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中国森林生态系统的植物碳储量和碳密度研究3王效科33 冯宗炜 欧阳志云 (中国科学院生态环境研究中心,北京100080)【摘要】 提高森林生态系统C 贮量的估算精度,对于研究森林生态系统向大气吸收和排放含C 气体量具有重大意义.中国的森林生态系统植物C 贮量的研究刚刚开始,由于估算方法问题,不同估算结果存在着较大的差异.本研究以各林龄级森林类型为统计单元,得出中国森林生态系统的植物C 贮量为3.26～3.73Pg ,占全球的0.6～0.7%;各森林类型和省市间有较大的差异.森林生态系统植物C 密度在各森林类型间差异比较大,介于6.47～118.14Mg ・hm -2,并且有从东南向北和西增加的趋势.这种分布规律与我国人口密度的变化趋势正好相反,两者有一种对数关系.这说明我国实际森林植物C 密度大小首先取决于人类活动干扰的程度.关键词 森林生态系统 植物C 贮量 植物C 密度文章编号 1001-9332(2001)01-0013-04 中图分类号 Q94811,S71815 文献标识码 AV egetation carbon storage and density of forest ecosystems in China.WAN G Xiaoke ,FEN G Z ongwei and OU Y AN G Zhiyun (Research Center f or Eco 2Environmental Sciences ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100080).2Chin.J.A ppl.Ecol .,2001,12(1):13～16.To improve the estimatation of carbon pool of forest ecosystems is very important in studying their CO 2emission and uptake.The estimation of vegetation carbon pool in China has just begun.There is a significant difference among esti 2mates from different methods applied.Based on forest inventory recorded by age class ,the vegetation carbon storage of forest ecosystems in China was estimated to be 3.26～3.73Pg ,accounting for 0.6～0.7%of the global pool.The carbon densities were difference among forest types and provinces ,in range of 6.47～118.14Mg ・hm -2.There is an incremental tendency from southeast to north and west.This trend is negatively related with the change in population density in logarithmic mode ,which indicates that the actual forest carbon density is prominently determined by human activities.K ey w ords Forest ecosystem ,Vegetation carbon storage ,Vegetation carbon density. 3中国科学院重大项目(KZ9512B12208)和中国科学院生态环境研究中心主任基金资助. 33通讯联系人. 1999-04-12收稿,2000-04-17接受.1 引 言森林生态系统贮存了陆地生态系统的76%～98%的有机C [13].它对大气中CO 2浓度的影响越来越受到科学家的关注[5].而森林生态系统的C 储量是研究森林生态系统与大气间C 交换的基本参数[5],也是估算森林生态系统向大气吸收和排放含C 气体的关键因子[13].目前,前苏联[1]、加拿大[2]、美国[11]等国家对森林生态系统的植物C 贮量的估计研究均有较大进展.在国外资料中[5],对中国森林生态系统植物C 贮量估计引用较多的为17Pg.按此估计,我国单位面积的森林植物C 贮量(称C 密度)应为114Mg ・hm -2,但这一估计显然与我国的实际情况相差太远.近年来,Fang 等[6]根据野外调查资料,建立了我国主要森林类型的林木蓄积量与生物量之间相关式,提高了中国森林生态系统的植物C 贮量的估算精度.但是,现有的估计没有充分考虑:1)林龄对林木蓄积量与生物量之间的关系的影响;2)群落中林下植物生物量;3)对我国森林生态系统C 密度的分布规律和影响因素的分析.本研究在分析中国主要森林生态系统类型和各地带的森林生态系统的各林龄级的生物量与蓄积量的关系基础上,根据全国第三次森林资源普查资料中的按省市和按各优势种调查统计的各林龄级的蓄积量资料,分别估计了中国森林生态系统的植物C 贮量,并分析了中国森林生态系统植物C 密度的分布规律和影响因素.2 研究方法森林生态系统植物C 贮量的估算,早期是利用森林生物量的野外样地调查资料和森林统计面积.由于在实际森林样地调查时,一般都选取生长较好的地段进行测定,其结果往往高估了森林植物的C 贮量[3,6,13].近年来,以建立生物量与蓄积量关系为基础的植物C 贮量估算方法已得到广泛应用[5].本研究也采用该方法,不同的是首先将我国1994年底以前160多篇有关森林生物量的研究报道中561个调查样地的生物量调查资料按林龄级依次分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林,归并成16种森林类型[12],统计得出各林龄级个各森林类型的林木树干与乔木层生物量的比值(SB )和乔木层和群落总应用生态学报 2001年2月 第12卷 第1期 CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Feb.2001,12(1)∶13～16生物量(包括林下所有植物的生物量)的比值(B T),然后再将这些森林类型归并为中国森林资源普查的统计单元:森林优势种类型和省市[12].利用下式,可得出中国各类型和各省市(台湾除外)的森林植物C贮量(TC,Tg):TC=V×D×SB×B T×(1+TD)×Cc(1)式中,V是某一森林类型或省市的森林蓄积量(m3),来自林业部第三次全国森林资源普查资料;D是树干密度(Mg・m-3),采用中国林业科学研究院木材工业研究所的研究结果[8].Cc是植物中C含量,该值在不同植物间变化不大,因此,为简便起见,常采用0.45[4].然后统计中国森林生态系统的总植物C贮量.并进一步分析各类型和各省市的C密度差异和影响因素,并用地理信息系统Arc/View做出中国森林植物C密度分布图,建立了中国各省市森林植物C密度与人口密度间的关系.3 结果与讨论311 各森林类型植物C贮量和C密度根据中国38种优势种森林的蓄积量估算出,中国森林生态系统的植物C总贮量是3724.50Tg(表1).从林龄级分布看,幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林分别占14.6、29.7、12.0、29.5和1412%.从类型构成看,栎类林最大,占2214%(这是因为栎类在我国分布的面积较大),其次为落叶松林,占12.1%,阔叶混交林占11.5%.由图1可以看出,各森林类型的植物C密度差异较大,介于6.47～118.14Mg・hm-2.云杉林、冷杉林、高山松和热带林的植物C密度较高,>60Mg・hm-2.而黑松林、油松林、马尾松林、杉木林、柳杉林、水杉林和桉树林的植物C密度较小,<15Mg・hm-2.这主要是由于林龄差异造成的,云杉林、冷杉林、高山松和热带林中,成熟林和过熟林占的比例较大,黑松林、油松林、马尾松林、杉木林、柳杉林、水杉林和桉树林中,人工林占的比例较大,多为幼、中龄林.312 各省市的森林植物C贮量和C密度根据中国30个省市地区的针叶林和阔叶林蓄积量资料,估计出中国森林生态系统的植物C总贮量是3255171Tg(表2).从林龄级的分布看,幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林分别占14.3、30.6、11.4、2917和14.0%.与以上结果基本一致.从各省市的构成看,黑龙江省最大,占17.7%,其次为四川和云南省,分别占15.4%和1410%,内蒙古自治区占11.6%. 从图2可见,中国森林生态系统的植物C密度有从东南向东北和西增加的趋势.我国森林植物C密度较高的省份为黑龙江、吉林、西藏和海南,<5311Mg・hm-2.尽管西藏的森林面积很小,但现存森林的植物C密度很高,如西藏的雅鲁藏布江的大拐弯处是我国表1 中国各森林生态系统的总生物质C贮量T able1V egetation carbon storage of every forest ecosystems in China(T g)林型F oresttype幼龄林Y oung中龄林Middle2aged近熟林Prema2ture成熟林Mature过熟林Post2mature总计Total比例Percen2tage1 3.12 4.85 4.3214.30 1.7928.380.762 1.7125.2633.80140.28113.38314.438.443 5.8135.8019.70235.8633.00330.178.86 40.70 2.13 2.7210.319.6525.510.68 57.847.17 1.508.59 2.1527.250.73 690.11101.9057.39142.8757.91450.1812.09 7 3.85 5.88 1.20 4.570.0015.500.42 80.010.090.020.000.000.120.00 90.160.050.000.000.000.210.01 10 5.3810.50 2.250.92 1.3620.410.55 110.59 3.71 2.22 1.45 1.499.460.25 120.60 1.340.740.110.73 3.520.09 1342.1267.1418.857.86 2.61138.58 3.72 1421.5724.9812.9024.7726.51110.73 2.9715 4.28 6.72 4.54 6.47 2.9624.970.6716 4.31 5.84 2.5037.568.1358.34 1.57 179.9831.6111.737.50 2.8763.69 1.71 180.030.050.000.250.000.330.01 190.020.060.000.000.000.080.0020 2.6512.34 4.21 6.13 4.5029.830.8021 5.5128.5412.0421.279.3376.69 2.0622 2.257.41 3.27 3.70 1.4518.080.49 230.320.910.140.190.00 1.560.04 240.000.28 1.560.600.45 2.890.08 25163.53281.72108.82180.72101.15835.9422.44 2632.61117.9025.2136.8421.36233.92 6.28 2739.4478.6822.7635.4216.66192.96 5.18 28 2.22 4.32 2.1310.30 2.5521.520.58 290.080.010.030.000.000.120.00 300.550.900.140.300.00 1.890.05 310.150.390.49 1.080.00 2.110.06 3214.9034.2014.6024.2313.03100.96 2.71 330.190.210.020.000.230.650.0234 6.2521.4811.5720.1034.7394.13 2.5335 5.5620.35 2.67 2.450.5531.580.85 3661.13143.0259.97107.3258.33429.7711.54 37 3.6317.52 2.66 3.540.6928.040.75总计543.161105.26448.671097.86529.553724.50100.00 Total11红松Pi nus koraiensis,21冷杉A bies,31云杉Picea,41铁杉Tsuga chi nensis,51柏木Platycladus and Cupressus,61落叶松L ari x,71樟子松Pi nus sylvest ris,81赤松Pi nus densif olia,91黑松Pi nus thunbergii, 101油松Pi nus tabulaef ormis,111华山松Pi nus armandi,121油杉Keteleeria,131马尾松Pi nus massoniana,141云南松Pi nus yunnanen2 sis,151思茅松Pi nus kisiya,161高山松Pi nus densata,171杉木Cun2 ni nghamia lanceolata,181柳杉Cryptomeria f ort unei,191水杉Metase2 quoia glyptost roboi des,201针叶混交林Mixed coniferous,211针阔混交林Mixed coniferous and broad2leaf forest,221水胡黄Fraxi nus,J uglans, Phellodendron,231樟树Ci nnamom um,241楠木Phoebe,251栎类Quercus,261桦木Bet ula,271硬阔类Hardwood,281椴树类Tilia,291檫树S assaf ras tz ume,301桉树Eucalypt us,311木麻黄Casuari na,321杨树Popul us,331桐类Davi dia,341软阔类Softwood,351杂木Acer, Tilia,Ul m us,361阔叶混交林Mixed broad2leaf forest,371热带林Tropic forest.目前森林生物量最高的地方[12].植物C密度较小的省包括广东、广西、湖北、湖南、江西、浙江、江苏、安徽和山东,<12.4Mg・hm-2.森林植物C密度的这种分布规律与我国人口密度的变化趋势正好相反,两者呈显著的对数相关关系(图3),说明我国实际森林植物C 密度大小首先取决于人类活动干扰的程度.可以说人41应 用 生 态 学 报 12卷图1 不同森林生态系统类型的植物C 密度比较Fig.1Comparison of vegetation carbon density among forest ecosystem types.林型同表1.Forest type as table 1.表2 中国各省市森林生态系统的总生物质C 贮量T able 2V egetation carbon storage of every province in China (T g)省 市Province幼龄林Y oung 中龄林Middle 2aged 近熟林Premature 成熟林Mature 过熟林Post 2mature 总 计Total 比 例Percentage 北 京Beijing 1.090.640.110.020.00 1.860.06天 津Tianjin 0.190.260.040.010.000.500.02河 北Hebei 3.8515.00 1.95 1.210.0022.010.68山 西Shanxi 3.4411.31 2.320.790.1117.970.55内蒙古Neimenggu 79.86138.4233.1096.3929.83377.6011.60辽 宁Liaoning 13.1037.27 4.09 3.330.2358.02 1.78吉 林Jilin35.91101.6638.6294.4538.02308.669.48黑龙江Heilongjiang 72.97230.19109.03125.6538.99576.8317.72上 海Shanghai 0.010.000.000.000.000.010.00江 苏Jiangsu 0.560.900.350.090.01 1.910.06浙 江Zhejiang 7.589.28 3.22 3.400.7524.230.74安 徽Anhui 7.6910.27 1.250.690.3620.260.62福 建Fujian 17.0042.677.25 3.70 1.0171.63 2.20江 西Jiangxi 12.3820.86 6.78 4.55 1.3945.96 1.41山 东Shandong 2.27 2.380.000.640.00 5.290.16河 南Henan 7.787.69 1.94 2.280.4520.140.62湖 北Hubei 10.0412.28 2.68 3.48 1.2929.770.91湖 南Hunan 12.5214.16 4.29 6.55 1.2038.72 1.19广 东Guangdong 8.9817.57 5.54 2.090.6334.81 1.07广 西Guangxi 4.4313.0512.0210.6112.7152.82 1.62四 川Sichuan 32.3074.2549.73189.56156.01501.8515.41贵 州Guizhou 18.4419.62 3.03 6.34 2.5649.99 1.54云 南Yunnan 88.50102.4641.96110.81112.65456.3814.02西 藏Xizang 0.010.000.21233.800.00234.027.19陕 西Shaanxi 6.0447.2116.3523.0035.32127.92 3.93甘 肃G ansu 9.0328.1110.5114.579.7071.92 2.21青 海Qinghai 1.76 4.95 1.90 2.41 1.0412.060.37宁 夏Ningxia 0.85 1.680.000.190.00 2.720.08新 疆Xinjiang 3.6918.6910.4922.7910.9866.64 2.05海 南Hainan 4.3613.82 2.05 2.520.4623.210.71总 计Total466.63996.65370.81965.92455.703255.71100.00类的干扰程度已经完全掩盖了气候条件对森林植物C 密度的影响和制约.我们对中国森林生态系统生物量野外样地资料的分析也反映了人类活动对我国森林生物量有巨大影响[7].313 中国森林生态系统在全球C 库中的作用在以上的估计中,由于估算过程中的资料统计单元的不同,得出的结果有差异,相对误差为13%.对于中国森林生态系统C 贮量,Fang 等[6]给出的估计值为4.30Pg.他估计的植物C 含量取值是0.5,如植物的C含量取值与我们一样(0.45),则中国森林的C 贮量为3.87Pg.该值略大于我们的估计,与我们的估计值的相对误差为4%～19%.Dixon 等[5]引用的中国森林的C 贮量估计值(17Pg )与我们的估算差异很大,不能真正反映我国森林生态系统C 贮量的实际情况.Wang 等在1994年利用美国学者Marland 用的参数[10],根据中国森林的总蓄积量估算了中国森林生态系统的植物C 贮量为2.1Pg [14],远比现在的估计值小.这也说明要得出中国森林生态系统植物C 贮量的可靠值,必511期 王效科等:中国森林生态系统的植物碳储量和碳密度研究 须采用中国的参数和按类型或区域进行详尽的统计,并且应该不断更新数据库,引用最新的森林生物量的生态调查结果[9,15].图2 中国森林生态系统植物C 密度分布Fig.2Distribution of vegetation carbon density of forest ecosystem in Chi 2na.图3 中国森林生态系统植物C 密度与人口密度的关系Fig.3Relationship between vegetation carbon density of forest ecosystem and population density in China.表3 中国、加拿大、美国和俄罗斯的森林生态系统植物C 贮量比较T able 3Comp arison of vegetation carbon storage among C anad a ,U nited States ,Russion and China国 家Country植物C 贮量Vegetationcarbon storage(Pg )占全球的比例Contribution to the globe(%)C 密度Vegetation carbon density (Mg ・hm -2)中国China 3.26～3.870.6～0.736～42加拿大Canada12 2.328美国大陆United States 12.1 2.361俄罗斯Russion28.05.436 如果全球森林生态系统植物C 贮量取平均值520Pg [13],中国森林生态系统的C 贮量占全球的016%～017%(表3).与世界上有关国家的C 贮量研究结果比较,我国森林的植物C 贮量远小于俄罗斯[1]、加拿大[5]和美国[11].植物C 密度,除美国较大外,其他国家差异不大.这说明这些国家的森林也都受到了人为干扰,造成了森林生态系统的实际植物C 贮量较小.参考文献1 Alexeyev V ,Birdsey R ,Stakanov V et al .1995.Carbon in vegetation of Russian forests :methods to estimate storage and geographical distri 2bution.W ater ,A i r and Soil Poll ,82:271～2822 Apps MJ and Kurz WA.1994.The role of canadian forests in the glob 2al carbon budget.In :K anninen M ed.Carbon Balance of world ’s forested ecosystems :Towards a G lobal Assessment.Finland :SILMU.12～203 Brown S and Iverson L R.1992.Biomass estimates for tropical forests.Worl d Resour 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循环和生物地球化学模型等方面研究.Tel :010*********,E 2mail :wangxk @61应 用 生 态 学 报 12卷。
森林生态知识：森林生态系统中的碳储量与碳排放森林是地球上重要的碳汇之一，其生态系统中的生物群落可以吸收大量的二氧化碳（CO2），将碳元素储存在树木、土壤和植被中，并通过光合作用来生长和繁殖。
但同时，森林生态系统也会受到人类活动的影响，导致碳排放增加和碳储存减少，这进一步导致全球变暖和气候变化。
因此，我们需要更深入地了解森林生态系统中碳储存和碳排放的情况，以确定森林管理和保护的最佳方法，以减缓气候变化的影响。
碳储存森林生态系统通过两种主要方式来储存碳。
第一种是通过植物的光合作用，将二氧化碳转化为生物质并储存在树木、枝干、树叶和其他植被中。
这种储存方式通常被称为生物固碳。
第二种方式是将有机碳储存在森林土壤中，通常是以有机质和碎石的形式。
这种储存方式被称为土壤碳储存。
森林生态系统树林中碳储存能力很大，通常在林冠下的土壤和植被中能够储存大量的碳。
碳排放森林生态系统中的碳排放通常是由人类活动引起的。
人类释放二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等大量温室气体，导致全球变暖。
这些气体的释放主要是由燃烧化石燃料、生产和运输产品等活动引起的。
此外，森林本身也会排放气体，如植物呼吸和土壤呼吸。
但是，对于大部分地球的地表，森林植被总的吸收二氧化碳，实际上是减少了二氧化碳的排放，净贡献在全球非常显著。
碳平衡森林生态系统的碳平衡（即碳储存和碳排放之间的平衡）直接影响全球气候变化。
如果我们能够减少碳排放并增加碳储存，就可以实现碳平衡并减缓全球气候变化。
森林改造、植树造林，保护原始森林等活动，可以帮助增加森林生态系统中的碳储量，进而减少CO2的排放。
同时，使用更清洁的能源、减少浪费等措施，可以减少二氧化碳等温室气体的排放，进一步促进碳平衡，减缓气候变化的影响。
结论综上所述，森林生态系统对全球气候变化的影响非常重要。
通过了解森林生态系统中碳储存和碳排放的情况，可以确定保护和管理森林的最佳方法。
减少人类活动对森林生态系统的干扰和改善现有经济模式是保护森林生态系统的最重要的工作。
中国森林生态系统的碳储量可以通过生物量方程来估算。
生物量方程是基于森林生物量与生长环境因素之间的关系建立的数学模型。
以下是一个常用的生物量方程示例，用于估算中国森林生态系统的碳储量：
树木生物量方程：树木生物量是森林生态系统中最主要的碳储量组成部分。
树木生物量方程可以基于树种、胸径（或直径）、树高等因素来估算。
例如，常用的树木生物量方程如下：生物量= a × （DBH^b）× （H^c）
其中，生物量表示树木的生物量（单位：吨碳/公顷），DBH表示树木的胸径（单位：厘米），H表示树木的高度（单位：米），a、b、c是树种特定的常数。
地上部分生物量方程：除了树木，森林生态系统中的其他植物部分（如灌木、草本植物等）也有碳储量。
地上部分生物量方程可以根据不同植物群落类型和植物功能类型来建立。
这些方程通常基于植物的生物量测量数据，例如植株的鲜重、干重等。
地下部分生物量方程：森林生态系统的地下部分（如根系）也储存着一定的碳。
地下部分生物量方程可以基于土壤类型、根系密度等因素来估算。
以上只是生物量方程的一些示例，实际的生物量方程需要根据不同地区、植被类型和研究目的进行适当的调整和定制。
此外，还需要结合实地调查和测量数据进行参数的校准和验证，以提高估算的准确性和可靠性。
不同林分密度杨树人工林的固碳释氧和积累营养物质研究作者：王晓荣胡兴宜唐万鹏崔鸿侠漆荣黄生员石凤荣新军来源：《湖北林业科技》2020年第03期摘要：以江汉平原石首市6种不同密度（2 500，1 666，833，625，416，208株·hm-2）6 a生的杨树人工林为研究对象，对其林木碳储量、固碳释氧和积累营养物质等生态功能进行研究。
研究结果表明：不同密度6 a生杨树人工林林木碳储量变化范围为15.72～73.88 t·hm-2，林木固碳量为2.33～10.94 t·hm-2·a-1，释氧量为6.24～29.30 t·hm-2·a-1，积累营养物质量为0.06～0.27 t·hm-2·a-1。
随着林分密度的增加，6 a生的杨树人工林的林木碳储量、固碳释氧和积累营养物质均随之增加。
对于生长早期的杨树林，较高的杨树林密度有利于林分尽快郁闭，林木生产力和生物量也较高，有利于其生态功能更好地发挥。
关键词：杨树人工林;林分密度;固碳释氧;积累营养物质;江汉平原中图分类号：S718.5 文献标识码：A 文章编号：1004-3020（2020）03-0001-04Study on Carbon Fixation，Oxygen Release and Nutrient Accumulationin Poplar Plantation With Different Stand DensitiesWang Xiaorong（1） Hu Xingyi（1） Tang Wangpeng（1） Cui Hongxia（1） Qi Rong （2）Huang Shengyuan（2） Shi Feng（2） Rong Xinjun（4）（1.Hubei Academy of Forestry Wuhan 430075; 2.Hubei Jiusen Forestry co.ltd Wuhan 430070;3. Lijiazhou Forestry Farm of Huangzhou Country Huanggang 438000;4.Shishou Research Institule of Poplar，Hubei Academy of Forestry Jingzhou 434400）Abstract： A study of ecological function including stand carbon storage， carbon fixation and oxygen release， nutrient accumulation were carried out in 6-year-old poplar plantation with six densities （2 500 plants/hm2， 1 666 plants/hm2， 833 plants/hm2， 625 plants/hm2， 416plants/hm2， 208plants/hm2）in Jianghan Plain of Hubei Province. The results showed that the variation range of carbon storage in poplar plantations with different densities was 15.72～73.88 t·hm-2，carbon sequestration of trees was 2.33～10.94 t·hm-2·a-1， oxygen release was 6.24～29.30 t·hm-2·a-1， and accumulated nutrient mass was 0.06～0.27 t·hm-2·a-1. With the increase of stand density， the stand carbon storage， carbon fixation and oxygen release， nutrient accumulation of 6-year-old poplar plantation increased. For the poplar plantation in the early growth stage， the higher density of poplar forest is conducive to forest canopy closing as soon as possible， the higher tree productivity and biomass， which may lead to its higher ecological function.Key words： poplar plantations; stand density; carbon fixation and oxygen release; nutrient accumulation; Jianghan plain森林是陸地生态系统的主体，在涵养水源、改善环境、调节气候等方面发挥着重要作用[1]。
世界各⼤国的森林碳汇储备概况森林是陆地上吸纳⼆氧化碳的主要⽣态系统，也是世界上最⼤的碳汇来源，所以⽐较各国的森林覆盖率和森林蓄积量（活⽴⽊蓄积量）就知道各国的碳汇排⾏了。
⼀、中国中国既是⼀个碳汇⼤国，也是⼀个碳源⼤国。
是全球⽬前排放⼆氧化碳第⼀⼤国。
我国林业建设取得了举世瞩⽬的成就，森林覆盖率由新中国成⽴初期的8.6％提⾼到⽬前的18.21％。
我国煤的储藏量达6000亿吨,居世界第三位。
⾄2008年年底，中国已发现⽯油储藏量达到40亿吨。
据中国林科院依据2010年清查结果和森林⽣态定位监测结果，全国森林⾯积1.95亿公顷，森林覆盖率20.36%，森林蓄积137.21亿⽴⽅⽶。
⼈⼯林保存⾯积0.62亿公顷，蓄积19.61亿⽴⽅⽶，⼈⼯林⾯积继续保持世界⾸位。
我国森林植被总碳储量78.11亿吨。
森林⽣态系统年涵养⽔源量4947.66亿⽴⽅⽶，年固⼟量70.35亿吨，年保肥量3.64亿吨，年吸收⼤⽓污染物量0.32亿吨，年滞尘量50.01亿吨。
仅固碳释氧、涵养⽔源、保育⼟壤、净化⼤⽓环境、积累营养物质及⽣物多样性保护等6项⽣态服务功能年价值达10.01万亿元。
⼆、美国 美国⼤部分地区属北温带和亚热带⽓候，佛罗⾥达半岛南端属热带，阿拉斯加州则属于寒带。
美国森林⾯积为2.13亿hm2，森林覆盖率为23.2%。
森林总蓄积量为247亿m3。
主要树种有美洲松、黄松、⽩松和橡树类。
林地所有制形式有国家所有、州所有、部族所有、社区所有及私⼈所有5种。
联邦政府对国家、州所有森林以及私⼈所有⾮⼯业林提供技术和资⾦上的扶持政策。
美国采⽤了“费⽤分担补助计划”，促进私⼈营造⾮⼯业林，弥补了由于国有森林采伐量减少所引起的⽊材短缺。
美国⽬前有林业激励、农业保护、⼯作激励和⼟地储备4种联邦补助项⽬，并且取得了良好效果。
美国⼗分重视“⾮⽊材”森林经营，以充分发挥森林的⾮⽊材效益。
在森林经营⽅⾯，美国强调“森林⽣态系统经营”的理念，重视森林⽣态效益和社会效益。
几种不同更新的森林群落碳储量结构特征分析张国斌1,2，李秀芹2，徐泽鸿1，胡茶青3，张世能2，胡国华3【摘要】摘要：森林更新是维持和扩大森林资源的主要途径，也是森林结构调整、森林可持续经营和构建多功能高效的森林生态系统的过程。
在安徽南部的岭南林场，选择了马尾松（Pinus massoniana Lamb）人工林(MP)、杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林(CF)、阔叶混交天然次生林(MB)和针阔混交人工次生林(MN)等4种具有典型代表性的森林群落类型，研究了不同更新方式形成的森林群落的碳储量结构特征。
结果表明：（1）针阔混交次生林树干生物量密度最大，为(67.32±56.57) mg·hm-2，杉木人工林生物量密度最小，为(43.79±9.13) mg·hm-2，而马尾松树干生物量所占比例最大，为(64.04±1.49)%。
阔叶混交次生林碳储量最高，为(126.47±90.75) mg·hm-2；（2）4种群落类型中，阔叶混交林与马尾松群落碳密度最大，分别为95.67和98.21 mg·hm-2，杉木群落碳密度最小，为55.41 mg·hm-2。
阔叶混交林中的灌木层生物量碳密度最大，为(17.438±24.627) mg·hm-2，马尾松林的草本层和枯落层生物量碳密度最高，分别为(1.326±0.431)、(5.517±2.846) mg·hm-2；（3）阔叶混交林群落的地下碳储量最高，为(10.5±9.8) mg·hm-2，群落地下碳储量从大到小的顺序是阔叶混交林>针阔混交林>杉木林>马尾松林。
相应的群落地上碳储量从大到小的顺序是阔叶混交林>针阔混交林>马尾松林>杉木林。
杉木林根茎比（R/S）最大，为0.21±0.01，杉木林群落中的灌木层根茎比（R/S）最大，为1.61±0.11；（4）在阔叶混交林中，株数密度与乔木层、草本层的碳比例正相关。
中国森林生态系统碳储量——生物量方程森林生态系统的生态功能和生态系统服务受到全球气候变化的影响。
其中，森林生态系统的碳储量是一个重要的指标，它不仅与生态系统的碳循环、能量平衡密切相关，而且与全球气候变化密切相关。
本文将介绍中国森林生态系统碳储量的生物量方程。
一、森林生态系统碳储量的意义森林生态系统是陆地生态系统中碳贮存的重要组成部分。
森林生态系统碳储量的增加和减少直接影响着全球碳循环和气候变化。
因此，认识和测定森林生态系统的碳储量，对于了解全球碳循环的过程和机制、评估森林生态系统对全球气候变化的响应和调控、以及推动全球碳排放的减少和生态保护具有重要意义。
二、森林生态系统碳储量的测量方法森林生态系统的碳储量测量包括两种方法：一种是直接测量森林生态系统碳储量的生物量，并将其转化为碳储量，另一种是间接测量，即通过模型计算得出。
下面将重点介绍直接测量方法。
1. 土壤碳储量的测量土壤碳储量是指土壤中所含有的碳元素的总量。
土壤碳储量可通过样地调查和模型求算两种方法进行估算。
样地调查法主要是通过选择代表性的样地，测定土壤碳含量和土层厚度，最终求得每平方米土地上的碳储量。
模型求算法主要采用计算机模拟的手段，结合土地利用类型、土地类型、气候和地形等因素，通过计算机算法模拟得到土壤碳储量。
2. 森林鸟类中碳储量的测量森林鸟类中碳储量的测定一般采用测定鸟体碳含量的方法。
通常，将采集的鸟体样本放入烤箱中加热，然后用碳定量分析仪测量出鸟体中的总碳含量，再将其转化为碳储量。
3. 土壤微生物中碳储量的测量土壤微生物中碳的含量和种类是评价土壤肥力和生态系统功效的重要指标，其测量方法主要是通过分离并进行培养和炭素同位素分析。
核磁共振技术和高通量测序技术也可以用于测量土壤微生物中碳的含量和种类。
三、中国森林生态系统碳储量的生物量方程中国共有森林面积约2088万公顷，森林碳储量达15.1亿吨，约占全国碳储量总量的7.2%。
为了更好地估算和管理中国森林生态系统的碳储量，许多学者和研究人员开展了相关的研究工作。
观光木人工林生态系统碳储量及其分布格局*黄松殿1** 吴庆标2 廖克波1 莫德祥2 覃 静2(1南宁良凤江国家森林公园,南宁530031;2广西大学林学院,南宁530005)摘 要 在生物量调查的基础上,对南亚热带27年生观光木(Tsoongiodendron odorum)人工林生态系统的碳储量及分配格局进行了研究㊂结果表明:观光木人工林生态系统植被层生物量为101.26t ㊃hm -2,乔木层生物量占86.90%;观光木的各器官碳素含量在426.5~496.9g ㊃kg -1,大小排序为:树干>枝条>枯枝>根兜>粗根>树叶>中根>树皮>细根㊂观光木人工林生态系统总碳储量为180.49t ㊃hm -2,其中0~80cm 土壤层碳储量是植被层的2.67倍;乔木层年净固碳量为3.07t ㊃hm -2㊃a -1,并主要以地上部分为主㊂关键词 观光木;生物量;碳储量;碳素分配中图分类号 S718.5 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2011)11-2400-05Carbon storage and its allocation in an artificial Tsoongiodendron odorum ecosystem in southern subtropical region of China.HUANG Song⁃dian 1**,WU Qing⁃biao 2,LIAO Ke⁃bo 1,MO De⁃xiang 2,QIN Jing 2(1Guangxi Nanning Liangfengjiang National Forest Park ,Nan⁃ning 530031,China ;2Forestry College ,Guangxi University ,Nanning 530005,China ).Chinese Journal of Ecology ,2011,30(11):2400-2404.Abstract :Based on the biomass investigation,this paper evaluated the carbon storage and its al⁃location in a 27⁃year⁃old Tsoongiodendron odorum plantation ecosystem in southern subtropical re⁃gion of China.In the ecosystem,the total biomass of vegetation layer was 101.26t㊃hm -2,and the biomass of tree layer occupied 86.90%.The carbon storage in various organs of the trees ranged from 426.5to 496.9g㊃kg -1,with the order of trunk >branch >dead branch >root tip >coarse root >leaf >middle root >bark >fine root.The total carbon storage of the ecosystem was 180.49t㊃hm -2,and the carbon storage in 0-80cm soil layer was 2.67times of that in veg⁃etation layer.The annual net carbon sequestration of the tree layer was 3.07t㊃hm -2㊃a -1,mostly in aboveground part.Key words :Tsoongiodendron odorum ;biomass;carbon storage;carbon allocation.*桂林科字[2009]第22号和中国科学院战略性先导科技专项(XDA05050205)资助㊂**通讯作者E⁃mail:Husd7743@收稿日期:2011⁃04⁃28 接受日期:2011⁃07⁃08 人类对化石燃料的大量燃烧以及对森林的大规模破坏,导致大气中的CO 2剧增而引起了温室效应㊂相关研究表明,CO 2对于大气温室效应的贡献率达到50%以上(Rodhe,1990)㊂森林生态系统是大气碳循环中重要的一环,对调节与维持地球碳平衡有着不可替代的作用㊂作为陆地表面最大的碳库,森林生态系统固定了陆地生态系统地上部分76%~98%的有机碳和地下部分40%的有机碳(Christo⁃pher,1999)㊂如今,随着对森林影响地球大气循环的相关研究的展开,森林碳汇也已经成为许多学者研究的热点(王效科等,2001)㊂我国由于森林资源的人为破坏,在1949 1980年间,森林向大气释放了618亿t 的CO 2;1981 1998年,我国实施了大规模人工造林工程,森林每年固定大气中0.21亿t CO 2,森林碳汇潜力巨大(Fang et al.,2001)㊂但是,不同人工林类型及同一森林类型在不同区域的森林碳汇作用不同,人工林碳储量和碳汇估算存在明显的不确定性㊂观光木(Tsoongiodendron odorum ),为木兰科(Magnoliaceae)观光木属常绿大乔木,单种属树种,俗名:宿轴木兰㊁香花木㊁香花楠,为我国特有,是国家二级保护珍稀濒危树种(池毓章,2007)㊂其树干通直,树皮浅灰,皮层略厚,有香味,木材材质轻软细生态学杂志Chinese Journal of Ecology 2011,30(11):2400-2404致,边材淡黄色,心材淡绿色,易加工,是优良的用材树种㊂观光木具有良好的速生性和丰产性,速生期为4~12年,适生于温暖湿润气候,主要分布于江西南部㊁福建㊁广东㊁广西㊁海南南部(邱德英等,2009;罗坤水等,2010)㊂早在80年代初,我国就有学者对观光木的引种㊁育苗㊁栽培技术进行了研究(陈玉洁和谢早荣,1982)㊂之后又有一些学者对观光木人工林的生长规律,群落结构,生态效益等方面进行研究(刘春华等,1993;吉悦娜等,2008;罗坤水等,2010)㊂而关于观光木生物量和碳储量的研究,只报道过杉木观光木混交林的一些研究结果(李丽红,2002;杨玉盛等,2003),对于观光木纯林的研究还未见报道㊂1 研究地区与研究方法1.1 研究地概况本研究地位于广西南宁良凤江国家森林公园内(22°34′31″N 22°46′51″N,108°15′14″E 108°22′22″E),属南亚热带南缘季风气候,年均气温21.6℃,极端最高温度为40℃,极端最低温度-1.5℃,≥10℃的年积温在7600℃以上,年均降雨量在1280mm以上,且多集中在5 9月,年无霜期达342d㊂地层以第三系㊁泥盆系的地层为主,土壤则由该地层中的不同母岩和母质发育而成,以赤红壤为主,土层平均厚度在80cm以上㊂试验林地是1983年营造的观光木人工林,面积为0.22hm2,郁闭度为0.95,林分密度为1383株㊃hm-2㊂林分平均树高为16.23m,平均胸径为14.36cm,树干解析表明,该林分的观光木成熟年龄为27年㊂林下植被草本层以弓果黍(Cyrtococcum patens)㊁五节芒(Miscanthus floridulu)㊁金毛狗蕨(Ci⁃botium barometz)为优势;灌木层以潺槁树(Litsea glutinosa)㊁糙叶榕(Ficus irisana)和阴香(Cinnamo⁃mum burmannii)等为优势㊂林下植被覆盖度约为50%,枯落物层厚度约为2~3cm㊂1.2 研究方法1.2.1 植物样品采集及C含量测定 于2010年11月在观光木人工林中设置1000m2的临时标准地,对标准地内的每株树木进行编号并测定树高和胸径㊂根据测定结果,在标准地内选取7株标准径阶木,采用Monsic分层切割法和全根挖掘法,将平均木以2m分段称重,测定乔木层生物量;同时分别在树干的上㊁中㊁下部位取约5cm厚度的圆盘样品,用以测定树干的含水率和树皮率;收集乔木层叶㊁枝㊁皮㊁干,以及地下根系部分(细根(根直径d<0.5cm)㊁中根(0.5~2.0cm)㊁粗根(≥2.0cm)㊁根蔸)分别称重,并采集样品(秦武明等,2008);采用样方收获法(标准地内随机设置5个面积为1m×1m的小样方),测定林下植被和凋落物生物量㊂样品经烘干㊁粉碎㊁过筛后,采用元素分析仪(Vario ELⅢ,德国)测定,每个样品2个重复㊂分析工作在中国科学院生态环境研究中心完成㊂1.2.2 土壤样品采集及C含量测定 在标准地中分别设置8个代表性采样点,按0~20㊁20~40㊁40~60㊁60~80cm分层采集土壤样品,并把同一层次土壤按重量比例混合,带回实验室于室内自然风干和粉碎过筛后采用元素分析仪(Vario ELⅢ,德国)测定,每个样品2个重复,分析工作在中国科学院生态环境研究中心完成㊂同时用环刀(100cm3)采集各层土壤的原状土,带回实验室用环刀法测定土壤密度㊂1.2.3 数据处理 所有原始实验数据整理和图表制作采用Excel2003软件进行,不同器官的碳含量显著性差异比较采用SPSS11.5软件的单因素(one⁃way AVOVA)分析进行㊂1.3 生物量和碳储量的计算方法1.3.1 生物量的计算方法 生物量计算采用径阶标准木法,在样地内进行每木检尺,根据测定的乔木胸径㊁树高以及林木径级分配确定几株标准木,按比例从各径级中选择出标准木,用标准木各组成(干㊁枝㊁叶㊁根)的平均生物量乘以该样地对应的径阶株数后,汇总得到人工林总生物量(罗辑等,2000)㊂灌草层和凋落物层生物量是采取实地收获法获得㊂1.3.2 碳储量的计算方法 植物碳储量采用元素分析仪器获得植物碳元素含量,根据对应器官的平均碳含量乘以对应林分器官的总生物量就可得到各器官的总碳储量,相加得到人工林总碳储量(周玉荣等,2000)㊂土壤碳储量用土壤碳含量乘以土层厚度和土壤密度㊂具体公式为:C s=∑0.1×H i×B i×O i式中:C s为土壤碳储量(t㊃hm-2);H i为第i层土壤的平均厚度(cm);B i为第i层土壤的平均容重(g㊃cm-3);O i为第i层土壤的平均碳含量(g㊃kg-1), 0.1为单位换算系数㊂1042黄松殿等:观光木人工林生态系统碳储量及其分布格局最后用各器官生物量和碳储量除以27年即可得到林分各器官的年净生产力和年净固碳量㊂2 结果与分析2.1 观光木人工林生态系统库大小与分配2.1.1 乔木层各器官碳素含量 从图1可以看出,观光木各器官碳素含量在426.5~496.9g㊃kg -1,同一器官组分变异系数在0.89%~9.41%,碳素含量符合45%~50%这个转换率(周玉荣等,2000),各器官之间含碳量差异极显著(P <0.01)㊂和其他器官相比,干材的碳素含量最高,这与成熟林楠木㊁马尾松㊁尾巨桉等用材林树种研究结果一致(尉海东和马祥庆,2006,2007;叶绍明等,2010);除中根㊁树皮㊁细根的碳素含量较低以外,其他器官碳素含量均在480g㊃kg -1以上;枯枝和枝条的碳素含量相差不大;乔木层地上部分器官碳素含量稍大于地下部分,各器官之间存在一定的差异㊂2.1.2 林下植被㊁凋落物碳素含量 从图2可以看出,观光木人工林林下植被碳素含量从大到小分别为:灌枝﹥灌叶﹥枯落物﹥灌根﹥草本层㊂灌木层的地上部分碳素含量大于地下部分,与乔木层碳素含量分配规律一致,并且灌木各个器官都明显大于草本层碳素含量㊂枯落物含碳率为46.13%,与火力楠纯林凋落物层平均最大含碳率45.55%相近(赵凯,2010)㊂2.1.3 土壤碳含量 森林土壤碳储量在整个森林生态系统中占有十分重要的地位,森林土壤碳储量通常为植被层的2倍(Dixon et al.,1994)㊂从图3可以看出,观光木人工林土壤碳含量在0~20cm 最高,为20.3g㊃kg -1,并随深度的增加而逐渐减少,20~-1cm图1 观光木人工林乔木层碳元素含量Fig.1 Carbon content in tree layers of Tsoongiodendron odorumplantation图2 观光木林下地被层碳元素含量Fig.2 Carbon content in understory layers of Tsoongio⁃dendron odorum plantation图3 观光木人工林土壤碳含量Fig.3 Carbon content in soil layers of Tsoongiodendron odorum plantation碳含量的1/2㊂在调查的0~80cm 土壤层中,有63.3%的碳储存在0~40cm 土壤之中,可见上层土壤为土壤层的主要碳库㊂2.2 观光木人工林生物量与碳储量从表1可以看出,27年生观光木人工林的生物量为101.26t㊃hm -2,其中乔木层生物量为88.00t㊃hm -2,所占比重最大㊂27年生观光木人工林生态系统碳储量为180.49t㊃hm -2㊂其中观光木人工林植被层碳储量为49.18t㊃hm -2㊂0~80cm 土壤层碳储量为131.31t㊃hm -2,为植被层的2.67倍㊂此外,乔木㊁灌木㊁草本和凋落物的碳储量分别占植被层的87.52%㊁8.30%㊁1.55%㊁2.64%㊂可见,整个观光木人工林生态系统植被层碳库主要集中在乔木层㊂2.3 观光木人工林乔木层年固碳量估计由表2可以看出,观光木人工林各器官年净生产力在0.19~2.95t㊃hm -2㊃a -1,其中树皮最低,树枝最高(按4年算),整个乔木层年净生产力为6.29t㊃hm -2㊃a -1,年净固碳量为3.07t㊃hm -2㊃a -1㊂各2042 生态学杂志 第30卷 第11期 表1 观光木人工林林分生物量和碳储量Table1 Biomass and carbon storage of Tsoongiodendron odorum plantation层次器官生物量t㊃hm-2%碳储量t㊃hm-2%乔木层地上部分干材51.5750.9325.5551.95树皮5.054.992.214.49树枝11.8011.655.7711.73树叶2.432.401.172.38小计70.8669.9834.7070.56地下部分根兜13.8513.686.7613.75粗根1.941.920.971.97中根0.770.760.360.73细根0.580.570.250.51小计17.1416.938.3416.96合计88.0086.9043.0487.52灌木层地上部分灌枝6.266.182.986.06灌叶2.212.181.042.11地下部分根系0.130.130.060.12合计8.618.504.088.30草本层合计1.831.810.761.55凋落物层合计2.822.781.302.64植被层合计101.2610049.181000~80cm土壤层131.31表2 观光木人工林乔木层年净固碳量(t㊃hm-2㊃a-1) Table2 Average net production and distribution of bio⁃mass and carbon in tree layer of Tsoongiodendron odorum plantation组分净生产力年净固碳量年净碳素累积量树叶0.61*0.29*0.04**树枝2.95*1.44*0.21**树干1.910.950.95树皮0.190.080.08根0.630.310.31合计6.293.071.59树干㊁树皮和根的年净固定碳量按27年计,*树枝和树叶按4年算; **树枝和树叶按27年算㊂器官年净固碳量所占比例与净生产力较为相似,其中树枝年净固碳量最高,占乔木层的46.91%,其次是树干占30.94%,其他部分较低,树叶㊁树皮和根分别占9.45%㊁2.61%和10.10%㊂若按27年算乔木层各器官年净碳素累积量,观光木人工林乔木层年净碳素累积量为1.59t㊃hm-2㊃a-1㊂3 讨 论本研究表明,观光木人工林乔木层各器官碳含量大小排序大致为:树干﹥树枝﹥根蔸﹥粗根﹥树叶﹥中根﹥树皮﹥细根,各器官平均碳素含量为47.11%㊂相比而言,28年生火力楠单株林木平均碳素含量为49.13%(赵凯,2010);速生阶段杉木人工林的平均碳素含量为47.66%(方昕等,2002);马尾松各器官平均碳素含量为54.46%(尉海东和马祥庆,2007),观光木各器官碳素含量符合45%~50%的转换率(周玉荣等,2000)㊂27年生观光木人工林生态系统碳储量为180.49t㊃hm-2,低于我国森林生态系统平均碳储量258.82t㊃hm-2(周玉荣等,2000),其中植被层的碳储量为49.18t㊃hm-2㊂而27年生杉木观光木混交林(混交比例约为2:1)的植被层碳储量约为135.759t㊃hm-2(杨玉盛等,2003);28年生低密度和高密度火力楠人工林的植被层碳储量分别为50.24和59.93t㊃hm-2(赵凯,2010);成熟林马尾松人工林植被层的碳储量约为76.85t㊃hm-2(尉海东和马祥庆,2007)㊂可见,观光木人工林植被层碳储量略低于火力楠人工林㊂而在整个观光木人工林生态系统之中,土壤层碳储量所占比例较大,0~80cm 土壤层碳储量为131.31t㊃hm-2,占总碳储量的72.75%,低于我国森林生态系统平均土壤碳储量201.76t㊃hm-2(周玉荣等,2000)㊂但与其他树种在华南区的土壤碳储量相比,观光木土壤碳储量相对较高,例如火力楠(111.19~116.55t㊃hm-2)㊁马尾松(107.09t㊃hm-2)㊁杉木观光木混交林(80.28t ㊃hm-2)㊁杉木火力楠混交林(79.46t㊃hm-2)(杨玉盛等,2003;尉海东和马祥庆,2007;郭家新,2008;3042黄松殿等:观光木人工林生态系统碳储量及其分布格局赵凯,2010)㊂由此可见,观光木人工林碳汇能力主要优势在于土壤层,森林土壤的碳储量较为可观㊂作为观光木人工林生态系统主要的碳库,乔木层年净固碳量为3.07t㊃hm-2㊃a-1,并且主要以地上部分为主㊂相比而言,速生阶段杉木林年净固碳量为3.49t㊃hm-2㊃a-1(方昕等,2002);38年生马尾松林年净固碳量为4.91t㊃hm-2㊃a-1(方晰等, 2003);热带山地雨林为3.82t㊃hm-2㊃a-1(李意德等,1998)㊂若按27年算,观光木人工林乔木层年净碳素累积量为1.59t㊃hm-2㊃a-1㊂可见,观光木人工林年净固碳量比较可观,在固碳方面具有较好的发展前景㊂参考文献陈玉洁,谢早荣.1982.珍贵树种观光木㊁大果树参的引种育苗及栽培.湖南林业科技,(2):18-20.池毓章.2007.观光木播种苗生长规律及育苗技术研究.福建林业科技,34(1):122-132.方 晰,田大伦,胥灿辉.2003.马尾松人工林生产与碳素动态.中南林学院学报,23(2):11-15.方 昕,田大伦,项文化,等.2002.速生阶段杉木人工林碳素密度㊁贮量和分布.林业科学,38(3):14-l9.郭家新.2008.杉木火力楠混交林与杉木纯林土壤碳氮库研究.福建林业科技,25(2):5-9.吉悦娜,颜立红,彭春良,等.2008.观光木一年生苗生长规律研究.湖南林业科技,(3):17-19.李丽红.2002.杉木观光木混交林的生长状况及生物量研究.福建林业科技,29(1):6-13.李意德,吴仲民,曾庆波,等.1998.尖峰岭热带山地雨林生态系统碳平衡的初步研究.生态学报,18(4):371-378.刘春华,张春能,郑燕明.1993.观光木人工林驯化栽培试验和系统生产力研究.福建林业科技,(2):45-49.罗 辑,杨 忠,杨清伟.2000.贡嘎山森林生物量和生产力的研究.植物生态学报,24(2):191-196.罗坤水,程接娣,邓绍勇,等.2010.优良木兰科树种观光木造林技术.现代农业科技,(23):208-209.秦武明,何 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