小興安嶺采伐跡地天然更新白樺混交林建群種碳匯特征

崔崧 劉延濱 黃金龍 王承義

摘要：? 以小興安嶺采伐跡地自然更新白樺混交林為研究對(duì)象，通過(guò)生物量模型、碳含量模型估算出建群種碳匯量，并對(duì)林分建群種碳匯特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，小興安嶺森林皆伐林地自然更新演替后形成的白樺林主要建群種中數(shù)量最多的是白樺，其碳匯貢獻(xiàn)率也最高;落葉松的個(gè)體平均總生物量和樹(shù)干生物量最大，但在整個(gè)林分中的總生物量水平較低，而單株生物量最小的白樺林分整體生物量最大;樹(shù)干生物量與總體生物量比例最高的是白樺和落葉松;林分單位面積含碳量的排序?yàn)榘讟?、毛赤楊、落葉松;落葉松總體碳匯貢獻(xiàn)率最低，但個(gè)體碳匯量及樹(shù)干占比都很高，可以在保證整體結(jié)構(gòu)近自然化的情況下，通過(guò)造林的方式提高落葉松的比例來(lái)增加林分的碳匯。

關(guān)鍵詞：? 采伐跡地;? 白樺混交林;? 碳匯特征

中圖分類(lèi)號(hào)：? ?S 728? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1001 - 9499（2019）05 - 0018 - 03

以大小興安嶺為主的黑龍江重點(diǎn)國(guó)有林區(qū)天然林商業(yè)性采伐已被全面禁止，小興安嶺植被恢復(fù)及林分結(jié)構(gòu)功能的優(yōu)化將是未來(lái)林業(yè)工作的重點(diǎn)。隨著碳匯交易全球化進(jìn)程的推進(jìn)，森林碳匯核算的精準(zhǔn)化及增匯經(jīng)營(yíng)措施的高效化將為未來(lái)黑龍江省碳匯經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)貢獻(xiàn)力量。林分自然狀態(tài)下的更新演替規(guī)律是森林結(jié)構(gòu)合理化、功能齊備化經(jīng)營(yíng)措施制定的基礎(chǔ)依據(jù)。因此，本文以小興安嶺典型自然更新演替林分的初期階段為研究對(duì)象，通過(guò)生物量模型、碳含量模型推算出建群種碳匯量，結(jié)合群落學(xué)分析得到小興安嶺自然更新演替初期林分碳匯特征。

1 研究方法及樣地概況

1. 1 研究方法

本研究選取位于小興安嶺豐林自然保護(hù)區(qū)的麗林實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)為試驗(yàn)地點(diǎn)，在林場(chǎng)東南方向選取白樺次生林為研究對(duì)象，在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)建立20 m×30 m的試驗(yàn)樣地，在樣地內(nèi)設(shè)置24個(gè)5 m×5 m的樣方，對(duì)樣地內(nèi)所有喬木樹(shù)種進(jìn)行調(diào)查，測(cè)定樹(shù)高、胸徑、冠幅等指標(biāo)，通過(guò)生物量模型擬合計(jì)算出各喬木樹(shù)種的生物量，同時(shí)結(jié)合碳含量方程計(jì)算出各個(gè)建群種的含碳量。

生物量模型的選擇：

白樺[ 1 ]：總生物量方程W白總=0.039 2（D2H）0.971 1;

樹(shù)干生物量方程W白干=0.056 2（D2H）0.875 7

毛赤楊[ 2 ]：總生物量方程W毛總=1.905 5e0.234 9D;

樹(shù)干生物量方程W毛干=0.997 1e0.244 3D

落葉松[ 1 ]：總生物量方程W落總=0.054 4（D2H）0.924 6;

樹(shù)干生物量方程W落干=0.038 3（D2H）0.916 3

有關(guān)森林碳儲(chǔ)量的研究大多采用固定的數(shù)值作為森林的平均含碳率。例如，方精云等[ 3 ]采用 0.5的含碳率，也有采用0.45 作為平均含碳率估算碳儲(chǔ)量[ 4 ]。本文采用不同樹(shù)種不同部位的碳含量的研究結(jié)果作為計(jì)算依據(jù)：白樺采取平均含碳率為0.451 45，樹(shù)干含碳率為0.434 31進(jìn)行計(jì)算;[ 5 ]毛赤楊采取平均含碳率為0.5進(jìn)行計(jì)算[ 4 ]。落葉松采取平均含碳率為0.454 35，樹(shù)干含碳量為0.447 44進(jìn)行計(jì)算[ 5 ]。

1. 2 樣地概況

試驗(yàn)選取的白樺林為1993年皆伐后，經(jīng)過(guò)25年自然生長(zhǎng)形成的林分，未經(jīng)過(guò)人為擾動(dòng)，坡度4°，坡向南。麗林實(shí)驗(yàn)林場(chǎng)年平均氣溫-1 ℃左右，年降水量700～800 mm。樣地內(nèi)主要植物為白樺（Betula platyphylla）、毛赤楊（Alnus sibirica）、落葉松（Larix gmelinii）、大黃柳（Salix raddeana）、藍(lán)靛果忍冬（Lonicera caerulea）、冷杉（Abies fabri）、山桃稠李（Padus maackii）、山楊（Populus davidiana）、繡線(xiàn)菊（Spiraea Salicifolia）、珍珠梅（Sorbaria sorbifolia）。

2 結(jié)果與分析

2. 1 主要樹(shù)種的群落學(xué)特征

小興安嶺森林在經(jīng)過(guò)皆伐之后，林地經(jīng)過(guò)自然落種更新后往往形成以山楊和白樺為主的混交林。本研究選取的林分為典型經(jīng)過(guò)皆伐后自然萌生演替的白樺混交林，主要喬木層樹(shù)種有白樺、毛赤楊、落葉松、山楊、大黃柳、冷杉等，其中數(shù)量最多的是白樺（177）、毛赤楊（42）、落葉松（11），白樺為優(yōu)勢(shì)種。由表1可以看到，除冷杉外，主要樹(shù)種的平均樹(shù)高為7.86～9.5 m，最高的為落葉松（9.5 m），最矮的為山楊（7.86 m）;不同樹(shù)種胸徑差異較大，最大的為大黃柳（9.07 cm），最小的為山楊（4.86 cm）;不同樹(shù)種平均投影面積差距也較大，最大的為毛赤楊（9.59 m2），最小的為山楊（3.35 m2）。通過(guò)對(duì)主要樹(shù)種的特征分析可以看出，在該群落中處于建群優(yōu)勢(shì)地位的物種為白樺（177）、毛赤楊（42）、落葉松（11）、山楊（5），但可能是由于立地條件的原因，山楊無(wú)論從數(shù)量上、生長(zhǎng)狀態(tài)上及其生態(tài)位契合上都無(wú)法達(dá)到建群種的條件，因此白樺、毛赤楊、落葉松為該群落的建群種。

2. 2 主要建群種的生物量特征

生物量是森林生態(tài)系統(tǒng)固碳作用最直接的表現(xiàn)，樹(shù)干生物量是植物個(gè)體生物量的最主要部分。從個(gè)體（表2）來(lái)看，落葉松的平均總生物量最大（19.69 kg），其次是毛赤楊（17.79 kg）和白樺（13.56 kg）;樹(shù)干生物量的情況與平均總生物量類(lèi)似。雖然落葉松個(gè)體生物量最大，但由于更新數(shù)量較小，其在整個(gè)林分中的總生物量較低，只有166.78 kg，而單株生物量最小的白樺由于更新數(shù)量最大，其林分整體生物量的數(shù)量最大，為2 400.37 kg。樹(shù)干生物量的情況與總生物量類(lèi)似，樹(shù)干生物量作為植物的主干，其存在的周期是各組分中最長(zhǎng)的，因此較高的樹(shù)干與總生物量的比例對(duì)于碳匯的貢獻(xiàn)是有利的。三種建群種中比例最高的是白樺（77.77%），其次是落葉松（66.74%），最小的是毛赤楊（57.71%）。

2. 3 主要建群種的碳匯特征

將得到的生物量數(shù)據(jù)進(jìn)行碳含量轉(zhuǎn)換，得到主要建群種的碳匯特征（表3），碳匯量的特征與生物量類(lèi)似，落葉松的平均總碳匯量最大（8.94 kg），其次是毛赤楊（8.89 kg）和白樺（6.12 kg）。各樹(shù)種樣地內(nèi)總碳含量、樹(shù)干總碳含量的排序情況與樣地內(nèi)總生物量、樹(shù)干生物量的情況一致。林分單位面積含碳量的排序?yàn)榘讟澹?8 060.77 kg/hm2）、毛赤楊（6 228.61 kg/hm2）、落葉松（1 640.07 kg/hm2）。

3 結(jié) 論

3. 1 小興安嶺森林皆伐林地自然更新演替后形成的白樺林主要建群種有白樺、毛赤楊、落葉松，其中數(shù)量最多的是白樺， 這也是白樺是該種群碳匯貢獻(xiàn)率最高的物種的原因。

3. 2 該種群落葉松的個(gè)體平均總生物量（19.69 kg）和樹(shù)干生物量（13.14 kg）最大，但由于更新數(shù)量較小，其在整個(gè)林分中的總生物量較低（166.78 kg），而單株生物量最小的白樺由于更新數(shù)量最大，其林分整體生物量最大（2 400.37 kg）。三種建群種中樹(shù)干生物量與總體比例最高的是白樺（77.77%）和落葉松（66.74%）。

3. 3 該種群物種碳匯量的特征與生物量類(lèi)似，個(gè)體落葉松的平均總碳匯量及樹(shù)干碳匯量最大，分別為8.94、6.12 kg。林分單位面積含碳量的排序?yàn)榘讟澹?8 060.77 kg/hm2）、毛赤楊（6 228.61 kg/hm2）、落葉松（1 640.07 kg/hm2）。

3. 4 落葉松在該種群中雖然總體碳匯貢獻(xiàn)率最低，但其個(gè)體碳匯量及樹(shù)干占比都很高，因此此類(lèi)種群可以在保證整體結(jié)構(gòu)近自然化的情況下，通過(guò)造林的方式提高落葉松的比例來(lái)增加林分的碳匯。

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第1作者簡(jiǎn)介：? 崔崧（1981-），? 男，? 植物學(xué)碩士，? 副研究員，? 研究方向?yàn)樯稚鷳B(tài)。

通訊作者：? 王承義（1962-），? 男，? 研究員，? 研究方向?yàn)樯稚鷳B(tài)方向。

收稿日期： 2019 - 07 - 20

（責(zé)任編輯：? ?張亞楠）

The Characteristics of Betula Mixed Forest with Natural Regeneration on Cutting-Blank

CUI Song

（Forestry Scientific Institute of Heilongjiang Province，? Harbin 150081）

Abstract The carbon sink characteristics of betula mixed forest with natural regeneration on cutting-blank are studied with biomass model and carbon content rates. Conclusions： The most constructive species of betula bixed forest with natural regeneration on cutting-blank is Betula， its carbon contribution is also the most. The average biomass and stem biomass of larch are most， but the whole biomass is very small， the largest whole biomass is birch. The largest stem biomass/whole biomass are birch and larch. The biomass in unit area were sorted as follow birch， alnus sibirica， larch . The larch with the lowest whole biomass have the highest biomass/whole， the carbon sink can increased through larch afforestation.

Key words Cutting-Blank;? Betula Mixed Forest;? Characteristics