蓝山县毛竹林生物量及碳储量分布特征

邝代波， 文 敏， 任煜堃， 糜新宇， 王 品， 唐代生*

(1.蓝山县林业局， 湖南 蓝山 425800； 2.中南林业科技大学林学院， 湖南 长沙 410004)

蓝山县毛竹林生物量及碳储量分布特征

邝代波1， 文 敏2， 任煜堃2， 糜新宇2， 王 品2， 唐代生2*

(1.蓝山县林业局， 湖南 蓝山 425800； 2.中南林业科技大学林学院， 湖南 长沙 410004)

根据蓝山县十二五森林资源规划设计调查，结果显示：全县毛竹林面积16 369.1 hm2，毛竹总株数521 148.27百株，立竹密度3 184株/hm2。毛竹林总生物量为1.234×106t，总碳储量为6.22×105t，单位面积生物量为75.4 t/hm2，碳储量为38 t/hm2。 从海拔高度看，蓝山县毛竹林总生物量及碳储量的 80.5%分布在海拔 50～450 m处；从坡度看，蓝山县毛竹林总生物量及碳储量的83.9 %分布于16～35°处。这与毛竹林资源在海拔和坡度上的分布情况相一致。

毛竹林； 生物量； 碳储量； 分布特征

竹类植物有75个属，1 250多种，大部分分布于南亚和东南亚[1-2]。中国拥有竹类植物44个属，300多种[3]。毛竹(Phyllostachys pubescens)为禾本科竹亚科刚属植物，是我国分布最广、面积最大的经济竹种[4]，是我国南方重要的森林资源，具有重要的生态、经济和景观价值[5]，毛竹在我国栽培历史悠久，特别是20世纪50年代以后，我国毛竹栽培面积迅速扩大[6]。

毛竹具有速生丰产、用途广泛、再生能力强、经济价值高和可持续更新等特点[7]，已成为我国林业资源中的一大优势资源。近年来，具有高效固碳能力的毛竹林对全球碳平衡的贡献开始受到广泛关注并逐渐得到认可[8]。张蕊等[9]利用生物量法研究了四川长宁毛竹林碳密度、碳储量及其空间分配格局，并对毛竹林碳汇能力进行了估算。周国模等[10]研究表明毛竹林乔木层年固碳量达到5.097 t，通过与李意德等[11]、阮宏华等[12]对比发现，其固碳量是热带山地雨林的1.4倍左右，是苏南27年生杉木林的2倍多；李惠敏等[13]对杭州市余杭区1985年和1998年森林碳库的动态研究结果表明，1985年和1998年分别占全区森林面积46%和49%的竹林，却占该区当年森林碳储量总量的66%和65%，并且竹林的碳密度是松林、杉木林和经济林的2倍左右；李正才等[14]初步估算出我国竹林生态系统的碳储量为整个森林生态系统碳储量的4.05%，说明竹林在森林生态系统二氧化碳减量方面具有重要作用；陈先刚等[15]研究表明，我国竹林碳储量在过去50年呈增加趋势，特别是近年来增加较快，预期随着中国森林面积的增加，竹林碳储量仍将继续增加。

本文根据蓝山县十二五森林资源规划设计调查结果，对蓝山县的毛竹林资源分布及生物量、碳储量进行研究，以期为蓝山县毛竹林碳汇计量提供参考。

1 研究区概况

蓝山县位于湖南省南部边陲，南岭山脉中段北侧，地理坐标为东经111°54′15″—112°02′08″，北纬25°01′02″—25°37′08″。东与临武县接壤，南与江华县、广东省连州市毗邻，西与宁远县交界，北接嘉禾县。属中亚热带季风湿润气候，年均气温17.7～18.0 ℃，年均降水量1 530 mm。成土母岩有花岗岩、板页岩、石灰岩、钙质紫色砂岩、砂页岩、第四纪红壤和近代河流冲积物7种[16]，植被区划属中亚热带常绿阔叶林区。

2 研究方法

2.1 判读区划及外业调查

依据《湖南省森林资源调查技术规定》[17]，2013年9月—10月对遥感图进行初步判读，2013年10月—2014年1月对蓝山县森林资源进行外业调查，在调查时，记录各小班的海拔、坡度、坡位、坡向等立地因子，毛竹年龄、平均胸径、平均高、郁闭度、单位面积株数等林分因子。本次外业调查蓝山全县土地面积180 704 hm2，涉及塔峰镇、竹管寺镇、毛俊镇、楠市镇等15个乡(镇)，荆竹林场、浆洞林场、南岭林场等5个国有林场、茶场，共计20个调查统计单位，小班6 067个。

2.2 数据处理

根据外业调查结果，利用地理信息系统软件输入所调查的数据，形成蓝山县森林资源二类小班数据库。从二类小班数据库中提取毛竹林数据，并计算每个小班的面积。单株毛竹生物量模型选用周国模[10]提出的模型：

AGB=[(47.787DBH2.711)5.555+3.772]

式中：AGB——单株毛竹生物量，

DBH——胸径，

A——年龄。

该模型决定系数R2=0.937，在0.05置信水平下，模型的预估精度为96.4%，总系统误差为-0.02%。

利用外业调查获得的小班毛竹林平均胸径、平均年龄、单位面积株数、小班面积，得到每个小班的毛竹林生物量，再将各小班毛竹林生物量累加得到全县毛竹林乔木层生物量。

依据《全国林业碳汇计量技术指南附件》[18]提出的竹林碳储量计算方法：

C竹林=W竹林×CF竹林

式中：C竹林——竹林总碳储量，

W竹林——竹林总生物量，

CF竹林——竹林含碳率，一般取值0.504 2。

根据竹林生物量推算竹林碳储量。

3 结果与分析

3.1 毛竹资源分布特征

根据调查结果统计分析，蓝山县毛竹林面积16 369.1 hm2，毛竹总株数521 148.27百株，平均为3 184株/hm2，平均竹高7.89 m。毛竹林按海拔、坡向、坡位、单位面积株数的分布见表1～表4。从表1中可以看出，蓝山县毛竹林主要分布于海拔50～450 m，占全县毛竹林总面积的81.1%。从表2中可以看出，蓝山县毛竹林主要分布于坡度16～35°，占了总面积的87.2%，平坡、缓坡和36°以上的急坡、险坡很少分布。从表3可知，九个坡向分布相对比较平衡。从表4可知，蓝山县毛竹林每公顷株数主要集中分布于2 250～4 500株等级中，占了92.3%。蓝山县毛竹林分布见图1。

表1 蓝山县毛竹林海拔分布情况Tab.1 Distributionofbambooatdifferentelevations海拔(m)面积(hm2)比例(%)<50491.1350～2505254.532.1250～4508020.949450～6501342.38.2650～850671.14.1≥850589.33.6合计16369.1100

表2 蓝山县毛竹林坡度分布情况Tab.2 Distributionofbambooatdifferentslopes坡度(°)面积(hm2)比例(%)0～5294.61.86～151391.48.516～257415.245.326～356858.741.936～45245.51.5≥46163.71合计16369.1100

表3 蓝山县毛竹林坡向分布情况Tab.3 slopeaspectdistribution坡向面积(hm2)比例(%)东2357.214.4南1947.911.9西1898.811.6北2258.913.8东北2226.213.6东南1489.69.1西北2029.812.4西南1162.27.1无坡向998.56.1合计16369.1100

表4 蓝山县毛竹林单位面积株数分布情况Tab.4 Unitareabambooculmsdistribution单位面积株数面积(hm2)比例(%)<1500278.31.71500～2250425.62.62250～30007169.743.83000～37504648.828.43750～45003290.220.1≥4500556.53.4合计16369.1100

3.2 毛竹林生物量及碳储量分布特征

利用野外调查的林分因子及周国模提出的单株生物量模型，计算毛竹林各小班生物量，各小班生物量相加即为全县毛竹林乔木层生物量。经计算，蓝山县毛竹林乔木层生物量(毛竹生物量)为1.234×106t，单位面积生物量为75.4 t/hm2，推算出毛竹林乔木层碳储量为38 t/hm2。不同海拔毛竹林生物量、碳储量分布情况见表5，不同坡度毛竹林生物量、碳储量分布情况见表6。由表5、表6可知，在海拔50～450 m处、坡度16°～35°处，毛竹林生物量及碳储量分布均较多。

图1 蓝山县毛竹林分布图Fig.1 Distribution of moso bamboo in Lanshan County

可见毛竹生物量、碳储量随海拔与坡度的分布情况和毛竹资源随海拔与坡度的分布相一致。

表5 毛竹林乔木层生物量、碳储量随海拔分布情况Tab.5 Biomassandcarbonstocksdistributionofarborlayeratdifferentelevations海拔(m)生物量(×104t)碳储量(×104t)比例(%)<503.51.82.850～25042.221.334.2250～45057.128.846.3450～6509.64.87.8650～8505.62.84.5≥8505.42.74.4合计123.462.2100

表6 毛竹林乔木层生物量、碳储量随坡度分布情况Tab.6 Biomassandcarbonstocksdistributionofarborlayeratdifferentslopes坡度(°)生物量(×104t)碳储量(×104t)比例(%)0～531.52.46～1584.06.516～2552.626.542.626～355125.741.336～454.82.43.9≥464.12.13.3合计123.462.2100

4 结论与讨论

(1)本研究利用周国模[10]提出毛竹单株二元生物量模型，该模型结合株数随胸径、年龄的分布规律，可直接转换到各种区域测度的生物量估算，即毛竹林生物量估算的无尺度转换方法。该方法实现了毛竹林估算时大小尺度的自由转换问题，提高了估算结果的准确性。采用该方法估算出蓝山县毛竹林乔木层总生物量为1.234×106t，蓝山县毛竹林碳储量为38 t/hm2，高于浙江地区天目山毛竹林碳储量[19](34.48 t/hm2)和湖南会同县林区毛竹林碳储量[20](25.59 t/hm2)。

(2)从海拔高度看，毛竹林总面积的81.1%分布于海拔50～450 m处；从坡度看，毛竹林总面积的87.2%分布于16～35°处；蓝山县毛竹林总生物量及碳储量的80.5%均分布在海拔50～450 m处，蓝山县毛竹林总生物量及碳储量的83.9%均分布于坡度16～35°处。可见毛竹生物量、碳储量随海拔与坡度的分布情况和毛竹资源在海拔和坡度上的分布情况相一致。

(3)与何东进等[21]相关幂函数毛竹林生物量方程、何亚平等[22]毛竹生物量二项式回归方程和孙刚等[23]二元幂函数毛竹林生物量回归方程不同，本文根据森林资源规划设计调查数据选用周国模提出的生物量模型，推算出蓝山县毛竹林乔木层平均生物量为75.4 t/hm2，碳储量为38 t/hm2，该模型在蓝山县具有适用性，同时可为毛竹林碳汇计量工作提供参考。

[1] Sharma，Y.M.L.Bamboos in the Asia-Pacific region. Bamboo research in Asia[C]//Lessard，G.，Chauinard，A.(Eds.)，Proceedings of the Workshop held at Singapore，Publication of the International Development Research Centre，Ottawa，Canada，1980.

[2] LobovikovM，PaudelS，PiazzaM，et al.World bamboo resources：A thematic study prepared in the framework of the Global Forest Resources Assessment 2005[EB/OL].http：//www.fao.org/docrep/010/a1243e/a1243e00.HTM.

[3] QiuG，ShenY，Li D，et al.Bamboo in sub-tropical eastern China[C]//Long，S.，Jones，M.B.，Roberts，M.J.(Eds.).Primary productivity of grass ecosystems of the tropics and sub-tropics.Chapman & Hall，London，1992：159-188.

[4] 江泽慧.世界竹藤[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2002.

[5] 詹自强.上海佘山地区毛竹生物量与碳储量研究[D].上海：上海交通大学.2011.

[6] 张国防，缪碧华.毛竹经营管理的研究进展[J].福建林学院学报，2000，20(4)：375-379.

[7] 杨校生，吴良如，李正才，等.毛竹林经济和生态公益价值综合评价—以浙江省湖州市为例[J].竹子研究汇刊，2007，26(1)：1-5.

[8] Du HQ，Cui RR，Zhou GM，et al.The responses of Moso bamboo(Phyllostachys heterocycla var.pubescens)forest aboveground biomass to Landsat TM spectral reflectance and NDVI[J].Acta Ecologica Sinica，2010，30：257-263.

[9] 张蕊，申贵仓，张旭东，等.四川长宁毛竹林碳储量与碳汇能力估测[J].生态学报，2014，34(13)：3592-3601.

[10] 周国模，姜培坤.毛竹林的碳密度和碳储量及其空间分布[J].林业科学，2004，40(6)：20-24.

[11] 李意德，吴仲民，曾庆波，等.尖峰岭热带山地雨林生态系统碳平衡的初步研究[J].生态学报，1998，18(4)：371-378.

[12] 阮宏华，姜志林，高苏铭.苏南丘陵主要森林类型碳循环研究—含量与分布规律[J].生态学杂志，1997，16(6)：17-21.

[13] 李惠敏，陆帆，唐仕敏，等.城市化过程中余杭市森林碳汇动态[J].复旦学报：自然科学版，2004，43(6)：1044-1050.

[14] 李正才，傅懋毅，徐德应.竹林生态系统与大气二氧化碳减量[J].竹子研究汇刊，2003，22(4)：1-6.

[15] 陈先刚，张一平，张小全，等.过去50年中国中国竹林碳储量变化[J].生态学报，2008，28(11)：5218-5227 .

[16] 李军，张杨珠，赵荣进，等.蓝山县山地土壤发生特性与系统分类研究[J].湖南农业科学，2013(5)：45-48 .

[17] 湖南省林业厅.湖南省森林资源规划设计调查技术规定[S].2013.

[18] 国家林业局调查规划设计院.全国林业碳汇计量技术指南附件[S].2011.

[19] 罗华河.毛竹林生物学特性与栽培管理措施[J].中国林副特产，2004，73(6)：29-31.

[20] 周玉荣，于振良，赵士洞.我国主要森林生态系统碳贮量和碳平衡[J].植物生态学报，2000，24(5)：518-522.

[21] 何东进，洪伟，吴承祯，等.武夷山毛竹天然林生物量与能量分配规律及其与人工林的比较研究[J].西北植物学报，2003，23(2)：1680-1684.

[22] 何亚平，费世民，蒋俊明.长宁毛竹和苦竹有机碳空间分布格局[J].四川林业科技，2007，28(5)：10-14.

[23] 孙刚，邓文鑫，王陆军，等.安徽肖坑天然毛竹林生产力及其土壤养分特点[J].经济林研究，2009，27(3)：28-32.

BiomassandcarbonstocksdistributioncharacteristicsofPhyllostachysheterocyclacv.pubescensinLanshanCounty

KUANG Daibo1， WEN Min2， REN Yukun2， MI Xinyu2， WANG Pin2， TANG Daisheng2*

(1.Forestry Bureau of Lanshan County， Lanshan 425800， China；2.College of Forestry， Central South University of Forestry & Technology， Changsha 410004， China)

According to the Twelfth Five-Year Plan forest management inventory of Lanshan County，the result showed that there are 16 369.1 hm2ofPh.heterocyclacv.pubescensforest，accounting 52 114 827 culms，3 184 culms per hectare，And biomass of bamboo forest topped to 1.234×106tons，carbon stocks of bamboo forest topped to 6.22×105tons，one hectare biomass reached 75.4 tons，one hectare carbon stocks reached 38 tons.About 80.5% biomass and carbon stocks distribute at elevation of 50～450 m，83.9% of them distribute on slope of 16～35°.

Phyllostachysheterocyclacv.pubescens； biomass； carbon stocks； distribution characteristic

2015-07-16

* 为通讯作者。

S 718.56

A

1003 — 5710(2015)05 — 0079 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2015. 05. 017

(文字编校：龚玉子)