額爾古納市興安落葉松中齡林植被碳儲量研究

伊麗茜，岳永杰,，張 軍，舒 洋，王雅倩

（1 內蒙古農業(yè)大學林學院，內蒙古呼和浩特 010019；2 達拉特旗森林病蟲害防治檢疫站 014300）

在緩解全球氣溫上升趨勢中，森林扮演著不可或缺的角色，因此，準確估算森林生態(tài)系統(tǒng)生物量和碳儲量迫在眉睫[1]，生物量與碳儲量問題已成為熱門話題[2]。興安落葉松（）是我國北方地區(qū)的主要木材種類，其森林面積和蓄積量分別占我國寒溫帶森林面積和蓄積量的56%和76%。內蒙古大興安嶺林區(qū)在我國四大重點國有林區(qū)中居于很高的生態(tài)地位[3]。大興安嶺地處寒溫帶，地帶性植被為興安落葉松，屬明亮針葉林[4]。興安落葉松具有木材利用范圍大、生長快等好處，成為東北地區(qū)主要樹種之一[5]。本研究根據(jù)測定的各組分碳含量，對興安落葉松生物量和碳儲量進行計算，進而研究其現(xiàn)實碳庫大小及其分布特點，目的是為評估大興安嶺森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能提供基礎數(shù)據(jù)參考[6]。

1 研究區(qū)概況

試驗樣地選取大興安嶺內地區(qū)額爾古納市（51°21′39″N～51°31′52″N，120°19′06″E～120°39′14″E），額爾古納位于內蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市大興安嶺西北部，呼倫貝爾草原北端，額爾古納河右岸，屬溫帶季風氣候和中溫帶大陸性草原氣候，年平均氣溫在-2.0～3.0℃之間，年降雨量為200～280mm。春季溫度回升急劇，夏季短暫、溫暖，秋季降溫快，冬季寒冷漫。常少降水但空氣濕度很大。地形以丘陵為主，有多種礦產資源；額爾古納市境內有興安落葉松、樟子松、白樺、黑樺、山楊等多種樹木，森林覆蓋率高達64.80%，比較具有研究意義，故在該地區(qū)選取3 塊白樺-興安落葉松林為試驗樣地。

2 研究方法

采用樣地調查法和模型模擬法，計算不同興安落葉松純林和混交林的生物量，按照林齡和森林類型共選取3 塊樣地，樣地內林分郁閉度、立地條件類似，有很大的對比性，各樣地大小規(guī)格為20m×50m，每塊樣地又劃分為2 塊20m×20m 和1 塊10m×20m 的小網格，樣地內包括活立木、灌木、草本、倒木、枯立木、地表枯落物，具體樣地位置設置如表1。

表1 樣地設置表

3 樣品采集及處理

3.1 樣品采集

立木采取樣地調查法每木檢尺，記錄每株植物的物種、存活狀態(tài)、胸徑、樹高；倒木采取樣地普查方式每株實測，記錄倒木長度、大頭直徑、小頭直徑和中央直徑；草本樣時，在1m×1m 的樣方中采集樣方內所有草本；灌木取樣時，在2m×2m 的樣方中采集樣方內所有灌木；地表枯落物取樣時，在0.5m×0.5m 的樣方中采集樣方內所有枯落物，并且將分解和未分解分別收集，帶回實驗室進行烘干處理。

3.2 樣品處理及計算

3.2.1 立木生物量計算。立木生物量環(huán)節(jié)選擇普遍被接受的生物量回歸模型法。

式中W 為各器官生物量（干重），D 為活立木胸徑，H 為樹高，a、b 為固定系數(shù)；每個器官生物量總和就是活立木生物量。

3.2.2 灌木層、草本層生物量測定。記錄樣方內的種類、蓋度、株數(shù)等，并取灌木枝葉、草本全部地上部分，所有樣品稱其鮮重，然后將樣品放置于烤箱中干燥測出干重，從而得到樣品生物量，計算灌木、草本單位面積內生物量。

3.2.3 倒木和地表枯落物現(xiàn)存量。倒木利用公式計算：

式中，Q——倒木的密度，W倒——倒木生物量（干重），V倒——倒木體積，D1——倒木直徑（大頭），D2倒木直徑（小頭），L——倒木長度。

在樣地中，設置0.5m×0.5m 地表枯落物小樣方，調查記錄樣方內地表枯落物，所有樣品稱其鮮重，然后將樣品放置于烤箱中干燥，測出干重，從而得到樣品現(xiàn)存量，計算地表枯落物單位面積內的生物量。

3.2.4 碳儲量計算。不同林分組成的碳密度的相關公式為：

式中，D——林分碳密度，B——林分生物量；R——各組分含碳率，其中B 取0.5 來作為林分的平均含碳率進行計算。

4 結果分析

4.1 總生物量分析

由表2 可知，將3 塊興安落葉松林活立木生物量進行比較，按照不同器官生物量比較，樹干生物量大小為：樣地2（51.287t/hm2）＞樣地1（43.004t/hm2）＞樣地3（42.166t/hm2）；樹皮生物量大小為：樣地1（8.165t/hm2）＞樣地2（5.949t/hm2）＞樣地3（5.932t/hm2）；樹枝生物量大小為：樣地2（7.816t/hm2）＞樣 地1（7.656t/hm2）＞樣 地3（6.274t/hm2）；樹葉生物量為：樣地1（2.334t/hm2）＞樣地3（1.509t/hm2）＞樣地2（1.456t/hm2）；樹根生物量大小為：樣地1（17.683t/hm2）＞樣地2（15.478t/hm2）＞樣地3（14.914t/hm2）；活立木總生物量大小為：樣地2（81.986t/hm2）＞樣地1（78.842t/hm2）＞樣地3（70.795 t/hm2）；樣地1 中不同器官生物量占比大小為：樹干（54.55%）＞樹根（22.43%）＞樹皮（10.36%＞樹枝（9.71%））＞樹葉（2.96%）；樣地2 中不同器官生物量占比大小為：樹干（62.56%）＞樹根（18.88%）＞樹枝（9.53%）＞樹皮（7.26%）＞樹葉（1.78%）；樣地3 中不同器官生物量占比大小為：樹干（59.56%）＞樹根（21.07%）＞樹枝（8.86%）＞樹皮（8.38%）＞樹葉（2.13%）。數(shù)據(jù)分析說明，興安落葉松林活立木各器官生物量比較都是樹干、樹根部分占比最多，說明樹干和樹根儲存了較多的生物量。

表2 垂直空間結構不同群落層生物量 單位：t/hm2

草本層生物量比較：樣地2（0.823t/hm2）＞樣地1（0.780t/hm2）＞樣地3（0.760t/hm2）；灌木層生物量大小為：樣地3（0.301t/hm2）＞樣地1（0.275t/hm2）＞樣地2（0.223t/hm2）。

枯立木現(xiàn)存量比較：樣地3（3.842t/hm2）＞樣地1（0.062t/hm2）。倒木現(xiàn)存量比較：樣地3（4.202t/hm2）＞樣地1（1.113t/hm2）；地表枯落物現(xiàn)存量比較：樣地2（12.333t/hm2）＞樣地1（10.098t/hm2）＞樣地3（9.650t/hm2），其中已分解部分現(xiàn)存量比較：E'樣地2（5.755t/hm2）＞E' 樣 地1（4.712t/hm2）＞E' 樣 地3（4.503t/hm2）；未分解部分現(xiàn)存量比較：E' 樣地2（6.578t/hm2）＞E' 樣 地1（5.368t/hm2）＞E' 樣 地3（5.147t/hm2）。額爾古納市興安落葉松林的經營較好，所以樣地2 中沒有采集到枯立木和倒木數(shù)據(jù)。

4.2 植被碳儲量分析

由表3 可知，3 塊興安落葉松林活立木總碳儲量大小為：樣地2（40.993t/hm2）＞樣地1（39.421t/hm2）＞樣地3（35.397 t/hm2）；草本層碳儲量比較：樣地2（0.412t/hm2）＞樣地1（0.390t/hm2）＞樣地3（0.380t/hm2）；灌木層碳儲量大小為：樣地3（0.151t/hm2）＞樣地1（0.138t/hm2）＞樣地2（0.112t/hm2）。

表3 垂直空間結構不同群落層碳儲量 單位：t/hm2

枯立木現(xiàn)存量比較：樣地3（1.921t/hm2）＞樣地1（0.031t/hm2）；倒木現(xiàn)存量比較：樣地3（2.101t/hm2）＞樣地1（0.557t/hm2）；地表枯落物現(xiàn)存量比較為：樣地2（6.167t/hm2）＞樣地1（5.049t/hm2）＞樣地3（4.825t/hm2），

活立木碳儲量占比大小比較：樣地1（86.48%）＞樣地2（85.97%）＞樣地3（79.06%）；草本層碳儲量比較：樣地2（0.863%）＞樣地1（0.86%）＞樣地3（0.85%）；灌木層碳儲量比較：樣地3（0.34%）＞樣地1（0.30%）＞樣地2（0.23%）；枯立木現(xiàn)存量比較：樣地3（4.29%）＞樣地2（0.07%）；倒木現(xiàn)存量比較：樣地3（4.69%）＞樣地2（1.22%）。額爾古納市興安落葉松林的經營較好，所以在樣地2 沒有取到倒木數(shù)據(jù)。地表枯落物現(xiàn)存量比較：樣地2（12.93%）＞樣地1（11.08%）＞樣地3（10.78%）。植被碳儲量比較：樣地2（47.683t/hm2）＞ 樣地1（45.585t/hm2）＞樣地3（44.775t/hm2）。

5 結論與討論

由于改革開放時期大興安嶺林區(qū)過度的開發(fā)和砍伐，大興安嶺原本的林分結構受到了巨大的影響，變?yōu)橐匀斯ち趾痛紊譃橹鳎炝趾统墒炝质艿狡茐?，所以，大興安嶺地區(qū)近期的研究也以幼齡林和中齡林較多[7-8]，故本試驗選取大興安嶺地區(qū)中齡林為研究對象。額爾古納市植被總碳儲量大小為：樣地2（47.683t/hm2）＞樣地1（45.585t/hm2）＞樣地3（44.775t/hm2），由此可知，興安落葉松的碳儲量和林分郁閉度的關系成正比。為了減少計算的誤差，本試驗在計算中加入了容易被忽略，地表枯落物按照分解與未分解計算，較為全面，結果較為精確，望能為以后的研究提供參考。