第４３卷第３期 贵州林业科技 Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．４３，Ｎｏ．３ Ａｕｇ．，２０１５ ２０１５年８月 贵州省东南部常见森林类型含碳率分析 杨旭东 （贵州省林业调查规划院贵阳５５０００３） 摘要：为研究贵州省东南部森林生态系统固碳功能，运用干烧法对该地区常见６类林分的５种乔木树种 及灌木、草本、枯落物的有机含碳率进行测定，同时对６类林分群落的乔木层平均含碳率进行了估算，结果表 明：马尾松、杉木、枫香、木荷、麻栎５种乔木树种的平均含碳率范围为０．４７２０～０．５９８４，灌木的平均含碳率 ０．５０４７，草本的平均含碳率０．３８４８。５类林分枯落物的平均含碳率０．４９７５。６类常见林分乔木层的加权平均含碳 率范围为０．４７７２—０．６４１３。针叶树种各器官平均含碳率普遍高于阔叶树，相应地针叶林分的平均含碳率高于阔 叶林，而针阔混交林介于二者之间。 关键词：贵州省东南部；森林类型；含碳率；干烧法 中图分类号：ｓ７１８．５４ 文献标识码：Ｂ Ｃａｒｂｏｎ Ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ Ｃｏｍｍｏｎ Ｆｏｒｅｓｔ Ｔｙｐｅｓ ｉｎ Ｓｏｕｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｒＡＮＧ Ｘｕ—ｄｏｎｇ （Ｆｏｒｅｓｔ Ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ ａｎｄ Ｐｌａｎｎｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｇｕｉｙａｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ ５５０００３） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ａｓｓｅｓｓｉｎｇ ｃａｒｂｏｎ ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆｏｒｅｓｔ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｓｏｕｔｈ— ｅａｓｔｅｒｎ Ｇｕｉｚｈｏｕ ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｆｉｖｅ ｔｒｅｅ ｓｐｅｃｉｅｓ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｓｈｒｕｂ，ｇｒａｓｓ ａｎｄ ｌｉｔｔｅｒ ｉｎ ｓｉｘ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｆｏｒ－ ｅｓｔｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｄｒｙ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｍｅａｎ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｔｒｅｅ ｌａｙｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｘ ｆｏｒｅｓｔ ｔｙｐｅｓ ｗｅｒｅ ｅｓ— ｔｉｍａｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｂｉｏｍａｓｓ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｍｅａｎ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｐｉｎｕｐｓ ｍａｓｓｏｎｉａｎａ （Ｌａｍｂ．），Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａｌａｎｃｅｏｌａｔａ（Ｌａｍｂ．），Ｌｉｑｕｉｄａｍｂａｒ ｆｏｒｍｏｓａｎａ（Ｈａｍａｍｅｌｉｄａｃｅａｅ），Ｓｃｈｉｍａ ｓｕｐｅｒｂａ （Ｔｈｅａｃｅａｅ），Ｑｕｅｒｃｕｓ ａｃｕｔｉｓｓｉｍａ（Ｆａｇａｃｅａｅ）ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ０．４７２０ ｔｏ ０．５９８４，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｗａｓ ０．５０４７ ｆｏｒ ｓｈｒｕｂ，０．３８４８ ｆｏｒ ｇｒａｓｓ ａｎｄ ０．４９７５ ｆｏｒ ｌｉｔｔｅｒｓ；ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔｅｄ？ａｖｅｒａｇｅ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｔｒｅｅ ｌａｙｅｒ ｉｎ ｓｉｘ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｆｏｒｅｓｔ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ０．４７７２ ｔｏ ０．６４１ ３；ｔｈｅ ｍｅａｎ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｏｒｅｓｔ ｔｙｐｅｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌ— ｌｏｗｓ：ｅｏｎｉｆｅｒ ｆｏｒｅｓｔ＞ｍｉｘｅｄ ｆｏｒｅｓｔ＞ｂｒｏａｄ—ｌｅａｖｅｄ ｆｏｒｅｓｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｕｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｇｕｉｚｈｏｕ；ｆｏｒｅｓｔ ｔｙｐｅ；ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ；ｄｒｙ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ 森林是陆地生物圈的主体，森林生态系统是地 球上除海洋之外最大的碳库，约占全球陆地总碳库 的４６％…，约占全球植被碳库的８６％以上 ， 收稿日期：２０１５—０６—１０ 同时森林也维持着巨大的土壤碳库（约占全球土壤 碳库的７３％） 。森林生态系统不仅在维护区域 生态环境上起着重要作用，而且在维持全球碳平衡 作者简介：杨旭东（１９７８～），贵州遵义，高级工程师，林学本科。Ｅ—ｍａｉｌ：７１８９４３３３０＠ｑｑ．ｅｏｍ。 基金项目：贵州省森林固碳现状、速率、潜力研究项目。 ｌＯ 贵州林业科技 中也有巨大的贡献。此外，与其它陆地生态系统相 比，森林生态系统具有较高的生产力，每年固定的 碳约占整个陆地生态系统的２／３ ｊ。森林生态系 研究区域包括贵州省黔东南苗族侗族自治州１６ 个县和黔南布依族苗族自治州的三都县。地理坐标 为东经１０７。１８ ～１０９。３６ ，北纬２５。１９ ～２Ｏ。３２ 。 统在调节全球碳平衡、减缓大气中ＣＯ 等温室气体 浓度上升以及维护全球气候等方面具有不可替代的 作用。 目前，无论是在森林群落或生态系统尺度上还 是在区域、国家尺度上，对森林碳贮量及其与大气 西部、西北部主要为丘陵状低中山，向东过渡为低 中山、低山和丘陵。区内平均海拔７７２米。最高海 拔２１７９米，位于雷山县雷公山主峰，最低海拔１４８ 米，位于黎平县地坪乡水口河出省界处。气候属亚 热带温暖湿润季风气候，年降雨量１２００ ｍｍ左右， 多年平均无霜期２７０至３３０天，年平均气温１６℃， ＣＯ 交换通量的估计普遍采用的方法是通过直接或 间接测定森林植被的生产量与生物量现存量再乘以 冬无严寒，夏无酷暑，气候资源较为优越。森林资 源以人工马尾松林和杉木林面积最大，其余依次为 针阔叶混交林、常绿阔叶林、落叶阔叶林等。 １．２实验设计和测定方法 １．２．１ 样地布设和调查 生物量中碳元素的含量推算而得。因此，森林群落 生物量及其组成树种含碳率是研究森林碳贮量与碳 通量的两个关键因子，对生物量、含碳率两个因子 的测定或估计是估算森林生态系统碳贮量及通量的 基础 。贵州省东南部是该省的主要木材产区，也 是全国２８个重点木材产区之一，素有“森林之州” 的美誉，也是该省森林生态系统树种组成丰富、结 构较为复杂、生物多样性较为丰富、森林类型多 在不同林分内，选择代表性地段布设标准地 （２０ ｍ×３０ ｍ），共６３个样地（表１）。样地植被调 查按乔木层、灌木层和草本层分别进行。次生林样 地乔木层调查对样地内ＤＢＨ￣＞５ｃｍ的林木进行每木 检尺，人工林样地对ＤＢＨ＞￣２ｃｍ的林木进行每木检 样、生态环境良好的区域，研究该区域常见森林群 落建群种的含碳率，可为该区域森林生态系统固碳 尺。在样地内，选择有代表性区域地块设置３个大 小为２ ｍ ｘ２ ｍ的灌木样方，对样方内的所有灌木 进行调查；在灌木样方内，围取１个１ ｍ ｘ １ ｍ的 功能评估提供科学依据。 １ 材料和方法 １．１研究区域概况 有代表性的范围，作为草本植物和枯落物的调查样 方。 表１ 各森林类型样地概况 １．２．２材料采集与处理 ｍｏｓａｎａ Ｈａｎｃｅ）、木荷（Ｓｃｈｉｍａ ｓｕｐｅｒｂａ Ｇａｒｄｎ ｅｔ Ｃｈａｍｐ）、麻栎（Ｑｕｅｒｃｕｓ ａｃｕｔｉｓｓｉｍａ Ｃａｒｒｕｔｈ）等５ 样品采集。采集几种森林群落的建群乔木树种 样品，包括马尾松（Ｐｉｎｕｓ ｍａｓｓｏｎｉａｎａ Ｌａｍｂ）、杉木 （Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍｉａ ｌａｎｃｅｏｌａｔａ）、枫香（Ｌｉｑｕｉｄａｍｂａｒ ｆｏ卜 种。乔木层各树种按大、中、小径级分别选取样 木，取叶、枝、干、根（２—５ｃｍ）各器官样品， ３期 杨旭东：贵州省东南部常见森林类型含碳率分析 其中干从树干基部到梢头分段取样，枝（带皮）从 粗枝到细枝按比例取样，叶混合取样包括不同大小 及不同年龄的叶片，根包括主根、侧根及大于２ｍｍ 的细根；将同一树种相同组分混合成一个样品。灌 木层取样是将样方内所有灌木全部收获后，分枝、 叶、根各器官分别混合后取样；草本层取样同样采 取对样方内草本全部收获后，按地上部分（叶）、 地下部分（根）分别混合后取样。 样品处理。乔木树种样品在粉碎前均放人干燥 箱，在８５℃下烘至恒重，考虑到在分析时样品的 实际用量较少，为保证取样全面及混合均匀，本实 验采用３次粉碎法制样，即初次粉碎时取样量较 大，在初粉碎的基础上按四分法取其中的１份进行 第２次粉碎，然后依法进行第３次粉碎，将最终的 粉碎样品过２００目筛后装瓶备用；灌木树种和草本 样品分３组制取，先按乔木树种各组织的制样方法 制样，然后在每组样品中等量称取３ｇ经充分 混合后作为分析样品。所有粉碎后的样品在分析 前，再次在８５℃下烘２４ ｈ。 １．３样品含碳率分析 木质样品中有机含碳率测定方法可分为两种， 即湿烧法与干烧法，湿烧法（以重铬酸钾一硫酸氧 化法为代表）的误差一般为－４－２％～±４％ＩＳ］，干 烧法的误差不超过４－０．１３％ ９ Ｊ，因此干烧法的分 析精度远高于湿烧法。本研究所有样品的有机含碳 率测定采用干烧法，具体采用有机元素分析仪 （Ｅｌｅｍｅｎｔａｒ Ｖａｒｉｏ ＥＬ，德国）进行样品含碳率分 析，每次测２个平行样，测定结果取平均值，误差 为４－０．１３％。 １．４数据处理 １．４．１ 变异系数计算 变异系数（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ，简写成Ｃ・ ）是以相对数形式表示的变异指标，反映的是单 位平均水平下标志值的离散程度，它是通过变异指 标中的全距、平均差或标准差与平均数对比得到， 常用的是标准差系数，用公式（１）计算¨ 。 ／ — ， ２ ｃ． ： ×１０ｏ％： 三 ×１ｏｏ％ ∑ （１） 式中，ｓ为样本标准差，文为样本平均值，ｎ为 样本数（ｉ：１，２，…，ｎ）。 １．４．１ 各树种平均含碳率计算 由于不同树种的器官含碳率值存在一定差异， 林木各组分的生物量在整株总生物量中所占的比例 又不尽相同，以每个树种各组分含碳率的算术平均 值来作为该树种含碳率不能真实反映树种含碳率。 同样，各树种在林分内的生物量比重也不相同，所 有树种的平均含碳率也不能替代林分含碳率，只有 根据各组分的生物量权重计算各树种的平均含碳 率，才能真实反映其平均水平及每一组分对平均值 中的贡献Ｈ¨，林分的平均含碳率用公式（２）进行 计算。 ＝ｎ一１∑． ．Ｐ （２） 式中， 是某类林分的平均含碳；Ｐ 是某类林 分的第ｉ株树木的生物量加权平均含碳率（ １， ２，…，ｎ），用公式（３） 计算： ｐ ： （３） 式中，Ｗ Ｐｉｉ分别指第 株树的 组分的生物 量、含碳率（ ＝１，２，…，ｎ； ＝干，，枝，叶， 根）。 ２结果与分析 ２．１各树种的组分含碳率特征 根据各树种不同组分含碳率分析结果显示（表 ２），在各乔木树种中，以马尾松叶的含碳率最高 ０．６０９０，以枫香叶的含碳率最低０．４４３３。图１反映 了树种各组分问和不同树种间含碳率的变化特征， 由图可见，无论是同一树种各组分间还是不同树种 的相同组分间，其含碳率变化幅度都不大。种内各 组分之间的含碳率变化以麻栎最小（变异系数为 １．２１％），马尾松最大（变异系数为３．３３％）。除 马尾松和杉木外，其余树种的变异系数在２％以内， 组分之间的含碳率极差（最大值与最小值之差）以 马尾松最大（为３．４２％），其叶的含碳率最高 （０．６０９０），干的含碳率最低（０．５６５１）。麻栎各组 分间含碳率极差最小（为１．２５％），以干的含碳率 最高（０．４９７９），根的含碳率最低（０．４５８９）。不同 树种相同组分之间的含碳率变化幅度稍大于树种组 分间的含碳率波动，各组分含碳率的种间变异系数 在２．６１％～３．２４％之间，各组分含碳率的种间极差 在１．２５％一３．４２％之间。从总体上看，不同树种各 树种组分含碳率呈随机分布状态，并不呈现出某种 １２ 贵州林业科技４３卷 讲 妞 ０ Ｏ ０ Ｏ Ｏ ０ Ｏ ７ ６ ５ ４ ３ ２ ｌ （ 马尾松 杉木 枫香 木荷 麻栎 灌木 草本 圈叶一枝口于（含皮）口根 图ｌ 不同树种器官含碳率比较 变化规律。但从树种形态学比较，针叶树种各组分 件等变化而变化，但林分按生物量加权计算的平均 的含碳率均高于阔叶树种，也高于灌木树种和草 含碳率所受影响较小，是一个相对稳定的值。从样 本。阔叶树种各组分的含碳率相应低于灌木树种而 地间含碳率变动系数可以看出，平均含碳率的变化 高于草本。各树种地上部分的平均含碳率与总平均 幅度较小，各种林分类型的平均含碳率无论对于地 含碳率十分接近，其差值在０．２％以内；从树种之 上部分还是林分总平均值而言，其变异系数均在 间的平均含碳率比较，表现为：针叶树种＞灌木＞ ０．５％以内，各类型林分的地上部分平均含碳率与 阔叶树种＞草本，林分枯落物含碳率（０．４９７５）与 林分总平均含碳率相差不大，６种林分的最大差值 阔叶树种含碳率和灌木含碳率较为接近。 为０．７３％。将树种按组分平均含碳率（表２）与林 ２．２林分含碳率 分按生物量加权平均含碳率（表３）比较，其差值 研究结果表明（表３），尽管树种各组分生物 也在４．４３％以内。枫香、木荷、麻栎及针阔混交林 量占整株生物量的比例随林龄、气候条件、立地条 的林分平均含碳率比较接近，均在０．５０左右 ３期 杨旭东：贵州省东南部常见森林类型含碳率分析 １３ （Ｏ．５０±０．０２），马尾松和杉木的平均含碳率均高于 此值，接近０．６０。 表３ 按生物量加权的林分乔木层平均含碳率 ３ 讨论 群树种的变异系数（２．１５％～７．４８％）较为接 近 ］。可能是由于处于不同气候区的森林在树种组 （１）贵州省东南部常见６种森林群落的乔木树 成数量上的差异所致。 种、灌木和草本的平均含碳率依次为：马尾松 （３）针叶树种各组分的含碳率普遍高于阔叶树 （０．５９８４）、杉木（０．５５２８）、木荷（０．５１３５）、灌 种，针叶林的平均含碳率相应高于阔叶林，针阔混 木（０．５０４７）、麻栎（０．４８０１）、枫香（０．４７２０）、 交林的平均含碳率介于针叶林分和阔叶林分之间。 草本（０．３８４８）。针叶树种的平均含碳率为 各树种组分的平均含碳率值与林分的平均含碳率值 ０．５７０３，阔叶树种的平均含碳率为０．４８８５。 非常接近，在本研究所涉及的５个乔木树种中除马 （２）同一乔木树种各组分含碳率的变异系数在 尾松外其它树种的差值不超过１％，可能由于研究 １．２１％～３．３３％之间，乔木组分含碳率的种间变异 区的各类型林分组成树种间的含碳率相似，或者建 系数在２．６１％一３．２４％之间，小于中国热带雨林的 群种在林木数量上占绝对优势。国内的一些同类研 变异系数（６．５％一１５％）¨引，与华北主要森林建 究显示相似的结果，但热带雨林是个例外（见表４）。 表４不同森林类型的含碳率（％） １４ 贵州林业科技 ４３卷 过去在区域尺度上和国家尺度上的森林生态系 统碳储量的估算中，国内外研究者大多采用０．５来 作为森林类型的平均含碳率，也有采用０．４５来作 为平均含碳率，根据不同森林类别采用不同的含碳 ［５］Ｋｒａｍｅｒ Ｐ Ｊ．Ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｐｈｏｔｏ ｓｙｎ－ ｔｈｅｓｉｓ，ａｎｄ ｄｒｙ ｍａｔｔｅｒ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｂ ｉｏＳ ｃｉｅｎｃｅ，１９８１，３１：２９ ３３１ ［６］Ｗ ｎｇ Ｒ Ｈ，Ｓｃｈｌｅｓｉｎｇｅｒ Ｗ Ｈ．Ｆｏｒｅｓｔ Ｅ ｃｏｓｙ ｓｔｅｍｓ： Ｃｏｎｃｅｐ ｔｓ ａｎｄ Ｍ ａｎａｇ ｅｍ ｅｒｒ．Ｉｎｃ．Ｏｒｌａｎｄｏ，ＦＬ，ＵＳＡ：Ａ ｃａｄｅｍ ｉｃ Ｐｒｅｓｓ．１９８５，３１３～３３５１． 率进行估算 “Ｊ。目前，中国普遍采用０．４５作为 平均含碳率转换系数估算森林碳储量，但是从以往 和本研究结果来看（表４），无论是针叶树种还是 ［７］马钦彦，陈遐林，王娟，蔺琛，康峰峰，曹， 马志波，李文宇．华北主要森林类型建群种的含碳率分析． 阔叶树种，其平均含碳率值均大于０．４５，以０．４５ 作为含碳率转换系数，无论对针叶林还是阔叶林， 在估算中国森林乔木层的碳贮量或碳通量时可能带 来３％一１０％的负系统误差 ’“ 。在本研究中阔叶 树的平均含碳率值大多接近于０．５０，针叶树的平均 含碳率接近于０．６０，以０．５５作为转换系数来估算 贵州省东南部森林乔木层的碳贮量时所产生的正负 误差可部分抵消，其估算结果优于以０．４５作为转 换系数的估算结果。更准确的估算应该是分森林类 型而采用不同的含碳率转换系数。 参考文献 ［１］Ｗａｔｓｏｎ Ｒ Ｔ，Ｎｏｂｌｅ Ｉ Ｒ，Ｂｏｌｉｎ Ｂ，ｅｔ ａ１．ＩＰＣＣ ｓｐｅ— ｃｉａｌ ｒｅｐｏｒｔ ｏｎ ｌａｎｄ ｕｓｅ．Ｌａｎｄ—Ｕｓｅ Ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ， ２０００． ［２］Ｗｏｏｄｗｅｌｌ ＧＭ，Ｗ ｈ ｉｔｔａｋｅｒ Ｒ Ｈ，ＲｅｉｎｅｒｓＷ 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