北京松山自然保護區次生林主要喬木地上碳儲量及其分布

李黎立

摘要 以松山自然保護區次生林為主要研究對象，采用2007年松山自然保護區國家重點生態公益林的17個標準地的調查數據，就其中7種主要喬木（DBH≥4 cm）的地上碳儲量及其伴隨徑級的分布特征進行了研究。結果顯示：①地上碳儲量大小排列為蒙古櫟（35 714.715 8 kg/hm2）>油松（30 008.855 0 kg/hm2）>山楊（24 376.778 9 kg/hm2）>樺樹（17 620.661 2 kg/hm2）>五角楓（7 985.442 5 kg/hm2）>椴樹（ 5 284.802 6 kg/hm2）>核桃楸（3 448.376 7 kg/hm2）；②在地上碳儲量徑階分布方面，蒙古櫟、山楊、油松、樺樹區別于其他3種闊葉樹，碳儲量變化劇烈。

關鍵詞 生物量；碳儲量；徑級分布

中圖分類號 S718.55 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）05-01417-04

Abstract Based on natural secondary forest of Songshan Nature Reserve as the main research object， using the investigation data of 17 samples lots of national key ecological public welfare forest in 2007， the aboveground standing carbon storage of seven main tree species（DBH≥4 cm）and their distribution according to DBH classes were studied. The results are showed as following： （1） The amount of aboveground standing carbon storage of main tree species in this sequence： Quercus mongolica（35 714.715 8 kg/hm2）>Pinus tabuliformis（30 008.855 0 kg/hm2）> Populus davidiana（24 376.778 9 kg/hm2） > Betula spp（17 620.661 2 kg/hm2）> Acer truncatum（7 985.442 5 kg/hm2） > Tilia mandschurica （5 284.802 6 kg/hm2）> Juglans mandshurica （3 448.376 7 kg/hm2）；（2） On the aboveground carbon storage distribution of DBH classes. The carbon storage curve of Quercus mongolica， Populus davidiana， Pinus tabuliformis and Betula spp are severer than other 3 species.

Key words Biomass； Carbon storage； Distributions in each DBH class

隨著工業化的發展，大量使用化石燃料和對森林的過度采伐導致大氣中CO2濃度不斷增加、溫室效應加劇等一系列全球性的生態問題。保護和恢復森林生態系統是解決這些生態問題的重要手段。森林不僅在涵養水源、保持水土、凈化空氣、保護生物多樣性等方面起著重要的作用，而且在全球性的CO2固定上起著舉足輕重的作用[1]。森林碳儲量是反映森林生態環境的重要指標。準確估計森林生態系統的碳儲量、評價森林的碳匯功能意義重大。近年來碳儲量的測定如生物量模型的建立、碳素密度的估算等方向得到持續的研究，為該研究探討生態群落碳儲量的分布提供了良好的基礎。先前很多學者對植被地上生物量的空間分布規律進行細致研究，如對生物量和碳儲量在不同的生態系統、發育階段、密度，以及伴隨海拔、樹木高度和徑級所產生一系列時間和空間的變化進行規律分析[2-6]。

以松山自然保護區次生林為主要研究對象，采用2007年松山自然保護區國家重點生態公益林的17個標準地的調查數據，就其中7種主要喬木（DBH≥4 cm）的地上碳儲量及其伴隨徑級的分布特征進行了研究，為人們了解森林生態系統的碳平衡，改善和維護區域生態環境的功能提供基礎資料。

1 研究地區概況

該研究利用經典生態學理論，分別對松山自然保護區次生林的主要樹種，即樺樹（Betula spp.） [在文中樺木為白樺（Betula platyphylla Suk.）和黑樺（Betula dahurica Pall.）的統稱]、油松（Pinus tabuliformis Carr.）、蒙古櫟（Quercus mongolica Fisch.）、椴樹（Tilia mandschurica Rupr.er Maxim.）、山楊（Populus davidiana Dode.）、五角楓（Acer truncatum Bunge.）和核桃楸（Juglans mandshurica Maxim.）的地上碳儲量分配特征進行分析，以期為今后在該區域進行森林植被碳儲量研究提供參考。

研究地區位于北京市延慶縣境內的北京松山國家級自然保護區，面積為4 660 hm2，海拔范圍為627～2 200 m，坡度多為15°～30°，處于暖溫帶大陸性季風氣候區。年平均氣溫6.0～8.5 ℃，年平均日照時數為2 500余h，≥10 ℃的積溫2 500 ℃左右，無霜期100～150 d，年降水量450 mm左右，局部地段可達600 mm左右，年蒸發量約1 700 mm。成土母巖多為花崗巖，土壤隨著海拔的變化，分為2種類型：① 山地褐色土，分布于海拔1 200 m以下的陽坡和900 m以下的陰坡，土層厚度大多在30 cm左右。② 棕色森林土，分布于海拔1 200～1 800 m的陽坡和900 m以上的陰坡，土層較厚，厚度在50 cm以上。

研究地區天然林資源主要以中齡林為主，而且單位面積蓄積量較低。在該研究地區，依據不同位置、海拔、坡向、坡位和坡度等指標選擇試驗區，采用17個25.82 m×25.82 m次生林標準地進行調查，所有數據于2007年調查得到。林下植被有土莊繡線菊（Spiraea pubescens Turcz.）、小花溲疏（Deutzia parviflora Bungt.）、胡枝子（Lespedeza bicolor Turcz.）、螞蚱腿子（Myripnois dioica Bunge.）、山葡萄（Vitis amurensis Rupr.）、雀兒舌頭[Leptopus Chinensis （Bunge） Pojarkova.]，地被物有龍牙草（Agrimonia pilosa Ledeb.）、秋苦荬[Ixeris denticulate（houtt.）Stebb.]、草烏頭（Aconitum kusnezoffii Reichb.）、唐松草（Thalictrum aquilegifolium L. var. sibiricum Regel.）、披針苔草（Carex lanceolata Boott.）等。

2 研究方法

2.1 林況測定

對17個標準地內喬木進行每木檢尺，實測胸徑、樹高、冠幅、枝下高，記錄林況、海拔、坡度、土壤類型、腐殖層厚度、主要灌木草本等。根據調查資料，利用北京市園林綠化局林政資源管理處一元材積表，計算出次生林試驗地內主要樹種的單位面積蓄積量。該文對闊葉次生林的7種主要樹種的地上碳儲量進行分析，其生長概況見表1。

2.2 生物量和碳儲量估算

采用文獻[7-9]中的生物量模型估測7種樹種，即樺樹、油松、蒙古櫟、椴樹、山楊、五角楓和核桃楸的地上各器官生物量，結果如表2所示。

2.3 碳儲量估算

根據某樹種的地上器官碳素密度可以計算出某樹種的地上器官碳儲量。7種樹種（椴樹、核桃楸、樺樹、蒙古櫟、五角楓、油松、山楊）碳素密度的計算引用閆平等[10-11]的研究結果，油松地上各器官碳素密度取0.500 0進行估算，結果如表3所示。

4 結論與討論

（1）7種主要樹種碳儲量大小并非與密度呈正比，但與單位面積蓄積量近似呈正比。這個結論與前人的研究相符。李意德等[13]認為森林蓄積量與森林生物量存在著一定的相關關系，并應用蓄積量法對熱帶天然林植被碳儲量進行估測。

（2）松山自然保護區次生林7個林分類型中蒙古櫟林碳儲量最高，核桃楸林碳儲量最低。在地上碳儲量徑階分布方面，蒙古櫟、山楊、油松、樺樹區別于其他3種闊葉樹，碳儲量變化劇烈。

（3）整體上看7種次生林碳儲量徑級分布呈“中間大兩頭小，近似正態分布”的規律。劉申等[14]認為不同群落類型或相同群落的不同階段間具有相似的生物量徑級分配特征，該研究的次生林樣地闊葉樹徑階碳儲量分布就類似于其提出的倒鐘形分布。

（4）在此林分中，針葉樹——油松樹干的碳儲量比例要高于闊葉樹。與李楊等[15]在研究長白山紅松云冷杉林時得出結論相同，即林分中針葉樹樹干所占地上碳儲量的比例大于闊葉樹樹干的碳儲量比例。這是因為針葉樹的枝葉相對于闊葉樹來說較為稀少。

（5）從統計數據看，松山自然保護區次生林小徑階占據較大比例，可分析為以上次生林樹種均處于中幼林階段。油松、蒙古櫟、山楊等次生林分密度過大，為了提升森林的生態效益，應該對其進行適當的森林經營。

參考文獻

[1]聶道平，徐德應，王兵.全球碳循環與森林關系的研究——問題與進展[J].世界林業研究，1997，10（5）：33-40.

[2] 姜慧泉，張會儒，亢新剛.長白山闊葉次生林主要喬木地上碳儲量分布[J].林業資源管理，2009，10（5）：58-63.

[3] 李軒然，劉琪璟，胡理樂，等.不同方法計算濕地松林生物量的比較[J].生態學雜志，2006， 25（12）： 1594-1598.

[4] 唐守正，張會儒，胥輝.相容性生物量模型的建立及其估計方法研究[J].林業科學，2000（S1）：19-27.

[5] 閆東鋒，李紀亮，何瑞珍，等. 寶天曼櫟類天然次生林群落穩定性研究 [J].西北林學院學報，2006（5）：69-73.

[6] 龔直文，亢新剛，楊華，等.長白山楊樺次生林直徑結構研究[J]. 西北林學院學報，2009（3）：1-6.

[7] 馮宗煒，王效科，楊華，等.中國森林生態系統的生物量和生產力[M].北京：科學出版社，1999.

[8] 陳靈芝，黃建輝. 暖溫帶森林生態系統結構與功能的研究[M]. 北京：科學出版社，104-115.

[9] 江洪.東靈山典型落葉闊葉林生物量的研究[M]//陳靈芝.暖溫帶森林生態系統結構與功能的研究.北京：科學出版社，1997.

[10] 閆平，馮曉川.原始闊葉紅松林碳素儲量及空間分布[J].東北林業大學學報， 2006， 34（5）： 23-25.

[11] 閆平.帽兒山林場4類天然次生林碳儲量研究[J].林業資源管理， 2006（4）： 61-65.

[12] 劉申，羅艷，黃鈺，等.鼎湖山五種植被類型群落生物量及其徑級分配特征[J].生態科學， 2007， 26（5）： 387-393.

[13] 李意德，曾慶波，吳仲民，等.我國熱帶天然林植被C貯存量的估算[J].林業科學研究， 1999， 11（2）： 156-162.

[14] 劉申，羅艷，黃鈺輝，等.鼎湖山五種植被類型群落生物量及其徑級分配特征[J].生態科學， 2007， 26（5）： 387-393.

[15] 李楊，孔令春，單忠臣.長白山紅松云冷杉林碳庫研究[J].吉林林業科技， 2002， 31（3）： 7-9.