鞏金萍

[摘 要] 隨著“綠水青山就是金山銀山”生態(tài)建設理念的提出，國家高度重視人工林的栽植與培育工作，希望各區(qū)域能因地制宜提升植被覆蓋率。在此背景下，甘肅省黃土丘陵區(qū)側(cè)柏人工幼林培育工作已經(jīng)提上日程。因此，相關(guān)部門和人員應順應生態(tài)文明建設號召，意識到植樹造林對于調(diào)節(jié)氣候、發(fā)揮森林碳匯功能的重要意義，開展人工林碳效益研究?；诖?，本文以甘肅省黃土丘陵區(qū)側(cè)柏人工幼林為研究對象，探究該林域的碳密度和分配特征。結(jié)果表明，側(cè)柏人工林的喬木層和土壤層是最主要的碳庫，不同樹齡的側(cè)柏人工林的碳含量有著明顯區(qū)別，同時不同器官的碳含量也有所不同。

[關(guān)鍵詞] 側(cè)柏;人工林;碳密度;分配特征

[中圖分類號] S791.38 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-7909（2020）12-61-2

隨著國家對生態(tài)建設重視程度的不斷提升，森林的碳匯效益受到各方人員的高度關(guān)注。黃土丘陵區(qū)側(cè)柏人工幼林培育工作包含在我國重大生態(tài)造林工程內(nèi)，不僅發(fā)揮了保護水土、涵養(yǎng)水源的本質(zhì)功能，而且對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的改善發(fā)揮了重要作用。近年來，各領域的研究人員開展了大量有關(guān)人工林碳密度的研究工作，但是鮮少有人涉足人工林生態(tài)系統(tǒng)碳密度與林齡之間內(nèi)在聯(lián)系的研究，對其碳密度和分配格局的分析也不夠全面。

1 研究區(qū)概況

本次調(diào)查研究的對象是甘肅省黃土丘陵區(qū)的側(cè)柏人工幼林，這部分區(qū)域?qū)儆诘湫偷狞S土丘陵溝壑區(qū)，海拔高度在1 000～1 500 m，氣候比較干燥，年降水量不超過600 mm[1]。當?shù)貙儆诒容^有代表性的溫帶半干旱大陸性季風氣候，而且林區(qū)土壤大多為黃棉土。植樹造林之前，該區(qū)域為坡耕地，坡度約為20°[2]。

2 研究方法

2.1 設置樣地與研究調(diào)查

設置樣地時，要嚴格遵循林地立地條件相似的總體原則，注意控制坡位和林相的相似性，最終選擇七年生、十年生、十二年生及十四年生側(cè)柏人工林各3塊。每塊樣地的面積約為400 m2，盡可能降低其他因素對人工林樣地造成的差異性干擾。關(guān)于樣地林齡的確定，要求相關(guān)研究人員參考當?shù)氐脑炝钟涗浐湍贻啒有?，調(diào)查樹高、冠服及胸徑等基礎指標，保證研究的科學性和可靠性。

2.2 測定人工林生物量

2.2.1 喬木層。結(jié)合樣地設置階段每木檢尺的結(jié)果，研究人員應分別在12塊樣地中各自選擇1棵平均木，也就是分別選取每個年齡段的3棵樹木作為標準木。伐下12株標準木，使用Monsic分層切割法對樹木的各方面系數(shù)進行測定。具體來說，對標準木的測定應分為地上部分、地下部分。地上部分以測定樹干、樹皮及樹枝各器官的鮮質(zhì)量為主，以直徑1 cm為界限將樹枝分為細枝和粗枝，分別計算粗枝和細枝的枝葉鮮質(zhì)量。地下部分則可以根莖為依據(jù)對根系進行劃分：根莖小于0.20 cm的為細根，大于0.20 cm但小于0.50 cm的為小根，大于0.25 cm且小于1.00 cm的屬于中根，小于2.00 cm的屬于大根，而大于2.00 cm的則為粗根。加上根樁整體來說，將地下部分根系劃分為6類，隨后采用全挖法對地下部分進行質(zhì)量實測[3]。

2.2.2 林下植被。在計算林下植被生物量的過程中，相關(guān)人員應在每一塊人工林樣地進行分別取樣，具體來說可以在每一塊人工林樣地各選取3個25 m2左右的灌木樣方和5個1 m2左右的草本樣方。依舊使用全挖法對地上部分、地下部分的生物量進行分別測量。具體測定灌木的枝、葉、根3個主體組成，對地上部分、地下部分的鮮質(zhì)量進行精準記錄。鮮質(zhì)量計算結(jié)束后，研究人員分別對灌木的枝葉和草本植物的各個器官進行取樣。與此同時，需要提取枯落物的樣方，這也就要求研究人員至少要在每一塊樣地選取1 m2左右的枯落物進行研究。

2.3 土壤樣品采集

在每一塊樣地內(nèi)分別設置同等面積的土壤采樣點，分別對地下0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm，30～50 cm及50～100 cm的土層進行取樣[4]，調(diào)查研究人員可以結(jié)合實際情況混合同一樣地相同土層的樣本，通過實驗室的儀器設備測定土壤樣品的有機碳含量，并測定土壤密度。

2.4 測定有機碳含量

借助元素分析儀來分別對植物樣品和土壤樣品中的有機碳含量進行測定。

2.5 人工林碳密度

經(jīng)過對樣品數(shù)據(jù)的具體分析，用各組分年生物量和相應有機碳含量的乘積來表示人工林的碳密度，建立起喬木層各參數(shù)的關(guān)系模型。具體來說，各組分的生物量等于樹木胸徑的平方與樹高的乘積加上系數(shù)。根據(jù)對所研究側(cè)柏人工林建立各種生物量模型，分別計算單位面積內(nèi)組分生物量，最終推算出單位面積林分生物量。

2.6 數(shù)據(jù)處理

采用專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，運用單因素方差分析對不同林齡側(cè)柏生態(tài)系統(tǒng)的碳含量和碳密度進行計算。

3 結(jié)果與分析

3.1 人工側(cè)柏林碳含量

3.1.1 喬木林。研究數(shù)據(jù)表明，側(cè)柏人工幼林中喬木的各器官碳含量與林齡呈正比例關(guān)系，所有器官的平均碳含量約在480 g/kg，而且不同林齡間喬木的同一種器官不存在明顯的碳含量差距，但是不同器官之間的碳含量差距相對來說比較明顯。比如，果實中的碳含量明顯高于樹葉中的碳含量，粗枝中的碳含量明顯高于細枝中的碳含量，大根中的碳含量高于小根中的碳含量?？偟膩碚f，側(cè)柏果實碳含量最高，小根碳含量最低。

3.1.2 林下植被。通過對數(shù)據(jù)參數(shù)的分析發(fā)現(xiàn)，灌木層不同植物器官的碳含量存在比較顯著的差異。碳含量最高的是灌木的莖，幾乎能達到430 g/kg;而碳含量最低的是灌木的根，為380 g/kg。草本植物的含碳量總體來說是地上部分高于地下部分，未分解的枯落物層碳含量為430 g/kg左右，遠遠高出半分解層的370 g/kg左右。與此同時，研究人員發(fā)現(xiàn)樹齡對于各個結(jié)構(gòu)的碳含量影響并不明顯，但是也不能否認不同層次之間的碳含量是存在明顯區(qū)別的。

3.1.3 土壤層碳含量。通過對土壤層碳含量數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，在所有取樣的側(cè)柏人工林中，土壤層平均碳含量最低為23 g/kg，最高為96 g/kg。對數(shù)據(jù)的分析得出影響側(cè)柏人工林土壤碳含量的主要因素是林齡和土壤深度。具體來說，土壤層的碳含量和土層深度呈反比例關(guān)系，土壤深度越深，土壤層的碳含量越少。比如，50～100 cm土層深度的碳含量遠遠低于0～10 cm土層的碳含量。而土層碳含量與林齡則呈正比例關(guān)系，林齡越大，各層土壤中的碳含量就越高。

3.2 側(cè)柏人工林碳密度和分配規(guī)律

3.2.1 喬木層碳密度。通過對不同林齡側(cè)柏人工林地樣本的系統(tǒng)性分析，喬木層的各部分器官碳密度的差異十分顯著。經(jīng)檢測，七年生、十年生、十二年生、十四年生側(cè)柏的樹干碳密度分別是0.54、1.33、2.26、2.98 t/hm2，占地上部分整體碳密度的33%、31%、34%、35%，占整個喬木層地上地下部分總和的21%、25%、27%、28%。而七年生、十年生、十二年生、十四年生側(cè)柏根樁碳密度分別是0.44、0.52、0.93、1.24 t/hm2，占地上部分整體碳密度的49%、47%、60%、68%，占整個喬木層地上地下部分總和的18%、10%、12%、11%。由此可見，側(cè)柏人工林中樹木的各個器官碳密度會隨著樹齡的增加而有所變化。

3.2.2 林下植被碳密度。本次研究對不同林齡的側(cè)柏人工林各器官碳密度繪制了數(shù)據(jù)統(tǒng)計圖，最終發(fā)現(xiàn)側(cè)柏人工林中灌木叢、草本層及枯落物層存在顯而易見的碳密度差異。在林下植被灌木中，碳密度最高的部位是莖，七年生、十年生、十二年生、十四年生側(cè)柏灌木莖的碳密度分別是0.02、0.04、0.05、0.07 t/hm2，整體來說地上部分的草本層碳密度遠高于地下部分的草本層碳密度，七年生、十年生、十二年生、十四年生側(cè)柏地上部分的碳密度分別占整體密度的53%、57%、56%、58%。

3.2.3 碳密度分配特征。在側(cè)柏人工林生態(tài)系統(tǒng)中，喬木層和土壤層是最主要的碳庫，是碳密度分配區(qū)域。七年生、十年生、十二年生、十四年生側(cè)柏林土壤層碳密度分別為34.44、38.38、41.69、44.70 t/hm2，占生態(tài)系統(tǒng)碳密度的92%、85%、82%、80%;喬木層碳密度分別為2、5、8、10 t/hm2，分別占生態(tài)系統(tǒng)碳密度的5%、11%、14%、17%;而其他部位的碳密度所占比例則整體偏小。

4 結(jié)論

經(jīng)過對甘肅省黃土丘陵區(qū)側(cè)柏人工幼林進行取樣與檢測，發(fā)現(xiàn)側(cè)柏人工林的喬木層和土壤層是最主要的碳庫，樹齡不一樣的側(cè)柏人工林的碳含量有著明顯區(qū)別，同時不同器官的碳含量也有所不同。但整體來說，人工林碳密度隨樹齡增長而變大。

參考文獻

[1]王斐，邢世巖，吳德軍，等.人工補水促進側(cè)柏林地的種子萌發(fā)及天然更新[J].灌溉排水學報，2019（s1）：61-67.

[2]李鵬.撫育對不同立地條件下側(cè)柏幼齡林生長的影響[J].防護林科技，2017（4）：32-34.

[3]馬寶川.論側(cè)柏栽培技術(shù)及撫育管理[J].農(nóng)民致富之友，2016（24）：121-122.

[4]馬士友，楊華，張恒，等.側(cè)柏人工幼齡林單木生長的競爭效應模型[J].東北林業(yè)大學學報，2016（9）：9-13.