東莞風水林生物量與碳儲量徑階分布

盧澤彬

(揭陽市林業(yè)科學技術(shù)研究所，廣東 揭陽 522000)

東莞風水林生物量與碳儲量徑階分布

盧澤彬

(揭陽市林業(yè)科學技術(shù)研究所，廣東 揭陽 522000)

東莞風水林生物量與碳儲量的調(diào)查分析結(jié)果表明，不同徑階間生物量和碳儲量存在顯著性差異，從徑階1～4呈急劇增加趨勢；樹高在前2個徑階變化較大，在后2個徑階變化小，徑階1和2主要為林下層，徑階2和3主要為林冠層；林分密度隨徑階的遞增而迅速減少，林分徑階結(jié)構(gòu)呈倒J型，群落更新情況良好；碳密度隨徑階的遞增而急劇增加，大徑階樹木貢獻了林分的大部分碳儲量，保護大樹是發(fā)揮風水林碳匯效益的必要措施；其風水林仍有很大碳匯潛力，宜進一步加大保護力度，增強林分的碳匯效益。

徑階；生物量；碳儲量；碳密度；風水林

風水林是指在村莊一定范圍內(nèi)，由當?shù)卮迕駷榱吮３至己蔑L水而特意保留或自發(fā)種植的樹林[1]。相對于一般森林，風水林除了“風水保護”的含義外，同樣具備包括景觀觀賞、森林游憩和休閑娛樂在內(nèi)的一般森林所具有的重要功能，對風水林的人文科學領(lǐng)域研究主要集中在風水林的歷史、文化內(nèi)涵等方面[2-3]。風水林集科學、歷史、觀賞、文化價值于一體，除了具有很強的旅游觀光價值之外，其所處的特殊位置和條件，也賦予其獨特的研究價值。風水林演替時間較長，能適應自然生境而形成較為穩(wěn)定的群落，對防止水土流失、涵養(yǎng)水源、減輕旱澇風災、調(diào)節(jié)小氣候和維護生物多樣性等具有重要意義[4]。國內(nèi)對華南地區(qū)風水林的研究多集中在物種組成及多樣性等方面[5-8]，對風水林特殊林分結(jié)構(gòu)下的林分生物量、碳儲量和碳密度研究較少。風水林碳匯調(diào)查可以了解風水林的碳儲量，還可以進一步分析得到風水林的碳匯能力，為風水林的碳匯評價、生態(tài)效益評價等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

由于數(shù)百年來被村民們刻意保護，風水林保留了很多原始植被的特征，但同時又由于深受人類活動的干擾而與自然群落有一定差異。因此，對風水林群落進行研究和保護具有重要意義[9]。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的加速，鑲嵌在城市景觀當中的風水林在生境面積不斷受蠶食、環(huán)境污染和人為砍伐干擾等因素的交織作用下，受到不同程度的破壞，影響了其特有的生態(tài)功能[10]。東莞是個高度發(fā)展的工業(yè)化城市，工業(yè)化帶來的森林面積減少、森林斑塊化、“三大污染”等對風水林也造成很大的威脅，在這種環(huán)境下保存下來的風水林，亟需開展保護和研究工作。碳匯效益是森林生態(tài)效益的一個重要組成部分，同樣是風水林生態(tài)效益的重要組成部分，研究東莞風水林的碳儲量、碳密度等碳匯關(guān)鍵因素，可為東莞風水林的碳匯工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學指導，進一步加強人們保護風水林意識。本文通過對風水林各徑階下生物量、碳儲量、碳密度的研究分析，探討其變化規(guī)律，從而為風水林的植被保護和碳匯評價提拱科學指導。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究樣地位于東莞市中部的東坑鎮(zhèn)(23°0'9"～23°0'23" N，113°54'52"～113°55'9" E)，年平均氣溫約22.1℃，最冷月(1月)平均氣溫13.4℃，極端最低溫低于0℃，最熱月(7月)平均氣溫28.2℃，極端最高溫37.9℃；年平均降水量1800mm，4～9月為雨季，降雨量占全年的80%以上，并以臺風雨居多。地貌類型以丘陵臺地、沖積平原為主，山地森林以赤紅壤為主，少量紅、黃壤，土層較深厚。地帶性森林植被類型為季風常綠闊葉林，優(yōu)勢種類為殼斗科、樟科、山茶科等[10-12]。

1.2 樣地設(shè)置與群落調(diào)查

設(shè)置1個長、寬分別為40m、30m的樣地，樣地面積為1200 m2，分為12個10m×10m的小樣方。調(diào)查記錄樣地的經(jīng)緯度、群落類型、郁閉度等信息，進行每木檢尺，起測胸徑為1cm，調(diào)查的指標有種名、胸徑、樹高等。

每木調(diào)查數(shù)據(jù)進行徑階劃分，分為4個徑階，分別為DBH<5cm、5cm≤DBH<10cm、10cm≤DBH<20cm、DBH≥20cm。

1.3 數(shù)據(jù)分析

單株立木材積求算公式為[13]：V=6.01228×10-5D1.87550H0.98496

式中：V為單株立木蓄積量(m3)；D為胸徑(cm)；H為樹高(m)；

單株立木生物量求算公式為[14]：BTREE_j=VTREE_j*DTREE_jBEFTREE_j(1+RTREE_j)

式中：BTREE_j為樹種j的單株立木生物量(t·株-1)；VTREE_j為樹種j的單株立木材積(m3·株-1)；DTREE_j為樹種j的基本木材密度(t·m-3)，取0.598；BEFTREE_j為樹種j的生物量擴展因子，用于將樹干材積轉(zhuǎn)化為林木地上生物量，取1.674；RTREE_j為樹種j的地下生物量/地上生物量之比，取0.261。

單株碳儲量求算公式為[14]：CTREE_j=BTREE_j*CFTREE_j

式中：CTREE_j為樹種j的單株立木碳儲量(t·株-1)；BTREE_j為樹種j的單株立木生物量(t·株-1)；CFTREE_j為樹種j的生物量中的含碳率，取0.497；

式中，Cp為林分碳密度(t·hm-2)；C為林分碳儲量(t)；S為林分面積(hm2)。

以上統(tǒng)計均在軟件Excel 2007、STATISTICA 8.0中進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落生物量與碳儲量徑階分布

對風水林樣地的群落調(diào)查數(shù)據(jù)進行分析得到(表1)，徑階1中，平均胸徑為2.65，接近徑階1的中間數(shù)值，樹木胸徑大小分布比較均勻，樹高和胸徑的變異系數(shù)較小，生物量與碳儲量的變異系數(shù)較大；徑階2中，平均胸徑為6.69，說明在徑階2中小樹偏多，大樹偏少，胸徑的變異性最小；徑階3中，胸徑的平均值為14.04，說明在徑階3中小樹偏多，胸徑的變異性最小；徑階4中，胸徑的平均值為30.29，說明徑階4中大樹較多，反映了林分留存時間較久；從最大值看，樹高在徑階1和徑階2差距小，在徑階3和徑階4差距小，說明徑階1和2主要為林下層植被，徑階3和4主要為喬木層植被；從平均值看，從徑階1到4，隨著胸徑的快速增加，而樹高增加的速度較少，生物量和碳儲量急劇增加，說明小樹階段，樹高增長較快，可能是為了突破林冠層，吸收更多外界的養(yǎng)分，發(fā)展到近熟、成熟階段，則樹高增長較慢，而生物量與碳儲量的積累是隨著胸徑的增加而急劇增加，因此保護大樹可為碳儲量的保存提供有力保障；從變異系數(shù)看，從徑階1到4，胸徑、生物量和碳儲量均從大變小再變大，說明徑階1和4的胸徑、生物量和碳儲量數(shù)值偏向兩端分布，徑階2和3的胸徑、生物量和碳儲量數(shù)值分布較為集中。樹高在各徑階的變異系數(shù)變化較小，說明樹高在各徑階分布情況接近。

表1 生物量與碳儲量徑階分布

2.2 生物量和碳儲量徑階差異

圖1 生物量與碳儲量徑階差異

注： 1為DBH < 5 cm徑階，2為5 cm ≤ DBH < 10 cm徑階，3為10 cm ≤ DBH < 20 cm徑階，4為20 cm ≤ DBH徑階；

生物量和碳儲量徑階差異如圖1所示，可以看出，胸徑、樹高、生物量和碳儲量在4個徑階間的差異均極顯著。兩兩比較結(jié)果顯示，胸徑和樹高在4個徑階的兩兩比較中均有顯著性差異，生物量和碳儲量在4個徑階的兩兩比較除了徑階1和2沒有顯著差異，其它兩兩間均有顯著性差異。樹高從徑階1～4增長比較均勻，胸徑增長比樹高劇烈，生物量和碳儲量增長情況最劇烈。

2.3 不同徑階碳密度分析

圖2 不同徑階的株數(shù)及碳密度

注： 1為DBH < 5 cm徑階，2為5 cm ≤ DBH < 10 cm徑階，3為10 cm ≤ DBH < 20 cm徑階，4為20 cm ≤ DBH徑階，5為全部徑階；

4個徑階的林分密度分別為1550株/hm2、592株/ hm2、333株/ hm2、225株/ hm2，總的林分密度為2700株/ hm2，隨著徑階的增加，林分密度急劇減少。4個徑階的碳密度分別為1.76 t/ hm2、5.25 t/ hm2、18.68 t/ hm2、76.49 t/ hm2，總的碳密度為102.17 t/ hm2，隨著徑階的增加，碳密度增加趨勢加劇。王斌等[16]調(diào)查結(jié)果顯示，鼎湖山亞熱帶常綠闊葉林、西雙版納熱帶季雨林、哀牢山中山濕性常綠闊葉林、長白山闊葉紅松林四地的植被層碳密度分別為149.45 t/ hm2、154.67 t/ hm2、239.40 t/ hm2、129.30 t/ hm2，本地區(qū)原生性植被類型為亞熱帶常綠闊葉林，與鼎湖山植被類型相同，而且由于地處平原，土壤、水源等養(yǎng)分相對充足，其林分碳密度應比鼎湖山林分碳密度大，而現(xiàn)階段風水林碳密度低于鼎湖山林分碳密度，說明本地區(qū)風水林的碳匯潛力仍比較大，加大保護力度，減少人為干擾，可以進一步促進風水林的林分碳匯吸收能力。

3 結(jié)論與討論

風水林生物量和碳儲量的徑階分布從徑階1到4呈急劇增加趨勢。不同徑階分層明顯，徑階1和2主要為林下層，徑階2和3主要為林冠層。徑階的增加代表著植物的生長，樹高在初期變化較大，后期較慢，反映了植物生長初期為吸收外界養(yǎng)分而趨向向上生長，生物量和碳儲量在中后期增長較快，反映了植物生長中后期偏向于橫向發(fā)展。不同徑階間生物量和碳儲量差異明顯，樹高在徑階間的變化比較均勻，而生物量和碳儲量隨著徑階的增加迅速增長。

林分密度隨徑階的遞增而迅速減少，說明小樹較多，大樹較少，林分徑階結(jié)構(gòu)呈倒J型，群落更新情況良好。林分碳密度隨徑階的遞增而明顯增加，碳密度從徑階4～1占總碳密度比例分別為：74.9%、18.3%、5.1%、1.7%，大徑階樹木貢獻了林分的大部分碳儲量，因此，保護大樹是保障林分碳匯效益的必要措施。與同地區(qū)同林型的鼎湖山林分碳密度(149.45 t/hm2)相比，本次調(diào)查風水林的林分碳密度(102.17 t/hm2)仍比較低，有較大的碳匯增長潛力，因此，加大保護力度，減少人為干擾，可以進一步促進本地區(qū)風水林的碳匯吸收能力，增強碳匯效益。

[1]許飛，邱爾發(fā)，王成，等.福建省鄉(xiāng)村風水林樹種結(jié)構(gòu)特征[J].江西農(nóng)業(yè)大學學報,2012(1):99-106.

[2]張西林.村落風水林休閑游憩開發(fā)[J].福建林業(yè)科技,2013(3):213-216.

[3]代曉康.中國風水林的研究進展[J].中國農(nóng)學通報,2011(19):1-4.

[4]程慶榮，黃秀生，鐘學文，等.廣東傳統(tǒng)林業(yè)鄉(xiāng)土知識系統(tǒng)與鄉(xiāng)村林業(yè)[J]. 廣東林業(yè)科技,2005(3): 63-66.

[5]高偉，葉功富，盧昌義，等.福建東山島海岸帶風水林數(shù)量分類與排序[J]. 中南林業(yè)科技大學學報,2013(8):117-121.

[6]李仕裕，葉育石，王發(fā)國，等.廣州市風水林植物組成及分布區(qū)類型分析[J]. 植物資源與環(huán)境學報,2013(1):102-109.

[7]莊雪影.廣東珠三角地區(qū)與香港風水林植物組成及其保護[J].廣東林業(yè)科技,2012(1): 72-76.

[8]唐光大，鄭明軒，羅思琦，等.廣州從化市風水林植物群落種子植物區(qū)系特征分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2012(6):3430-3433.

[9]林國俊，馬磊，吳林芳，等.廣州市風水林群落空間異質(zhì)性及其對區(qū)域物種多樣性的貢獻[J].熱帶亞熱帶植物學報,2013(2): 168-174.

[10]呂浩榮，劉頌頌，葉永昌，等.人為干擾對風水林群落樹種組成及多樣性的影響[J].生態(tài)學雜志,2009,28(4):613-619.

[11]朱劍云，莫羅堅，葉永昌，等.東莞森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量研究[J].廣東林業(yè)科技,2011(2):22-29.

[12]呂浩榮，劉頌頌，朱劍云，等.人為干擾對風水林群落林下木本植物組成和多樣性的影響[J].生物多樣性,2009(5):458-467.

[13]廣東省林業(yè)局和廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院. 廣東省森林資源調(diào)查常用數(shù)表[S].2009.

[14]國家林業(yè)局應對氣候變化和節(jié)能減排工作領(lǐng)導小組辦公室. 中國綠色碳基金造林項目碳匯計量與監(jiān)測指南[M].第一版. 北京: 中國林業(yè)出版社,2008.

[15]趙敏，周廣勝.中國森林生態(tài)系統(tǒng)的植物碳貯量及其影響因子分析[J].地理科學,2004(1):50-54.

[16]王斌，楊校生.4種典型地帶性森林生態(tài)系統(tǒng)碳含量與碳密度比較[J].湖南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版),2010(4):464-469.

2017-05-02

S759.2

A

DOI.∶10.13268/j.cnki.fbsic.2017.05.015