廣西主要森林植被碳儲(chǔ)量及其影響因素

蘭 秀,杜 虎,宋同清,*,曾馥平,彭晚霞,劉永賢,范稚蓮,張家涌

1 中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,長(zhǎng)沙 4101252 中國(guó)科學(xué)院環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)研究站,環(huán)江 547100 3 廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院,南寧 530005 4 廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,南寧 530007

森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量是由整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)的生物量、凋落物量的累積量與分解量以及林下土壤有機(jī)質(zhì)等相互關(guān)系共同決定的,其中,森林植被碳儲(chǔ)量是衡量大氣中碳元素增加或者減少的一個(gè)重要參數(shù)[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì),森林生態(tài)系統(tǒng)生物量約占整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)生物量的90%,其碳儲(chǔ)量約占整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量的46%[2]。對(duì)森林生物量及碳儲(chǔ)量的研究已經(jīng)成為林業(yè)科學(xué)家們爭(zhēng)相探究的熱點(diǎn)問題[1],近些年,諸多學(xué)者從不同尺度(全球、國(guó)家、區(qū)域和樣地)對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的碳通量、碳儲(chǔ)量的時(shí)空變化和分布格局展開了大量研究[1,3-11],但對(duì)其影響因素的研究則較少。其中,大尺度的森林碳儲(chǔ)量研究多是以森林資源清查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量進(jìn)行估算[4]。方精云等[5]、徐新良等[6]、李海圭等[1]分別根據(jù)國(guó)家第三次、第六次、第七次森林資源清查數(shù)據(jù)估算了中國(guó)森林植被碳儲(chǔ)量。從省級(jí)尺度范圍,黃從德等[7]、王新闖等[8]、張修玉等[9]、王磊等[10]、甄偉等[11]分別對(duì)四川、吉林、廣東、江蘇、遼寧進(jìn)行了全省森林生物量和碳儲(chǔ)量的估算,這些為我國(guó)碳儲(chǔ)量的估算提供了豐富的數(shù)據(jù),為評(píng)價(jià)北半球中高緯度地區(qū)碳庫(kù)和我國(guó)森林碳匯功能奠定了基礎(chǔ)[12]。同時(shí)也表明了中國(guó)森林植被碳儲(chǔ)量是隨時(shí)間呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化的,因此,開展森林植被碳儲(chǔ)量的估算、探究其影響因素對(duì)全球森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究及森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯管理具有重要意義。

廣西地處中國(guó)南疆,地跨北熱帶、南亞熱帶、中亞熱帶3個(gè)生物氣候帶,森林植物區(qū)植被類型多樣,且氣候溫和、熱量充足、雨量充沛,非常適宜森林植物的生長(zhǎng)[13],是我國(guó)南方重要的林區(qū)之一[3]。目前關(guān)于廣西碳儲(chǔ)量的研究主要集中在小區(qū)域范圍內(nèi)[14],而基于大尺度范圍內(nèi)的廣西森林植被碳儲(chǔ)量的研究和認(rèn)識(shí)較少,前人的研究也僅涉及個(gè)別林分[3,12,14-15],對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)其他組分,包括林下灌草、枯枝落葉層、細(xì)根等研究較少或未涉及,以致結(jié)果往往不能客觀反映整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯特征[16]。為此本研究利用樣地調(diào)查和森林資源清查資料相結(jié)合的方法,以廣西典型森林生態(tài)系統(tǒng)作為對(duì)象基于345個(gè)典型樣方(20 m×50 m)的調(diào)查,分析全區(qū)典型森林植被碳儲(chǔ)量(喬木層、灌木層、草本層、凋落物、細(xì)根)的林齡分布,估算廣西主要森林(松樹林、杉木林、桉樹林、櫟類、硬闊林、軟闊林、石山林、竹林、八角林、油茶林)植被碳儲(chǔ)量,并研究其空間分布特征和影響因素,為科學(xué)評(píng)價(jià)廣西森林碳匯質(zhì)量、碳匯能力林業(yè)碳匯效益等提供科學(xué)依據(jù)[15]。

1 研究地區(qū)和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

廣西壯族自治區(qū)位于中國(guó)西南邊陲,地處東經(jīng)104°28′—112°04′,北緯20°54—′26°23′之間,屬于我國(guó)西部地區(qū)[15]。全區(qū)土地總面積達(dá)23.67萬km2,處于云貴高原東南邊緣,兩廣丘陵的西部,地勢(shì)東南低,西北高,地貌為山地丘陵性盆地地貌,屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),全區(qū)各地極端最高氣溫為33.7—42.5℃,極端最低氣溫為-8.4—2.9℃,年平均氣21℃,各地年降水量均1070 mm以上,大部分地區(qū)為1500—2000 mm,4—9月為雨季,其降水量占全年降水量的70%—85%[17-18]。廣西第八次森林資源清查結(jié)果表明:全區(qū)森林面積達(dá)1509.75 hm2,森林覆蓋率為56.51%,活立木總蓄積量5.58×108m3,其面積和蓄積分別占全國(guó)的6.41%和3.42%[16]。全區(qū)森林資源主要包括杉類、松類、柏類、桉類、栲類、青岡類、軟闊類、楓香樹、擬赤楊等、經(jīng)濟(jì)林(荔枝、龍眼、柑橘、八角、板栗、李等)、竹類、城市森林、石山林等類型[18]。

1.2 研究方法

1.2.1樣地選擇與調(diào)查

本研究按照典型選樣的方法,參照《IPCC優(yōu)良做法指南》對(duì)系統(tǒng)隨機(jī)抽樣的建議,充分考慮廣西森林分布現(xiàn)狀 (樹種、林齡、起源等情況),基于廣西第八次森林資源清查數(shù)據(jù)和《廣西森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查技術(shù)方法》以及國(guó)家林業(yè)局發(fā)布的主要樹種齡級(jí)與齡組劃分中林齡、林組劃分標(biāo)準(zhǔn)(表1),計(jì)算本研究各森林類型幼齡林(I)、中齡林(II)、近熟林(III)、成熟林(IV)、過熟林(V) 5個(gè)不同林齡在廣西各縣(市)的面積、蓄積綜合權(quán)重,遵循“代表性、均一性、連續(xù)性”的原則,選擇權(quán)重最大的縣(市)進(jìn)行樣點(diǎn)分配,每個(gè)樣點(diǎn)建立同一林型、同一齡組的3塊重復(fù)樣地,各樣地的立地條件基本一致,相互距離>100 m,樣地大小為1000 m2(50 m×20 m),共計(jì)115個(gè)樣點(diǎn)345個(gè)樣地。將每塊樣地進(jìn)一步劃分為10個(gè)100 m2(10 m×10 m)的樣方,對(duì)樣方內(nèi)喬木層林木的樹種名稱、胸徑、坐標(biāo)以及存活狀況等進(jìn)行每木調(diào)查；灌木層按“品”字型在樣地內(nèi)設(shè)置3個(gè)2 m×2 m的小樣方,調(diào)查樣方內(nèi)灌木的種類、株叢數(shù)、高度、地徑、覆蓋度；草本層在灌木層樣框內(nèi)各建立1個(gè)1 m×1 m的小樣方,調(diào)查樣方內(nèi)草本種類、株叢數(shù)、平均高度、覆蓋度。同時(shí)用 GPS定位,記錄其經(jīng)緯度、海拔、方位及在林分中的相對(duì)位置[17]。各樣地分布見圖1。

表1 10類林型的林齡劃分

“-”表示無數(shù)值

圖1 調(diào)查樣地分布圖Fig.1 The maps of plots

1.2.2植被生物量測(cè)定和碳儲(chǔ)量計(jì)算

根據(jù)樣地每木調(diào)查的結(jié)果以及前期研究所得生物量回歸方程[19]計(jì)算喬木層各個(gè)體的生物量,并由此獲得喬木層的總生物量。根據(jù)各組份的碳含量,將生物量換算為碳量。將樣地內(nèi)所有樹種的單株碳儲(chǔ)量相加,得到樣地樹木總碳儲(chǔ)量。根據(jù)樣地總碳儲(chǔ)量和總面積換算出碳密度,即單位面積的碳儲(chǔ)量,以噸/公頃(t/hm2)表示。

采用全收獲法收獲樣框內(nèi)所有灌木的枝、葉、根,稱重、取樣,烘干測(cè)定各器官生物量,并以3個(gè)樣框的平均值來推算樣地中灌木層的總生物量。按同樣方法在1 m×1 m小樣框內(nèi)獲取草本層地上地下生物量、凋落物生物量。細(xì)根生物量：采用土鉆法(內(nèi)徑>5 cm)在樣地10個(gè)小樣方中心采集0—20,20—40 cm的土芯10個(gè),分層混合裝袋；將樣品用流動(dòng)水浸泡、漂洗、過篩,揀出細(xì)根,風(fēng)干后稱鮮重,然后烘干至恒重,保存樣品。喬木、灌木、草本、凋落物層及細(xì)根的碳儲(chǔ)量以其生物量現(xiàn)存量乘以相應(yīng)的碳含量求得[20]。

1.2.3土壤調(diào)查和取樣

在樣地4個(gè)角和中間按土壤機(jī)械分層,用土鉆鉆取0—10、10—20、20—30、30—50、50—100 cm,5個(gè)層次樣品,各層樣品合成一個(gè)混合樣(約1000 g)(不足100 cm的取到基巖)。將混合樣帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干研磨待測(cè)有機(jī)碳、pH、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀含量[16]。

1.2.4樣品分析

野外所采集植物葉、枝、干、根樣品,經(jīng)粉碎過篩后,采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測(cè)定全碳含量。土壤有機(jī)碳的測(cè)定也采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法；全氮的測(cè)定采用半微量開氏法-流動(dòng)注射儀；全磷的測(cè)定采用NaOH熔融-鉬銻抗顯色-紫外分光光度法；全鉀的測(cè)定采用NaOH熔融-原子吸收法；堿解氮的測(cè)定采用擴(kuò)散法；有效磷的測(cè)定采用0.5 mol/L NaHCO3提取-鉬銻抗顯色-紫外分光光度法；速效鉀的測(cè)定采用NH4Ac浸提-原子吸收法[21]。溫度和降雨量的數(shù)據(jù)取自近10年廣西平均溫度與降雨量。

1.2.5數(shù)據(jù)處理

本研究的數(shù)據(jù)在Excel 2007中整理,數(shù)據(jù)分析主要在SPSS 18中進(jìn)行。采用因子分析提取影響植被碳儲(chǔ)量的主要因子。利用ArcGIS 9.3軟件進(jìn)行Kriging 插值分析,繪制出植被碳密度空間分布圖,其他圖件采用Origin 8.5繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 廣西區(qū)各林型不同林齡組植被碳儲(chǔ)量

由表2可知,廣西10大類樹種(組)各林齡所占比例分別為8.31%—34.75%(松樹林)、8.28%—30.42%(杉木林)、3.37%—37.34%(桉樹林)、10.17%—27.21%(櫟類)、13.88%—33.09%(硬闊林)、7.70% —43.73%(軟闊林)、7.78%—43.69%(石山林)、21.38%—44.73%(竹林)、12.53%—53.14%(八角林)、10.29%—50.99%(油茶林),植被總碳儲(chǔ)量均表現(xiàn)為過熟林>成熟林>近熟林>中齡林>幼齡林,即隨林齡的增加而增加,符合植被生長(zhǎng)規(guī)律。不同林齡單位碳儲(chǔ)量存在差異,各樹種平均碳儲(chǔ)量大小順序?yàn)橛查?108.28 t/hm2)>軟闊(103.68 t/hm2)>松樹(92.98 t/hm2)>杉木(92.61 t/hm2)>櫟類(87.74 t/hm2)>石山林(74.69 t/hm2)>桉樹(40.44 t/hm2)>八角(28.86 t/hm2)>竹林(21.36 t/hm2)>油茶(20.77 t/hm2)。

表2 各樹種(組)不同林齡總碳儲(chǔ)量分配

圖2 廣西各林型不同林齡植被總碳儲(chǔ)量Fig.2 Total vegetation carbon storage of different forest types with different stand ages

由圖2可知,廣西主要林型碳儲(chǔ)量大小順序?yàn)樗蓸?200.94 Tg)>硬闊(152.58 Tg)>軟闊(122.27 Tg)>杉木(92.00 Tg)>石山林(81.16 Tg)>桉樹(50.00 Tg)>櫟類(22.70 Tg)>油茶(10.45 Tg)>八角(10.35 Tg)>竹林(6.61 Tg),其對(duì)廣西植被碳儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)比例分別為26.83%、12.28%、6.67%、3.03%、20.37%、16.32%、10.84%、0.88%、1.38%和1.39%(圖3)。廣西所調(diào)查林型植被總碳儲(chǔ)量為749.06 Tg,其平均碳儲(chǔ)量為55.37 t/hm2。

圖3 廣西各林型總碳儲(chǔ)量比例 Fig.3 The proportion total vegetation carbon storage of different forest types

2.2 廣西區(qū)各林型不同層次植被碳儲(chǔ)量

由表3可知,各林型喬木層、灌木層、草木層、凋落物層以及細(xì)根所占碳儲(chǔ)量比例分別為84.74%—99.28%、0.26%—2.28%、0.48%—8.15%、1.16%—5.20%、1.36%—6.15%,植被碳儲(chǔ)量均以喬木層占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),除桉樹林和八角林所占比例為84.74%和84.78%外,其他林型喬木層碳儲(chǔ)量均達(dá)90%以上。不同森林類型各層次所占比例不同,松樹林、杉木林、硬闊、軟闊、竹林和油茶林為喬木層>細(xì)根>凋落物層>草木層>灌木層(硬闊、竹林和油茶林無細(xì)根數(shù)據(jù)),桉樹林為喬木層>凋落物層>細(xì)根>草木層>灌木層>,櫟類和石山林為喬木層>喬木層>細(xì)根>凋落物層>灌木層>草木層,八角林為喬木層>草木層>凋落物層>灌木層。

2.3 廣西森林生態(tài)系統(tǒng)植被碳密度空間格局

從圖4中可以看出廣西區(qū)森林植被碳密度在7.05—219.73 t/hm2之間,具有一定的空間異質(zhì)性,斑塊的破碎性較明顯,連續(xù)性不好。廣西碳密度的不均勻與地形以及森林林分樹種構(gòu)成有關(guān),總體表現(xiàn)為廣西北部、廣西西南部和廣西東部存在高值區(qū),廣西中部和東南部有明顯的低值區(qū)。碳密度為7.05—34.05、34.06—49.78、49.79—64.92 t/hm2的森林主要出現(xiàn)在處于喀斯特區(qū)域的廣西中部石灰?guī)r石山青岡櫟儀花青檀林區(qū)(ⅠA2b)和廣西東部山地丘陵刺栲林厚殼桂林馬尾松林區(qū)(ⅠA2a),前者處于喀斯特區(qū)域,大徑級(jí)喬木相對(duì)較少,植被碳密度相對(duì)較低,后者處于廣西東南部,該區(qū)域是廣西桉樹主產(chǎn)區(qū),輪伐期短,其植被碳密度相對(duì)較小。碳密度為64.93—83.75、83.76—119.15、119.16—219.73 t/hm2的森林主要分布在桂西北原西部落葉櫟類林細(xì)葉云南松林區(qū)(ⅠB2a)以及廣西北部和東北部,前者分布有大面積的櫟類天然林,后者種植有大量的杉木林和硬闊林。

表3 各樹種(組)不同層次總碳儲(chǔ)量分配

圖4 廣西森林植被碳密度空間分布/(t/hm2)Fig.4 Spatial distribution of forest carbon density in Guangxi

2.4 廣西主要森林植被碳儲(chǔ)量的影響因素

相關(guān)分析結(jié)果(表4)表明,在選取的16個(gè)因子中,海拔、林齡、降雨量、平均胸徑、土壤pH值、有機(jī)碳、堿解氮、有效磷與碳儲(chǔ)量存在顯著或者極顯著的相關(guān)性,由于各因子間存在交互作用,因此采用主成分分析方法提取主要影響因子,從主成分分析結(jié)果(表5)可以看出,特征值≥1的主成分有6個(gè),因此可以提取6個(gè)主成分,且這6個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)75.192%,可以基本反應(yīng)影響植被碳儲(chǔ)量的大部分信息。第一主成分上堿解氮、全氮、有機(jī)碳具有較高的載荷,分別為0.857、0.844、0.745,第二主成分上經(jīng)度具有較高的載荷為0.795,第三主成分上載荷較高的有平均胸徑、林分密度、林齡,分別為0.718、0.658、0.535,第四主成分上海拔、pH值、有效磷具有較高的載荷,分別為0.583、0.438、0.433,第五主成分上有效磷、全鉀、速效鉀具有較高的載荷,分別為0.630、0.518、0.507。第六主成分上載荷較高的有降雨量、全鉀,分別為0.588、0.505。對(duì)因子得分進(jìn)行線性回歸分析,由表6可得到,5個(gè)主成分對(duì)植被碳儲(chǔ)量的影響大小為：因子3(Beta=0.484)>因子2(Beta=0.389)>因子4(Beta=0.367)>因子5(Beta=0.184)>因子1(Beta=0.055)>因子6(Beta=0.008),即平均胸徑、林分密度、林齡是影響廣西森林植被碳儲(chǔ)量的主控因子,經(jīng)度、堿解氮、全氮、有機(jī)碳是影響碳儲(chǔ)量的關(guān)鍵因子。

3 討論

本研究中廣西森林植被碳儲(chǔ)量達(dá)到746.06 Tg,遠(yuǎn)高于李偉等[3]基于第8次森林資源清查數(shù)據(jù)所估算的廣西植被總碳儲(chǔ)量值(197 Tg)和覃連歡[15]2012年對(duì)廣西植被碳儲(chǔ)量的估算值(156.07 Tg),也高于陜西省2014年森林植被總碳儲(chǔ)量(238 Tg)[22]和吉林省2009年森林植被碳儲(chǔ)量(496.827 Tg)[8]、湖南省2014年植被碳儲(chǔ)量(196.95 Tg)[23]。主要原因是：1)本研究中植被碳儲(chǔ)量包括喬木層、灌木層、草本層、凋落物層以及細(xì)根,而過往估算的碳儲(chǔ)量未全部包括以上部分；2)各樹種(組)平均碳含量在492.25—562.28 g/kg之間,總平均碳含量為523.69 g/kg,高于國(guó)際通用的樹木平均碳含量(500 g/kg)和熱帶32個(gè)樹種的平均碳含量(444.0—494.5 g/kg)[24]。廣西森林單位面積平均碳密度達(dá)到55.37 t/hm2,與我國(guó)森林植被平均碳密度(57.07 t/hm2)接近,高于廣東省2007年植被碳密度22.96 t/hm2[25]和四川省2003年植被碳密度38.04 t/hm2[7]、湖南省2014年森林植被平均碳密度16.31 t/hm2[23],但小于世界平均水平86 t/hm2[26],主要原因可能是目前廣西森林結(jié)構(gòu)中幼、中齡林所占比例大,原始林和老齡林比例小,故碳積累較少。廣西不同林型森林植被碳儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)量不同,松樹、硬闊、軟闊、杉木、石山林集中貢獻(xiàn)了廣西森林植被碳儲(chǔ)量的80%以上,其他林型因?yàn)槊娣e小或者伐林期短,貢獻(xiàn)率相對(duì)較小。不同層次碳儲(chǔ)量的分配差異也很大,各林型喬木層碳儲(chǔ)量所占比例除桉樹和八角外,其他林型喬木層碳儲(chǔ)量均達(dá)90%以上,這表明喬木層是植被碳儲(chǔ)量的主要部分,且隨林齡的增長(zhǎng)其固碳比例逐漸增大,這與李?？萚1]、李明軍等[27]、潘鵬等[28]的研究結(jié)果一致。林下灌木層、草本層、凋落物和細(xì)根對(duì)碳儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)小于喬木層,尤其是在生長(zhǎng)后期,而以往的研究多關(guān)注于喬木層,忽略了其他層次的貢獻(xiàn),在一定程度上低估了植被碳儲(chǔ)量的大小。這些植被層不僅是森林植物群落的重要組成部分,而且在森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程中發(fā)揮著重要作用,尤其是凋落物和細(xì)根的分解是土壤有機(jī)質(zhì)最主要的來源,直接決定了碳素的周轉(zhuǎn)速率[16]。

表4 廣西植被碳儲(chǔ)量與樣地因子的相關(guān)系數(shù)矩陣

*P<0.05,**P<0.01；X1：碳儲(chǔ)量,Carbon storage；X2：經(jīng)度,Longitude；X3：緯度,Latitude；X4：海拔,Altitude；X5：溫度,Temperature；X6：降雨量,Precipitation；X7：林齡,Stand age；X8：平均胸徑Average DBH；X9：pH值,pH value；X10：有機(jī)碳,Organic carbon；X11：全氮,Total nitrogen；X12：全磷,Total phosphorus；X13：全鉀,Total kalium；X14：堿解氮,Available nitrogen；X15：有效磷Available phosphorus；X16：速效鉀,Available kalium；X17：林分密度,Stand density

表5 主成分分析結(jié)果

表6 植被碳儲(chǔ)量影響因子得分回歸系數(shù)

B：回歸系數(shù),Coefficient of regression

本研究分析了氣候因子(溫度、降雨量)、地形因子(經(jīng)度、緯度、海拔)、生物因子(林齡、平均胸徑、林分密度)和土壤因子(有機(jī)碳、pH、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀)對(duì)廣西植被碳儲(chǔ)量的影響。氣候變化對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響是多方面的,其中溫度與降水是兩個(gè)重要方面。本研究溫度和降雨量的數(shù)據(jù)取自近10年廣西平均溫度與降雨量,分析發(fā)現(xiàn)植被碳儲(chǔ)量和溫度呈負(fù)相關(guān),和降雨量呈正相關(guān)關(guān)系,這與李紅梅等[29]對(duì)西雙版納植被碳密度的研究結(jié)果相一致。適宜的溫度水分條件有利于植被層的生長(zhǎng),為形成深厚的凋落物奠定基礎(chǔ),但同時(shí),水分條件適中更有利于凋落物層的分解,從而影響凋落物層的碳儲(chǔ)量[30]。地形因子是影響森林分布的重要因子,其可通過影響其他變量例如土壤類型、土壤含水量、土壤營(yíng)養(yǎng)循環(huán)、光照條件等影響森林的物種組成、結(jié)構(gòu)和生物量[31],進(jìn)而影響森林生態(tài)系統(tǒng)碳密度。因廣西地形獨(dú)特,植被碳密度在不同海拔和經(jīng)緯度條件下均具有一定的差異,經(jīng)度對(duì)碳儲(chǔ)量的影響顯著。影響碳儲(chǔ)量的生物因子主要包括物種組成和森林結(jié)構(gòu),其主要通過影響植被生物量對(duì)碳儲(chǔ)量造成影響。胸徑作為生物量計(jì)算模型的重要參數(shù),與植被生物量顯然有著很強(qiáng)的正相關(guān)性,本研究表明胸徑是影響廣西植被碳儲(chǔ)量的主控因子之一[32]。林分密度作為決定林分結(jié)構(gòu)的重要因素,已有的研究結(jié)果表明,植被碳儲(chǔ)量隨林分密度增加[33]、減少[34]、無顯著差異[35]三種變化趨勢(shì),產(chǎn)生差異的原因可能是與研究林分密度的范圍、調(diào)查樣本的數(shù)量、時(shí)間跨度等有關(guān),因此無法判斷碳儲(chǔ)量隨林分密度的變化規(guī)律[36]。隨著林齡的增加,植被碳庫(kù)越來越多的積累到老齡林中,因此注重增加老齡林的面積是提高森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能的重要舉措。有研究[37-38]表明在景觀尺度上土壤因子對(duì)地上生物量空間變異的解釋度達(dá)到三分之一,土壤理化性狀和生物性狀在一定程度上決定著森林生態(tài)系統(tǒng)碳密度的分布[31],土壤養(yǎng)分的多少直接影響著土壤對(duì)植被養(yǎng)分的供給情況,土壤中氮、磷、鉀的豐缺及供給狀況是影響植被生長(zhǎng)的重要因素,其有效量是易被植物吸收利用的部分[39]。

本研究采用樣地調(diào)查與森林資源清查資料相結(jié)合的方法估算不同林齡各層次碳儲(chǔ)量,雖然系統(tǒng)全面,但結(jié)果仍不夠準(zhǔn)確,因?yàn)檎{(diào)查的林型中還有一些未涉及到,例如四旁樹、疏林地等未完全調(diào)查,且在所調(diào)查森林類型中,細(xì)根數(shù)據(jù)不完整。選取的影響植被碳儲(chǔ)量的因子不夠全面,未考慮到其他的影響因素,例如森林類型、土壤類型、土層厚度、土壤礦質(zhì)成分、土壤微生物性狀、人為干擾等,這些因素對(duì)森林植被碳儲(chǔ)量的影響不可忽略,需要進(jìn)一步研究分析。

4 結(jié)論

(1)廣西主要森林植被碳儲(chǔ)量達(dá)到746.06 Tg,碳密度達(dá)到55.37 t/hm2,各森林類型植被碳密度介于20.77—108.28 t/hm2之間,松樹、杉木、桉樹、櫟類、軟闊、硬闊、石山林、竹林、八角和油茶林對(duì)廣西植被碳儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)比例分別為26.83%、12.28%、6.67%、3.03%、20.37%、16.32%、10.84%、0.88%、1.38%和1.39%。各林型不同林齡碳儲(chǔ)量以喬木層為主要碳庫(kù),且隨著林齡的增加而增加。

(2)廣西區(qū)森林植被碳密度在7.05—219.73 t/hm2之間,具有一定的空間異質(zhì)性。廣西碳密度的不均勻總體表現(xiàn)為廣西北部、廣西西南部和廣西東部存在高值區(qū),廣西中部和東南部有明顯的低值區(qū)。

(3)主成分分析結(jié)果表明平均胸徑、林分密度、林齡是影響植被碳儲(chǔ)量的主控因子,經(jīng)度、堿解氮、全氮、有機(jī)碳的載荷較其他的因子高,是影響碳儲(chǔ)量的關(guān)鍵因子。雖然本研究得到的估算結(jié)果與真實(shí)值有偏差,但在一定程度上為整個(gè)廣西植被碳儲(chǔ)量的研究和評(píng)價(jià)廣西森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能、碳匯質(zhì)量等提供了科學(xué)依據(jù)。