等高反坡階對(duì)滇中云南松林下碳儲(chǔ)量及增量分配格局的影響

李學(xué)峰, 宋婭麗, 王克勤, 張雨鑒, 楊小倩

(西南林業(yè)大學(xué) 生態(tài)與水土保持學(xué)院, 昆明 650224)

由于人類社會(huì)的生產(chǎn)生活使全球CO2濃度不斷升高，引起了海平面升高、氣候反常及兩極冰川融化等一系列全球性的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，因此世界各國(guó)政府和學(xué)者均極為關(guān)注如何提高生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量及固定這一科學(xué)問(wèn)題。森林生態(tài)系統(tǒng)作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，其儲(chǔ)存了陸地生態(tài)系統(tǒng)中近2/3的有機(jī)碳，在減緩全球氣候變化、改善生態(tài)環(huán)境及涵養(yǎng)水源等方面有不可替代的作用[1]，也是結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜、占地面積最大、分布最廣的陸地生態(tài)系統(tǒng)[2]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在不同尺度上(全球、國(guó)家的大尺度及區(qū)域小尺度)對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)中植被及土壤碳儲(chǔ)量進(jìn)行了研究，研究集中于海拔、林齡組成、林分類型、氣候、土壤母質(zhì)等自然條件和人類經(jīng)營(yíng)活動(dòng)對(duì)植被及土壤碳儲(chǔ)量的影響[3-6]。植被及土壤碳儲(chǔ)量是評(píng)價(jià)森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的重要指標(biāo)，森林生態(tài)系統(tǒng)中林下植被層碳儲(chǔ)量占到森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的0.90%～5.60%[7]，為植被碳儲(chǔ)量的2.75%～20.92%[8-9]，土壤層碳儲(chǔ)量占整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的74.95%～83%[10]，兩者均不可忽視。由于各地區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)中林下植被層及土壤層的碳儲(chǔ)量結(jié)果存在較大差異，因此為豐富世界森林生態(tài)系統(tǒng)案例而開(kāi)展區(qū)域尺度森林生態(tài)系統(tǒng)的林下植被層及土壤層碳儲(chǔ)量研究具有重要意義。

等高反坡階作為人為經(jīng)營(yíng)措施中常用的坡耕地水土保持控制措施，可有效增加土壤中有機(jī)碳、氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的固定，增加降雨入滲從而減少表層土壤肥力流失[11-13]。而土壤營(yíng)養(yǎng)元素、腐殖質(zhì)及水分流失的減少則會(huì)增加微生物和分解者的數(shù)量，加速營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累，進(jìn)而增加森林碳庫(kù)的循環(huán)及固定效率，尤其適用于降雨季節(jié)分配嚴(yán)重不均的云南山區(qū)[12,14-15]。目前對(duì)等高反坡階的研究集中于坡耕地氮磷流失特征、產(chǎn)流產(chǎn)沙特征[14-16]等方面，而探討布設(shè)等高反坡階后對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)林下植被及土壤碳儲(chǔ)量、碳增量分配格局影響的研究仍鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本文以滇中云南松(Pinusyunnanensis)次生林為研究對(duì)象，應(yīng)用野外樣地調(diào)查法和直接收獲法，根據(jù)滇中云南松林下植被層(包括灌木層、草本層和凋落物層)及土壤層各組分碳含量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，研究布設(shè)等高反坡階8 a后林下植被層及土壤層碳含量、生物量、碳儲(chǔ)量及碳增量分配格局的變化，旨在為提高森林碳匯功能、區(qū)域碳儲(chǔ)量估算精度、植被恢復(fù)及我國(guó)南方侵蝕退化區(qū)林地經(jīng)營(yíng)提供重要科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于昆明市嵩明縣滇源鎮(zhèn)，屬昆明市松華壩水庫(kù)水源區(qū)，地處北緯24°14′43″—25°12′48″，東經(jīng)102°44′51″—102°48′37″，地形以高原低山為主，典型低緯度高原山地季風(fēng)氣候，年均氣溫14.2℃，干濕季分明，多年平均降雨量785.1 mm，雨季(5—10月)降雨量占全年降雨量的87.5%。入庫(kù)河流有牧羊河、冷水河，多年平均徑流量2.1億m3。區(qū)域內(nèi)地勢(shì)總體西北高東南低，最高海拔2 589.5 m，位于西南部野貓山，最低海拔2 010 m，相對(duì)高差479.5 m，平均海拔2 220 m。區(qū)域內(nèi)原坡地森林植被云南松林因過(guò)度采薪、放牧等人為因素使其被毀嚴(yán)重，次生疏幼林面積大，該區(qū)地帶性植被是以云南松為優(yōu)勢(shì)種的暖溫性針葉林。試驗(yàn)地土壤以第三紀(jì)古紅土發(fā)育的赤紅壤為主，零星地區(qū)有黃棕壤分布，土壤厚度中厚，局部為薄土層，土層厚度1 m左右。灌木有杜鵑(Rhododendronsimsii)、火棘(Pyracanthafortuneana)、金絲梅(Hypericumpatulum)、碎米花(Rhododendronspiciferum)、云南楊梅(Myricanana)等。草本有車前(Plantagoasiatica)、白草(Pennisetumcentrasiaticum)、耳草(Hedyotisauricularia)、火絨草(Leontopodiumleontopodioides)、旱茅(Eremopogondelavayi)等。凋落物積累量較多，平均厚度8～20 cm。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地的布設(shè) 試驗(yàn)綜合考慮地域分布、立地條件、齡組、密度等因素，于2009年7月在云南松林的典型次生林中設(shè)置6個(gè)20 m×20 m的標(biāo)準(zhǔn)樣地(表1)，以確保樣地之間有著相近的氣候、土壤等環(huán)境條件，并作如下處理：1，2，3樣地為對(duì)照組，無(wú)人為管理措施；4，5，6樣地于2009年11月布設(shè)等高反坡階，等高反坡階設(shè)置為沿相同高度從上向下里切外墊，修成一臺(tái)面，臺(tái)面外高內(nèi)低，寬1.2 m，反坡5°，以蓄水和減少水土流失為目的，每?jī)蓚€(gè)等高反坡階之間的垂直距離為4 m。等高反坡階剖面示意圖見(jiàn)圖1，樣地基本情況見(jiàn)表1。

圖1 等高反坡階剖面示意圖

表1 云南松林樣地基本特征

注：NE表示北偏東。

1.2.2 林下植被層及土壤層樣品的采集與測(cè)定 分別于2009年11月和2017年11月生長(zhǎng)季結(jié)束后，在6個(gè)樣地中分別設(shè)置5個(gè)2 m×2 m的灌木林樣方和5個(gè)1 m×1 m的草本樣方。記錄灌木層的種類、主干高及其蓋度；記錄草本層的種類、密度和高度。將樣方內(nèi)所有灌木層或草本層植物全部收獲，灌木層分根、枝、葉分別稱鮮重，草本層分地上部分和地下部分別稱鮮重。林下植被層根系采用挖掘法，每10 cm為一層，灌木及草本分別挖至70，40 cm[17]。凋落物則采用五點(diǎn)取樣法分別隨機(jī)圍取5個(gè)1 m×1 m的代表性樣方，將樣方內(nèi)凋落物按未分解、半分解、已分解3層收集并稱鮮重。各層分別取300 g新鮮樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，放入65℃烘箱烘至恒重，測(cè)定樣品干重，計(jì)算鮮重/干重比，推算各部分干重生物量。烘干后的樣品粉碎后過(guò)100目篩，用于分析碳含量。

在各標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查樣地內(nèi)按對(duì)角線法設(shè)樣點(diǎn)3個(gè)，每個(gè)樣點(diǎn)挖0—100 cm土壤剖面，采用環(huán)刀(容積為100 cm3)分別在0—10，10—20，20—30，30—50，50—70，70—100 cm層系統(tǒng)地排列5個(gè)點(diǎn)取混合樣約500 g土樣裝入布袋中，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干待測(cè)。

以上植物和土壤樣品均采用TOC分析儀法(TOC-L-CPH-SSM5000A型)測(cè)定全碳含量(TC)[18]。

1.2.3 林下植被層及土壤層碳儲(chǔ)量和碳增量的計(jì)算 本研究中林下植被層及土壤層碳儲(chǔ)量為2017年測(cè)定生態(tài)系統(tǒng)中林下植被層的碳儲(chǔ)量，包括灌木層、草本層及凋落物層的碳儲(chǔ)量；土壤層碳儲(chǔ)量包括0—10，10—20，20—30，30—50，50—70，70—100 cm共6層的碳儲(chǔ)量。林下植被層各部分的碳儲(chǔ)量(t/hm2)由各部分的碳含量(%)與對(duì)應(yīng)部分生物量(t/hm2)的乘積獲得。林下植被層與土壤層碳增量分別由2017年的碳儲(chǔ)量與2009年的碳儲(chǔ)量差值獲得。土壤層碳儲(chǔ)量計(jì)算公式如下[19]：

TN=∑CNPNDN

(1)

式中：TN為N層土壤剖面深度內(nèi)總土壤碳儲(chǔ)量(g/cm3)；CN為第N層中土壤碳含量(%)；PN為第N層土壤容重(g/cm3)；DN為N層剖面厚度(cm)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2010和SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表分析，用單因素方差分析(One-Way-ANOVA)檢驗(yàn)不同人為管理措施下林下植被及凋落物層各組分碳含量、生物量、碳儲(chǔ)量和碳增量的差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 等高反坡階對(duì)云南松林下植被層及土壤層碳含量的影響

由表2可知，對(duì)照和布設(shè)等高反坡階處理下云南松林灌木層、草本層、凋落物層及土壤層各組分碳含量變幅分別為441.120～484.43，371.03～433.62，70.42～458.52，4.14～20.01 g/kg，各組分平均碳含量則分別為449.10，402.43，259.14，8.72 g/kg。云南松林下植被灌木層葉、凋落物層已分解部分及土壤層各組分碳含量在布設(shè)等高反坡階后與對(duì)照相比存在顯著性差異(p<0.05)。布設(shè)等高反坡階后灌木層葉與凋落物層已分解部分的碳含量比對(duì)照高出8.71%，11.51%，土壤層0—10，10—20，20—30，30—50，50—70，70—100 cm平均碳含量分別比對(duì)照高出60%，78%，1.05%，0.64%，0.45%，0.22%。對(duì)照和布設(shè)等高反坡階后各組分平均碳含量高低排列依次為：灌木層>草本層>凋落物層>土壤層。灌木層葉分別比枝、根高出6.26%，4.58%，草本層地上部分為地下部分的1.16～1.17倍，凋落物層已分解部分僅為未分解和半分解部分的15.35%～18.35%，19.82%～21.97%。土壤層碳含量分布規(guī)律明顯，即隨著土層深度的增加土壤各層碳含量逐漸降低，70—100 cm土層碳含量?jī)H為0—10 cm的25.00%～32.80%。

表2 等高反坡階下云南松林下植被層及土壤層碳含量特征 g/kg

注：同列不同小寫(xiě)字母表示同一處理下各組分不同器官間碳含量差異顯著(p<0.05)，同行不同大寫(xiě)字母表示不同處理下各組分相同器官間碳含量差異顯著(p<0.05)，下表同。

2.2 等高反坡階對(duì)云南松林下植被層生物量的影響

云南松林下植被層各組分生物量如圖2所示，不同處理下凋落物層的生物量(21.68～23.69 t/hm2)最高，其次是灌木層(4.32～4.68 t/hm2)，最低的為草本層(1.59～1.80 t/hm2)，分別占林下植被層總生物量的78.54%～78.58%，15.51%～15.67%，5.75%～5.96%。灌木層各組分中灌木枝生物量(2.25～2.44 t/hm2)最高，約占本層生物量的52.10%；其次為灌木根(1.22～1.34 t/hm2)、灌木葉(0.86～0.89 t/hm2)；草本層地上生物量(0.94～1.13 t/hm2)高于地下部分(0.65～0.67 t/hm2)；凋落物層中各組分表現(xiàn)為：已分解凋落物(8.81～10.55 t/hm2)生物量最高約占本層生物量的42.58%，分別比半分解凋落物(6.92～7.36 t/hm2)、未分解凋落物(5.79～5.95 t/hm2約高出26.05%，39.12%。

等高反坡階處理下灌木層、草本層、凋落物層的生物量分別比對(duì)照高出8.17%，13.24%，9.29%(p<0.05)，林下植被層各組分生物量基本均顯著高于對(duì)照(p<0.05)，凋落物層中已分解凋落物比對(duì)照高出19.67%，說(shuō)明布設(shè)等高反坡階后顯著促進(jìn)了云南松生態(tài)系統(tǒng)碳的積累。

注：葉、枝、根為灌木層各組分，地上、地下為草本層各組分，未分解、半分解、已分解為凋落物層各組分。

圖2 等高反坡階下云南松林下植被層生物量特征

2.3 等高反坡階對(duì)云南松林下植被層及土壤層碳儲(chǔ)量的影響

由表3可知，對(duì)照與等高反坡階下林下植被層碳儲(chǔ)量由高到低依次為凋落物層(5.81～5.94 t/hm2)、灌木層(1.89～2.11 t/hm2)、草本層(0.64～0.74 t/hm2)，其中凋落物層、灌木層及草本層分別占據(jù)云南松林下植被層總碳儲(chǔ)量的67.50%～69.60%，22.66%～24.10%，7.76%～8.39%。等高反坡階處理下的灌木層、草本層及凋落物層碳儲(chǔ)量分別對(duì)照高出11.64%，15.63%，2.24%，說(shuō)明等高反坡階顯著提高了灌木層、草本層的碳儲(chǔ)量(p<0.05)，其中各層最顯著的為灌木的葉、枝，草本地上及已分解凋落物分別比對(duì)照增加了13.16%，11.34%，22.50%，33.87%(p<0.05)。

土壤層各層碳儲(chǔ)量與碳含量趨勢(shì)基本一致，即隨土層深度的增加土壤碳儲(chǔ)量亦隨之減少，0—10 cm土層比70—100 cm土層的土壤碳儲(chǔ)量高出181.20%～277.49%。不同處理下的林下植被層與土壤層碳儲(chǔ)量幅度范圍分別為8.34～8.79 t/hm2，87.63～132.09 t/hm2，土壤層碳儲(chǔ)量顯著高于林下植被層。等高反坡階下土壤層碳儲(chǔ)量為132.09 t/hm2，與對(duì)照相比顯著增加了50.74%(p<0.05)，尤其以0—50 cm的土層最為明顯。0—10，10—20，20—30，30—50 cm分別比對(duì)照高出59.62%，83.59%，109.85%，52.16%。

2.4 布設(shè)等高反坡階對(duì)云南松林下植被層及土壤層碳增量的影響

由表4可知，對(duì)照與等高反坡階下云南松林碳增量集中表現(xiàn)在凋落物層和土壤層，凋落物層比灌木層、草本層分別高出724.32%～795.50%，251.80%～285.25%；土壤層比灌木層、草本層分別高出907.48%～981.32%，333.43%～361.48%。土壤層中表層碳增量最高，0—10 cm土層的碳增量為70—100 cm土層的281.20%～396.79%。

等高反坡階顯著提高了灌木層、草本層、凋落物和土壤層的碳增量，與對(duì)照相比分別提高28.21%，27.17%，15.54%，34.92%，受等高反坡階影響灌木層中葉、枝及根的碳增量分別比對(duì)照高出30.00%，16.67%，30.43%，各器官碳增量表現(xiàn)為根>葉>枝，根的碳增量分別比葉、枝高出125.68%～131.04%，285.11%～343.56%，說(shuō)明等高反坡階對(duì)灌木層地下部分的影響顯著高于地上部分。草本層的地上、地下分別比對(duì)照高出27.12%，27.27%。凋落物層未分解和半分解部分的碳增量顯著高于已分解部分，分別為已分解部分的3.54倍，3.48倍。布設(shè)等高反坡階后未分解、半分解及已分解部分碳增量分別比對(duì)照高出3.01%，20.67%，50.00%，由此可見(jiàn)等高反坡階對(duì)凋落物層中的已分解凋落物影響最為顯著。布設(shè)等高反坡階后0—10，10—20，20—30，30—50，50—70，70—100 cm土層的碳增量分別比對(duì)照高出44.58%，76.00%，65.00%，31.34%，21.74%，2.25%，由此可見(jiàn)0—50 cm土層的碳增量受等高反坡階的影響最為顯著，土層越深其碳增量受等高反坡階影響越小。

表3 等高反坡階下云南松林下植被層及凋落物層碳儲(chǔ)量特征 t/hm2

2.5 布設(shè)等高反坡階對(duì)云南松林下植被層及土壤層碳儲(chǔ)量、碳增量分配特征的影響

由圖3可知，不同處理的林下植被層碳儲(chǔ)量和碳增量中凋落物層均占支配地位，其次為灌木層，草本層最小，其碳儲(chǔ)量和碳增量在對(duì)照中分別占69.66%，72.93%，在等高反坡階中分別占67.57%，71.15%，均高于65%。灌木層在對(duì)照和等高反坡階中分別占林下植被層總碳儲(chǔ)量的22.66%，24.01%，總碳增量的8.14%，8.63%，而草本層在對(duì)照和等高反坡階中分別占林下植被層總碳儲(chǔ)量的7.68%，8.41%，總碳增量的18.93%，20.22%。土壤層的碳儲(chǔ)量和碳增量分配中均隨土層深度加深而降低，其中0—50 cm土層的碳儲(chǔ)量和碳增量在對(duì)照中分別占60.36%，60.30%，在等高反坡階中分別占68.41%，67.41%，均高于60%，說(shuō)明土壤中的碳儲(chǔ)量及碳增量大部分均集中在表層土壤，且受等高反坡階影響顯著，提高了其在土壤層碳儲(chǔ)量及碳增量的比重。

表4 等高反坡階下云南松林下植被層及土壤層碳增量特征 t/hm2

灌木根在對(duì)照和等高反坡階中分別占林下植被層碳儲(chǔ)量的6.47%，6.83%，占林下植被層碳增量的4.81%，5.17%；凋落物層的未分解與半分解凋落物在不同處理下的林下植被層碳儲(chǔ)量和碳增量中均占支配地位，其碳儲(chǔ)量和碳增量在對(duì)照中分別占32.73%，29.50%和34.25%，30.88%，在等高反坡階中分別占28.21%，29.92%和29.69%，31.53%，均高于28%。而各組分中最小的草本地下部分在對(duì)照和等高反坡階中僅分別占林下植被層碳儲(chǔ)量的2.88%，2.84%，占林下植被層碳增量的6.76%，7.21%。綜上所述等高反坡階顯著提升了灌木根、凋落物半分解、已分解部分及土壤層在碳儲(chǔ)量及碳增量的分配比例，說(shuō)明等高反坡階主要影響地下及近地部分的儲(chǔ)量與碳增量分配。

3 討 論

植被及土壤碳含量作為目前估算森林碳儲(chǔ)量的基本參數(shù)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了大量研究，其中實(shí)測(cè)的植被典型器官、凋落物、土壤各層碳含量以及相關(guān)轉(zhuǎn)換系數(shù)被集中研究來(lái)輔助碳儲(chǔ)量計(jì)算[20-22]。等高反坡階作為干旱及雨量充沛地區(qū)有效的水土保持措施，雖未顯著改變林下植被層中灌木及草本的碳含量，但顯著增加了凋落物及土壤層的碳含量，尤其是已分解凋落物及表層土壤碳含量(p<0.05)。說(shuō)明植被各器官碳含量主要與植被類型、地域分布以及植被本身的生理特性有關(guān)，而等高反坡階對(duì)凋落物層、土壤層碳含量影響顯著。

注：A圖和B圖分別代表對(duì)照和布設(shè)等高反坡階處理下林下植被層碳儲(chǔ)量和碳增量分配特征(a)，土壤層碳儲(chǔ)量和碳增量分配特征(b)；圖A中葉、枝、根為灌木層各組分，地上、地下為草本層各組分，未分解、半分解、已分解為凋落物層各組分；圖B中0—100 cm的分層屬于土壤層。

圖3 等高反坡階下云南松林下植被層及土壤層碳儲(chǔ)量和碳增量分配特征

滇中云南松林下植被層的碳含量與其他地區(qū)不同類型生態(tài)系統(tǒng)的碳含量變幅存在一定差距，如新疆阿爾泰地區(qū)的林下植被碳含量波動(dòng)范圍為390～430 g/kg，凋落物層為500～510 g/kg[23]。而本研究的凋落物層碳含量波動(dòng)范圍70.4～458.5 g/kg，天山地區(qū)的雪嶺杉林下植被及凋落物層分別為404～425.4，431.8～425.8 g/kg[10]，這是由于本研究對(duì)凋落物進(jìn)行了分層處理，采樣時(shí)不僅取上層的未分解凋落物還對(duì)半分解及已分解凋落物進(jìn)行了采集，試驗(yàn)數(shù)據(jù)更為細(xì)致詳實(shí)[10,24]。布設(shè)等高反坡階后灌木葉碳含量與對(duì)照相比產(chǎn)生顯著性差異，原因可能是布設(shè)等高反坡階改變了地表結(jié)構(gòu)，灌木層的植物種類得以增多。已分解凋落物碳含量與對(duì)照相比差異顯著，則由于等高反坡階作為水土保持措施增加了降雨截流，使凋落物分解速率加快，增加了已分解凋落物中腐殖質(zhì)的含量。本研究中，不同處理下，灌木層、草本層和凋落物層平均碳含量差異性顯著，分別為444，409，259 g/kg，且均低于國(guó)際通用的灌木碳含量均值(450 g/kg)[25]。

目前國(guó)內(nèi)外研究中對(duì)生物量的估算主要采用直接收獲法和相對(duì)生長(zhǎng)法，而生物量又是研究森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量和碳增量必不可少的基礎(chǔ)[8,21]，本研究采用直接收獲法與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)合的方法估算等高反坡階下云南松生態(tài)系統(tǒng)中林下植被的生物量。云南松為云南分布最廣的森林類型，是云南省主要的森林碳庫(kù)之一，其林下植被層為生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的主要組成部分(約占30%)[25]，而林下植被的變化將影響云南整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能。本研究中云南松生態(tài)系統(tǒng)中林下植被層平均生物量為28.88 t/hm2，高于黃土高原子午嶺油松林中的林下植被層(9.11 t/hm2)[26]。生物量較高的原因在于當(dāng)?shù)剞r(nóng)民為滿足經(jīng)濟(jì)及生活需求對(duì)云南松進(jìn)行大面積采伐，導(dǎo)致喬木層林分密度和林分郁閉度降低，林下植被層得到充足的光照和養(yǎng)分，從而增加林下植被層的生物量。同時(shí)，等高反坡階可有效地截留降雨和養(yǎng)分[12-16]，提高土壤的水分、養(yǎng)分含量促進(jìn)植物生長(zhǎng)而使其生物量增加，也是林下植被層各組分生物量不同程度增加的主要原因。

云南松林中灌木層與草本層、凋落物層及土壤層碳儲(chǔ)量均值分別為2.70，5.87，109.86 t/hm2，其中凋落物層碳儲(chǔ)量低于我國(guó)森林植被凋落物層碳儲(chǔ)量均值(8.21 t/hm2)[3]，林下植被層低于西藏林芝地區(qū)察隅中齡云南松林下植被層碳儲(chǔ)量(5.73 t/hm2)[27]。因此，提高研究區(qū)云南松林林下植被層碳儲(chǔ)量，因地制宜制定有效森林管理措施這一問(wèn)題亟待解決。而等高反坡階下灌木葉、根、已分解凋落物及土壤層的碳儲(chǔ)量顯著高于對(duì)照，原因在于布設(shè)等高反坡階可改變研究區(qū)地表微地形，對(duì)降雨后的地表徑流再分配，有效攔截徑流于階內(nèi)，從而減少地表徑流量和土壤侵蝕量，使土壤有機(jī)碳的固定能力和保水效果顯著增加[13]。另外，云南松生態(tài)系統(tǒng)中林下植被層8年間等高反坡階處理下碳增量與對(duì)照相比增加了18.76%，年均固碳增量0.72 t/hm2；土壤層碳增量增加了34.92%，年均固碳增量0.67 t/hm2，說(shuō)明等高反坡階顯著增強(qiáng)了云南松生態(tài)系統(tǒng)林下植被和土壤層的碳匯潛力。因此，人工造林時(shí)應(yīng)對(duì)等高反坡階予以高度關(guān)注，等高反坡階相當(dāng)于窄式隔坡梯田，可考慮作為固碳的森林生態(tài)管理措施，從而提高碳儲(chǔ)量。

可見(jiàn)，在滇中昆明松華壩地區(qū)布設(shè)等高反坡階后，云南松生態(tài)系統(tǒng)中林下植被及土壤層碳儲(chǔ)量和碳增量均得到了有效提高，促進(jìn)了林下植被尤其是地下部分的生長(zhǎng)，從而減緩了土壤水分、養(yǎng)分流失以及土壤結(jié)構(gòu)的破壞，提升了整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力。本試驗(yàn)區(qū)地處亞熱帶和暖溫帶混合型氣候區(qū)，為典型紅壤坡地侵蝕區(qū)，由于農(nóng)牧民日常生產(chǎn)生活，導(dǎo)致植被破壞較為嚴(yán)重，影響了植被的恢復(fù)過(guò)程。因此，為提高試驗(yàn)區(qū)林下植被恢復(fù)速率和碳儲(chǔ)量，一方面要合理控制林分密度，適度的采光條件可以有效增加林下植被層碳儲(chǔ)量的增長(zhǎng)，減少人為干擾對(duì)林下植被和土壤碳庫(kù)的積累，防止碳源—碳匯的轉(zhuǎn)變；另一方面要在山地適度增設(shè)等高反坡階措施，可顯著增加林下植被種類和碳儲(chǔ)量，提高土壤碳儲(chǔ)量，增加碳儲(chǔ)量的累積速率。同時(shí)，在全球氣候變化的影響下，對(duì)等高反坡階下云南松森林生態(tài)系統(tǒng)林下植被和土壤碳儲(chǔ)量、碳增量、固碳速率以及分解作用中CO2釋放量等均需要更加系統(tǒng)地開(kāi)展研究，為評(píng)價(jià)等高反坡階對(duì)該地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力的影響進(jìn)一步提供科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié) 論

(1) 布設(shè)等高反坡階后與對(duì)照相比有效提升了灌木葉、已分解凋落物及土壤層的碳含量，對(duì)照和布設(shè)等高反坡階處理下各層碳含量由大到小依次為：灌木層(449.1 g/kg)>草本層(402.4 g/kg)>凋落物層(259.1 g/kg)>土壤層(8.7 g/kg)；

(2) 等高反坡階處理下灌木層、草本層、凋落物層的生物量分別比對(duì)照高出8.17%，13.24%，9.29%，林下植被層各組分生物量基本均顯著高于對(duì)照，凋落物層中已分解凋落物比對(duì)照高出19.67%；

(3) 等高反坡階處理下，灌木層(高11.64%)、草本層(高15.63%)與土壤層(高50.74%)碳儲(chǔ)量顯著高于對(duì)照，灌木層、草本層、凋落物及土壤層碳增量與對(duì)照相比則分別增加了28.21%，27.17%，15.54%，34.92%。因此，等高反坡階可作為增強(qiáng)云南松林生態(tài)系統(tǒng)林下植被和土壤層碳匯潛力的有效措施。