北京松山自然保护区次生林主要乔木地上碳储量及其分布

李黎立

摘要 以松山自然保护区次生林为主要研究对象，采用2007年松山自然保护区国家重点生态公益林的17个标准地的调查数据，就其中7种主要乔木（DBH≥4 cm）的地上碳储量及其伴随径级的分布特征进行了研究。结果显示：①地上碳储量大小排列为蒙古栎（35 714.715 8 kg/hm2）>油松（30 008.855 0 kg/hm2）>山杨（24 376.778 9 kg/hm2）>桦树（17 620.661 2 kg/hm2）>五角枫（7 985.442 5 kg/hm2）>椴树（ 5 284.802 6 kg/hm2）>核桃楸（3 448.376 7 kg/hm2）；②在地上碳储量径阶分布方面，蒙古栎、山杨、油松、桦树区别于其他3种阔叶树，碳储量变化剧烈。

关键词 生物量；碳储量；径级分布

中图分类号 S718.55 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）05-01417-04

Abstract Based on natural secondary forest of Songshan Nature Reserve as the main research object， using the investigation data of 17 samples lots of national key ecological public welfare forest in 2007， the aboveground standing carbon storage of seven main tree species（DBH≥4 cm）and their distribution according to DBH classes were studied. The results are showed as following： （1） The amount of aboveground standing carbon storage of main tree species in this sequence： Quercus mongolica（35 714.715 8 kg/hm2）>Pinus tabuliformis（30 008.855 0 kg/hm2）> Populus davidiana（24 376.778 9 kg/hm2） > Betula spp（17 620.661 2 kg/hm2）> Acer truncatum（7 985.442 5 kg/hm2） > Tilia mandschurica （5 284.802 6 kg/hm2）> Juglans mandshurica （3 448.376 7 kg/hm2）；（2） On the aboveground carbon storage distribution of DBH classes. The carbon storage curve of Quercus mongolica， Populus davidiana， Pinus tabuliformis and Betula spp are severer than other 3 species.

Key words Biomass； Carbon storage； Distributions in each DBH class

随着工业化的发展，大量使用化石燃料和对森林的过度采伐导致大气中CO2浓度不断增加、温室效应加剧等一系列全球性的生态问题。保护和恢复森林生态系统是解决这些生态问题的重要手段。森林不仅在涵养水源、保持水土、净化空气、保护生物多样性等方面起着重要的作用，而且在全球性的CO2固定上起着举足轻重的作用[1]。森林碳储量是反映森林生态环境的重要指标。准确估计森林生态系统的碳储量、评价森林的碳汇功能意义重大。近年来碳储量的测定如生物量模型的建立、碳素密度的估算等方向得到持续的研究，为该研究探讨生态群落碳储量的分布提供了良好的基础。先前很多学者对植被地上生物量的空间分布规律进行细致研究，如对生物量和碳储量在不同的生态系统、发育阶段、密度，以及伴随海拔、树木高度和径级所产生一系列时间和空间的变化进行规律分析[2-6]。

以松山自然保护区次生林为主要研究对象，采用2007年松山自然保护区国家重点生态公益林的17个标准地的调查数据，就其中7种主要乔木（DBH≥4 cm）的地上碳储量及其伴随径级的分布特征进行了研究，为人们了解森林生态系统的碳平衡，改善和维护区域生态环境的功能提供基础资料。

1 研究地区概况

该研究利用经典生态学理论，分别对松山自然保护区次生林的主要树种，即桦树（Betula spp.） [在文中桦木为白桦（Betula platyphylla Suk.）和黑桦（Betula dahurica Pall.）的统称]、油松（Pinus tabuliformis Carr.）、蒙古栎（Quercus mongolica Fisch.）、椴树（Tilia mandschurica Rupr.er Maxim.）、山楊（Populus davidiana Dode.）、五角枫（Acer truncatum Bunge.）和核桃楸（Juglans mandshurica Maxim.）的地上碳储量分配特征进行分析，以期为今后在该区域进行森林植被碳储量研究提供参考。

研究地区位于北京市延庆县境内的北京松山国家级自然保护区，面积为4 660 hm2，海拔范围为627～2 200 m，坡度多为15°～30°，处于暖温带大陆性季风气候区。年平均气温6.0～8.5 ℃，年平均日照时数为2 500余h，≥10 ℃的积温2 500 ℃左右，无霜期100～150 d，年降水量450 mm左右，局部地段可达600 mm左右，年蒸发量约1 700 mm。成土母岩多为花岗岩，土壤随着海拔的变化，分为2种类型：① 山地褐色土，分布于海拔1 200 m以下的阳坡和900 m以下的阴坡，土层厚度大多在30 cm左右。② 棕色森林土，分布于海拔1 200～1 800 m的阳坡和900 m以上的阴坡，土层较厚，厚度在50 cm以上。

研究地区天然林资源主要以中龄林为主，而且单位面积蓄积量较低。在该研究地区，依据不同位置、海拔、坡向、坡位和坡度等指标选择试验区，采用17个25.82 m×25.82 m次生林标准地进行调查，所有数据于2007年调查得到。林下植被有土庄绣线菊（Spiraea pubescens Turcz.）、小花溲疏（Deutzia parviflora Bungt.）、胡枝子（Lespedeza bicolor Turcz.）、蚂蚱腿子（Myripnois dioica Bunge.）、山葡萄（Vitis amurensis Rupr.）、雀儿舌头[Leptopus Chinensis （Bunge） Pojarkova.]，地被物有龙牙草（Agrimonia pilosa Ledeb.）、秋苦荬[Ixeris denticulate（houtt.）Stebb.]、草乌头（Aconitum kusnezoffii Reichb.）、唐松草（Thalictrum aquilegifolium L. var. sibiricum Regel.）、披针苔草（Carex lanceolata Boott.）等。

2 研究方法

2.1 林况测定

对17个标准地内乔木进行每木检尺，实测胸径、树高、冠幅、枝下高，记录林况、海拔、坡度、土壤类型、腐殖层厚度、主要灌木草本等。根据调查资料，利用北京市园林绿化局林政资源管理处一元材积表，计算出次生林试验地内主要树种的单位面积蓄积量。该文对阔叶次生林的7种主要树种的地上碳储量进行分析，其生长概况见表1。

2.2 生物量和碳储量估算

采用文献[7-9]中的生物量模型估测7种树种，即桦树、油松、蒙古栎、椴树、山杨、五角枫和核桃楸的地上各器官生物量，结果如表2所示。

2.3 碳储量估算

根据某树种的地上器官碳素密度可以计算出某树种的地上器官碳储量。7种树种（椴树、核桃楸、桦树、蒙古栎、五角枫、油松、山杨）碳素密度的计算引用闫平等[10-11]的研究结果，油松地上各器官碳素密度取0.500 0进行估算，结果如表3所示。

4 结论与讨论

（1）7种主要树种碳储量大小并非与密度呈正比，但与单位面积蓄积量近似呈正比。这个结论与前人的研究相符。李意德等[13]认为森林蓄积量与森林生物量存在着一定的相关关系，并应用蓄积量法对热带天然林植被碳储量进行估测。

（2）松山自然保护区次生林7个林分类型中蒙古栎林碳储量最高，核桃楸林碳储量最低。在地上碳储量径阶分布方面，蒙古栎、山杨、油松、桦树区别于其他3种阔叶树，碳储量变化剧烈。

（3）整体上看7种次生林碳储量径级分布呈“中间大两头小，近似正态分布”的规律。刘申等[14]认为不同群落类型或相同群落的不同阶段间具有相似的生物量径级分配特征，该研究的次生林样地阔叶树径阶碳储量分布就类似于其提出的倒钟形分布。

（4）在此林分中，针叶树——油松树干的碳储量比例要高于阔叶树。与李杨等[15]在研究长白山红松云冷杉林时得出结论相同，即林分中针叶树树干所占地上碳储量的比例大于阔叶树树干的碳储量比例。这是因为针叶树的枝叶相对于阔叶树来说较为稀少。

（5）从统计数据看，松山自然保护区次生林小径阶占据较大比例，可分析为以上次生林树种均处于中幼林阶段。油松、蒙古栎、山杨等次生林分密度过大，为了提升森林的生态效益，应该对其进行适当的森林经营。

参考文献

[1]聂道平，徐德应，王兵.全球碳循环与森林关系的研究——问题与进展[J].世界林业研究，1997，10（5）：33-40.

[2] 姜慧泉，张会儒，亢新刚.长白山阔叶次生林主要乔木地上碳储量分布[J].林业资源管理，2009，10（5）：58-63.

[3] 李轩然，刘琪璟，胡理乐，等.不同方法计算湿地松林生物量的比较[J].生态学杂志，2006， 25（12）： 1594-1598.

[4] 唐守正，张会儒，胥辉.相容性生物量模型的建立及其估计方法研究[J].林业科学，2000（S1）：19-27.

[5] 闫东锋，李纪亮，何瑞珍，等. 宝天曼栎类天然次生林群落稳定性研究 [J].西北林学院学报，2006（5）：69-73.

[6] 龚直文，亢新刚，杨华，等.长白山杨桦次生林直径结构研究[J]. 西北林学院学报，2009（3）：1-6.

[7] 冯宗炜，王效科，杨华，等.中国森林生态系统的生物量和生产力[M].北京：科学出版社，1999.

[8] 陈灵芝，黄建辉. 暖温带森林生态系统结构与功能的研究[M]. 北京：科学出版社，104-115.

[9] 江洪.东灵山典型落叶阔叶林生物量的研究[M]//陳灵芝.暖温带森林生态系统结构与功能的研究.北京：科学出版社，1997.

[10] 闫平，冯晓川.原始阔叶红松林碳素储量及空间分布[J].东北林业大学学报， 2006， 34（5）： 23-25.

[11] 闫平.帽儿山林场4类天然次生林碳储量研究[J].林业资源管理， 2006（4）： 61-65.

[12] 刘申，罗艳，黄钰，等.鼎湖山五种植被类型群落生物量及其径级分配特征[J].生态科学， 2007， 26（5）： 387-393.

[13] 李意德，曾庆波，吴仲民，等.我国热带天然林植被C贮存量的估算[J].林业科学研究， 1999， 11（2）： 156-162.

[14] 刘申，罗艳，黄钰辉，等.鼎湖山五种植被类型群落生物量及其径级分配特征[J].生态科学， 2007， 26（5）： 387-393.

[15] 李杨，孔令春，单忠臣.长白山红松云冷杉林碳库研究[J].吉林林业科技， 2002， 31（3）： 7-9.