我国华北土石山区土层浅薄、质地粗骨,生态环境脆弱,一直是我国林业生态工程建设的重点区域。在三北防护林、太行山绿化、退耕还林还草等重点生态工程建设推动下,本区大规模实施了人工造林,生态环境明显改善。同时,人工林在吸收和固定二氧化碳及减缓全球气候变暖等方面也发挥着重要作用。本研究以密云县红门川流域分布较广的侧柏人工林(不同造林年限)、油松人工林(不同造林年限)、天然灌丛、天然次生侧柏林以及板栗经济林等5种林分为研究对象,布置样地47块,样方共计282个,估算乔木层、灌木层、草本层、枯落物层和土壤层有机碳密度。在此基础上,分析主要造林树种的碳密度现状、阶段性及其影响因素,有助于科学地评估造林树种的碳密度的变化方向和积累速率,为北京山区土地资源合理利用和开发提供科学依据。研究结果如下：(1)随着林龄增大,油松生态系统碳密度呈现显著增加趋势,35 a、40 a、57 a油松生态系统碳密度分别为81.79±6.54 t/hm2、94.54±14.47 t/hm2、 146.61±24.55t/hm2。侧柏生态系统碳密度也呈相同变化规律,20 a、40 a和57 a侧柏生态系统碳密度分别为67.83±7.31 t/hm2、89.62±12.59 t/hm2和123.23±20.58t/hm2。(2)油松土壤碳密度随林龄的增大呈上升趋势,在各土层均有很好的表现。57 a油松土壤有机碳密度为87.83±5.35 t/hm2,与35 a(40.11±5.05 t/hm2)、40 a(46.61士9.41 t/hm2)和灌丛(54.33±9.89 t/hm2)相比,土壤有机碳密度增长显著。而侧柏土壤碳密度未随林龄的增大呈明显变化趋势。57 a油松土壤碳密度较同龄侧柏林(53.59±4.67t/hm2)提高了34.24t/hm2,而且在不同土层中也有很好的表现。(3)57 a油松、侧柏生态系统碳密度分别较天然灌丛增加84.94(137.73%)t/hm2和61.55(99.81%)t/hm2。其中,油松较天然灌丛增加的碳密度主要来源于植被和土壤,分别为47.01 t/hm2和33.50 t/hm2,分别贡献了55.34%和39.4%。而侧柏人工林增加的碳密度主要源于植被,为48.92 t/hm2,贡献了79.48%,枯落物增加的碳密度也较多,为13.38 t/hm2。(4)本研究建立了影响该流域人工林碳密度多因子回归方程,森林生态系统碳密度主要受林分因子(林龄、林分密度)和土壤性质(土壤全氮含量、粉粒含量、容重)影响,两者可解释碳密度变化的73.3%。其中,土壤碳密度主要与林龄、土壤性质有关,能够解释土壤碳密度变化的82.3%。而植被碳密度主要与林龄、土壤pH以及林分密度有关,能够解释植被碳密度变化的61.5%。