中国森林生物量的空间分布及其影响因素

杨远盛张晓霞于海艳吕志远

（1．安徽省环境科学研究院，安徽合肥230022；2．北京林业大学水土保持学院，北京100083；3．北京林业大学林学院，北京100083）

中国森林生物量的空间分布及其影响因素

杨远盛1张晓霞2于海艳3吕志远3

（1．安徽省环境科学研究院，安徽合肥230022；2．北京林业大学水土保持学院，北京100083；3．北京林业大学林学院，北京100083）

在参考前人大量研究结果基础上，探讨中国森林生物量的空间分布以及植被地域性、年均温、年降雨量和海拔对森林生物量空间分布的影响。结果表明：我国森林生物量存在明显的空间分布规律，其值从东到西逐渐降低，总体分布规律呈东北地区＞西南地区＞南方地区；地域性植被和非地域性植被的森林生物量均表现为暖温带＜寒温带＜温带＜亚热带＜热带林；不同林分类型的森林生物量表现为落叶阔叶林＜针阔叶混交林＜针叶林＜常绿阔叶林＜热带林的规律；年均温和年降雨量是影响森林生物量的主要因素，森林生物量基本随年均温、降雨量的升高而逐渐升高；不同海拔梯度对森林生物量有着明显的影响，随着海拔升高森林生物量基本呈逐渐降低的趋势。

森林生物量；空间分布；影响因素

森林是陆地生态系统的主体，约占陆地生态系统植被总生物量的90%［1］，在调节全球碳平衡、减缓大气CO2浓度上升中具有不可替代的作用［2］，是人类赖以生存和发展的重要物质基础［3］。生物量是指净生产量的积累量，某一时刻的生物量就是此时此刻以前生态系统所累计下来的活的有机质总量［4］。森林生物量是森林生态系统最基本的数量特征，是森林生态系统结构和功能的最基本要素之一［5－6］，是评价立地生产力高低的重要指标［7］。森林生物量对衡量森林碳汇有着不可替代的作用［8］，森林生物量揭示森林生态系统能量平衡和养分循环等功能过程的变化规律的研究也是要依赖于生物量的数据［9－11］，森林生物量数据是研究许多林业问题和生态问题的基础，联合国粮农组织（1994）在“国际森林资源监测大纲”中已明确规定：森林生物量是森林资源监测中的一项重要内容。森林生物量的调查与研究成为近年来林业生产和科研的热点问题之一，因此，森林生物量动态对人类进行森林的管理与利用也就具有重要的参考价值。

近年来，我国不同领域的科研工作者对不同森林类型生态系统的生物量进行了大量的研究和调查，其中既有单个点的研究，也有大范围的模型估算研究［12－16］，冯宗炜、李文华和方精云等率先对我国不同森林类型的生物量及其空间分布进行了研究［17－19］。但有关森林生物量空间分布及其影响因素的研究相对较少，本文通过对我国森林生物量空间分布及不同地域性植被、林分类型、年均温、年降雨量和不同海拔梯度对森林生物量的影响进行探讨，以期为我国森林资源的可持续发展和经营管理提供参考。

1 研究方法

1.1 数据收集

本研究收集了中国国内已发表或公开出版的91篇相关森林生物量研究的文献中的相关数据，包括研究地点、经纬度、年均温、年降雨量、林分生物量，并对其进行整理、分析、汇总，数据来源见表1。

表1 主要数据来源及基本情况Tab．1 Basic information of data sources

1.2 数据分析处理

采用GIS 9．0绘制森林生物量空间分布图，采用Excel2007进行森林生物量与年均温、年降雨量和海拔之间的线性回归和相关显著性分析（p＜0．05）并作图。

2 森林生物量的空间分布

我国森林生物量的分布总体上表现为东部较广，西部较少，各省森林生物量差异比较大，全国总体平均生物量为123．51 t／hm2。东北地区黑龙江、吉林、辽宁的森林生物量平均值为174．98 t／hm2；内蒙古地区森林生物量平均为138．11 t／hm2。西南地区（重庆、四川、贵州、云南、西藏）生物量平均在148．71 t／hm2；南方地区（江苏、安徽、浙江、福建、江西、湖南、湖北、广东、广西）生物量在75．08～116．81 t／hm2，平均值为89．72 t／hm2；西藏平均生物量最高，为275．71 t／hm2，新疆高山森林地区，生物量密度较高，平均达194．6 t／hm2，海南岛热带地区森林生物量密度较高，平均为134．07 t／hm2。整体来看，东北地区的平均森林生物量是西南地区的1倍多，西南地区的平均森林生物量是南方地区的1．6倍多，即我国森林生物量总体分布规律呈东北地区＞西南地区＞南方地区。

3 森林生物量的影响因素

3.1 森林植被对生物量的影响

3.1.1 地域性植被和非地域性植被对森林生物量的影响 按照《中国植被》［109］气候带的划分，以数据中各样点的经纬度将中国分为5种地域性植被气候带：寒温带、温带、暖温带、亚热带、热带。从图1整体上可以看出，我国森林生物量的分布规律为暖温带＜寒温带＜温带＜亚热带＜热带［110］。热带地域性植被生物量最高，平均达354．54 t／hm2；其次为亚热带、温带，其地域性植被生物量平均分别为252．19、199．03 t／hm2；暖温带的地域性植被生物量最低，平均为80．36 t／hm2。地域性植被和非地域性植被生物量的差值在热带最大，为118．36 t／hm2；在亚热带二者差值最小，为30．54 t／hm2。通过差异显著性分析，寒温带、温带、暖温带、亚热带和热带的地域性植被都具有显著性差异；寒温带、温带、暖温带的非地域性植被具有显著性差异，亚热带、热带的非地带性植被不具有差异显著性。

3.1.2 林分类型对森林生物量的影响 从图2中可以看出，不同林分类型的森林生物量不同。森林生物量表现为落叶阔叶林＜针阔叶混交林＜针叶林＜常绿阔叶林＜热带林的规律。落叶阔叶林、针阔叶混交林、针叶林、常绿阔叶林、热带林的生物量分别为94．70、110．55、132．78、219．62、295．36 t／hm2；落叶阔叶林与热带林的生物量差值最大，为200．66 t／hm2；落叶阔叶林与针阔叶混交林的生物量差值最小，为15．85 t／hm2；热带林的生物量是落叶阔叶林生物量的3倍多。通过显著性差异分析，落叶阔叶林、针阔叶混交林、针叶林、常绿阔叶林、热带林的生物量均具有显著性差异。

3.2 气候对森林生物量的影响

随着年均温的上升，森林生物量逐渐升高（图3），森林分布也逐渐增多。年均温与森林生物量呈现显著的线性正相关（p＜0．05），可解释森林生物量32%的变化。年均温在0～10℃范围内，森林生物量主要在25．00～200．00 t／hm2范围内波动（达到350．00 t／hm2的唯一1个点除外），平均生物量为120．55 t／hm2。在12℃时，森林生物量明显升高，生物量为488．49 t／hm2，而把年均温转换成年积温，会发现12℃左右正好对应着4 500℃的年积温，正是暖温带和亚热带的分界线，恰好说明生物量从暖温带过渡到亚热带时，增量明显［111］。年均温为15～21℃，森林生物量分布的密度较大，较为集中，生物量的范围在32．82～507．24 t／hm2，平均生物量为344．23 t／hm2。年均温＞22℃，森林生物量平均为241．29 t／hm2。

3.3 降雨量对森林生物量的影响

随着年降雨量的增加，虽然森林生物量上下有所波动，但森林生物量在整体上是呈随年均降雨量的增加而逐渐增加的规律（图4）。年降雨量与森林生物量呈现显著的线性正相关（p＜0．05），可解释森林生物量44%的变化。不同的年降雨量森林生物量的分布不同。年降雨量＜500mm时，森林生物量的变化范围为26．60～189．89 t／hm2，年降雨量＞800mm，上升的趋势更为明显，800 mm降水量也是我国湿润地区和半湿润地区的分界线，可见，在湿润地区，森林生物量也有着明显的增加。在年降雨量为1 000 mm时，森林生物量最高，为488．49 t／hm2，较低的为191．82 t／hm2。在年平均降雨量1 000～2 000mm，森林生物量的分布较为密集，平均生物量为178．58 t／hm2，在降雨量为1 500mm时，生物量平均为197．09 t／hm2。年降雨量＞2 000 mm，森林生物量的变化范围在58．58～333．00 t／hm2，平均生物量为261．36 t／hm2。森林生物量总体呈随着年降雨量的加大而逐渐增加的趋势。

3.4 海拔对森林生物量的影响

我国森林生物量随着海拔升高呈现逐渐降低的趋势（图5），海拔与森林生物量呈现显著的线性负相关（p＜0．05），可解释森林生物量38%的变化。海拔＜500m时，森林生物量总体随着海拔的增加有缓慢下降的趋势；海拔在500～600 m范围内，如海拔为580m时，生物量最高为507．24 t／hm2，生物量平均为171．73 t／hm2；海拔在600～700m，生物量平均为207．41 t／hm2；海拔在700～800m，生物量平均为180．11 t／hm2；而海拔在500～800m，生物量则呈先上升后下降的趋势；海拔在1 000～1 500m时，生物量有明显的上升趋势；海拔在1 500～2 000 m，生物量则急剧降低；海拔在2 000～3 000m森林生物量表现为缓慢先降低再升高再降低的趋势。

4 结论与讨论

了解我国森林生物量及其分配特征是预测全球变化对森林长期影响的一个先决条件［112］，对我国林业生态的发展具有重要意义。我国的森林生物量在各地区及各省份的分布具有显著差异，地域性植被、林分类型对森林生物量有一定的影响，并且年均温、降雨量及海拔是森林生物量分布的重要影响因素。

1）从生物量的空间分布格局看，森林生物量空间分布具有明显的异质性。从整体上看，我国森林生物量从东到西有逐渐降低的趋势。西藏森林生物量密度比较高，平均达275．71 t／hm2，南方地区森林生物量水平比较高，平均值为89．72 t／hm2；东北地区的黑龙江、吉林、辽宁的森林生物量主要在137．62～235．49 t／hm2，平均在174．98 t／hm2。这与刘双娜等［113］在基于遥感降尺度估算中国森林生物量的空间分布的研究中得出的结论相似，我国森林的总生物量分布总体以东北至西南一线为界，东部较广，西部较少，东北地区的平均生物量高于西南地区和南方地区。

2）地域性植被和非地域性植被影响森林的生物量。我国的地域性植被生物量总体趋势呈暖温带＜寒温带＜温带＜亚热带＜热带，这与冯宗炜［114］、刘世荣［115］的研究结果相似。热带地域性植被和非地域性植被生物量均最高，分别为354．54、236．18 t／hm2；寒温带地域性植被生物量最低，为132．01 t／hm2；暖温带的非地域性植被生物量最低，为37．36 t／hm2；地域性植被和非地域性植被生物量的差值在热带最大，为118．36 t／hm2；在亚热带二者差值最小，为30．54 t／hm2。通过差异显著性分析，寒温带、温带、暖温带、亚热带和热带的地域性植被都具有显著性差异；寒温带、温带、暖温带的非地域性植被具有显著性差异，亚热带、热带的非地带性植被不具有差异显著性。

3）不同林分类型的森林生物量不同。热带林生物量最高达到295．36 t／hm2，落叶阔叶林生物量最低为94．7 t／hm2，热带林的生物量是落叶阔叶林生物量的3倍多，落叶阔叶林与针阔叶混交林的生物量差值最小，为15．85 t／hm2。森林生物量表现为落叶阔叶林＜针阔叶混交林＜针叶林＜常绿阔叶林＜热带林的规律。

4）年均温和年降雨量对森林生物量有影响。年均温和降雨量是影响森林生物量的主要因子，气温、降水量的大小及其区域分布都将直接影响森林生物量的大小。随着年均温和降雨量的逐渐升高，森林生物量均有明显的升高；随着年均温、年降雨量的逐渐升高，阳光、水分充足，林木的生长发育状况良好，生物量的积累就越高。说明水分和温度是主要影响林木生长和生物量积累的气候因子，温度和降雨量的改变，从而影响植物的生长、发育以及生理代谢等［116－117］，进而影响植被干物质和生物量的积累。

5）海拔是影响森林生物量的重要环境因子，是森林群落和生物多样性的重要因素之一［118－119］。海拔梯度的变化，使森林植被不仅类型不同，而且结构及生物量都随之变化。随着海拔梯度的增加，森林生物量呈现出逐渐降低的趋势。海拔＞1 400 m，森林生物量的降低逐渐变缓慢，说明海拔升高温度下降会显著地影响林木生物量的积累［112］。

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（责任编辑 赵粉侠）

The Spatial Distribution of China′s Forest Biomass and Its Influencing Factors

Yang Yuansheng1，Zhang Xiaoxia2，Yu Haiyan3，Lv Zhiyuan3

（1．Anhui Provincial Academy of Environmental Sciences，Hefei Anhui230022，China；2．College of Soil and Water Conservation，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China；3．College of Forestry，Beijing Forestry University，Beijng 100083，China）

On the basis of reference of forefathers′research results，the spatial distribution of forest biomass in China aswell as the regional vegetation，annual average temperature，annual precipitation and altitude on the influence of the spatial distribution of forestbiomass，in order to the sustainable developmentof forest resources in China and provide reference for operation and management．Research shows that：the spatial distributions of forest biomass obvious in our country，from the east side to the west are gradually reduced，and the overall distribution of China＇s forest biomass is northeast China＞southwest China＞the south region of China．the regional vegetation and the regional forestbiomass of vegetation are characterized by warm temperate zone＜cool＜temperate zone＜subtropical zone＜tropical forest；different forest types of forestbiomass of deciduous broad-leaved forest＜needle broadleafmixed forest＜coniferous forest＜evergreen broad-leaved forest＜the law of the tropical forest．moderate average annual rainfall is themain factors influencing the forestbiomass and forestbiomass the basic with the increase of annual average temperature，rainfall and increasing gradually．different altitude gradient has a significant impact on forest biomass，with increasing altitude forest biomass basic trend of gradually reduce．

forest biomass；the spatial distribution；factors

S718．56

：A

：2095－1914（2015）06－0045－08

10．11929／j．issn．2095－1914．2015．06．008

2015－05－02

国家国际科技合作专项（2012DFA60830）资助。

第1作者：杨远盛（1975—），女，硕士，工程师。研究方向：土壤与固体废弃物。Email：282344183＠qq．com。