干旱区不同林龄人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林地上生物量碳库分配格局

《Research in Cold and Arid Regions》：Aboveground biomass carbon pool allocation patterns in artificial Haloxylon ammodendron (saxaul) forests of different ages in arid regions

　　

以民勤绿洲人工栽植的固沙梭梭(Haloxylon ammodendron)林(林龄5–50年)为研究对象，研究人员系统分析了地上生物量及碳储量在各枝序(Branch Order, 1–6级及枯枝)间的分配格局及其随林分发育的动态变化，旨在揭示该荒漠灌木的资源分配策略与碳汇特征。结果表明：(1)生物量分配随林龄由幼龄林(5–10年)的低序位枝(1–3级)向中龄林(20–30年)的高序位枝转移，老龄林(40–50年)中枯枝成为主要生物量组分；(2)碳储量分配与生物量格局基本一致，而含碳率(C Concentration)较为保守，林龄与枝序无显著交互效应，单株生物量与碳储量均在30年时达峰值，表明中龄阶段为碳汇功能关键期，老龄林通过高序位枝及枯枝维持稳定固碳能力；(3)上述结果证实人工梭梭林碳汇功能具明显林龄依赖性，可为固沙林碳汇经营管理及干旱区区域碳储量评估精细化提供科学依据。

《干旱区不同林龄人工梭梭(Haloxylon ammodendron)林地上生物量碳库分配格局》论文解读——发表于《Research in Cold and Arid Regions》

一、研究背景与意义

现有植被碳储量研究多针对全株或粗器官（根、枝、叶），常忽略多主干旱生灌木（如梭梭Haloxylon ammodendron）不同枝序(Branch Order)间生物量、含碳率(C Concentration)及碳储量的空间异质性，且区域碳汇评估常套用固定经验含碳系数（通常为50%），未考虑林龄与器官功能分化的联合影响，易造成估算偏差。西北地区荒漠化防治广泛营造梭梭固沙林，但其细尺度碳分配随林龄演变规律尚不清楚。为此，研究人员以民勤绿洲5–50年生人工梭梭林为对象，按枝序量化地上生物量与碳储量分配动态，明确林龄—枝序互作对碳汇的影响，为修正含碳转换参数、提高干旱区碳储量评估精度及优化固沙林经营提供依据。

二、主要关键技术方法

研究人员于2024年9–10月在民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测站附近选取林龄5、10、20、30、40、50年共6个龄组人工梭梭林，每龄组设3个20 m×20 m重复样方（共18个）。采用平均木法每龄组选3株代表性植株伐倒，按距地面垂直高度每50 cm分层，依据分枝序列及基径将枝条划分为1级（当年新梢）至6级（主干）并单独分取枯枝；测定各组分鲜质量后取比例子样80 ℃烘干至恒重求干鲜比算生物量。各组分烘干样研磨过100目尼龙筛，元素分析仪(Vario TOC cube, Elementar)高温燃烧法测定含碳率（C%），碳储量=生物量×含碳率。数据统计采用IBM SPSS 27双因素方差分析(Two-way ANOVA)及Origin 2024作图。

三、研究结果

3.1. Characteristics and Dynamics of Biomass Allocation（生物量分配特征与动态）

双因素方差分析显示林龄、枝序及二者交互作用对地上生物量影响均极显著(p<0.001)，枝序效应最强(partial η2=0.843)，模型解释方差89.9%。幼龄林(5–10年)生物量集中于1–3级枝，1级枝占比30.4%–35.1%，高阶枝(<4–6级)<40%，枯枝可忽略(<0.2 kg)；中龄林(20–30年)单株生物量升至11.07–29.43 kg，5级枝达6.61 kg(占22.5%)，枯枝开始出现(4.8%)；老龄林(40–50年)单株生物量稳于10.53–14.67 kg，高阶枝+枯枝占比>50%，枯枝升至3.65–3.67 kg(>25%)。总地上生物量先升后降再趋稳，约30年达峰值。

3.2. Allocation characteristics of carbon storage（碳储量分配特征）

碳储量分配随生物量同步由低序位移向高序位枝及枯枝。幼龄林单株碳储量2.84–6.46 kg·C，集中于1–3级枝；中龄林升至5.38–13.97 kg·C，30年生5级枝储碳3.17 kg·C(22.7%)，枯枝碳开始积累(8.5%)；老龄林维持5.20–6.98 kg·C，枯枝碳达1.66–1.81 kg·C(>25%)。含碳率受枝序影响显著(partial η2=0.524)，受林龄影响中等(partial η2=0.325)，龄组×枝序交互不显著(p=0.089)，说明含碳率为较保守的功能性状——1级枝含碳率较低(41.85%–48.03%)，高序位枝较高(48%–51%)，枯枝因分解程度波动较大(如50年生约45.19%)。

四、讨论与结论总结

讨论指出梭梭生物量分配符合最优分配理论：幼龄优先投入光合生长组织以快速建冠；中龄经历种内竞争导致20年左右发生"茎替代"(Stem Replacement)——原有6级主干竞争优势下降，5级优势侧枝上位，30年后经自然稀疏6级枝重新主导；老龄转入维护生长，枯枝大量积累标志群落成熟及活/死碳库复合系统形成。含碳率不因发育阶段根本改变分布模式，统一50%含碳系数不适用于梭梭，应依龄组与器官校正。建议在约20年进行人工除萌定干，重点保护30–40年中龄稳定阶段以最大化碳汇。

结论部分翻译如下：

本研究分析了民勤绿洲人工梭梭固沙林(林龄5–50年)地上生物量与碳储量在各枝序间的分配及其沿林龄梯度的动态，主要结论如下：

(1)生物量分配随林分发育由低序位枝向高序位枝转移。幼龄林(5–10年)生物量集中于1–3级枝；中龄(20–30年)4–6级枝比例显著上升，30年时5级枝为最大单一生物量组分；老龄林(40–50年)分配格局稳定，高阶枝与枯枝共同构成重要生物量库，枯枝占比超25%。

(2)碳储量分配紧随生物量格局，而含碳率(C Concentration)为较保守性状。单株碳储量随龄增长并向高阶枝偏移，含碳率基本分布模式不随林龄改变，龄组与枝序交互不显著。

(3)碳汇功能在中龄林达峰并于老龄林维持较高水平。单株生物量与碳储量均约30年时最大，确认中龄阶段(20–30年)为碳汇能力关键期；老龄林虽生长放缓，仍通过高阶枝及死生物质量维持稳定固碳。

人工梭梭林碳汇具明显林龄依赖性，中龄为管理核心；弃用统一含碳系数、采用种龄与器官特异参数可提高干旱区碳储量评估精度。