随着全球气候变暖，碳源/汇的研究成为国内外众多科学家关注的焦点，森林作为陆地生态系统最大的有机碳库，对增加碳汇抵消CO2排放、缓解温室效应具有重要的意义。为了弄清森林生态系统碳源/汇的状况，首先应该确定森林生态系统现有的碳储大小，然而研究尺度及方法的差异，造成了森林生态系统碳储量的不确定性和复杂性，且不能准确地反映森林生态系统碳存储的真实水平。基于此，本文选择黄土高原子午岭林区天然柴松林为研究对象，以单个森林生态系统单元为基础，采用样地清查法、网袋收获法、土钻法分别获取植被层、枯落层生物量和土壤样品，与室内分析相结合，研究了天然柴松林森林生态系统空间生长尺度上碳储量与碳密度及其分布特征。主要结论如下：
1、根据异速生长模型，建立了柴松林生物量模型：B树干= 3.122(D2H)0.277；
B树枝= 0.622(D2H)0.402；B树叶= 0.029(D2H)0.574；B树皮= 0.058(D2H)0.367 B果球= 0.049(D2H)0.528；B树根= 1.156(D2H)0.367；B整株= 4.562(D2H)0.352 。研究结果表明：柴松林整个植被生物量为194.47 t/hm2，其中乔木层生物量最大，为115.35 t/hm2，占整个植被层生物量的59.32%；灌木层次之，为64.59 t/hm2，占33.21%；草本层最小，仅为14.53 t/hm2，仅占7.47%。同时，对枯落层生物量用网袋法收获，结果表明：枯枝落叶层生物量总体为88.59 t/hm2，不同分解层次的贡献率依次为48.35%、27.93%、23.73%，且枯落层厚度与生物量具有较好的线性关系。
2、柴松林各研究层次含碳率特征为：植被层(乔木层、灌木层、草本层)含碳率范围介于0.4137~0.5413 g/g之间，平均值为0.4697 g/g，不同生长器官含碳率差异显著，其中乔木层平均为0.5068 g/g，灌草层平均值为0.4469 g/g；枯落物平均含碳率为335.91 g/kg，随着分解程度的增加，含碳率呈现递减趋势，且不同层次间含碳率差异达到极显著水平；土壤有机碳含量，随着土壤深度的增加而呈现递减的趋势，变化范围介于3.94~34.99g/kg之间，变化幅度达89%，从而体现土层之间的显著性差异。此外，对土壤理化性质对有机碳含量的影响进行了研究，结果表明：在整个土壤剖面上，有机碳含量与土壤含水量、pH值、全氮、全磷、速效钾、硝态氮、铵态氮具有极显著的相关关系。
3、柴松林整个森林生态系统碳密度为236.04 t/hm2，在生长空间尺度上：碳密度特征为：土壤层>植被层>枯落层。其中植被层碳密度为95.2 t/hm2，枯落层储碳密度为33.29 t/hm2，土壤层碳密度为107.55 t/hm2，这可能与研究的区域特征、气候特点、植被类型以及土壤母质息息相关。
4、依据研究的结果，柴松林森林生态系统总储碳量为15.97 Tg，其中土壤碳库最大，为7.27 Tg，占总储量的45.52%，分别是植被层及枯落层碳库的1.14和3.22倍。可见，土壤在森林生态系统有机碳储库中占有较大的比例，因此，应加强对土壤碳储量的研究和探讨，从而为应对区域及全球气候变化提供基础性理论数据支持。