基于森林資源調(diào)查的北京西山油松人工林生物量動(dòng)態(tài)變化研究

梁佳寧 劉洋 姜博鑫

摘要：? 基于森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)分析西山林場(chǎng)油松人工林生物量多年動(dòng)態(tài)變化情況，結(jié)果表明：2004～2014年，油松人工林以近熟林和成熟林為主，成熟林面積和生物量大幅增長(zhǎng)，幼齡林、中齡林、近熟林面積和生物量明顯減少，單位面積生物量及生產(chǎn)力最高的立地類(lèi)型為低陰中松，單位面積生物量按大小排序：闊葉混交林>針闊混交林>針葉混交林>針葉純林。

關(guān)鍵詞：? 油松;? 人工林;? 生物量;? 動(dòng)態(tài)變化

中圖分類(lèi)號(hào)：? ?S 791. 254? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1001 - 9499（2020）01 - 0038 - 04

油松（Pinus tabuliformis）是中國(guó)北方廣大地區(qū)的主要造林樹(shù)種之一，其根系發(fā)達(dá)、樹(shù)姿雄偉、枝葉繁茂，有良好的保持水土和美化環(huán)境功能[ 1 ]。油松天然分布廣泛，北起遼寧南郊，南至川甘接壤地區(qū)，西至寧夏賀蘭山，東至山東山地，垂直分布的最高海拔可達(dá)2 700 m[ 2 ]。油松在北京地區(qū)分布廣泛[ 3 ]，北京市現(xiàn)有森林面積45.5萬(wàn)hm2，其中油松人工林占總面積的17.3%，在保護(hù)地區(qū)生態(tài)安全方面起到非常重要的作用。本研究以西山林場(chǎng)二類(lèi)資源調(diào)查數(shù)據(jù)為依據(jù)，分析油松人工林生物量和森林生產(chǎn)力動(dòng)態(tài)變化情況，這對(duì)于提高油松林分質(zhì)量、加強(qiáng)林區(qū)資源管理、發(fā)揮北京地區(qū)生態(tài)和景觀(guān)效益具有積極意義。

1 研究區(qū)概況

1. 1 自然條件

西山林場(chǎng)位于北京市西郊小西山，地跨海淀、石景山和門(mén)頭溝3個(gè)行政區(qū)，經(jīng)營(yíng)面積5 949.1 hm2。該地屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季悶熱多雨，冬季干旱多風(fēng)，降雨分布不均勻，年均降水量626 mm，年日照時(shí)數(shù)2 662 h，年均氣溫11.6 ℃。平均海拔300～

400 m，是典型的華北石質(zhì)山區(qū)，平均坡度15～35°，陽(yáng)坡較緩，陰坡陡峭。根據(jù)北京市森林立地類(lèi)型劃分標(biāo)準(zhǔn)，西山林場(chǎng)立地類(lèi)型以低陽(yáng)薄堅(jiān)（低山、陽(yáng)坡、薄土、母巖堅(jiān)硬）為主，林區(qū)山地主要為緩坡（I級(jí)、坡度6～15°）和斜坡（II級(jí)、坡度16～25°），緩坡占山地總面積的40.38%，斜坡占46.13%。土壤屬山地褐土，土層薄，陽(yáng)坡30～50 cm，陰坡50～? ? ?80 cm，土中多石礫，缺少腐殖質(zhì)和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，pH值7.5左右。

1. 2 有林地情況

西山林場(chǎng)有林地面積5 544.8 hm2，森林覆蓋率93.20%，林木綠化率98.91%，經(jīng)營(yíng)轄區(qū)全部納入國(guó)家級(jí)重點(diǎn)生態(tài)公益林，地類(lèi)包括有林地、灌木林地、疏林地和輔助生產(chǎn)林地4大類(lèi)。西山林場(chǎng)是油松人工林主要分布區(qū)之一，林場(chǎng)立地條件較差，土壤干旱瘠薄，區(qū)內(nèi)油松林主要為建國(guó)后人工營(yíng)造，集中造林完成于1954～1958年，以后數(shù)十年又陸續(xù)補(bǔ)植補(bǔ)造。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

研究數(shù)據(jù)來(lái)源于1999～2004年、2009～2014年2次西山林場(chǎng)森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)，以及西山林場(chǎng)歷年社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和自然災(zāi)害發(fā)生資料。主要研究方法為：（1）將森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)分1999～2004年、2004～2014年2個(gè)階段做統(tǒng)計(jì)，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，分析2004～2014年期間，西山林場(chǎng)森林資源面積、蓄積量、林分結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化情況。（2）基于森林蓄積量數(shù)據(jù)，采用方精云等[ 4 - 5 ] 建立的回歸方程計(jì)算森林生物量。（3）按照齡級(jí)、樹(shù)種結(jié)構(gòu)、立地條件等多個(gè)影響因子，對(duì)不同因子影響下的油松人工林面積、生物量、林木生產(chǎn)力變化情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。本研究中的森林生物量指林木的活生物量，不包括森林生態(tài)系統(tǒng)中的枯死木、下木層、草本層、枯枝落葉層以及森林土壤層等。研究采用的生物量計(jì)算回歸方程為：

B =aV+b

式中，B為森林平均生物量， V為森林平均蓄積量，a和b為參數(shù)。根據(jù)文獻(xiàn)中各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種生物量與蓄積量回歸方程參數(shù)表[ 4 ]，a、b分別取0.755 4和5.092 8。此外，根據(jù)方精云等提出的方法[ 4 - 5 ]，推算油松的生產(chǎn)力（Y）與生物量（B）之間的函數(shù)關(guān)系為： 1/Y=5.71/B+0.427。

3 結(jié)果與分析

3. 1 油松人工林總面積和蓄積量

由不同時(shí)期油松人工林總面積和蓄積量（表1）可以看出，在2009～2014年森林資源清查中，油松人工林總面積比1999～2004年清查時(shí)減少了5.5%。10年來(lái)，油松人工林蓄積量增長(zhǎng)明顯，總蓄積量增加了45.1%，平均蓄積量增加了51.4%。在2次森林資源二類(lèi)清查中，總蓄積量分別占林場(chǎng)總蓄積量的23.49%和21.31%，油松人工林平均蓄積量始終高于西山林場(chǎng)森林平均蓄積量。

表1 不同時(shí)期油松人工林總面積和蓄積量

3. 2 不同齡級(jí)油松人工林面積和生物量

林齡是反映森林質(zhì)量的重要指標(biāo)，油松林齡級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)為：幼齡林（≤20年），中齡林（21～30年），近熟林（31～40年），成熟林（≥40年）。由不同齡級(jí)油松人工林面積和生物量（表2）可以看出：（1）西山林場(chǎng)中的油松人工林以近熟林和成熟林為主。10年來(lái)，不同齡級(jí)油松人工林面積發(fā)生改變，其中，幼齡林面積減少了63.92%，中齡林面積減少了95%，近熟林面積減少了50.32%，成熟林面積增加了89.61%，成熟林增勢(shì)明顯。（2）油松人工林生物量增加了35.07%，其中成熟林增量最大，增加了2.6×104 t。幼齡林、中齡林、近熟林生物量均明顯減少，幼齡林生物量最小，生物量按大小排序?yàn)椋撼墒炝?近熟林>中齡林>幼齡林。（3）油松人工林平均生物量增加了44.01%，在同期不同齡組的油松林中，單位面積生物量隨著樹(shù)齡的增加而增大，幼齡林生物量增長(zhǎng)量最大，達(dá)到了50%，其次是近熟林的43.78%。（4）西山林場(chǎng)的森林平均生產(chǎn)力隨著油松年齡的增長(zhǎng)而增大，近熟林和成熟林的生產(chǎn)力相差不大，高于幼齡林，2009～2014年油松人工林平均生產(chǎn)力明顯高于1999～2004年。

表2 不同齡級(jí)油松人工林面積和生物量

3. 3 不同樹(shù)種結(jié)構(gòu)油松人工林面積和生物量

按照不同樹(shù)種結(jié)構(gòu)劃分，油松人工林可分為針葉純林、針葉混交林、針葉相對(duì)純林、針闊混交林和闊葉混交林[ 6 - 8 ]。由不同樹(shù)種結(jié)構(gòu)油松人工林面積和生物量（表3）可以看出：（1）10年來(lái)，針闊混交林面積減少了132 hm2，其他面積變化不大;生物量增加了1.4×104 t，平均生物量增長(zhǎng)了45.47%，明顯高于前期水平;針葉混交林、針葉相對(duì)純林和針葉純林生物量增加明顯，分別增加了103.3%，54%和46.4%，針闊混交林、闊葉混交林生物量分別減少了31.5%和8.3%。（2）單位面積油松人工林生物量按大小排序：闊葉混交林>針闊混交林>針葉混交林>針葉純林，其平均生產(chǎn)力關(guān)系與生物量關(guān)系一致。（3）2009～2014年油松人工林平均生物量和平均生產(chǎn)力明顯高于1999～2004年，這可能與林分結(jié)構(gòu)變化及人工干預(yù)有關(guān)。

表3 不同樹(shù)種結(jié)構(gòu)油松人工林面積和生物量

3. 4 不同立地條件油松人工林面積和生物量

西山林場(chǎng)油松人工林主要分布于低陽(yáng)薄堅(jiān)、低陽(yáng)薄松、低陽(yáng)中堅(jiān)、低陰薄堅(jiān)、低陰中堅(jiān)、低陰中松這6種立地類(lèi)型，由不同立地條件油松人工林面積和生物量（表4）可以看出：（1）低陰中堅(jiān)分布面積最大，在2次森林資源調(diào)查中，其面積分別占到了總面積的43.1%和44.60%，低陽(yáng)薄堅(jiān)次之，低陽(yáng)薄松中分布面積最小，僅占1%左右。10年來(lái)，各種立地類(lèi)型油松人工林面積變化不大。（2）在不同立地條件下，油松人工林的平均生物量明顯不同，低陰中松的平均生物量高于其他立地類(lèi)型，低陽(yáng)薄松的平均生物量遠(yuǎn)低于其他立地類(lèi)型?？梢?jiàn)，油松人工林單位面積生物量最高的立地類(lèi)型為低陰中松，其次為低陰薄堅(jiān)，最低為低陽(yáng)薄松。（3）中土的蓄積量、生物量及單位面積生物量明顯高于薄土，油松人工林位于中土?xí)r，生物量較高，且陽(yáng)坡的情況明顯好于陰坡?？梢?jiàn)，北京西山地區(qū)油松人工林生長(zhǎng)的主要影響因子是土壤肥力和坡向[ 9 ]。

3. 5 不同海拔油松人工林面積和生物量

由不同海拔油松人工林面積和生物量（表5）可以看出，西山林場(chǎng)的油松人工林多分布于海拔600 m 以下。在海拔600 m以下地區(qū)，油松人工林的平均蓄積量和生物量隨著海拔高度增加而逐漸降低，但降幅比較平緩。在海拔600 m以上地區(qū)，油松人工林很少分布，且平均蓄積量和生物量降幅比較明顯。

表4 不同立地條件油松人工林面積和生物量

表5 不同海拔油松人工林面積和生物量

4 結(jié)論與討論

4. 1 2004～2014年，西山林場(chǎng)油松人工林總面積減少了67.83 hm2，總蓄積量增加了18 808.75 m3，蓄積量平均年增長(zhǎng)率為4.5%，生物量增加了1.4×104 t，平均生物量增長(zhǎng)了44.01%。2014年調(diào)查結(jié)果表明，油松人工林平均生產(chǎn)力5.57 t/hm2·a，高于我國(guó)油松林平均生產(chǎn)力3.599 t/hm2·a，西山林場(chǎng)油松人工林生產(chǎn)力情況較好。

4. 2 西山林場(chǎng)油松人工林主要以近熟林和成熟林為主，成熟林面積及生物量所占比重最大。但隨著油松的不斷生長(zhǎng)，成熟林將不斷轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)熟林，林齡結(jié)構(gòu)老化，勢(shì)必導(dǎo)致生產(chǎn)力下降，當(dāng)前林場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)了過(guò)熟林，亟需進(jìn)行林分更新。

4. 3 立地條件是影響人工林生產(chǎn)力的主要原因。西山林場(chǎng)油松人工林主要分布在低陰薄堅(jiān)和低陽(yáng)中堅(jiān)2種立地類(lèi)型之中，海拔600 m以下林分生物量明顯高于海拔600 m以上林分，單位面積森林生物量及生產(chǎn)力最高的立地類(lèi)型為低陰中松，但這種立地類(lèi)型分布面積僅占林場(chǎng)總面積的3.37%。

4. 4 西山林場(chǎng)油松人工林的單位面積生物量關(guān)系為：闊葉混交林>針闊混交林>針葉混交林>針葉純林。在下一周期的營(yíng)造林活動(dòng)中，應(yīng)適當(dāng)增加闊葉混交林和針闊混交林面積，采用行間混交、帶狀混交、塊狀混交等多種混交形式，不斷優(yōu)化調(diào)整林分結(jié)構(gòu)。

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第1作者簡(jiǎn)介：? 梁佳寧（1991-），? 女，? 本科，? 工程師，主要從事油松人工林經(jīng)營(yíng)方面的研究。

收稿日期： 2019 - 11 - 28

（責(zé)任編輯：? ?王 巖）

Biomass Dynamic Changes of? Pinus tabulaeformis Plantation in Xishan Mountain of Beijing Based on Forest Resource Survey

LIANG Jianing

（Beijing Xishan Experiment Farm，? Beijing 100093）

Abstract Based on the forest resource survey data， the analysis of the biomass dynamics of? Pinus tabulaeformis plantations in Xishan Forest Farm over many years， the results showed that from 2004 to 2014， Pinus tabulaeformis plantations were mainly near-matured and mature forests. The area and biomass of aged forests and near-mature forests were significantly reduced. Biomass per unit area was sorted by size： broad-leaved mixed forest> coniferous-broad mixed forest> coniferous mixed forest> coniferous pure forest.

Key words Pinups tabulaeformis;? Plantation;? Biomass;? Dynamic changes