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森林生态系统作为陆地最大的碳库,其生物量与碳储量分配的动态变化是全球碳循环的重要组成部分。近年来,我国人工林面积不断增加,人工林在我国陆地森林生态系统碳收支中的作用越来越大,但目前有关我国干旱区荒漠环境下人工林生态系统碳循环的研究较少,这限制了我国干旱区人工林生态系统碳汇的准确评估。本文以克拉玛依人工杨树林和荒漠灌木林为研究对象,采用测树学方法,研究了立地植被(包括乔木、灌木与草本植物)、凋落物的生物量、碳含量与碳储量,并比较分析了人工杨树林和荒漠灌木林生物量和碳储量的差异性。主要结论如下:(1)克拉玛依人工林生态系统生物量由乔木层、草本层和凋落物层生物量组成,其总生物量为51.209t/hm2,在其层次分配方面,乔木层优势明显,占总量的88.43%;其次为凋落物层,占8.15%;草本层最低,仅为3.42%。(2)乔木植被平均生物量和林分净生产力分别为45.285t/hm2和4.529t/hm2;乔木层各器官生物量分配排序为树干(60.79%)>树根(14.27%)>树枝(9.84%)>树皮(8.96%)>树叶(6.14%);乔木植被主要器官生物量之间、林分因子之间以及主要器官生物量与林分因子之间均存在一定的相关性;林分生物量分配集中于6cm-12cm两个径级之间;根系生物量随着土层深度增加迅速减少,0~40cm土层集中了根系生物量86.04%;不同栽培模式下杨树生物量差异显著,其中,单沟双植4.5*0.75*0.5这种模式下杨树生物量最大,而十六米一带、三沟双植模式下杨树生物量最小;相同种植模式下,新疆杨林分生物量高于俄罗斯杨,以后造林时要采用单沟双植4.5*0.75*0.5这种种植模式,并选种新疆杨,以提高人工杨树林的生物量和生产力。(3)草本层生物量范围为0.593t/hm2～3.177t/hm2,平均值为1.753t/hm2;凋落物层生物量范围为2.760t/hm2～6.655t/hm2,平均生物量为4.171t/hm2;草本层﹑凋落物层生物量与乔木植被生物量的回归关系均达到显著水平(P<0.05)。(4)各层次植物碳含量的平均水平差异较小,其碳含量大小顺序为:乔木层(48.23%)>凋落物层(45.05%)>草本层(44.66%)>灌木林(43.07%)。(5)克拉玛依人工杨树林的总碳储量为73709.706t,平均碳密度为24.507t/hm2。其中,乔木层的贡献最大,为65869.078t,各层碳储量的大小顺序为:乔木层(89.36%%)>凋落物层(7.44%)>草本层(3.20%)。克拉玛依人工杨树林生物量和碳密度的空间分布特征基本一致。(6)荒漠灌木群落生物量和碳密度分别为0.736t/hm2和0.327t/hm2,克拉玛依人工杨树林的生物量和碳密度大约是荒漠灌木林生物量和碳密度的70倍和75倍,克拉玛依人工杨树林固碳能力远远大于荒漠灌木林。以上结论表明:克拉玛依人工杨树林是一个潜力巨大的碳库,其碳密度和碳储量已达到一定规模,固碳能力远远大于荒漠灌木林,对于实施区域CO2减排效果显著。但是,由于干旱区特定的气候、地理、土壤、水资源等自然因素的限制,与其他学者关于杨树生物量和森林碳储量研究相比,本杨树林的生物量和碳储量较低。从碳汇角度考虑,应该努力寻求适当的人工林种植模式与经营管理方式,采取有效的节水灌溉系统,提高林分的固碳效率,增加单位固碳量;逐步使林分种类和结构多样化,发展林区景观功能多样化,摆脱目前树种单一,结构和功能不完整、不稳定,病虫灾害频发,用水方式粗放,碳汇功能得不到充分提升的状况。本论文的研究结论可为评价干旱区人工林对区域碳循环作用、干旱区人工林CO2减排计算以及参与国际碳贸易提供基础数据与方法,同时也可为人工林生态系统的可持续发展经营、管理提供参考依据。