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摘要：在野外实地现场调查和实验分析的基础上，对燕山北部地区4种典型群落类型的土壤有机碳含量与碳密度进行比较研究。研究结果表明，四种典型植物群落的总有机碳密度分别为：次生杨桦林（186.50 t/hm2）、人工落叶松林（179.98 t/hm2）、榛子灌丛（119.55 t/hm2）、绣线菊灌丛（57.07 t/hm2）。土壤有机碳在总碳密度中占有较大比例，绣线菊灌丛、榛子灌丛、人工落叶松林和次生杨桦林土壤有机碳所占比例分别为94.35%、91.87%、87.79%和77.43%。
关键词：燕山北部；群落；土壤总有机碳密度
群落总有机碳密度包括土壤碳密度、生物碳密度和凋落物碳密度三部分。其中，生物碳密度又包括乔木层碳密度、林下植被层碳密度和草本层碳密度三部分。为了解某种群落类型中土壤有机碳库在总有机碳库中的地位和作用，就必须要清楚该群落总有机碳密度大小。
燕山北部山地处于燕山山地与坝上高原的过渡地带，同时也是大兴安岭与燕山山脉的交汇处。该区的森林植被具有明显的地域特点。本研究以燕山北部山地的几种典型植物群落类型为研究对象，主要研究不同群落类型的总有机碳密度，从而为该地区森林生态系统的合理经营、碳汇功能的评价以及土地利用方式的选择提供科学依据。
1 研究区域概况
研究地点设于河北省围场县内，地处燕山山脉西北部。本研究涉及的4种群落类型分别为绣线菊灌丛、榛子灌丛、天然次生杨桦林和人工落叶松林。其中，绣线菊灌丛处于长期人畜干扰条件下（放牧和樵采），榛子灌丛和次生杨桦林是在采伐迹地上自然演替而成（封育状态），人工落叶松林是在原有森林被采伐后经人工造林形成的森林群落。
2 研究方法
2.1 土壤样品采集
按照上、中、下3个坡位分别设置标准地，随机确定3个取样点，挖取土壤剖面，分层取样，用重铬酸钾法测定土壤有机碳含量。环刀法测定土壤容重。
2.2 植物样品的采集
2.2.1 乔木
每一树种选取标准木一株，分大、中、小取标准枝，分别称其枝、叶鲜重，并取适量样品。
2.2.2 灌木
在标准地内，对角线法进行灌木生物量的收获。样方规格：2m×2m。
2.2.3 草本
取样方法同灌木层测定一致，样方规格为1m×1 m。
2.2.4 地下生物量的测定
人工落叶松林乔木采用标准木根系全挖法，再根据林木各器官生物量的实测值，建立单株林木各器官生物量与林木胸径之间的相对生长方程，据此计算标准地内各林木乔木层生物量。天然次生杨桦林地下根系生物量参考陈传国（1983）对我国温带杨桦林群落类型中主要乔木生物量与胸径、树高的相对生长方程[1]。
2.2.5 凋落物样品的采集
按照上、中、下坡的位置，每个位置上设置3个50cm×50cm的样方，全部收获样方内凋落物。
2.3 数据分析
某一土层有机碳密度的计算公式为：
SOCDi= Ci× Di× Ei×（1- Gi）/100
式中：SOCDi——— i土层土壤有机碳密度（kg/m2）；Ci———土壤有机碳含量（g/kg）；Di———容重（g/cm）；Ei———土层厚度（cm）；Gi———直径≥ 2 mm的石砾所占的体积百分比（%）。
如果某一土壤剖面由k层组成，那么该剖面的总有机碳密度Ct为：
Ct=
式中，k为土壤剖面的土层数目。
数据的整理、分析采用excel软件和DPS数据分析软件。
群落系统总碳密度的计算
C总=Cs+Cu+Cl
其中：C总为各群落总碳密度；Cs为土壤有机碳密度（本研究取0-50cm深的土层）；Cu生物部分碳密度；Cl凋落物层碳密度。
3 结果与分析
3.1 不同群落类型总有机碳密度的比较
在该地区具有代表性、典型的4种植物群落的总有机碳密度中，总有机碳密度的顺序为次生杨桦林（186.50 t/hm2）>人工落叶松林（179.98 t/hm2）>榛子灌丛（119.55 t/hm2）>绣线菊灌丛（57.07 t/hm2）。
由周玉荣等[2]的研究结果可知，我国森林生态系统平均碳密度为258.83t/hm2，而本研究中的四种典型植物群落类型的碳密度都要低于这个全国的平均值。而陈遐林[3]对华北主要森林类型的生态系统碳密度的研究得到，落叶松林的平均碳密度为203.38t/hm2，桦木林的平均碳密度為448.04t/hm2，都要高于本研究中的相应的落叶松林类型和杨桦林类型。
3.2 不同群落类型总有机碳密度的组成
研究結果表明，榛子灌丛、次生杨桦林和人工落叶松林三种类型的土壤碳密度要高于绣线菊灌丛（p<0.05）。生物碳密度方面，次生杨桦林（35.47 t/hm2）>人工落叶松林（15.78 t/hm2）>榛子灌丛（7.71 t/hm2）和绣线菊灌丛（3.17 t/hm2）两种类型（p<0.05），而绣线菊灌丛与榛子灌丛之间没有显著差异（p>0.05）。凋落物层碳密度方面，次生杨桦林和人工落叶松林这两种类型要明显高于绣线菊灌丛和榛子灌丛两种群落类型。
同时，在四种群落类型中，土壤有机碳密度在总碳密度中所占的比例，最高的达到了94%以上（绣线菊灌丛为94.35%），榛子灌丛（91.87%）和人工落叶松林（87.79%）次之，次生杨桦林（77.43%）最低。另外，四种类型中，土壤有机碳碳密度分别是各自类型中生物碳密度的16.98、14.25、4.07和10.01倍。
4 结论
（1）四种典型植物群落的总有机碳密度分别为：次生杨桦林（186.50 t/hm2）、人工落叶松林（179.98 t/hm2）、榛子灌丛（119.55 t/hm2）、绣线菊灌丛（57.07 t/hm2）。
（2）土壤有机碳在总碳密度中占有较大比例，绣线菊灌丛、榛子灌丛、人工落叶松林和次生杨桦林土壤有机碳所占比例分别为94.35%、91.87%、87.79%和77.43%。
参考文献：
[1]冯宗炜，王效科，吴刚.中国森林生态系统的生物量和生产力[M].北京：科学出版社，1999
[2]周玉荣，于振良，赵士洞，等.我国主要森林生态系统碳贮量和碳平衡[J].植物生态学报2000，24（5）518～522
[3]陈遐林.华北主要森林类型的碳汇功能研究[D].北京：北京林业大学，2003，89-90
作者简介：张兴锐（1983-），男，硕士，主要从事森林生态学研究。
关键词：燕山北部；群落；土壤总有机碳密度
群落总有机碳密度包括土壤碳密度、生物碳密度和凋落物碳密度三部分。其中，生物碳密度又包括乔木层碳密度、林下植被层碳密度和草本层碳密度三部分。为了解某种群落类型中土壤有机碳库在总有机碳库中的地位和作用，就必须要清楚该群落总有机碳密度大小。
燕山北部山地处于燕山山地与坝上高原的过渡地带，同时也是大兴安岭与燕山山脉的交汇处。该区的森林植被具有明显的地域特点。本研究以燕山北部山地的几种典型植物群落类型为研究对象，主要研究不同群落类型的总有机碳密度，从而为该地区森林生态系统的合理经营、碳汇功能的评价以及土地利用方式的选择提供科学依据。
1 研究区域概况
研究地点设于河北省围场县内，地处燕山山脉西北部。本研究涉及的4种群落类型分别为绣线菊灌丛、榛子灌丛、天然次生杨桦林和人工落叶松林。其中，绣线菊灌丛处于长期人畜干扰条件下（放牧和樵采），榛子灌丛和次生杨桦林是在采伐迹地上自然演替而成（封育状态），人工落叶松林是在原有森林被采伐后经人工造林形成的森林群落。
2 研究方法
2.1 土壤样品采集
按照上、中、下3个坡位分别设置标准地，随机确定3个取样点，挖取土壤剖面，分层取样，用重铬酸钾法测定土壤有机碳含量。环刀法测定土壤容重。
2.2 植物样品的采集
2.2.1 乔木
每一树种选取标准木一株，分大、中、小取标准枝，分别称其枝、叶鲜重，并取适量样品。
2.2.2 灌木
在标准地内，对角线法进行灌木生物量的收获。样方规格：2m×2m。
2.2.3 草本
取样方法同灌木层测定一致，样方规格为1m×1 m。
2.2.4 地下生物量的测定
人工落叶松林乔木采用标准木根系全挖法，再根据林木各器官生物量的实测值，建立单株林木各器官生物量与林木胸径之间的相对生长方程，据此计算标准地内各林木乔木层生物量。天然次生杨桦林地下根系生物量参考陈传国（1983）对我国温带杨桦林群落类型中主要乔木生物量与胸径、树高的相对生长方程[1]。
2.2.5 凋落物样品的采集
按照上、中、下坡的位置，每个位置上设置3个50cm×50cm的样方，全部收获样方内凋落物。
2.3 数据分析
某一土层有机碳密度的计算公式为：
SOCDi= Ci× Di× Ei×（1- Gi）/100
式中：SOCDi——— i土层土壤有机碳密度（kg/m2）；Ci———土壤有机碳含量（g/kg）；Di———容重（g/cm）；Ei———土层厚度（cm）；Gi———直径≥ 2 mm的石砾所占的体积百分比（%）。
如果某一土壤剖面由k层组成，那么该剖面的总有机碳密度Ct为：
Ct=
式中，k为土壤剖面的土层数目。
数据的整理、分析采用excel软件和DPS数据分析软件。
群落系统总碳密度的计算
C总=Cs+Cu+Cl
其中：C总为各群落总碳密度；Cs为土壤有机碳密度（本研究取0-50cm深的土层）；Cu生物部分碳密度；Cl凋落物层碳密度。
3 结果与分析
3.1 不同群落类型总有机碳密度的比较
在该地区具有代表性、典型的4种植物群落的总有机碳密度中，总有机碳密度的顺序为次生杨桦林（186.50 t/hm2）>人工落叶松林（179.98 t/hm2）>榛子灌丛（119.55 t/hm2）>绣线菊灌丛（57.07 t/hm2）。
由周玉荣等[2]的研究结果可知，我国森林生态系统平均碳密度为258.83t/hm2，而本研究中的四种典型植物群落类型的碳密度都要低于这个全国的平均值。而陈遐林[3]对华北主要森林类型的生态系统碳密度的研究得到，落叶松林的平均碳密度为203.38t/hm2，桦木林的平均碳密度為448.04t/hm2，都要高于本研究中的相应的落叶松林类型和杨桦林类型。
3.2 不同群落类型总有机碳密度的组成
研究結果表明，榛子灌丛、次生杨桦林和人工落叶松林三种类型的土壤碳密度要高于绣线菊灌丛（p<0.05）。生物碳密度方面，次生杨桦林（35.47 t/hm2）>人工落叶松林（15.78 t/hm2）>榛子灌丛（7.71 t/hm2）和绣线菊灌丛（3.17 t/hm2）两种类型（p<0.05），而绣线菊灌丛与榛子灌丛之间没有显著差异（p>0.05）。凋落物层碳密度方面，次生杨桦林和人工落叶松林这两种类型要明显高于绣线菊灌丛和榛子灌丛两种群落类型。
同时，在四种群落类型中，土壤有机碳密度在总碳密度中所占的比例，最高的达到了94%以上（绣线菊灌丛为94.35%），榛子灌丛（91.87%）和人工落叶松林（87.79%）次之，次生杨桦林（77.43%）最低。另外，四种类型中，土壤有机碳碳密度分别是各自类型中生物碳密度的16.98、14.25、4.07和10.01倍。
4 结论
（1）四种典型植物群落的总有机碳密度分别为：次生杨桦林（186.50 t/hm2）、人工落叶松林（179.98 t/hm2）、榛子灌丛（119.55 t/hm2）、绣线菊灌丛（57.07 t/hm2）。
（2）土壤有机碳在总碳密度中占有较大比例，绣线菊灌丛、榛子灌丛、人工落叶松林和次生杨桦林土壤有机碳所占比例分别为94.35%、91.87%、87.79%和77.43%。
参考文献：
[1]冯宗炜，王效科，吴刚.中国森林生态系统的生物量和生产力[M].北京：科学出版社，1999
[2]周玉荣，于振良，赵士洞，等.我国主要森林生态系统碳贮量和碳平衡[J].植物生态学报2000，24（5）518～522
[3]陈遐林.华北主要森林类型的碳汇功能研究[D].北京：北京林业大学，2003，89-90
作者简介：张兴锐（1983-），男，硕士，主要从事森林生态学研究。