干皮。究其原因可能與其樹干高大通直有關(guān)。其喬木層各個(gè)器官碳素含量分配規(guī)律與杉木[9]及尾葉桉[10]等常見人工林樹種各器官碳素含量排序不盡相同，表明不同樹種間碳分配格局不同，樹種本身對植物碳含量的分配影響極大。對樣木上、中、下部干皮和干材碳素含量的差異顯著性分析表明，上、中、下部干皮的碳素含量沒有顯著性差異（P=0.282＞0.05），而干材的3 個(gè)不同部位碳素含量則存在顯著差異（P=0.049＜0.05），測得4 株樣樹中三者碳平均含量為下部＞中部＞上部。喬木層中地上部分干材的含碳量最高，與尉海東等[11]對馬尾松的研究結(jié)果一致，可見植物層中碳素含量與植物木質(zhì)化程度有關(guān)，一般木質(zhì)化程度越高其碳素含量也越高。碳素含量是否與干材上、中、下部年齡積累有關(guān)，影響干材碳素含量布局的因素還有待于進(jìn)一步研究。