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杉木是我国南方亚热带地区特有的优良速生乡土用材树种。目前,我国杉木林面积达1239.1×10~4hm~2,蓄积量为47357.33×10~4m~3,分别占全国人工林面积和蓄积的26.55%和46.89%,杉木人工林是南方集体林区的主要森林类型之一,在缓解我国经济发展对木材需求增长的压力和支持天然林保护等重大生态工程的实施方面起着重要作用。杉木人工林生态系统碳循环研究将为进一步深入研究我国乃至全球范围内的森林生态系统碳循环提供正确的基础数据,为正确估算森林的生态效益提供参考。本研究根据长期定位观测的数据,从能量转化的角度评估了杉木人工林生态系统碳的吸收、储存和排放情况。主要的研究结果为: 不同层次的杉木叶中碳素含量平均值的大小排序为:上层叶>中层叶>下层叶,变化范围为46.12%～55.24%,不同层次的杉木枝中碳素含量平均值的大小排序为:中层枝>上层枝>下层枝,在39.17%～49.65%之间变化;不同年龄杉木枝、叶中碳素含量的季节变化规律均表现为:冬季的>秋季的>夏季的>春季的,杉木叶中碳素含量的年平均值为50.44%,杉木枝中碳素含量的年平均值为44.79%,变异系数为2.08%～2.25%。10年生杉木各器官的平均碳素含量变化范围为45.29%～49.72%,11年生的为45.80%～50.22%,14年生的为45.80%～50.93%,变异系数均为1.68%～8.44%。不同年龄杉木各器官按其碳素含量的大小排序基本上为:树叶>树皮>树根>树干>树枝>球果。10年生杉木各器官碳素含量的算术平均值为47.56%,11年生的为47.79%,14年生的为48.07%。杉木林年龄的增长并未明显地影响林下植被各组分、死地被物的碳素含量的变化规律。不同年龄杉木林中各层次植物按其碳素含量大小顺序排列均为:乔木层>灌木层>草本层。 10年生和14年生杉木林土壤各层的碳素含量随土壤深度的增加而逐渐下降,11年生杉木林地土壤各层的碳素含量却明显低于10年生和14年生的,表土层(0～15cm)的碳素含量仅为0.60%。14年生杉木人工林不同层次土壤有机碳含量的分异表现为:0～15cm土层(2.06%)>15～30cm土层(1.71%)>30～45cm土层(1.24%)>45～60cm土层(0.98%)>60～75cm土层(0.82%)。3种不同经营方式杉木人工林采伐迹地土壤中平均有机碳含量依大小顺序排列为:杉木林地(1.36%)>经济林地(2.06%)>农用后撂荒地。同林区内,3种不同森林类型土壤不同层次中的有机碳素含量分布规律基本一致,均随着土壤深度的增加而下降。杉木人工林不同层次土壤有机碳含量与土壤pH值呈线性正相关,相关系数r≥0.4,与土壤全氮含量、C/N比呈显著的线性正相关,相关系数分别为r≥0.81和r≥0.87。 湖南会同杉木人工林生态系统中碳素贮量主要由三个部分组成,即植被层、死地被物层和土壤层,按其大小顺序排列为:土壤层>植被层>死地被物层。10年生、11年生和14年生杉木林生态系统中碳素贮量分别为120.52、90.48和171.40t/hm~2,具有一定的年龄阶段和地带性特点。随着杉木林分年龄的增长,乔木层碳素贮量的优势逐渐加强,乔木层的碳素贮量从10年生的30.38t/hm~2增加到14年生的61.24t/hm~2,10年生时,乔木层的碳素贮量占整个生态系统总碳素贮量的25.21%,