基于森林資源調查的北京西山油松人工林生物量動態變化研究

梁佳寧 劉洋 姜博鑫

摘要：? 基于森林資源調查數據分析西山林場油松人工林生物量多年動態變化情況，結果表明：2004～2014年，油松人工林以近熟林和成熟林為主，成熟林面積和生物量大幅增長，幼齡林、中齡林、近熟林面積和生物量明顯減少，單位面積生物量及生產力最高的立地類型為低陰中松，單位面積生物量按大小排序：闊葉混交林>針闊混交林>針葉混交林>針葉純林。

關鍵詞：? 油松;? 人工林;? 生物量;? 動態變化

中圖分類號：? ?S 791. 254? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1001 - 9499（2020）01 - 0038 - 04

油松（Pinus tabuliformis）是中國北方廣大地區的主要造林樹種之一，其根系發達、樹姿雄偉、枝葉繁茂，有良好的保持水土和美化環境功能[ 1 ]。油松天然分布廣泛，北起遼寧南郊，南至川甘接壤地區，西至寧夏賀蘭山，東至山東山地，垂直分布的最高海拔可達2 700 m[ 2 ]。油松在北京地區分布廣泛[ 3 ]，北京市現有森林面積45.5萬hm2，其中油松人工林占總面積的17.3%，在保護地區生態安全方面起到非常重要的作用。本研究以西山林場二類資源調查數據為依據，分析油松人工林生物量和森林生產力動態變化情況，這對于提高油松林分質量、加強林區資源管理、發揮北京地區生態和景觀效益具有積極意義。

1 研究區概況

1. 1 自然條件

西山林場位于北京市西郊小西山，地跨海淀、石景山和門頭溝3個行政區，經營面積5 949.1 hm2。該地屬暖溫帶大陸性季風氣候，夏季悶熱多雨，冬季干旱多風，降雨分布不均勻，年均降水量626 mm，年日照時數2 662 h，年均氣溫11.6 ℃。平均海拔300～

400 m，是典型的華北石質山區，平均坡度15～35°，陽坡較緩，陰坡陡峭。根據北京市森林立地類型劃分標準，西山林場立地類型以低陽薄堅（低山、陽坡、薄土、母巖堅硬）為主，林區山地主要為緩坡（I級、坡度6～15°）和斜坡（II級、坡度16～25°），緩坡占山地總面積的40.38%，斜坡占46.13%。土壤屬山地褐土，土層薄，陽坡30～50 cm，陰坡50～? ? ?80 cm，土中多石礫，缺少腐殖質和團粒結構，pH值7.5左右。

1. 2 有林地情況

西山林場有林地面積5 544.8 hm2，森林覆蓋率93.20%，林木綠化率98.91%，經營轄區全部納入國家級重點生態公益林，地類包括有林地、灌木林地、疏林地和輔助生產林地4大類。西山林場是油松人工林主要分布區之一，林場立地條件較差，土壤干旱瘠薄，區內油松林主要為建國后人工營造，集中造林完成于1954～1958年，以后數十年又陸續補植補造。

2 數據來源及研究方法

研究數據來源于1999～2004年、2009～2014年2次西山林場森林資源調查數據，以及西山林場歷年社會經濟發展和自然災害發生資料。主要研究方法為：（1）將森林資源調查數據分1999～2004年、2004～2014年2個階段做統計，采用數理統計方法，分析2004～2014年期間，西山林場森林資源面積、蓄積量、林分結構的動態變化情況。（2）基于森林蓄積量數據，采用方精云等[ 4 - 5 ] 建立的回歸方程計算森林生物量。（3）按照齡級、樹種結構、立地條件等多個影響因子，對不同因子影響下的油松人工林面積、生物量、林木生產力變化情況進行動態分析。本研究中的森林生物量指林木的活生物量，不包括森林生態系統中的枯死木、下木層、草本層、枯枝落葉層以及森林土壤層等。研究采用的生物量計算回歸方程為：

B =aV+b

式中，B為森林平均生物量， V為森林平均蓄積量，a和b為參數。根據文獻中各優勢樹種生物量與蓄積量回歸方程參數表[ 4 ]，a、b分別取0.755 4和5.092 8。此外，根據方精云等提出的方法[ 4 - 5 ]，推算油松的生產力（Y）與生物量（B）之間的函數關系為： 1/Y=5.71/B+0.427。

3 結果與分析

3. 1 油松人工林總面積和蓄積量

由不同時期油松人工林總面積和蓄積量（表1）可以看出，在2009～2014年森林資源清查中，油松人工林總面積比1999～2004年清查時減少了5.5%。10年來，油松人工林蓄積量增長明顯，總蓄積量增加了45.1%，平均蓄積量增加了51.4%。在2次森林資源二類清查中，總蓄積量分別占林場總蓄積量的23.49%和21.31%，油松人工林平均蓄積量始終高于西山林場森林平均蓄積量。

表1 不同時期油松人工林總面積和蓄積量

3. 2 不同齡級油松人工林面積和生物量

林齡是反映森林質量的重要指標，油松林齡級劃分標準為：幼齡林（≤20年），中齡林（21～30年），近熟林（31～40年），成熟林（≥40年）。由不同齡級油松人工林面積和生物量（表2）可以看出：（1）西山林場中的油松人工林以近熟林和成熟林為主。10年來，不同齡級油松人工林面積發生改變，其中，幼齡林面積減少了63.92%，中齡林面積減少了95%，近熟林面積減少了50.32%，成熟林面積增加了89.61%，成熟林增勢明顯。（2）油松人工林生物量增加了35.07%，其中成熟林增量最大，增加了2.6×104 t。幼齡林、中齡林、近熟林生物量均明顯減少，幼齡林生物量最小，生物量按大小排序為：成熟林>近熟林>中齡林>幼齡林。（3）油松人工林平均生物量增加了44.01%，在同期不同齡組的油松林中，單位面積生物量隨著樹齡的增加而增大，幼齡林生物量增長量最大，達到了50%，其次是近熟林的43.78%。（4）西山林場的森林平均生產力隨著油松年齡的增長而增大，近熟林和成熟林的生產力相差不大，高于幼齡林，2009～2014年油松人工林平均生產力明顯高于1999～2004年。

表2 不同齡級油松人工林面積和生物量

3. 3 不同樹種結構油松人工林面積和生物量

按照不同樹種結構劃分，油松人工林可分為針葉純林、針葉混交林、針葉相對純林、針闊混交林和闊葉混交林[ 6 - 8 ]。由不同樹種結構油松人工林面積和生物量（表3）可以看出：（1）10年來，針闊混交林面積減少了132 hm2，其他面積變化不大;生物量增加了1.4×104 t，平均生物量增長了45.47%，明顯高于前期水平;針葉混交林、針葉相對純林和針葉純林生物量增加明顯，分別增加了103.3%，54%和46.4%，針闊混交林、闊葉混交林生物量分別減少了31.5%和8.3%。（2）單位面積油松人工林生物量按大小排序：闊葉混交林>針闊混交林>針葉混交林>針葉純林，其平均生產力關系與生物量關系一致。（3）2009～2014年油松人工林平均生物量和平均生產力明顯高于1999～2004年，這可能與林分結構變化及人工干預有關。

表3 不同樹種結構油松人工林面積和生物量

3. 4 不同立地條件油松人工林面積和生物量

西山林場油松人工林主要分布于低陽薄堅、低陽薄松、低陽中堅、低陰薄堅、低陰中堅、低陰中松這6種立地類型，由不同立地條件油松人工林面積和生物量（表4）可以看出：（1）低陰中堅分布面積最大，在2次森林資源調查中，其面積分別占到了總面積的43.1%和44.60%，低陽薄堅次之，低陽薄松中分布面積最小，僅占1%左右。10年來，各種立地類型油松人工林面積變化不大。（2）在不同立地條件下，油松人工林的平均生物量明顯不同，低陰中松的平均生物量高于其他立地類型，低陽薄松的平均生物量遠低于其他立地類型。可見，油松人工林單位面積生物量最高的立地類型為低陰中松，其次為低陰薄堅，最低為低陽薄松。（3）中土的蓄積量、生物量及單位面積生物量明顯高于薄土，油松人工林位于中土時，生物量較高，且陽坡的情況明顯好于陰坡。可見，北京西山地區油松人工林生長的主要影響因子是土壤肥力和坡向[ 9 ]。

3. 5 不同海拔油松人工林面積和生物量

由不同海拔油松人工林面積和生物量（表5）可以看出，西山林場的油松人工林多分布于海拔600 m 以下。在海拔600 m以下地區，油松人工林的平均蓄積量和生物量隨著海拔高度增加而逐漸降低，但降幅比較平緩。在海拔600 m以上地區，油松人工林很少分布，且平均蓄積量和生物量降幅比較明顯。

表4 不同立地條件油松人工林面積和生物量

表5 不同海拔油松人工林面積和生物量

4 結論與討論

4. 1 2004～2014年，西山林場油松人工林總面積減少了67.83 hm2，總蓄積量增加了18 808.75 m3，蓄積量平均年增長率為4.5%，生物量增加了1.4×104 t，平均生物量增長了44.01%。2014年調查結果表明，油松人工林平均生產力5.57 t/hm2·a，高于我國油松林平均生產力3.599 t/hm2·a，西山林場油松人工林生產力情況較好。

4. 2 西山林場油松人工林主要以近熟林和成熟林為主，成熟林面積及生物量所占比重最大。但隨著油松的不斷生長，成熟林將不斷轉變為過熟林，林齡結構老化，勢必導致生產力下降，當前林場已經出現了過熟林，亟需進行林分更新。

4. 3 立地條件是影響人工林生產力的主要原因。西山林場油松人工林主要分布在低陰薄堅和低陽中堅2種立地類型之中，海拔600 m以下林分生物量明顯高于海拔600 m以上林分，單位面積森林生物量及生產力最高的立地類型為低陰中松，但這種立地類型分布面積僅占林場總面積的3.37%。

4. 4 西山林場油松人工林的單位面積生物量關系為：闊葉混交林>針闊混交林>針葉混交林>針葉純林。在下一周期的營造林活動中，應適當增加闊葉混交林和針闊混交林面積，采用行間混交、帶狀混交、塊狀混交等多種混交形式，不斷優化調整林分結構。

參考文獻

[1] 李超，? 裴順祥，? 張連金，? 等.? 北京油松人工林競爭指數的適用性評價[J].? 浙江農林大學學報，? 2019，? 36（06）：? 1 115 - 1 124.

[2] 趙殿洲.? 北方油松人工林培育存在的問題與管理技術分析[J].? 農業科技與裝備，? 2019（05）：? 17 - 18.

[3] 王玲，? 趙廣亮，? 周紅娟，? 等.? 八達嶺林場不同密度油松人工林枯落物水文效應[J].? 生態環境學報，? 2019，? 28（09）：? 1 767 - 1 775.

[4] 方精云，? 劉國華，? 徐嵩齡.? 我國森林植被生物量和凈生產力[J].? 生態學報，? 1996，? 16（5）：? 497 - 508.

[5] 劉國華，? 傅伯杰，? 方精云.? 中國森林碳動態及其對全球碳平衡的貢獻[J].? 生態學報，? 2000，? 20（5）：? 733 - 740.

[6] 胡剛，? 嚴友進，? 聶林紅，? 等.? 茅臺水源功能區不同植被類型生物量及土壤碳密度研究[J].? 森林工程，? 2018，? 34（05）：? 47 - 55.

[7] 楊波，? 劉聲政，? 王明臣.? 試論油松、側柏容器育苗造林技術[J].? 林業科技情報，? 2019，? 51（03）：? 39 - 41.

[8] 王維芳，? 董薪明，? 董小楓，? 等.? 森林生物量的空間自相關性研究[J].? 森林工程，? 2018，? 34（02）：? 35 - 39.

[9] 成澤虎，? 丁坤元，? 劉艷紅.? 北京油松天然林和人工林喬木層生產力與氣候因子的關系[J].? 南京林業大學學報（自然科學版），? 2016，? 40（05）：? 177 - 183.

第1作者簡介：? 梁佳寧（1991-），? 女，? 本科，? 工程師，主要從事油松人工林經營方面的研究。

收稿日期： 2019 - 11 - 28

（責任編輯：? ?王 巖）

Biomass Dynamic Changes of? Pinus tabulaeformis Plantation in Xishan Mountain of Beijing Based on Forest Resource Survey

LIANG Jianing

（Beijing Xishan Experiment Farm，? Beijing 100093）

Abstract Based on the forest resource survey data， the analysis of the biomass dynamics of? Pinus tabulaeformis plantations in Xishan Forest Farm over many years， the results showed that from 2004 to 2014， Pinus tabulaeformis plantations were mainly near-matured and mature forests. The area and biomass of aged forests and near-mature forests were significantly reduced. Biomass per unit area was sorted by size： broad-leaved mixed forest> coniferous-broad mixed forest> coniferous mixed forest> coniferous pure forest.

Key words Pinups tabulaeformis;? Plantation;? Biomass;? Dynamic changes