藍(lán)山縣毛竹林生物量及碳儲(chǔ)量分布特征

鄺代波， 文 敏， 任煜堃， 糜新宇， 王 品， 唐代生*

(1.藍(lán)山縣林業(yè)局， 湖南 藍(lán)山 425800； 2.中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004)

藍(lán)山縣毛竹林生物量及碳儲(chǔ)量分布特征

鄺代波1， 文 敏2， 任煜堃2， 糜新宇2， 王 品2， 唐代生2*

(1.藍(lán)山縣林業(yè)局， 湖南 藍(lán)山 425800； 2.中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004)

根據(jù)藍(lán)山縣十二五森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查，結(jié)果顯示：全縣毛竹林面積16 369.1 hm2，毛竹總株數(shù)521 148.27百株，立竹密度3 184株/hm2。毛竹林總生物量為1.234×106t，總碳儲(chǔ)量為6.22×105t，單位面積生物量為75.4 t/hm2，碳儲(chǔ)量為38 t/hm2。 從海拔高度看，藍(lán)山縣毛竹林總生物量及碳儲(chǔ)量的 80.5%分布在海拔 50～450 m處；從坡度看，藍(lán)山縣毛竹林總生物量及碳儲(chǔ)量的83.9 %分布于16～35°處。這與毛竹林資源在海拔和坡度上的分布情況相一致。

毛竹林； 生物量； 碳儲(chǔ)量； 分布特征

竹類(lèi)植物有75個(gè)屬，1 250多種，大部分分布于南亞和東南亞[1-2]。中國(guó)擁有竹類(lèi)植物44個(gè)屬，300多種[3]。毛竹(Phyllostachys pubescens)為禾本科竹亞科剛屬植物，是我國(guó)分布最廣、面積最大的經(jīng)濟(jì)竹種[4]，是我國(guó)南方重要的森林資源，具有重要的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和景觀價(jià)值[5]，毛竹在我國(guó)栽培歷史悠久，特別是20世紀(jì)50年代以后，我國(guó)毛竹栽培面積迅速擴(kuò)大[6]。

毛竹具有速生豐產(chǎn)、用途廣泛、再生能力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高和可持續(xù)更新等特點(diǎn)[7]，已成為我國(guó)林業(yè)資源中的一大優(yōu)勢(shì)資源。近年來(lái)，具有高效固碳能力的毛竹林對(duì)全球碳平衡的貢獻(xiàn)開(kāi)始受到廣泛關(guān)注并逐漸得到認(rèn)可[8]。張蕊等[9]利用生物量法研究了四川長(zhǎng)寧毛竹林碳密度、碳儲(chǔ)量及其空間分配格局，并對(duì)毛竹林碳匯能力進(jìn)行了估算。周?chē)?guó)模等[10]研究表明毛竹林喬木層年固碳量達(dá)到5.097 t，通過(guò)與李意德等[11]、阮宏華等[12]對(duì)比發(fā)現(xiàn)，其固碳量是熱帶山地雨林的1.4倍左右，是蘇南27年生杉木林的2倍多；李惠敏等[13]對(duì)杭州市余杭區(qū)1985年和1998年森林碳庫(kù)的動(dòng)態(tài)研究結(jié)果表明，1985年和1998年分別占全區(qū)森林面積46%和49%的竹林，卻占該區(qū)當(dāng)年森林碳儲(chǔ)量總量的66%和65%，并且竹林的碳密度是松林、杉木林和經(jīng)濟(jì)林的2倍左右；李正才等[14]初步估算出我國(guó)竹林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量為整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的4.05%，說(shuō)明竹林在森林生態(tài)系統(tǒng)二氧化碳減量方面具有重要作用；陳先剛等[15]研究表明，我國(guó)竹林碳儲(chǔ)量在過(guò)去50年呈增加趨勢(shì)，特別是近年來(lái)增加較快，預(yù)期隨著中國(guó)森林面積的增加，竹林碳儲(chǔ)量仍將繼續(xù)增加。

本文根據(jù)藍(lán)山縣十二五森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查結(jié)果，對(duì)藍(lán)山縣的毛竹林資源分布及生物量、碳儲(chǔ)量進(jìn)行研究，以期為藍(lán)山縣毛竹林碳匯計(jì)量提供參考。

1 研究區(qū)概況

藍(lán)山縣位于湖南省南部邊陲，南嶺山脈中段北側(cè)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)111°54′15″—112°02′08″，北緯25°01′02″—25°37′08″。東與臨武縣接壤，南與江華縣、廣東省連州市毗鄰，西與寧遠(yuǎn)縣交界，北接嘉禾縣。屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年均氣溫17.7～18.0 ℃，年均降水量1 530 mm。成土母巖有花崗巖、板頁(yè)巖、石灰?guī)r、鈣質(zhì)紫色砂巖、砂頁(yè)巖、第四紀(jì)紅壤和近代河流沖積物7種[16]，植被區(qū)劃屬中亞熱帶常綠闊葉林區(qū)。

2 研究方法

2.1 判讀區(qū)劃及外業(yè)調(diào)查

依據(jù)《湖南省森林資源調(diào)查技術(shù)規(guī)定》[17]，2013年9月—10月對(duì)遙感圖進(jìn)行初步判讀，2013年10月—2014年1月對(duì)藍(lán)山縣森林資源進(jìn)行外業(yè)調(diào)查，在調(diào)查時(shí)，記錄各小班的海拔、坡度、坡位、坡向等立地因子，毛竹年齡、平均胸徑、平均高、郁閉度、單位面積株數(shù)等林分因子。本次外業(yè)調(diào)查藍(lán)山全縣土地面積180 704 hm2，涉及塔峰鎮(zhèn)、竹管寺鎮(zhèn)、毛俊鎮(zhèn)、楠市鎮(zhèn)等15個(gè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，荊竹林場(chǎng)、漿洞林場(chǎng)、南嶺林場(chǎng)等5個(gè)國(guó)有林場(chǎng)、茶場(chǎng)，共計(jì)20個(gè)調(diào)查統(tǒng)計(jì)單位，小班6 067個(gè)。

2.2 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)外業(yè)調(diào)查結(jié)果，利用地理信息系統(tǒng)軟件輸入所調(diào)查的數(shù)據(jù)，形成藍(lán)山縣森林資源二類(lèi)小班數(shù)據(jù)庫(kù)。從二類(lèi)小班數(shù)據(jù)庫(kù)中提取毛竹林?jǐn)?shù)據(jù)，并計(jì)算每個(gè)小班的面積。單株毛竹生物量模型選用周?chē)?guó)模[10]提出的模型：

AGB=[(47.787DBH2.711)5.555+3.772]

式中：AGB——單株毛竹生物量，

DBH——胸徑，

A——年齡。

該模型決定系數(shù)R2=0.937，在0.05置信水平下，模型的預(yù)估精度為96.4%，總系統(tǒng)誤差為-0.02%。

利用外業(yè)調(diào)查獲得的小班毛竹林平均胸徑、平均年齡、單位面積株數(shù)、小班面積，得到每個(gè)小班的毛竹林生物量，再將各小班毛竹林生物量累加得到全縣毛竹林喬木層生物量。

依據(jù)《全國(guó)林業(yè)碳匯計(jì)量技術(shù)指南附件》[18]提出的竹林碳儲(chǔ)量計(jì)算方法：

C竹林=W竹林×CF竹林

式中：C竹林——竹林總碳儲(chǔ)量，

W竹林——竹林總生物量，

CF竹林——竹林含碳率，一般取值0.504 2。

根據(jù)竹林生物量推算竹林碳儲(chǔ)量。

3 結(jié)果與分析

3.1 毛竹資源分布特征

根據(jù)調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，藍(lán)山縣毛竹林面積16 369.1 hm2，毛竹總株數(shù)521 148.27百株，平均為3 184株/hm2，平均竹高7.89 m。毛竹林按海拔、坡向、坡位、單位面積株數(shù)的分布見(jiàn)表1～表4。從表1中可以看出，藍(lán)山縣毛竹林主要分布于海拔50～450 m，占全縣毛竹林總面積的81.1%。從表2中可以看出，藍(lán)山縣毛竹林主要分布于坡度16～35°，占了總面積的87.2%，平坡、緩坡和36°以上的急坡、險(xiǎn)坡很少分布。從表3可知，九個(gè)坡向分布相對(duì)比較平衡。從表4可知，藍(lán)山縣毛竹林每公頃株數(shù)主要集中分布于2 250～4 500株等級(jí)中，占了92.3%。藍(lán)山縣毛竹林分布見(jiàn)圖1。

表1 藍(lán)山縣毛竹林海拔分布情況Tab.1 Distributionofbambooatdifferentelevations海拔(m)面積(hm2)比例(%)<50491.1350～2505254.532.1250～4508020.949450～6501342.38.2650～850671.14.1≥850589.33.6合計(jì)16369.1100

表2 藍(lán)山縣毛竹林坡度分布情況Tab.2 Distributionofbambooatdifferentslopes坡度(°)面積(hm2)比例(%)0～5294.61.86～151391.48.516～257415.245.326～356858.741.936～45245.51.5≥46163.71合計(jì)16369.1100

表3 藍(lán)山縣毛竹林坡向分布情況Tab.3 slopeaspectdistribution坡向面積(hm2)比例(%)東2357.214.4南1947.911.9西1898.811.6北2258.913.8東北2226.213.6東南1489.69.1西北2029.812.4西南1162.27.1無(wú)坡向998.56.1合計(jì)16369.1100

表4 藍(lán)山縣毛竹林單位面積株數(shù)分布情況Tab.4 Unitareabambooculmsdistribution單位面積株數(shù)面積(hm2)比例(%)<1500278.31.71500～2250425.62.62250～30007169.743.83000～37504648.828.43750～45003290.220.1≥4500556.53.4合計(jì)16369.1100

3.2 毛竹林生物量及碳儲(chǔ)量分布特征

利用野外調(diào)查的林分因子及周?chē)?guó)模提出的單株生物量模型，計(jì)算毛竹林各小班生物量，各小班生物量相加即為全縣毛竹林喬木層生物量。經(jīng)計(jì)算，藍(lán)山縣毛竹林喬木層生物量(毛竹生物量)為1.234×106t，單位面積生物量為75.4 t/hm2，推算出毛竹林喬木層碳儲(chǔ)量為38 t/hm2。不同海拔毛竹林生物量、碳儲(chǔ)量分布情況見(jiàn)表5，不同坡度毛竹林生物量、碳儲(chǔ)量分布情況見(jiàn)表6。由表5、表6可知，在海拔50～450 m處、坡度16°～35°處，毛竹林生物量及碳儲(chǔ)量分布均較多。

圖1 藍(lán)山縣毛竹林分布圖Fig.1 Distribution of moso bamboo in Lanshan County

可見(jiàn)毛竹生物量、碳儲(chǔ)量隨海拔與坡度的分布情況和毛竹資源隨海拔與坡度的分布相一致。

表5 毛竹林喬木層生物量、碳儲(chǔ)量隨海拔分布情況Tab.5 Biomassandcarbonstocksdistributionofarborlayeratdifferentelevations海拔(m)生物量(×104t)碳儲(chǔ)量(×104t)比例(%)<503.51.82.850～25042.221.334.2250～45057.128.846.3450～6509.64.87.8650～8505.62.84.5≥8505.42.74.4合計(jì)123.462.2100

表6 毛竹林喬木層生物量、碳儲(chǔ)量隨坡度分布情況Tab.6 Biomassandcarbonstocksdistributionofarborlayeratdifferentslopes坡度(°)生物量(×104t)碳儲(chǔ)量(×104t)比例(%)0～531.52.46～1584.06.516～2552.626.542.626～355125.741.336～454.82.43.9≥464.12.13.3合計(jì)123.462.2100

4 結(jié)論與討論

(1)本研究利用周?chē)?guó)模[10]提出毛竹單株二元生物量模型，該模型結(jié)合株數(shù)隨胸徑、年齡的分布規(guī)律，可直接轉(zhuǎn)換到各種區(qū)域測(cè)度的生物量估算，即毛竹林生物量估算的無(wú)尺度轉(zhuǎn)換方法。該方法實(shí)現(xiàn)了毛竹林估算時(shí)大小尺度的自由轉(zhuǎn)換問(wèn)題，提高了估算結(jié)果的準(zhǔn)確性。采用該方法估算出藍(lán)山縣毛竹林喬木層總生物量為1.234×106t，藍(lán)山縣毛竹林碳儲(chǔ)量為38 t/hm2，高于浙江地區(qū)天目山毛竹林碳儲(chǔ)量[19](34.48 t/hm2)和湖南會(huì)同縣林區(qū)毛竹林碳儲(chǔ)量[20](25.59 t/hm2)。

(2)從海拔高度看，毛竹林總面積的81.1%分布于海拔50～450 m處；從坡度看，毛竹林總面積的87.2%分布于16～35°處；藍(lán)山縣毛竹林總生物量及碳儲(chǔ)量的80.5%均分布在海拔50～450 m處，藍(lán)山縣毛竹林總生物量及碳儲(chǔ)量的83.9%均分布于坡度16～35°處?？梢?jiàn)毛竹生物量、碳儲(chǔ)量隨海拔與坡度的分布情況和毛竹資源在海拔和坡度上的分布情況相一致。

(3)與何東進(jìn)等[21]相關(guān)冪函數(shù)毛竹林生物量方程、何亞平等[22]毛竹生物量二項(xiàng)式回歸方程和孫剛等[23]二元冪函數(shù)毛竹林生物量回歸方程不同，本文根據(jù)森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)選用周?chē)?guó)模提出的生物量模型，推算出藍(lán)山縣毛竹林喬木層平均生物量為75.4 t/hm2，碳儲(chǔ)量為38 t/hm2，該模型在藍(lán)山縣具有適用性，同時(shí)可為毛竹林碳匯計(jì)量工作提供參考。

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BiomassandcarbonstocksdistributioncharacteristicsofPhyllostachysheterocyclacv.pubescensinLanshanCounty

KUANG Daibo1， WEN Min2， REN Yukun2， MI Xinyu2， WANG Pin2， TANG Daisheng2*

(1.Forestry Bureau of Lanshan County， Lanshan 425800， China；2.College of Forestry， Central South University of Forestry & Technology， Changsha 410004， China)

According to the Twelfth Five-Year Plan forest management inventory of Lanshan County，the result showed that there are 16 369.1 hm2ofPh.heterocyclacv.pubescensforest，accounting 52 114 827 culms，3 184 culms per hectare，And biomass of bamboo forest topped to 1.234×106tons，carbon stocks of bamboo forest topped to 6.22×105tons，one hectare biomass reached 75.4 tons，one hectare carbon stocks reached 38 tons.About 80.5% biomass and carbon stocks distribute at elevation of 50～450 m，83.9% of them distribute on slope of 16～35°.

Phyllostachysheterocyclacv.pubescens； biomass； carbon stocks； distribution characteristic

2015-07-16

* 為通訊作者。

S 718.56

A

1003 — 5710(2015)05 — 0079 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2015. 05. 017

(文字編校：龔玉子)