櫟類天然次生林不同組分及土壤碳氮分布對森林撫育的響應(yīng)

閆東鋒，郭丹丹，吳桂藏，楊喜田

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河南 鄭州450002）

櫟類天然次生林不同組分及土壤碳氮分布對森林撫育的響應(yīng)

閆東鋒，郭丹丹，吳桂藏，楊喜田

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河南 鄭州450002）

森林撫育作為重要的森林經(jīng)營措施，深刻影響著森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量及其分布。根據(jù)撫育前后中幼齡櫟類Quercus天然次生林林分密度，分為輕度（21%），中度（35%），重度（54%）和對照（0%）等4個撫育處理水平，撫育2 a后進(jìn)行測樹學(xué)調(diào)查，研究喬木層各組分、林下植被、凋落物層和土壤碳儲量及碳氮分布特征。結(jié)果表明：基于16株樹干解析資料建立的櫟類單株生物量估算模型，可以用來估算櫟類各組分生物量；不同撫育強(qiáng)度櫟類天然次生林喬木層干、皮、枝、葉和根組分中，葉的碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大；喬木層、林下植被和凋落物層碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨撫育強(qiáng)度增大而增加，碳氮比（C/N）均隨撫育強(qiáng)度增大有減小的趨勢；不同撫育強(qiáng)度喬木層各組分生物量和碳儲量大小順序?yàn)楦桑局Γ靖救~＞皮，輕度、中度、重度和對照的喬木層碳儲量分別為21.42，32.62，51.24，14.35 t·hm－2；林下植被、凋落物層生物量和碳儲量大小關(guān)系為對照＞輕度＞中度＞重度，各層碳儲量大小關(guān)系均為喬木層＞凋落物層＞林下植被層；重度撫育有利于提高土壤表層有機(jī)碳、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及碳儲量，重度撫育時3個指標(biāo)值分別達(dá)到16.93 g·kg－1，3.88 g·kg－1和22.79 t·hm－2。森林撫育有利于櫟類天然次生林喬木層、林下植被層生物量和碳儲量的提高，不利于凋落物層碳儲功能的發(fā)揮，而喬木層在櫟類天然次生林中碳儲量最大，碳匯潛力也最大。圖1表5參36

森林經(jīng)營學(xué)；森林撫育；撫育強(qiáng)度；碳儲量；櫟類天然次生林；碳分布

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在調(diào)節(jié)全球碳收支平衡、減少大氣二氧化碳等溫室氣體濃度上升［1－2］等方面發(fā)揮重要作用。森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量作為反映森林資源及生態(tài)環(huán)境效能的重要指標(biāo)［3－4］，對于正確認(rèn)識森林生物碳儲量對區(qū)域碳平衡及生態(tài)環(huán)境的影響具有重要意義［5］。土壤有機(jī)碳、氮是影響森林生長及碳庫變化的重要組成元素［6－7］，土壤碳氮比是衡量植物生長發(fā)育的重要指示性指標(biāo)［8－9］。森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量問題是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，對于特定的林分，不同的林分密度［10］、不同的生長階段［11－13］森林碳儲量均存在一定差別。森林經(jīng)營措施的不同會對林分不同組分碳儲量產(chǎn)生影響［14］。一般認(rèn)為，混交林碳儲量要高于純林［15］。森林撫育作為重要的改善林木生長條件的經(jīng)營措施，對森林生態(tài)系統(tǒng)生物量和碳儲量有著重要的影響。撫育措施有利于提高馬尾松Pinus massoniana喬木層生物量和碳儲量，不利于林下地被物和凋落物生物量和碳的累積［16］，而對現(xiàn)有林分進(jìn)行撫育和管理，可以開發(fā)植被碳匯潛力［5］。櫟類Quercus天然次生林是河南山區(qū)典型的落葉闊葉林，分布廣泛，對保障河南生態(tài)安全、大徑級木材培育具有重要的生態(tài)價值和經(jīng)濟(jì)價值。已有研究表明:森林撫育作為森林培育的重要經(jīng)營措施，可以調(diào)整林分結(jié)構(gòu)，降低林分密度，促進(jìn)林分生長，改善林分生長環(huán)境［17－18］，改變土壤元素循環(huán)過程，進(jìn)而影響森林系統(tǒng)碳儲量及其分布。森林撫育如何影響林分和土壤碳分布格局，進(jìn)而影響生物量和碳儲量的報道主要集中在人工針葉林［19－21］，關(guān)于闊葉次生林的研究較少。本研究通過對櫟類天然次生林進(jìn)行森林撫育實(shí)驗(yàn)，設(shè)置不同撫育強(qiáng)度，調(diào)查喬木層、林下植被層、凋落物層和土壤層的碳、氮分布，分析撫育對櫟類天然次生林的不同組分、土壤碳氮分布及碳儲能力的影響，為開展碳次生林培育、大徑級次生林培育、制定科學(xué)合理的森林撫育和可持續(xù)經(jīng)營技術(shù)措施提供理論支撐。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于河南駐馬店馬道林場、三門峽甘山林場和濟(jì)源邵原林場，分別處于豫南、豫西和豫北山區(qū)，分屬桐柏山脈、伏牛山脈和太行山脈等櫟類天然次生林在河南的主要分布區(qū)。該區(qū)屬暖溫帶-亞熱帶、濕潤-半濕潤季風(fēng)氣候。年平均氣溫為12.0～16.0℃，無霜期為180.0～240.0 d，年降水量為500.0～900.0 mm，多集中在7－8月。森林群落建群種有栓皮櫟Quercus variabilis，麻櫟Quercus acutissima，銳齒槲櫟Quercus alina var.acuteserrata，槲樹Quercus dentata，槲櫟Quercus aliena，油松Pinus tabulaeformis，馬尾松等喬木樹種。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與野外調(diào)查

選擇生長條件基本一致的中幼齡櫟類天然次生林，采用綜合撫育方法對櫟類天然次生林進(jìn)行撫育，伐除對目標(biāo)樹生長有影響的干擾樹和生長不良的受壓木。根據(jù)撫育前后的林分密度，分為輕度（21%），中度（35%），重度（54%）和對照（0%）4個撫育處理，設(shè)置重復(fù)樣地4個·處理－1，面積為0.067 hm2。

森林撫育2 a后進(jìn)行樣地調(diào)查。進(jìn)行常規(guī)測樹學(xué)調(diào)查，每塊樣地依據(jù)平均胸徑確定平均木，進(jìn)行樹干解析和挖根（取樣深度100 cm），測定樹干、樹枝、樹葉、樹皮和樹根的鮮質(zhì)量并取樣，取樣200～500 g·組分－1，稱鮮質(zhì)量后帶回實(shí)驗(yàn)室在85℃下烘干至恒量，用于各組分單株生物量推算和元素測定。林下植被及凋落物采用全部收獲法，在各個喬木樣地內(nèi)沿對角線設(shè)置3個1 m×1 m的小樣方，將樣方內(nèi)的林下植被全部挖起，分地上、地下部分稱其鮮質(zhì)量，并將3個樣方內(nèi)的地上、地下混合以及全部凋落物分別取樣200 g左右，稱鮮質(zhì)量帶回實(shí)驗(yàn)室在85℃下烘干至恒量，用于生物量推算和元素測定。在各個樣地內(nèi)選取具有代表性的地段設(shè)置土壤剖面，按照0～10 cm，10～20 cm分層環(huán)刀取樣，同層土壤取混合樣，將土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室儀測定土壤碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。樣地概況如表1。

表1 樣地概況Table 1 Plot description of oak forests

2.2 指標(biāo)測定和計算

對采集的植物和土壤樣品中的有機(jī)碳、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別采用重鉻酸鉀硫酸氧化法、半微量開氏法進(jìn)行測定［22］。喬木層各組分全林生物量模型：

式（1）中：W為生物量（t·hm－2）；D為胸徑（cm）；H為樹高（m）；a，b為常數(shù)。植物碳儲量（SC）采用單位面積各組分生物量（W）與碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)（wC）的乘積估算：

土壤碳儲量計算公式：

式（3）中：SOC為土壤有機(jī)碳儲量（t·hm－2）；wOC為土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)（g·kg－1）；ρ為土壤容重；h為土壤采樣深度（cm）。

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 19.0進(jìn)行。

3 結(jié)果與分析

3.1 櫟類單株生物量估算模型

利用16株樹干解析和單株各組分生物量測定數(shù)據(jù)，采用式（1）建立單株各組分生物量與胸徑和樹高的估算方程，用來估算全林分生物量。方程各參數(shù)及顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見表2。結(jié)果表明：單株干、皮、枝、葉、根與胸徑和樹高的回歸方程相關(guān)系數(shù)都在0.972以上，方程顯著性檢驗(yàn)結(jié)果（P＜0.05）表明，擬合方程能夠很好描述櫟類單株胸徑、樹高與各組分生物量的關(guān)系，可以用來估算單株各組分生物量，進(jìn)而可以估算林分生物量。

表2 喬木層各組分生物量估算方程Table 2 Biomass allometric equation of various component in the tree layer

3.2 不同撫育強(qiáng)度喬木層、林下植被和凋落物碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)

由櫟類天然次生林輕度、中度、重度3種撫育強(qiáng)度和對照的喬木層、林下植被和凋落物碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)（表3）可知：不同撫育強(qiáng)度喬木層各組分碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨著撫育強(qiáng)度的增大而增加，其中喬木層干、皮、枝、葉和根的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)區(qū)間分別為 431.41～453.39，433.54～454.66，428.88～438.15，482.17～495.72和401.75～411.53 g·kg－1；氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2.79～3.26，9.11～9.97，3.67～4.99，13.99～15.20和3.83～4.84 g·kg－1。重度撫育櫟類天然次生林喬木層各組分碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于其他3種處理，且碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在喬木層不同組分之間分布規(guī)律為葉＞皮＞干＞枝＞根；氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)在各組分之間分布規(guī)律為葉＞皮＞根＞枝＞干。

表3 不同撫育強(qiáng)度櫟類天然次生林碳、氮分布Table 3 Carbon content of tree layer,forest vegetation and litters

林下植被地上部分和地下部分碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布區(qū)間為421.01～428.75和259.18～339.39 g·kg－1，氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布區(qū)間為4.01～6.86和3.04～4.63 g·kg－1。4種撫育強(qiáng)度櫟類天然次生林地上部分碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于地下部分，且隨著撫育強(qiáng)度的增大而增加。重度撫育櫟類天然次生林地下部分碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，分別為339.39和4.63 g·kg－1，碳呈現(xiàn)出隨著撫育強(qiáng)度的增大先降低后增加，氮隨著撫育強(qiáng)度的增大而增加。不同撫育強(qiáng)度林分凋落物碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布區(qū)間為298.00～321.70和8.37～10.79 g· kg－1，其中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)出隨著撫育強(qiáng)度增大而降低，氮含量則呈現(xiàn)相反的變化趨勢。

3.3 不同撫育強(qiáng)度喬木層、林下植被和凋落物碳氮比（C/N）分布

由不同撫育強(qiáng)度櫟類天然次生林碳氮比分布（圖1）可知：除樹皮外，干、枝、葉、根碳氮比在對照、輕度、中度撫育時沒有顯著差異（P＞0.05），而重度撫育碳氮比顯著最?。≒＜0.05），分別為139.2，87.8，32.6，85.0。不同撫育強(qiáng)度林下植被碳氮比分布呈現(xiàn)一定的規(guī)律，即地上部分對照、輕度撫育碳氮比顯著大于中度和重度撫育（P＜0.05），重度撫育時碳氮比值最小，其值為62.5；地下部分對照碳氮比值顯著大于輕度、中度、重度撫育（P＜0.05）。不同撫育強(qiáng)度凋落物碳氮比大小順序?yàn)椋簩φ眨据p度＞中度＞重度，分別為34.6，32.9，27.6，38.4，重度撫育時碳氮比值顯著最?。≒＜0.05），為27.6。由此可見，通過森林撫育后，林分不同組分之間的碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有一定的增加，但是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加幅度小于氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加幅度。這說明與對碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響相比，森林撫育對于氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響更大。

圖1 不同撫育強(qiáng)度櫟類天然次生林碳氮比分布Figure 1 Carbon and nitrogen ratio of tree layer,forest vegetation and litters

3.4 不同撫育強(qiáng)度櫟類天然次生林林分生物量、碳儲量及分布特征

從表4可以看出：不同撫育強(qiáng)度櫟類天然次生林喬木層、林下植被層和凋落物層生物量和碳儲量的分布規(guī)律為：喬木層＞凋落物層＞林下植被層。輕度、中度、重度、對照4種撫育強(qiáng)度下，櫟類天然次生林喬木層生物量分別為 48.86，74.20，114.93和 33.31 t·hm－2，碳儲量分別為21.42，32.62，51.24，14.35 t·hm－2，生物量和碳儲量均隨撫育強(qiáng)度的增大而增加。輕度、中度和重度撫育強(qiáng)度櫟類天然次生林喬木層各組分生物量和碳儲量均高于對照，大小順序?yàn)橹囟龋局卸龋据p度＞對照?？梢娚謸嵊胧┩ㄟ^改善林分生長環(huán)境，促進(jìn)了林木快速生長，增加了林分生長量，有利于碳儲能力的提高。

不同撫育強(qiáng)度櫟類天然次生林喬木層各組分碳儲量大小關(guān)系均為：干＞枝＞根＞葉＞皮，其中樹干的碳儲量最大，在輕度、中度、重度和對照4個撫育強(qiáng)度林分中，分別占喬木層碳儲量比例為47.67%，47.88%，48.00%和46.62%；樹枝碳儲量在4個撫育強(qiáng)度林分中所占喬木層碳儲量比例為18.00%～21.00%；樹皮碳儲量占喬木層碳儲量比例最小，低于7.00%。

表4 不同撫育強(qiáng)度櫟類天然次生林林分生物量、碳儲量及分布特征Table 4 Biomass,carbon storage and distribution characteristics of tree layer,forest vegetation and litters

不同撫育強(qiáng)度櫟類天然次生林林下植被地上部分生物量和碳儲量均小于地下部分，因此，林下植被地下部分碳儲可被看做是森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫的重要組成部分。輕度、中度、重度、對照等4種撫育強(qiáng)度林下植被的生物量分別為1.51，4.27，4.25和1.32 t·hm－2，碳儲量分別為0.48，1.36，1.59，0.42 t·hm－2，其中中度和重度撫育林分林下植被生物量無顯著差異，因此重度撫育時林下植被生物量和碳儲量最高。

凋落物層在輕度、中度、重度撫育和對照林分的生物量分別為25.50，20.62，17.05，29.69 t·hm－2，碳儲量分別為7.95，6.37，5.08，9.55 t·hm－2?？梢钥闯觯航?jīng)過森林撫育的凋落物生物量和碳儲量均小于對照，且輕度＞中度＞重度，這說明森林撫育措施主要是促進(jìn)了林木生長和林下植被生物量的增加，但是卻降低了凋落物產(chǎn)生，導(dǎo)致凋落物總的現(xiàn)存量減少。

3.5 不同撫育強(qiáng)度下櫟類天然次生林土壤碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及碳儲量的分布

表5為不同撫育強(qiáng)度不同土層厚度櫟類天然次生林土壤有機(jī)碳、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及有機(jī)碳碳儲量。由表5可以看出：土壤有機(jī)碳、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及有機(jī)碳碳儲量具有明顯的垂直分布特征，土壤表層（0～10 cm）有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)和有機(jī)碳儲量均顯著高于10～20 cm土層（P＜0.05）。

不同撫育強(qiáng)度下土壤0～10 cm層的土壤有機(jī)碳、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍分別為14.32～16.93和2.27～3.88 g·kg－1，10～20 cm層土壤有機(jī)碳、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍分別為8.26～9.01和0.81～0.86 g·kg－1。0～10 cm層，重度和中度撫育土壤有機(jī)碳、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)和有機(jī)碳儲量顯著大于對照林分（P＜0.05）；10～20 cm層，重度和中度撫育土壤有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和有機(jī)碳儲量顯著大于對照林分，而土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)各處理之間差異不顯著（P＞0.05）?？梢娚謸嵊鬁p少了林分密度，疏開了林分，使得陽光可以直射地面，加快了土壤有機(jī)元素周轉(zhuǎn)速率，有效增加了表層土壤有機(jī)碳、全氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，促進(jìn)了土壤對碳、氮的固持能力。

表5 不同撫育強(qiáng)度土壤碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)及碳儲量Table 5 Soil organic carbon/nitrogen content and carbon/nitrogen storage of different thinning density

4 討論

4.1 櫟類天然次生林各組分碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)對森林撫育的響應(yīng)

在輕度（21%），中度（35%），重度（54%）撫育和對照（0%）的撫育管理下，櫟類天然次生林喬木層各組分、林下植被地上部分、凋落物層的碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨著撫育強(qiáng)度的增大而增加，但是碳氮比（C/ N）值卻是重度撫育（54%）時最小，說明森林撫育使喬木層各組分、林下植被地上部分的碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，但是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加速率比氮增加的速率小。與子午嶺遼東櫟Quercus wutaishanica林的研究結(jié)果一樣［23］。櫟類天然次生林碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在喬木層各組分之間和林下植被地上、地下部分碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異比較大。有的研究認(rèn)為：喬木層各器官之間碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不顯著，但是有些研究卻發(fā)現(xiàn)各器官之間差異顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01），例如尾巨桉樹Eucalyptus urophylla×E.grandis葉的碳含量較高［24］，側(cè)柏Platycladus orientalis除了果實(shí)外葉的碳含量最高［25］，不同林齡格木Erythrophleum fordii和栓皮櫟Quercus variabilis干碳含量較高［26－27］，各器官之間差異均顯著（P＜0.05）。本研究中櫟類天然次生林的葉碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著最高，這可能是植被各組分功能和生理特點(diǎn)具有自身差異性［28］，仍需要我們進(jìn)一步研究。表層土壤碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于深層土壤，這可能是撫育加速了凋落物分解并使養(yǎng)分歸還到土壤表層，使得土壤有機(jī)質(zhì)增加的原因。

4.2 喬木層生物量和碳儲量對森林撫育的響應(yīng)

本研究中，經(jīng)過撫育的櫟類天然次生林喬木層各組分的生物量和碳儲量均大于對照，這與間伐措施對馬尾松［16］、杉木Cunninghamia lanceolata［29］等樹種生物量和碳儲量的影響研究結(jié)果一致。本研究還發(fā)現(xiàn)，喬木層各組分的生物量和碳儲量隨著撫育強(qiáng)度的增大而增加，差異達(dá)到了顯著水平，這是因?yàn)殡S著撫育強(qiáng)度的增加，林分密度減少，改善了林木生長條件，減少了樹木之間的競爭，提高了林木生長量和生物量，因此，采用適當(dāng)?shù)膿嵊胧﹣碚{(diào)節(jié)林分密度，提高林木的生長量，是天然次生林增匯技術(shù)的一種有效途徑。相關(guān)研究表明：輕度撫育對馬尾松［16］，中度撫育對油松Pinus tabulaeformis［30］最有利于喬木層生物量和碳儲量的提高。本研究發(fā)現(xiàn)重度撫育最有利于喬木層生物量和碳儲量的提高，這可能與次生林自身特點(diǎn)有關(guān)。次生林生長分化嚴(yán)重，撫育后保留木胸徑、冠幅面積較大，而伐除木普遍為受壓木和小徑級林木，且撫育之后保留木樹冠快速張開，生物量快速增加。

4.3 林下植被和凋落物層生物量和碳儲量對森林撫育的響應(yīng)

林下植被是森林碳儲的重要組成部分。森林撫育可以增加林下植物的多樣性，但對生物量和碳儲量的影響結(jié)論不一。油松林隨撫育強(qiáng)度的增加，林下植物總生物量也增加，強(qiáng)度撫育后第6年林下植物總生物量增加了70.9%［31］，而中度間伐馬尾松林林下植被層生物量和碳儲量均低于對照區(qū)［16］。本研究發(fā)現(xiàn)：櫟類天然次生林林下植被地上和地下部分碳儲量均隨著撫育強(qiáng)度的增大而增加，這主要是因?yàn)閾嵊栝_了林冠層，為林下提供溫度和光照條件，豐富了次生林林下植被的種類和數(shù)量［31］；林下凋落物層生物量和碳儲量均隨著撫育強(qiáng)度的增加而降低，這與對華北落葉松Larix principis-rupprechtii幼齡林［32］的研究結(jié)論一致，這可能是撫育措施減小了林冠層的郁閉度，使得地面溫度升高，加快了枯枝落葉層的分解，將養(yǎng)分快速歸還到土壤層。

4.4 土壤有機(jī)碳儲量分布對森林撫育的響應(yīng)

森林撫育可以通過疏開林冠層，增強(qiáng)土壤生物活性、加速土壤養(yǎng)分循環(huán)［33］，也可以通過提高林地土壤溫度，促進(jìn)死地被物分解［34］，進(jìn)而改善和提高土壤肥力［35］。這與本研究關(guān)于土壤碳儲量通過一定強(qiáng)度的撫育顯著增加的結(jié)論是一致的。

櫟類天然次生林林下植被、凋落物層和土壤層之間的生物量和碳儲量之間相互影響，相互作用［36］?？茖W(xué)合理的森林撫育措施可以增加喬木層的生物量和碳儲量，增加土壤表層的有機(jī)碳、氮含量，從而促進(jìn)林分林木的生長，改善林分的生長環(huán)境。林分碳儲量研究是一個長期而漫長的觀測過程，不同的林分類型、環(huán)境條件、生長階段對森林撫育的敏感性均會存在差異。這需要長期定位觀測研究，才能更加有效地評估森林撫育對林分碳儲的整體影響效果。

5 結(jié)論

建立了櫟類單株生物量估算模型，可以用來估算櫟類各組分生物量；碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在喬木層不同組分之間分布規(guī)律為葉＞皮＞干＞枝＞根；喬木層、林下植被和凋落物層碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨撫育強(qiáng)度的增大而增加。

櫟類天然次生林喬木層、林下植被層和凋落物層生物量和碳儲量均隨撫育強(qiáng)度的增大而增加，各層大小關(guān)系均為喬木層＞凋落物層＞林下植被層；重度（54%）撫育最有利于櫟類天然次生林喬木層生物量和碳儲量的提高。中度和重度（54%）撫育有利于提高櫟類天然次生林林下植被和土壤碳儲量，凋落物層生物量和碳儲量均隨撫育強(qiáng)度的增加而降低。

森林撫育有利于櫟類天然次生林喬木層、林下植被層生物量和碳儲量的提高，不利于凋落物層碳儲功能的發(fā)揮，而喬木層在櫟類天然次生林中碳儲量最大，碳匯潛力也最大，研究結(jié)果可以為次生林碳匯功能評價和制定科學(xué)合理的森林撫育經(jīng)營措施提供依據(jù)。在森林經(jīng)營與管理中，撫育起著十分重要的影響，確定合理的撫育強(qiáng)度對培育大徑級木材，保障生態(tài)安全發(fā)揮著重要的作用。本研究中重度（54%）撫育的效果明顯。

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Carbon and nitrogen distribution with forest tending in a natural secondary oak forest

YAN Dongfeng,GUO Dandan,WU Guicang,YANG Xitian
（Forestry College,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,Henan,China）

Forest tending is a crucial practice in the forest ecosystem management,which has a profound impact on forest ecosystem carbon（C）and nitrogen（N）storage and its distribution.However,a great deal of uncertainty remains concerning how plant carbon and nitrogen distribution may be affected by forest tending.In this study,a natural Quercus（oak）secondary forest under different tending intensity treatments（21%,35%,and 54%）with a control（nontending）was investigated in west mountains area of Henan Province.The characteristics of plant carbon storage as well as the distribution of plant carbon and nitrogen in four stand types with forest tending were studied.Trees under different tending intensity treatments were surveyed after two years of forest tending.Our results show that forest tending operations had a significant influence on plant carbon and nitrogen distribution.Prior to estimate the stand biomass,an estimation model of a single plant biomass was established based on the data of sixteen trees.The plant carbon content and nitrogen content of stem was higher than that of bark,branch,leaf,and root of Quercus in different forest tending treatments.Biomass and carbon storage for all tending intensities in the tree population followed the order of stem＞branch＞root＞leaf＞bark.Plant carbon storage for light intensity was 21.42 t·hm－2,for moderate intensity was 32.62 t·hm－2,forheavy intensity was 51.24 t·hm－2,and for the control was 14.35 t·hm－2.The biomass and plant carbon storage of understory vegetation and litter in different forest tending treatments followed the order of control＞light＞moderate＞ heavy.The plant carbon storage in different vegetation layers followed the order of overstory＞litter＞ understory.Results showed that heavy intensity tending was more beneficial than other treatments to improve soil organic carbon content,soil total nitrogen content,and the accumulation of soil carbon.This study showed that forest tending was beneficial and could provide a basis for forest carbon sink evaluation to assist in scientific and reasonable forest tending management.［Ch,1 fig.5 tab.36 ref.］

forest management;forest tending;tending intensity;carbon storage;oak secondary forest;carbon distribution

S753

A

2095-0756（2017）02-0215-10

10.11833/j.issn.2095-0756.2017.02.003

2016-04-23;

2016-05-25

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31170580）；河南省科技攻關(guān)項(xiàng)目（142102110081）；河南省林業(yè)廳技術(shù)招標(biāo)項(xiàng)目；河南省高等學(xué)校青年骨干教師資助計劃項(xiàng)目（2014GGJS-036）

閆東鋒，副教授，博士，從事森林資源經(jīng)營與管理和數(shù)量生態(tài)學(xué)研究。E-mail:ydflx@henau.edu.cn