嵊州市公益林生物量及碳儲量

管杰然　伊力塔　錢逸凡　何德汀　余樹全　沈燕

摘要：根據浙江省嵊州市公益林96個固定小斑監測數據，在推算不同森林群落類型（松林、杉木林、闊葉林、針闊混交林、毛竹林和灌木林6種群落類型）總生物量和單位生物量的基礎上，對各森林群落類型的碳儲量與碳密度進行了估算。結果表明，嵊州市公益林生物量現存總量為615.29×104 t，單位生物量平均為102.54 t/hm2，其中松林群落的總生物量以及闊葉林群落的單位生物量最大，分別達到354.18×104 t和121.15 t/hm2。嵊州市公益林碳儲量總量為307.33×104 t，碳密度平均為51.22 t/hm2，其中闊葉林群落的碳密度最大，達到了60.51 t/hm2。并在此基礎上對嵊州市今后的公益林建設提出了建議。

關鍵詞：公益林；生物量；碳儲量；碳密度；嵊州市

中圖分類號：S727.29；S718.55+6；S718.56（554SZ） 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2012）20-4556-05

森林生態系統是陸地生態系統的主體，也是最重要的陸地碳庫之一，其碳儲量占整個陸地植被碳儲量的76%～98%[1]，每年的碳固定量約占整個陸地生物系統碳固定量的2/3[2，3]，其固碳釋氧效益對陸地生態系統的貢獻最大，約占總價值的47.5%[4]。因此，森林在調節全球的碳平衡、減緩溫室效應發生等諸多生態要素上有著極其重要的作用。

近年來，隨著浙江省公益林建設的逐步推進，針對公益林群落結構的研究也隨之增多[5-9]，但普遍存在著樣本少、缺乏系統性等問題，而且研究中針對碳儲量、碳密度、固碳釋氧的研究較少[10]，并且主要著眼于省級尺度上，在縣（市）級尺度上的相關報道就更少。本研究以浙江省嵊州市公益林96個固定監測小斑數據為依據，以松林、杉木林、闊葉林、針闊混交林、毛竹林和灌木林6種森林群落類型生物量結構調查為基礎，對嵊州市公益林生態效益進行了評價和分析，以期為進一步促進嵊州市乃至浙江省的公益林建設提供理論依據。

1研究區概況

嵊州市地處北緯29°35′，東經120°49′，位于浙江省中部偏東區域、曹娥江的上游，東鄰奉化市、余姚市，南毗新昌縣、東陽市，西連諸暨市，北接上虞市、紹興市，總面積為1 789.62 km2。境內四面環山，中間為盆地，剡溪橫貫其中，地貌構成大體為“七山一水二分田”。屬中亞熱帶季風氣候區，年最高氣溫達43 ℃、最低氣溫為-6 ℃，年平均氣溫16.4 ℃，1月平均氣溫4.2 ℃，7月平均氣溫28.6 ℃，常年平均氣溫在13～15 ℃；年平均降水量1 446.8 mm，年日照時間1 988 h，年無霜期235 d[9]。

嵊州市公益林面積共計6×104 hm2，占全市土地面積的33.53%，占全市林業用地面積的51.55%。主要森林群落類型有松林、杉木林、闊葉林、針闊混交林、毛竹林和灌木林，各群落類型面積及所占比例見表1。從表1可以看出，在嵊州市公益林中，松林面積所占的比例最大，超過了公益林面積的一半以上（57.53%）；杉木林和灌木林面積都只占了很小的比例（杉木林1.08%，灌木林1.25%）；而針闊混交林、闊葉林和毛竹林所占面積的比例處在中間，分別占了13.65%、15.09%、11.40%。

2研究方法

2.1樣地設置

以嵊州市森林資源二類清查數據中公益林小斑（計有4 723個）為樣本總體，抽取其中的96個小斑設置為固定監測小斑。在對固定監測小斑全面踏查的基礎上，選取典型地段設置面積為20 m×20 m的固定樣地。在固定樣地內詳細記錄地形因子及土壤因子的同時，采用每木調查方法（調查內容有林齡、平均胸徑、平均高度、郁閉度等）測定喬木樹種的有關參數[11-14]。除此之外，在每塊樣地對角線上均勻設置3個2 m×2 m的灌木、草本固定小樣方，記錄其植物（包括胸徑小于5.0 cm的喬木）的種名、樹高、冠幅（小喬木、灌木、幼苗）或蓋度（藤本或草本）等參數[15-17]。

2.2數據分析

2.2.1生物量推算根據固定小斑監測數據和浙江省重點公益林生物量模型[18]，推算各個森林群落類型的生物量（包括喬木層、灌木層以及草本層生物量），單位生物量以“平均值±標準誤”表示。

2.2.2碳儲量和碳密度采用基于生物量的估算方法推算碳儲量和碳密度，即利用森林群落類型的喬木層、灌木層和草本層的生物量乘以含碳率推算其碳儲量[19-23]。而森林群落類型的碳儲量與其相應森林群落類型面積的商便是該森林群落類型的碳密度[24]。鑒于不同森林群落類型的結構差異，其轉換率略有不同。本研究采用國際上常用的換算率，即喬木層和灌木層的碳儲量換算率為0.50，草本層的碳儲量換算率為0.45[25]。

3結果與分析

森林生物量是森林生態系統最基本的數量特征，是森林固碳能力的重要標志，也是評估森林碳收支的重要參數[26-28]。因此，估算森林生物量是估算森林碳儲量的前提[29]。

3.1不同森林群落類型總生物量統計

嵊州市不同森林群落類型公益林的森林生物量統計如表2所示。從表2 可見，嵊州市公益林總生物量為615.29×104 t。在各群落類型中，生物量最大的是松林群落，達354.18×104 t，占公益林總生物量的57.56%；生物量最小的是灌木林群落，為3.49×104 t，占公益林總生物量的0.57%。不同群落生物量由高到低的排序是：松林、闊葉林、針闊混交林、毛竹林、杉木林、灌木林。

除此之外，從群落生物量的層次結構來看，除灌木林以外的各群落中，喬木層生物量是群落生物量中比例最高的部分，其中毛竹林群落的喬木層生物量占其群落總生物量的比例高達90.41%；杉木林群落和闊葉林群落次之，分別為86.34%和81.96%；松林群落和針闊混交林群落也分別占了66.29%和65.93%；平均占各群落總生物量的78.19%。草本層生物量所占的比例很低，平均僅為群落總生物量的1.38%，而闊葉林群落的草本層生物量占闊葉林群落總生物量的比例最低，僅為0.66%；最高的灌木林群落中草本層生物量僅占其總生物量的2.87%。造成這一現象的主要原因是公益林郁閉度較高，導致草本植物光能利用率降低，生長受到抑制[30]。而灌木林群落中灌木層的生物量占到了絕對優勢，其生物量達到了灌木林群落總生物量的84.81%。

3.2不同森林群落類型單位生物量統計

嵊州市公益林不同森林群落類型單位生物量統計結果如表3所示。從表3可見，公益林中闊葉林群落的單位生物量最大，達到了121.15 t/hm2；灌木林群落的單位生物量最小，僅為46.33 t/hm2；各類型群落的加權平均單位生物量為102.54 t/hm2。嵊州市公益林中喬木層的單位生物量也是闊葉林群落的最大，達到了99.29 t/hm2；灌木林群落最小，僅為5.72 t/hm2。不同群落單位生物量由高到低的排序為：闊葉林、針闊混交林、松林、杉木林、毛竹林、灌木林。

3.3不同森林群落類型碳儲量和碳密度統計

嵊州市公益林不同森林群落類型碳儲量統計結果見表4。從表4可見，嵊州市公益林碳儲量總量為307.33×104 t。其中，由于松林群落面積超過了公益林面積的一半以上（57.53%），所以其碳儲量也是最大的，達到了176.90×104 t，明顯高于其他森林群落類型的碳儲量；闊葉林群落、針闊混交林群落和毛竹林群落的碳儲量居中，分別為54.76×104、44.87×104和26.55×104 t；杉木林群落和灌木林群落的碳儲量最少，分別為2.51×104 t和1.74×104 t。

嵊州市公益林不同森林群落類型碳密度統計結果見表5，從表5可以看出，在嵊州市公益林中，闊葉林群落的碳密度最大，達到了60.51 t/hm2；針闊混交林群落的碳密度其次，為54.79 t/hm2；松林群落的碳密度為51.25 t/hm2；杉木林群落的碳密度為38.63 t/hm2；毛竹林群落的碳密度為38.83 t/hm2；灌木林群落的碳密度最小，僅為23.19 t/hm2。

通過對嵊州市公益林碳儲量和碳密度進行統計、比較后發現，嵊州市公益林的平均碳密度（51.22 t/hm2）不僅高于方精云等[31]對中國森林植被碳密度的估算，并且還高于張駿等[32]估算的浙江省公益林碳密度（30.28 t/hm2）。這說明嵊州市公益林的質量處在一個較高的水平。

4小結與討論

研究顯示，嵊州市公益林的總生物量為615.29×104 t，單位生物量平均為102.54 t/hm2，主要由松林群落生物量（占全市公益林總生物量的57.56%）構成；通常，闊葉林群落和針闊混交林群落被認為是浙江省較理想的公益林群落類型[19，33-37]，但由于嵊州市公益林的組成結構中闊葉林、針闊混交林的面積不大（分別占公益林總面積的15.09%和13.65%），因此尚未完全發揮出闊葉林、針闊混交林的生態效益[38-41]；如果增加闊葉林和針闊混交林的面積，則其單位生物量還會顯著上升，生態效益也將大幅提高[42]。

從生物量的層次結構來看，嵊州市公益林除灌木林群落以外的各群落類型中，喬木層生物量是群落生物量中比例最高的部分，平均占各群落總生物量的78.19%；而草本層生物量比例很低，平均僅為各群落總生物量的1.39%。造成這一現象的主要原因是嵊州市公益林郁閉度較高，使草本植物光能利用率很低，從而使生長受到抑制[30]。此外，對于毛竹林群落來說，由于在竹林經營時，通常會除去林分中的灌木層和草本層植物，使灌木層、草本層植物生物量受到極大的抑制和破壞[16]。灌木林群落的生物量在灌木層所占的比例最高，達到了84.81%，造成這一現象的原因是嵊州市公益林中的灌木林主要由經濟林組成，群落結構不完整（基本無喬木層），喬木層生物量比例小[9]，而喬木層稀少則郁閉度小，使草本層植物能夠獲得更多的陽光[30]，所以灌木林中草本層的生物量所占比例也是各類型森林群落中最大的，達到了2.87%。

從嵊州市公益林不同森林群落類型碳儲量與碳密度統計結果來看，嵊州市公益林碳儲量總量為307.33×104 t，碳密度平均為51.22 t/hm2。其中松林群落的碳儲量最大，達到了176.90×104 t，明顯高于其他森林群落類型的碳儲量，說明目前碳儲量的優勢樹種還是松樹類；闊葉林群落、針闊混交林群落的碳儲量居中；而闊葉林群落的碳密度最大，達到了60.51 t/hm2，針闊混交林群落的碳密度其次，為54.79 t/hm2；松林群落的碳密度為51.25 t/hm2。反映出闊葉林、針闊混交林巨大的碳儲量優勢還沒有發揮出來[43-46]，碳儲的潛力巨大[47]。另外，嵊州市公益林的平均碳密度不僅高于全國森林植被碳密度的估算水平，并且還高于浙江省的公益林碳密度水平。這說明嵊州市公益林的建設質量與管理水平處在一個較高的層面。

通過多年的努力，嵊州市公益林的經營取得了一定的成就，但群落類型還較為單一，松樹類的森林總面積（57.53%）和總生物量（57.56%）仍占有絕對優勢；生物量增長潛力較大、碳儲潛力巨大的闊葉林、針闊混交林的生態效益還未能充分發揮出來。為此，在今后的公益林經營中，要加強林地的經營管理，改善齡組結構[48]，加大分類改造[49]的力度，加快針葉林的闊葉林改造，改善林分結構[50]，防治水土流失[51]，不斷提高公益林的質量，促使公益林生態系統的服務功能進一步充分釋放出來。

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