赵 瑞, 孙保平, 于明含, 果 超

(北京林业大学 水土保持学院, 北京 100083)



广西壮族自治区平果县退耕还林植被碳储量特征

赵 瑞, 孙保平, 于明含, 果 超

(北京林业大学 水土保持学院, 北京 100083)

摘要：[目的] 明确广西壮族自治区平果县6种不同林种的乔木层、地被层、枯枝落叶层碳储量差异，为南方退耕还林工程区森林生态效益的评估提供数据支撑。 [方法] 以野外样地调查和数理为基础,结合基本统计方法进行分析。 [结果] 平果县不同退耕还林地乔木含碳率相差不大,除早熟桃之外,其他树种地上平均含碳率均在0.49到0.52之间。不同林分之间和相同林分的各器官之间均存在较大差异。6类退耕还林地的林地植被层总储碳密度由大到小依次为:八角26.864 t/hm2,板栗23.120 t/hm2,桉树22.863 t/hm2,马尾松16.686 t/hm2,早熟桃15.393 t/hm2,任豆9.956 t/hm2,退耕还林地植被层总碳储量为1.4374×105t。 [结论] 平果县乔木层的平均储碳密度值远低于中国及世界各地森林平均储碳密度估计值。

关键词：退耕还林,不同林地,含碳率,碳储量

森林生态系统是陆地生态系统的主体，储存了全球陆地植被碳库的77%和全球土壤碳库的39%[1]，为解决因大气中以CO2为主的温室气体浓度大幅度增加而导致全球气候变暖所引发的严重生态环境问题，森林生态系统碳汇功能研究已成为环境科学领域的重点和热点问题[2]。人工造林作为一种“碳汇”形式，以生物量形式固定和储存CO2，将在中国未来森林碳汇发挥巨大作用。退耕还林工程是中国林业生态建设史上规模最大的生态建设工程，是全国森林生态系统重要的组成部分。因此，研究退耕还林工程森林碳储量十分重要。

近些年，学者们从不同尺度、用不同方法对森林林分生物量、碳储量做了大量研究[3-12]，但针对重大生态工程本身的固碳能力的研究还较缺乏，胡会峰，魏亚伟等人对天然林保护工程区森林碳储量进行了研究[13-14]，申家朋，刘迎春等人研究了黄土丘陵区退耕还林工程主要树种的碳储量及其固碳潜力[15-16]。本研究以中国广西省平果县退耕还林工程区森林植被为对象，通过对平果县主要退耕地主要造林树种进行调查，对植被碳储量进行估算，研究了中国喀斯特地区人工生态工程的森林碳储量特征，以期丰富喀斯特特殊环境下人工恢复植被的生物量与碳储量的相关研究，并为南方退耕还林工程区森林生态效益的评估提供数据支撑。

1研究区概况

平果县地处广西壮族自治区西部，其地理位置为107°21′—107°51′E，23°12′—23°51′N，全县地势中高、南北低，红水河支流平治河流经北部，沿岸海拔 200～300 m，中部大石山区平均海拔280～450 m，是右江河与平治河的分水岭。气候属亚热带季风气候，夏长冬短，光照较强。年平均气温 21.5 ℃，降雨量多集中在6—9月，年平均降雨量达1 200～1 500 mm，年均蒸发量为1572 mm，相对湿度约80%。土壤主要为砂页岩红壤与棕色石灰土。退耕还林植被多为南方乡土树种，造林时间为2002年至2004年，主要有马尾松(Pinusmassoniana)、桉树(Eucalyptus)、任豆(Zeniainsignis)、板栗(Castaneamollissima)、八角(Illiciumverum)和早熟桃 (Amygdaluspersica)等。

2研究方法

2.1　植被群落调查及生物量测定

在试验区不同退耕林种内设置标准地(20 m×20 m)，在标准地对角线及中心位置设置乔木样方大小为5 m×5 m，以天然草地作为对照样地，草本样方大小为1 m×1 m。对每一标准地的乔木进行每木尺检，选出代表该标准地最接近这两个平均值的树木作为标准木，采用全挖实测法测定标准木的生物量，按林木的组织器官分别称取鲜质量，同时采集分析样品1.0 kg。记录每个样方内草本植物种类，采用全挖实测法分别测定每个样方内各种植物的生物量，并分别采集分析样品1.0 kg。将各样地内的枯枝落叶全部选出称质量，分别采集分析样品1.0 kg。分别取样称重，把样品带回实验室置于80 ℃的烘箱24 h，称重，求出干鲜重比率，进而换算各种植物、枯枝落叶层的生物量(表1)，试验样品采集时间为2010年。

表1　不同退耕林地树木各器官生物量

2.2　化学分析方法及数据处理

样品的有机含碳率测定采用干烧法，具体采用Elementar Vario EL元素分析仪进行样品分析，每次测3个平行样，测定结果取平均值。乔木层、草本层、枯枝落叶层的平均含碳量均为加权平均值。其碳储量用它们的生物量与其相应碳含量的乘积求得。

3结果与分析

3.1　不同退耕林地生物量

喀斯特环境极为特殊，岩石裸露率高，土层浅薄且不连续，土壤多散布于石缝中，环境容量低，由此造成植物生长缓慢，个体数量虽多，但普遍偏小，喀斯特森林为低生物量森林，即使是茂兰喀斯特顶极群落常绿阔叶林群落其绿色生物量也只有为149 t/hm2，远低于同生态位的非喀斯特森林，只相当于沙漠边缘或北泰加林(150 t/hm2)[17]，人为干扰破坏严重的喀斯特峰丛洼地的生物量更小[18]。

3.2　不同树种含碳率

表2表明，各树种不同器官中的碳含率不同，基本表现为：枝叶>干>根，6种退耕树种且因种类不同而碳含率不同。乔木以马尾松含碳率最高(0.518)，早熟桃最低(0.479)。

可知，在同一林分的相同环境条件下，各植被层的各种植物，因植物种类不同或同一植物不同器官，其碳含量均不相同，这主要取决于植物的生物学特性。且针叶树种各组分的含碳率普遍高于阔叶树种，所有针叶树种各组分的平均含碳率均高于阔叶树和草本。

表2　不同植被各组成器官的含碳率

3.3　退耕还林地植被碳储量估算

3.3.1乔木层碳储量及其变异规律利用平果县不同林分的乔木层生物量及不同植被各器官的含碳率(表2)，计算出平果县6种退耕还林地各器官的储碳

密度(单位面积碳储量)和碳储量(表3)。各退耕还林树种面积见以下各表。

研究表明，平果县退耕还林地各个器官的储碳密度总量分别为：马尾松5.871 t/hm2，桉树10.392 t/hm2，八角14.226 t/hm2，板栗11.903 t/hm2，早熟桃1.911 t/hm2，任豆1.646 t/hm2，总碳储量为5.699×105t。其中，八角、桉树和板栗树干的储碳密度显著大于马尾松、早熟桃和任豆，桉树和早熟桃的枝叶储碳密度显著低于其他林分。不同林分根部的储碳密度和干的储碳密度呈现相同的趋势，同样是八角、桉树和板栗树干的储碳密度显著大于马尾松、早熟桃和任豆。综合地上部分的总储碳密度而言，八角最大为14.226 t/hm2，早熟桃和任豆显著低于其他林分。

表3　平果县不同退耕还林地乔木层各器官碳储量密度及碳储量

3.3.2地被物层(草本层)碳储量本研究中只是对草本层生物量进行研究，不包括地衣、苔鲜层。利用平果县不同退耕林地间草本层生物量的实测结果，计算出平果县6类退耕还林地林分草本层各组分的储碳密度和碳储量(表4)。

表4　不同退耕还林地草本层各器官碳储量密度及碳储量

表4显示，平果县退耕还林地6类林分草本层的储碳密最大的是马尾松和桉树，总碳储量分别为7.327 t/hm2和6.068 t/hm2，显著大于其他林分下的碳储量，碳储量最小的为板栗和早熟桃，早熟桃的碳储量显著低于其他林分，只有0.055 t/hm2。平果县退耕还林地草本层总碳储量4.685×104t，其中桉树和任豆的草本层碳储量总量最大。

3.3.3森林生态系统凋落物碳储量表5显示，平果县6类退耕还林地林分枯落物层的储碳密度依次为：板栗，桉树，早熟桃，任豆，马尾松和八角，其中板栗和桉树的储碳密度显著大于其他林分下枯落物的储碳密度，其次为早熟桃，任豆和马尾松的储碳密度较为接近，储碳密度最小的林分枯落物层为八角，只有2.860 t/hm2。所有林分下枯落物层储碳密度总量为3.990×104t，其中桉树和任豆枯落物层总碳储量显著大于其他林分下的枯落物层。

表5　不同退耕还林地枯落物碳储量密度及碳储量

3.3.4退耕还林植被总碳储量及其分配特征根据以上对平果县各类退耕还林地植被各部分碳储量的估算结果，将其汇总于表6。

表6表明，平果县6类退耕还林地林分的森林植被层总储碳密度从小到大顺序依次为：任豆<早熟桃<马尾松<桉树<板栗<八角，由此可见部分林地储碳密度较低，主要原因可能是退耕地人为干扰较严重，且马尾松、早熟桃、任豆林地成活率低，林分密度小，长势较差，生物量低。八角、板栗、桉树生物量大，长势良好，储碳密度较高。植被层总碳储量以桉树林的最大，占平果县退耕还林地植被层总碳储量的54.03%。

表6　平果县退耕还林地林分总碳储量及其分配特征

4结论与讨论

平果县不同退耕还林地乔木含碳率相差不大，除早熟桃之外，其他树种地上平均含碳率均在0.49～0.52，对照草本含碳率最低，为0.392。不同林分之间和相同林分的各器官之间均存在较大差异，如马尾松干占26.34%，枝叶占62.50%，根占11.16%；桉树干占81.72%，枝叶占5.41%，根占12.87%。无论是相同林分的不同器官之间，还是不同林分的相同器官之间均呈现出较大的差异性。

平果县6类退耕还林地的林地植被层总储碳密度由大到小依次为：八角26.864 t/hm2，板栗23.120 t/hm2，桉树22.863 t/hm2，马尾松16.686 t/hm2，早熟桃15.393 t/hm2，任豆9.956 t/hm2，退耕还林地植被层总碳储量为1.4374×105t，平均碳密度19.147 t/hm2，乔木层的平均储碳密度值远低于中国及世界各地森林平均储碳密度的一些估计值，如中国森林植被平均碳密度为38.4~49.45 t/hm2，美国56.6~61.0 t/hm2，俄罗斯33.2~47.6 t/hm2等，随着时间推移，林地碳储量将逐年增加，该地区的各类林地生态系统的碳储量还有很大潜力空间。

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Characterics of Carbon Storage in Forests of Grain for Green Project in Pingguo County, Guangxi Zhuang Autonomous Region

ZHAO Rui, SUN Baoping, YU Minghan, GUO Chao

(SchoolofSoilandWaterConservation,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China)

Abstract：[Objective] To explore the carbon storage characteristics of arbor layer, herb layer and litter layer of six different trees of grain for green project in Pingguo County in order to provide the data support for evaluation of forest ecological benefit further. [Methods] Based on the survey of sample plots and mathematical analysis, combining with the basic statistical method, the characteristics of carbon storage were analyzed. [Results] The difference of carbon content between different arbor layers was little. In addition to theAmygdaluspersica, the average carbon rates of other species on the ground ranged from 0.49 to 0.52. There were large differences between the various organs of the same stand, and the same situation for different stands. The decreasing order of carbon densities in different stands was followed as:Illiciumverum26.864 t/hm2,Castaneamollissima23.120 t/hm2,Eucalyptus22.863 t/hm2,Pinusmassoniana16.686 t/hm2,Amygdaluspersica15.393 t/hm2,ZeniainsignisChun 9.956 t/hm2. The total carbon storage of vegetation layer was 1.4374×105t. [Conclusion] The average carbon density of arbor layer in Pingguo County was far less than the estimated value in China and other countries.

Keywords:grain for green; different woodland; carbon content rate; carbon storage

文献标识码：A

文章编号：1000-288X(2015)03-0350-04

中图分类号：S718.55

通信作者：孙保平(1956—),男(汉族),山西省原平市人,本科,教授,博士生导师,主要从事荒漠化防治与水土保持相关研究。E-mail:sunbp@163.com。

收稿日期：2014-08-30修回日期：2014-10-02

资助项目：国家林业局公益性行业科研专项经费项目“南方退耕还林工程建设效益监测评价研究” (201004018)

第一作者：赵瑞(1990—),女(汉族),甘肃省兰州市人,硕士研究生,研究方向为水土保持。E-mail:wlc900127@163.com。