泰安市黄前流域地处泰山沂蒙山国家级水土流失重点治理区,麻栎、刺槐、赤松、麻栎赤松混交林是该区域主要造林树种,在改良土壤、固碳释氧、调节气候等方面发挥了重要的生态功能。为揭示不同林分结构对森林植被固碳功能和固碳潜力的影响机制,本文以泰安市黄前流域为研究区域,选择麻栎林、刺槐林、赤松林、麻栎赤松混交林(简称:混交林)和荒草地(对照)为研究对象,采用野外调查和室内分析相结合方法,通过对林分结构和生物量指标调查、林木各器官和土壤碳含量测定、林分碳密度和碳储量计算分析,对四种人工林林分结构和生物量特征、林分碳密度与碳储量特征进行了系统研究;应用主成分和相关分析方法,对林分结构与固碳功能耦合影响关系进行了定量分析,探讨了不同林分结构对森林植被固碳功能的影响,以期为泰山沂蒙山区植被恢复与生态造林固碳功能定量研究以及造林树种选择提供科学依据。主要研究结果如下:(1)黄前流域四种人工林林分结构特征差异较为显著。林分非空间结构总体表现为:麻栎林与混交林胸径显著高于赤松林和刺槐林;麻栎林树高显著高于混交林、刺槐林和赤松林,混交林与刺槐林树高无显著差异;刺槐林和赤松林密度显著高于混交林和麻栎林。林分空间结构总体表现为:角尺度方面,麻栎林整体处于均匀和随机分布之间,刺槐林、赤松林和混交林林分整体均处于随机分布状态;大小比数方面,麻栎林和刺槐林整体处于中庸状态,赤松林处于中庸和劣势状态之间,混交林处于亚优势状态;混交度方面,麻栎赤松混交林的混交度处于弱度混交与中度混交之间,其余几种林分的混交度为0。(2)黄前流域四种人工林林分生物量大小总体表现为:混交林>麻栎林>赤松林>刺槐林;乔木层>枯落物层>草本层>灌木层,且乔木层生物量在林分生物量中占据主导地位。四种人工林林分乔木层生物量大小依次为混交林>麻栎林>赤松林>刺槐林;乔木各器官生物量整体上表现为树干>树根>树枝>树叶,树干是乔木生物量的主体。(3)黄前流域四种人工林林分碳密度特征差异明显。四种人工林林分碳密度由大到小依次为:麻栎林(230.86t/hm~2)、混交林(214.83t/hm~2)、赤松林(108.87t/hm~2)、刺槐林(102.20t/hm~2),麻栎林和混交林林分碳密度显著大于赤松林和刺槐林。乔木层碳密度由大到小依次为:混交林(154.79t/hm~2)、麻栎林(128.08t/hm~2)、赤松林(61.02t/hm~2)、刺槐林(46.52t/hm~2);乔木层各器官碳密中,树干碳密度是乔木层碳密度的主体,树根和树枝碳密度相当,树叶碳密度占比较小。土壤层碳密度由大到小依次为:麻栎林(99.23t/hm~2)、混交林(56.92 t/hm~2)、刺槐林(53.89 t/hm~2)、赤松林(45.32 t/hm~2)。(4)黄前流域四种人工林林分总碳储量为511.47×10~3 t,四种林分碳储量从大到小依次为:麻栎林181.91×10~3 t、混交林176.38×10~3 t、刺槐林83.24×10~3 t、赤松林69.94×10~3t;混交林和麻栎林林分碳储量均超过了四种人工林林分总碳储量的34%,麻栎林和混交林碳储量是研究区四个林林分中的主要碳库。各层次碳储量从大到小表现为:乔木层>土壤层>枯落物层>灌木层>草本层,乔木层和土壤层各占总生态系统碳储量的59.65%和38.70%,是森林生态系统中两大碳库。(5)黄前流域四种人工林林分结构对林分固碳功能(碳密度)影响显著,二者存在较好的关联性。四种人工林林分密度与土壤层碳密度、植被层碳密度和林分碳密度呈显著负相关;林分胸径与土壤层碳密度、植被层碳密度和林分碳密度呈显著正相关;林分树高与土壤层碳密度、植被层碳密度和林分碳密度呈显著正相关。四种人工林林分角尺度对土壤层碳密度呈显著负相关,与植被层碳密度和林分碳密度相关性不大;林分大小比数与植被层碳密度呈显著负相关相关,与土壤层碳密度和林分碳密度相关性不大;林分混交度与植被层碳密度呈显著正相关,与土壤层碳密度和林分碳密度相关性不大。