馬尾松人工林的生物量碳計量參數研究

周全連.建黃開勇

（1.廣西生態工程職業技術學院，廣西 柳州 545004；2.廣西壯族自治區林業廳，廣西 南寧530028；3.廣西壯族自治區林業科學研究院，廣西 南寧 530001）

馬尾松人工林的生物量碳計量參數研究

周全連1.建2黃開勇3

（1.廣西生態工程職業技術學院，廣西 柳州 545004；2.廣西壯族自治區林業廳，廣西 南寧530028；3.廣西壯族自治區林業科學研究院，廣西 南寧 530001）

通過以馬尾松人工林為研究對象，對其生物量轉化與擴展因子、根莖比、木材基本密度及變化規律等進行分析。結果表明：（1）馬尾松人工林的BCEF值為0.62Mg·m-3，BCEF值幼齡期變動較大，并隨樹齡增大趨于穩定值；（2）馬尾松人工林的BEF平均值為2.36，BEF隨樹齡的增大，并呈指數降低并趨于穩定；（3）馬尾松人工林R平均值為0.202，新造林根莖比值最大，并隨著年齡的增大趨于穩定。

馬尾松；人工林；生物量；含碳率

森林與大氣中的物質交換主要是CO2和O2的交換，這對地球大氣中的CO2和O2的動態平衡、減少溫室效應以及提供人類生存的最基本條件有著不可替代的作用。[1]森林減緩大氣CO2濃度上升的潛力已經得到廣泛認可，是大氣 CO2重要的匯。[2]《京都議定書》允許各締約方從1990年開始通過造林、再造林固定的碳匯來抵消其承諾的減排指標[3]，2006年，世界銀行和廣西共同開發了森林碳匯先導試驗項目－“中國廣西珠江流域治理再造林項目”，作為全球首例按照《京都議定書》清潔發展機制（CDM）規則的再造林碳匯項目，要順利實施并最后順利完成碳匯的交易，首先就必須具有相關模型對不同造林樹種人工林及不同造林模式人工林的碳匯量進行計量并能較為準確的預測碳匯林的固碳能力。本文以IPCC中生物量因子法為基礎，以廣西主要人工造林樹種馬尾松為研究對象，采用野外生物量調查和室內測定等方法，計算出馬尾松人工林在碳計量參數BCEF、BEF、R和WD，探討馬尾松人工林碳計量匯參數的變異規律，建立生物量預測模型，為碳匯計量和預測提供依據。

1 研究方法

1.1 樣地調查及樣品采集與處理

2008～2013年，在廣西的蒼梧縣、環江毛南族自治縣、隆林各族自治縣、田林縣選取年齡為2年～26.5年的馬尾松典型人工林分，設立20m×20m臨時樣地17塊。樣地內每木檢尺，測量胸徑與樹高，根據林木平均胸徑每樣地選擇 1株平均木或1 株最大徑階平均木及1株最小徑階平均木作為樣木，共取樣木76株。（見表1）

樣木全株伐倒，地上部分樹干邊同枝、葉、果實，然后按Monsic分層切割法，每2m為一區分段斷開，每段樹干稱帶皮和去皮鮮重并取樣。將樹冠分為上、中、下 3層，每層內以＜1cm、1～2cm、2～4cm、＞4cm枝基徑分級對枝、針葉和果實分別稱重和取樣。地下部分根系分0～30cm，30cm以下兩層挖掘，按細根（＜1.0cm）、中根（1.0～2.0cm）、粗根（＞2.0cm）和根兜分類稱重并取樣。[4]

樣品置在烘箱內80℃下烘至恒重后稱重，根據所測定樣品的含水率和鮮重計算各樣品干生物量。

表1 馬尾松人工林不同齡級劃分及采樣情況匯總表

1.2 樣地生物量的測定

根據76株樣木實測生物量資料，建立基于樹高和胸徑測樹因子的馬尾松單株地上生物量，樹干生物量和全株生物量的異速增長方程如下：

式中：B全株為全株生物量（kg），AB為地上生物量（kg），SB為主干生物量（kg），D為胸徑（cm），H為樹高（m）。

用公式（1）、（2）、（3），根據樣地實測數據D和H計算每木地上生物量、全株生物量和主干生物量，為了使計算的地上生物量與地下生物量（根系）的和等于全株生物量，用公式 （4）計算地下生物量。[4]

1.3 樣地蓄積量的計算[5]

蓄積量計算采用二元材積表法，即：

式中：V為蓄積量（m3·hm-2）,D平均為樣地平均胸徑，H平均為樣地平均樹高，N為林分密度（株/hm2）。

1.4 碳計量參數的計算[4，6]

本文是依據國家溫室氣體清單和中有關生物量碳計量參數的種類和定義進行的，下面將逐一介紹這些計量參數的定義以及所涉及的變量：

1.4.1 生物量轉化和擴展因子（Biomass conversion and expansion factor,BCEF）

生物量轉化和擴展因子為喬木地上生物量（Aboveground biomass,AB）與蓄積量之比（Stand volume,V），Mg·m-3即

1.4.2 生物量擴展因子（Biomass expansion factor,BEF）

生物量擴展因子為喬木地上生物量（AB）與樹干生物量（Stem biomass,SB）之比，無量綱，即

1.4.3 根莖比（Root:shoot ratio,R）

根莖比為喬木地下生物量（Underground biomass, UB）與地上生物量（AB）之比，無量綱，即

2 結果與分析

生物量因子（Biomass factors,BFs）法作為IPCC推薦的主要方法之一，不僅在區域森林生物量的計量中得到廣泛應用，而且亦可用于項目級森林生物量的計量，主要包含生物量轉化與擴展因子、生物量擴展因子、根莖比，下面就調查實測馬尾松人工林生物量數據對生物量因子進行分析。

2.1 生物量轉化與擴展因子（BCEF)

根據野外調查統計得到馬尾松人工林的 BCEF值為0.62Mg·m-3（n=76，SD=0.203）。由圖1可以看出，馬尾松人工林的BCEF值幼齡期變動較大，隨樹齡增大趨于穩定值。

圖1 馬尾松人工林CBEF值隨齡組的變化

2.2 生物量擴展因子（BEF）

根據野外調查統計得到馬尾松人工林的 BEF平均值為2.36（n=76，SD=1.177）。從圖2可以看出，馬尾松人工林的BEF隨樹齡的增大，呈指數降低并趨于穩定。

圖2 馬尾松人工林BEF值隨齡組的變化

2.3 根徑比（R）

根據野外實測的數據計算分析后得到馬尾松人工林R平均值為 0.202（n=76，SD=0.075）。不同齡級馬尾松人工林的根莖比值有一定的區別，新造林根莖比值最大，隨著年齡的增大趨于穩定。

圖3 馬尾松人工林R值隨齡組的變化

3 討論

（1）廣西馬尾松人工林BCEF平均值為0.62Mg·m-3,居于思茅松中幼人工林（BCEF平均值為0.5483Mg·m-3）和落葉松人工林（BCEF平均值為0.8095Mg·m-3）之間。[4,6]馬尾松人工林的BCEF值隨樹齡增大而趨于穩定值。

（2）廣西馬尾松人工林BEF平均值為2.36，均大于思茅松中幼人工林（BEF平均值為 1.78）和落葉松人工林（BEF平均值為1.50）。[4,6]馬尾松人工林的BEF隨樹齡的增大，呈指數降低并趨于穩定。

（3）廣西馬尾松人工林R平均值為0.202，略低于思茅松中幼人工林（R平均值為0.240）和落葉松人工林（R平均值為0.245）。[4,6]

（4）雖然IPCC給出了BCEF、BEF和R的缺省值，但同時推薦使用適合本國實際的參數值。本文測算的馬尾松人工林BCEF和BEF是根據廣西實地測定得到的結果，在進行馬尾松人工林生物量碳計量時可采用所得出的碳計量參數。

[1] 趙同謙,歐陽志云,鄭華,等.中國森林生態系統服務功能及其價值評價[J].自然資源學報,2004,19(4):480-491.

[2] 張治軍,張小全,朱建化,等.清潔發展機制（CDM）造林再造林項目碳匯成本研究—以 CDM廣西珠江流域治理再造林項目為例[J].氣候變化研究進展,2009,5(6):348-356.

[3] 武曙紅,張小全,李俊清.CDM林業碳匯項目的泄漏問題分析[J].林業科學,2006,42(2):98-104.

[4] 李江,孟夢,朱宏濤,等.思茅松中幼人工林的生物量碳計量參數[J].云南植物研究,2010,32(1):60-66.

[5] 梁瑞龍,楊章旗,蒙福祥.廣西馬尾松人工林生長過程表的編制[J].廣西林業科學,1996,25(1):57-59.

[6] 羅云建,張小全,侯振宏,等.我國落葉松林生物量碳計量參數的初步研究[J].植物生態學報,2007,31(6):1111-1118.

Preliminary study on biomass carbon accounting factors of Pinus massoniana plantation

Biomass conversion and expansion factor, ratio of root and stem, wood basic density of Pinus massoniana plantation were analyzed. The results showed that BCEF of P. massoniana plantation was 0.62 Mg·m-3,which changed with age increasing, tending to.stable value; The BEF average was 2.36, increasing with forest age, decreasing exponentially and tended to be stable; The average of.was 0.202, new ratio of root and stem reached its maximum, tending to be stable with age.

Pinus massoniana; plantation; biomass; carbon content

S71...

A....

1008-1151(2015)08-0023-02

2015-07-10

周全連，廣西生態工程職業技術學院教師。