亞熱帶不同林齡馬尾松林地上器官植硅體碳封存潛力*

孫 凱 吳家森, 盛衛(wèi)星 姜培坤 張?jiān)魄?葛江飛

(1.浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院 臨安 311300； 2.亞熱帶森林培育國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 臨安 311300 3.建德市林業(yè)局 建德 311600)

全球變暖問題日益嚴(yán)重，主要溫室氣體CO2的大氣濃度不斷攀升。IPCC評(píng)估報(bào)告指出，全球大氣CO2濃度較工業(yè)時(shí)代前累計(jì)增加了40%(Pachaurietal., 2007)。如何有效降低大氣CO2濃度，成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。森林是地球陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要組分，其碳匯占陸地碳庫的56%，并完成了陸地植被與大氣CO2交換量的90%以上，在維持全球碳平衡、減緩大氣CO2濃度升高等方面具有重要作用(孫清芳等， 2016； Panetal.， 2011)。

植硅體也稱植物蛋白石，是高等植物根系吸收的土壤溶液中的可溶性單硅酸(H4SiO4)經(jīng)蒸騰作用在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞間隙、細(xì)胞壁上以無定形硅形態(tài)沉淀下來的非晶質(zhì)二氧化硅顆粒物(Parretal.， 2005)。植硅體具有抗分解、耐高溫等特性，在土壤中可存在上千年至萬年之久，有較強(qiáng)的地球化學(xué)穩(wěn)定性(Wildingetal.， 1967)。植硅體形成過程中常將0.2%～5.8%的有機(jī)碳包裹在內(nèi)，植硅體包裹的有機(jī)碳稱為植硅體封閉碳(phytolith-occluded organic carbon)，植物體內(nèi)的植硅體封閉碳簡稱為植硅體碳(PhytOC)(Jonesetal.， 1964; Wlidingetal.， 1967)。由于植硅體封閉碳外部有非晶質(zhì)硅氧結(jié)構(gòu)的植硅體外殼，所以隨植物凋落進(jìn)入土壤中后可保存相當(dāng)長時(shí)間，Parr等(2005)研究2000多年的火山灰土壤后發(fā)現(xiàn)，某些土層中植硅體封閉碳占土壤有機(jī)碳的82%。因此認(rèn)為植硅體固碳是長期穩(wěn)定固碳機(jī)制之一，在增加陸地土壤碳庫、降低大氣CO2濃度、減緩全球變暖方面具有極大潛力(Twissetal., 1969)。

國內(nèi)外學(xué)者已研究了不同類型植物的植硅體碳封存能力，其中農(nóng)作物以水稻(Oryzasativa)、黍(Panicummiliaceum)、粟(Setariaitalica)較多。李自民等(2013)發(fā)現(xiàn)水稻植硅體碳含量存在較大的器官差異； 左昕昕等(2011)利用黍、粟植硅體碳的封存潛力估算出旱作植物每年封存的植硅體碳為237 萬t CO2。Parr等(2010)估測(cè)了全球竹林植硅體碳的封存量，若地球上潛在的耕地全部種植竹子，并以一般的竹葉植硅體碳封存速率計(jì)算，那么每年通過竹林植硅體固定的碳量將達(dá)當(dāng)前大氣中增加的CO2排放量的11%。可見植硅體固碳是一種有效緩解全球變暖的途徑。一般而言，裸子植物中的植硅體含量低于被子植物，而被子植物中又以單子葉禾本科(Gramineae)富硅植物的植硅體含量最高(王永吉等， 1993)。因此，水稻、竹子等這類富硅植物常被作為植硅體研究對(duì)象，而植硅體在其他種類植物中的研究較少。應(yīng)雨騏等(2015)比較了亞熱帶7個(gè)重要樹種的植硅體碳，發(fā)現(xiàn)馬尾松(Pinusmassoniana)也含有相當(dāng)數(shù)量的植硅體，雖然其含量不及竹類植物，但植硅體封閉碳含量在7個(gè)樹種中是最高的； Song等(2012a)通過土壤植硅體研究發(fā)現(xiàn)，針葉林產(chǎn)生的植硅體穩(wěn)定性高于其他植被類型。因而馬尾松的植硅體碳封存潛力不容忽視。

馬尾松是我國亞熱帶主要針葉樹種，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，分布廣泛，北自河南、山東，南至兩廣，東自沿海，西至云貴高原，遍及16個(gè)省(區(qū))。馬尾松作為主要用材樹種，經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，速生豐產(chǎn)，也是主要的荒山造林先鋒樹種，占全國總造林面積的20%。現(xiàn)馬尾松研究多集中于人工林培育與管理、遺傳性狀改良、林地養(yǎng)分循環(huán)、營養(yǎng)元素的化學(xué)計(jì)量等方面(鄧秀倫等， 2009)。徐慧芳等(2016)研究了馬尾松林碳儲(chǔ)量及分配格局，發(fā)現(xiàn)馬尾松林生態(tài)系統(tǒng)具有固碳能力強(qiáng)、潛力大的特點(diǎn)。但對(duì)馬尾松林植硅體固碳能力的研究寥寥無幾，前人也僅僅是基于針葉研究結(jié)果估測(cè)馬尾松植硅體固碳能力，忽視了馬尾松樹枝和樹干的植硅體碳含量較低的事實(shí)。楊杰等(2016)研究發(fā)現(xiàn)，苦竹(Pleioblastusamarus)樹枝與樹干中的植硅體碳儲(chǔ)量占到地上部分植硅體碳總儲(chǔ)量的7.2%和51.1%。估測(cè)森林地上植硅體碳儲(chǔ)量時(shí)不應(yīng)忽略生物量巨大的樹枝和樹干部分。此外，植硅體含量存在器官差異和林齡差異，如劉俊霞等(2017)研究發(fā)現(xiàn)，3年生毛竹(Phyllostachysedulis)植硅體含量顯著高于1年生毛竹。因此，本研究對(duì)5個(gè)林齡亞熱帶馬尾松林地上部樹葉、樹枝和樹干中的植硅體及植硅體碳進(jìn)行測(cè)定分析，旨在揭示亞熱帶不同林齡馬尾松林地上器官植硅體碳封存特征，計(jì)量中國馬尾松林植硅體碳封存潛力，為馬尾松長期固碳減排研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于浙江省建德市建德林場(chǎng)(119°38′—119°64′E，29°53′—29°62′N)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖濕潤，四季分明，雨量充沛，年均氣溫17 ℃，年均降水量1 604 mm，全年無霜期261天。研究區(qū)域土壤為發(fā)育于砂巖的紅壤，主要分布在海拔300 m以下。本研究以建德林場(chǎng)中15、24、36、55和63年生馬尾松人工林為對(duì)象，各林齡馬尾松林概況見表1。

表1 各林齡馬尾松林概況Tab. 1 General situation of Masson pine stands at different stand ages

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置及取樣

2018年4月，選取坡度、海拔基本一致的采樣區(qū)3個(gè)，每個(gè)采樣區(qū)內(nèi)都包含15、24、36、55和63年生馬尾松林。在3個(gè)采樣區(qū)內(nèi)的不同林齡馬尾松林中分別設(shè)置1塊20 m×20 m樣地，統(tǒng)計(jì)各樣地中的馬尾松株數(shù)，并量取胸徑。選擇各樣地中胸徑與平均胸徑相同的1棵馬尾松作為標(biāo)準(zhǔn)木，采伐整棵標(biāo)準(zhǔn)木，將樹葉、樹枝和樹干器官分上、中、下部位采樣，每個(gè)器官各自的上、中和下部混合成1個(gè)樣品后取500 g帶回實(shí)驗(yàn)室分析。在每塊樣地中隨機(jī)挖取1個(gè)土壤剖面，均勻刮取采集0～10和10～30 cm 土層土樣，剔除石塊與根系后2個(gè)土層各取500 g帶回實(shí)驗(yàn)室，用環(huán)刀法測(cè)定土壤密度。

2.2 植物樣品分析

將取回實(shí)驗(yàn)室的植物樣品用超聲機(jī)清洗2遍，超純水清洗2遍，之后105 ℃殺青30 min，70 ℃烘干，粉碎，裝袋備用。在植硅體提取前，進(jìn)行樣品消煮預(yù)處理，得到粗灰分，后用微波消解法(Parretal.， 2001)(美國CEM公司微波消解儀)提取植硅體，超純水離心清洗3遍，放入65 ℃烘箱中烘干48 h, 然后在干燥皿中冷卻、稱干質(zhì)量。植物總有機(jī)碳含量(g·kg-1)和植硅體碳含量(g·kg-1)用Elmenter Vario Max CN 碳氮元素分析儀(德國Elmenter公司)測(cè)定。

2.3 土壤樣品分析

采回的土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干后，先用木棒碾磨過2 mm篩，過篩后的土壤樣品分成2份：一份土樣平鋪，用紗布摩擦塑料管，利用靜電吸附去除細(xì)小根系，然后用瑪瑙研缽磨細(xì)并過0.3 mm篩，用來測(cè)定土壤總有機(jī)碳含量；另一份用來測(cè)定土壤pH值和土壤有效硅含量。

土壤總有機(jī)碳含量采用碳氮元素分析儀測(cè)定； 測(cè)定土壤pH值時(shí)的水土比為2.5∶1； 采用0.025 mol·L-1檸檬酸浸提-硅鉬藍(lán)比色法測(cè)定土壤有效硅含量(鮑士旦， 2000)。

2.4 數(shù)據(jù)處理

馬尾松地上各器官生物量和年均生物量增長量采用杜虎等(2014)研究的數(shù)學(xué)模型計(jì)算。

植硅體含量、植硅體碳含量、植硅體封閉碳含量、植硅體碳儲(chǔ)量及植硅體碳封存速率計(jì)算公式如下：

A=B/C；

D=E/C；

F=E/B；

G=D×H；

I=D×J×3.67×0.001。

式中：A為植硅體含量(g·kg-1)；B為植硅體質(zhì)量(g)；C為樣品干質(zhì)量(kg)；D為植硅體碳含量(g·kg-1)；E為植硅體碳質(zhì)量(g)；F為植硅體封閉碳含量(g·kg-1)；G為植硅體碳儲(chǔ)量(kg·hm-2)；H為生物量(t·hm-2)；I為植硅體碳封存速率(kgCO2·hm-2a-1)；J為年均生物量增長量(kg·hm-2a-1)。

使用SPSS 21軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，用Duncan新復(fù)極差法測(cè)驗(yàn)不用年齡間的差異顯著性，用Pearson相關(guān)分析法進(jìn)行相關(guān)分析。利用origin9.4軟件作圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 馬尾松地上器官植硅體、植硅體封閉碳和植硅體碳含量

研究表明(圖1)，馬尾松地上各器官植硅體含量表現(xiàn)為葉>枝>干，且各器官間差異顯著(P<0.05)。不同林齡的馬尾松葉中，植硅體含量以55年生最高(2.358 g·kg-1)，最低為15年生(1.489 g·kg-1)； 枝中植硅體含量為0.578～1.053 g·kg-1； 干中植硅體含量變化較小，為0.396～0.507 g·kg-1。葉和枝中的植硅體含量在不同林齡間存在顯著差異(P<0.05)，但不同林齡樹干間則無顯著差異。

植硅體封閉碳含量在馬尾松地上器官中的高低關(guān)系與植硅體含量恰恰相反，表現(xiàn)為干>枝>葉，而且干和葉間差異顯著(P<0.05)。不同林齡馬尾松葉植硅體封閉碳含量為175.667～222.867 g·kg-1，枝為178.000 ～251.667 g·kg-1，干為211.600～ 259.100 g·kg-1。地上部所有器官的植硅體封閉碳含量在不同林齡間均無顯著性差異(P>0.05)( 圖1)。

圖1 馬尾松不同器官中植硅體、植硅體封閉碳和植硅體碳含量隨林齡的變化Fig.1 Variation of content of phytolith, occluded carbon in phytoliths, and PhytOC in different above-ground organs of Masson pine along stand ages不同大寫英文字母表示不同器官間差異顯著(P<0.05)； 同一器官不同小寫英文字母表示不同林齡間差異顯著(P<0.05)Different capital letters mean siginificant difference among different organs of above-ground part (P<0.05)； different small letters in the same organ meant significant difference among different stand ages at (P<0.05).

馬尾松地上各器官植硅體碳含量表現(xiàn)為葉>枝>干，且不同器官間均差異顯著(P<0.05)，與植硅體含量相同。葉中植硅體碳含量最高的林齡為55年生，最低的為24年生； 不同林齡的枝中植硅體碳含量存在一定差異，為0.127 ～0.266 g·kg-1； 植硅體碳含量在不同林齡樹干中變化不太明顯，為0.089 ～0.116 g·kg-1。馬尾松葉和枝中植硅體碳含量在不同林齡間均存在顯著差異(P<0.05)(圖1)。

3.2 馬尾松葉中植硅體含量與土壤性質(zhì)的相關(guān)性

不同林齡馬尾松林各土壤理化性質(zhì)見表2。相關(guān)分析表明 (圖2)，馬尾松葉的植硅體含量與0～10 cm和10～30 cm土層土壤有效硅含量及0～10 cm土層土壤pH值(4.10～4.84)均顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。土壤pH值(4.10～4.84)與土壤有效硅含量極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

3.3 馬尾松地上器官中植硅體含量、植硅體碳含量、植硅體封閉碳含量和總有機(jī)碳含量間的相關(guān)性

由圖3可見，植硅體碳含量與植硅體含量顯著正相關(guān)(P<0.01)，植硅體碳含量與總有機(jī)碳含量顯著正相關(guān)(P<0.05)，植硅體封閉碳含量與植硅體含量極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。

表2 不同林齡馬尾松林各土層土壤理化性質(zhì)Tab. 2 Basic soil physicochemical properties of various soil layers in Masson pine stands at different stand ages

圖2 馬尾松葉中植硅體含量與土壤有效硅含量及 pH值的相關(guān)性Fig.2 Correlation between phytolith contents in the leaves of Masson pine and soil available Si content and soil pH value

3.4 馬尾松林地上器官生物量、植硅體碳儲(chǔ)量和植硅體碳封存速率

由圖4可見，樹干生物量高于枝和葉。在不同林齡的葉生物量中，24年生時(shí)最高(4.70 t·hm-2)，55年生時(shí)最低(2.54 t·hm-2)； 不同林齡馬尾松枝與干生物量分別變化在12.60～18.82和62.67～113.52 t·hm-2，且均以63年生時(shí)最高，15年生時(shí)最低。馬尾松林地上總生物量以63年生時(shí)最高，其余依次為55、24、36和15年生。

圖3 馬尾松地上器官中植硅體含量、植硅體碳含量、植硅體封閉碳含量和總有機(jī)碳含量間的相關(guān)分析Fig.3 Correlation between phytolith content，PhytOC contents， phytolith-occluded organic carbon content，and total organic carbon content in the above-ground organs of Masson pine

圖4 不同林齡馬尾松林地上器官生物量、植硅體碳儲(chǔ)量和植硅體碳封存速率Fig.4 Biomass, PhytOC stock, and PhytOC sequestration rate for above-ground organs of Masson pine forests at different stand ages

由于馬尾松不同器官的生物量相差較大，所以生物量較大的干與枝部位儲(chǔ)存的植硅體碳也較多。植硅體碳儲(chǔ)量在地上器官中表現(xiàn)為干>枝>葉。不同林齡馬尾樹葉的植硅體碳儲(chǔ)量為1.02 ～1.52 kg·hm-2，以24年生最高，63年生最低。馬尾松枝的植硅體碳儲(chǔ)量以55年生最高(4.11 kg·hm-2)，15年生最低(1.84 kg·hm-2)； 不同林齡馬尾松干的植硅體碳儲(chǔ)量為6.71 ～11.97 kg·hm-2。不同林齡馬尾松林地上部分植硅體碳總儲(chǔ)量表現(xiàn)為55 a>63 a>36 a>15 a>24 a。

在馬尾松地上各器官中，植硅體碳封存速率(kgCO2·hm-2a-1)表現(xiàn)為干(4.27 kgCO2·hm-2a-1)>葉(2.39 kgCO2·hm-2a-1)>枝(0.93 kgCO2·hm-2a-1)。植硅體碳封存速率在馬尾松林各器官中總體上均呈現(xiàn)隨年齡增加而下降的趨勢(shì)。馬尾松林地上器官總植硅體碳封存速率(kgCO2·hm-2a-1)隨樹齡增加而下降，即15 a(10.94 kgCO2·hm-2a-1)>24 a(9.97 kgCO2·hm-2a-1)>36 a(7.20 kgCO2·hm-2a-1)>55 a(5.10 kgCO2·hm-2a-1)>63 a(4.76 kgCO2·hm-2a-1)。

4 討論

4.1 不同年齡、不同器官馬尾松的植硅體含量、植硅體封閉碳含量與植硅體碳含量

植硅體主要是在植物的蒸騰拉力作用下形成的，所以不同器官受蒸騰作用強(qiáng)弱的差異會(huì)對(duì)植硅體含量產(chǎn)生影響。植硅體含量在毛竹地上器官中表現(xiàn)為葉>枝>莖(Yangetal.， 2015)。本研究中馬尾松各器官植硅體含量也表現(xiàn)為葉>枝>干，且不同器官間差異顯著(P<0.05)。由于亞熱帶馬尾松林生長地區(qū)雨熱同期，蒸騰強(qiáng)烈，而葉又是蒸騰作用的主要場(chǎng)所(龔容等， 2015)，所以針葉中積累了大量的可溶性單硅酸，而蒸騰作用較弱的樹枝和樹干的植硅體含量較低。不同年齡的馬尾松干植硅體含量無顯著差異，而葉和枝則差異顯著(P<0.05)。在研究林分的林齡變化范圍(15～55年)內(nèi)，馬尾松葉的植硅體含量隨樹齡增長呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，但在63年生時(shí)略微下降； 枝的植硅體含量林齡變化趨勢(shì)與葉一致。本研究結(jié)果表明，馬尾松葉與枝是植硅體含量差異較大的器官，這與楊杰等(2016)發(fā)現(xiàn)苦竹葉是差異最小的部位的結(jié)果有所不同，其原因可能是竹類前期生長迅速，植株株型基本定型，進(jìn)入穩(wěn)定期后竹葉中的積累量隨年齡增加基本沒變化； 而馬尾松經(jīng)過40年才到達(dá)成熟期，樹高、胸徑、樹冠等隨年齡增長有明顯增加，逐漸進(jìn)入生命旺盛期，這促進(jìn)了植物對(duì)單硅酸的吸收，使得抗逆性增強(qiáng)，所以馬尾松針葉中植硅體含量也隨年齡增加而增加，到了60年生時(shí)馬尾松的生命代謝減弱，造成植硅體含量降低。

植硅體封閉碳是在植硅體形成過程中包裹的有機(jī)碳，不同植物的植硅體固碳能力具有差異(Songetal.， 2013)。應(yīng)雨騏等(2015)對(duì)亞熱帶重要樹種的研究發(fā)現(xiàn)，不同樹種的植硅體封閉碳含量表現(xiàn)為馬尾松>楓香(Liquidambarformosana)>木荷(Schimasuperba)>苦櫧(Castanopsissclerophylla)>杉木(Cunninghamialanceolata)>青岡(Cyclobalanopsisglaua)>毛竹。本研究顯示，馬尾松地上器官中的植硅體封閉碳含量的大小順序與植硅體含量相反，表現(xiàn)為干>枝>葉，這與竹類研究結(jié)果一致，可能是植物器官的組織構(gòu)成不同造成的。對(duì)不同年齡馬尾松各器官的植硅體封閉碳含量的比較表明，在相同器官的不同樹齡之間沒有顯著性差異，主要因研究的馬尾松的植硅體碳封存能力受到遺傳特性控制，且不同林齡馬尾松林的生長環(huán)境一致，因此樹齡對(duì)植硅體封閉碳含量沒有顯著影響。

植物中植硅體碳含量與植硅體數(shù)量和植硅體封閉碳含量緊密相關(guān)(Zuoetal.， 2014)。馬尾松針葉中較高的植硅體含量直接導(dǎo)致了葉植硅體碳含量顯著高于枝和干(P<0.05)。對(duì)不同年齡馬尾松的葉和枝比較發(fā)現(xiàn)，年齡對(duì)葉與枝中的植硅體碳含量有顯著影響，55年生的馬尾松憑借其針葉中較高的植硅體含量，使其植硅體碳含量顯著高于其他年齡(P<0.05)。在24與63年生的馬尾松枝中，分別因較低的植硅體封閉碳含量和植硅體含量，導(dǎo)致植硅體碳含量低于其他年齡。前人對(duì)小麥(Triticumaestivum)(Parretal.， 2009)、甘蔗(Saccharumofficinarum)(Parretal.， 2011)、狗尾草(Setariaviridis)(Songetal.， 2012b)的植硅體含量、植硅體封閉碳含量及植硅體碳含量的相關(guān)分析表明，植硅體碳含量與植硅體含量無相關(guān)性，與植硅體封閉碳含量顯著相關(guān)(P<0.05)； 應(yīng)雨騏等(2015)對(duì)亞熱帶7個(gè)樹種研究結(jié)果顯示，植硅體碳含量與植硅體含量和植硅體封閉碳含量均顯著相關(guān)(P<0.05)。

本研究的相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，植硅體碳含量與植硅體含量顯著正相關(guān)(P<0.05)，而與植硅體封閉碳含量無顯著相關(guān)，說明馬尾松植硅體碳含量主要受植硅體數(shù)量影響。植硅體碳含量與總有機(jī)碳含量顯著正相關(guān)(P<0.05)，植硅體封閉碳含量與植硅體含量極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，這與前人研究結(jié)果不盡相同，可能與植株不同器官的植硅體、植硅體碳含量差異顯著有關(guān)，而之前的研究都是通過樹葉中的含量分析，而本研究綜合了地上部所有器官，更具全面性。

4.2 馬尾松植硅體含量與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系

本研究結(jié)果顯示，土壤有效硅含量與土壤pH值極顯著正相關(guān)(P<0.01)，這與前人研究結(jié)果(向萬勝等， 1993)一致。南方地區(qū)土壤淋溶程度大，土壤呈酸性，pH值越低則淋溶作用越強(qiáng)，硅越容易被淋失。本研究中馬尾松針葉植硅體含量與土壤有效硅含量顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)。之前有些學(xué)者通過土壤有效硅含量來估測(cè)植硅體含量，本研究表明這種方法存在缺陷，土壤種類及植物種類的不同會(huì)使土壤有效硅與植硅體的相關(guān)關(guān)系存在差異，準(zhǔn)確估測(cè)植硅體含量需要從土壤性質(zhì)、植物種類等方面綜合考慮。

4.3 馬尾松林植硅體碳封存估算

比較馬尾松林各器官植硅體碳儲(chǔ)量后發(fā)現(xiàn)，針葉的植硅體碳儲(chǔ)量僅為1.26 kg·hm-2，而把枝和干計(jì)算在內(nèi)后，馬尾松林地上部分植硅體碳儲(chǔ)量高達(dá)12.55 kg·hm-2，其中枝和干分別占總儲(chǔ)量的20.7%和69.2%。同時(shí)，枝和干的植硅體碳封存速率共占總封存速率的68.6%。雖然馬尾松枝和干中的植硅體碳含量較低，但其生物量和年生產(chǎn)力巨大，因此在估測(cè)馬尾松植硅體碳封存能力時(shí)，需將枝和干納入估測(cè)范圍。

不同林齡馬尾松林的植硅體碳儲(chǔ)量有所差異，55與63年生高于15～36年生，主要是因55與63年生擁有更大生物量。馬尾松的植硅體碳封存速率隨林齡增加而減小，與儲(chǔ)量的變化相反。當(dāng)林齡較小時(shí)，樹木處于速生階段，林分密度大，為爭奪光照、養(yǎng)分等資源，林木間競爭激烈，代謝旺盛，年生產(chǎn)力高； 中齡馬尾松林處于干材生長階段，經(jīng)過天然整枝和優(yōu)勝劣汰后，林分密度減小，年生產(chǎn)力降低，使植硅體碳封存速率隨林齡增加而減小。本研究中的馬尾松針葉平均植硅體碳封存速率為2.39 kgCO2·hm-2a-1，低于應(yīng)雨騏等(2015)估測(cè)的馬尾松葉植硅體碳封存速率，原因是后者通過馬尾松年凋落量進(jìn)行估測(cè)，忽略了林齡對(duì)封存速率的影響。

Yang等(2017)估測(cè)了中國北方不同森林類型的植硅體的固碳能力，表明闊葉林植硅體碳封存速率為0.08～0.51 kgCO2·hm-2a-1，針樹林為0.37～0.42 kgCO2·hm-2a-1。宋照亮等(2012)估算我國草地的植硅體碳封存速率為1.81 kgCO2·hm-2a-1。馬尾松林在中國亞熱帶分布較廣、面積較大，因而有較大的植硅體碳封存潛力。我國現(xiàn)有馬尾松林面積為1 200 萬hm2(李海奎等， 2010)，若以馬尾松平均植硅體碳封存速率7.58 kgCO2·hm-2a-1計(jì)算，每年可封存91 000 t CO2，對(duì)于有效降低大氣中CO2濃度具有重要意義。

5 結(jié)論

樹齡和器官會(huì)對(duì)馬尾松體內(nèi)的植硅體碳含量產(chǎn)生顯著影響； 馬尾松針葉中植硅體含量與土壤有效硅含量顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)； 馬尾松地上器官的植硅體碳儲(chǔ)量表現(xiàn)為干>枝>葉。馬尾松地上器官的總植硅體碳封存速率隨樹齡增加而下降，按我國的馬尾松林面積1 200 萬hm2和平均植硅體碳封存速率(7.58 kgCO2·hm-2a-1)計(jì)算，全國馬尾松林每年通過植硅體可固定91 000 t CO2。