江苏省杨树林碳储量及碳密度研究 杨树种植密度
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摘要：本研究采用样地清查法估算了江苏省杨树林碳储量积碳密度。结果表明，江苏省杨树林总碳储量为138.128TgC，碳密度为150.389 Mg C?hm-2，其中森林植被、土壤层和凋落物层碳储量分别为18.224 Tg C、118.100 Tg C和1.804 Tg C，碳密度分别为26.761Mg C?hm-2，127.300 Mg C?hm-2和1.258 Mg C?hm-2。幼龄林与中龄林林下灌草层根茎比基本一致，高于成熟林。
关键词：江苏省；杨树林；碳储量；碳密度；灌草层；根茎比
中图分类号：S79 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2012）-05-0139-2
森林生态系统是陆地生态系统的主要组成部分，对全球碳平衡也有着很大的影响。森林生态系统植被碳储量约占全球植被碳库的86%以上，林下土壤碳储量约占全球土壤碳库的73%[1]。
近年来，在不同空间尺度上针对森林生态系统的植被和土壤碳储量、碳密度等进行了大量的研究，多数研究集中在全球尺度、国家尺度或者省市尺度的森林整体碳储量估算研究[2-6]。王磊等人利用江苏省第5次(2005年)森林资源清查主要数据，建立了不同森林类型生物量与蓄积量之间的回归方程，对江苏省森林植被的碳储量和碳密度进行了估算，结果显示全省森林总碳储量约25.166TgC，平均碳密度约为21.2MgC?hm-2[7]。
杨树产业在江苏省发展迅速，各地人工造林面积大幅增加。据2010年最新森林资源清查数据显示，2010年江苏省乔木林地137.603万hm2，其中杨树林面积92.773万hm2，占乔木林面积的67.42%，其中，杨树中龄林面积占72.36%，幼龄林面积占21.4%[8]。本文以江苏省杨树林生态系统为研究对象，估算其乔木层、灌草层、凋落物层和土壤层的碳储量，并分析了不同林龄杨树林下灌草层根茎比的差异，旨在了解江苏省的杨树林碳储量现状，为江苏省和国家尺度的森林生态系统碳汇功能研究提供基础数据。
1 材料与方法
1.1 研究概况
江苏省（116°18′—121°57′W，30°45′—35°20′N）总面积10.26万平方千米。全省各地平均气温介于13℃—16℃，年降水量为724—1210mm，具有明显的季风特征，处于亚热带向暖温带过渡地带。研究所采用的基本数据来源于江苏省森林资源报告（2010）以及江苏省2009年森林资源二类调查，资料中数据包括江苏省各类森林资源面积、树龄组成等数据。
1.2 样地设置及取样
2010年10-11月，分别在江苏省淮安市及宿迁市按幼龄林、中龄林和成熟林设置杨树林50m×20m样地共9块（幼龄、中龄、成熟林各3块）。对于乔木树种，胸高直径（距离树干基部1.3m处的直径）大于或等于5cm（DBH≥5cm）作为起测胸径；对于幼龄林，以DBH≥2cm为起测胸径。
在每个乔木样方中随机设置3个2m×2m灌木样方，在每个灌木样方中设置1个1m×1m草本及凋落物样方，分别测量其中灌木、草本和凋落物的总鲜质量，然后全部带回实验室，所有样品85℃烘干称重。
1.3 研究方法
1.3.1 森林生物量估算 （1）乔木：乔木生物量的估算采用Jenkins等人研究提供的生物量方程[9]。将野外调查所得乔木平均胸径代入各公式，得到单位生物量。根据调查所得植株密度，可以换算出单位面积生物量。
生物量=Exp(-2.2094+2.3867*ln(dbh))
（2）灌木、草本、凋落物：根据收获的灌草、凋落物干/鲜重比估算单位面积生物量。
1.3.2 土壤碳储量估算 土壤碳储量的估算参考揣小伟等对江苏省不同土地利用类型土壤碳密度的研究，其中林地土壤碳密度为127.3t/hm2[10]。
1.3.3 森林碳储量估算 森林生态系统碳储量由乔木层、灌草层、凋落物层和土壤层碳储量共同组成。其中，乔木层含碳率参照田勇燕等人收集提供的我国常见木本植物含碳率中相近树龄的各树种数值（5年生0.4458，10年生0.4489，15年生0.4512）[11]，灌草层及凋落物层含碳率采用目前国际上常用的转换系数50%[6]。
2 结果与分析
2.1 江苏省杨树林碳储量及碳密度
江苏省杨树林总碳储量138.128 Tg C，其中乔木层、灌草层、凋落物层和土壤层碳储量分别为17.933、0.289、1.804和118.100TgC，占总碳量的百分比分别为13%，0.2%，1.3%和85.5%。幼龄林、中龄林和成熟林碳储量分别为27.458，101.293和9.377TgC，占总碳储量的百分比分别为19.9%，73.3%和6.8%。
江苏省杨树林平均碳密度为150.389MgC?hm-2，乔木层、灌草层、凋落物层、土壤层碳密度分别为21.472、0.359、1.258、127.300MgC?hm-2。不同林龄杨树林碳密度由高到低排序为：成熟林（161.975 MgC?hm-2）＞中龄林（150.888 MgC?hm-2）＞幼龄林（138.305 MgC?hm-2）。
2.2 不同林龄杨树林乔木层与灌草层生物量
根据调查结果，分析了杨树林乔木层与灌草层生物量之间的关系。结果显示，在三种林龄类型下两者相关系数很小，最高为中龄林（0.172），最小为幼龄林（0.026）。
2.3 不同林龄杨树林灌草层根茎比
各林龄杨树林中灌草层地上、地下生物量呈现较高的正相关性（0.539＜R2＜0.938）。幼龄林回归系数（根茎比）最高（0.677），根茎比由高到低顺序排列为：幼龄林（0.677）＞中龄林（0.674）＞老龄林（0.259）。
3 分析与讨论
3.1 江苏省杨树林碳储量对全省碳储量的贡献及其分配特征
王磊等人利用江苏省第5次(2005年)森林资源清查主要数据，建立了不同森林类型生物量与蓄积量之间的回归方程，对江苏省森林植被的碳储量和碳密度进行了估算，结果显示全省森林总碳储量约为25.166TgC，平均碳密度约为21.2Mg C?hm-2[7]，此研究只进行了森林生态系统乔木层碳储量和碳密度的估算。本研究估测江苏省杨树林生态系统乔木层总碳储量为17.933TgC，碳密度为21.472MgC?hm-2。杨树林碳储量占全省森林乔木层碳储量的72.3%，但自2005年至2010年江苏省杨树林面积增加了18.653万hm2，因此，杨树林对全省森林碳储量的实际贡献要低于此值。本研究中杨树林乔木层碳密度与王磊等人的全省森林碳密度值基本一致。
