亚热带3种阔叶林造林模式植被层碳储量及其分配特征

童红卫; 吴文娟; 吕胤凯; 王伟; 吴初平; 刘子琪; 焦洁洁

doi:10.3969/j.issn.1001-3776.2025.01.002

亚热带3种阔叶林造林模式植被层碳储量及其分配特征

1.
龙泉市林业局，浙江　丽水　323000
2.
浙江省林业科学研究院，浙江　杭州　310023

基金项目: 浙江省科技厅院所专项（2024F1065-1）

详细信息

作者简介:
童红卫，高级工程师，从事森林生态研究；E-mail: lqly5367@163.com

通讯作者:
焦洁洁，助理研究员，从事森林生态和森林经营研究；E-mail: 705241632@qq.com。

中图分类号: S718.55
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出版历程
- 收稿日期: 2024-06-18
- 修回日期: 2024-09-19
- 刊出日期: 2025-01-28

Carbon Storage and Distribution Pattern of Vegetation Layers in 3 Afforestation Models of Subtropical Broad-leaved Forests

1.
Longquan City forestry Bure of Zhejiag, Lishui 323000, China
2.
Zhejiang Forestry Academy, Hangzhou 310023, China

摘要

摘要:
目的
造林模式对人工林的生物量与碳储量有重要影响，研究不同造林模式固碳能力与潜力，可为亚热带人工林造林模式的选择与森林经营政策的制定提供理论基础与科学依据。
方法
以浙江省龙泉市枫香树Liquidambar formosana纯林、木荷Schima superba纯林及木荷×杉木Cunninghamia lanceolata×其他阔叶树种混交林3种不同造林模式下的林分为研究对象，分析不同林分乔木层各组分的碳分布格局差异以及林分群落内各层次的碳分布格局差异。
结果
木荷×杉木×其他阔叶树种混交林植被层的总碳储量为57.02 t·hm⁻²，显著高于枫香树纯林（37.22 t·hm⁻²）与木荷纯林（29.94 t·hm⁻²），其中混交林乔木层总碳储量为53.38 t·hm⁻²，显著高于枫香树纯林（33.07 t·hm⁻²）与木荷纯林（28.48 t·hm⁻²），但在林下地被层上，碳储量最高的则为枫香树纯林（4.15 t·hm⁻²），显著高于木荷纯林（1.46 t·hm⁻²）；在碳分配上，3种林分乔木层各组分中干材占比最高，介于42%～53%；3种林分植被层各组分中均以乔木层碳储量为最高，占各林分总碳储量的89%～95%，而在灌木层、草本层与凋落物层的碳分配比例上存在差异。
结论
混交林相较于纯林碳储量更高，对森林资源的利用更加高效充分，固碳能力更强。
- 造林模式 /
- 碳储量 /
- 分配格局
Abstract:
Objective
Afforestation model has an important effect on biomass and carbon storage of plantation. The impact of afforestation models on the carbon sequestration capacity and potential of artificial forests, providing a theoretical basis and scientific basis for the selection of afforestation models and the formulation of forest management policies in subtropical forests.
Methods
The carbon distribution pattern differences of each component in the tree layer and the carbon distribution pattern differences at different levels within the forest community were analyzed using three different afforestation models in a Liquidambar formosana stand, a Schima superba stand, and a mixed Schima superba × Cunninghamia lanceolata× other broad-leaved tree species stand in Longquan City, Zhejiang Province.
Results
The results shows that the total carbon storage of the vegetation layer in the mixed Schima superba × Cunninghamia lanceolata× other broad-leaved tree species stand is 57.02 t·hm⁻² significantly higher than 37.22 t·hm⁻² in the Liquidambar formosana stand and 29.94 t·hm⁻² in the Schima superba stand. The total carbon storage of the tree layer in the mixed stand is 53.38 t·hm⁻², significantly higher than 33.07 t·hm⁻²in the Liquidambar formosana stand and 28.48 t·hm⁻²in the Schima superba stand. However, in the understory layer, the highest carbon storage is 4.15 t·hm⁻²in the Liquidambar formosana stand, significantly higher than the Schima superba stand at 1.46 t·hm⁻²; In terms of carbon allocation, trunk is the organ with the highest proportion in the tree layer of the three forest stands, ranging from 42% to 53%; Among the three forest stands vegetation layers components, the tree layer has the highest carbon storage, accounting for about 89% to 95% of the total carbon storage in each forest. However, there are differences in the carbon allocation ratios in the shrub layer, herbaceous layer, and litter layer.
Conclusion
The mixed stand has higher carbon storage compared to the pure stands, and their utilization of forest resources is more efficient and sufficient.
- afforestation model /
- carbon storage /
- distribution pattern

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森林作为陆地生态系统的主体，其维持的植被碳库约占全球植被碳库的86%^[1]。森林生态系统在全球碳循环、缓解全球气候变暖中发挥重要的碳汇功能^[2]。亚热带常绿阔叶林是世界主要森林植被类型之一，在涵养水源、维持生物多样性、固碳释氧等方面具有较大的优势^[3-4]。但一直以来，出于短期经济效益考虑，大量天然常绿阔叶林和次生林遭到砍伐，采伐迹地用于营造松杉人工林，使得常绿阔叶林面积锐减，导致生态系统破坏和退化；同时，城市扩张和耕地保护等人为干扰也逐渐导致区域碳储量减少^[5]。

造林和再造林是固定吸收大气中CO₂的重要途径^[6]，通过人工造林以及再造林等活动，加强森林抚育与科学的营林管护，能够提升植被生产力，发挥碳汇功能^[7]。冯瑞芳等^[8]研究指出，人工林相比于自然更新林能够累积更多的枯枝落叶，再加上人工造林的抚育与管理，能更多且更快速地吸收大气中的CO₂，增加森林碳汇。前期许多学者在对不同造林模式的人工林进行的研究中发现，造林模式对人工林的生物量与碳储量有重要影响。郭耆等^[9]在南亚热带对4种人工纯林的研究中得出，速生阔叶树种能够比针叶林产生更高的林分生产力与碳汇效益；He等^[10]对红锥Castanopsis hystrix、马尾松Pinus massoniana及其混交林的研究结果证明，混交林生态系统的碳储量显著高于纯林，然而，程彩芳等^[11]对木荷×青冈栎混交林与杜英纯林碳储量的研究，以及明安刚等^[12]对3种阔叶树纯林及其混交林的研究，却得出了纯林碳蓄积能力显著高于混交林的结论。由此可见，究竟何种造林模式的人工林固碳能力更强仍然不能确定，需要进行深入研究。

枫香树Liquidambar formosana为亚热带地区优良的乡土彩叶树种，其适应性强，具有生长快、耐瘠薄、抗风抗寒等特点，常作为人工针叶林的理想伴生树种。木荷Schima superba是浙江省第一大阔叶造林树种，其适应性强，生长迅速，树冠浓密，含水量大，广泛应用于生物防火林带构建、生态防护林建设和森林生态修复。杉木Cunninghamia lanceolata作为大径材培育储备的首选树种，具有生长快、环境适应性强、经济价值高等优势，为南方地区造林面积最大、最重要的商品树种。浙江省地处我国中亚热带东部，气候温暖湿润，森林资源丰富，森林植被类型复杂多样。本研究以浙江省龙泉市枫香树纯林、木荷纯林及木荷×杉木×其他阔叶树种混交林3种不同造林模式下的林分为研究对象，分析不同林分间乔木层各组分的碳分布格局差异以及林分群落内各层次的碳分布格局差异，旨在进一步阐明造林模式对人工林固碳能力与潜力影响，为实现森林资源的有效利用提供基础数据，为亚热带人工林造林模式的选择与森林经营政策的制定提供理论基础与科学依据。

1. 研究区概况

龙泉市位于浙江省西南部的浙闽赣边境（27°42′～28°20′N，118°42′～119°25′E），属中亚热带气候区，四季分明、雨量充沛，年平均降水量为999～2 555 mm，年平均气温为17.6 ℃，年平均日照时数达到1 711.1 h。全市林业用地面积为26.5万hm²，占全市土地总面积的87.1%，其中乔木林面积为21.2 万hm²。森林覆盖率为84.3%，地形复杂，相对高差较大，在海拔1 400 m以下多为用材林、常绿阔叶林与常绿针阔混交林，以上则多为常绿落叶阔叶混交林与阔叶混交林。土壤种类的分布随海拔不同而有差异，中部低山区土壤以红泥土、黄泥土、红泥沙土与石沙土为主，而高山地区以山地黄泥土、石沙土与香灰土为主。

2. 试验方法

2.1 样地设置与调查

2015年，龙泉市在省级以上重点公益林内营造枫香树纯林、木荷纯林及木荷×杉木×其他阔叶树种混交林（以下简称混交林）3种林分，种植苗木均为2年生容器苗。本研究于2022年按照史密森研究院热带林业科学中心（Center for Tropical Forest Science，CTFS）的样地建设方法^[13]，在以上3种林分中各设立6个海拔梯度、坡度、林分密度等立地条件较为相似的20 m×20 m标准样地，共计18个（表1），并将每块样地进一步划分成5 m×5 m的小样方，同时记录每个样地的行政位置、GPS坐标（经纬度）以及立地因子（海拔、坡度、坡向、坡位等）信息。其中，混交林样地内树种包括木荷、杉木、红豆树Ormosia hosiei、赤杨叶Alniphyllum fortunei、荷花木兰Magnolia grandiflora、青冈Quercus glauca、檵木Loropetalum chinense等。

表 1 3种不同林分阔叶林样地概况

Table 1. Overview of broad-leaved forest plots in 3 different stands

林分类型	样地数/个	平均海拔/m	平均密度/（株·hm⁻²）	平均胸径/cm	胸高断面积/cm²
枫香树纯林	6	321.0	1 245	12.37	17.08
木荷纯林	6	294.4	1 100	11.28	12.40
混交林	6	307.8	1 375	13.75	21.40

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2.2 样地调查与生物量估算

2.2.1 乔木层调查与生物量估算

对样地内胸径（DBH）≥5 cm的乔木进行每木调查，记录树木的坐标位置，并进行钉钉、挂牌、编号，测定每株乔木的胸径、树高、冠幅、枝下高、起源等。

利用样地调查数据得到的测树因子（胸径、树高、冠幅等）代入袁位高等^[14]提出的杉木、硬阔、软阔等生物量相容性模型（表2），计算出杉木、硬阔、软阔各器官生物量，累加即可得到其单株总生物量。

表 2 各树种的二元生物量模型

Table 2. Bivariate biomass model of tree species

树种	生物量模型
树种	总量	树干	树冠	树根
杉木	W₁=W₂+W₃+W₄	W₂=0.0647H^0.8959D^1.4880	W₃=0.0971D^1.7814L^0.0346	W₄=0.0617H^−0.10374D^2.115252
硬阔Ⅰ		W₂=0.0560H^0.8099D^1.8140	W₃=0.0980D^{1.648 1}L^0.4610	W₄=0.0549H^0.1068D^2.0953
硬阔Ⅱ		W₂=0.0803H^0.7815D^1.8056	W₃=0.2860D^1.0968L^0.9450	W₄=0.2470H^0.1745D^1.7954
软阔		W₂=0.0444H^0.7197D^1.7095	W₃=0.0856D^1.22657L^0.3970	W₄=0.0459H^0.1067D^2.0247

树种	生物量模型
树种	干材	树皮	树枝	树叶
杉木	W₅=W₂－W₆	W₆=0.0299H^1.0366D^0.9449	W₇=W₃－W₈	W₈=0.0615D^1.6165L^0.0197
硬阔Ⅰ		W₆=0.0274H^0.3253D^1.8002		W₈=0.0111D^2.1092L^0.3144
硬阔Ⅱ		W₆=0.0185H^0.9772D^1.5668		W₈=1.50^E-01D^1.3845L^0.2978
软阔		W₆=0.0245H^0.2881D^1.7101		W₈=0.0211D^1.0172L^2.5247
注：式中，W为生物量（kg），D为胸径（cm），H为树高（m），L为冠幅（m）

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2.2.2 灌草层调查与生物量估算

对灌木层按“梅花五点法”在每个样地的四角及中心位置各设1个2 m×2 m的灌木调查小样方，先对灌木小样方进行编号，分别编号1、2、3、4、5，然后进行灌木层调查，分别记录各小样方中灌木、竹类的种类名称、株数、平均地径、平均高度以及盖度等因子。在灌木层小样方的右上角设1个1 m×1 m的小样方，调查记录草本种类名称、数量、平均高度、盖度等调查因子。

灌木、草本层的生物量采取生物量模型法进行测算。根据灌木层样方调查因子地径和株高，代入袁位高等^[14]提出的下木层生物量相容性模型，拟合计算出灌木层的总生物量；草本层生物量则通过草本平均高和平均盖度代入袁位高等^[14]提出的草本层生物量模型获得（表3）。

表 3 灌木层与草本层生物量相容性模型

Table 3. Biomass compatibility model of shrub layer and herbaceous layer

群落层次	生物量模型
灌木层	W₉=0.409759D^1.0615H^0.5427 W₉为灌木层总生物量（kg），D为地径（cm），H为高度（m）
草本层	W₁₀=0.054920H^0.8030G^1.0877 W₁₀为草本层单位面积总生物量（kg·m⁻²），H为平均高（cm），G为盖度

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2.2.3 凋落物层调查与生物量估算

在灌木层小样方的右上角设1个1 m×1 m的小样方，收获小样方内全部凋落物。将凋落物层样品带回实验室后，置于烘箱中于105 ℃杀青，85 ℃烘干至恒质量，称其干质量，并计算其含水率，求出各样品干鲜质量之比，以此换算出凋落物的生物量，粉碎过筛后采用重铬酸钾外加热法测定凋落物含碳率。

2.3 碳储量的计算

目前，计算碳储量常用的方法是采用生物量乘以含碳率。本研究中含碳率参数采用《全国林业碳汇计量与监测技术指南（试行）》^[15]发布的参数（表4）。

表 4 各树种（组）含碳率参数

Table 4. Carbon content parameters of each tree species （group）

树种（组）	杉木	阔叶混	灌木	草本
含碳率/%	0.512 7	0.479 6	0.467 2	0.327 0

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3. 结果与分析

3.1 不同林分乔木层各组分生物量、碳储量及其分布格局

木荷×杉木×其他阔叶树种混交林在3种林分乔木层的生物量与碳储量均为最高，其中生物量为11.06 t·hm⁻²，碳储量为5.34 t·hm⁻²；枫香树纯林生物量为6.89 t·hm⁻²，碳储量为3.31 t·hm⁻²；木荷纯林生物量为5.94 t·hm⁻²，碳储量为2.85 t·hm⁻²（表5、表6）。

表 5 3种林分乔木层各器官生物量及所占比例

Table 5. Biomass and its proportion of organs in the tree layer of 3 kinds of stands

林分类型	干材		树根		树枝		树皮		树叶		总生物量/ （t·hm⁻²）
林分类型	生物量/ （t·hm⁻²）	占比/%	生物量/ （t·hm⁻²）	占比/%	生物量/ （t·hm⁻²）	占比/%	生物量/ （t·hm⁻²）	占比/%	生物量/ （t·hm⁻²）	占比/%	总生物量/ （t·hm⁻²）
枫香树纯林	28.76	42	14.60	21	13.77	20	5.55	8	6.26	9	68.94
木荷纯林	28.88	49	14.11	24	7.57	13	5.35	9	3.46	6	59.38
混交林	58.29	53	24.53	22	12.02	11	9.43	9	6.33	6	110.60

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表 6 3种林分乔木层各器官碳储量及所占比例

Table 6. Carbon storage and its proportion in each organ of the tree layer of 3 kinds of stands

树种	干材		树根		树枝		树皮		树叶		总碳储量/ （t·hm⁻²）
树种	碳储量/ （t·hm⁻²）	占比/%	碳储量/ （t·hm⁻²）	占比/%	碳储量/ （t·hm⁻²）	占比	碳储量/ （t·hm⁻²）	占比/%	碳储量（t·hm⁻²）	占比/%	总碳储量/ （t·hm⁻²）
枫香树纯林	13.79	42	7.00	21	6.61	20	2.66	8	3.00	9	33.07
木荷纯林	13.85	49	6.79	24	3.63	13	2.57	9	1.66	6	28.48
混交林	28.11	53	11.85	22	5.81	11	4.56	9	3.06	6	53.38

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在乔木层各器官碳储量占比中，3种林分大体上都呈现出干材碳储量>树根碳储量>树枝碳储量>树皮碳储量>树叶碳储量的趋势，而枫香树纯林中树叶碳储量略大于树皮碳储量（图1）。总体上，3种林分乔木层混交林碳储量显著高于枫香树纯林与木荷纯林的碳储量（P<0.05），而后二者之间差异不显著（图2）。

图 1 3种林分乔木层各器官碳储量分配格局

Figure 1. Distribution pattern of carbon storage in each organ of tree layer of 3 kinds of stands

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图 2 3种林分乔木层总碳储量差异

注：数值为平均值±标准差；不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。下同。

Figure 2. The difference of total carbon storage in the tree layer of three stands

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3.2 不同林分林下地被层生物量与碳储量

由表7可知，在林下地被层碳储量中，枫香树纯林呈现出灌木层碳储量>草本层碳储量>凋落物层碳储量的趋势；而木荷纯林中灌木层碳储量最低，仅为0.15 t·hm⁻²，呈现出草本层碳储量>凋落物层碳储量>灌木层碳储量的趋势；木荷×杉木×其他阔叶树种混交林中，凋落物层碳储量略大于草本层，呈现出灌木层碳储量>凋落物层碳储量>草本层碳储量的趋势。

表 7 3种林分群落林下地被层碳储量

Table 7. Carbon storage in the understory of 3 forest communities

群落层次	枫香树纯林	木荷纯林	混交林
灌木层碳储量/（t·hm⁻²）	2.14	0.15	2.21
草本层碳储量/（t·hm⁻²）	1.34	0.68	0.62
凋落物层碳储量/（t·hm⁻²）	0.68	0.63	0.81
林下地被层总碳储量/（t·hm⁻²）	4.15	1.46	3.64

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虽然在草本层、灌木层和凋落物层上，3种林分碳储量没有显著差异，但对于群落林下地被层总碳储量，枫香树纯林显著高于木荷纯林（P<0.05），而混交林的林下地被层总碳储量介于两者之间（图3）。

图 3 3 种林分林下地被层碳储量差异

Figure 3. The difference of carbon storage in the underfloor of three stands

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3.3 不同林分群落植被层生物量、碳储量及其分布格局

在枫香树纯林、木荷纯林和木荷×杉木×其他阔叶树种混交林3种林分中，乔木层均为植被层总生物量与总碳储量占比最大的群落层次，但所占比例在3种不同林分间存在差异，即乔木层碳储量在木荷纯林中的占比（95.1%）>在混交林中的占比（93.6%）>在枫香树纯林中的占比（88.8%）；而灌木层碳储量在3种林分植被层中占比的排序为枫香树纯林（5.7%）>混交林（3.9%）>木荷纯林（0.5%）；草本层碳储量占比排序为枫香树纯林（3.6%）>木荷纯林（2.3%）>混交林（1.1%）；凋落物层碳储量占比排序为木荷纯林（2.1%）>枫香树纯林（1.8%）>混交林（1.4%）（表8）。

表 8 3种林分群落各层次生物量与碳储量组成结构

Table 8. Composition and structure of biomass and carbon storage at different levels of three stand communities

群落层次	枫香树纯林		木荷纯林		混交林
群落层次	生物量/（t·hm⁻²）	碳储量/（t·hm⁻²）	生物量/（t·hm⁻²）	碳储量/（t·hm⁻²）	生物量/（t·hm⁻²）	碳储量/（t·hm⁻²）
乔木层	68.94（78.6）	33.07（88.8）	59.38（86.0）	28.48（95.1）	110.60（86.1）	53.38（93.6）
灌木层	4.58（5.2）	2.14（5.7）	0.32（0.5）	0.15（0.5）	4.73（3.7）	2.21（3.9）
草本层	4.09（4.7）	1.34（3.6）	2.09（3.0）	0.68（2.3）	1.88（1.5）	0.62（1.1）
凋落物	1.36（1.5）	0.68（1.8）	1.26（1.8）	0.63（2.1）	1.63（1.3）	0.81（1.4）
总和	87.72（100.0）	37.22（100.0）	69.02（100.0）	29.94（100.0）	128.44（100.0）	57.02（100.0）
注：括号内数据为各层次生物量（碳储量）占群落总生物量（碳储量）的百分比。

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枫香树纯林、木荷纯林和木荷×杉木×其他阔叶树种混交林植被层总碳储量分别为37.22 t·hm⁻²、29.94 t·hm⁻²、57.02 t·hm⁻²（图4），其中混交林植被层碳储量显著高于枫香树纯林与木荷纯林（P<0.05），而后两者之间并无显著差异（图5）。

图 4 不同林分碳储量值

Figure 4. Carbon stock values of different forest stands

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图 5 不同林分间植被层总碳储量差异

Figure 5. Differences in carbon stock among different forest stands

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4. 讨论

4.1 乔木层各组分的碳储量与碳分配

影响生物量积累与分配的生物和非生物因素很多，比如温度、降水量以及土壤质地等^[16]。根据最优分配理论，植物将生物量优先分配给能获取受限资源的器官。在同一阔叶林群落中，不同植物种类为更好地适应生存环境，往往会采取不同的生物量分配策略^[17-18]。在本研究中，木荷、枫香树以及混交林中的杉木、红豆树、赤杨叶、荷花木兰、青冈、檵木等树种均以树干碳储量占比最高，占乔木层总碳储量的42%～53%，表明这些树种倾向于增加树高以占据林冠上层空间，这些结果也与李永进等^[19]的研究结果较为相似。在枫香树纯林中树叶碳储量大于树皮碳储量，表明枫香树的生长策略可能更倾向于通过调整更多的资源供给叶片面积与厚度，促进其生长，以增加其捕获与转化光能的能力，同时这也可能是造成枫香树纯林中凋落物碳储量略大于木荷纯林的原因。

4.2 群落植被层各组分的碳储量与碳分配

乔木层碳储量在3种林分的植被层中占绝对优势，占据植被层总碳储量的88.8%～95.1%。不同林分相同组分碳储量在植被层分配有所不同，其中木荷纯林中乔木层碳储量占比最高，而林下地被层碳储量显著低于枫香树纯林与混交林。林下植被的物种组成和生长状况受森林类型、林龄、林分密度、立地条件等多个因素影响^[20]，其中光照是最主要的影响因素^[21]，已有研究表明，林下植被生物量和林冠郁闭度存在明显负相关^[9]。因此，考虑到木荷纯林乔木层生物量在植株叶片上的更多分配，木荷纯林中林下地被层碳储量的低占比可能与该林分的高郁闭度有关。同时，木荷的凋落物碳储量占比达到了2.1%，是3种林分中占比最高的，这表明木荷能够产生量大且相对难分解的凋落物。地表枯落物量过大会影响种子萌发，这也可能是木荷林下植物较少的原因之一。

从总体来看，在3种不同造林模式的林分中，木荷×杉木×其他阔叶树种混交林植被层的总碳储量为57.02 t·hm⁻²，分别约为枫香树纯林与木荷纯林植被层总碳储量的1.53倍与1.90倍，显著高于后二者，同时与王剑武等^[22]计算出的丽水市森林碳储量平均值31.96 t·hm⁻²、雷海清等^[23]估算出的温州市森林碳储量平均值31.86 t·hm⁻²、朱颖等^[24]得出的浙江省平均碳储量39.17 t·hm⁻²相比，木荷×杉木×其他阔叶树种混交林植被层碳储量高出45.57%～60.13%，而枫香树纯林与木荷纯林植被层碳储量却只能与之持平甚至有所偏低，这表明混交林植被层碳储量处于较高水平，高于枫香树纯林、木荷纯林以及周边城市与浙江省的平均水平，森林资源优质，固碳能力强。这可能是由于杉木属浅根性树种，幼树偏阴，幼林生长较快，而木荷属深根性树种，幼树偏阳，幼林生长较慢。两种树种互相互补、互相搭配，可以相互促进生长，从而能够提高林分蓄积量，形成多层次林分，起到提高生态效益的作用。何友均等^[25]和Wang等^[7]同样得出了类似的结果，认为混交林比纯林的碳固定能力更强。

本研究结果表明，3种林分乔木层与植被层总碳储量都呈现出混交林>枫香树纯林>木荷纯林的趋势，且混交林与纯林间碳储量差异显著，因此造林模式对人工林生物量与碳储量及其分配有着显著影响。若造林时选用枫香树、木荷和杉木等树种营建人工碳汇林，选取混交模式更有利于群落植被层的碳累积，林分利用环境资源的效率更高，碳汇效益更强。但本研究未能够探究造林模式对群落土壤层碳储量造成的影响，无法分析群落生态系统碳储量的差异。今后将开展更多不同造林模式和不同林龄的人工林碳储量的空间分布动态调查及固碳潜力评估，为区域尺度上深入地认识和科学地评估不同经营模式的人工林固碳能力和潜力提供基础数据和理论依据。

图 1 3种林分乔木层各器官碳储量分配格局

Figure 1. Distribution pattern of carbon storage in each organ of tree layer of 3 kinds of stands

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图 2 3种林分乔木层总碳储量差异

注：数值为平均值±标准差；不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。下同。

Figure 2. The difference of total carbon storage in the tree layer of three stands

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图 3 3 种林分林下地被层碳储量差异

Figure 3. The difference of carbon storage in the underfloor of three stands

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图 4 不同林分碳储量值

Figure 4. Carbon stock values of different forest stands

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图 5 不同林分间植被层总碳储量差异

Figure 5. Differences in carbon stock among different forest stands

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表 1 3种不同林分阔叶林样地概况

Table 1 Overview of broad-leaved forest plots in 3 different stands

林分类型	样地数/个	平均海拔/m	平均密度/（株·hm⁻²）	平均胸径/cm	胸高断面积/cm²
枫香树纯林	6	321.0	1 245	12.37	17.08
木荷纯林	6	294.4	1 100	11.28	12.40
混交林	6	307.8	1 375	13.75	21.40

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表 2 各树种的二元生物量模型

Table 2 Bivariate biomass model of tree species

树种	生物量模型
树种	总量	树干	树冠	树根
杉木	W₁=W₂+W₃+W₄	W₂=0.0647H^0.8959D^1.4880	W₃=0.0971D^1.7814L^0.0346	W₄=0.0617H^−0.10374D^2.115252
硬阔Ⅰ		W₂=0.0560H^0.8099D^1.8140	W₃=0.0980D^{1.648 1}L^0.4610	W₄=0.0549H^0.1068D^2.0953
硬阔Ⅱ		W₂=0.0803H^0.7815D^1.8056	W₃=0.2860D^1.0968L^0.9450	W₄=0.2470H^0.1745D^1.7954
软阔		W₂=0.0444H^0.7197D^1.7095	W₃=0.0856D^1.22657L^0.3970	W₄=0.0459H^0.1067D^2.0247

树种	生物量模型
树种	干材	树皮	树枝	树叶
杉木	W₅=W₂－W₆	W₆=0.0299H^1.0366D^0.9449	W₇=W₃－W₈	W₈=0.0615D^1.6165L^0.0197
硬阔Ⅰ		W₆=0.0274H^0.3253D^1.8002		W₈=0.0111D^2.1092L^0.3144
硬阔Ⅱ		W₆=0.0185H^0.9772D^1.5668		W₈=1.50^E-01D^1.3845L^0.2978
软阔		W₆=0.0245H^0.2881D^1.7101		W₈=0.0211D^1.0172L^2.5247
注：式中，W为生物量（kg），D为胸径（cm），H为树高（m），L为冠幅（m）

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表 3 灌木层与草本层生物量相容性模型

Table 3 Biomass compatibility model of shrub layer and herbaceous layer

群落层次	生物量模型
灌木层	W₉=0.409759D^1.0615H^0.5427 W₉为灌木层总生物量（kg），D为地径（cm），H为高度（m）
草本层	W₁₀=0.054920H^0.8030G^1.0877 W₁₀为草本层单位面积总生物量（kg·m⁻²），H为平均高（cm），G为盖度

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表 4 各树种（组）含碳率参数

Table 4 Carbon content parameters of each tree species （group）

树种（组）	杉木	阔叶混	灌木	草本
含碳率/%	0.512 7	0.479 6	0.467 2	0.327 0

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表 5 3种林分乔木层各器官生物量及所占比例

Table 5 Biomass and its proportion of organs in the tree layer of 3 kinds of stands

林分类型	干材		树根		树枝		树皮		树叶		总生物量/ （t·hm⁻²）
林分类型	生物量/ （t·hm⁻²）	占比/%	生物量/ （t·hm⁻²）	占比/%	生物量/ （t·hm⁻²）	占比/%	生物量/ （t·hm⁻²）	占比/%	生物量/ （t·hm⁻²）	占比/%	总生物量/ （t·hm⁻²）
枫香树纯林	28.76	42	14.60	21	13.77	20	5.55	8	6.26	9	68.94
木荷纯林	28.88	49	14.11	24	7.57	13	5.35	9	3.46	6	59.38
混交林	58.29	53	24.53	22	12.02	11	9.43	9	6.33	6	110.60

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表 6 3种林分乔木层各器官碳储量及所占比例

Table 6 Carbon storage and its proportion in each organ of the tree layer of 3 kinds of stands

树种	干材		树根		树枝		树皮		树叶		总碳储量/ （t·hm⁻²）
树种	碳储量/ （t·hm⁻²）	占比/%	碳储量/ （t·hm⁻²）	占比/%	碳储量/ （t·hm⁻²）	占比	碳储量/ （t·hm⁻²）	占比/%	碳储量（t·hm⁻²）	占比/%	总碳储量/ （t·hm⁻²）
枫香树纯林	13.79	42	7.00	21	6.61	20	2.66	8	3.00	9	33.07
木荷纯林	13.85	49	6.79	24	3.63	13	2.57	9	1.66	6	28.48
混交林	28.11	53	11.85	22	5.81	11	4.56	9	3.06	6	53.38

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表 7 3种林分群落林下地被层碳储量

Table 7 Carbon storage in the understory of 3 forest communities

群落层次	枫香树纯林	木荷纯林	混交林
灌木层碳储量/（t·hm⁻²）	2.14	0.15	2.21
草本层碳储量/（t·hm⁻²）	1.34	0.68	0.62
凋落物层碳储量/（t·hm⁻²）	0.68	0.63	0.81
林下地被层总碳储量/（t·hm⁻²）	4.15	1.46	3.64

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表 8 3种林分群落各层次生物量与碳储量组成结构

Table 8 Composition and structure of biomass and carbon storage at different levels of three stand communities

群落层次	枫香树纯林		木荷纯林		混交林
群落层次	生物量/（t·hm⁻²）	碳储量/（t·hm⁻²）	生物量/（t·hm⁻²）	碳储量/（t·hm⁻²）	生物量/（t·hm⁻²）	碳储量/（t·hm⁻²）
乔木层	68.94（78.6）	33.07（88.8）	59.38（86.0）	28.48（95.1）	110.60（86.1）	53.38（93.6）
灌木层	4.58（5.2）	2.14（5.7）	0.32（0.5）	0.15（0.5）	4.73（3.7）	2.21（3.9）
草本层	4.09（4.7）	1.34（3.6）	2.09（3.0）	0.68（2.3）	1.88（1.5）	0.62（1.1）
凋落物	1.36（1.5）	0.68（1.8）	1.26（1.8）	0.63（2.1）	1.63（1.3）	0.81（1.4）
总和	87.72（100.0）	37.22（100.0）	69.02（100.0）	29.94（100.0）	128.44（100.0）	57.02（100.0）
注：括号内数据为各层次生物量（碳储量）占群落总生物量（碳储量）的百分比。

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参考文献(25)

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1. 研究区概况
2. 试验方法
2.1 样地设置与调查
2.2 样地调查与生物量估算
2.2.1 乔木层调查与生物量估算
2.2.2 灌草层调查与生物量估算
2.2.3 凋落物层调查与生物量估算
2.3 碳储量的计算
3. 结果与分析
3.1 不同林分乔木层各组分生物量、碳储量及其分布格局
3.2 不同林分林下地被层生物量与碳储量
3.3 不同林分群落植被层生物量、碳储量及其分布格局
4. 讨论
4.1 乔木层各组分的碳储量与碳分配
4.2 群落植被层各组分的碳储量与碳分配

1. 研究区概况
2. 试验方法
2.1 样地设置与调查
2.2 样地调查与生物量估算
2.2.1 乔木层调查与生物量估算
2.2.2 灌草层调查与生物量估算
2.2.3 凋落物层调查与生物量估算
2.3 碳储量的计算
3. 结果与分析
3.1 不同林分乔木层各组分生物量、碳储量及其分布格局
3.2 不同林分林下地被层生物量与碳储量
3.3 不同林分群落植被层生物量、碳储量及其分布格局
4. 讨论
4.1 乔木层各组分的碳储量与碳分配
4.2 群落植被层各组分的碳储量与碳分配

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亚热带3种阔叶林造林模式植被层碳储量及其分配特征

作者简介: 童红卫，高级工程师，从事森林生态研究；E-mail: lqly5367@163.com

通讯作者: 焦洁洁，助理研究员，从事森林生态和森林经营研究；E-mail: 705241632@qq.com。

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