趙 樟，溫遠(yuǎn)光，周曉果，朱宏光，王 磊，蔡道雄,3，賈宏炎,3，明安剛,3，盧立華,3

(1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，廣西憑祥 532600；2.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西森林生態(tài)與保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧530004；3.廣西友誼關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)研究站，廣西憑祥 532600;4.廣西科學(xué)院生態(tài)產(chǎn)業(yè)研究院，廣西南寧 530007)

0 引言

氣候變化與碳循環(huán)密切相關(guān)，備受全球科學(xué)界及社會(huì)的普遍關(guān)注[1-3]。陸地、大氣和海洋生態(tài)系統(tǒng)組成了全球的三大碳庫(kù)[4]。而含有巨大碳儲(chǔ)量的森林生態(tài)系統(tǒng)作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是全球碳循環(huán)重要的碳庫(kù)與碳匯。同時(shí)森林生態(tài)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)全球氣候變化、減緩溫室氣體濃度上升、維持全球碳平衡等方面都具有重要的地位和作用[5-6]。中國(guó)是全球人工林面積最大的國(guó)家[7]，研究表明人工林可以通過吸收、固定CO2，減少溫室氣體的排放，從而最終緩解全球氣候變暖[8-10]。因此，深入研究人工林各組分的含碳率、碳儲(chǔ)量及其分配規(guī)律，對(duì)于實(shí)現(xiàn)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量估算的精準(zhǔn)化和全球碳循環(huán)研究具有重要的意義。

杉木Cunnighamialanceolata是杉科杉木屬的一種，為我國(guó)特有的速生豐產(chǎn)的鄉(xiāng)土針葉樹種，也是我國(guó)亞熱帶地區(qū)重要的優(yōu)良用材樹種，廣泛種植于亞熱帶區(qū)域，本研究區(qū)域已是其栽培區(qū)的南緣。紅椎Castanopsishystrix是我國(guó)珍貴鄉(xiāng)土闊葉樹種，屬于殼斗科錐屬植物，喜生長(zhǎng)于溫暖濕潤(rùn)且海拔在1 000 m以下的常綠闊葉林中。紅錐是我國(guó)南亞熱帶區(qū)域主要的造林樹種，近年來被認(rèn)為是代替或改造大面積針葉人工林比較理想的高價(jià)值鄉(xiāng)土闊葉樹種之一[11-12]。關(guān)于杉木人工林的碳儲(chǔ)量研究已有一些報(bào)道[13-14]，但對(duì)于杉木分布區(qū)南緣，這樣的研究還比較薄弱，以至尚不能對(duì)南亞熱帶杉木人工林碳匯林業(yè)發(fā)展作出科學(xué)決策。近年來，已有研究關(guān)注紅錐人工林的生物量和碳儲(chǔ)量[15-16]，但仍有待深入研究。本研究以廣西憑祥中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心廣泛栽培的杉木和紅錐人工林為研究對(duì)象，旨在探討南亞熱帶低山區(qū)杉木人工林和紅錐人工林碳儲(chǔ)量的組成、特點(diǎn)及分配規(guī)律，為南亞熱帶杉木、紅錐人工林碳儲(chǔ)量評(píng)估的精準(zhǔn)化、經(jīng)營(yíng)管理和碳匯林業(yè)發(fā)展提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于廣西憑祥市中國(guó)林科院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心伏波實(shí)驗(yàn)場(chǎng)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)106°39′—106°59′、北緯22°57′—22°19′。地處我國(guó)南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，屬于濕潤(rùn)-半濕潤(rùn)的氣候類型。極端最高氣溫為40.3℃，極端最低氣溫為-1.5℃，年平均氣溫20.5—21.7℃；年降水量1 400 mm，相對(duì)濕度80%—84% 。地貌類型以低山丘陵為主，海拔400—650 m，土壤為花崗巖發(fā)育成的山地紅壤，土層厚度在100 cm以上。人工林樹種繁多，主要有紅錐、巨尾桉Eucalyptusgradis×E.urophyla、米老排Mytlarialaosensis、西南樺Betulaalnoides、降香黃檀Dalbergiaodorifera、格木Erythrophleumfordii、蜆木Excentrodendronhsienmu、柚木Tectonagrandis、山白蘭Paramicheliabaillonii等人工闊葉林，以及杉木、馬尾松Pinusmassoniana等人工針葉林。

1.2 方法

1.2.1 樣地布設(shè)

本研究選擇伏波實(shí)驗(yàn)場(chǎng)1993年?duì)I造的紅錐人工林及1994年?duì)I造的杉木人工林為研究對(duì)象。2016年8月，在上述林分的代表性地段，各設(shè)立3個(gè)面積為20 m×20 m樣地，各樣地特征見表1。紅錐人工林的保存密度為753株/hm2，郁閉度68%—80%，平均胸徑17.20 cm，平均樹高15.13 m。杉木人工林保存密度805株/hm2，郁閉度53%—65%，平均胸徑18.94 cm，平均樹高15.62 m。林下植被種類豐富，灌木層主要有紅錐、杉木(原伐樁萌芽)、三椏苦Evodialepta、九節(jié)Psychotriarubra、大青Clerodendrumcyrtophyllum、柏拉木Blastuscochinchinensis、南酸棗Choerospondiasaxillaris等。草本層主要有半邊旗Pterissemipinnata、東方烏毛蕨Blechnumorientale、金毛狗Cibotiumbarometz、蔓生莠竹Microstegiumvagans、五節(jié)芒Miscanthusfloridulus等。

表1 試驗(yàn)林樣地概況

Table 1 Overview of the test forest plot

類型Types樣地Sample plots坡向Aspect坡位Slope position坡度Slope(°)海拔Altitude(m)林齡Stand age (a)林分密度Stand density(trees/hm2)郁閉度Canopydensity (%)紅錐人工林C.hystrixplantation1西南Southwest下坡Down slope32495.623746742正北North下坡Down slope34543.423857803西北Northwest下坡Down slope27515.02365768杉木人工林C.lanceolataplantation1東南Southeast中坡Mid slope29470.622793532西北Northwest下坡Down slope30447.322856553西北Northwest下坡Down slope37451.62276765

1.2.2 生物量調(diào)查與樣品采集

于2016年8月進(jìn)行林分生物量調(diào)查，將每個(gè)樣地劃分為4個(gè)10 m×10 m的中樣方，用于喬木層每木調(diào)查，在每個(gè)樣地隨機(jī)設(shè)置3個(gè)面積2 m×2 m的樣方用于灌木層生物量取樣，同時(shí)，設(shè)置3個(gè)面積為1 m×1 m的樣方用于草本層和枯落物層生物量調(diào)查取樣。

首先對(duì)樣地內(nèi)所有林木進(jìn)行每木檢尺，實(shí)測(cè)林木胸徑、樹高、冠幅等。在林分每木調(diào)查的基礎(chǔ)上，依據(jù)作者早期建立的紅錐和杉木生物量回歸方程[11]估算林木不同器官的生物量。灌木層和草本層采用樣方收獲法分別測(cè)定生物量[17]。在對(duì)林下草本層的生物量進(jìn)行收獲前，收集每個(gè)1 m×1 m小樣方內(nèi)的全部枯落物并稱重。同時(shí)，采集每個(gè)樣地內(nèi)喬木、灌木、草本和凋落物各組分樣品500 g，帶回實(shí)驗(yàn)室，于65℃下烘干至恒重，計(jì)算生物量干物質(zhì)量。

1.2.3 土壤樣品采集

在每個(gè)10 m×10 m樣方內(nèi)沿樣方對(duì)角線方向挖3個(gè)土壤剖面，分別采集0—10 cm、10—30 cm、30—50 cm、50—100 cm土層土壤樣品，采用四分法混合取樣，將取好的樣品放入取樣袋，帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干后碾碎過篩，用于土壤含碳率的測(cè)定。同時(shí)，用100 cm3環(huán)刀法測(cè)定土壤容重。

1.2.4 含碳率測(cè)定和碳儲(chǔ)量的計(jì)算

將烘干后的植物樣品粉碎，過0.25 mm孔徑篩，制成待測(cè)樣品。將自然風(fēng)干的土壤樣品，研磨后，過0.25 mm孔徑篩，制成待測(cè)樣品。采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法[18]測(cè)定喬木層、灌木層、草本層、枯落物層植物樣品及土壤樣品的含碳率，重復(fù)3次。

植被層和土壤層碳儲(chǔ)量計(jì)算公式如下[19-20]：

C=B×D，

(1)

式中，C為組分或者器官的碳儲(chǔ)量(t/hm2)，B為組分或器官的生物量(t/hm2)，D為林木各器官(或植被各組分)含碳率(%)。

SOCi=Ci×Di×Ei，

(2)

式中，SOCi為土壤碳儲(chǔ)量(t/hm2)，Ci代表土壤有機(jī)碳含量(g/kg)，Di代表土壤容重(g/cm3)，Ei代表土層厚度(cm)，i代表土層的層次。

1.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 19.0對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析(One-way ANOVA)對(duì)不同林木和不同林分含碳率、碳儲(chǔ)量的差異性進(jìn)行檢驗(yàn)，采用LSD法進(jìn)行多重比較。所有分析顯著性水平設(shè)置為P<0.05。數(shù)據(jù)繪圖由Sigmaplot 10.0軟件輔助完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同人工林生態(tài)系統(tǒng)各組分含碳率

2.1.1 喬木層含碳率

從表2可以看出，杉木各器官含碳率從大到小依次為樹葉>樹干>樹枝>樹根>樹皮，紅錐相應(yīng)為樹葉>樹枝>樹干>樹根>樹皮。杉木林和紅錐林喬木層各組分的平均含碳率分別是48.04%和47.80%，兩個(gè)樹種各器官的含碳率差異不顯著(P>0.05)。

表2 杉木和紅錐林木各組分的含碳率

Table 2 Carbon content of different tree components inC.lanceolataandC.hystrix

組分Component含碳率Carbon content (%)杉木C.lanceolata紅錐C.hystrix干Stem49.22±2.46ns49.02±1.00皮Bark45.47±1.43ns44.91±0.94枝Branch49.05±2.36ns49.12±0.98葉Leaf50.12±1.51ns50.18±1.32根Root46.32±2.21ns45.75±0.81平均Average48.04±1.99ns47.80±1.01

注：ns表示不同樹種同一器官差異不顯著(P>0.05)

Note:ns indicates non-significant differences among different tree species with the same component (P>0.05)

2.1.2 林下植被與枯落物的含碳率

由表3可知，杉木林下植被各組分含碳率為40.84%—47.73%，紅錐林為36.69%—43.76%。杉木、紅錐人工林灌木層和草本層的含碳率均為地上部分大于地下部分。方差分析表明，杉木林下灌木層地上部分和草本層的含碳率均顯著高于紅錐林(P<0.05)。杉木和紅錐林分枯落物層含碳率分別為47.34%和48.45%，紅錐林略高于杉木林，但差異不顯著(P>0.05)。

表3 杉木、紅錐林下植被和枯落物各組分含碳率(%)

Table 3 Carbon content of understory vegetation and litter inC.lanceolataandC.hystrixplantations (%)

層次Layer組分Component杉木人工林C.lanceolata plantation紅錐人工林C.hystrix plantation灌木層Shrub layer地上部分Aboveground47.73±1.23?43.76±1.11地下部分Belowground45.68±1.01ns43.71±0.89草本層Herb layer地上部分Aboveground47.57±2.03?38.99±0.63地下部分Belowground40.84±0.58?36.69±1.14枯落物層Litter47.34±1.21ns48.45±1.04

注：ns表示不同樹種同一器官差異不顯著(P>0.05)，*表示差異顯著(P<0.05)

Note:ns indicates non-significant differences among different trees with the same component (P>0.05),* indicates significant differences (P<0.05)

2.1.3 土壤含碳率

杉木林和紅錐林的土壤容重分別為1.19—1.31 g/cm3和1.07—1.37 g/cm3(表4)。杉木林土壤含碳率均隨土層深度的加深而逐漸減小，表層土壤的含碳率是最底層土壤的2.83倍；紅錐林不同土層含碳率的變化與杉木林相似，但表層與最底層的差別更大，表層土壤的含碳率是最底層土壤的5.4倍。兩種林分表層土壤的含碳率均顯著高于其他土層(表4)。

表4 杉木、紅錐人工林的土壤容重及含碳率

Table 4 Soil bulk density and carbon content ofC.lanceolataandC.hystrixplantations

類型Type土層深度Soil depth (cm)土壤容重Soil bulk density (g/cm3)含碳率Carbon content (%)杉木人工林C.lanceolataplantation0—101.19±0.05b2.28±0.17a10—301.21±0.04ab1.51±0.10b30—501.31±0.02a1.20±0.11c50—1001.24±0.03ab0.80±0.06d紅錐人工林C.hystrixplantation0—101.07±0.08b3.30±0.17a10—301.37±0.05a1.52±0.09b30—501.34±0.05a0.86±0.07c50—1001.37±0.03a0.61±0.04d

注：不同字母表示不同土壤層次差異顯著(P<0.05)

Note:Different letters indicate significant differences among different soil layer (P<0.05)

2.2 不同人工林生態(tài)系統(tǒng)各組分碳儲(chǔ)量及其分配特征

2.2.1 喬木層碳儲(chǔ)量及其分配特征

由圖1可知，杉木人工林喬木層碳儲(chǔ)量(71.48±2.74) t/hm2顯著高于紅錐林(51.82±6.84) t/hm2，差異顯著(P<0.05)。樹干碳儲(chǔ)量對(duì)兩種林分喬木層碳儲(chǔ)量貢獻(xiàn)最大，其中杉木林樹干碳儲(chǔ)量(41.48±1.72) t/hm2比紅錐林(27.66±3.68) t/hm2高33.31%，差異極顯著(P=0.004)。杉木林的皮、葉、根碳儲(chǔ)量顯著高于紅錐林(P<0.05)，相反，紅錐林樹枝碳儲(chǔ)量(8.04±1.38) t/hm2比杉木林(6.00±0.20) t/hm2高25.38%，但差異不顯著(P=0.068)。

兩種林分喬木層的地上、地下部分碳儲(chǔ)量對(duì)比，存在顯著性差異(P<0.05)。杉木林的地上部分碳儲(chǔ)量(56.18±2.12) t/hm2比紅錐林(41.92±5.37) t/hm2高25.38%，差異顯著(P<0.05)，杉木林喬木層地下部分碳儲(chǔ)量(15.29±0.62) t/hm2比紅錐林(9.89±1.49) t/hm2的高35.30%，差異極顯著(P=0.004)(圖1)。

*表示差異顯著(P<0.05),**表示差異極顯著(P<0.01),ns表示差異不顯著(P>0.05)

* indicates significant differences (P<0.05),** indicates very significant differences (P<0.01),ns indicates no-significant differences

圖1 杉木和紅錐人工林喬木層各器官碳儲(chǔ)量

Fig.1 Carbon storage of different organs in tree layer ofC.lanceolataandC.hystrixplantations

杉木、紅錐人工林不同器官碳儲(chǔ)量分配如圖2所示，從圖2可以看出，兩種林分碳儲(chǔ)量分配的大小順序均為干 > 根 > 枝 > 皮 > 葉。但不同的是，紅錐林樹干碳儲(chǔ)量占比(53.39%)小于杉木林(58.03%)，而樹枝碳儲(chǔ)量占比(15.47%)大于杉木林(8.39%)。

圖2 杉木與紅錐人工林喬木層碳儲(chǔ)量分配特征

Fig.2 Characteristics of carbon storage allocation of tree layer ofC.lanceolataandC.hystrixplantations

2.2.2 林下植被與枯落物碳儲(chǔ)量及其分配特征

兩種林分林下植被各組分碳儲(chǔ)量如表5所示。杉木林下植被碳儲(chǔ)量是(1.147±0.220) t/hm2，紅錐林下植被碳儲(chǔ)量是(0.512±0.083) t/hm2，差異極顯著(P=0.009)。從灌木層看，杉木林灌木層和草本層碳儲(chǔ)量均高于紅錐林，分別高出42.66%和13.19倍。杉木林灌木層地上部分碳儲(chǔ)量是地下部分碳儲(chǔ)量的1.73倍，紅錐林灌木層地上部分碳儲(chǔ)量是地下部分的1.82倍。和灌木層相反，紅錐林草本層地下部分碳儲(chǔ)量是地上部分碳儲(chǔ)量的2.54倍。此外，紅椎林枯落物層碳儲(chǔ)量是杉木林的1.74倍，極顯著高于杉木林。兩種林分林下植被碳儲(chǔ)量的分配特征明顯不同，杉木林為灌木層>草本層>枯落物層，而紅錐林卻表現(xiàn)為枯落物層>灌木層>草本層。

表5 林下植被各組分碳儲(chǔ)量(t/hm2)

Table 5 The carbon storage of understory vegetation and litter (t/hm2)

層次Layer杉木人工林C.lanceolata plantation紅錐人工林C.hystrix plantation灌木層 Shrub layer地上部分Aboveground0.453±0.061?0.312±0.050地下部分Belowground0.256±0.034?0.167±0.032小計(jì)Subtotal0.709±0.095?0.479±0.082草本層 Herb layer地上部分Aboveground0.226±0.062??0.009±0.001地下部分Belowground0.213±0.063??0.024±0.001小計(jì)Subtotal0.438±0.125??0.033±0.001林下植被總計(jì)Total of understory vegetation1.147±0.220??0.512±0.083枯落物層Litter0.386±0.053??0.673±0.058總計(jì)Total1.533±0.273??1.185±0.140

注：*和**分別表示杉木林與紅錐林之間差異顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)

Note:* and ** indicate significant difference atP<0.05 and very significant difference atP<0.01,respectively

2.2.3 土壤碳儲(chǔ)量及其分配特征

兩種林分土壤碳儲(chǔ)量如表6所示。杉木林土壤碳儲(chǔ)量與紅錐林的相差無幾，但從相同土層比較，紅錐林0—10 cm和10—30 cm土層的碳儲(chǔ)量顯著高于杉木林(P<0.05)，而在30—50 cm和50—100 cm土層則相反，為杉木林顯著高于紅錐林(P<0.05)(圖3)。

表6 杉木、紅錐人工林的土壤碳儲(chǔ)量

Table 6 Soil carbon storage ofC.lanceolataandC.hystrixplantations

土層深度Soil depth (cm)杉木人工林C.lanceolata plantation(t/hm2)紅錐人工林C.hystrix plantation(t/hm2)0—1027.19±0.17b35.34±4.27a10—3036.32±3.62a41.74±3.90a30—5031.38±3.11a23.01±2.71b50—10049.66±4.73a41.95±3.62a合計(jì) Total144.55±14.54a142.04±14.51a

注：不同字母表示同一土壤層次差異顯著(P<0.05)

Note:Different letters indicate significant differences in the same soil layer (P<0.05)

圖3 杉木和紅錐人工林土壤碳儲(chǔ)量分配特征

Fig.3 Characteristics of carbon storage allocation of soil inC.lanceolataandC.hystrixplantations

2.3 生態(tài)系統(tǒng)各組分碳儲(chǔ)量及分配特征

由圖4所示，杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量為(217.56±17.29) t/hm2，紅錐人工林為(195.05±17.85) t/hm2，杉木林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量比紅錐林高22.52 t/hm2，高10.35%，但差異不顯著(P=0.192)。將生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量分為地上和地下部分比較發(fā)現(xiàn)，杉木林地上部分碳儲(chǔ)量(57.25±2.28) t/hm2是紅錐林地上部分碳儲(chǔ)量(42.92±5.40) t/hm2的1.33倍，差異顯著(P<0.05)；杉木林地下部分碳儲(chǔ)量(160.31±15.20) t/hm2與紅錐林地下部分碳儲(chǔ)量(152.13±15.25) t/hm2差異不顯著(P>0.05)。

ns表示差異不顯著(P>0.05)，*表示差異顯著(P<0.05)

ns indicates no-significant differences (P>0.05),* indicates significant differences (P<0.05)

圖4 杉木和紅錐人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量

Fig.4 Carbon storage ofC.lanceolataandC.hystrixplantation ecosystems

杉木、紅錐人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量分配如圖5所示。杉木林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量分配的百分比從大到小順序?yàn)橥寥缹?66.37%)>喬木層(32.93%)>灌木層(0.32%)>草本層(0.19%)>枯落物層(0.14%)，紅錐林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量相應(yīng)為土壤層(72.81%)>喬木層(26.59%)>枯落物層(0.35%)>灌木層(0.24%)>草本層(0.02%)。由此可見，兩種人工林生態(tài)系統(tǒng)都是以土壤碳儲(chǔ)量占優(yōu)勢(shì)，生物量碳儲(chǔ)量居次要地位，林下地被物的碳儲(chǔ)量比例很小，灌木層、草本層及枯落物層三者的貢獻(xiàn)累計(jì)不到1%。

圖5 生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量分配比例

Fig.5 Allocation ratio of carbon storage in ecosystem

3 討論

林木不同器官的含碳率受到諸多因素的影響，但國(guó)際上研究普遍認(rèn)為林木的含碳率相對(duì)穩(wěn)定，為47%—59%[21-22]。本研究中，杉木和紅錐各器官的平均含碳率分別為48.04%和47.80%，落在林木含碳率的下限。有研究表明，林木不同器官的含碳率變化較大，國(guó)內(nèi)常見木本植物器官的含碳率變化為38.34%—60.50%[23]。在本研究中，杉木和紅錐各器官的含碳率分別為45.47%—50.12%和44.91%—50.18%，林下植被各組分的含碳率為36.69%—47.73%，枯落物層的含碳率為47.34%—48.45%，也基本屬于我國(guó)常見木本植物器官含碳率的變化范圍內(nèi)，但紅錐林下草本層的含碳率低于38%，這與草本植物含碳率較低的結(jié)論是一致的[24]。兩樹種各器官的含碳率非常相似，方差分析結(jié)果均無顯著差異。這種器官含碳率的高度相似性可能與環(huán)境條件的高度相似性有關(guān)。早期的研究結(jié)果普遍認(rèn)為，土壤含碳率均會(huì)隨著土層深度加深而逐漸減小[25-26]，這與土壤有機(jī)質(zhì)的分布規(guī)律是一致的。本研究表明，紅錐林0—10 cm和10—30 cm土層的碳儲(chǔ)量顯著高于杉木林，而30—50 cm和50—100 cm土層的碳儲(chǔ)量則相反，為杉木林顯著高于紅錐林。究其原因，主要是紅錐為淺根性樹種，其根系主要分布0—30 cm以上土層，對(duì)土壤的改良作用也主要在0—30 cm土層，因此其表層土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量較高；相反，杉木為深根性樹種，對(duì)較深層土壤的作用較紅錐明顯[27]，因此杉木林土壤中下層的碳儲(chǔ)量較高。

植被碳儲(chǔ)量和土壤碳儲(chǔ)量是評(píng)價(jià)人工林生態(tài)系統(tǒng)吸收和固定CO2功能的重要指標(biāo)[28]，蘭斯安等[13]研究得出杉木不同林齡總碳儲(chǔ)量變化規(guī)律為過熟林>成熟林>近熟林>中齡林>幼齡林，各林分平均碳儲(chǔ)量遠(yuǎn)高于我國(guó)森林植被平均碳儲(chǔ)量(57.07 t/hm2)。本研究中，杉木喬木層平均碳儲(chǔ)量為(71.48±2.74) t/hm2，顯著高于紅錐林的(51.82±6.84) t/hm2，也高于我國(guó)暖性針葉林植被平均碳儲(chǔ)量(49.97 t/hm2)[28]，但低于廣西北部杉木產(chǎn)主區(qū)近熟林(21—25 a)杉木喬木層平均碳儲(chǔ)量(85.88 t/hm2)[13]，表明雖然研究區(qū)域地處杉木分布區(qū)的南緣，但該區(qū)域?qū)儆诘蜕絽^(qū)，海拔在600 m以上，氣候溫暖濕潤(rùn)，水熱條件有利于杉木的生長(zhǎng)有關(guān)，然而，與杉木主產(chǎn)區(qū)相比仍顯遜色，這與本研究林分的保留密度較低也有一定的關(guān)系。紅錐人工林的碳儲(chǔ)量低于全國(guó)森林植被平均碳儲(chǔ)量水平，其原因尚需進(jìn)一步研究。

本研究發(fā)現(xiàn)，杉木人工林下植被的碳儲(chǔ)量顯著或極顯著高于紅錐林，前者為1.147 t/hm2，而后者僅為0.512 t/hm2。這主要是紅錐林分郁閉度過高，影響林下灌木和草本植物的生長(zhǎng)，生物量低，加之紅錐林下草本植物的含碳率也較低，因而其林下植被的碳儲(chǔ)量也較低；而在杉木針葉林中，林分郁閉度較小，灌木和草本植物生長(zhǎng)相對(duì)茂盛，因此生物量碳儲(chǔ)量有較多積累。本研究中，紅錐林的枯落物層碳儲(chǔ)量顯著高于杉木林，這與紅錐林的枯落物產(chǎn)量較高有關(guān)[29]。紅錐林高的枯落物產(chǎn)量也是其表層土壤含碳率和碳儲(chǔ)量較高的原因之一。

研究表明，兩種人工林生態(tài)系統(tǒng)都是以土壤碳儲(chǔ)量占優(yōu)勢(shì)，生物量碳儲(chǔ)量居次要地位，林下植被碳儲(chǔ)量所占比例小于1%。本研究中，杉木林生態(tài)系統(tǒng)和紅錐林生態(tài)系統(tǒng)的土壤碳儲(chǔ)量分別為144.55 t/hm2和142.04 t/hm2，均低于我國(guó)森林土壤平均碳儲(chǔ)量193.55 t/hm2，這是由于南亞熱帶水熱條件良好，土壤呼吸速率較大，同時(shí)由于植被大量吸收土壤中的養(yǎng)分，土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，使得土壤碳素積累較少[26]。

從碳固持角度來看，杉木人工林喬木層碳儲(chǔ)量大于紅錐林，杉木林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量(217.56±17.29) t/hm2比紅錐林(195.05±17.85) t/hm2高10.35%，杉木人工林比紅錐人工林有更高的碳固持能力，但紅錐對(duì)提高土壤表層的含碳率和碳儲(chǔ)量作用優(yōu)于杉木人工林。

杉木人工林喬木層、林下植被和生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量均高于紅錐人工林，紅錐人工林枯落物碳儲(chǔ)量顯著高于杉木人工林，杉木是發(fā)展碳匯林的較好樹種。