北京松山自然保護(hù)區(qū)次生林主要喬木地上碳儲(chǔ)量及其分布

李黎立

摘要 以松山自然保護(hù)區(qū)次生林為主要研究對(duì)象，采用2007年松山自然保護(hù)區(qū)國家重點(diǎn)生態(tài)公益林的17個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的調(diào)查數(shù)據(jù)，就其中7種主要喬木（DBH≥4 cm）的地上碳儲(chǔ)量及其伴隨徑級(jí)的分布特征進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示：①地上碳儲(chǔ)量大小排列為蒙古櫟（35 714.715 8 kg/hm2）>油松（30 008.855 0 kg/hm2）>山楊（24 376.778 9 kg/hm2）>樺樹（17 620.661 2 kg/hm2）>五角楓（7 985.442 5 kg/hm2）>椴樹（ 5 284.802 6 kg/hm2）>核桃楸（3 448.376 7 kg/hm2）；②在地上碳儲(chǔ)量徑階分布方面，蒙古櫟、山楊、油松、樺樹區(qū)別于其他3種闊葉樹，碳儲(chǔ)量變化劇烈。

關(guān)鍵詞 生物量；碳儲(chǔ)量；徑級(jí)分布

中圖分類號(hào) S718.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）05-01417-04

Abstract Based on natural secondary forest of Songshan Nature Reserve as the main research object， using the investigation data of 17 samples lots of national key ecological public welfare forest in 2007， the aboveground standing carbon storage of seven main tree species（DBH≥4 cm）and their distribution according to DBH classes were studied. The results are showed as following： （1） The amount of aboveground standing carbon storage of main tree species in this sequence： Quercus mongolica（35 714.715 8 kg/hm2）>Pinus tabuliformis（30 008.855 0 kg/hm2）> Populus davidiana（24 376.778 9 kg/hm2） > Betula spp（17 620.661 2 kg/hm2）> Acer truncatum（7 985.442 5 kg/hm2） > Tilia mandschurica （5 284.802 6 kg/hm2）> Juglans mandshurica （3 448.376 7 kg/hm2）；（2） On the aboveground carbon storage distribution of DBH classes. The carbon storage curve of Quercus mongolica， Populus davidiana， Pinus tabuliformis and Betula spp are severer than other 3 species.

Key words Biomass； Carbon storage； Distributions in each DBH class

隨著工業(yè)化的發(fā)展，大量使用化石燃料和對(duì)森林的過度采伐導(dǎo)致大氣中CO2濃度不斷增加、溫室效應(yīng)加劇等一系列全球性的生態(tài)問題。保護(hù)和恢復(fù)森林生態(tài)系統(tǒng)是解決這些生態(tài)問題的重要手段。森林不僅在涵養(yǎng)水源、保持水土、凈化空氣、保護(hù)生物多樣性等方面起著重要的作用，而且在全球性的CO2固定上起著舉足輕重的作用[1]。森林碳儲(chǔ)量是反映森林生態(tài)環(huán)境的重要指標(biāo)。準(zhǔn)確估計(jì)森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量、評(píng)價(jià)森林的碳匯功能意義重大。近年來碳儲(chǔ)量的測定如生物量模型的建立、碳素密度的估算等方向得到持續(xù)的研究，為該研究探討生態(tài)群落碳儲(chǔ)量的分布提供了良好的基礎(chǔ)。先前很多學(xué)者對(duì)植被地上生物量的空間分布規(guī)律進(jìn)行細(xì)致研究，如對(duì)生物量和碳儲(chǔ)量在不同的生態(tài)系統(tǒng)、發(fā)育階段、密度，以及伴隨海拔、樹木高度和徑級(jí)所產(chǎn)生一系列時(shí)間和空間的變化進(jìn)行規(guī)律分析[2-6]。

以松山自然保護(hù)區(qū)次生林為主要研究對(duì)象，采用2007年松山自然保護(hù)區(qū)國家重點(diǎn)生態(tài)公益林的17個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的調(diào)查數(shù)據(jù)，就其中7種主要喬木（DBH≥4 cm）的地上碳儲(chǔ)量及其伴隨徑級(jí)的分布特征進(jìn)行了研究，為人們了解森林生態(tài)系統(tǒng)的碳平衡，改善和維護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的功能提供基礎(chǔ)資料。

1 研究地區(qū)概況

該研究利用經(jīng)典生態(tài)學(xué)理論，分別對(duì)松山自然保護(hù)區(qū)次生林的主要樹種，即樺樹（Betula spp.） [在文中樺木為白樺（Betula platyphylla Suk.）和黑樺（Betula dahurica Pall.）的統(tǒng)稱]、油松（Pinus tabuliformis Carr.）、蒙古櫟（Quercus mongolica Fisch.）、椴樹（Tilia mandschurica Rupr.er Maxim.）、山楊（Populus davidiana Dode.）、五角楓（Acer truncatum Bunge.）和核桃楸（Juglans mandshurica Maxim.）的地上碳儲(chǔ)量分配特征進(jìn)行分析，以期為今后在該區(qū)域進(jìn)行森林植被碳儲(chǔ)量研究提供參考。

研究地區(qū)位于北京市延慶縣境內(nèi)的北京松山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，面積為4 660 hm2，海拔范圍為627～2 200 m，坡度多為15°～30°，處于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。年平均氣溫6.0～8.5 ℃，年平均日照時(shí)數(shù)為2 500余h，≥10 ℃的積溫2 500 ℃左右，無霜期100～150 d，年降水量450 mm左右，局部地段可達(dá)600 mm左右，年蒸發(fā)量約1 700 mm。成土母巖多為花崗巖，土壤隨著海拔的變化，分為2種類型：① 山地褐色土，分布于海拔1 200 m以下的陽坡和900 m以下的陰坡，土層厚度大多在30 cm左右。② 棕色森林土，分布于海拔1 200～1 800 m的陽坡和900 m以上的陰坡，土層較厚，厚度在50 cm以上。

研究地區(qū)天然林資源主要以中齡林為主，而且單位面積蓄積量較低。在該研究地區(qū)，依據(jù)不同位置、海拔、坡向、坡位和坡度等指標(biāo)選擇試驗(yàn)區(qū)，采用17個(gè)25.82 m×25.82 m次生林標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行調(diào)查，所有數(shù)據(jù)于2007年調(diào)查得到。林下植被有土莊繡線菊（Spiraea pubescens Turcz.）、小花溲疏（Deutzia parviflora Bungt.）、胡枝子（Lespedeza bicolor Turcz.）、螞蚱腿子（Myripnois dioica Bunge.）、山葡萄（Vitis amurensis Rupr.）、雀兒舌頭[Leptopus Chinensis （Bunge） Pojarkova.]，地被物有龍牙草（Agrimonia pilosa Ledeb.）、秋苦荬[Ixeris denticulate（houtt.）Stebb.]、草烏頭（Aconitum kusnezoffii Reichb.）、唐松草（Thalictrum aquilegifolium L. var. sibiricum Regel.）、披針苔草（Carex lanceolata Boott.）等。

2 研究方法

2.1 林況測定

對(duì)17個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)喬木進(jìn)行每木檢尺，實(shí)測胸徑、樹高、冠幅、枝下高，記錄林況、海拔、坡度、土壤類型、腐殖層厚度、主要灌木草本等。根據(jù)調(diào)查資料，利用北京市園林綠化局林政資源管理處一元材積表，計(jì)算出次生林試驗(yàn)地內(nèi)主要樹種的單位面積蓄積量。該文對(duì)闊葉次生林的7種主要樹種的地上碳儲(chǔ)量進(jìn)行分析，其生長概況見表1。

2.2 生物量和碳儲(chǔ)量估算

采用文獻(xiàn)[7-9]中的生物量模型估測7種樹種，即樺樹、油松、蒙古櫟、椴樹、山楊、五角楓和核桃楸的地上各器官生物量，結(jié)果如表2所示。

2.3 碳儲(chǔ)量估算

根據(jù)某樹種的地上器官碳素密度可以計(jì)算出某樹種的地上器官碳儲(chǔ)量。7種樹種（椴樹、核桃楸、樺樹、蒙古櫟、五角楓、油松、山楊）碳素密度的計(jì)算引用閆平等[10-11]的研究結(jié)果，油松地上各器官碳素密度取0.500 0進(jìn)行估算，結(jié)果如表3所示。

4 結(jié)論與討論

（1）7種主要樹種碳儲(chǔ)量大小并非與密度呈正比，但與單位面積蓄積量近似呈正比。這個(gè)結(jié)論與前人的研究相符。李意德等[13]認(rèn)為森林蓄積量與森林生物量存在著一定的相關(guān)關(guān)系，并應(yīng)用蓄積量法對(duì)熱帶天然林植被碳儲(chǔ)量進(jìn)行估測。

（2）松山自然保護(hù)區(qū)次生林7個(gè)林分類型中蒙古櫟林碳儲(chǔ)量最高，核桃楸林碳儲(chǔ)量最低。在地上碳儲(chǔ)量徑階分布方面，蒙古櫟、山楊、油松、樺樹區(qū)別于其他3種闊葉樹，碳儲(chǔ)量變化劇烈。

（3）整體上看7種次生林碳儲(chǔ)量徑級(jí)分布呈“中間大兩頭小，近似正態(tài)分布”的規(guī)律。劉申等[14]認(rèn)為不同群落類型或相同群落的不同階段間具有相似的生物量徑級(jí)分配特征，該研究的次生林樣地闊葉樹徑階碳儲(chǔ)量分布就類似于其提出的倒鐘形分布。

（4）在此林分中，針葉樹——油松樹干的碳儲(chǔ)量比例要高于闊葉樹。與李楊等[15]在研究長白山紅松云冷杉林時(shí)得出結(jié)論相同，即林分中針葉樹樹干所占地上碳儲(chǔ)量的比例大于闊葉樹樹干的碳儲(chǔ)量比例。這是因?yàn)獒樔~樹的枝葉相對(duì)于闊葉樹來說較為稀少。

（5）從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，松山自然保護(hù)區(qū)次生林小徑階占據(jù)較大比例，可分析為以上次生林樹種均處于中幼林階段。油松、蒙古櫟、山楊等次生林分密度過大，為了提升森林的生態(tài)效益，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳纸?jīng)營。

參考文獻(xiàn)

[1]聶道平，徐德應(yīng)，王兵.全球碳循環(huán)與森林關(guān)系的研究——問題與進(jìn)展[J].世界林業(yè)研究，1997，10（5）：33-40.

[2] 姜慧泉，張會(huì)儒，亢新剛.長白山闊葉次生林主要喬木地上碳儲(chǔ)量分布[J].林業(yè)資源管理，2009，10（5）：58-63.

[3] 李軒然，劉琪璟，胡理樂，等.不同方法計(jì)算濕地松林生物量的比較[J].生態(tài)學(xué)雜志，2006， 25（12）： 1594-1598.

[4] 唐守正，張會(huì)儒，胥輝.相容性生物量模型的建立及其估計(jì)方法研究[J].林業(yè)科學(xué)，2000（S1）：19-27.

[5] 閆東鋒，李紀(jì)亮，何瑞珍，等. 寶天曼櫟類天然次生林群落穩(wěn)定性研究 [J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（5）：69-73.

[6] 龔直文，亢新剛，楊華，等.長白山楊樺次生林直徑結(jié)構(gòu)研究[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（3）：1-6.

[7] 馮宗煒，王效科，楊華，等.中國森林生態(tài)系統(tǒng)的生物量和生產(chǎn)力[M].北京：科學(xué)出版社，1999.

[8] 陳靈芝，黃建輝. 暖溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的研究[M]. 北京：科學(xué)出版社，104-115.

[9] 江洪.東靈山典型落葉闊葉林生物量的研究[M]//陳靈芝.暖溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的研究.北京：科學(xué)出版社，1997.

[10] 閆平，馮曉川.原始闊葉紅松林碳素儲(chǔ)量及空間分布[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2006， 34（5）： 23-25.

[11] 閆平.帽兒山林場4類天然次生林碳儲(chǔ)量研究[J].林業(yè)資源管理， 2006（4）： 61-65.

[12] 劉申，羅艷，黃鈺，等.鼎湖山五種植被類型群落生物量及其徑級(jí)分配特征[J].生態(tài)科學(xué)， 2007， 26（5）： 387-393.

[13] 李意德，曾慶波，吳仲民，等.我國熱帶天然林植被C貯存量的估算[J].林業(yè)科學(xué)研究， 1999， 11（2）： 156-162.

[14] 劉申，羅艷，黃鈺輝，等.鼎湖山五種植被類型群落生物量及其徑級(jí)分配特征[J].生態(tài)科學(xué)， 2007， 26（5）： 387-393.

[15] 李楊，孔令春，單忠臣.長白山紅松云冷杉林碳庫研究[J].吉林林業(yè)科技， 2002， 31（3）： 7-9.