黑龙江省主要碳汇树种生物量异速生长方程研究

王海军，李峰，肖楠

(1.肇源县林业总站，黑龙江 大庆 166500；2.黑龙江省森林与环境科学研究院,黑龙江 齐齐哈尔 161005)



黑龙江省主要碳汇树种生物量异速生长方程研究

王海军1，李峰2，肖楠2

(1.肇源县林业总站，黑龙江 大庆 166500；2.黑龙江省森林与环境科学研究院,黑龙江 齐齐哈尔 161005)

通过对黑龙江省人工林和天然次生林中生长的银中杨、小黑杨、山杨、白桦、蒙古栎、红松、樟子松和兴安落叶松等8个主要碳汇树种的树高、胸径和生物量进行实测，以建立不同碳汇树种的生物量异速生长方程。结果表明，以胸径和树高为自变量，各树种的生物量异速生长方程分别为：红松，W=0.211(D2H)1.037 1；落叶松，W=0.062 9 (D2H)0.876 3；樟子松，W=0.057 9(D2H)0.929 6；银中杨，W=0.023 9(D2H)0.988 7；小黑杨，W=0.040 3(D2H)0.925 8；山杨，W=0.007 4(D2H)1.134 1；白桦，W=0.025 3(D2H)1.003 5；蒙古柞，W=0.003 8(D2H)1.209 7。

碳汇树种；生物量；异速生长方程

2015年巴黎气候变化大会刚刚落幕，中国在巴黎大会召开前提交的国家自主贡献文件中，提出将于2030年左右使二氧化碳排放达到峰值，并争取尽早实现，2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%到65%，非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右，森林蓄积量比2005年增加45亿m3左右。中国将于2017年全面启动碳交易市场，尽可能采取一些激励性的政策鼓励节能减排，以实现国家自主贡献目标。

目前国家发改委正式批准备案了3个林业碳汇项目方法学。黑龙江省作为林业大省，在林业碳汇交易中应该抓住机遇，把资源优势转化为经济优势，在碳汇造林项目及森林经营碳汇项目做大做强。为此，根据黑龙江省主要林分类型生物量调查资料，运用回归分析方法，建立了主要碳汇树种生物量异速生长方程，以期为黑龙江省林业碳汇评估交易提供简洁准确的计算方法。

1　试验材料

试验地区包括黑龙江省齐齐哈尔市、牡丹江市、七台河市的典型森林类型，共计8个树种。齐齐哈尔市的主要林分类型包括银中杨、小黑杨、樟子松人工林、兴安落叶松；牡丹江市的主要林分类型包括山杨、白桦、蒙古栎天然次生林；七台河市主要林分类型包括红松、樟子松人工林等。

在齐齐哈尔市的主要林分类型银中杨、小黑杨、樟子松、长白落叶松林分内，选择有代表性的地块，每种林分类型设置1块标准地；牡丹江市的山杨、白桦、蒙古栎天然次生林，在山坡的中部和下部分别设置1块标准地；七台河市的红松、樟子松每个林分类型分别设置标准地，总共设置标准地8块，标准地一般长度为40 m，宽度为25 m。各标准地林分生长情况见表1。

表1　调查样地林分生长情况

2　研究方法

本研究根据8个树种不同径阶的生物量实测数据与胸径及树高的关系，建立生物量异速生长方程。

在标准地内分别树种进行每木检尺，实测每株树木的胸径，求出每种树木的平均胸径。按照平均胸径在标准地内每种树木选取1株平均木，同时在标准地地内，在平均木上下不同径阶选取14株标准木。对平均木及标准木做树干解析，测定平均木及标准木的树干、树枝、树叶、树根的生物量，这样每个树种测定生物量15株标准木。

树干和树枝的生物量现场实测的全质量，树叶的生物量现场选取3个标准枝(大、中、小)，摘下标准枝上所有叶片，称质量，然后根据3个标准枝树叶的重量，估算全树叶片的鲜质量。树根的生物量现场人工挖取全树根称质量。树根的生物量测定偏差较大，个别标准地石块较多，难以挖掘树根，有的树种没有采取现场挖取全根的做法，而是采用根冠比(树根与树干之比)的值为0.26，来估算树根的生物量[1]。同时取得树木干、枝、叶、根的样品，并分别称取鲜质量，样品带回实验室，经过烘干计算树木各器官生物量。

每个标准木各器官(树干、树枝、树叶、树根)生物量合计为该标准木全树生物量。

根据8个树种实测的全树生物量资料，选取合适的数学模型进行回归，通过计算机运算，确定各树种的生物量异速生长方程。

3　结果分析

3.1以胸径为自变量的生物量估测方程

以胸径为自变量的生物量估测方程为

W=aDb

(1)

(1)式中W全树生物量，单位为kg；D为胸径，单位为cm；a、b为待求参数。

利用生物量实测数据，把生物量估测方程W=aDb进行回归，通过计算机运算,确定回归系数(见表2)。

表2　以胸径为自变量的主要树种生物量估测模型W=aD b

3.2以胸径和树高为自变量的生物量估侧方程

考虑到仅用胸径为自变量，不同树高的林分将可能得到相同的生物量，显然与实际不符。为此采用以胸径和树高两个因素为自变量的生物量估测方程

W=a(D2H)b

(2)

(2)式中W为全树生物量，单位为kg；D为胸径，单位为cm；H为树高，单位为m；a、b为待求参数。

把估测方程W=a(D2H)b进行回归，通过计算机运算,确定回归系数(见表3)。

表3　以胸径、树高为自变量的主要树种生物量估测模型a(D 2H)b

表2和表3所列的8个树种，是黑龙江省人工林和天然林的主要碳汇树种。以上8个树种的生物量生长方程，生物量为全树生物量(干、枝、叶、根合计)，来源于8个树种的120株生物量实测资料，经过计算机回归拟合而得到的。在碳汇量估测时，适用于我省中龄林以上相应的林分类型。

以胸径为自变量的生物量方程(一元方程)在实际运用中更简洁，只要计算出林分的平均胸径，便可直接估算出林分的生物量。但估算精度没有以胸径、树高两个因素为自变量的生物量方程(二元方程)的估算精度高，一元生物量方程相关系数在0.95以上。

以胸径、树高两个因素为自变量的生物量方程，在野外调查时要调查林分的平均胸径和平均树高，工作量有所增加，但是提高了估算精度，二元生物量方程相关系数为0.98或0.99。

各地区在根据实际情况应用时，合理选择一元或二元生物量方程。

4　结果与讨论

4.1确定出黑龙江省8个主要碳汇树种的生物量异速生长方程，在碳汇量估测时，适用于中龄林以上相应的林分类型。

4.2以胸径为自变量的生物量方程(一元方程)在实际运用中更简洁，但估算精度没有以胸径、树高两个因素为自变量的生物量方程的估算精度高。以胸径、树高两个因素为自变量的生物量方程(二元方程)，在野外调查时要调查林分的平均胸径和平均树高，工作量有所增加，但是提高了估算精度。

4.3在黑龙江省人工林及天然次生林碳汇估测工作中，结合碳汇项目方法学的要求，只需在相应的林分中设置样地，测定样地内树木平均胸径及平均树高，直接代入一元或二元生物量方程中，即可得出准确的生物量预测结果。这样不仅可以免去再次破坏林地植被，而且省工、省时、准确，因此该一元或二元生物量方程在碳汇估测及林业生产经营中具有很高的实用价值。

[1] 李怒云.林业碳汇计量[M].北京：中国林业出版社，2009：118

Allometric Equation for Biomass of the Main Carbon Sinks Species in Heilongjiang Province

Wang Haijun1,Li Feng2,Xiao Nan2

(1.Zhaoyuan County Forestry Station,Daqing 166500,China;2. Academy of Forest and Environment of Heilongjiang Province,Qiqihar 161005,China)

Tree height,DBH and biomass of eight carbon sink species (Populusalba×P.berolinensis，Populussimonii×P.nugra，Populusdavidiana，Betulaplatyphylla，Quercusmongolica，Pinuskoraiensis，Pinussylvestrisvar.mongolica，Larixgmelinii) grew in the plantation and nutural forest in Heilongjiang Province were determined to establish allometric equation for biomass of different carbon species. Result shows that taking DBH & tree height as independent variables,the biomass of each species allometric equations is respectively:Pinuskoraiensis,W=0.211(D2H)1.037 1;larch,W=0.062 9(D2H)0.876 3;Pinussylvestrisvar.mongolica,W=0.057 9(D2H)0.929 6;Populusalba×Populusberolinensis,W=0.023 9(D2H)0.988 7;Populussimonii×P.nigra,W=0.040 3(D2H)0.925 8;Populusdavidiana,W=0.007 4(D2H)1.134 1;Betulaplatyphylla,W=0.025 3(D2H)1.003 5;Quercusmongolica,W=0.003 8(D2H)1.209 7.

carbon species;biomass;allometric equation

1005-5215(2016)05-0021-02

2016-02-22

王海军(1963-)，男，黑龙江肇源人，大学，工程师，现从事林业站工作.

李峰(1963-)，男，黑龙江呼兰人，大学，研究级高级工程师.

S718.55

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2016.05.006