吴宏扬

（广西壮族自治区国有维都林场，广西来宾546100）

吊皮锥（Castanopsis kawakamii Hayata）为壳斗科常绿高大乔木，星散分布在我国东南沿海至台湾的南亚热带常绿阔叶林中，具有树干高大、树形优美、材质优良、适应力强且生长较快等特点，其木材广泛用于家具生产、建筑材料以及工艺品加工等方面[1-4]。前人对于吊皮锥的研究主要集中在苗期管理[5-6]，天然林和人工林结构分布规律[7-9]，吊皮锥与针叶混交林的碳贮量研究等方面[10-11]，但对于吊皮锥人工纯林的研究却未见报道。吊皮锥适应力非常强，在广西的石山地区海拔500 m处也有一部分的天然林零星分布，因此，研究吊皮锥的碳贮量将有利于了解其栽培技术的规律，缓解目前我区的石漠化问题，同时有利于改善人工林单一、大面积种植而引起的生态环境恶化的状况。基于此，笔者研究了吊皮锥人工林的碳贮量方面的情况，揭示了吊皮锥人工林在碳循环中的积极作用，旨在为该树种的推广提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于广西壮族自治区国有维都林场永福县堡里镇造林点（24°47′17.89″N，110°4′4.23″E），属亚热带季风气候区，冬短夏长，气候温和，日照充足，雨量充沛。年平均气温为20.6℃，极端最高温度为40℃，极端最低温度-3.5℃，≥10℃的年积温在7 100℃以上，年均降雨量在1 180 mm以上，且多集中在5—9月，占全年降雨量的74.1%，年无霜期达322 d。试验地平均海拔504 m，平均坡度约25°，土壤则由第三系中的不同母岩和母质发育而成，山多、丘陵多，属于典型的喀斯特地貌。以赤红壤居多，土层平均厚度在80 cm以上。所调查林分保存密度为515株/hm2，林分郁闭度0.85。林分的灌木层以越南悬钩子（Rubus cochinchinensis）、九节芒（Psychotria rubra）为优势，少量分布三叉苦（Crescentia alata H.B.K.）、鸭脚木（Schefflera octophy）等；草本层以金毛狗（Cibotium baromerz）、东方乌毛蕨（Blechnum oriental）为优势，少量分布海金沙（Lygodium japonicum.sw）、五节芒（Miscanthus floridulus）等。

1.2 试验方法

对吊皮锥人工林进行样地调查，经实地踏查后，根据实际林分调查数据分析，在吊皮锥人工林林分内选择海拔、坡向、坡位等立地条件相同选定3块面积为400 m2（20 m×20 m）的方形标准地，并做好记号。选定标准地之后，对标准地内的林木进行每木检尺，测定各树木胸径和树高，胸径用胸径围尺测量，树高用电子测高器逐株测量。测定过程中从上到下采取“之”字形的方式进行，并在每颗树上用油漆标注其树高和胸径，以便快速确定平均木。记录每个样地海拔、小地形、坡向、坡位、土壤类型等因子以及各样地林冠下植物的种类和覆盖度。

样品碳含量的测定，将所采集的乔木（根、干、枝、叶）、灌木层、草本层、凋落物层样品，经烘干、粉碎、过筛后装瓶待测。

土壤样品的采集及碳含量的测定：在标准地中设置3个具有代表性的土壤采样点，按0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm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装瓶待测。用元素分析仪（Vario ELⅢ，德国）测定碳含量。同时用环刀（100 cm3）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。

1.3 碳贮量的计算方法

森林生态系统的碳贮量由植被、凋落物和土壤碳贮量3部分组成：植被碳贮量是基于生物量乘以转换比率，即干物质中碳的比重计算得来；凋落物碳贮量通过凋落物的现存生物量乘以比例系数0.5得来；土壤有机碳贮量参照莫德祥[12]关于植物的碳贮量计算方法进行，公式为：C=∑0.1Hi×Bi×Oi，式中，C为土壤有机碳储量（t/hm2），Hi为第i层土壤的平均厚度（cm），Bi为第i层土壤的平均容重（g/cm3），Oi为第i层土壤的平均有机碳含量（g/kg），0.1为单位换算系数。

2 结果与分析

2.1 乔木层各器官碳素含量

各器官碳含量计算结果如图1所示，可以看出27年生的吊皮锥乔木层各器官的碳含量在459.6～488.8 g/kg的范围内变化，树干的碳含量最高，碳含量最低的器官为树叶，吊皮锥各部分碳含量由大到小的顺序为：树干（488.8 g/kg）>根兜（485.2 g/kg）>中根（484.5 g/kg）>粗根（484.2 g/kg）>枝（483.4 g/kg）>细根（459.9 g/kg）>叶（459.6 g/kg）。由此可见，树干、树枝、根兜、粗根、中根的碳含量相当接近，各部分器官的碳含量差异可能与吊皮锥的生长、分化情况相关。

图1 吊皮锥人工林乔木层碳素含量

2.2 林下植被、凋落物碳素含量

由图2可看出，吊皮锥人工林林下碳含量由大到小顺序为：凋落物层﹥灌木层地上﹥灌木层地下﹥草本层。各部分碳含量在412.2～469.2 g/kg之间，其中凋落物碳含量最高，草本层的碳含量最低，而灌木层地上部分和地下部分碳含量差异不大，界于草本层和凋落物层碳含量之间。凋落物碳含量为469.2 g/kg，与乔木层枝（483.4 g/kg）、叶（459.6 g/kg）的碳含量非常接近，可见吊皮锥人工林下的凋落物多为吊皮锥的枝叶，灌草的凋落物并不多。凋落物碳含率为46.62%，与观光木人工林纯林凋落物层46.13%的碳含率非常接近[13]。

图2 灌草层及凋落物碳含量

2.3 土壤层碳含量

森林土壤碳库在调节全球碳平衡上具有重要作用[14]。森林土壤碳贮量在整个森林生态系统中占有十分重要的地位，通常森林土壤碳贮量大约为植被层的2倍[13]。从表1可以看出，吊皮锥人工林土壤碳含量在0~20 cm土层最高，达到30.55 g/kg，其次为20~40 cm土层，为17.85 g/kg，碳含量最低的土层为80~100 cm，其碳含量仅为8.35 g/kg。由此看见，在吊皮锥人工林中，土壤层碳含量随着土层深度的增加而呈现不同程度的递减趋势。在0~40 cm土层中，碳含量占总碳量的64.48%，可见土壤层碳库主要集中在上层，这可能是由于地表凋落物在微生物分解下，有机物质主要集中在上层土壤。在60~100 cm土层中碳含量变化不大，说明有机物质在雨水淋溶作用下很难下渗到深层土壤。

2.4 吊皮锥人工林生物量与碳贮量

从表2可以看出，27年生的吊皮锥人工林的总生物量为272.57 t/hm2，其中乔木层的生物量为263.87 t/hm2，占林分总生物量的96.81%，是27年生观光木人工林生物量101.26 t/hm2[14]的2.6倍，是27年生人工林山白兰生物量117.11 t/hm2[13]的2.25倍；乔木层地上、地下部分分别占林分生物量的75.85%和20.96%。由此可见，吊皮锥人工林在近乎相同的立地条件（均位于广西南宁良凤江国家森林公园内）下，同为27年生的树种，其生物量相比于观光木、山白兰人工林的生物量极为丰富。而吊皮锥人工林中灌木层、草本层及凋落物层生物量所占的比例很小，分别为0.10%、0.16%和2.94%。27年生的吊皮锥人工林的碳贮量为340.25 t/hm2，其中植被层的碳贮量为132.26 t/hm2。土壤层的碳贮量为207.99 t/hm2，是植被层碳贮量的1.57倍。乔木层占植被层碳贮量的比例最大，为96.94%，其中吊皮锥地上、地下部分分别占76.02%和20.91%，可见植被层的碳贮量主要集中在乔木层的地上部分，在地上部分的碳贮量中又以树干50.85%的比例最大。其余灌木层、草本层和凋落物层占植被层碳贮量的比例分别为0.08%、0.14%和2.84%。在碳贮量上，吊皮锥人工林的碳贮量（340.25 t/hm2）同样高于同生长年限、立地条件相近的观光木（180.49 t/hm2）、山白兰（158.21 t/hm2）人工林生态系统[12]。由此可见，吊皮锥人工林可作为较好的碳汇树种来发展。

表1 土壤层碳含量

表2 吊皮锥人工林生物量和碳储量

2.5 吊皮锥人工林乔木层年固碳量估计

由表3可知，若年净生产力和年固碳量枝、叶按四年计算，树干、树根按27年计算，吊皮锥人工林各器官年净生产力在1.43~15.86 t/hm2之间，树枝的年净生产力最高（15.86 t/hm2），树叶最低（1.43 t/hm2），整个乔木层年净生产力为24.50 t/hm2；年固碳量为11.84 t/hm2，各部分年固碳量由大到小的顺序为：树枝（7.66 t/hm2）>树干（2.49 t/hm2）>树根（1.02 t/hm2）>树叶（0.66 t/hm2）。如按27年计算，乔木层年净碳素累积量为4.75 t/hm2，年净碳素累积量最高的器官为树干的2.49 t/hm2，最低为树叶的0.10 t/hm2。

表3 吊皮锥人工林乔木层年净固碳量 t/hm2

3 结论与讨论

27年生的吊皮锥人工林的碳贮量为340.25 t/hm2，其中植被层的碳贮量为132.26 t/hm2，土壤层的碳贮量为207.99 t/hm2。乔木层各器官碳贮量的大小顺序为：树干>枝>根兜>叶>粗根>中根>细根。灌木层、草本层和凋落物层的碳贮量分别为0.11、0.18、3.76 t/hm2。吊皮锥人工林的碳贮量（340.25 t/hm2）同样高于同生长年限、立地条件相近的观光木（180.49 t/hm2）、山白兰（158.21 t/hm2）人工林生态系统的碳贮量[12-13]，说明吊皮锥人工林的碳贮量较为丰富，可作为较好的碳汇树种来发展。

乔木层作为吊皮锥人工林生态系统的主要组成部分，年净生产力为24.50 t/hm2，高于27年生观光木人工林林分生产力7.4 t/hm2[15]及26年生红椎人工林净生产力[16]；年固碳量为11.84 t/hm2。若按27年计算，年净碳素累积量为4.75 t/hm2，高于27年生山白兰人工林乔木层的年净碳素累积量（1.83 t/hm2）[12]。可见，吊皮锥人工林年净生产力和固碳量较为可观，在固碳方面有较好的发展前景。

吊皮锥人工林土壤层的碳贮量为207.99 t/hm2，高于我国森林生态系统土壤平均碳贮量（201.76 t/hm2）[17]。吊皮锥人工林枝叶丰茂（占林分生物量的25.37%），具有丰富的凋落物，通过腐殖化作用使部分碳以有机质的形式进入土壤，较快地增加土壤有机碳含量和贮存量，从而增加生态系统的碳贮量。也有部分有机物质通过土壤呼吸作用以CO2的形式回到大气中，每年这部分的流失碳也值得研究，了解土壤碳贮量的波动性，以便充分的认识吊皮锥人工林的碳贮量。

鉴于马尾松与红椎同龄混交林的碳贮量（181.936 t/hm2）>26年红椎纯林的碳贮量（158.521 t/hm2）[16]，该次研究同为壳斗科的吊皮锥人工纯林，若作为生态林可间种其他耐荫相生树种，可通过试验得到合理的混交方式、合适的混交比例，不仅可以提高林分的抗逆性，而且能够充分利用林地提高林分的生产力和增加碳贮量，同时还能提高人工林生态系统的生物多样性。