黑河林區興安落葉松林碳儲量研究

郭穎濤，張念慈，崔文峰，蔡志勇(.黑龍江省森林保護研究所，黑龍江哈爾濱50040;.黑龍江省林業科學院院機關，黑龍江哈爾濱50040)

森林作為陸地生態系統最大的碳儲存庫，約儲存了陸地生態系統2/3的有機碳，其碳儲量的變化直接影響著大氣層中主要溫室氣體的濃度，進而影響氣候變化和陸地生態平衡［1］。在全球氣候不斷發生變化的大背景下，中外科學家越來越重視對全球碳匯的研究，其中對森林生態系統碳儲量的準確估測和計算是森林碳循環研究的重點。從作用機理的角度看，碳匯是一種功能，體現為一種匯集、吸收和固定CO2的能力;從抽象的角度看，碳匯是一種過程、活動或機制;從具體的角度看，碳匯是一個實體，是一個匯集碳、儲存碳的“庫”;從動態的角度看，碳匯可以用來表征碳循環過程中的一種狀態［2-3］。與之對應的是碳源，具體指自然界、人類生產和生活過程中產生的CO2之源。碳匯和碳源是2個相對的概念，其分布主要受維度、立地條件及時間等外界因素的影響，二者之間相互轉化的現象普遍存在［4］。黑河林區是我國北方最大的原始森林分布區之一，

也是我國東北小興安嶺地帶森林火災頻發的地區，其中分布最廣、最典型的植被類型就是興安落葉松林。該林區不僅是我國北疆一道重要的生態屏障，而且對當地森林火災和林木資源及居民安全具有十分重要的作用。在全球氣候變暖條件下，研究興安落葉松林的碳儲量具有特別重要的實踐價值和理論意義［5］。

1 研究地概況與研究方法

1.1 研究地區概況 黑河市沾河林業局位于黑龍江省東北部，施業區地處小興安嶺北坡，距北安市100 km，是小興安嶺南坡向松嫩平原的過渡地帶。東鄰伊春友好林業局，南靠綏棱、通北林業局，西與五大連池接壤，北至孫吳、遜克2縣農牧區，沾河林業局原始森林密布，針葉樹種主要有興安落葉松、紅松、云杉、樟子松等樹種，其中天然落葉松林、云杉林分布較廣;闊葉樹種主要有白樺、水曲柳、黑樺、柳樹、山楊、胡桃楸等，林型主要為白樺林和闊葉混交林等，其中興安落葉松針闊混交林分遍布最為廣泛。研究區年平均氣溫-2.3℃，最低月份氣溫平均達-27.8℃，最高月份平均氣溫為18.9℃，年平均無霜期115 d，年有效積溫在2 010℃，平均年降雨量達 610 mm［6-7］。

1.2 研究方法 在黑河沾河林業局選擇具有代表性的7種興安落葉松林型，每種林型分別設置3塊標準試驗樣地。主要喬灌木碳儲量采用野外樣方調查法和樣本采集稱重法。數據均用平均值對照法和單因素方差分析法進行分析。

1.2.1 樣地設置。

1.2.1.1 樣地選擇。根據黑河林區沾河林業局近年的森林調查詳細數據，定位于小興安嶺林區森林分布圖，在林區路線踏查的基礎上，進行野外考察，選取立地條件、林分起源、樹種構成、林齡和森林管理大致一致的，具有森林的完整性和代表性的森林地區設立樣地，且采用GPS精確定位。

1.2.1.2 樣地面積。樣地喬木部分正常選用正方形或者長方形，常規在一般森林中可以取20 m×20 m。

樣地灌木部分正常在喬木樣地的對角線上等距選用3個正方形小樣地，常規可以取5 m×5 m。

1.2.1.3 樣地記載。在測定樣品時，應按要求記錄編號、自然條件以及各種相關數據。如森林的喬木層所有樹種種類、數量、林齡、土壤厚度、結構及灌木密度、多度、蓋度、高度狀況等。

1.2.2 生物量測定方法。喬木層生物量的測定方法有:皆伐法、平均木法、徑級選擇法和相對生長法。該研究選用相對生長法進行測算。相對生長法也叫維量分析法、回歸式法或者相關曲線法。

根據相對生長式W=aDb和W=a(D2H)b，建立各樹種各器官的生物量(W:kg)與胸徑(D:cm)和樹高(H:m)的回歸方程可知，各式相關系數均很高，表明有良好的相關性，均可用于計算喬木層的生物量。但在實際應用過程中，由于樹高確定較困難，測量誤差大，回歸方程W=aDb的實踐性較強［8-9］。

該文采用實踐性較強的方程W=aDb，并據已有寒溫帶興安落葉松林的回歸方程進行生物量計算。

喬木層平均碳儲量、灌木層平均碳儲量及各林型平均總碳儲量分別與各林型的喬木層平均生物量、灌木層平均生物量及總平均生物量有直接的線性關系，根據國際最常用碳儲量公式V=0.5×B(V:碳儲量;B:生物量)大致估算出對應的碳儲量數值［10］。

2 結果與分析

沾河各林型(興安落葉松人工林、白樺山楊林、烏蘇里羊胡子苔草白樺山楊林、黑樺蒙古櫟林、烏蘇里苔草杜香白樺興安落葉松林)之間喬木碳儲量差異顯著，羊胡子苔草繡線菊興安落葉松林和小葉章柴樺興安落葉松林間差異不顯著。烏蘇里苔草杜香白樺落葉松林的喬木平均碳儲量顯著高于其他林型，比其他林型喬木碳儲量高出22.06% ～323.63%，平均高出107.56%(表1)。

表1 沾河各林型喬木平均碳儲量

沾河各典型林型林下灌木層碳儲量除羊胡子苔草繡線菊興安落葉松林和小葉章柴樺興安落葉松林之間無顯著差異外，其余均有顯著差異(表2)。2個極值分別出現在興安落葉松人工林和烏蘇里苔草杜香白樺落葉松林。興安落葉松林林下灌木碳儲量之所以最小，和該林型密不可分，因為興安落葉松人工林人為栽植一般密度較大，樹間距較均勻，郁閉度較高，陽光很難通過樹冠間隙射向地面，再加上落葉松屬于我國東北和內蒙古地區最具代表性的防火樹種，其樹葉細小、濃密，落在地面長期積累，密實度和含水率相對較大，灌木極難在其林下成活或生長繁殖。

表2 沾河各林型灌木平均碳儲量

黑河林區沾河各林型平均總碳儲量與其對應的平均總生物量緊密相關，二者之間有顯著的線性關系。沾河各林型平均總碳儲量方差分析顯示，羊胡子苔草繡線菊興安落葉松林和小葉章柴樺興安落葉松林無顯著差異，其余5個林型之間以及羊胡子苔草繡線菊興安落葉松林、小葉章柴樺興安落葉松林與其他5個林型間差異顯著(表3)。

表3 沾河各林型平均總碳儲量

以林型為橫坐標，以平均總碳儲量數值為縱坐標作圖(圖1)，沾河各林型平均總碳儲量對比更加明顯。

3 結論

沾河各林型中羊胡子苔草繡線菊興安落葉松林和小葉章柴樺興安落葉松間喬木平均碳儲量差異不顯著，其余5林型差異顯著。烏蘇里苔草杜香白樺落葉松林的喬木平均碳儲量顯著高于其他林型，比其他林型喬木碳儲量高出22.06% ～323.63%，平均高出107.56%。沾河7個典型林型林下灌木層平均碳儲量除羊胡子苔草繡線菊興安落葉松林和小葉章柴樺興安落葉松林之間無顯著差異外，其余均有顯著差異。平均總碳儲量方差分析顯示，羊胡子苔草繡線菊興安落葉松林和小葉章柴樺興安落葉松林無顯著差異，其余5個林型之間以及羊胡子苔草繡線菊興安落葉松林、小葉章柴樺興安落葉松林與其他5個林型間差異顯著。

［1］IPCC.2006年IPCC國家溫室氣體清單指南［R］.2006.

［2］袁嘉祖，范曉明.中國森林碳匯功能的成木效益分析［J］.河北林界研究，1997，12(1):20-24.

［3］李玉強，趙哈林，陳銀萍.陸地生態系統碳源與碳匯及其影響機制研究進展［J］.生態學雜志，2005，24(1):37-42.

［4］許文強.森林碳匯價值評價——以黑龍江省三北工程人工林為例［D］.昆明:西南林學院，2006.

［5］鮑春生，白艷，青梅，等.興安落葉松天然林生物生產力及碳儲量研究［J］.內蒙古農業大學學報:自然科學版，2010(2):77-82.

［6］崔敏.沾河林業局不同林型林分蓄積的研究［J］.林業勘察設計，2014(1):58-59.

［7］崔敏.沾河林業局不同齡組白樺落葉松混交林分生長的研究［J］.林業勘察設計，2013(8):53-54.

［8］WEST TO，MARLAND C.A synthesis of carbon sequestration，carbon emissions and net carbon flux in agriculture:comparing tillage practices in the United States［J］.Agriculture，Ecosystems＆ Environment，2002，91:217-232.

［9］WOFSY S C，GOULDEN M L，MUNGER J W，et al.Net exchange of CO2in a mid-latitude forest［J］.Science，1993，260:1314-1317.

［10］孫睿，朱啟疆.中國陸地植被凈第一性生產力及季節變化研究［J］.地理學報，2000，55(1):36-45.