米櫧天然林與人促更新林喬木碳貯量及分布特征

沈彩霞

(福建省三明市格氏栲自然保護(hù)區(qū)管理站，福建 三明 365000)

米櫧天然林與人促更新林喬木碳貯量及分布特征

沈彩霞

(福建省三明市格氏栲自然保護(hù)區(qū)管理站，福建 三明 365000)

以米櫧天然林和人促更新林為研究對象，研究米櫧天然林與米櫧人促更新林2個(gè)林分的喬木碳貯量及其不同徑級、高度的分配特征。結(jié)果表明：米櫧天然林碳貯量為193.66 t·hm-2，人促更新林碳貯量為141.34 t·hm-2。天然林徑級呈波浪型分布，各徑級(5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm、20～25 cm、≥25 cm)碳貯量占總碳貯量比值分別為：2.85%、3.46%、6.55%、2.90%、84.24%；而人促更新林徑級呈遞增變化，各徑級碳貯量分配沒有天然林集中，各徑級碳貯量占總碳貯量比值分別為：3.19%、4.98%、15.52%、36.85%、39.45%。在垂直方向上，2個(gè)林分碳貯量均隨著高度級的增加而增加，且2個(gè)林分碳貯量最大值均出現(xiàn)在≥20 m高度級，碳貯量米櫧天然林為117.54 t·hm-2、人促更新林為85.67 t·hm-2。

喬木；碳貯量；徑級分配；垂直分配

森林是生態(tài)系統(tǒng)的主體，它不僅在維護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境上起著重要作用，而且是大氣CO2的重要調(diào)節(jié)者之一。森林對CO2的固碳能力與林分類型、立地條件及人為活動等因素有密切的聯(lián)系。森林植被碳貯量是森林固碳能力的重要標(biāo)志，也是森林碳收支評估的重要參數(shù)之一。樹干碳貯量占植被碳貯量的絕大部分，本文以米櫧天然林和人促更新林為研究對象，對胸徑、樹高進(jìn)行實(shí)地測量，計(jì)算2個(gè)林分的樹干碳貯量，分析樹干碳貯量在徑級和層次的分配規(guī)律，以期為三明市森林碳儲量及其固碳潛力的估算提供參考，并為開展碳循環(huán)研究提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究地概況

試驗(yàn)地設(shè)在福建省三明市金絲灣森林公園陳大林業(yè)采育場和三明市格氏栲自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，試驗(yàn)地附近的三明市年均氣溫20.1 ℃，年降水量1670 mm，年均蒸發(fā)量1466 mm。該區(qū)域東南臨武夷山脈，西北接鷲峰山脈，為典型的東南低山丘陵地貌，山多坡陡，土壤為花崗巖母巖上發(fā)育的典型山地紅壤。天然林樣地位于三明格氏栲自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，約200 a沒有人為干擾。米櫧天然更新次生林為經(jīng)過強(qiáng)度擇伐后天然更新，并在更新過程中人為去除其它樹種，經(jīng)過40多a次生演替形成。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

2010年7月，對米櫧天然林和人促更新林按林分類型進(jìn)行生物多樣性調(diào)查。其中，米櫧天然林設(shè)20 m ×20 m 標(biāo)準(zhǔn)地7個(gè)，米櫧人促更新林設(shè)20 m ×20 m標(biāo)準(zhǔn)地3個(gè)。本研究選取胸徑≥ 5 cm 的樹種作為研究對象，所估算的森林碳貯量僅為喬木層樹干碳貯量，未包括林下層、灌木、草本及凋落物碳貯量。

2.2 數(shù)據(jù)處理

由于樹高和胸徑等測樹因子與植株生物量有密切關(guān)系，采用公式W=0.0462(D2H)0.9849[1]估算樣地單株闊葉樹種的生物量，其中W為樹木生物量(kg)；D為胸徑(cm)；H為樹高(m)。樹干碳貯量=植株生物量W×樹干含碳率%[2]。其中闊葉樹的含碳率為55.49%。使用EXCEL對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 米櫧天然林和人促更新林的樹干碳貯量

根據(jù)估算公式得到米櫧天然林碳貯量為193.66 t·hm-2，米櫧人促更新林的碳貯量為141.34 t·hm-2。2個(gè)林分的碳貯量有明顯差異(P<0.05)。

圖1 林分各徑級株數(shù)密度和碳貯量

3.2 C貯量的徑級分布

由圖1可知，米櫧天然林的株數(shù)密度隨徑級的增大呈先降低后升高，在20～25 cm徑級的株數(shù)密度最小，為35.71株·hm-2，在5～10 cm徑級的株數(shù)密度最大，為496.43 株·hm-2。米櫧人促更新林的株數(shù)密度隨著徑級的增大而減小，在10～15 cm徑級的株數(shù)密度最小，為133.33株·hm-2，在5～10 cm徑級的株數(shù)密度最大，為588.33株·hm-2。2個(gè)林分均以小徑級占絕對的優(yōu)勢。

C貯量的徑級分配與個(gè)體數(shù)趨勢不完全一致。2個(gè)林分的C貯量在5 cm≤胸徑<20 cm范圍內(nèi)都隨著個(gè)體數(shù)的增加而減少，C貯量的增加主要受胸徑增大的影響。在胸徑≥20 cm范圍內(nèi)，碳貯量隨著株數(shù)密度的增大而增加，這是受個(gè)體數(shù)和徑級增加的雙重作用。

天然林5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm、20～25 cm、≥25 cm徑級碳貯量占總碳貯量比值分別為：2.85%、3.46%、6.55%、2.90%、84.24%，且隨著徑級的增加，天然林C貯量變化呈波浪型，在5～10 cm徑級的碳貯量最小，為5.53 t·hm-2；大徑級即≥25 cm的碳貯量最大，為163.13 t·hm-2。人促更新林中，各徑級碳貯量分配沒有天然林集中，5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm、20～25 cm、≥25 cm徑級碳貯量占總碳貯量的比值分別為3.19%、4.98%、15.52%、36.85%、39.45%，隨著徑級增加，碳貯量是呈遞增變化，≥25 cm徑級碳貯量最大，為55.76 t·hm-2。

圖2 林分各高度級株數(shù)密度和碳貯量

3.3 C貯量的垂直分布

由圖2可知，隨著高度級增加，株數(shù)密度發(fā)生偏離。天然林中，株數(shù)密度隨著高度級的增加呈峰值型變化，即樹高在0～10 m范圍內(nèi)隨高度級增加，株數(shù)密度增大；樹高≥10 m范圍內(nèi)隨高度級增加，株數(shù)密度減少；5～10 m高度級株數(shù)密度最大，為367.86 株·hm-2；0～5 m高度級株數(shù)密度最小，為17.86株·hm-2。而人促更新林株數(shù)密度隨高度級的增加呈波浪型變化，與天然林一致，5～10 m高度級株數(shù)密度最大，為266.67 株·hm-2。

高度級內(nèi)株數(shù)密度與碳貯量不一致。天然林5～10 m株數(shù)密度最大，但碳貯量僅占總碳貯量的2.58%。同樣的規(guī)律也發(fā)生在人促更新林，5～10 m高度級的株數(shù)密度最大，但碳貯量卻占總碳貯量的2.96%。

2個(gè)林分碳貯量均隨著高度級的增加而增大，且2個(gè)林分碳貯量最大值均出現(xiàn)在≥20 m高度級，碳貯量分別為：天然林117.54 t·hm-2、人促更新林85.67 t·hm-2，0～5 m高度級碳貯量值都最小，碳貯量分別為：天然林0.37 t·hm-2、人促更新林0.11 t·hm-2。在0～5 m、10～15 m、15～20 m、≥20 m高度級上天然林碳貯量均大于人促更新林，差值分別為：0.28、11.8、8.93、31.87 t·hm-2。

4 討論

森林碳貯量與很多因素都有密切關(guān)系，如土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性[4]、森林管理方式[5]、林齡等，本研究根據(jù)估算公式得到米櫧天然林碳貯量為193.66 t·hm-2，米櫧人促更新林的碳貯量為141.34 t·hm-2，均大于福建省平均樹干碳貯量73.43 t·hm-2，這可能因研究地屬于林業(yè)生產(chǎn)地，林分密度大，加上人為的管理，因此碳貯量高。

天然林和人促更新林最大碳貯量均出現(xiàn)在胸徑≥20 cm，從徑級分布形態(tài)來看，天然林碳貯量變化呈波浪型特征，而人促更新林碳貯量是遞增變化的，與西雙版納原始熱帶季節(jié)雨林[6]、海南黎母山熱帶雨林[7]分布趨勢一致。碳貯量與林分立木胸徑有一定的關(guān)系，大樹對森林碳貯量的貢獻(xiàn)也是巨大的，Clark等[8]在對哥斯達(dá)黎加的熱帶雨林生物量的研究中發(fā)現(xiàn)：大樹對喬木層碳貯量的貢獻(xiàn)為14%～30%；而在本研究中人促更新林胸徑≥25 cm的樹木僅占總株數(shù)的12.34%，但碳貯量卻占總碳貯量的40.76%，天然林情況一致，胸徑≥25 cm的樹木占總株數(shù)的17.67%，但碳貯量卻占總碳貯量的86.71%。

天然林0～5 m、5～10 m、10～15 m、15～20 m、≥20 m各高度級碳貯量占總碳貯量的比例分別為：0.26%、2.58%、11.41%、39.61%、83.16%，人促更新林則為0.08%、2.96%、3.06%、33.29%、60.61%，與唐旭利等[9]研究鼎湖山常綠闊葉林碳貯量垂直分布一致，但唐旭利的研究中≥20 m碳貯量占總碳貯量的53.97%，均小于本研究中的天然林和人促更新林，這可能與研究方法不同有關(guān)。另外碳貯量的徑級分配與個(gè)體數(shù)的分布趨勢不完全一致，說明碳貯量受胸徑和樹高的影響大于植株數(shù)量。

[1]馬元丹，江洪，余樹全，等.桫欏生態(tài)系統(tǒng)生物量與生產(chǎn)力[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，32(6)：1294-1300.

[2]潘輝，黃石德，洪偉，等.3種相思人工林生態(tài)系統(tǒng)碳貯量及分配[J].福建林學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，29(1)：28-32.

[3]袁正科，田大倫，吳春英，等.森林碳固定能力計(jì)算方法及長株潭區(qū)域碳年固定量估算[J].湖南林業(yè)科技，2004，31(4)：1-5.

[4]肖復(fù)明，范少輝，汪思龍，等.毛竹林地土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性及其對碳貯量影響研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2008，22(4)：131-134，181.

[5]尉海東，劉愛琴，馬祥慶，等.連栽對杉木人工林碳貯量的影響研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2006，14(3)：36-39.

[6]鄭征，劉宏茂，劉倫輝，等.西雙版納原始熱帶季節(jié)雨林生物量研究[J].廣西植物，1999(19)：309-314.

[7]黃全，李意德，賴巨章，等.黎母山熱帶山地雨林生物量研究[J].植物生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)學(xué)報(bào)，1991(3)：197-206.

[8]Clark D B，Clark D A.Landscape-scale variation in forest structure and biomass in a tropical rain forest[J].Forest Ecology and Management，2000，137：185-198.

[9]唐旭利，周國逸，溫達(dá)志，等.鼎湖山南亞熱帶季風(fēng)常綠闊葉林C貯量分布[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，23(1)：90-97.

Arbor Carbon Storage and Allocation Characteristics ofCastanopsislanceolataNature Forest and Artificial Promoting Regeneration Forest

SHEN Cai-xia

(FujianSanmingCastanopsiskawakamiiNatureReserveManagementStation，Sanming365000，F(xiàn)ujian，China)

TakingCastanopsislanceolatanature forest and artificial promote regeneration forest as the research objects，this paper studied the arbor carbon storage and its different-class allocations of them.results showed：the carbon storage ofCastanopsisLanceolatanature forest was 193.66 t·hm-2，that of artificial promote regeneration forest was 141.34 t·hm-2.The class distribution of natural forest DBH was wavy，the ratios of each class carbon storages to total carbon storage ratio were：2.85%，3.46%，6.55%，2.90%，84.24%；however，the promote regeneration forest increased progressively with class，the ratios were：3.19%，4.98%，15.52%，36.85%，and 39.45%.In vertical direction，2 forest carbon storage increased with height class increase，the carbon storage ofCastanopsisLanceolatanature forest was the maximum values of 2 forest carbon storages appeared in the height class≥20 m，the carbon storage ofCastanopsisLanceolatanature forest was 117.54 t·hm-2，that of artificial promote regeneration forest was 85.67 t·hm-2respectively.

arbor；carbon storage；DBH class allocation；vertical allocation

10.13428/j.cnki.fjlk.2014.01.018

2013-04-17；

2013-06-23

沈彩霞(1974—)，女，福建龍巖人，福建省三明市格氏栲自然保護(hù)區(qū)管理站林業(yè)工程師，從事森林培育研究。E-mail：398223090@qq.com。

S718.55+4.2

A

1002-7351(2014)01-0085-03