浙江中部4种类型公益林净初级生产力研究

钱逸凡陈国富余树全吴昊沈娜娉

（1 国家林业局华东林业调查规划设计院 浙江杭州 310019；2 浙江农林大学 浙江临安 311300）

浙江中部4种类型公益林净初级生产力研究

钱逸凡1陈国富1余树全2吴昊1沈娜娉1

（1 国家林业局华东林业调查规划设计院 浙江杭州 310019；2 浙江农林大学 浙江临安 311300）

利用浙江中部517个公益林固定小班监测数据，对浙江中部4种公益林的净初级生产力进行研究。结果表明，浙江中部公益林植被恢复成效显著，松林、杉木林、针阔混交林和阔叶林群落的净初级生产力达到5.52 t·hm-2·y-1、6.47 t·hm-2·y-1、7.09 t·hm-2·y-1、8.56 t·hm-2·y-1，高于浙江省的整体水平。密度是影响当前公益林净初级生产力大小关键。在较低的水平下，密度每增高1000株·hm-2，松林、杉木林、针阔混交林、阔叶林群落的净初级生产力平均增长1.56 t·hm-2·y-1、1.22 t·hm-2·y-1、0.93 t·hm-2·y-1、和1.45 t·hm-2·y-1。公益林群落生物量与净初级生产力具有较高相关性，但利用这个关系在大尺度上推算生产力有着较大的不确定性，因此采用本地的参数和按类型分类进行详尽的统计，得到的生产力估算值更可靠，对公益林经营管理具有更高的指导意义。

公益林；生物量；净初级生产力；浙江中部

由于人类的过度利用，浙江典型的亚热带森林群落遭到巨大的破坏，带来了许多生态问题。为此，浙江省于2001年起全面启动实施“200×104hm2生态公益林”计划，而浙江中部地区承接南北、区域面积大，且原始植被几乎完全毁坏，因此公益林的建设备受社会各界的关注[1、2]。近年来，关于浙江省公益林的研究也逐渐增多，主要集中在群落结构特征、及公益林生态系统服务功能等方面，公益林净初级生产力的研究虽有涉及但普遍存在着样本少、缺乏系统性等问题，尤其目前尚无对浙江省中部区域尺度的专项研究。因此，本研究的开展利于了解浙江中部公益林的净初级生产力现状，为加快公益林恢复提供科学依据。

1 研究区概况

浙江中部面积广阔，包括金华市的全境以及绍兴市、衢州市、台州市和丽水市的绝大部分地区。该地区开发历史悠久，经历了几千年人类活动和干扰，原生森林植被大多已破坏无遗，特别是近百年来几乎完全毁坏。20世纪50年代以来，浙江省经济社会快速发展，人为活动频繁，环境再一次被破坏。为此，浙江省于2004年完善了森林分类区划，界定了公益林，建立了森林生态效益补偿制度，政府每年投入巨大的资金对公益林进行补偿，中部地区森林恢复迅速，其公益林面积达165.46万公顷，占浙江省公益林总面积260.70万公顷的63.47％，是浙江省的生态建设的重点区域。

2 研究方法

2.1 样地设置与调查

根据浙江省行政区划，选取可代表中部五市平均质量的县市进行重点观测，设置包括嵊州市(绍兴地区)、东阳市(金华地区)、仙居县(台州地区)、缙云县(丽水地区)、江山市(衢州地区)在内的公益林固定监测小班[3]，共设监测小班517个[4]，在对所有固定监测小班进行全面踏查的基础上，每个小班选择典型地段设置固定样地(20 m×20 m)进行调查。

2.2 数据处理

2.2.1 森林生物量

研究采用平均生物量法，即利用野外数据获得的单位生物量乘以该类型群落的面积，推算浙江中部各个森林群落生物量[5]。

2.2.2 净初级生产力

净初级生产力是植物光合作用后减去所有呼吸后的剩下的所有组织产物。其公式如下：

式中，MABI为生物量年增量(Mean annual biomass increment)，为群落生物量与林龄的比值。

3 结果与分析

3.1 公益林净初级生产力

通过对群落生产力的研究发现，浙江中部4种生态公益林群落净生物量、增长量(MABI)、年凋落物量(L)、净初级生产力的差异均为显著(p＜0.05)。其中MABI由高到低为杉木林＞针阔混交林＞阔叶林＞松林；L由高到低为阔叶林＞针阔混交林＞松林＞杉木林；净初级生产力由高到低为阔叶林＞针阔混交林＞杉木林＞松林，表明目前中部地区公益林群落中的松林净初级生产力低、年均净增生物量最少，年凋落物量较低，地力衰退的风险较大，特别是浙江省中部地区松林面积达到37.58％，影响了公益林各项生态服务功能的有效发挥，见表3.1。

表3.1浙江中部公益林净初级生产力

对比浙江省公益林的平均水平发现，浙江省中部地区各公益林净初级生产力均高于浙江平均水平[6]，其中松林(5.52 t·hm-2·y-1)高出浙江平均水平（4.85 t·hm-2·y-1）的13.81％；杉木林(6.47 t·hm-2·y-1)高出浙江平均水平（4.57 t·hm-2·y-1）的41.36％；针阔混交林(7.09 t·hm-2·y-1)高出浙江平均水平(6.59 t·hm-2·y-1)的7.59％；阔叶林(8.56 t·hm-2·y-1)高出浙江平均水平(8.35 t·hm-2·y-1)的2.51％，这表明浙江中部在公益林的植被恢复上是领先的。但与方精云等对中国相同群落类型平均水平的估算相比，浙江中部公益林均较低，其中松林、杉木林、针阔混交林和阔叶林的估算结果分别为8.56 t·hm-2·y-1、8.41 t·hm-2·y-1、11.26 t·hm-2·y-1和10.43 t·hm-2·y-1，这主要是由于方精云等采用的是生产力和生物量的关系进行生产力的估算，没有考虑林龄的因素[7]。此外，本研究与Zhang等在2007年的研究方法均采用MABI与L之和的估算方法相同[8]，表明在省级尺度上采用本地的参数和按类型分类进行详尽的统计，得到的净初级生产力估算值更可靠。

3.2 林龄、密度与净初级生产力

由于林木生长习性的不同，其生长速度应林木种类而存在差异，分为速生树种、中生树种和慢生树种，而相同树种在不同的年龄阶段生长速度差异也很大。包括松林、杉木林、针阔混交林和阔叶林在内的4种公益林群落的净初级生产力随林龄的增长表现出微小的降低趋势，净初级生产力与林龄之间均未表现出明显的相关性。表明在短期内林龄的增长，并不会对浙江中部公益林的净初级生产力产生较大的影响，这也表明公益林生物量将在未来较长的一段时间内仍保持快速的增长。

林分密度是单位面积上的个体数量、种类、分布对立地的利用程度，林分生产力是在某一定的立地上的生长量，是由该立地上现有林木的数量、种类和分布决定的。4种公益林净初级生产力与乔木密度满足指数模型关系，均随着密度的增加形成指数型增长，其中松林密度每增长1000株·hm-2，净初级生产力平均增长1.56 t·hm-2·y-1；杉木林、针阔混交林、阔叶林则分别增长1.22 t·hm-2·y-1、0.93 t·hm-2·y-1、和1.45 t·hm-2·y-1。高密度的群落在中幼龄林阶段利于提高净初级生产力，但随着林龄增长森林群落结构不断改善，密度过高的森林群落会出现自疏现象，林龄≥40a之后未发生演替的群落其密度会逐渐稳定，松林、杉木林、针阔混交林和阔叶林群落的平均密度分别下降稳定至1033株.hm-2、1818株.hm-2、1110株.hm-2和2075株.hm-2。受群落密度的影响，群落平均生产力也逐渐下降稳定在5.39 t.hm-2.y-1、5.85 t.hm-2.y-1、5.89 t.hm-2.y-1和8.20 t.hm-2.y-1。将密度分为6个等级对公益林群落生产力进行统计，见表3.2。不同密度等级下4种公益林净初级生产力差异显著；相同密度等级下（D＜4000），阔叶林具有最高的净初级生产力，达到11.24 t·hm-2·y-1，表明密度更高、由更多耐阴性树种构成的阔叶林在净初级生产力上更具有优势。

表3.2不同密度等级净初级生产力的差异

3.3 群落生物量与净初级生产力

森林生物量是森林群落结构与组成的综合反映，其中植物体年龄和数量特征是影响生物量大小的重要因子；而净初级生产力是反映森林生态系统结构优劣和功能高低的重要指标。研究发现，松林、杉木林、针阔混交林和阔叶林4种公益林群落生物量与生产力的相关系数为0.704、0.451、0.626和0.703；均为极显著(p＜0.01)，群落生物量与生产力满足对数函数关系，即随着群落生物量的增加净初级生产力逐渐增加并趋于稳定。研究发现4种公益林群落生物量与净初级生产力之间存在极显著的相关性(p＜0.01)，相关系数分别为0.732、0.502、0.572和0.706。因此群落净初级生产力与群落生物量有着较高的一致性，常被应用于大尺度上的区域净初级生产力估算。但这种估算方法过分的强调了密度因子对生产力的作用，并没有考虑林龄变化过程中群落生产力的变化特征。因此，应用生物量与生产力的关系推算群落生产力方便、快捷；但存在较大的误差，难以满足小尺度上森林净初级生产力的估算。而生物量积累与生产力提升具有一致性，显然对公益林经营管理具有较高的指导意义。

4 结论与讨论

通过对浙江中部公益林净初级生产力的研究发现，密度是当前影响各公益林净初级生产力大小关键。本研究表明，在150-5350株·hm-2的范围内，密度每增长1000株·hm-2，松林、杉木林、针阔混交林、阔叶林群落的净初级生产力平均增长1.56 t·hm-2·y-1、1.22 t·hm-2·y-1、0.93 t·hm-2·y-1、和1.45 t·hm-2·y-1。此外，林龄对现阶段公益林的净初级生产力影响并不十分明显，中部地区的公益林的生物量将在未来较长的一段时间内持续增长。但松林、杉木林的凋落物量较少，不利于土壤自肥、保水与改良及进一步植被恢复的实现，其生态效益相对较低。因此，在土壤十分痔薄、阔叶树不易生长的生境上可以保留马尾松林，而在有一定土壤条件的地方可以对其进行改良，增加阔叶树成分。

浙江中部公益林植被恢复成效显著，松林、杉木林、针阔混交林、阔叶林群落的净初级生产力达到5.52 t·hm-2·y-1、6.47 t·hm-2·y-1、7.09 t·hm-2·y-1、8.56 t·hm-2·y-1，高于浙江省的整体水平。公益林群落植被生物量与净初级生产力具有较高相关性，但利用这个关系在大尺度上推算净初级生产力有着较大的不确定性，因此采用本地的参数和按类型分类进行详尽的统计，得到的净初级生产力估算值更可靠，对公益林经营管理具有更高的指导意义。

[1]钱逸凡，韩冰园，伊力塔，等. 浙江中部地区公益林的群落结构[J]. 浙江农林大学学报， 2013, 30(6): 830-838.

[2]余树全. 浙江淳安天然次生林演替的定量研究[J]. 林业科学， 2003, 39(1): 17-22.

[3]钱逸凡，伊力塔，张超，等. 浙江省中部地区公益林生物量与碳储量[J].林业科学，2013,49(05):17-23.

[4]钱逸凡，伊力塔，钭培民，等. 浙江缙云公益林生物量及固碳释氧效益[J]. 浙江农林大学学报. 2012, 29(2): 257-264.

[5]袁位高，江波，葛永金，等. 浙江省重点公益林生物量模型研究[J]. 浙江林业科技，2009, 29(2): 1-5.

[6]方精云，徐嵩龄. 我国森林植被的生物量和净生产量[J]. 生态学报，1996, 16(5): 497-508.

[7]Zhang J, Ge Y, Chang J, et al. Carbon storage by ecological service forests in Zhejiang Province, subtropical China[J]. Forest Ecology and Management. 2007, 245(1): 64-75.

S758.5

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1004-7743（2014）02-0036-03

2014-04-15