以大气CO2浓度的增加和温度升高为主要特征的全球气候变化成为各国政府和科学家关注的热点问题之一。森林生态系统是陆地生态系统的主体,也是最大的陆地碳库,在全球碳循环和减缓气候变暖中起着十分重要的作用,因此,如何准确估算森林碳储量受到广泛关注。碳密度是衡量森林生态系统固碳能力的重要指标,由于自然条件的不同及受人为等因素的影响,同一区域不同森林生态系统或不同区域相同森林生态系统的碳密度及其空间特征存在差异。马尾松是亚热带地区主要乡土针叶树种,也是江西省主要森林类型之一,其面积占全省乔木林总面积的28.9%。本研究以江西省为研究区,以马尾松林生态系统为研究对象,通过样地调查与样品测定等手段获取数据,分析其碳密度的分配特征,运用地理加权回归（GWR）等空间模型探讨马尾松林生态系统碳密度的空间变异性。研究结果可为研究区马尾松林生态系统固碳和增碳的经营管理和规划提供科学依据,同时可为进一步揭示森林生态系统碳密度的影响因素及其空间异质性等方面提供理论与方法参考,论文研究具有较重要的理论与应用价值。论文主要研究结果及结论如下:（1）马尾松林生态系统（不分起源）及其天然林、人工林两种类型不同龄级的碳含量均表现为:乔木层为树叶>树干>树枝>树根;灌木层为灌木枝>灌木叶>灌木根;草本层为地上部分>地下部分;凋落物层为未分解层>半分解层。随着龄级的增大,马尾松林生态系统及其天然林、人工林两种类型的乔木层、灌木层和草本层各组分碳含量均未表现出明显的变化规律,而土壤层的碳含量则随着龄级的增大呈逐渐增加的趋势,且人工林各龄级间的增加幅度均高于天然林。（2）马尾松林生态系统及其天然林、人工林两种类型不同层次碳密度以及随龄级的变化表现为:乔木层分别为45.68 t·hm^-2、48.64 t·hm^-2和42.62 t·hm^-2,且其碳密度均表现为树干>树枝>树根>树叶,随着龄级的增大其乔木层碳密度均呈增加的趋势;相同龄级乔木层碳密度均为天然林高于人工林,其中,天然林Ⅱ龄级乔木层碳密度显著高于人工林（P<0.05）,其它龄级两种类型间差异均不显著（P>0.05）。林下植被层碳密度分别为4.52 t·hm^-2、5.06 t·hm^-2和3.95 t·hm^-2,均随着龄级的增大未表现出明显的变化趋势;各龄级林下植被层碳密度均表现为天然林高于人工林,且Ⅲ龄级的林下植被层碳密度天然林的显著高于人工林（P<0.05）。凋落物层的碳密度分别为1.81t·hm^-2、1.88 t·hm^-2和1.73 t·hm^-2,随着龄级的变化均无明显的变化规律,但相同龄级则表现为天然林高于人工林。土壤层的碳密度分别为70.32 t·hm^-2、77.54 t·hm^-2和62.87t·hm^-2,随龄级的增大土壤层的碳密度均呈增加趋势,且相同龄级天然林的土壤层碳密度高于人工林。（3）马尾松林生态系统及其天然林、人工林两种类型的总碳密度分别为122.33t·hm^-2、133.12 t·hm^-2和111.17 t·hm^-2,均随着龄级的增大而增加;相同龄级碳密度均表现为天然林高于人工林,其中Ⅱ龄级时天然林的碳密度显著高于人工林（P<0.05）;各层次碳密度占总碳密度的比例均表现为土壤层>乔木层>林下植被层>凋落物层,其中,土壤层碳密度所占比例均随龄级的增大而减小,而乔木层所占比例则呈相反的变化规律,林下植被层与凋落物层所占比例均表现为随着龄级的增大呈先增加后减少的趋势。（4）马尾松林生态系统及其乔木层、林下植被层、凋落物层、土壤层碳密度的全局Moran’s I值均大于零,均随着距离的增大而逐渐减小,且当距离超过400 km时,生态系统及其乔木层、凋落物层、土壤层的碳密度几乎不存在空间相关性,而林下植被层碳密度在距离超过450 km时几乎不存在空间相关性。结果表明马尾松林生态系统及其各层次的碳密度存在空间自相关性且为显著正自相关,随着距离的增大,在空间上的分布均逐渐由聚集分布趋向于随机分布。局部Moran’s I值表明,马尾松林生态系统及其各层次碳密度空间自相关性随着距离的增大逐渐增强,且其局部空间分布不均匀,随着距离的增大局部空间分布的差异逐渐增大。（5）利用半方差函数模型对马尾松林生态系统及其各层次碳密度进行模型拟合的结果表明:指数模型对乔木层和林下植被层碳密度具有更好的拟合效果,其块金值与基台值的比值分别为0.38和0.50;球状模型对凋落物层、土壤层和生态系统总碳密度具有更好的拟合效果,其块金值与基台值的比值分别为0.49、0.35和0.36。拟合结果表明马尾松林生态系统及其各层次碳密度在空间上均存在中等程度的相关性。根据最优半方差函数模型的参数结果进行克里格空间插值,得出马尾松林生态系统及其乔木层、林下植被层、凋落物层、土壤层碳密度主要集中在85.14-153.52 t·hm^-2、39.71-81.30 t·hm^-2、3.44-6.82 t·hm^-2、1.49-2.43 t·hm^-2和33.86-124.45 t·hm^-2范围内。研究区马尾松林生态系统及其各层次碳密度的空间分布规律较为相似,总体上均呈中间低、周边高的趋势,与研究区的地貌特征较为吻合。（6）多元线性逐步回归方法筛选出与马尾松林生态系统及其各层次碳密度相关性显著且不存在多重共线性的影响因子,其结果表明各层次碳密度的主要影响因子不完全相同。其中,乔木层的为海拔、坡度、胸径、株数密度、年均温度与年均降水量;林下植被层的有海拔、坡位、林下植被盖度、株数密度与年均降水量;凋落物层的包括海拔、林下植被盖度、株数密度、年均温度与年均降水量;土壤层的为海拔、坡度、坡位、土层厚度、林龄、年均温度与年均降水量;而对生态系统总碳密度影响显著的因子有海拔、坡度、土层厚度、胸径、年均温度与年均降水量。（7）利用最小二乘模型、空间滞后模型、空间误差模型和地理加权回归（GWR）模型分别对马尾松林生态系统及其各层次碳密度和其影响因子之间进行拟合,结果表明,GWR模型对马尾松林生态系统及其乔木层、林下植被层、凋落物层、土壤层碳密度的拟合效果均最佳,其R²分别为0.8043、0.8638、0.6958、0.6697和0.7767,且AIC与MSE比其它三种模型的均小,模型残差检验均表明GWR模型能有效降低模型残差的空间自相关性。（8）根据GWR模型拟合系数分析相关性显著且不存在多重共线性的影响因子对马尾松天然林、人工林两种生态系统及其各层次碳密度空间影响差异表明:天然林、人工林两种生态系统及其各层次碳密度随立地、植被、气象因子的变化表现出的增长或降低的趋势都一致。随着各立地、植被因子及年均温度值的增大,天然林生态系统及其各层次碳密度的增长幅度均高于人工林,其降低幅度均低于人工林;随着年均降水量的增大,天然林生态系统及其乔木层、林下植被层、土壤层碳密度的增长幅度均低于人工林,而其凋落物层碳密度的降低幅度高于人工林。