2017—2022年廣東江門古兜山保護區森林碳密度變化分析

黃觀赟 蓋晴晴 何碧勝 黃曉晶

摘 要 廣東江門古兜山省級自然保護區有保存得較好的原生性次生林森林。在保護區內3種典型植被類型的群落分別設置1 hm2樣地，并于2017年和2022年進行調查，分析森林碳密度變化。結果表明，經過5年自然恢復，3個樣地的物種數和平均胸徑都有較大提升，碳密度從2017年的27.83～37.43 t·hm-2上升到2022年的50.77～61.34 t·hm-2；從群落徑級來看，中等徑級對常綠闊葉林碳密度貢獻最大，而小徑級在杉木-闊葉樹混交林中碳密度最高，馬尾松-闊葉樹混交林碳密度的徑級結構介于兩者之間；在3個樣地中，Ⅵ級樹對碳密度的增長貢獻最大，增長量分別占樣地總碳密度增長量的27.79%、30.19%和30.15%。通過對樣地內主要樹種碳儲量變化的分析發現，荷木、短序潤楠、米櫧等是適合南亞熱帶造林的優良闊葉樹種。

關鍵詞 針闊混交林；常綠闊葉林；徑級分布；碳密度；廣東江門古兜山省級自然保護區

中圖分類號：S718.5 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.12.020

森林在調控全球碳循環和碳平衡、減緩氣候變暖、促進社會經濟可持續發展等方面發揮著不可替代的作用[1]。森林是自然保護區的主體，對其碳儲量和碳匯價值的研究有助于對自然保護區生態系統生產總值進行多方位評估。近年來，廣東省森林面積、森林覆蓋率和森林蓄積量等森林資源穩定增長，森林公園和自然保護區等自然保護地數量位居全國第一。然而，廣東省造林和生態修復仍面臨許多問題，如森林質量總體不高、年均生長量較低、低產低效林面積較大等。

選擇固碳能力強的造林樹種可以增強森林的固碳能力[2-3]。本研究通過在廣東江門古兜山省級自然保護區（以下簡稱古兜山保護區）設立3個1 hm2固定觀測樣地，分析森林的碳儲量變化，探索南亞熱帶地區固碳能力強的本土樹種配置，為當地的碳匯造林提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 保護區概況

廣東江門古兜山省級自然保護區地處珠江三角洲西南部，地理坐標為東經112°53′11″～113°03′25″，北緯22°05′00″～22°21′05″，位于江門市的臺山市與新會區之間，總面積11 753.02 hm2，是珠三角地區最大的省級自然保護區。經過20多年的自然恢復，保護區內森林資源得到較好發展，是廣東省原生性的次生林森林植被保存得較好的保護區[4-6]。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設置和復查

參照美國熱帶森林科學中心（Center for Tropical Forest Science，CTFS）森林大樣地建設技術規范，古兜山保護區于2017年建設3個1 hm2森林生態系統監測樣地，編號分別為GDS-A、GDS-B和GDS-C，見表1。2022年，按照CTFS森林監測技術規范等標準規程進行樣地復查工作。

1.2.2 數據分析

物種數量為樣地內所有木本植物的種數，以在樣地內進行目測辨認統計，單位為個。

樣地的森林碳密度根據廣東省市縣一體化森林碳儲量估測技術體系進行計算，見公式（1）～（4）[7]。

G=1/4πD2N（1）

M=a0Ga1Ha2（2）

B=b0Hb1M（3）

C=c0B（4）

其中：G為單位面積林分斷面積（m2·hm-2），D為樹木的平均胸徑（cm），N為每公頃平均胸徑≥1 cm的樹木株數，H為林分平均高（m），M、B和C分別為單位面積森林蓄積量（m3·hm-2）、生物量（t·hm-2）、碳密度（t·hm-2）的估算值。參數估計值參照原文獻中“闊葉混交林”和“針闊混交林”的取值[8]，詳見表2。

1.2.3 徑級結構分析

樹種的徑級結構是指木本株數按徑級大小的分配狀況，是樹木生長與群落個體組成變化的綜合反映。為分析群落內各物種的徑級組成和碳密度變化，本研究把所有樹木個體按胸徑（D）大小分為Ⅰ級（1 cm≤D＜5 cm）、Ⅱ級（5 cm≤D＜10 cm）、Ⅲ級（10 cm≤D＜15 cm）、Ⅳ級（15 cm≤D＜20 cm）、Ⅴ級（20 cm≤D＜25 cm）、Ⅵ級（25 cm≤D＜30 cm）、Ⅶ級（30 cm≤D＜35 cm）、Ⅷ級（35 cm≤D＜40 cm）和Ⅸ級（D≥40 cm）。

2 結果與分析

2.1 物種數量和碳密度變化

如表3所示，隨著時間的推移，物種數量呈現增長的趨勢，GDS-A、GDS-B和GDS-C分別新增20、6和5個物種。與2017年相比，2022年3個樣地中林木的平均胸徑都有較大的提高。其中，馬尾松-闊葉樹混交林（GDS-A）樣地的平均胸徑增長量最大，為0.73 cm；3個樣地中，只有杉木-闊葉樹混交林樣地（GDS-C）的平均樹高出現增長，原因是新增幼樹較多。

2022年，古兜山保護區森林的碳密度為50.77～

61.34 t·hm-2，與2017年的27.83～37.43 t·hm-2相比有較大提升，見表3。其中GDS-B樣地內新增碳儲量為29.72 t，增長量達93.99%。碳密度的增加與植物的胸徑增長及樹種有關。與針葉樹相比，闊葉樹的碳密度增長較快。因此，2022年GDS-B樣地的碳密度（61.34 t·hm-2）超過GDS-C（58.60 t·hm-2），為3個樣地最高。

2.2 主要樹種的碳密度與徑級變化

從群落徑級來看，中等徑級（Ⅳ和V）對常綠闊葉林（GDS-B）樣地的碳密度貢獻最大，而小徑級（Ⅱ和Ⅲ）在杉木-闊葉樹混交林（GDS-C）樣地碳密度最高；馬尾松-闊葉樹混交林（GDS-A）碳密度的徑級結構介于GDS-B和GDS-C之間，最高的徑級為Ⅲ和Ⅳ。在3個樣地中，Ⅵ級（25 cm≤D＜30 cm）的中徑級樹對碳密度的增長貢獻最大，增長量分別為1.70、3.58和1.87 t·hm-2，占樣地總碳密度增長量的27.78%、30.23%和30.06%，見表4。

2.3 主要樹種的碳密度

3個樣地中主要樹種的碳密度見表5。與2017年相比，2022年3個樣地碳密度前10的樹種基本保持一致，但碳密度發生了較大變化。3個樣地中，碳密度增長最快的都為闊葉樹種，分別為GDS-A的短序潤楠（Machilus breviflora）、蕈樹（Altingia chinensis）和米櫧（Castanopsis carlesii），GDS-B的木荷（Schima superba）、光葉紅豆（Ormosia glaberrima）和短序潤楠，以及GDS-C的黧蒴錐（Castanopsis fissa）、紅花荷（Rhodoleia championii）和蕈樹。

3 結論與討論

經過5年的自然恢復，3個樣地的森林碳密度都有較大的提高，從2017年的27.83～37.43 t·hm-2提高到50.77～61.34 t·hm-2。古兜山保護區森林喬木層的碳密度高于廣東省（25.47 t·hm-2）、福建省（48.87 t·hm-2）、貴州省（25.87 t·hm-2）、湖南省（16.31 t·hm-2）及全國（41 t·hm-2）森林碳密度的平均水平，與云南省（55.79 t·hm-2）相近，仍遠低于世界平均水平（86 t·hm-2）[8-9]。

與周邊保護區，如鼎湖山的成熟林（146.2 t·hm-2）相比，古兜山保護區的森林碳儲量也較低[10]。主要原因是固碳能力弱的中幼個體比例大，說明古兜山森林仍以中、幼齡林為主。從3個樣地主要樹種的徑級分布可以看出，古兜山保護區的樹木個體以小徑級樹為主，大徑級樹個體數較少。而隨著中、幼齡林的發展成熟，對碳儲量的貢獻會越來越大，古兜山保護區森林將是一個潛在的巨大的碳庫。

眾多研究發現，碳儲量大小與植被類型有關[11]。古兜山保護區森林的碳儲量大小順序為常綠闊葉林＞杉木-闊葉樹混交林＞馬尾松-闊葉樹混交林。經過5年自然恢復，古兜山保護區森林中的荷木、短序潤楠、米櫧、光葉紅豆和蕈樹等碳儲量增長較快，是適合南亞熱帶造林的優良闊葉樹種。

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（責任編輯：張春雨）