西雙版納橡膠林與其他類(lèi)型林分生物量及碳儲(chǔ)量的比較

徐睿 謝江 巖香甩 張勇波 陳國(guó)云 黃菁 周會(huì)平

摘? 要：為探明橡膠林的生物量和碳儲(chǔ)量，以更好地了解橡膠林在區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)中的碳匯作用，研究了西雙版納地區(qū)成齡橡膠林及另外2種主要類(lèi)型人工林——澳洲堅(jiān)果林和茶園的生物量與碳儲(chǔ)量及其分配特征。采用完全收獲法采集平均標(biāo)準(zhǔn)木全株，劃取樣方采集土壤、林下植被和枯落物，并對(duì)所有樣品進(jìn)行實(shí)際稱(chēng)重和含碳量測(cè)定，進(jìn)而計(jì)算生物量和碳儲(chǔ)量。結(jié)果表明：橡膠林的總生物量為（289.18±15.15）t/hm2，其中林木生物量占比97.06%;橡膠林的總碳儲(chǔ)量為（285.02±15.12）t/hm2，其中土壤碳儲(chǔ)量占比54.18%、林木碳儲(chǔ)量占比45.30%。橡膠林的總生物量遠(yuǎn)高于茶園[（56.82±12.10）t/hm2]和澳洲堅(jiān)果林[（44.46±3.83）t/hm2]，但三者生物量分配特征相同，均是林木生物量占絕大部分而枯落物和林下植被占比很小;橡膠林的總碳儲(chǔ)量也遠(yuǎn)高于澳洲堅(jiān)果林[（162.70±3.83）t/hm2]和茶園[（112.03±8.52）t/hm2]，且三者都是土壤碳儲(chǔ)量占比最大、林木碳儲(chǔ)量其次，但澳洲堅(jiān)果林和茶園都是土壤碳儲(chǔ)量的占比（88.18%和77.64%）遠(yuǎn)高于林木碳儲(chǔ)量的占比（10.76%和21.70%）。盡管橡膠林的生物量和碳儲(chǔ)量與熱帶雨林（生物量約420 t/hm2，碳儲(chǔ)量約310 t/hm2）相比低很多，但比其他類(lèi)型人工林高，而橡膠林復(fù)合種植模式可進(jìn)一步顯著提高林分生物量的積累和儲(chǔ)碳固碳能力，提升橡膠林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和碳匯功能。本研究為評(píng)估橡膠樹(shù)種植對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)碳平衡的影響提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：橡膠林;生物量;碳儲(chǔ)量;澳洲堅(jiān)果林;茶園;西雙版納

中圖分類(lèi)號(hào)：S718.5;S794.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Comparison on Biomass and Carbon Storage of Rubber Plantation with Other Types of Forest in Xishuangbanna

XU Rui， XIE Jiang*， YAN Xiangshuai， ZHANG Yongbo， CHEN Guoyun， HUANG Jing， ZHOU Huiping**

Yunnan Institute of Tropical Crops， Jinghong， Yunnan 666100， China

Abstract： In order to better understand the role of rubber plantation in carbon sink of local system， the biomass， carbon storage and distribution characteristics of mature rubber plantation and other 2 types of plantation （macadamia plantation and tea plantation） in Xishuangbanna were studied. The whole plants of average woods were completely harvested， and the samples of soil， undergrowth and litter were collected by sample survey method. After the weight and C content of all samples were practically measured， the biomass and carbon storage were calculated. The total biomass of rubber plantation was （289.18±15.15）t/hm2， and of which wood biomass accounted for 97.06%. The total carbon storage of rubber plantation was （285.02±15.12）t/hm2， and of which soil carbon reserve accounted for 54.18% and wood carbon reserve accounted for 45.30%. The total biomass of rubber plantation was much higher than that of tea plantation [（56.82±12.10）t/hm2] and macadamia plantation [（44.46±3.83）t/hm2]， but showing same distribution characteristics that wood biomass was the majority while litter and undergrowth was the fraction. The total carbon storage of rubber plantation was also much higher than macadamia plantation [（162.70±3.83）t/hm2] and tea plantation [（112.03±8.52）t/hm2]， and the proportion of soil carbon reserves was the largest， followed by wood carbon reserves. However， in macadamia plantation and tea plantation， the proportion of soil carbon reserves （88.18% and 77.64%） was far higher than that of wood carbon reserves （10.76% and 21.70%）. Although the biomass and carbon storage of rubber plantation were much lower than tropical rainforest （biomass 420 t/hm2， carbon storage 310 t/hm2）， but higher than other types of plantation. Furthermore， adopting mixed rubber plantation could significantly promote biomass accumulation as well as carbon storage and sequestration， improving the net productivity and carbon sink of rubber plantation ecosystem. This study could provide basis for assessing the impact of rubber plantation on the carbon balance of regional ecosystem.

Keywords： rubber plantation; biomass; carbon storage; macadamia plantation; tea plantation; Xishuangbanna

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.04.034

土地利用/覆被變化會(huì)對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、碳儲(chǔ)量及其分配格局產(chǎn)生巨大影響，尤其是在熱帶地區(qū)，熱帶雨林具有最高的生產(chǎn)力、物質(zhì)積累能力和碳匯功能，轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)和固碳能力較弱的其他林地或農(nóng)田，將造成凈生產(chǎn)力和碳儲(chǔ)量的嚴(yán)重下降[1-2]。處于熱帶北緣的我國(guó)云南省西雙版納地區(qū)，土地總面積約196萬(wàn)hm2，擁有獨(dú)特的熱帶氣候條件和豐富的熱帶生物資源，分布著目前我國(guó)最完整、最典型、面積最大的熱帶雨林[3-6]。然而，近半個(gè)多世紀(jì)里，西雙版納地區(qū)經(jīng)歷了最為劇烈的土地利用和地表覆被變化。20世紀(jì)50年代西雙版納的天然林覆蓋率為70%～80%，到1984年已大幅下降至34%，而目前可能只有10%左右，且破碎化嚴(yán)重，主要分布在西雙版納國(guó)家自然保護(hù)區(qū)內(nèi)。而與此同時(shí)，橡膠種植面積一直在不斷擴(kuò)大，尤其是經(jīng)過(guò)2000年前后的爆發(fā)式增長(zhǎng)，曾一度達(dá)到30萬(wàn)hm2以上，超過(guò)全區(qū)土地面積的16%，其中很大一部分是由熱帶雨林砍伐開(kāi)墾成的，另外還有一部分的次生林及其他農(nóng)用耕地[7-11]。除了天然林和橡膠林，目前西雙版納的林分類(lèi)型還有一些人工開(kāi)墾的其他經(jīng)濟(jì)林或種植園，其中面積較大的是傳統(tǒng)發(fā)展產(chǎn)業(yè)茶園（約6萬(wàn)hm2）和新興發(fā)展中的產(chǎn)業(yè)澳洲堅(jiān)果林（約1萬(wàn)hm2）。這些土地利用狀況的變化，改變了西雙版納地區(qū)的植被覆蓋成分和生態(tài)系統(tǒng)的組成，對(duì)區(qū)域氣候環(huán)境和生態(tài)平衡等很多方面產(chǎn)生了極大影響，包括區(qū)域碳儲(chǔ)量和碳循環(huán)方面[12-17]。

近些年來(lái)，橡膠林作為西雙版納地區(qū)面積最大的人工林生態(tài)系統(tǒng)，已成為眾多研究者關(guān)注的對(duì)象，對(duì)其生物量與碳儲(chǔ)量開(kāi)展過(guò)一些調(diào)查研究。賈開(kāi)心等[18]對(duì)不同海拔樹(shù)齡14 a的橡膠林進(jìn)行了地上生物量測(cè)定，并分析了橡膠林生物量隨海拔呈現(xiàn)的變化趨勢(shì);唐建維等[19]和龐家平[20]利用30株不同林齡和徑階的橡膠樹(shù)樣木數(shù)據(jù)生物量回歸模型，推算了不同林齡橡膠林的生物量，并結(jié)合實(shí)測(cè)植物和土壤樣品碳含量分析了不同林齡橡膠林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量;宋清海等[21]實(shí)測(cè)了6個(gè)林齡段橡膠林的生長(zhǎng)參數(shù)，利用生物量回歸方程得到了橡膠林的生物量和固碳量，并探討了橡膠林的固碳潛力;此外，還有研究采用雷達(dá)和遙感技術(shù)估測(cè)橡膠林地上生物量[22-23]?？偟膩?lái)看，已有研究主要是采用實(shí)測(cè)法和模型估算法對(duì)不同林齡和海拔的橡膠林進(jìn)行了生物量和碳儲(chǔ)量測(cè)算，建立了生物量估算模型，這些工作為準(zhǔn)確客觀地評(píng)估西雙版納地區(qū)的生產(chǎn)力和碳循環(huán)提供了基礎(chǔ)。但是，由于各研究采用的測(cè)算方法、取樣地點(diǎn)、研究尺度等不盡一致，導(dǎo)致測(cè)算結(jié)果有所差異。一般來(lái)說(shuō)，實(shí)際測(cè)量法更為準(zhǔn)確，但其工作量大，可測(cè)樣品量有限;模型估算法準(zhǔn)確性低些，但快速簡(jiǎn)便，可實(shí)現(xiàn)較大尺度測(cè)算。此外，以往這些研究主要都是單一針對(duì)橡膠林開(kāi)展測(cè)算，而針對(duì)橡膠林與其他林分進(jìn)行測(cè)算比較的研究較少。因此，本研究通過(guò)對(duì)西雙版納地區(qū)面積最大的人工林生態(tài)系統(tǒng)——橡膠林，以及面積較大的另外2種類(lèi)型人工林——澳洲堅(jiān)果林和茶園，開(kāi)展生物量與碳儲(chǔ)量及其分配格局的研究，并與熱帶雨林進(jìn)行比較分析，研究區(qū)域內(nèi)橡膠林與其他類(lèi)型林分的生物量及碳儲(chǔ)量差異，有助于客觀評(píng)價(jià)橡膠林在整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的地位和作用，為研究該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的時(shí)空演變特征提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也可為深入探討土地利用方式和覆蓋植被改變對(duì)區(qū)域碳循環(huán)和碳平衡的影響提供依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 研究區(qū)概況

研究地位于云南省西雙版納傣族自治州（21°08′～22°36′ N，99°56′～101°50′ E），屬北熱帶季風(fēng)氣候。一年可分為干熱季、雨季及霧涼季3季，干熱季（3—5月）氣溫較高，雨量少;雨季（6—10月）氣候濕熱，85%的雨水集中在此期間降落;霧涼季（11月—翌年2月份）降水量減少，但早晚濃霧彌漫，空氣濕度較大。年均降雨量1557 mm，年均相對(duì)濕度86%。年均氣溫21.5 ℃，最熱月（5月）均溫25.3 ℃，最冷月（1月）均溫15.5 ℃;終年無(wú)霜。土壤為磚紅壤，pH為6.0左右，土層較厚[6， 24]。

在研究區(qū)內(nèi)分布的大面積的橡膠林、茶園和澳洲堅(jiān)果林選取樣地。橡膠林樣地位于西雙版納州景洪市的云南省熱帶作物科學(xué)研究所江北試驗(yàn)基地（22°02′37.2″ N，100°47′35″ E），是以高大橡膠樹(shù)為唯一優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的單優(yōu)人工群落，群落高11～12 m，冬季完全落葉;橡膠樹(shù)種植密度為495株/hm2左右;取樣橡膠樹(shù)齡26 a。茶園樣地位于景洪市大渡崗鄉(xiāng)關(guān)坪村（22°15′25.9″ N，100°53′20.4″ E），是以小灌木茶樹(shù)為唯一優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的單優(yōu)人工群落，群落為高約1.18 m左右的臺(tái)地茶，全年常綠，不完全落葉;茶樹(shù)種植密度為8746株/hm2左右;取樣茶樹(shù)齡24 a 。澳洲堅(jiān)果林樣地位于景洪市景哈鄉(xiāng)的云南省熱帶作物科學(xué)研究所澳洲堅(jiān)果試驗(yàn)基地（21°48′41.3″ N，100°59′11.2″ E），是以小喬木澳洲堅(jiān)果樹(shù)為唯一優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的單優(yōu)人工群落，群落高6～7 m，全年常綠，不完全落葉;澳洲堅(jiān)果樹(shù)種植密度為357株/hm2左右;取樣澳洲堅(jiān)果樹(shù)齡14 a。3種林分樣地的基本情況見(jiàn)表1。

橡膠林 814 GT1 3×7 495 11.99 1985 藿香薊（Ageratum conyzoides）、弓果黍[Cyrtococcum patens （L.） A.Camus]、毛蕨[Cyclosorus interruptus （Willd.） H. Ito]、腎苞草[Phaulopsis oppositifolia （J.C. Wendl.） Lindau]、革命菜（Gynura crepidioides Benth）、飛機(jī)草（Eupatorium odoratum）、潺槁木姜子[Litsea glutinosa （Lour.） C.B. Rob.]、絞股藍(lán)（Gynostemma pentaphyllum）、粗毛刺果藤（Byttneria pilosa Roxb.）、四裂算盤(pán)子[Glochidion assamicum （Muell. Arg.） Hook. f.]、葛藤[Pueraria lobata （Willd.） Ohwi]、白花酸藤子（Embelia ribes Burm. f. var. ribes）、鬼針草（Bidens pilosa）、多脈莎草（Cyperus diffusus Vahl），等。

澳洲

堅(jiān)果林 843 OC、H2 4×7 357 6.70 1997 小蓬草[Conyza canadensis （L.） Cronq.]、升馬唐[Digitaria ciliaris （Retz.） Koel.]、藿香薊、闊葉豐花草[Borreria latifolia （Aubl.） K. Schum]、山菅蘭（Dianella ensifolia）、藍(lán)花野茼蒿（Crassocephalum crepidioides）、飛機(jī)草，等。

茶園 887 大葉

種茶 0.4×1.5 8746 1.18 1987 小蓬草、藍(lán)花野茼、藿香薊、闊葉豐花草、白花蛇舌草（Hedyotis diffusa）、飛機(jī)草，等。

1.2? 方法

1.2.1? 林木生物量及碳含量測(cè)定? 分別在橡膠林、澳洲堅(jiān)果林和茶園內(nèi)劃30 m×50 m標(biāo)準(zhǔn)樣地，然后進(jìn)行每木（茶園選取30株）檢尺，計(jì)算出樣地內(nèi)植株平均胸徑和平均樹(shù)高。每個(gè)林分樣地內(nèi)選取3株平均木作為標(biāo)準(zhǔn)木，采用全株收獲法進(jìn)行生物量測(cè)定。為了便于準(zhǔn)確計(jì)算植株各部位的生物量分配特征，采取了器官分類(lèi)、分級(jí)收獲和稱(chēng)重的方法[20]。所有葉片采集裝袋，按袋稱(chēng)取鮮重;樹(shù)枝分粗、中、細(xì)3個(gè)等級(jí)，分別稱(chēng)重;樹(shù)干鋸成多個(gè)1 m莖段，分別稱(chēng)重;根系分成主根、粗根、中細(xì)根和細(xì)根，分別稱(chēng)重。稱(chēng)完鮮重后，根據(jù)后期測(cè)量需要，每器官每等級(jí)均按比例稱(chēng)取兩份樣品：一份置于恒溫（葉75 ℃，干、枝、根105 ℃）烘箱中烘干至恒重后，測(cè)定各器官樣品的干重和含水率;另一份于室內(nèi)自然風(fēng)干后，采用重鉻酸鉀-外加熱硫酸氧化法測(cè)定有機(jī)碳含量[25]。

1.2.2? 林下植被與枯落物生物量及碳含量測(cè)定? 在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)隨機(jī)選取5個(gè)2 m×2 m的樣方，采用全部收獲法采集樣方內(nèi)的植被，帶回實(shí)驗(yàn)室稱(chēng)量鮮重后分成2份樣品，其中一份樣品放置于75 ℃的恒溫烘箱中烘至恒重，稱(chēng)干重;待另一份風(fēng)干后，采用重鉻酸鉀-外加熱硫酸氧化法測(cè)定有機(jī)碳含量。

在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)以“Z”形設(shè)置10個(gè)面積為1 m×1 m的樣方，完全收集樣方內(nèi)的所有枯落物，將收集到的葉、枝、花果及其他雜物等帶回實(shí)驗(yàn)室稱(chēng)量鮮重。然后按比例稱(chēng)取2份樣品：其中一份置于恒溫（葉75 ℃，干、枝、根105 ℃）烘箱中烘干至恒重，稱(chēng)干重;另一份風(fēng)干后，采用重鉻酸鉀-外加熱硫酸氧化法測(cè)定有機(jī)碳含量。

1.2.3? 土壤碳含量測(cè)定? 在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)隨機(jī)劃取3個(gè)“S”形，每個(gè)“S”形上選取5個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)處用土鉆鉆取5個(gè)深度層次（0～10、10～20、20～40、40～60、60～100 cm）的土壤樣品。將所有鉆取得到的土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，待風(fēng)干之后粉碎、過(guò)篩，然后采用重鉻酸鉀-外加熱硫酸氧化法測(cè)定土壤碳含量。

1.2.4? 林分碳儲(chǔ)量計(jì)算? 3種人工林分碳儲(chǔ)量的計(jì)算包括林木層、林下植被層、枯落物層和土壤層4個(gè)方面的碳儲(chǔ)量。以植株各器官生物量乘以各器官的碳含量得到各器官的碳儲(chǔ)量，然后累計(jì)相加得到植株碳儲(chǔ)量，再根據(jù)樣地內(nèi)植株種植密度核算出單位面積上的林木碳儲(chǔ)量。林下植被和枯落物的碳儲(chǔ)量也是由單位面積上的生物量與其碳含量相乘而得。

土壤碳儲(chǔ)量通過(guò)土壤容重和其碳含量計(jì)算，公式如下：

式中：SSOD為特定深度的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量（t/hm2），Ri第i層土壤容重（g/cm3），Di為第i層土壤厚度（cm），Ci為第i層土壤有機(jī)碳含量（%），n為土層數(shù)[26]。

1.3? 數(shù)據(jù)處理

所有樣地的野外調(diào)查數(shù)據(jù)、生物量測(cè)量數(shù)據(jù)和碳含量的測(cè)定值均輸入Excel 10.0軟件進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)。在SPSS 17.0軟件上采用單因素方差分析（ANOVA）進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，以對(duì)各林分之間生物量及碳儲(chǔ)量做比較分析。采用SigmaPlot 14.0軟件作圖。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 林分生物量特征

2.1.1? 林木生物量及其分配特征? 3種林木的生物量在植株各器官的分配比例存在很大差異（圖1）。在橡膠樹(shù)的生物量中，莖干是占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的（>65%），其次是枝（≈21%）和根（≈12%），而葉所占的比例很?。?2%）;澳洲堅(jiān)果樹(shù)的生物量以枝占主要部分（≈45%），其次是葉（≈20%）和根（≈20%），而莖干所占比例較?。?15%）;茶樹(shù)的生物量主要集中在枝（≈50%），其次是根（<35%），再次是葉（<15%），而莖干所占比例極?。?1%）。

3種人工林分單位面積內(nèi)積累的林木生物量存在差異。表2表明，總體上，橡膠林的林木生物量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于茶園和澳洲堅(jiān)果林（P<0.05）。按器官分別來(lái)看，橡膠林莖干的生物量遠(yuǎn)大于澳洲堅(jiān)果林和茶園（P<0.05）;橡膠林枝和根的生物量也顯著大于澳洲堅(jiān)果林（P<0.05），但與茶園差異不顯著（P>0.05）;三者葉的生物量基本相當(dāng)（P>0.05）。

2.1.2? 林分生物量特征? 從表3可見(jiàn)，橡膠林的枯落物層生物量與澳洲堅(jiān)果林差異不大（P>0.05），但顯著高于茶園（P<0.05）。3種林分的總生物量（包括林木層、林下植被和枯落物）大小順序與林木生物量大小趨勢(shì)一致，也是橡膠林遠(yuǎn)大于茶園和澳洲堅(jiān)果林（P<0.05）。其原因是，各林分生物量組成中均是林木生物量比例占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)（85.50%～97.06%），而枯落物生物量占比較很?。?.82%～12.76%），林下植被層生物量占比更是極?。?.12%～1.74%）。

2.2? 林分碳含量特征

每種林木各器官的碳含量不同（表4）。橡膠樹(shù)葉、枝、干、根的碳含量高低順序?yàn)椋喝~>枝≈干>根;澳洲堅(jiān)果樹(shù)葉、枝、干、根的碳含量高低

順序?yàn)椋喝~>枝>干>根;茶樹(shù)葉、枝、干、根的碳含量高低順序?yàn)椋喝~>干>枝>根?？傮w來(lái)看，都是葉的碳含量最高，根的碳含量最低，枝和干介于二者之間。

不同林分各部分的碳含量有所不同。就各器官的碳含量來(lái)說(shuō)，葉碳含量的高低順序?yàn)椋合鹉z樹(shù)>澳洲堅(jiān)果樹(shù)>茶樹(shù);枝、干和根碳含量的高低順序?yàn)榘闹迗?jiān)果樹(shù)>橡膠樹(shù)>茶樹(shù)。就林下植被的碳含量來(lái)說(shuō)，3種林分表現(xiàn)為茶園[（24.75± 11.83） g/kg]≈橡膠林[（24.47±3.32） g/kg]>澳洲堅(jiān)果林[（18.75±0.23） g/kg]。就枯落物的碳含量來(lái)說(shuō)，三者表現(xiàn)為澳洲堅(jiān)果林[（27.13±5.34） g/kg]>茶園[（21.44±4.28） g/kg]≈橡膠林[（21.26±2.67） g/kg]。就土壤碳含量來(lái)說(shuō)，除表層（0～10 cm）橡膠林土壤的碳含量（24.69 g/kg）高于澳洲堅(jiān)果林（24.10 g/kg）外，其他各土層均是澳洲堅(jiān)果林高于橡膠林，二者各層土壤碳含量均明顯高于茶園;從總體趨勢(shì)來(lái)看，3種林分土壤碳含量的垂直分布特征均表現(xiàn)為隨著土層深度的增加而逐漸降低，其中橡膠林和澳洲堅(jiān)果林下降的變幅較大，而茶園下降的變幅較小一些;隨土層深度的增加，橡膠林和澳洲堅(jiān)果林的土壤碳含量與茶園的土壤碳含量差距逐漸縮?。▓D2）。

2.3? 林分碳儲(chǔ)量特征

橡膠林、澳洲堅(jiān)果林和茶園的總碳儲(chǔ)量主要包括林木層、林下植被層、枯落物層和土壤層共4部分的碳儲(chǔ)量。從表5可見(jiàn)，3種林分的碳儲(chǔ)量均是以土壤層碳儲(chǔ)量占主要部分（54.18%～ 88.18%），其次是林木層（10.76%～45.30%），而枯落物層和林下植被層的碳儲(chǔ)量占比很小

（0.49%～0.98%和0.04%～0.13%）。3種林分比較而言，總碳儲(chǔ)量大小表現(xiàn)為橡膠林>澳洲堅(jiān)果林>茶園，其中橡膠林的林木層碳儲(chǔ)量顯著高于澳洲堅(jiān)果林和茶園（P<0.05），土壤層碳儲(chǔ)量與澳洲堅(jiān)果林接近（P>0.05）但顯著高于茶園（P<0.05）。

3? 討論

3.1? 橡膠林的生物量與碳儲(chǔ)量

本研究為確保數(shù)據(jù)的精確性和可靠性，采用的是直接收獲和實(shí)際測(cè)量法得出的生物量和碳儲(chǔ)量值，這與龐家平[20]的研究較為類(lèi)似，二者研究結(jié)果也更具可比性。

經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)，本研究得出樹(shù)齡26 a的橡膠林總生物量為（289.18±15.15） t/hm2，其中林木層積累生物量（279.94±21.58） t/hm2，枯落物生物量為（8.13±2.51） t/hm2，林下植被生物量為（0.35± 0.14） t/hm2。該研究結(jié)果遠(yuǎn)高于龐家平[20]測(cè)得的樹(shù)齡25 a的橡膠林（林木層+凋落物）的生物量（176.86 t/hm2）。本研究測(cè)得橡膠林的林木層積累碳儲(chǔ)量為（129.11±9.87） t/hm2，也顯著高于龐家平[20]的測(cè)量結(jié)果（85.46 t/hm2）。但是，本研究最終核算出的總儲(chǔ)碳量[（285.02±15.12） t/hm2]明顯低于龐家平[20]的研究結(jié)果（312.24 t/hm2），這主要是由于后者測(cè)得的土壤層碳儲(chǔ)量值（223.87 t/hm2）遠(yuǎn)高于本研究[（154.42±4.84） t/hm2]所導(dǎo)致的?？梢?jiàn)，除了研究方法，樣地條件、土壤質(zhì)量、林木樹(shù)齡、種植方式與管理水平以及測(cè)量誤差大小等方面的差異，均有可能導(dǎo)致研究結(jié)果產(chǎn)生差異。但總的來(lái)看，成熟橡膠林生態(tài)系統(tǒng)的總生物量不到300 t/hm2，其中植物體生物量在200 t/hm2左右;橡膠林總碳儲(chǔ)量約為300 t/hm2，其中植物體碳儲(chǔ)量在100 t/hm2左右。以上這些研究結(jié)果顯示，成熟的橡膠林生態(tài)系統(tǒng)具有較高的生物量和儲(chǔ)碳量，可以被看做是一個(gè)碳匯，對(duì)區(qū)域碳平衡發(fā)揮著重要作用[27-28]。

3.2? 橡膠林與其他林分的比較

西雙版納的熱帶雨林植被類(lèi)型為熱帶雨林、熱帶季節(jié)性濕潤(rùn)林、熱帶季雨林和熱帶山地常綠闊葉林4個(gè)主要植被型[29]，均為群落層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜、物種多樣性豐富的原始森林生態(tài)系統(tǒng)，具有高效的物質(zhì)能量循環(huán)能力和罕見(jiàn)的高生產(chǎn)力[30-33]。而以高大喬木橡膠樹(shù)為唯一優(yōu)勢(shì)物種的橡膠林，林下植被稀少，群落層次結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，與熱帶雨林是完全不同的森林生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型，二者在碳吸收和固碳方面也存在很大差異[34-36]。沙麗清[34]的研究表明，西雙版納季節(jié)雨林的碳儲(chǔ)量（180.46 t/hm2）高于樹(shù)齡22 a的橡膠林碳儲(chǔ)量（169.75 t/hm2）。宋清海等[21]發(fā)現(xiàn)適宜和次適宜種植區(qū)橡膠林碳儲(chǔ)量最大值均明顯低于西雙版納熱帶季節(jié)雨林生態(tài)系統(tǒng)的總固碳量。本研究測(cè)得的成熟橡膠林的生物量[（289.18±15.15） t/hm2]和碳儲(chǔ)量[（285.02±15.12） t/hm2]遠(yuǎn)低于同區(qū)域的熱帶季節(jié)雨林的生物量[（423.91±109.70） t/hm2]和碳儲(chǔ)量[（311.41±66.46） t/hm2][37]。因此，熱帶雨林轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z林其生物量和碳儲(chǔ)量的確會(huì)顯著減少。另外，也有學(xué)者對(duì)橡膠林和次生林進(jìn)行比較研究，唐建維等[38]發(fā)現(xiàn)除幼齡期橡膠林的生物量積累稍低于次生林外，此后各林齡的橡膠林生物量均遠(yuǎn)大于林齡相近的次生林;而方麗娜等[36]的研究卻表明，次生林轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z林后，土壤養(yǎng)分及植物碳輸入均明顯減少，土壤微生物生物量碳顯著降低?？梢?jiàn)，次生林轉(zhuǎn)變成橡膠林后的情況較為復(fù)雜些，尚需開(kāi)展更多研究。

一般來(lái)講，天然林轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ち只蚍N植園，生物量都會(huì)顯著降低[39-40]。但是，由于不同人工林或種植園其優(yōu)勢(shì)種不同，種植密度及管理水平等方面也存在很大差異，因此天然林轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌娜斯ち只蚍N植園其生物量的降低程度是不同的。本研究對(duì)橡膠林的生物量和儲(chǔ)碳量進(jìn)行測(cè)算的同時(shí)，對(duì)同區(qū)域內(nèi)分布面積較大的另外2種人工林群落澳洲堅(jiān)果林和茶園也進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)澳洲堅(jiān)果林和茶園的生物量[（44.46±3.83） t/hm2和（56.82±12.10） t/hm2]和碳儲(chǔ)量[（162.70±3.83） t/hm2和（112.03±8.52） t/hm2]是遠(yuǎn)低于橡膠林的，其中二者林木層的生物量[（38.16±5.68） t/hm2和（53.60± 18.84） t/hm2]遠(yuǎn)低于橡膠林，也比同地區(qū)近齡的次生林（林齡14 a的53.72 t/hm2和林齡22 a的100.90 t/hm2）低很多[38]?？梢?jiàn)，相比其他人工經(jīng)濟(jì)林或種植園，橡膠林確是一種生物量和碳儲(chǔ)量相對(duì)較高的人工林分類(lèi)型。然而，近幾年由于國(guó)際膠價(jià)暴跌，為維持經(jīng)濟(jì)收入或追求短期收益，西雙版納地區(qū)已有許多橡膠林被砍伐改種澳洲堅(jiān)果、茶、香蕉或其他經(jīng)濟(jì)作物，而這些經(jīng)濟(jì)作物在生物量積累和碳匯能力方面明顯低于橡膠樹(shù)。該狀況若持續(xù)發(fā)生更長(zhǎng)時(shí)間或更大規(guī)模，西雙版納地區(qū)可能又要經(jīng)歷一次土地利用方式的顯著轉(zhuǎn)變和生態(tài)系統(tǒng)的劇烈擾動(dòng)，這正是目前該地區(qū)的天然橡膠產(chǎn)業(yè)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展都面臨的巨大挑戰(zhàn)。

3.3? 橡膠林復(fù)合種植模式

由于橡膠林單一物種大規(guī)模種植模式造成了土質(zhì)下降、水土流失、生物多樣性降低等負(fù)面生態(tài)影響。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，除了多年來(lái)在退膠還林和植被恢復(fù)等方向開(kāi)展了很多嘗試外，橡膠林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)是相關(guān)學(xué)者和從業(yè)者努力的另一個(gè)方向。實(shí)際上，前些年在環(huán)境保護(hù)意識(shí)較弱、高膠價(jià)高收益的狀況下，相關(guān)研究實(shí)驗(yàn)或者實(shí)踐推廣并未被十分重視，而近年的形勢(shì)發(fā)展正在逐漸證明其應(yīng)該是西雙版納地區(qū)實(shí)現(xiàn)天然橡膠產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展多方面需求的最為有效的途徑。

這些年，已有研究者對(duì)某些橡膠林復(fù)合種植模式進(jìn)行了生物量和碳儲(chǔ)量方面的研究。馮耀宗[41]比較了幾種橡膠林復(fù)合群落發(fā)現(xiàn)，種類(lèi)相對(duì)簡(jiǎn)單的復(fù)合群落其生物量、生物生產(chǎn)力及其經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力均明顯低于較復(fù)雜的復(fù)合群落;沈守艮[42]對(duì)不同海拔區(qū)橡膠純林與膠茶復(fù)合群落進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，高海拔區(qū)的膠茶群落單位面積的生物量、干膠產(chǎn)量和地上部分凈初級(jí)生產(chǎn)力均大于純林種植;張森等[43]比較研究了橡膠樹(shù)+蘿芙木、橡膠樹(shù)+大葉千斤拔復(fù)合系統(tǒng)與橡膠純林的年生長(zhǎng)量及生物量，發(fā)現(xiàn)在橡膠林下種植其他植物種類(lèi)，能顯著提高林分的生物量積累;蕭自位等[44]研究了橡膠+茶和橡膠+咖啡和橡膠+多種植物以及橡膠純林共4種不同橡膠林種植模式的生物量，結(jié)果也表明各復(fù)合種植模式能顯著促進(jìn)其生物量的積累。莫慧珠等[45]研究西雙版納不同復(fù)合農(nóng)林模式橡膠林碳儲(chǔ)量及固碳潛力發(fā)現(xiàn)，構(gòu)建橡膠+大葉千斤拔、橡膠+可可等復(fù)合農(nóng)林橡膠林可總體提高橡膠林植被碳儲(chǔ)量與固碳潛力，提高土壤碳儲(chǔ)量，但固碳潛力因增匯植物種類(lèi)、種植密度、生長(zhǎng)速度不同而大小不一?？梢?jiàn)，以往研究均表明，與單一種植模式相比，橡膠林復(fù)合種植模式可顯著提升林分生產(chǎn)力和碳匯能力。

總之，本研究表明橡膠林的生物量與碳儲(chǔ)量遠(yuǎn)低于熱帶雨林，但是顯著高于本地區(qū)的次生林、其他人工經(jīng)濟(jì)林或種植園，在西雙版納地區(qū)是一種僅次于熱帶雨林、生產(chǎn)力較高的森林生態(tài)系統(tǒng);同時(shí)橡膠林復(fù)合種植模式能夠顯著提升生態(tài)系統(tǒng)的生物量生產(chǎn)力和儲(chǔ)碳固碳能力。由于熱帶雨林的破壞幾乎是不可逆的，即使通過(guò)退膠還林或植被恢復(fù)等措施重造人工雨林或者恢復(fù)成次生林，其生產(chǎn)力和碳匯能力都很難再還原到原狀態(tài)和水平，有的甚至還不如橡膠林。因此，今后應(yīng)大力推動(dòng)橡膠林復(fù)合種植或者環(huán)境友好型生態(tài)膠園建設(shè)，一方面能夠大大提升橡膠林的生態(tài)功能或碳匯效益，另一方面亦能增加膠園經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，以及提高產(chǎn)業(yè)抵御市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的能力，促進(jìn)橡膠樹(shù)種植業(yè)的健康與可持續(xù)發(fā)展。此外，必須加大力度保護(hù)好現(xiàn)有熱帶雨林，堅(jiān)決禁止砍伐，而次生林可考慮進(jìn)行選擇性和科學(xué)性合理開(kāi)發(fā)利用，發(fā)展成有較高經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的經(jīng)濟(jì)林或種植園。

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