湖北省森林生态系统碳储量及碳密度特征

王晓荣，张家来，庞宏东，郑兰英，崔鸿侠

（湖北省林业科学研究院，湖北 武汉 430075）

湖北省森林生态系统碳储量及碳密度特征

王晓荣，张家来，庞宏东，郑兰英，崔鸿侠

（湖北省林业科学研究院，湖北 武汉 430075）

基于2009年湖北省林业资源连续调查第六次复查数据和标准地实测数据，采用政府间气候变化委员会（IPCC）推荐的森林碳储量估算方法，研究湖北省森林生态系统的碳储量、碳密度和组分特征。结果表明：湖北省森林生态系统总碳储量710.01 Tg·C，其中乔木层、灌木层、枯落物层、土壤层分别占其总碳储量的15.74%、2.89%、2.11%和80.56%，天然林和人工林碳储量分别为420.43 Tg·C和151.59 Tg·C。湖北省森林生态系统平均碳密度为111.51 t·hm-2，表现为土壤层＞乔木层＞灌木层＞枯落物层，不同森林生态系统碳密度差异较大，介于88.32～177.79 t·hm-2之间。森林不同林层中，乔木层碳密度介于7.63～55.7 t·hm-2，灌木层碳密度介于0.25～12.49 t·hm-2，枯落物层碳密度1.14～3.53 t·hm-2之间，土壤层碳密度介于73.25～136.87 t·hm-2之间，主要集中在30 cm的土层厚度，呈现明显的表聚特征，土壤碳储量平均为植被层的3.88倍。森林生态系统碳密度表现为针阔混交林＞阔叶林＞针叶林，近成过熟林＞中龄林＞幼龄林。湖北省森林主要以中幼林为主，林业碳汇潜力巨大，合理的经营方式，可以提高森林结构质量水平，有效增加森林的碳汇功能。

森林生态系统；碳储量；碳密度；湖北省

以全球变暖为主要表现的全球气候急剧变化及其与不断增加的大气温室气体的关系已经成为无可争议的事实[1]。森林生态系统作为陆地生态系统最大的碳库，在全球碳循环中起着源、库、汇的作用，森林状况很大程度影响到大气CO2浓度的变化[2-3]，特别是区域性森林生态系统碳库的储量和变化对全球碳平衡产生巨大的影响[4]。因此，准确估算我国森林生态系统的固碳特征，分析不同地区、不同森林类型的碳密度变异规律，不仅可以减少全球或区域碳平衡估算中的不确定性，而且对评价森林碳汇功能具有重要的现实意义[5]。

目前，针对不同森林生态系统的植被和土壤碳储量、碳密度和碳汇功能等进行了大量的研究工作，取得了显著的成就[2,5-7]。然而，由于区域尺度上气候类型、植被类型复杂多样，研究尺度、取样数量等不同往往导致森林生态系统碳密度存在很大差异[8-9]。特别是以往小尺度样地和标注地上的研究和测定结果不能直接用于推算区域森林碳储量，如何准确测算区域尺度的森林生态系统碳储量一直是区域碳汇功能研究面临的瓶颈问题[10]。森林资源清查资料具有分布范围广、几乎包含地区所有的森林类型、测量的因子容易获得且时间连续性强等优点，利用森林资源清查数据与布设调查样地相结合的方法估测区域森林生态系统碳储量大大提高了测算精度[11]。

湖北省地处亚热带与暖温带衔接地带的气候区，包括北亚热带常绿、落叶混交林地带和中亚热带常绿阔叶林北部亚地带等两个地带，是对全球气候变化反应最为敏感的区域之一[6]。虽然有部分学者对湖北省森林碳储量和碳密度进行了初步探讨，但仍缺乏全面系统的研究[6,12]。本研究以湖北省主要森林植被为研究对象，采用2009年湖北省森林资源连续清查第六次复查成果数据，结合自设251块标准样地调查不同森林类型灌木层、枯落物层和土壤层数据，参考IPCC温室气体清单中关于树木的相关参数[13]，来研究湖北省森林生态系统碳密度和碳储量现状，旨在为评估我国区域森林植被碳汇功能提供基础数据，为科学制定森林应对气候变化管理和方法提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

湖北省位于我国大陆的中部，地处长江中上游，位于东经 108°21′42″～116°07′50″、北纬29°01′53″～33°06′47″，面积 约 18.59×104km2，占全国总面积的1.94%，地势大致为东、西、北三面环山，中间低平，略呈向南敞开的不完整盆地，山地占56%，丘陵占24%，平原湖区占20%。气候属于亚热带季风气候区，平均气温大体在15～17℃，最高气温可达39℃，最低气温达-3.2℃，年均降水量大致在800～1 600 mm之间。土壤以红壤、黄壤、黄棕壤、暗棕壤为主。根据2009年湖北省森林二类资源清查数据资料统计，全省林地面积为9.83×106hm2，森林蓄积量为3.5×108m3，森林覆盖率为45.09%，林业用地面积占土地面积的52.9%。森林植被具有由北亚热带落叶阔叶混交林逐渐过渡到中亚热带常绿阔叶林的特征，主要树种有马尾松Pinus massoniana、杉木Cunninghamia lanceolata、华山松Pinus armandii、麻栎Quercus acutissima、栓皮栎Quercus variabilis、锐齿槲栎Quercus alienavar.acuteserrata、 樟 树Cinnamomum camphora、 苦槠Castanopsis sclerophylla、青冈Cyclobalanopsis glauca等，是中国生物资源较丰富省份之一[14]。

1.2 研究方法

1.2.1 样地选择与设置

针对2012年湖北省林业碳汇计量监测体系建设要求，将森林按起源分为天然林和人工林，按林分类型再划分为针叶林、针阔混交林和阔叶林，天然林进一步按林组分为幼龄林、中龄林和近成过熟林，共划分为12种森林类型。根据湖北省森林资源分布状况，并结合湖北省一类清查样点来布设不同森林类型标准样地数量和分布，其中宜昌30个、十堰25个、咸宁26个、恩施29个、黄冈32个、黄石5个、荆州5个、神农架林区66个、武汉2个、襄阳26个、孝感5个，共计251块。

标准地样地设置规格为25.82 m×25.82 m，对样地中胸径≥5 cm的树种进行每木检尺，乔木调查主要包括物种名、数量、胸径、树高等。在每个乔木样方的西北、东北和东南3个角各设置1个2 m×2 m灌木样方，调查优势种名（包括起测直径＜5 cm的幼树）、盖度、株数（高度不足50 cm不计入）、平均高等，同时选择样方中3株平均大小的标准灌木，采用全株收获法分别测定3株标准木地上干、枝、叶和地下根系的鲜重，如果灌木为丛生状，则在样方选取1～2丛平均冠幅的灌丛，混合后取样带回实验室测定各器官含水率。在每个灌木样方中央设置1个1 m×1 m枯落物样方，调查枯落物厚度，收集样方内全部枯落物，包括各种枯枝、叶、果、枯草、半分解部分等枯死混合物，剔除其中石砾、土块等非有机质，称量其鲜重，且取混合样带回实验室测定含水率。

在各种森林类型中随机选取4～12个样地，于其正中央挖取土壤剖面，共96个，每个土壤剖面划分为0～10 cm、10 cm～30 cm、30 cm～100 cm，土层厚度不到100 cm按实际厚度分层取样，将土壤样品带回实验室测定土壤有机碳含量，同时调查土壤质地、石砾含量，采用环刀法测定各层土壤容重。具体见表1。

表1 样地基本特征Table 1 Plot characteristics of different forest types in Hubei Province

1.2.2 植被生物量分析

（1）乔木层

乔木层碳估算基于2009年湖北省森林资源连续清查第六次复查成果数据，将全省主要森林归类为12种森林类型，统计各森林类型面积和蓄积量。参照IPCC[13]推荐的方法进行森林生物量的估算，以森林蓄积、木材密度、生物量转换因子和根茎比等为参数，建立材积源生物量模型[15]，具体公式为：

其中：B为乔木层生物量（t），V为蓄积量（m3），D为木材平均密度（t·m-3），BEF为平均生物量扩展因子，R为树木根茎比。

由于木材密度、生物量转换因子、根冠比较为详细，且存在一定的变化幅度。本研究选取《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》[16]中林业碳汇计量参数参考值，按照林分类型进行了整合和纠正，得到不同森林类型平均木材密度、平均生物量转换系数和树木根冠比参数（见表2）。

表2 湖北省不同森林类型林木平均木材密度、平均扩展因子和树木根茎比†Table 2 Average wood density, average growth factor and the ratio of root to shoot of different forest types in Hubei Province

（2）灌木层和枯落物层

基于样地实测数据，将样地调查取回的灌木(干、枝、叶、根)样品和枯落物样品放入80℃的烘箱烘干至恒重。利用样品烘干重、样品鲜重及样方内总鲜重换算样方内总生物量。具体换算公式如下：

1.2.3 土壤碳含量测定

基于样地土壤剖面实际取样，采用重铬酸钾—硫酸氧化法，测定土壤不同层次有机碳含量。参照周玉荣[17]和宫超[18]对土壤碳储量估算的方法求算不同土壤层次的有机碳密度，进一步求算土壤碳储量。

式中：SOCn为分n层调查的土壤单位面积碳储量（t·hm-2），0.58这一换算因子是指＜2 mm的土壤颗粒有机质含碳量，Ci为第i层土壤有机质含量（g·kg-1），Di为第i层土壤容重（g·cm-3），Ti为第i层土壤的厚度（cm），Gi为第i层直径≥2 mm 的石砾含量（%）。其中，由于土壤类型分布与植被类型分布几乎是一致的，故本文利用植被面积代替土壤类型的面积计算土壤碳储量。

1.2.4 碳储量和碳密度

森林植被碳储量即为生物量乘以转换系数（即干物质的碳质量分数），本研究采用目前国际上常用的转换系数0.5[5,11,17]。森林生态系统碳密度由单位面积上森林乔木层、灌木层、草本层、枯落物层和土壤层各层平均碳密度累计得到，由于草本层所占比例较少，本研究忽略了草本层碳储量[6,19]。结合2009 年湖北省森林资源清查资料中不同森林类型的分布面积，得到碳储量。

2 结果与分析

2.1 不同森林类型碳储量及碳密度空间分布特征

2.1.1 乔木层

乔木层作为森林的主体部分，是森林经营和培育的主要目标，其林分质量的高低很大程度上决定着生物量的多少。由表3可知，湖北省不同森林类型乔木层碳密度介于7.63～55.7 t·hm-2，平均碳密度为17.56 t·hm-2。除人工阔叶林最低外，森林乔木层平均碳密度整体表现为阔叶林（29.72 t·hm-2）＞针阔混交林（24.13 t·hm-2）＞针叶林（20.38 t·hm-2），由于阔叶林生长速度快，从而会累积更多的生物量，而人工阔叶林可能由于种植密度低的缘故，使得其碳储量不高。随着林龄的增加，天然林乔木层碳密度具有不断增加的趋势，分别为近成过熟林（42.16 t·hm-2）＞中龄林（31.22 t·hm-2）＞幼龄林（14.63 t·hm-2），这是森林不断生长发育生物量积累的结果。湖北省乔木层碳储量为111.79 Tg·C，以天然阔叶幼龄林最高，为33.03 Tg·C，占总储量的29.55%，天然针阔混交近成过熟林最低，为0.58 Tg·C，占其总储量的0.52%，这主要是由于湖北省森林经过长期人为干扰和砍伐，形成面积较大的幼龄林的缘故，另外乔木层碳储量大小与森林面积相关，导致不同的类型碳储量变化较大。

表3 不同森林类型乔木层蓄积量、碳密度和碳储量Table 3 The arbor layer biomass, carbon density and storage of different forest types

2.1.2 灌木层

研究表明，灌木层碳储量、碳密度与森林类型、年龄、密度、面积以及人为干扰有关[20]。由表4可知，天然林的中幼林与人工林灌木层生物量间差异不显著，与近成过熟林却存在显著的差异（P＜0.05），其中以天然针叶近成过熟林14.49 t·hm-2最高，而人工阔叶林0.25 t·hm-2最低，平均值为3.22 t·hm-2。按针阔叶林型划分灌木层碳密度可知，针叶林 4.35 t·hm-2最高，阔叶林 3.69 t·hm-2次之，针阔混交林1.29 t·hm-2最低，说明针阔混交林对林下灌木的生长抑制作用强于单纯的针叶或者阔叶林，导致其林下灌木生物量较少。同时，随着林龄的增加，天然林灌木层碳密度均表现为近成过熟林＞幼龄林＞中龄林，表明林龄影响了灌木层碳密度的变化，可能在中林龄时乔木正处于生长旺盛阶段，一定程度上抑制了灌木层植物的生长，而在近成过熟林时由于树木生长已经趋于稳定，且林分自疏作用为灌木生长又提供了较大的营养空间，促使其快速生长，积累了较高的生物量。但人工林则由于人为干扰严重且树种单一，造成灌木层植物生长相对困难，其碳密度相差不大且相对较低，人工针叶林、人工针阔混交林和人工阔叶林分别是 0.39、0.41、0.25 t·hm-2。全省灌木层碳储量为20.50 Tg·C，各种森林类型碳储量变化范围在0.06～12.68 Tg·C之间，以天然阔叶幼龄林最高，人工针阔混交林最低。

2.1.3 枯落物层

枯落物层碳密度与森林类型、森林年龄、枯落物的分解速度、人为干扰以及温度、水分等环境因子有关[20]。从表6可知，不同森林类型枯落物层碳密度1.14～3.53 t·hm-2之间，且整体变化不大，平均为2.50 t·hm-2，但仍可发现随着林龄的增大，植物生长茂盛，年枯落物量大，枯落物量呈累加的趋势，且针叶林枯落物碳密度要高于阔叶林，这与阔叶树种枯落物更容易分解，而针叶树种则分解速度较慢有关[21]，特别是在人工阔叶林中更为明显。枯落物层碳储量介于0.44～4.82 Tg·C之间，以天然阔叶幼龄林最高，天然针阔混交近成过熟林最低。不同森林类型枯落物碳储量变化趋势为阔叶林（6.73 Tg·C）＞针叶林（6.58 Tg·C）＞针阔混交林（1.64 Tg·C），这主要与森林面积大小有较大的关系。

表4 不同森林类型灌木层生物量、碳密度和碳储量†Table 4 The litter layer biomass, carbon density and storage of different forest types

2.1.4 土壤层

土壤碳贮量受地上植被、凋落物输入和有机质分解的影响，同时气候条件也往往对土壤碳库容量造成强烈影响[18]。由表5可知，各森林类型不同层次土壤有机碳含量变化显著，在5.87～38.58 g·kg-1之间波动，且均随土壤层次的增加而逐渐降低，不同层次间存在显著差异性（P＜0.05）。各种森林类型土壤碳密度整体没有呈现显著变化规律，大小范围介于73.25～136.87 t·hm-2之间，这是由于森林植被影响土壤碳密度变化速度有限，植被通过枯落物分解积累到土壤的有机碳量需较漫长的时间，同时土壤密度又与土层厚度、土质类型、气候特征等存在较大的关联性。但仍可看出，随着林龄的增加，森林不断生长发育促进了土壤有机碳含量等增加，改善了土壤碳贮存能力。各森林类型土壤碳密度平均值为81.82 t·hm-2，以天然针阔混交近成过熟林最高，而天然针叶幼龄林则最低。不同森林类型土壤碳密度，针阔混交林 105.15 t·hm-2最高，阔叶林 97.03 t·hm-2次之，针叶林96.44 t·hm-2最低，说明阔叶树种对于改善土壤有机质的效果更佳。以100 cm厚度来研究各森林类型土壤碳密度，30 cm厚的土层碳密度占其比例的范围为45.20～66.74%，具有明显的表聚性特征[22]。湖北省森林生态系统土壤碳储量为572.02 Tg·C，且主要集中在表层土壤30 cm厚度，占总碳储量的59.89%。各种森林类型土壤碳储量在2.33～165.02Tg·C，以天然阔叶幼龄林最高，天然针阔混交近成过熟林最低。

表5 土壤层碳密度及碳储量†Table 5 Carbon density and storage of soil layer

2.2 湖北省森林生态系统碳储量及碳密度

由表6可知，湖北省森林生态系统总碳储量710.01 Tg·C，乔木层、灌木层、枯落物层和土壤层分别占总碳储量的15.74%、2.89%、2.11%和80.56%，可见土壤层和乔木层碳储量是森林生态系统最重要的碳储量部分，而林下植被层则比重相对较小。各种森林生态系统的碳储量介于2.84～220.14 Tg·C之间，其中天然林为420.43 Tg·C和人工林为151.59 Tg·C。森林生态系统平均碳密度为 111.51 t·hm-2，各层碳密度的大小顺序为土壤层（89.84 t·hm-2）＞乔木层（17.56 t·hm-2）＞灌木层（3.22 t·hm-2）＞枯落物层（2.35 t·hm-2），这与王兵等[23]等在相邻的江西省森林生态系统碳密度研究结果相似。各种类型森林生态系统碳密度差异较大，变化范围为88.32～177.79 t·hm-2，这主要是由于林型、树种组成、立地条件等差异影响系统中不同组分的碳分配格局[18]。除天然针叶幼龄林外，其他天然林碳密度均明显高于人工林，说明天然林有着更高的碳贮存功能，而人工林以人工针阔混交林106.50 t·hm-2为最高，而人工针叶林和人工阔叶林相差不大，分别是 91.50 t·hm-2和 90.92 t·hm-2，可见混交林可以作为碳汇林造林最有模式。不同森林类型生态系统碳密度变化趋势为针阔混交林（132.99 t·hm-2）＞阔叶林（132.67 t·hm-2）＞针叶林（124.01 t·hm-2）。随着林龄的增加，各种类型森林生态系统碳密度变化趋势均表现出逐渐增加的趋势。

表6 湖北省森林乔木层、灌木层、枯落物层、土壤层和生态系统碳密度和碳储量Table 6 Carbon storage and density of arbor layer, shrub layer, litter layer, soil layer and ecosystem in different forest types in Hubei Province

3 结论与讨论

3.1 植被层碳密度和碳储量特征

一般而言，森林植被层碳储量和碳密度主要是源于林分生长环境、林龄、林型和起源的影响[24]，且不同林分类型不同生长发育阶段，其生物量累积均存在差异，而土壤碳储量则相对稳定。本研究根据湖北省森林资源清查数据和实际调查数据，且综合考虑了乔木层、灌木层、枯落物层，估算出湖北省森林植被层平均碳密度为21.67 t·hm-2，其中天然 林为 25.30 t·hm-2，人工林为13.45 t·hm-2，与王鹏程等[9]对三峡库区森林植被层碳密度（24.15 t·hm-2）相近，但显著低于胡青等[6]研究湖北省主要森林类型生态系统植被碳密度的结果，其得到封山育林下的次生林、次生林和人工林三种类型的碳密度为136.12、76.25、114.20 t·hm-2，可能与森林类型划分以及采样尺度存在差异有关。湖北省森林植被层平均碳密度明显高于湖南省15.88 t·hm-2[25]，但低于广东省23.11 t·hm-2[26]和河南省 23.64 t·hm-2[27]以及四川省 38.04 t·hm-2[2]，说明湖北省森林植被层碳密度仍处于较低水平，通过人为改造促进林分碳储量提升的潜力巨大。湖北省不同森林类型碳密度为针阔混交林＞针叶林＞阔叶林，可见针阔混交林具有更高的植被碳密度，当不同生态位的针阔叶树种混交时可充分利用林内的光、水等资源，进一步改善了土壤结构和理化性质，提高林地土壤肥力，从而促进林分生长[28]，提高了其林分生物量[24]，进一步提升了森林植被层碳密度，这与王祖华等[24]研究南京城市森林生态系统的碳储量和碳密度的结果相一致。不同林龄碳密度变化趋势为近成过熟林＞中龄林＞幼龄林，说明随着林龄的增加植被层碳密度也呈现增长的趋势，这与王兵等[23]和王效科等[29]研究结果相一致，主要由于幼龄林和中龄林直径小，成熟林直径大，而直径是确定森林植被层碳密度的关键因素[11,30]。

湖北省森林植被层碳储量为137.99 Tg·C，略低于湖南省173.94 Tg·C[25]，明显低于广东省215.55 Tg·C[26]，但高于河南省 46.73 Tg·C[27]，说明湖北省森林植被碳储量在全国仍具有举足轻重的作用。天然林和人工林碳储量分别占植被层总储量的81.01%和18.99%，天然林仍是该区域碳汇功能的主体部分。天然林中按林龄划分植被层碳储量，幼龄林占50.96%、中龄林占31.34%、近成过熟林占17.70%，中幼林占其天然林总碳储量的82.30%，可见湖北省天然林碳储量主要以中幼龄林为主。因此，未来森林经营管理的过程中要加强中幼林的培育，促进林分健康发展，从而不断增强该区域森林碳汇功能。按不同林分类型划分植被层碳储量，阔叶林、针叶林、针阔混交林分别占总储量的49.82、38.47和11.71%，阔叶林相对高于针叶林，远高于针阔混交林，说明阔叶林仍是该区域森林植被碳储量的主要贡献者，这与胡青等研究相一致[6]。

表7 不同因素下森林植被层碳储量和碳密度Table 7 Carbon storage and density of forest vegetation layer under different factors

3.2 土壤层碳储量

湖北省森林生态系统土壤碳储量为572.02 Tg·C，约为植被层碳储量的3.88倍，与周玉荣等[17]的研究结果相近。表明土壤是森林生态系统中最大的碳库，由于土壤有机碳主要以腐殖质形式存在，并受到物理保护，因而土壤碳周转速率慢，能维持较长时间的碳储存[20]。土壤碳储量主要集中在表层土壤0～30 cm，占其总碳储量的59.89%，不同森林类型0～30 cm土层碳密度比例范围在45.20～66.74%之间，呈现明显的表聚性，说明表层土壤碳密度占据森林土壤总碳密度的大部分比例，如果土壤表层水土流失和人为破坏严重均会在一定程度上造成土壤碳储量的减少[20]。森林土壤平均碳密度为89.84 t·hm-2，明显低于全国森林土壤碳密度193.55 t·hm-2，说明该区域森林土壤碳贮存水平相对较低。其中，针阔混交林105.15 t·hm-2最高，阔叶林 97.03 t·hm-2次之，针叶林96.44 t·hm-2最低，因为混交林可产生更多的凋落物以及地下细根产量，其不断的分解流动可提高土壤碳含量的贮存潜力[6,31]。同时，湖北省天然林和人工林土壤碳密度分别为95.14 t·hm-2和77.80 t·hm-2，可见天然林土壤贮碳能力明显高于人工林，这主要是因为湖北省地处我国亚热带地区，往往山高坡陡，土壤抗侵蚀性能差，降雨量大且集中，天然林被破坏之后营造的人工林，其群落结构简单，树种单一，水肥流失严重，森林有机碳库的损失严重，天然林的破坏不仅造成植被储碳能力的下降，而且土壤碳贮存能力也随着降低[23]。

3.3 湖北省森林生态系统碳储量

现有的森林生态系统碳储量研究主要关注乔木层，对林下植被层、枯落物和土壤有机碳库研究较少，一定程度上低估了森林的碳储量[11,24]。林下植被层、枯落物层以及土壤层均是森林生态系统的重要组成部分，在森林生态系统的碳密度中占有一定比例[6,19]。本研究从乔木层、灌木层、枯落物层和土壤层来综合估测湖北省森林生态系统碳储量的组成及其特征。李克让等[32]估测我国森林生态系统碳储量为15.55Pg·C，其中植被和土壤碳储量分别为4.29 Pg·C和11.26 Pg·C，以此为基准，湖北省森林生态系统植被层和土壤层碳储量分别占全国森林总碳储量、全国森林植被和土壤总碳储量的4.57%，3.22%和5.08%。但是，湖北省森林面积仅占全国森林面积的3.26%（以全国第七次森林清查数据为准），此外本研究还未包括竹林、经济林、灌木林、疏林、四旁树、散生木等森林类型面积和蓄积量，导致估算的湖北省森林碳储量比实际偏低，说明湖北省森林生态系统碳储量在全国森林碳储量占有举足轻重的地位。

湖北省森林生态系统平均碳密度为111.51 t·hm-2，与三峡库区森林生态系统总有机碳密度117.68 t·hm-2[9]一致，明显低于我国森林生态系统的平均碳密度258.83 t·hm-2[17]。这可能是由于湖北省现有森林面积中，天然林中幼林占了63.82%，人工林占了30.60%，这些森林整体质量不高，在一定程度造成森林碳储量较低。另外，根据2009年湖北省森林二类资源清查数据资料统计结果，湖北省森林资源主要分布在鄂西山地，其土地面积占全省38.83%，而林地、有林地和乔木林地面积则分别占全省的55.95%、55.43%和56.47%，导致全省森林资源分布极不均匀。再者，湖北省人多地少，人地矛盾尖锐，天然林破坏严重，导致现有森林多以天然次生林和人工林为主，且森林质量异质性较高[6]。因此，未来如何通过保护和改造现有的森林，提高林分生产力和该区域森林生态系统碳储量，来减缓和适应气候变化以及提高森林的稳定性和综合服务功能，是经营过程中森林增汇所面临的挑战[28]。

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Carbon storage and carbon density of forest ecosystems in Hubei Province

WANG Xiao-rong, ZHANG Jia-lai, PANG Hong-dong, ZHENG Lan-ying, CUI Hong-xia

(Forestry Institute of Hubei Province, Wuhan 430075, Hubei, China)

Based on the data from the sixth forest resources inventory and standard field data obtained by Forestry Institute of Hubei Province, carbon storage, carbon density, and component characteristics in Hubei’s forest ecosystems were estimated and analyzed through the methods for forest carbon storage estimation recommended by the IPCC. The results showed that the total carbon storage in Hubei’s forest ecosystems was 710.01 Tg·C, and arbor layer, shrub layer, litter layer and soil layer account for 15.74%、2.89%、2.11%和 80.56% of the total carbon storage, respectively. The carbon storage of natural forest 420.43 Tg·C while for plantation forest, it was 151.59 Tg·C. The average carbon density of Hubei’s forest ecosystem was 111.51 t·hm-2, and the average carbon density of individual layer follows the order of soil layer ＞ arbor layer ＞ shrub layer ＞ litter layer. The carbon density varied from 88.32 t·hm-2to 177.79 t·hm-2, depending on forest ecosystem, specifically, the carbon density range of arbor layer, shrub layer, litter layer and soil layer is respectively 7.63 t·hm-2～55.7 t·hm-2, 0.25 t·hm-2～12.49 t·hm-2, 1.14 t·hm-2～3.53 t·hm-2, and 73.25 t·hm-2～136.87 t·hm-2. Carbon density in soil layer is 3.88 times of that in vegetation layer and the soil carbon mainly concentrated in the 30cm surface layer thickness,displaying obvious surface accumulation. The carbon density of coniferous and broad-leaved mixed forest is the biggest, followed by broad-leaved forest, and showed coniferous forest the least carbon density. If the carbon density was further classified by the forest age,the order is near mature forest ＞ middle-aged forest ＞ young forest. In the Hubei Province, young trees dominate the forest, which has great potential, so forest structure can be improved and forest carbon can be increased through reasonable forest managements.

Forest ecosystem; carbon storage; carbon density; Hubei Province

S718.55+6

A

1673-923X(2015)10-0093-08

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.10.017

2014-02-25

林业应对气候变化碳汇计量监测体系建设试点项目；中国绿色碳基金中国石油武汉江夏黄陂碳汇计量与监测

王晓荣，助理研究员，硕士

张家来，研究员；E-mail：rongagewang@126.com

王晓荣，张家来，庞宏东，等. 湖北省森林生态系统碳储量及碳密度特征[J].中南林业科技大学学报, 2015,35(10)：93-100.

[本文编校：吴 彬]