桂北地區(qū)不同林齡油茶林碳儲(chǔ)量分配格局

李海露

（湖南省土壤肥料研究所，湖南 長沙 410125）

桂北地區(qū)不同林齡油茶林碳儲(chǔ)量分配格局

李海露

（湖南省土壤肥料研究所，湖南 長沙 410125）

調(diào)查并分析了桂北地區(qū)不同林齡油茶人工林生態(tài)系統(tǒng)各部分的碳儲(chǔ)量。結(jié)果表明：幼齡林、中林齡、老齡林油茶人工林生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量分別為91.58、127.97和110.14 mg/hm2，植被層碳儲(chǔ)量分別為6.41、24.12和31.77 mg/hm2，土壤層碳儲(chǔ)量分別為85.17、103.85和78.37 mg/hm2；喬木層和土壤層是生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量的主體，兩者中的碳儲(chǔ)量所占比例達(dá)到總碳儲(chǔ)量的98%以上。

生物量；碳儲(chǔ)量；林齡；油茶

隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，大量化石燃料的燃燒以及土地利用方式的改變等人為因素導(dǎo)致CO2等溫室氣體濃度持續(xù)升高，氣候不斷變暖，全球環(huán)境日益惡化，引起了一系列的生態(tài)環(huán)境問題。目前，CO2減排的呼聲日益高漲[1]。

森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，是世界上除海洋之外最大的碳庫，約占全球陸地生態(tài)系統(tǒng)地上碳庫的80%和地下碳庫的40%[2]，對(duì)全球碳平衡起著十分重要的作用，其碳匯功能越來越受到人們的重視。準(zhǔn)確估算森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳現(xiàn)狀，對(duì)合理經(jīng)營和管理森林、評(píng)價(jià)森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯潛力、促進(jìn)森林和陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能等均具有重要意義。

油茶（Camellia oleifera）是我國特有的木本食用油料樹種，主要分布在長江以南各區(qū)域[3]。因其常綠、葉革質(zhì)、耐干旱貧瘠、壽命長等特性，是南方地區(qū)較適宜的防火樹種[4]。油茶是廣西重要的傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)樹種，全省油茶面積達(dá)40萬hm2[5]。作為全國油茶重點(diǎn)產(chǎn)區(qū)之一，近年來廣西省高度重視油茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在建設(shè)林業(yè)強(qiáng)區(qū)五大優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)、農(nóng)業(yè)千百億元九大產(chǎn)業(yè)過程中，油茶均占有一席之地[4]。因此，開展油茶林生態(tài)系統(tǒng)固碳現(xiàn)狀研究對(duì)評(píng)價(jià)森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯潛力、促進(jìn)森林和陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能的開發(fā)具有重要意義。筆者以廣西省不同林齡的油茶林為研究對(duì)象，分析了油茶林碳儲(chǔ)量隨林齡變化的規(guī)律，為區(qū)域尺度上估算森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫及碳平衡提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣地選擇與建立

調(diào)查樣地位于廣西壯族自治區(qū)北部（桂北）油茶林主產(chǎn)區(qū)的三江侗族自治縣、巴馬瑤族自治縣、田林縣，參考廣西森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查技術(shù)方法，將所調(diào)查油茶林劃分為幼齡林（≤6 a）、中齡林（6～30 a）和老齡林（≥30 a），3個(gè)階段分別處于初產(chǎn)期、盛產(chǎn)期和衰產(chǎn)期階段。每個(gè)林齡階段分別建立3塊立地條件基本一致的、大小為1 000 m2的樣地，各樣地相互間距離超過100 m。

1.2 調(diào)查與取樣

喬木調(diào)查：對(duì)樣地內(nèi)基徑≥2 cm的油茶全部進(jìn)行每木調(diào)查，記錄樹種名稱、基徑、樹高、冠幅、存活狀況及坐標(biāo)等信息。灌草、凋落物調(diào)查：按“品”字型在樣地內(nèi)設(shè)置3個(gè)樣方（2 m×2 m），調(diào)查樣方內(nèi)所有灌木種類、株叢數(shù)、高度、基徑、覆蓋度。草本植物調(diào)查：在每個(gè)樣方內(nèi)取1 m×1 m 大小的樣框，調(diào)查小樣框內(nèi)所有草本植物的種類、株叢數(shù)、平均高度、覆蓋度。

土壤取樣：樣地中多點(diǎn)分層取樣，Ⅰ層0～10 cm、Ⅱ?qū)?0～20 cm、Ⅲ層20～30 cm、Ⅳ層30～50 cm、Ⅴ層50～100 cm；同層土壤混勻制樣。

植株體取樣：按調(diào)查分層選取相應(yīng)植株體的根、葉和枝分別制樣。

1.3 分析測定

生物量的測定：喬木層生物量按汪珍川等[6]的油茶人工林生物量估算模型測定（表1）；其他層生物量按樣方內(nèi)全收獲法測定各器官生物量，并以平均值來推算樣地中該層的總生物量。

表1 油茶人工林生物量估算模型 （kg）

植物碳和土壤碳測定：均采用重鉻酸鉀—濃硫酸氧化外加熱法測定[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同林齡油茶林的植被碳儲(chǔ)量

由表2可知，不同林齡油茶喬木層碳儲(chǔ)量及各器官碳儲(chǔ)量均隨林齡呈上升趨勢，幼齡林、中齡林和老齡林喬木層碳儲(chǔ)量分別為5.13、24.12和31.12 mg/ hm2。不同林齡油茶喬木層各器官中碳儲(chǔ)量的分配規(guī)律均為枝＞根＞葉。各林齡階段中枝碳儲(chǔ)量所占喬木層總碳量的比例最大，在63.19%～67.40%之間，隨林齡增大而增大；根所占比例在18.55%～22.88%之間，隨林齡增大而減??；葉所占比例在13.93%～14.05%之間，和枝一樣隨林齡增大而增大。

由表3可知，3種林齡油茶林的灌木層總碳儲(chǔ)量不同，中齡林階段枝葉繁茂，加上適當(dāng)?shù)娜藶楣芾?，無灌木生長；幼齡林和老齡林的灌木層總碳儲(chǔ)量分別為0.07和0.01 mg/hm2；在人為干擾和自然過程作用下各階段油茶林灌木層的碳儲(chǔ)量均較小。灌木層總碳儲(chǔ)量和各器官碳儲(chǔ)量均表現(xiàn)為老齡林小于幼齡林，地下根系小于地上枝葉。

由表4可知，不同林齡油茶林草本層碳儲(chǔ)量有一定差異；其中，幼齡林的草本層碳儲(chǔ)量為0.24 mg/hm2，老齡林的為0.11 mg/hm2，中齡林由于人為管理除草等措施，其草本層碳儲(chǔ)量為零。幼齡林、老齡林的草本層地上部分碳儲(chǔ)量分別為0.15和0.04 mg/hm2，地下部分的分別為0.08和0.07 mg/hm2，表現(xiàn)為幼齡林的碳儲(chǔ)量大于老齡林的；其中，幼齡林階段草本地上碳儲(chǔ)量大于地下碳儲(chǔ)量，而老齡林則相反。幼齡林和老齡林油茶林的凋落物碳儲(chǔ)量分別為0.92和0.51 mg/hm2。

由表5可知，不同林齡油茶林植被總碳儲(chǔ)量隨林齡增加而增加；幼齡林、中齡林和老齡林中植被總碳儲(chǔ)量分別為6.41、24.12和31.77 mg/hm2；不同林齡階段各層次碳儲(chǔ)量分配均不同，幼齡林和老齡林為喬木層＞凋落物＞草本層＞灌木層，中齡林全為喬木層碳儲(chǔ)量；油茶林喬木層碳儲(chǔ)量所占比例在79.99%～100.00%之間，占絕對(duì)優(yōu)勢；幼齡林灌木、草本和凋落物層所占比例分別為2.00%、3.67%和14.35%，老齡林分別為0.08%、0.34%和1.62%。

表2 不同林齡油茶林喬木層碳儲(chǔ)量及器官分配

表3 不同林齡油茶林灌木層碳儲(chǔ)量及器官分配

表4 不同林齡油茶林草本層、凋落物層的碳儲(chǔ)量及其分配

2.2 不同林齡油茶林的土壤碳儲(chǔ)量

從表6中可以看出，各階段油茶林土壤的碳儲(chǔ)量均隨土層深度的加深而降低；其中，0～10 cm土壤的碳儲(chǔ)量最高，占0～100 cm土壤剖面總碳儲(chǔ)量的19.28%～25.71%；0～30 cm土壤碳儲(chǔ)量占比達(dá)45.89%～53.71%，是土壤有機(jī)碳儲(chǔ)存的主要位置；各林齡階段0～100 cm土壤碳儲(chǔ)量分別為85.17、103.85和78.37 mg/hm2，隨林齡增加表現(xiàn)為先增加后減小趨勢。

2.3 不同林齡油茶林中各層植被及土壤的碳儲(chǔ)量分配比例

由表5和表6可以看出，不同林齡油茶林生態(tài)系統(tǒng)的總碳儲(chǔ)量有一定差異，幼齡林、中齡林和老齡林分別為91.58、127.97和110.14 mg/hm2。隨著林齡的增大，油茶林生態(tài)系統(tǒng)的總碳儲(chǔ)量呈單峰變化趨勢，以中齡林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量最大。不同林齡生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量各組分比例不同，如表7所示，土壤和喬木層在生態(tài)系統(tǒng)碳存儲(chǔ)中發(fā)揮了重要作用；其中，土壤層碳儲(chǔ)量占生態(tài)系統(tǒng)總碳庫的71.16%～93.00%，喬木層碳儲(chǔ)量占生態(tài)系統(tǒng)總碳庫的5.60%～28.25%，二者所占比例達(dá)到生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的98.60%及以上，而下木層（灌木和草本）和凋落物的碳儲(chǔ)量所占比例很小。

表5 不同林齡油茶林各層次植被碳儲(chǔ)量的分配

表6 不同林齡油茶林各層土壤碳儲(chǔ)量的分配

表7 不同林齡油茶林各層植被及土壤的碳儲(chǔ)量分配比例（%）

3 結(jié) 論

林齡是影響桂北地區(qū)油茶人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的重要因子。該研究中，桂北地區(qū)的幼齡林、中林齡、老齡林油茶人工林生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量分別為91.58、127.97和110.14 mg/hm2，隨林齡的增大呈先增后減的趨勢。隨著林齡的增加，油茶林喬木層地上地下總碳儲(chǔ)量隨之增加，老齡林喬木層的碳儲(chǔ)量達(dá)到31.12 mg/hm2，分別是幼齡林、中林齡的6.07和1.29倍，表明隨著林齡的增長，油茶林喬木層不斷積累碳素，其碳儲(chǔ)量占到生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量的5.60%～28.25%。不同林齡油茶林林下灌木層、草本層、凋落物層碳儲(chǔ)量分別在0～0.13、0～0.24和0～0.92 mg/hm2之間，其對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)不足2%。各林齡階段土壤碳儲(chǔ)量分別為85.17、103.85和78.37 mg/hm2，其占整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量的比重最大，在71.16%～93.00%之間，且土壤碳儲(chǔ)量主要分布在0～50 cm土壤層內(nèi)，其比例達(dá)到66%以上?？傮w而言，油茶林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量主要取決于油茶喬木層和土壤層碳儲(chǔ)量的變化。

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[4] 李 震. 淺析廣西油茶產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J]. 吉林農(nóng)業(yè)（下半月），2013，（4）：225-226.

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（責(zé)任編輯：成 平）

CarbonStorageanditsDistributioninCamellia oleifera PlantationsatDifferentStandAgesinNorthGuangxi

LI Hai-lu
（Hunan Institute of Soil and Fertilizer, Changsha 410125, PRC）

The carbon storage of Camellia oleifera stands at different stand ages (young, middle-aged, old-aged forest) were investigated and calculation. The results showed that the total carbon storage of Camellia oleifera plantation ecosystems at different stand ages were 91.58, 127.97, and 110.14 mg/hm2, respectively; the carbon storage of vegetation layer were 6.41, 24.12, and 31.77 mg/hm2, respectively; the carbon storage of soil layer were 85.17, 103.85, and 78.37 mg/hm2, respectively. Carbon storage of each layer in Camellia oleifera plantation had different percentages of total carbon storage in the plantation, which in soil layer and tree layer was the highest and the sum of the two contributed more than 98% of the total carbon storage in the Camellia oleifera forest ecosystems.

biomass; carbon storage; stand age; Camellia oleifera

S718.5

A

1006-060X（2017）05-0053-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.005.015

2017-01-09

湖南省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新資金專項(xiàng)（2016QN24）

李海露（1986-），男，湖南郴州市人，研究實(shí)習(xí)員，主要從事土壤生態(tài)研究工作。