云南松不同徑級組各部位生物量對比研究

林國劉

(云南省林業(yè)調查規(guī)劃院，云南 昆明 650051)

云南松(PinusyunnanensisFaranch) 是我國西南地區(qū)主要用材樹種之一，主要分布于四川西南部、云南、西藏東南部、貴州西部以及廣西西部海拔1 000～3 200 m的廣大地區(qū)[1]；是云南省分布最廣、蓄積量最大、生態(tài)效益和經濟價值較高的鄉(xiāng)土樹種。森林的碳匯功能是減緩溫室效應的重要途徑之一，已成為環(huán)境及林業(yè)工作者的研究熱點。森林生物量的準確測量是碳匯研究的基礎與重點，國內外對林木生物量進行了廣泛的研究[2]。20世紀末以來，黨承林等[3-5]對不同林齡云南松林的生物量、凈初級生產力及生物量與環(huán)境因子的關系進行了研究；鄧坤枚等[6]研究了云南松林不同林齡下根系生物量的分布規(guī)律；孫寶剛等[2]研究了不同徑級云南松各部位生物量及其分布規(guī)律；蔡年輝等[7]研究了天然云南松生物量動態(tài)變化規(guī)律，但在以往的研究中對云南松不同徑級組內和不同徑級組間各部位生物量占比對比研究較少。加強云南松不同徑級組各部位生物量研究，為合理估算我國森林植被碳儲量研究提供了基礎數(shù)據(jù)，同時對云南松的經營管理具有十分重要的意義。

1 研究區(qū)域概況

云南地處中國西南邊陲，位于東經97°31′～106°11′，北緯21°8′～29°15′，屬低緯度內陸地區(qū)。全省國土總面積39.41萬km2，轄16個州(市)、129個縣(市、區(qū))。2018年，全省總人口為4 829.5萬人，省內世居民族有漢、彝、哈尼等26個。全省最高海拔6 740 m，最低海拔76.4 m，最熱月(7月)均溫為19～22 ℃，最冷月(1月)均溫為6～8 ℃，年溫差10～12 ℃。全省年降水量最多的地方可達2 200～2 700 mm，最少的僅有584 mm，大部分地區(qū)年降水量在1 000 mm以上[8]。

云南省林地面積2 806.37萬hm2，占全省總面積的73.20%，其中，有林地2 120.16萬hm2，疏林地10.58萬hm2，灌木林地462.99萬hm2，未成林造林地130.79萬hm2，苗圃地0.31萬hm2，無立木林地32.21萬hm2，宜林地49.23萬hm2，輔助生產用地0.10萬hm2。森林覆蓋率59.30%。全省喬木林(純林+混交林)面積1 943.07萬hm2，優(yōu)勢樹種(組)云南松面積548.83萬hm2，面積占比前3位的分別為：云南松占28.25%、櫟類占23.09%、其他闊葉樹占15.58%[9]，因此，云南松是全省主要樹種之一。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 樣本調查和取樣

2.1.1樣本選擇

在全省范圍內選擇150株徑階(D)為2、4、6、8、12、16、20、26、32、≥38 cm的云南松標準木作為生物量研究樣本。每個徑階內的樣本按從低到高分為5個樹高級，每個樹高級選擇3株樣本，共計15株，每個徑階樣本選擇全樹生物量5株，地上生物量10株(表1)。

表1 云南松徑階樣本株數(shù)Tab.1 Samples number of different diameter groups of Pinus yunnanensis

2.1.2樣本鮮重調查

樣本鮮重調查采用全株稱重法。

1)樣本樹冠調查方法：將樹冠的樹干平均分成上、中、下3段，先將全部死枝單獨挑選出來，稱其總重量，然后分別砍下各層樹冠，稱量各層帶葉活枝(含花、果)鮮重，并從每一層帶葉活枝中選取大小和長度居中、生長良好、葉量中等的3個標準枝，將標準枝摘葉(含花、果)后，分別稱其枝重和葉重。

2)樣本樹干鮮重調查方法：將樣本樹干分成上(5/10樹高以上)、中(2/10～5/10樹高)、下(0～2/10樹高)3段，分別稱量各段鮮重。

3)樣本樹根鮮重調查方法：將樹根分為根莖(主根)、粗根(直徑為10 mm以上)、細根(直徑為10 mm以下)3部分，分別稱其鮮重。

2.1.3樣品采集

1)樹干取樣。在1/10、3.5/10、7/10處兩邊各鋸取2個3～5 cm厚圓盤(下、中、上共6個)，重量要求不少于500 g，樹干過大時只靠下側鋸1個圓盤，然后再截取角度30°以上的2個扇形塊(每個扇形塊重量不少于500 g)，對于小徑階樣木(尤其是胸徑5 cm以下的幼樹)，樣品重量可酌情減少，但要求在300 g以上，不夠300 g時，則全部取樣。

2)樹冠取樣。在每層標準枝的重心位置左右截取500 g以上的樣品；將各層標準枝所摘的樹葉混合后，選取500 g以上的樣品；在死枝中選取中等大小的枝條，從中部截取500 g以上的樣品。對于小徑階樣木，如果樣木的樹枝數(shù)量較少，可以不分層取樣，樣品重量亦可酌情減少，但要求300 g以上，不夠300 g時，則全部取樣。

3)樹根取樣。根莖、粗根、細根分別取代表性樣品500 g以上，對于小徑階樣木，樣品重量可酌情減少，但要求300 g以上，不夠300 g時，則全部取樣。

2.2 數(shù)據(jù)處理

2.2.1各徑階樣本鮮重處理

將各層樹冠鮮重和死枝重量相加得到樣本樹冠鮮重，并根據(jù)各層標準枝鮮重的枝、葉比例推算各層枝、葉鮮重和樣本樹冠的枝、葉鮮重；將各段樹干鮮重相加得到樣本樹干鮮重；將各部分樹根鮮重相加得到樣本樹根鮮重，樹冠、樹干、樹根之和即為樣本鮮重。通過徑階內不同樣本各部位鮮重計算不同徑階樣本各部位平均鮮重(表2)。

表2 不同徑階樣本各部位平均鮮重Tab.2 Average fresh weight of each part of samples in different diameter groups

2.2.2各徑階樣品處理

采用常壓直接干燥法測定樣品含水率，將樣品置于烘箱中一定溫度條件下烘干至恒重。根據(jù)樣本樹干、樹枝、樹葉和樹根的各段(部分)樣品干重和鮮重加權平均計算其含水率。需要說明的是：樹干含水率按2套樣本平均含水率計算，樹枝含水率包括活枝和死枝含水率。含水率計算公式：

含水率=(鮮重-干重)/鮮重×100%

(1)

通過徑階內每個樣本不同部位含水率綜合計算不同徑階樣本各部位平均含水率(表3)。

2.2.3生物量計算

根據(jù)每個樣本各部位鮮重、平均含水率計算每個樣本不同部位生物量。生物量計算公式：

生物量=鮮重×(1-含水率)

(2)

表3 不同徑階樣本各部位平均含水率Tab.3 Average moisture content of each part of samples in different diameter groups

通過徑階內每個樣本不同部位生物量計算不同徑階樣本各部位平均生物量(表4)。

表4 不同徑階樣本各部位平均生物量Tab.4 Average biomass of each part of samples in different diameter groups

2.3 研究方法

根據(jù)云南松各徑階樣本平均生物量，將其分為幼樹(D<6 cm)、小徑級(6≤D≤12 cm)、中徑級(14≤D≤24 cm)、大徑級(26≤D≤36 cm)、特大徑級(D≥38 cm)5個徑級組，分別計算不同徑級組各部位平均生物量及占比，對比分析不同徑級組間和不同徑級組內各部位生物量占比情況。

3 結果分析

3.1 不同徑級組間各部位生物量對比分析

3.1.1 不同徑級組樹干生物量占比對比分析

從樹干生物量占比數(shù)據(jù)可以看出(表5)，幼樹樹干生物量占比較小，為53.15%；小徑級組樹干生物量占比為57.24%，明顯高于幼樹；中徑級組樹干生物量占比為58.31%，略高于小徑級組；大徑級組樹干生物量占比為64.99%，明顯高于中徑級組；特大徑級組樹干生物量占比最大，為68.89%，特大徑級組樹干生物量占比高于幼樹15.74%。

表5 不同徑級組樹干生物量占比統(tǒng)計Tab.5 Proportion statistics of trunk biomass in different diameter groups

由此可見，徑級組越大，樹干生物量占比越大，且差異明顯，如圖1所示。

圖1 不同徑級組樹干生物量占比Fig.1 Proportion of trunk biomass in different diameter groups

3.1.2不同徑級組樹枝生物量占比對比分析

從樹枝生物量占比數(shù)據(jù)可以看出(表6)，幼樹樹枝生物量占比為18.47%；小徑級組樹枝生物量占比為18.86%，略高于幼樹；中徑級組樹枝生物量占比為18.92%，略高于小徑級組；大徑級組樹枝生物量占比為14.78%，明顯低于中徑級組；特大徑級組樹枝生物量占比最小，為13.19%。

表6 不同徑級組樹枝生物量占比統(tǒng)計Tab.6 Proportion statistics of branch biomass in different diameter groups

由此可見，幼樹、小徑級組、中徑級組樹枝生物量占比較大，且隨徑級組增加呈小幅上升趨勢；中徑級組樹枝生物量占比達到最高；大徑級組、特大徑級組樹枝生物量占比較小，且隨徑級組增加呈下降趨勢，如圖2所示。

圖2 不同徑級組樹枝生物量占比Fig.2 Proportion of branch biomass in different diameter groups

3.1.3不同徑級組樹葉生物量占比對比分析

從樹葉生物量占比數(shù)據(jù)可以看出(表7)，幼樹樹葉生物量占比最大，為14.86%；小徑級組樹葉生物量占比為8.67%，明顯低于幼樹；中徑級組樹葉生物量占比為6.08%，明顯低于小徑級組；大徑級組樹葉生物量占比為3.57%，明顯低于中徑級組；特大徑級組樹葉生物量占比最小，為2.68%，特大徑級組樹葉生物量占比低于幼樹12.18%。

由此可見，徑級組越大，樹葉生物量占比越小，且差異明顯，如圖3所示。

3.1.4不同徑級組樹根生物量占比對比分析

從樹根生物量占比數(shù)據(jù)可以看出(表8)，幼樹樹根生物量占比為13.51%；小徑級組樹根生物量占比為15.24%，高于幼樹；中徑級組樹根生物量占比為16.70%，高于小徑級組；大徑級組樹根生物量占比為16.65%，略低于中徑級組；特大徑級組樹根生物量占比為15.24%，低于大徑級組。

表7 不同徑級組樹葉生物量占比統(tǒng)計Tab.7 Proportion statistics of leaf biomass in different diameter groups

圖3 不同徑級組樹葉生物量占比Fig.3 Proportion of leaf biomass in different diameter groups

表8 不同徑級組樹根生物量占比統(tǒng)計Tab.8 Proportion statistics of root biomass in different diameter groups

由此可見，幼樹、小徑級組、中徑級組樹根生物量占比呈上升趨勢；中徑級組樹根生物量占比達到最高；大徑級組、特大徑級組樹根生物量占比較中徑組呈逐漸下降趨勢，如圖4所示。

3.1.5不同徑級組地上部分生物量占比對比分析

從地上生物量占比數(shù)據(jù)可以看出(表9)，不同徑級組地上生物量占比存在差異。幼樹地上生物量占比為86.49%；小徑級組地上生物量占比為84.76%，低于幼樹；中徑級組地上生物量占比為83.30%，低于小徑級組；大徑級組地上生物量占比為83.35%，略高于中徑級組；特大徑級組地上生物量占比84.76%，高于大徑級組。

圖4 不同徑級組樹根生物量占比Fig.4 Proportion of root biomass in different diameter groups

表9 不同徑級組地上生物量占比統(tǒng)計Tab.9 Proportion statistics of aboveground biomass in different diameter groups

由此可見，幼樹、小徑級組、中徑級組地上生物量占比呈下降趨勢；中徑級組地上生物量占比最??；大徑級組、特大徑級組地上生物量占比較中徑組呈逐漸上升趨勢，如圖5所示。

圖5 不同徑級組地上生物量占比Fig.5 Proportion of aboveground biomass in different diameter groups

3.2 不同徑級組內各部位生物量占比分析

從不同徑級組內各部位生物量占比數(shù)據(jù)可以看出(表10)，不同徑級組內樹干生物量占比均過半，最小占比為53.15%，最大占比達68.89%；樹枝生物量占比為13.19%～18.92%，幼樹、小徑級組、中徑級組占比較高；樹葉生物量占比為2.68%～14.68%，除幼樹占比較高外，其它徑級組占比均不高；樹根生物量占比為13.51%～16.70%，占比較為接近。由此可見，不同徑級組內樹干生物量占比最高，除幼樹外均為樹葉生物量占比最低。

表10 不同徑級組內各部位生物量占比統(tǒng)計Tab.10 Proportion statistics of biomass within different diameter groups

幼樹樹干占比>樹枝占比>樹葉占比>樹根占比；小徑級組樹干占比>樹枝占比>樹根占比>樹葉占比；中徑級組樹干占比>樹枝占比>樹根占比>樹葉占比；大徑級組樹干占比>樹根占比>樹枝占比>樹葉占比；特大徑級組樹干占比>樹根占比>樹枝占比>樹葉占比。由此可見，不同徑級組內除樹干生物量占絕對優(yōu)勢外，其它部位生物量占比存在差異。幼樹樹枝生物量占比大于樹葉，樹根生物量占比最小；小、中徑級組樹枝生物量占比大于樹根，樹葉生物量占比最小；大、特大徑級組樹根生物量占比大于樹枝，樹葉生物量占比最小(圖6)。

圖6 不同徑級組內各部位生物量占比Fig.6 Proportion of biomass within different diameter groups

4 結論

通過以上分析可以看出，云南松不同徑級組間和不同徑級組內各部位生物量占比均存在差異。

不同徑級組間樹干生物量占比與徑級組成正比，即徑級組越大樹干生物量占比越高；樹葉生物量占比與徑級組成反比，即徑級組越大樹葉生物量占比越低。不同徑級組間樹枝、樹根、地上生物量占比呈拋物線變化趨勢，即隨徑級組增大，樹枝、樹根生物量占比先增高后降低，中徑級組占比最高；而地上部分生物量占比與樹枝、樹根相反，隨徑級組增大，生物量占比先降低后增高，中徑級組最低。

不同徑級組內樹干生物量占比占絕對優(yōu)勢，均達到一半以上，其它部位生物量占比均未達到20%。不同徑級組內其它部位生物量占比中，幼樹、小徑級組、中徑級組樹枝生物量占比較高，幼樹樹葉生物量占比較高，其余徑級組較低；樹根生物量占比較為接近，最高和較低僅相差3.19%。