江西大崗山杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能研究

潘勇軍，王 兵，陳步峰，彭清珍

（1.中國林業(yè)科學(xué)研究院 熱帶林業(yè)研究所，廣東 廣州 510520； 2.中國林業(yè)科學(xué)研究院 森林與環(huán)境保護(hù)研究所，北京 100091；3.廣州市第四十七中學(xué)匯景實(shí)驗(yàn)學(xué)校，廣東 廣州 510060）

江西大崗山杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能研究

潘勇軍1，王 兵2，陳步峰1，彭清珍3

（1.中國林業(yè)科學(xué)研究院 熱帶林業(yè)研究所，廣東 廣州 510520； 2.中國林業(yè)科學(xué)研究院 森林與環(huán)境保護(hù)研究所，北京 100091；3.廣州市第四十七中學(xué)匯景實(shí)驗(yàn)學(xué)校，廣東 廣州 510060）

研究森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量以及碳匯功能是一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，對(duì)評(píng)價(jià)森林生態(tài)系統(tǒng)在碳平衡中的作用有著重要意義。對(duì)江西大崗山16年生杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量和碳平衡進(jìn)行研究，估算其碳匯/源功能。結(jié)果表明：杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)總生物量為156.256 t·hm-2，喬木層占94.9%，林下層生物量為3.197 t·hm-2，年凋落物歸還量為4.756 t·hm-2；杉木人工林碳儲(chǔ)量為77.246 t·hm-2，其平均年凈生產(chǎn)力為6.837 t·hm-2，其碳匯能力為1.595（±1.179） t·hm-2a-1，可見杉木人工林林生態(tài)系統(tǒng)顯著地固定了大氣中的CO2，有著明顯的碳匯作用。

杉木人工林；生物量：碳儲(chǔ)量；森林碳匯

森林碳匯是指森林通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳并將其固定在植被或土壤中，從而減少二氧化碳在大氣中的濃度，在全球大氣碳平衡中的作用極為顯著[1-2]。森林生態(tài)系統(tǒng)維持著約占全球植被碳庫80%以上的碳庫[3-4]，森林碳匯已成為國際陸地系統(tǒng)碳循環(huán)研究的熱點(diǎn)。目前國內(nèi)外有關(guān)國家、區(qū)域及生態(tài)系統(tǒng)水平上的森林碳平衡的研究較多[5-8]。我國在森林碳平衡研究方面也進(jìn)行了深入的研究，方精云等[1]對(duì)我國近50 a來森林碳庫，CO2源匯功能變化進(jìn)行了研究，方晰等[9]對(duì)會(huì)同森林定位站第二代杉木人工林速生階段的碳密度、碳儲(chǔ)量及其空間分布特征和碳平衡進(jìn)行了研究；方精云等[10]對(duì)北京東靈山3種溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量、碳通量和碳平衡進(jìn)行了研究；部分研究人員基于野外的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分別研究了中國東部熱帶雨林、亞熱帶常綠闊葉林和溫帶落葉闊葉林、溫帶針葉林等森林類型的碳儲(chǔ)量和生產(chǎn)力，為中國森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的研究提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[11-14]。

我國人工林面積占世界人工林面積的26%，年均增長(zhǎng)面積大，人工造林對(duì)森林碳匯具有重要貢獻(xiàn)[15]，建立一些代表性的人工林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模式研究基準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，準(zhǔn)確估算我國人工林的年碳匯量，對(duì)我國應(yīng)對(duì)《京都議定書》第二承諾期談判和CDM碳交易，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。杉木人工林Cunninghamia lanceolata是中國南方集體林區(qū)的造林的主要森林類型，占人工林面積的30%[16]，在區(qū)域林業(yè)碳匯項(xiàng)目中起到重要作用，其碳匯功能的研究將為進(jìn)一步深入研究我國乃至全球范圍內(nèi)的森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)提供正確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為正確估算我國乃至全球森林生態(tài)效益提供參考。目前對(duì)杉木生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程的研究較多[17-20]。但是，對(duì)整個(gè)杉木林生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)碳庫之間的碳匯/源研究相對(duì)較少。本研究研究了16年生杉木人工林植被生物量，利用樹木年輪分析其生物年生產(chǎn)力，結(jié)合土壤呼吸量研究，系統(tǒng)估算杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能，為全國森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯計(jì)量提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 研究地概況

試驗(yàn)區(qū)設(shè)置在江西大崗山國家級(jí)森林生態(tài)站，江西省分宜縣中國林科院亞熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心的年珠林場(chǎng)（114°30′～ 114°45′ E，27°30′～ 27°50′N）。氣候溫暖濕潤，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤類型，年平均溫度為15.8℃～17.7 ℃，7月平均最高溫度28.8 ℃，最高溫度39.9 ℃，1月平均最低溫度為-5.3 ℃，日最低溫度為-8.3 ℃。多年平均降水量為1 591 mm，年均無霜期為268 d，生長(zhǎng)季較長(zhǎng)，土壤屬低山丘陵紅壤、黃壤類型及其亞類[21]，主要植被類型有天然次生常綠闊葉林、落葉闊葉林、各類針闊混交林、毛竹林及大面積杉木林[22]。

研究區(qū)域樣地為1994年?duì)I造的杉木純林，平均密度為1 269 株·hm-2，平均胸徑為17.96 cm，平均樹高為15.36 m，林分胸徑各徑級(jí)分布呈正態(tài)分布，結(jié)構(gòu)合理，符合人工同齡林胸徑結(jié)構(gòu)的一般規(guī)律。該林分處于生長(zhǎng)旺盛期。林下植被較少，主要有狗脊Woodw ardia japonica (L. f) Sm.、毛藥紅淡Adinandra millettii (Hook. et Arn. ) Benth.、機(jī)木Loropetalum chinense (R. Br) Oliv.、懸鉤子Rubus trianthus Focke.、 飛 蓬 Erigeron acris L.、大青Clerodendrum cyrtophyllum Turcz.、杜莖山Μaesa japonica (Thunb) Moritz.i 、連蕊茶Camelllia fraternal Hance.、 油 茶 Camellia oleifera Abe1.、土茯苓Smilax glabra Roxb.、木荷Schima superb Garde. et Champ. 等。設(shè)置了10 m×10 m的固定樣地62個(gè)，進(jìn)行每木調(diào)查（胸徑和樹高），采伐的標(biāo)準(zhǔn)木在樣地外附近采伐，立地條件相差不大。

2 研究方法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)木生物量測(cè)定方法

依據(jù)樣地調(diào)查資料，分8個(gè)不同徑級(jí)（8～11 cm、11～13 cm，…，23～25 cm），每個(gè)徑級(jí)選取2株標(biāo)準(zhǔn)木，共16株。伐倒解析木，把帶枝葉的樹干，從地表0 m，地上1.3 m、3.3 m、5.3 m及以上每隔2 m鋸開，逐層分干、枝、葉單獨(dú)稱質(zhì)量，取混合樣稱鮮質(zhì)量帶回烘干。截取2～5 cm的圓盤，稱質(zhì)量，標(biāo)出記號(hào)。

根系生物量及林下植物生物量測(cè)定：從樹干位置開始向四周清除表土，逐漸向下挖掘，使根系全部露出，分粗、中、細(xì)分別稱質(zhì)量，即為全株根量。同時(shí)設(shè)1 m×1 m小樣方進(jìn)行林下木草本層生物量測(cè)定，將所有地上灌木和草本全部連根挖出，稱量莖葉及根系的鮮質(zhì)量，并取樣帶回80℃烘干至恒質(zhì)量。

年凋落物歸還量測(cè)定：在樣地內(nèi)設(shè)置10個(gè)1 m×1 m凋落物收集框，每月按時(shí)收集框中凋落物，稱質(zhì)量后取樣烘干稱干質(zhì)量。

2.2 生物量相對(duì)生長(zhǎng)模型

用實(shí)測(cè)不同徑級(jí)標(biāo)準(zhǔn)木的生物量和胸徑、樹高數(shù)據(jù)建立各器官生物量與胸徑、樹高的相對(duì)生長(zhǎng)模型。

W=a(D2H)b；

W=aDb。

其中W為生物量，D為胸徑（單位：cm），H為樹高（單位：m），a、b為待定參數(shù)。

2.3 年輪寬度測(cè)量與交叉定年

用Lintab5年輪分析儀進(jìn)行年輪寬度測(cè)量，用Coffcha（version 6.06P）程序進(jìn)行交叉確定年數(shù)[22]。

2.4 森林碳匯量估算方法

喬木層生產(chǎn)力測(cè)定：林木胸徑與生物量之間存在明顯的相關(guān)性，建立了相對(duì)生長(zhǎng)模型，估算林分生物量。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)木樹木圓盤年輪寬度的測(cè)量，根據(jù)年輪寬度和相對(duì)生長(zhǎng)模型推算標(biāo)準(zhǔn)木的年生物量增量，估算其年生產(chǎn)力。

凋落物歸還量即為一年每月收集的總凋落物生物量；林下植被年凈生物產(chǎn)量以其平均年齡除之（灌木6 a，草本3 a），所有生物量均按樣品測(cè)定的含碳率折算為含碳量。

生態(tài)系統(tǒng)碳平衡計(jì)算：生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）為生物量年凈增量和凋落物歸還量加和所得；凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力（NEP）為凈初級(jí)生產(chǎn)力（NPP）再減去異養(yǎng)生物（土壤）的呼吸作用所消耗的光合作用產(chǎn)物之后的凈差值，表示CO2進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)的凈光合產(chǎn)量[23-24]。在大尺度上可以應(yīng)用NEP來評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)的對(duì)CO2的源/匯狀況，當(dāng)NEP＞0時(shí)，表明生態(tài)系統(tǒng)是大氣CO2的匯；當(dāng)NEP＜0時(shí)，則表明生態(tài)系統(tǒng)是CO2的源[10]。

3 結(jié)果與分析

3.1 杉木標(biāo)準(zhǔn)樣木相對(duì)生長(zhǎng)模型

根據(jù)采伐的16株標(biāo)準(zhǔn)木干、枝、葉，根等各組分生物量的實(shí)測(cè)值，建立胸徑（D）、樹高（H）與各器官生物量及總生物量的相對(duì)生長(zhǎng)模型（見表1），杉木單木總生物量、地上部分生物量及各器官生物量與樹高和胸徑之間均存在密切的相關(guān)關(guān)系。圖1表示實(shí)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)木生物量與利用相對(duì)生長(zhǎng)模型估算生物量擬合度很好，兩組數(shù)據(jù)差異不顯著（F＝2.041）。

表 1 杉木林各器官生物量相對(duì)生長(zhǎng)模型Table 1 DBH-weight allometry model parameters in different organs of Chinese fir

圖 1 杉木標(biāo)準(zhǔn)木實(shí)測(cè)生物量與估算生物量擬合Fig. 1 Simulated and measured biomass fi tting of sample tree Chinese fi r

3.2 杉木林分生物量

利用相對(duì)生長(zhǎng)關(guān)系建立回歸估測(cè)方程，來推算杉木林生態(tài)系統(tǒng)單位面積的生物量，估算整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)量和生產(chǎn)力。估算江西大崗山16年生杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)總生物量為156.256 t·hm-2，喬木層的總生物量為143.303 t·hm-2，占總生物量的94.9%。其中地上部分生物量為113.66 t·hm-2，占整個(gè)喬木層生物量的76.64%。杉木林內(nèi)下層發(fā)育較差且分布不均，灌木較少，多為草本層，蓋度僅為11%左右，林下層生物量為3.197 t·hm-2。2009年年凋落物歸還量為4.756 t·hm-2a-1，是地被層碳庫和土壤碳庫的主要來源。

杉木喬木層各器官生物量分配存在一定差異（見圖2），樹干生物量為92 t·hm-2，占喬木層總生物量62.04%，樹干是地上生物量的主要部分。其次是根系生物量，占總生物量的23.36%，為34.65 t·hm-2，枝和葉的生物量各占8.33%和6.28%。

圖 2 杉木喬木層各器官生物量及分配Fig.2 Biomass and its distribution in tree story of Chinese fi r

杉木林喬木層地下根系生物量所占比例較大，地上、地下生物量分配比為3.28，根系部分生物量不能忽略不計(jì)。根系生物量的野外調(diào)查工作量比較大，因此對(duì)與根系生物量的計(jì)算，可以依據(jù)地上部分生物量和地下部分生物量呈一定關(guān)系進(jìn)行換算，減輕野外工作量。進(jìn)行相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)：杉木喬木層地上部分生物量與地下部分生物量呈乘冪關(guān)系，擬合模型為：

y=0.221x1.071，(R2=0.885)。

3.3 杉木林生態(tài)系統(tǒng)喬木層年碳儲(chǔ)量的估算

圖3為16年生杉木林喬木層總碳儲(chǔ)量和年碳固定量情況，總碳儲(chǔ)量隨林齡的變化，呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，用一元線性回歸擬合，相關(guān)性很高。16 a喬木層總碳儲(chǔ)量達(dá)到73.905 t·hm-2，隨著年齡的增長(zhǎng)，碳儲(chǔ)量還會(huì)出現(xiàn)更多的積累，達(dá)到一定的年齡后會(huì)出現(xiàn)拐點(diǎn)，增長(zhǎng)速率放慢[4]。

圖 3 杉木喬木層碳儲(chǔ)量及年固定量Fig.3 Carbon storage and annual storage in tree story of Chinese fi r

樹木年輪是樹木對(duì)環(huán)境因素的生理響應(yīng)，可以估計(jì)樹木的生長(zhǎng)格局[25]。依據(jù)年輪寬度和相對(duì)生長(zhǎng)模型估算的杉木喬木層年碳固定量來看，其每年碳固定量是不近相同的，到第5年時(shí)杉木年碳固定量達(dá)到6.49 t·hm-2a-1后， 而后基本維持在5 t·hm-2a-1左右。 2008年碳固定量最低，僅為2.152 t·hm-2a-1，與當(dāng)年的氣候變化有很大的關(guān)系，2008年的冰雪災(zāi)害嚴(yán)重影響了林木的生長(zhǎng)，凈生產(chǎn)力低。第二快速生長(zhǎng)期出現(xiàn)在第16年，達(dá)到7.713 t·hm-2a-1。杉木人工林喬木層平均年碳固定量為4.347（±1.95） t·hm-2a-1，杉木林的年碳固定量隨著年齡的增長(zhǎng)呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢(shì)[26-27]，與傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)林齡和生物量關(guān)系的Logistic模型一致[28]，在幼齡和中齡階段，隨著林齡的增大生物量快速增長(zhǎng)，之后生物量增長(zhǎng)逐步變小直至達(dá)到近似平衡狀態(tài)[29]。從杉木的連年生長(zhǎng)曲線來看，該區(qū)域的林木處于高生長(zhǎng)期，還沒有達(dá)到生長(zhǎng)拐點(diǎn)，碳蓄積潛力巨大。

表 2 大崗山杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)碳平衡（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差）?Table 2 Carbon balance of ecosystem of Chinese fir plantation in Dagangshan (Mean±SD)

3.4 杉木林生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力估算

16年生杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力即生物碳庫為6.837 t·hm-2a-1。土壤呼吸是土壤與大氣交換CO2的過程，是土壤碳素同化和異化平衡的結(jié)果[3,30,41]。土壤異養(yǎng)呼吸碳通量占土壤呼吸碳通量的59%～65%[31]，據(jù)姜艷、陳濱等在同一研究區(qū)域測(cè)定的土壤呼吸通量結(jié)果，杉木林生態(tài)系統(tǒng)土壤異養(yǎng)呼吸碳年支出量為-5.88～-4.266 t·hm-2a-1[32-33]。森林碳匯量為凈初級(jí)生產(chǎn)力減去異養(yǎng)生物（土壤）的呼吸碳通量[23]，杉木林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯量為1.595（±1.179） t·hm-2a-1，杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)是大氣CO2的一個(gè)重要的匯，由此可見森林與全球大氣CO2濃度的變化有著密切的關(guān)系，成為影響全球氣候變化的一個(gè)重要因子。

4 結(jié)論與討論

植物通過光合作用生產(chǎn)有機(jī)物儲(chǔ)存在地上植物和地下植物中，固定大氣中的CO2，形成生物量碳庫，可以直接反映森林植被的固碳現(xiàn)狀。16年生杉木人工林總生物量為156.256 t·hm-2，總碳儲(chǔ)量為77.246 t·hm-2，高于會(huì)同15年生的杉木人工林總碳儲(chǔ)量（57.34 t·hm-2）[34]。喬木層總生物量為148.303 t·hm-2，與江西千煙洲20年左右的杉木人工林的喬木層總生物量（140.88 t·hm-2）相差不大[15]，也與其他地區(qū)比較接近[35,40]。杉木林還處于生長(zhǎng)旺盛期，碳儲(chǔ)存量潛力巨大，福建33年生杉木人工林總生物量達(dá)到236.069 t·hm-2，碳儲(chǔ)量為 131.204 t·hm-2[36]。

杉木林地上部分總生物量（含林下植被層和凋落物）為 121.606 t·hm-2，碳儲(chǔ)量為 60.556 t·hm-2，占77.83%，地下根系生物量為34.65 t·hm-2，碳儲(chǔ)量為16.69 t·hm-2，占22.17%，兩者比例為3.50，地上植被層碳儲(chǔ)量最重要的和可見的碳庫，也是人工林生產(chǎn)項(xiàng)目中測(cè)量和估算的唯一碳庫[37]。地下生物量是也是總生物量碳庫的重要組成部分，本研究沒有考慮到死細(xì)根的碳儲(chǔ)量，細(xì)根的碳周轉(zhuǎn)率迅速，因此根系生物量碳的測(cè)定和估算相對(duì)低些，以后估算研究工作中要多加考慮。

年凋落物是地被層碳庫和土壤碳庫的主要來源，也是NPP的重要組成部分，大崗山杉木林2009年年凋落物量為4.756 t·hm-2a-1，碳儲(chǔ)量為2.065 t·hm-2a-1，低于會(huì)同15年生杉木人工林的凋落物歸還碳量（3.43 t·hm-2a-1）[34]，高于大青山杉木人工林的凋落物歸還碳量（1.37 t·hm-2a-1）[2]，和福建33年生杉木人工林枯枝落葉層碳儲(chǔ)量（2.28 t·hm-2a-1）相當(dāng)[24]。本研究的凋落物量是2009年5月～2010年4月每月收集的新鮮枯落物總量，沒有任何分解，枯落物碳儲(chǔ)量相對(duì)于要高些，從凋落物角度分析，該杉木林年凋落量是較少的，對(duì)土壤自肥、保水與改良土質(zhì)不利，其生態(tài)效益低。

森林生態(tài)系統(tǒng)生物量和生產(chǎn)力研究的主要內(nèi)容之一是研究林木通過光合作用同化大氣中的CO2，將其合成積累為有機(jī)物[42]，林分年凈生產(chǎn)力即碳積累速率決定森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯潛力[26]。在林分的生長(zhǎng)過程中，年碳積累速率是不同的，幼齡林和中齡林碳積累速率大，到一定林齡碳積累速率就會(huì)趨于穩(wěn)定。杉木林生態(tài)系統(tǒng)喬木層碳固定量為4.347（±1.95） t·hm-2a-1，與田大倫等（1998）用生物量法估算會(huì)同杉木人工林的凈初級(jí)生產(chǎn)力為3.448～6.905 t·hm-2a-1一致[17]，高于陳青青等（2012）估算了杉木林地上喬木層碳積累速率為0.107～0.618 t·hm-2a-1[26]，與肖復(fù)明等（2010）估算15年生的杉木林為7.36 t·hm-2a-1相差較大[34]。整個(gè)杉木林生態(tài)系統(tǒng)凈生產(chǎn)力為6.837 t·hm-2a-1，楊玉盛等（2007）估算33年生的杉木林為6.599 t·hm-2a-1[24]，估算結(jié)果相差不大。

生態(tài)系統(tǒng)碳匯/源產(chǎn)生的根源是生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程中的收支不平衡[29]，大崗山杉木林人工林生態(tài)系統(tǒng)的年碳匯量為 1.595（±1.179）t·hm-2a-1。本研究采用土壤異養(yǎng)呼吸占土壤呼吸總量的59%～65%是適宜的，Raich和Schlesinger（1992）在全球尺度上對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸的研究認(rèn)為植物的根系呼吸占土壤呼吸總量的30%～70%[38]。趙仲輝等（2011）用渦動(dòng)相關(guān)通量法估算出13年生杉木人工林NEE為2.553 t·hm-2a-1[20]，田大倫等（1998）用生物量法估算會(huì)同杉木人工林的NEE為1.922～3.858 t·hm-2a-1，所有研究表明杉木人工林具有碳匯功能[17]。方晰等（2002）認(rèn)為杉木林生態(tài)系統(tǒng)10年生以前主要向大氣釋放CO2，10 年生后才具有CO2匯的功能[9]，本研究也有同樣發(fā)現(xiàn)杉木人工林林生態(tài)系統(tǒng)在幼齡階段（前5 a）時(shí)凈生產(chǎn)力較低，表現(xiàn)為碳源。

森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯量主要取決于NPP增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)度和長(zhǎng)期趨勢(shì)，導(dǎo)致更多的大氣CO2進(jìn)入到生態(tài)系統(tǒng)各碳庫，使生態(tài)系統(tǒng)碳凈吸收成為可能。2008年的災(zāi)害天氣使得杉木生態(tài)系統(tǒng)喬木層的年凈生產(chǎn)力低下，導(dǎo)致出現(xiàn)碳釋放，形成碳源。王燦等用TRIPLEX1.6模型模擬了湖南杉木的林生產(chǎn)力NPP最大值為8.09 t·hm-2a-1[39]，從NPP增長(zhǎng)長(zhǎng)期趨勢(shì)來看，區(qū)域杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)處于中齡林，凈生產(chǎn)力呈強(qiáng)有力的上升趨勢(shì)，隨著年齡的增長(zhǎng)，碳匯潛力巨大。

[1] 方精云,陳安平.中國森林植被碳庫的動(dòng)態(tài)變化及意義[J].植物學(xué)報(bào),2001,43(9):967-973.

[2] 康 冰,劉世榮,蔡道雄, 等.南亞熱帶杉木生態(tài)系統(tǒng)生物量和碳素積累及其空間分布特征[J].林業(yè)科學(xué),2009,45(8):147-152.

[3] Tianshan Zha, Zisheng Xing, Kai-Yun Wang, et al. Total and Component Carbon Fluxes of a Scots Pine Ecosystem from Chamber Measurements and Eddy Covariance[J]. Annals of Botany, 2007,99: 345-353.

[4] 邵全琴,楊海軍,劉級(jí)遠(yuǎn),等.基于樹木年輪信息的江西千煙洲人工林碳蓄積分析[J]. 地理學(xué)報(bào),2009,64(1):69-83.

[5] 方精云,郭兆迪,樸世龍, 等.1981-2000年中國陸地植被碳匯的估算[J].中國科學(xué)D輯:地球科學(xué),2007,37(6):804-812.

[6] Fang J Y, Chen A P, Peng C H, et a1. Changes in forest biomass carbon storage in China between 1949 and 1998[J]. Science,2001,292:2320-2322.

[7] NOPHEA SASAKI, SOPHANARITH KIM. Biomass carbon sinks in Japanese forests: 1966-2012[J]. Forestry, 2009, 82(1):113-123.

[8] Piao S L, Fang J Y, Zhu B, et a1. Forest biomass carbon stocks in China over the past 2 decades: estimation based on integrated inventory and satellite data[J]. Geophys Res,2005,110, G01006,doi: 10. 1029/2005JG00001.

[9] 方 晰,田大倫,項(xiàng)文化, 等.第二代杉木中幼林生態(tài)系統(tǒng)碳動(dòng)態(tài)與平衡[J].中南林學(xué)院學(xué)報(bào),2002,22(1):1-6.

[10] 方精云,劉國華,朱 彪,等.北京東靈山三種溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)[J]. 中國科學(xué). D輯, 地球科學(xué),2006,36(6):533-543.

[11] 賀金生.中國森林生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán):從儲(chǔ)量、動(dòng)態(tài)到模式[J].中國科學(xué):生命科學(xué),2012,42(3):252-254.

[12] 陳德祥,李意德, Liu H P,等.尖峰嶺熱帶山地雨林生物量及碳庫動(dòng)態(tài)[J].中國科學(xué):生命科學(xué),2010,40:596-609.

[13] 楊同輝,宋 坤,達(dá)良俊,等.中國東部木荷-米楮林的生物量和地上凈初級(jí)生產(chǎn)力[J].中國科學(xué):生命科學(xué),2010,40:610-619.

[14] 張全智,王傳寬.6種溫帶森林碳密度與分配[J].中國科學(xué):生命科學(xué),2010,40:621-631.

[15] 馬澤清,劉琪璟,徐雯佳,等.江西千煙洲人工林生態(tài)系統(tǒng)的碳蓄積特征[J].林業(yè)科學(xué),2007,43(11):1-7.

[16] 雷加富.中國森林資源[M].北京,中國林業(yè)出版社,2005:172.

[17] 田大倫,盤宏華,康文星,等.第二代杉木人工林生物量的研究[J].中南林學(xué)院學(xué)報(bào),1998,18:11-16.

[18] Zhao M F, Xiang W H, Peng C H, et al. Simulating age-related changes in carbon storage and allocation in a Chinese fir plantation growing in southern China using the 3-PG model[J].Forest Ecology and Management, 2009,257(6):1520-1531.

[19] 侯振宏,張小全,徐德應(yīng),等.杉木人工林生物量和生產(chǎn)力研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2009,25(5):97-103.

[20] 趙仲輝,張利平,康文星,等.湖南會(huì)同杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)CO2通量特征[J].林業(yè)科學(xué),2011,47(11):6-12.

[21] 王 丹,王 兵,戴 偉,等.不同發(fā)育階段杉木林土壤有機(jī)碳變化特征及影響因素[J].林業(yè)科學(xué)研究,2009,22(5):667-671.

[22] 喬 磊,王 兵,郭 浩,等.江西大崗山地區(qū)7-9月降水量的重建與分析[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2011,31(8):2272-2280.

[23] 于貴瑞,伏玉玲,孫曉敏, 等.中國陸地生態(tài)系統(tǒng)通量觀測(cè)研究網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展及其發(fā)展思路[J].中國科學(xué)D輯:地球科學(xué),2006,36:1-21.

[24] 楊玉盛,陳光水,王義祥,等.格氏栲人工林和杉木人工林碳吸存與碳平衡[J].林業(yè)科學(xué),2007,43(3):113-117.

[25] Adrien N. Djomo, Alexander Knohl, Gode Gravenhorst.Estimations of total ecosystem carbon pools distribution and carbon biomass current annual increment of a moist topical forest[J]. Forest Ecology and Management,2011,261:1448-1459.

[26] 陳青青,徐偉強(qiáng),李勝功,等.中國南方4種林型喬木層地上生物量及其碳匯潛力[J].科學(xué)通報(bào),2012,57(13):1119-1125.

[27] Chapin III F S, Matson P A, Mooney H A. Principles of Terrestrial Ecosystems Ecology[M]. New York: Springer-Verlag.2002:285-287.

[28] 徐 冰,郭兆迪,樸世龍,等.2000-2050年中國森林生物量碳庫基于生物量密度與林齡關(guān)系的預(yù)測(cè)[J].中國科學(xué):生命科學(xué),2010,(40):587-594.

[29] 劉雙娜,周 濤,魏林艷,等.中國森林植被的碳匯/源空間分布格局[J].科學(xué)通報(bào),2012,57(11):943-950.

[30] 王 兵,姜 艷,郭 浩,等.土壤呼吸及其三個(gè)生物學(xué)過程研究[J].土壤通報(bào),2011,42(2):438-490.

[31] 姜 艷,王 兵,汪玉如,等.亞熱帶林分土壤呼吸及其與土壤溫濕度關(guān)系的模型模擬[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2010,21(7):1641-1648.

[32] 姜 艷.毛竹林土壤呼吸及其三個(gè)生物學(xué)過程的時(shí)空格局變化研究[D]. 北京:中國林業(yè)科學(xué)研究院,2010.

[33] 陳 濱,趙廣東,冷 泠,等.江西大崗山杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸研究[J].氣象與減災(zāi)研究,2007,30(3):12-16.

[34] 肖復(fù)明, 范少輝, 汪思龍, 等.毛竹杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)碳平衡估算[J].林業(yè)科學(xué),2010,46(11):59-65.

[35] 田大倫,方 晰,項(xiàng)文化.湖南會(huì)同杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)碳素密度[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2004,24(11): 2382-2386.

[36] 楊玉盛,陳光水,王義祥,等.格氏栲人工林和杉木人工林碳庫及分配[J].林業(yè)科學(xué),2006,42(10):43-47.

[37] 李怒云,等.林業(yè)碳匯計(jì)量[M].北京,中國林業(yè)出版社,2009:17.

[38] Raich J W, Schlesinger W H. The Global Carbon Dioxide Flux in Soil Respiration and Its Relationship to Vegetation and Climate[J]. Tellus, 199, 44B: 81-99.

[39] 王 燦,項(xiàng)文化,趙梅芳,等.基于TRIPLEX模型的湖南省杉木生產(chǎn)力模擬及預(yù)測(cè)[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2012,32(6): 104-109.

[40] 鄧華平,李樹戰(zhàn),何明山,等.豫南不同年齡杉木林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量及其空間動(dòng)態(tài)特征[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2011,31(8): 83-95.

[41] 盧 錕,項(xiàng)文化,鄧湘雯,等.湘中丘陵區(qū)4種不同森林土壤CO2排放量比較[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2012,32(3):104-108.

[42] 沈 燕,田大倫,項(xiàng)文化,等.天然次生檫木楓香混交林生物量及生產(chǎn)力研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2011,31(5):26-30.

Study on carbon sink of Chinese fi r plantation ecosystem in Dagangshan mountain, Jiangxi province

PAN Yong-jun1, WANG Bing2, CHEN Bu-feng1, PENG Qing-zhen3
(1. Research Institute of Tropical Forestry, Chinese Academy of Forestry, Guangzhou 510520, Guangdong, China;2. Institute of Forest Ecology, Environment and Protection, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China;3. Guangzhou Favorview Palace Experiment School, Guangzhou 510060, Guangdong, China)

The accurate research on carbon storage and carbon sinks function of forest ecosystems and is a basic works of ecology and plays a important role to appraise forest vegetation’s action in carbon balance of ecosystems. The carbon storage and carbon balance of the 16-year-old Cunninghamia lanceolata plantation ecosystems in Dagangshan mountain, Jiangxi province were investigated based on the data collected from long-term located observation. The main results of the research are as followings: the biomass of Chinese fi r forest was 156.256 t·hm-2, that of tree layer accounted for the 94.9% of total carbon storage, that of under-story biomass and annual litter amount were 3.197 t·hm-2, 4.756 t·hm-2, respectively; the total carbon storage was 77.246 t·hm-2, which was the largest carbon pool, the mean net primary production was 6.837 t·hm-2according to annual tree ring width. The carbon sink function was 1.595 (±1.179)(t·hm-2a-1). It is signif i cant that Chinese fi r plantation was an effective approach to the fi xed carbon. The capacity for forests to aid in climate change mitigation efforts is substantial, they can further mitigate the increase in atmospheric CO2that results from fossil fuel combustion and deforestation.

Chinese fi r plantation; biomass；carbon storage; forest carbon sink

S718.51+2.1

A

1673-923X(2013)10-0120-06

2012-10-16

國家“973”項(xiàng)目課題“天然森林和草地土壤碳儲(chǔ)量及時(shí)空格局”（2011CB403200）；林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“森林生態(tài)服務(wù)功能分布式定位觀測(cè)與模型模擬”（201204101）；中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所基礎(chǔ)科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目：珠三角區(qū)域森林氣候水文變化特征觀測(cè)研究（生態(tài)定位站研究項(xiàng)目）（RITFYWZX201107）

潘勇軍（1971-），男，湖南張家界人，博士，主要從事森林生態(tài)方面的研究；E-mail：Pyjzsj@126.com

[本文編校：文鳳鳴]