2017—2022年廣東江門古兜山保護(hù)區(qū)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(jí)自然保護(hù)區(qū)有保存得較好的原生性次生林森林。在保護(hù)區(qū)內(nèi)3種典型植被類型的群落分別設(shè)置1 hm2樣地，并于2017年和2022年進(jìn)行調(diào)查，分析森林碳密度變化。結(jié)果表明，經(jīng)過5年自然恢復(fù)，3個(gè)樣地的物種數(shù)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(jí)來看，中等徑級(jí)對(duì)常綠闊葉林碳密度貢獻(xiàn)最大，而小徑級(jí)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(jí)結(jié)構(gòu)介于兩者之間；在3個(gè)樣地中，Ⅵ級(jí)樹對(duì)碳密度的增長貢獻(xiàn)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(duì)樣地內(nèi)主要樹種碳儲(chǔ)量變化的分析發(fā)現(xiàn)，荷木、短序潤楠、米櫧等是適合南亞熱帶造林的優(yōu)良闊葉樹種。

關(guān)鍵詞 針闊混交林；常綠闊葉林；徑級(jí)分布；碳密度；廣東江門古兜山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)

中圖分類號(hào)：S718.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.12.020

森林在調(diào)控全球碳循環(huán)和碳平衡、減緩氣候變暖、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等方面發(fā)揮著不可替代的作用[1]。森林是自然保護(hù)區(qū)的主體，對(duì)其碳儲(chǔ)量和碳匯價(jià)值的研究有助于對(duì)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)總值進(jìn)行多方位評(píng)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(wěn)定增長，森林公園和自然保護(hù)區(qū)等自然保護(hù)地?cái)?shù)量位居全國第一。然而，廣東省造林和生態(tài)修復(fù)仍面臨許多問題，如森林質(zhì)量總體不高、年均生長量較低、低產(chǎn)低效林面積較大等。

選擇固碳能力強(qiáng)的造林樹種可以增強(qiáng)森林的固碳能力[2-3]。本研究通過在廣東江門古兜山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)（以下簡稱古兜山保護(hù)區(qū)）設(shè)立3個(gè)1 hm2固定觀測(cè)樣地，分析森林的碳儲(chǔ)量變化，探索南亞熱帶地區(qū)固碳能力強(qiáng)的本土樹種配置，為當(dāng)?shù)氐奶紖R造林提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 保護(hù)區(qū)概況

廣東江門古兜山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)地處珠江三角洲西南部，地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°53′11″～113°03′25″，北緯22°05′00″～22°21′05″，位于江門市的臺(tái)山市與新會(huì)區(qū)之間，總面積11 753.02 hm2，是珠三角地區(qū)最大的省級(jí)自然保護(hù)區(qū)。經(jīng)過20多年的自然恢復(fù)，保護(hù)區(qū)內(nèi)森林資源得到較好發(fā)展，是廣東省原生性的次生林森林植被保存得較好的保護(hù)區(qū)[4-6]。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置和復(fù)查

參照美國熱帶森林科學(xué)中心（Center for Tropical Forest Science，CTFS）森林大樣地建設(shè)技術(shù)規(guī)范，古兜山保護(hù)區(qū)于2017年建設(shè)3個(gè)1 hm2森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)樣地，編號(hào)分別為GDS-A、GDS-B和GDS-C，見表1。2022年，按照CTFS森林監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程進(jìn)行樣地復(fù)查工作。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析

物種數(shù)量為樣地內(nèi)所有木本植物的種數(shù)，以在樣地內(nèi)進(jìn)行目測(cè)辨認(rèn)統(tǒng)計(jì)，單位為個(gè)。

樣地的森林碳密度根據(jù)廣東省市縣一體化森林碳儲(chǔ)量估測(cè)技術(shù)體系進(jìn)行計(jì)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?jǐn)嗝娣e（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(shù)，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(shù)估計(jì)值參照原文獻(xiàn)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(jí)結(jié)構(gòu)分析

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

2 結(jié)果與分析

2.1 物種數(shù)量和碳密度變化

如表3所示，隨著時(shí)間的推移，物種數(shù)量呈現(xiàn)增長的趨勢(shì)，GDS-A、GDS-B和GDS-C分別新增20、6和5個(gè)物種。與2017年相比，2022年3個(gè)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(gè)樣地中，只有杉木-闊葉樹混交林樣地（GDS-C）的平均樹高出現(xiàn)增長，原因是新增幼樹較多。

2022年，古兜山保護(hù)區(qū)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(nèi)新增碳儲(chǔ)量為29.72 t，增長量達(dá)93.99%。碳密度的增加與植物的胸徑增長及樹種有關(guān)。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(gè)樣地最高。

2.2 主要樹種的碳密度與徑級(jí)變化

從群落徑級(jí)來看，中等徑級(jí)（Ⅳ和V）對(duì)常綠闊葉林（GDS-B）樣地的碳密度貢獻(xiàn)最大，而小徑級(jí)（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(jí)結(jié)構(gòu)介于GDS-B和GDS-C之間，最高的徑級(jí)為Ⅲ和Ⅳ。在3個(gè)樣地中，Ⅵ級(jí)（25 cm≤D＜30 cm）的中徑級(jí)樹對(duì)碳密度的增長貢獻(xiàn)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(gè)樣地中主要樹種的碳密度見表5。與2017年相比，2022年3個(gè)樣地碳密度前10的樹種基本保持一致，但碳密度發(fā)生了較大變化。3個(gè)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(jié)論與討論

經(jīng)過5年的自然恢復(fù)，3個(gè)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(hù)區(qū)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(yuǎn)低于世界平均水平（86 t·hm-2）[8-9]。

與周邊保護(hù)區(qū)，如鼎湖山的成熟林（146.2 t·hm-2）相比，古兜山保護(hù)區(qū)的森林碳儲(chǔ)量也較低[10]。主要原因是固碳能力弱的中幼個(gè)體比例大，說明古兜山森林仍以中、幼齡林為主。從3個(gè)樣地主要樹種的徑級(jí)分布可以看出，古兜山保護(hù)區(qū)的樹木個(gè)體以小徑級(jí)樹為主，大徑級(jí)樹個(gè)體數(shù)較少。而隨著中、幼齡林的發(fā)展成熟，對(duì)碳儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)會(huì)越來越大，古兜山保護(hù)區(qū)森林將是一個(gè)潛在的巨大的碳庫。

眾多研究發(fā)現(xiàn)，碳儲(chǔ)量大小與植被類型有關(guān)[11]。古兜山保護(hù)區(qū)森林的碳儲(chǔ)量大小順序?yàn)槌＞G闊葉林＞杉木-闊葉樹混交林＞馬尾松-闊葉樹混交林。經(jīng)過5年自然恢復(fù)，古兜山保護(hù)區(qū)森林中的荷木、短序潤楠、米櫧、光葉紅豆和蕈樹等碳儲(chǔ)量增長較快，是適合南亞熱帶造林的優(yōu)良闊葉樹種。

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（責(zé)任編輯：張春雨）