呼倫貝爾主要針葉樹種不同器官生物量積累研究

郭穎濤 于景華

摘要

以呼倫貝爾林區(qū)興安落葉松、樟子松、紅皮云杉為研究對象，共選擇29塊標(biāo)準(zhǔn)樣地，利用相對生長法對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和分析。結(jié)果表明：興安落葉松單株干材總生物量比重隨林齡增加逐漸增大，樹根與樹葉生物量比重與干材相反;地上生物量比重隨林齡增加逐漸增大，至成熟林后趨于穩(wěn)定。樟子松干材地上生物量比重隨林齡、胸徑的增大逐漸增大，增幅相對穩(wěn)定;中齡木和成齡木與幼林木間的差別較大。隨林齡、胸徑的變化，紅皮云杉各器官比重變化較大，單株樹葉總生物量比重逐漸降低，且變幅較大;單株樹根總生物量比重隨樹齡、胸徑的增加有先降低后增加的變化趨勢;樹皮和樹枝生物量比重整體變化不大，生長比較均勻。

關(guān)鍵詞 呼倫貝爾;生物量;針葉樹種;器官

中圖分類號 S718.5 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A ?文章編號 0517-6611（2015）03-230-03

Investigation on Biomass Accumulation of Different Organs of Primary Coniferous Tree Species in Hulunbeir

GUO Yingtao¹，2， YU Jinghua¹*

（1. Key Laboratory of Forest Plant Ecology， Ministry of Education， Northeast Forestry University， Harbin， Heilongjiang 150040; 2. Heilongjiang Forest Protection Research Institute， Harbin， Heilongjiang 150040）

Abstract With Larix gmelini， Pinus sylvestris， Picea koraiensis in Hulunbeir as study object， the relative growth method was utilized to analyze sampling data. The results indicated that the stem material in the proportion of total biomass of Larix gmelinii decreases with the gradual growth of age. On the contrary， the biomass proportion of root and leaf increases with the growing age. In addition， the proportion of biomass on the ground increases gradually with the growth of age and is stabilized when the forest is matured. The proportion of the biomass of Pinus sylvestris var. mongolica Litv. on the ground increases with the growth of age and diameter at breast height （DBH）， and the increased amplitude ?remained relatively steady. But the biomass of middle and old ages differs from that of young age. The difference also occupies between the branches and leaves. With the growth of age and DBH changes， there are large variations among each organ of Picea koraiensis Nakai. The biomass proportion of leaves gradually reduced with a large scale， while the roots initially decreases and then increases with the growth of age and DBH. The bark and branches exhibit slight variations and their overall growth is relatively uniform.

Key words Hulunbeier; Biomass; Coniferous species; Organ

呼倫貝爾境內(nèi)的大興安嶺林區(qū)是中國森林分布的主要地區(qū)，是全球森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，這里不僅是內(nèi)蒙古森林的重要組成部分，也是黑龍江和松花江的發(fā)源地。呼倫貝爾草原、松嫩平原以及東北地區(qū)所有糧食生產(chǎn)區(qū)的生態(tài)安全都與之密切相關(guān)，因此大興安嶺林區(qū)被稱為祖國北方的重要生態(tài)屏障。呼倫貝爾的大興安嶺林區(qū)分布的主要針葉樹種有興安落葉松、樟子松和紅皮云杉，這3個樹種是該區(qū)域森林生態(tài)研究的典型樹種。筆者針對呼倫貝爾林區(qū)以上3個樹種的單株喬木生物量變化進(jìn)行研究，包含樹干生物量、樹枝生物量、樹皮生物量、樹葉生物量、樹根生物量5部分^[1]。

1 ?研究地概況與研究方法

1.1 研究地概況

呼倫貝爾森林地區(qū)（大興安嶺）北端在漠河，南端和西南端分別是西喇木倫河左岸和內(nèi)蒙古高原，東邊是小興安嶺，西邊則和呼倫貝爾草原毗鄰。南北長1 400 km，東西寬580 km。地處119°19′～129°01′ E，47°01′～53°33′ N。林業(yè)用地1 547.9萬 km²，其中有林地1 206.3萬 km²。該林區(qū)植物資源特別豐富，有多種優(yōu)質(zhì)用材和珍稀樹種，如落葉松、樟子松、白樺、水曲柳、胡桃楸、蒙古櫟等，有近200種藥用植物，野生漿果10余種，食用菌10余種。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置。

1.2.1.1 樣地選擇。在林區(qū)路線踏查的基礎(chǔ)上，進(jìn)行野外考察，選取立地條件、林分起源、樹種構(gòu)成、林齡和森林管理大致一致的，具有完整性和代表性的森林地區(qū)設(shè)立樣地，采用GPS精確定位。該研究在呼倫貝爾林區(qū)選擇29塊標(biāo)準(zhǔn)樣地，以興安落葉松、樟子松和紅皮云杉為研究對象，采用野外樣方調(diào)查法、樣本采集稱重法及標(biāo)準(zhǔn)木法測定各樹種生物量。

1.2.1.2

樣地面積。

通常選用正方形或者長方形樣地，樣地面積為20 m×20 m。

1.2.1.3

樣地記載。

在采集樣品時，應(yīng)按要求記錄編號、自然條件以及各種相關(guān)數(shù)據(jù)，如森林喬木層所有樹種種類、數(shù)量、林齡、土壤厚度、結(jié)構(gòu)及下木的狀況等。

1.2.2 生物量測定。

喬木層生物量的測定方法有：皆伐法、平均木法、徑級選擇法和相對生長法。該研究選用相對生長法進(jìn)行測算。相對生長法也叫維量分析法、回歸式法或者相關(guān)曲線法^[2]。

根據(jù)相對生長式W=aDb和W=a（D²H）b建立各樹種各器官的生物量（kg）與胸徑（cm）和樹高（m）的回歸方程可知，各式相關(guān)系數(shù)均很高，表明有良好的相關(guān)性，均可用于計算喬木層的生物量。但在實際應(yīng)用過程中，由于樹高確定較困難，測量誤差大，回歸方程 W=aDb的實踐性較強(qiáng)^[3-5]。該研究采用方程W=aDb，并據(jù)已有寒溫帶興安落葉松、樟子松、紅皮云杉各器官的回歸方程進(jìn)行生物量計算。

2 結(jié)果與分析

2.1 興安落葉松

興安落葉松是分布于呼倫貝爾林區(qū)最主要喬木樹種，它屬于我國北方典型亞寒帶針葉常見樹種，對維系當(dāng)?shù)胤€(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)和對森林植被長久可持續(xù)發(fā)展起著不可替代的作用^[6-7]。

興安落葉松干材生物量在總生物量中所占比重均在80.00%以上，最高達(dá)94.56%（表1）。隨著林齡增長，興安落葉松樹干生物量占總生物量比重有逐漸變大的趨勢。興安落葉松樹根、樹葉生物量比重隨著林齡的增加逐漸降低，其中樹根部分生物量比重由10 a時的9.63%下降到150a時的270%，降幅明顯，樹葉生物量比重下降趨勢相對比較緩和。單株興安落葉松地上生物量比重隨林齡增加有上升的趨勢，至成熟林后趨于穩(wěn)定狀態(tài)。地下根生物量比重情況正好相反。在各個林齡階段，興安落葉松各器官對應(yīng)生物量比重差別非常大。

2.2 樟子松

樟子松又名海拉爾松、蒙古赤松，為松科大型針葉喬木，是我國呼倫貝爾林區(qū)主要優(yōu)良造林樹種之一^[8]。

樟子松干材地上生物量比重隨著林齡、胸徑的增大逐漸增大，增幅相對穩(wěn)定，中齡木和成齡木與幼林木間的差別較大，且中齡木和成齡木兩者間差別較它們與幼木間的差別要小。樟子松樹枝、樹葉生物量隨著林齡、胸徑的增大，比重逐漸變小，到后期趨于穩(wěn)定。由表2可知，樟子松樹葉、樹枝生物量分別由35年的2.61%和4.41%降低到115年的0.38%和1.01%。樟子松樹葉、樹枝生物量在幼齡木中所占比重最大，中齡木和成齡木與幼林木間有顯著差別，且中齡木和成齡木間的差別較它們與幼木間的差別要小。

2.3 紅皮云杉

紅皮云杉是松科一種常綠喬木樹種，在呼倫貝爾林區(qū)有少量分布，一般與白樺、興安落葉松和樟子松混生^[9]。

隨著林齡和胸徑的變化，紅皮云杉各器官生物量比重變化較大。幼林木樹葉生物量比重較大，在6年時達(dá)最大38.31%，隨著樹齡和胸徑繼續(xù)增大，單株樹葉總生物量比重明顯降低，且變幅較大，由6年時的38.31%降低至31年時的12.54%。在16年以上，紅皮云杉干材生物量比重逐漸變大，由開始16年時的33.26%上升為29年時的52.16%。單株樹根總生物量比重隨樹齡和胸徑的增加有先降低后增加的變化趨勢，其中在16年時達(dá)最小3.70%。紅皮云杉皮和樹枝生物量比重整體變化不大，生長比較均勻。

3 ?結(jié)論

（1）興安落葉松干材單株總生物量比重隨林齡增加逐漸變大;樹根、樹葉生物量比重與干材相反，其中樹根生物量比重降幅明顯，樹葉生物量比重下降趨緩;單株興安落葉松地上生物量比重隨林齡增加逐漸上升，至成熟林后趨穩(wěn);地下根生物量比重情況正好相反。

（2）樟子松干材地上生物量比重隨林齡、胸徑的增大逐漸增大，增幅相對穩(wěn)定，中齡木和成齡木與幼林木間的差別較大，且中齡木和成齡木兩者間差別較它們與幼木間的差別要小。

（3）紅皮云杉各器官生物量比重隨林齡、胸徑的增加變化較大。幼林木早期樹葉生物量比重較大，隨著樹齡、胸徑繼續(xù)增大，單株樹葉總生物量比重明顯降低，且變幅較大;從16年起，干材生物量比重逐漸變大;單株樹根總生物量比重隨樹齡和胸徑的增加有先降低后增加的變化趨勢;樹皮、樹枝生物量比重整體變化不大，生長比較均勻。

參考文獻(xiàn)

[1]

鄭郁善， 陳明陽， 林金國，等. 腫節(jié)少穗竹各器官生物量模型研究待[J].福建林學(xué)院學(xué)報， 1998， 18（2）： 159-162.

[2] 羅云建， 張小全， 王效科，等.森林生物量的估算方法及其研究進(jìn)展[J]. 林業(yè)科學(xué)， 2009， 45（8）： 129-134.

[3] WEST T O， MARLAND C. A synthesis of carbon sequestration， carbon emissions and net carbon flux in agriculture： comparing tillage practices in the United States [J]. Agriculture， Ecosystems& Environment， 2002， 91： 217-232.

[4] WHITE A， CANNELL MCR， FRIEND AD. The hill tude terrestrial carbon sink： a model analysis[J]. Global ?Biology， 2000， 6（2）：227-245.

[5] WOFSY S C， GOULDEN M L， MUNGER J W， et al. Net exchange of CO₂ in a midlatitude forest[J].Science， 1993， 260：1314-1317.

[6] 孫玉軍， 張俊， 韓愛惠，等.興安落葉松（Larix gmelini）幼中齡林的生物量與碳匯功能[J]. 生態(tài)學(xué)報，2007， 27（5）：1756-1761.

[7] 劉志剛， 馬欽彥， 潘向麗.興安落葉松天然林生物量及生產(chǎn)力的研究[J]. 植物生態(tài)學(xué)報，1994， 18（4）：328-337.

[8] 王妍. ?呼倫貝爾沙地天然樟子松林更新研究[D].北京：中國林業(yè)科學(xué)研究院， 2009.

[9] 穆麗薔， 趙勃， 王麗君， 等.紅皮云杉人工林生物量的空間分布[J]. 植物研究，1997（2）：224-233.