四川香椿人工林生物量与碳储量研究

王延茹，侯广维，彭培好，林 林，杨世之，周 琼

（1.成都理工大学旅游与城乡规划学院，四川成都 610059；2.四川省林业干部学校，四川成都 610081）

四川香椿人工林生物量与碳储量研究

王延茹1，侯广维2，彭培好1，林 林2，杨世之2，周 琼2

（1.成都理工大学旅游与城乡规划学院，四川成都 610059；2.四川省林业干部学校，四川成都 610081）

探讨了不同发育阶段香椿人工林生物量和碳储量的变化规律。对四川省香椿人工林生物量和碳储量进行了调查。研究表明：3 a～24 a生香椿乔木层生物量的变异范围为1.38 t·hm－2～130.89 t·hm－2，碳储量的变异范围为0.68 t·hm－2～64.62 t·hm－2，1 a～20 a生香椿生物量和碳储量动态变化波动较大，20 a之后呈快速增长趋势，香椿生物量和碳储量均在香椿成熟期达到最大；模拟构建了香椿的树高、胸径和单株立木生物量模型（X表示年龄）：H＝－0.26X2＋1.4338X＋0.80936，D＝0.01057X2＋1.5977X－0.06318，W＝0.00315X2－0.03525X＋0.09871，其拟合相关系数分别为0.8313、0.9788、0.9971。香椿生物量和碳储量动态变化过程划分了3个阶段，1 a～10 a为香椿幼龄林生物量和碳储量缓慢上升期，11 a～20 a为香椿中龄林生物量和碳储量中速上升期，21 a～30 a为为香椿成熟林生物量和碳储量快速上升期；本文还为香椿人工林碳汇功能提出了合理的林分密度，香椿幼龄期按照初植密度1 666株·hm－2种植，香椿速生期抚育间伐密度保存在405株·hm－2，香椿成熟期抚育间伐密度保存在240株·hm－2为宜。该研究为香椿人工林群落碳汇功能与林分经营管理提供基础资料。

香椿人工林；生物量；碳储量；林分密度

香椿［Toona sinensis（Juss.）Roem.］为楝科（Meliaceae）香椿属（Toona Roem）多年生落叶乔木，是我国南方优良速生丰产用材树种之一。香椿在四川主要分布在海拔1500m以下的山地和广大平原地区，在四川盆周山地最高海拔可达2 000 m。目前对香椿栽培管理技术［1～3］、生物生态学特性［4～6］、化学成分［7～9］和生长规律［10－11］的研究报道较多，但对香椿人工林的生物量与碳储量研究的报道甚少［12］。本文以四川地区香椿人工林为研究对象，探讨不同发育阶段香椿人工林生物量与碳储量。为香椿人工林群落碳汇功能与林分经营管理的研究提供依据。

1 研究区自然概况

研究区选择有代表性的四川盆周山地和西南山地的彭州市、崇州市、峨眉山市、芦山县、南江县、平昌县、西昌市香椿人工林栽培区，各香椿栽培区的自然条件如表1所示。

表1 香椿栽培区自然概况

2 研究方法

2.1 样地设置与调查

选取样地为人工造林地，结合当地退耕造林记录和计数样芯年轮确定样地林龄。选择林龄为3 a～24 a的林地，密度为25株·hm－2～14 200株· hm－2的林分中设置了14个20m×20m的标准地，两个10 m×10 m的样地，两个5 m×10 m的样地，对样地内香椿进行每木检尺，实测2717株香椿的胸径、树高等生长指标。

2.2 生物量估算

利用材积－生物量法测定香椿乔木层现存立木生物量，并根据香椿立木材积公式［13～15］计算单株材积，然后依据生物量公式W＝aVb（a＝2.1529，b＝0.6085）［16］计算出生物量与材积间的转换系数0. 57［17～19］，进而求得各样地香椿人工林生物量。

2.3 碳储量的估算

森林立木碳储量为森林立木生物量乘以转换系数进行估算，本文采用转换系数0.4937［16～19］来计算香椿人工林立木碳储量。

2.4 森林生物量和碳储量预测

根据树龄、树高、胸径等参数模拟构建香椿单株立木生物量模型（X表示年龄）W＝0.00315X2－0.03525X＋0.09871，预测各阶段香椿人工林生物量和碳储量。

3 结果与分析

3.1 香椿人工林乔木层生物量

对四川省香椿人工林乔木层生物量进行分析（表2与图1），结果表明：3 a～24 a香椿乔木层生物量的变异范围为1.38 t·hm－2～130.89 t· hm－2，动态变化差异大。18个样地中生物量平均值为40.48 t·hm－2，其中生物量超过100 t·hm－2的样地仅有3个，分别是位于西昌城区老街亭的7 a生香椿人工林、南江县蒲家河景田村的24 a生香椿人工林和南江县沙河镇周山村的8 a生香椿人工林，乔木层生物量依次为102.28 t·hm－2、105.77 t ·hm－2、130.89 t·hm－2，生物量小于10 t·hm－2的样地也有3个，分别是位于芦山县龙门乡季家坝的3 a生香椿人工林、彭州市通济镇大坪村的8 a生香椿人工林和峨眉山市杨河国河坪的17 a生香椿人工林，乔木层生物量依次为1.38 t·hm－2、2.72 t· hm－2、4.45 t·hm－2，西昌市和南江县香椿生产潜力较大。由于香椿所处的地理环境差异、香椿自身的生物学和生态学特性及其它因素影响导致香椿生长状况有所不同，1 a～20 a香椿生物量动态变化波动较大，20 a之后香椿生物量呈快速增长趋势，香椿的数量成熟期在20 a之后，香椿生物量在20 a之后达到最大。香椿在地理环境相同的地区，林龄、树木胸径、林分密度是影响生物量最大的因素。

3.2 香椿人工林碳储量

森林碳储量是以森林生物量为载体，林分立木生物量的高低直接反映了森林碳储量的多寡，所以根据林木含碳量即林分生物量，可估算出整个森林碳储量［20］。对四川省香椿人工林乔木层生物量进行分析（表2与图1），结果表明：3 a～24 a香椿人工林碳储量的变异范围为0.68 t·hm－2～64.62 t· hm－2，18个样地中南江县沙河镇周山村8 a生香椿碳储量最大为64.62 t·hm－2，芦山县龙门乡季家坝3a生香椿碳储量最小为0.68 t·hm－2，平均香椿碳储量为19.99 t·hm－2。随着林龄的增大，香椿固碳能力逐渐增强，香椿固碳能力在20 a之后达到最大。

表2 不同林龄段香椿人工林树高、胸径、密度、蓄积量、生物量及碳储量

图1 四川香椿人工林生物量和碳储量动态变化曲线

3.3 香椿林分生物量与碳储量预测

根据树龄、树高、胸径等参数模拟构建香椿树高、胸径、单株立木生物量模型（X表示年龄）：H＝－0.26X2＋1.4338X＋0.80936，D＝0.01057X2＋1.5977X－0.06318，W＝0.00315X2－0.03525X＋0.09871，其拟合相关系数分别为0.8313、0.9788、 0.9971，预测各阶段香椿人工林生物量和碳储量。香椿幼龄期，按照初植密度1 666株·hm－2种植，10 a生香椿林生物量可达75.68 t·hm－2，森林碳储量可达37.08 t·hm－2，香椿速生期，抚育间伐密度保存在405株·hm－2，20 a生香椿林生物量可达118.39 t·hm－2，森林碳储量可达58.01 t·hm－2，香椿成熟期，成熟林间伐保存在240株·hm－2为宜，30 a生香椿林生物量可达219.58 t·hm－2，森林碳储量可达107.59 t·hm－2（表3）。

表3 不同密度香椿人工林预测树高、胸径、生物量与碳储量变化

对香椿生物量和碳储量动态过程进行分析（图2），结果表明：1 a～10 a为香椿幼龄林生物量和碳储量缓慢上升期，11 a～20 a为香椿中龄林生物量和碳储量中速上升期，21 a～30 a为为香椿成熟林生物量和碳储量快速上升期。在同一地区香椿生物量和碳储量均呈波动上升趋势，香椿间伐时期发生明显变化，香椿生物量和碳储量均在香椿成熟期达到最大。

图2 香椿生物量和碳储量动态变化曲线

4 结论与讨论

由于香椿所处的地理环境产生气候差异、香椿自身的生态学特性及其它因素影响导致香椿生长状况有所不同。1 a～20 a香椿生物量和碳储量动态变化波动较大，20 a之后呈快速增长趋势。在同一地区香椿生物量和碳储量均呈波动上升趋势，香椿林分经间伐后发生明显变化，香椿生物量和碳储量均在香椿成熟期达到最大。1 a～10 a为香椿幼龄林生物量和碳储量缓慢上升期，11 a～20 a为香椿中龄林生物量和碳储量中速上升期，21 a～30 a为香椿成熟林生物量和碳储量快速上升期。

林分密度对香椿林生物量及碳储量有较大影响，合理控制林分经营密度就成为森林培育的重要技术管理调控措施。香椿幼龄期，按照初植密度1 666株·hm－2种植，香椿速生期，抚育间伐密度保存在405株·hm－2，香椿成熟期，成熟林间伐保存在240株·hm－2为宜，控制适合的林分密度可以较快获得较高的林分总生物量与碳储量。

在不同林龄下，香椿生物量模型W＝0.00315X2－0.03525X＋0.09871能模拟乔木层生物量大小变化，但不能直接反应香椿各器官生物量的大小关系及分配格局。

四川省具有广阔的发展香椿人工林前景，川西南山地与盆周山地的香椿生物量和碳储量生产力大，川西南山地具有大面积的宜林荒山且发展潜力巨大，可以营造香椿混交林来增加森林生物量和碳储量改善当地生态环境，以达到绿化全川的目标。

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Research on the Carbon Storage and Biomass of Toona sinensis Plantations in Sichuan

WANG Yan-ru1HOU Guan-gwei2PENG Pei-hao1LIN Lin2YANG Shi-zhi2ZHOU Qiong2
（1 Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2 Sichuan Forestry Cadre Schoo，Chengdu 610081，China）

To know the changes of different developmental stages of plantation biomass and carbon storage of Toona sinensis in Sichuan Province，investigationsweremade on the biomass and carbon stock of artificial toona forest.The results showed that3 years～24 years old Chinese toona tree layer biomass variation range varied from 1.38 per hectare to 130.89 per hectare，the variation range of carbon storage was from 0.68 per hectare to 64.62 per hectare，the biological amountand carbon storage dynamics change fluctuations of1 year～20 years old toona treeswere larger，20 years old toona trees had a trend of rapid growth，the biomass and carbon storage reached themaximum in themature period of Toona sinensis；Simulation was done to build Chinese toona tree height，DBH and individual tree biomassmodel（X as age）：H＝－0.26X2＋1.4338X＋0.80936，D＝0.01057X2＋1.5977X－0.06318，W＝0.00315X2＋0.03525X＋0.09871，and their fitting correlation coefficients respectively 0.8313，0.9788 and 0.9971.Toona sinensis biomass and carbon storage dynamics change processwere divided into three stages.At the age of1 to 10 Toona sinensis juvenile forest'biomass and carbon stock slowly rose，at the age of11 to 20 forestbiologicalamount and carbon storage was in amedium speed rise，at the age of21 to 30，mature forest biomass and carbon storage was in the period of rapid rise.Therefore，this paper put forward reasonable stand density carbon sink function of Toona sinensis plantation，Toona sinensis in the juvenile stage in accordance with the initial planting density of 1 666 trees per hectare should be cultivated，at the toona fast-growing stage the thinning density should concerved at 405 trees per hectare，in Toona sinensis mature period，the thinning density preservation at240 trees per hectare was appropriate，aiming to provide the basis for the data analysis of the research for the function of carbon sequestration and forest plantations community management.

Toona sinensis Plantation，Biomass，Carbon Storage，Stand Density

10.16779／j.cnki.1003－5508.2016.04.005

S718.55

A

1003－5508（2016）04－0024－04

2016-06-01

2015年地方标准修订，四川省质量技术监督局资助。

王延茹（1991-），女，在读研究生，专业自然地理学。