人工林生态系统碳储量研究进展

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摘要 为了解人工林在整个陆地生态系统中的固碳作用，调研了大量有关人工林碳储量的文献资料，对人工林碳储量的研究方法及研究结果进行梳理。归纳了人工林碳储量的研究方法，并分析热带、亚热带、暖温带和寒温带4个地带的人工林碳储量，发现人工林具有显著的碳汇能力，尤其是亚热带地区最为明显。同时指出了不足并提出建议，以期为今后研究提供参考。

关键词 人工林；生态系统；碳储量；估算方法；地带

中图分类号 S718.55+1.2 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）01-0152-02

大气温室气体浓度增加导致的全球变暖日益受到关注，保护现有森林碳贮存以及开展造林和再造林活动，已成为增强陆地碳汇、减少对大气碳排放的重要措施。我国自2002年全面启动退耕还林工程以来，人工林的面积逐步扩大，据第七次全国森林资源清查结果，人工林面积居世界首位。当前关于人工林碳储量的研究已成为热点，本文在调研大量有关人工林碳储量研究文献资料的基础上，对近10年来人工林碳储量的研究方法和结果进行梳理，以期为今后此类研究提供参考。

1 人工林生态系统碳储量估算方法

1.1 植被碳储量的估算

碳储量为生物量与其碳含量的乘积。碳含量可用重铬酸钾-水合加热法[1]测定。而生物量的测定方法有直接收获法、模型法、材积源生物量法等。直接收获法是全球普遍采用的研究方法；模型是研究大尺度森林生态系统碳循环的重要手段，如：W=aDb，W=a（D2H）b[2]；材积源生物量法是利用林分生物量与木材材积比值的平均值，乘以该森林类型的总蓄积量得到森林总生物量的方法[3]。

1.2 土壤碳储量的估算

目前，大多学者是先采用重铬酸钾-硫酸氧化法和重铬酸钾氧化-水合加热法[4]测定碳含量，再结合土壤容重和厚度来计算碳储量。如：郭俊誉等[5]、杨晓菲等[6]、肖复明等[7]用此方法计算土壤碳储量。此外，也有学者采用生命带类型法来计算。如Post et al [8]在生命地带模型的基础上建立了全球土壤碳密度的空间分布与植被和气候因子间的相互关系，以生命带为单元计算平均土壤碳密度，再用各生命带的面积乘以该生命带的平均土壤碳密度，累计得出土壤碳储量。

2 不同地带人工林生态系统碳储量

2.1 热带地区人工林碳储量

热带地区主要以橡胶林为主。研究发现橡胶林不仅具有经济价值，而且还具有很强的碳汇能力，年均固碳量为10.92 t/hm2 [9-11]。随着橡胶林林龄的增加，各组分的碳储量比例不断变化，其中活体植物和凋落物的碳储量占总碳储量的比例均在不断上升，而土壤碳储量占总碳储量的比例则持续下降。

2.2 亚热带地区人工林碳储量

人工林以常绿乔木（桉树、杉木等）为主。人工林碳储量丰富，且碳储量随林龄的增加而增大，以中林龄碳储量最大。文献资料[12-21]表明，在整个人工林生态系统中，碳储量主要储存于乔木、草本、枯落物和土壤4个库中，而以土壤碳库和乔木层碳库最大，是生态系统的主体。土壤碳储量随土壤深度增加而减小，不同人工林生态系统碳密度和碳储量差异很大。

2.3 暖温带地区人工林碳储量

人工林主要以落叶乔木（落叶松、油松、杨树等）为主。人工林生态系统主要由乔木、灌木、草本、枯落物和土壤5个层次组成。碳储量由碳密度决定，由于各层次的碳含量各异，因此各碳库碳储量不相同。通过文献资料[22-25]分析，发现人工林各层次的碳密度以乔木层最大，土壤层次之，草本层最小。碳储量以乔木层和土壤层为主，且碳储量是呈现随着年限增加的趋势，随着年限的增加碳汇能力会逐步增强。

2.4 寒温带地区人工林碳储量

目前关于寒温带地区人工林碳储量的研究较少，主要是对华北落叶松、兴安落叶松等乔木树种进行研究。杜红梅等[26]、孙玉军等[27]、齐 光等[28]对落叶松研究表明人工林具有很强碳汇能力。碳储量由碳密度决定，碳储量随碳密度的增加而增大。其中林木层和土壤层碳储量占整个生态系统的比重较大，其碳储量构成了林分碳储量的主体。

3 存在的问题

3.1 研究内容

从研究内容上看，大多学者的研究主要集中于小范围空间尺度，研究范围狭窄，研究时间短，且对生态系统碳库的研究不一。基于某些生态因子的影响，有些学者在研究时，往往忽略了乔木、灌木、草本、枯落物及土壤碳库中的某些碳库或林分碳储量，使估算出的整个人工林碳储量不全面。因此，这很难在区域尺度上反映整个生态系统的碳汇情况。

3.2 研究方法

从研究方法上看，目前对人工林碳储量的估算主要是通过生物量与碳含量的积求得，而生物量的估算方法却各有不足。如：收获法虽然测量精确，但费时费力；模型法最大的限制因素是需要大量相关和连续的数据；材积源生物量法的不足在于采用常数的生物量转换因子不能准确估算森林生物量；生命带法则在统计中不确定因素增多，计算误差也较大，可信度不高。

4 展望

准确地研究人工林碳储量对解决碳循环及气候变暖问题具有重要作用。因此，在对生态系统碳储量研究时，要结合研究的人工林的影响因子，选择研究范围和适宜的研究方法进行研究，这样能使研究数据较为准确，所得结论可信度高。此外，随着数字化时代的发展，对人工林生态系统的研究手段也在逐渐向数字化转变调查技术手段向精度高、速度快、成本低和连续化的方向发展。碳循环模型应与 RS、GIS、GPS技术结合，这样能更好地模拟人工林生态系统的碳汇能力[29-30]。

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