浙南主要乔木树种碳含量研究

戎建涛，郜爱玲，刘晓双，王令俐，张晓红，何 樱，李在平，蔡 昕

森林是陆地生态系统的主体，是利用太阳能最大的载体，具有巨大的碳汇功能，其生物量和NPP约占整个陆地生态系统的86%和70%，在调节全球碳循环、减缓温室效应等方面有着重要的作用［1-3］。目前对森林碳储量的估计，从群落、生态系统、景观、区域、国家尺度上，基本都采用收获法或遥感数据解译后获得生物量，再利用生物量转化因子法计算森林植被碳储量，因此，不同森林类型中主要树种及各部位的碳含量转化参数成为获得森林碳储量结果的重要因子［4-6］。2006年IPCC推荐了全球范围内不同气候带的各树种碳含量参数，但具体到一个地区或国家，该参数有较大偏差［7］。目前我国碳汇造林项目、林业CDM项目、中国核证自愿减排开发项目(CCER)中林木碳含量参数主要来自中国第二次国家信息通报——土地利用变化与林业温室气体清单中数据，只有很少学者根据当地林木实测数据获得碳含量［8-10］。如蔡会德［11］等采用 K2Cr2O7-H2SO4容量法实测了10个树种叶、枝、皮、干碳含量，结果表明，树干碳含量约比其他器官高5%左右，树叶、树枝和树皮无显著差异，但不同树种的器官碳含量有一定差异;于颖［12］等采用Multi N/C 3000分析仪测定东北林区植物样品全碳含量结果表明，东北林区林木不同器官含碳率差异明显，平均含碳率为树叶＞树枝＞树皮＞树干;李斌［13］等在查阅分析湖南省森林资源分布情况基础上，选择现存的主要森林类型中中龄林优势树种为研究对象分析其碳含量，研究结果表明主要树种不同器官碳含量在0.431～0.566 g·g－1之间变化波动，呈现针叶树种一般比阔叶树碳含量高的规律，但不同树种的树干、树皮、树枝、树叶之间碳含量大小排序并不完全一致。

由于气候条件、立地质量、群落发育、林分年龄、经营水平等因素的影响，不同地区林木树种碳含量存在一定差异，因此只选用碳含量默认值来估算某一区域森林生态系统碳储量则不够准确。温州森林资源丰富，是浙江省植物种类最丰富的地区之一，位于华东和华南植物区系交汇处，现已鉴定出维管束植物210科1 035属2 758种(含种下等级)，森林覆盖率65.08%，远高于中国森林覆盖率20.36%［14-15］，且温州早在2008年就在苍南县率先开始种植碳汇林，但关于温州地区森林树种碳含量的研究尚未见报道。本研究通过实测温州主要树种不同部位碳含量，旨在为温州市乃至浙南地区森林植物碳库估算提供基础数据，为推动温州地区林业CCER项目开发中净碳汇量计算提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

温州市是浙南地区典型的滨海山水型城市，森林植被处于中亚热带常绿阔叶林北部亚地带和南部亚地带的过渡带，选择温州林区或城市常见的柳杉(Cryptomeria fortunei)、马尾松(Pinus massoniana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、香樟(Cinnamomum camphora)、乐昌含笑 (Michelia chapensis)、木荷(Schima superba)、杜英(Elaeocarpus decipiens)、苦楝(Melia azedarach)、无患子(Sapindus mukorossi)、枫香(Liquidambar formosana)为研究对象。

由于树种碳含量变异系数较小，采用小样本方法估计树种平均碳含量，每个树种样本量为5株，所选树种龄组为近熟林或成熟林。从温州科技职业学院校园、浙江苍海碳汇林业开发有限公司林地、永嘉四海山林场、文成石垟林场等采集温州主要乔木树种树干、树皮、树枝、树叶等样品。每个林木器官由从树顶到树基部区段分别取样混合后作为1个待测样品。

1.2 样品处理与林木碳含量测定

将收集好的样品编号，放入烘箱中，定温80℃烘干直至质量恒定，之后将样品通过粉碎机或碾磨粉碎过筛，用K2Cr2O7-H2SO4氧化法逐一测定林木不同部位样品碳含量，每个样品重复测定3次，最后取3次试验结果平均值用于比较分析。使用SPSS软件单因素方程进行平均值之间的差异性分析。

2 结果与分析

2.1 针叶树不同树种各器官碳含量

由表1可得，3种针叶树不同部位含量变化范围为 0.497～0.537 g·g－1，平均值为 0.519 g·g－1。针叶树各器官碳含量平均值大小排序为柳杉＞马尾松＞杉木，值分别为 0.521、0.520 g·g－1和 0.516 g·g－1，但柳杉、马尾松和杉木之间差异不显著(P＜0.05)。

不同树种的同一部位碳含量大小存在一定差异:树干、树枝中，马尾松＞柳杉＞杉木，但两两之间差异不显著(P＜0.05);树皮中，柳杉＞杉木＞马尾松，但两两之间差异不显著(P＜0.05);树叶中，马尾松＞杉木＞柳杉，但两两之间差异不显著(P＜0.05)。

同一树种不同器官碳含量不同，且不同树种各器官碳含量由大到小顺序也不完全一致。柳杉不同器官碳含量大小为:树皮＞树干＞树叶＞树枝，马尾松不同器官碳含量大小为:树干＞树叶＞树枝＞树皮，杉木不同器官碳含量大小为:树皮＞树叶＞树干＞树枝。但同一树种不同器官之间碳含量差异均不显著(P＜0.05)。

表1 温州市针叶树各器官碳含量Table 1 Carbon content of various organs of coniferous trees in Wenzhou (g·g－1)

2.2 常绿阔叶树不同树种各器官碳含量

从表2可以看出，4种常绿阔叶树各器官碳含量在 0.412～0.553 g·g－1，平均值为 0.506 g·g－1。各器官碳含量平均值由大到小分别为乐昌含笑、木荷、香樟和杜英，其值分别为0.523、0.519、0.497 g·g－1和0.485 g·g－1，但不同树种两两之间均不显著(P＜0.05)。不同树种同一器官碳含量存在一定差异:树干中，乐昌含笑最高，为 0.553 g·g－1，香樟最低，为 0.534 g·g－1，但不同树种树干碳含量之间均不显著(P＜0.05);树皮中，木荷最高，为 0.497 g·g－1，杜英最低为0.412 g·g－1，且木荷与香樟之间差异显著(P＜0.05)，木荷、香樟与乐昌含笑、杜英之间差异不显著(P＜0.05);树枝中，香樟最低，为 0.489 g·g－1，乐昌含笑最高，为 0.534 g·g－1，但不同树种之间差异不显著(P＜0.05);树叶中，乐昌含笑、香樟较高，为0.547、0.532 g·g－1，木荷、杜英较低，为 0.512、0.463 g·g－1，其中，杜英与木荷之间差异不显著(P＜0.05)，但杜英与香樟、乐昌含笑之间差异显著(P＜0.05)。

表2 温州市常绿阔叶树各器官碳含量Table 2 Carbon content of various organs of evergreen broad-leaved trees in Wenzhou (g·g－1)

同一树种不同器官碳含量大小有所差异，但都表现出树干碳含量最高、树皮碳含量最低的规律。对于香樟来说，不同器官碳含量大小排序为:树干＞树叶＞树枝＞树皮，且树干、树叶与树枝、树皮之间差异显著(P＜0.05);对乐昌含笑来说，不同器官碳含量大小排序为:树干＞树叶＞树枝＞树皮，且树皮与树干、树枝、树叶之间差异显著(P＜0.05);对木荷来说，不同器官碳含量大小排序为:树干＞树枝＞树叶＞树皮，且树皮与树叶之间差异不显著(P＜0.05)，树皮与树干、树枝之间差异显著(P＜0.05);对杜英来说，不同器官碳含量大小排序为:树干＞树枝＞树叶＞树皮，且树皮、树叶与树干、树枝之间差异显著(P＜0.05)。4种常绿阔叶树种同一器官碳含量算术平均值从大到小排列为:树干(0.543 g·g－1)＞树枝(0.514 g·g－1)＞ 树叶(0.518 g·g－1)＞树皮(0.449 g·g－1)，树皮与树干之间差异显著(P＜0.05)，但树干、树皮与树枝、树叶之间差异不显著(P＜0.05)。

2.3 落叶阔叶树不同树种各器官碳含量

由表3可以看出，3种落叶阔叶树不同器官碳含量变动范围为 0.439～0.544 g·g－1，平均值为 0.490 g·g－1。枫香碳含量平均值最高，为 0.518 g·g－1，无患子次之，苦楝最低，分别为0.491、0.462 g·g－1，苦楝与枫香之间差异显著(P＜0.05)，但无患子与苦楝、枫香之间差异不显著(P＜0.05)。不同树种同一器官碳含量存在一定差异:树干中，枫香＞无患子＞苦楝，但两两之间差异不显著(P＜0.05);树皮中，无患子＞枫香＞苦楝，但两两之间差异不显著(P＜0.05);树枝中，枫香＞无患子＞苦楝，枫香与苦楝、无患子之间差异显著(P＜0.05);树叶中，枫香＞无患子＞苦楝，枫香与苦楝、无患子之间差异显著(P＜0.05)。

同一树种不同器官碳含量不同，苦楝中，树干＞树叶＞树枝＞树皮，但两两之间差异不显著(P＜0.05);无患子中，树干＞树叶＞树皮＞树枝，但两两之间差异不显著(P＜0.05);枫香中，树干＞树叶＞树枝＞树皮，树皮与树干、树叶、树枝之间差异显著(P＜0.05)。苦楝、无患子、枫香3种树种同一器官碳含量算术平均值排序依次为树干(0.512 g·g－1)＞树叶(0.499 g·g－1)＞树枝(0.487 g·g－1)＞树皮(0.461 g·g－1)，树皮与树干之间差异显著(P＜0.05)，但树皮、树干与树枝、树叶之间差异不显著(P＜0.05)。

表3 温州市落叶阔叶树各器官碳含量Table 3 Carbon content of various organs of deciduous broad-leaved trees in Wenzhou (g·g－1)

3 结论与讨论

本研究选择温州市主要树种测量不同器官的碳含量，针叶树种变动范围为 0.497～0.537 g·g－1，常绿阔叶树变动范围为0.412～0.553 g·g－1，落叶阔叶树变动范围为 0.439～0.544 g·g－1。这与其他学者在其他地区研究的同一树种不同器官碳含量变化范围 0.432 ～ 0.593 g·g－1基本保持一致［10-12，16-20］。结果表明，所有树种树干碳含量值均高于其他器官碳含量值，在 0.480～0.55 g·g－1之间变动，与李斌［13］等(0.493～0.556 g·g－1)和 Q.Z.Zhang［21］等(0.434～0.556 g·g－1)研究结果保持一致，但高于热带植物树干碳含量(0.444～0.494 g·g－1)［16］，这可能与气候因素、树种组织结构、生长发育规律特点有关。

从结果来看，针叶树种平均碳含量(0.519 g·g－1)高于常绿阔叶树(0.506 g·g－1)和落叶阔叶树(0.490 g·g－1)，与方云霆［22］等、王立海［23］等、徐小静［24］等研究结果相一致。不同的树种具有不同的光合作用特征和木质硬化能力，同时受到立地条件、林分密度、林分年龄及采伐方式、气候变化的影响从而表现出不同的碳含量［19，25-29］。多数研究者在估算不同区域森林生态系统碳贮量时，林木碳含量多采用 0.5 g·g－1或 0.45 g·g－1，但实际情况是不同森林类型中各树种碳含量存在明显差异［30-33］。因此采用碳含量默认值对于大区域范围森林碳贮量估算会产生较大误差。本研究结果可为浙南区域不同尺度森林碳贮量估算提供基础数据，减少计算过程中的不确定因素。一个地区森林碳含量参数除了与树种相关性较大外，不同龄组也是重要影响因素，本研究对象树种龄组仅为近熟林或成熟林，未对其他龄组样本取样，同时由于工作量大的原因也未对树种地下部分取样试验，这2部分碳含量研究还有待继续加强［34-36］。

随着我国全部停止天然林商业性采伐和全国统一碳排放市场逐步的建立，森林蕴含的巨大碳汇功能价值也有待开发，在一些森林资源丰富的林区林业碳汇CCER项目成为实践“绿水青山就是金山银山”一条可行的道路。目前林业碳汇CCER项目在计算碳汇减排量过程中，还未见使用当地实测林木碳含量参数，一方面是因为缺乏这方面的研究，另一方面是因为实测数据的可靠性未得到官方认可。从长远发展来看，通过实测碳含量参数计算减排量对于林业碳汇CCER项目更有准确性和推动作用。