浅谈森林生物量的测定方法

陈巍

【摘要】：森林生物量是森林生态系统的最基本数量特征，生物量数据是研究许多林业问题和生态问题的基础，因此，准确测定生物量十分重要。本文通过对阔叶混交林林分生物量的分析，以及从林分因素、立地因素、龄组角度对林分生物量的变化规律进行了分析，为之后林分生物量研究提供一些理论依据与基础数据。

【关键词】：阔叶混交林；生物量；生物量轉换系数；生物量动态变化

1、 森林生物量研究背景

森林是地球生态系统中不可缺的主要组成部分，它为人类提供了大量的木材资源、动物栖息环境，具有调节小区域气候、改善空气质量、防止水土流失、涵养水源等作用，对于森林未来动态的评估具有显著的意义。过去的十多年中，地球表面温度已经上升了0.3-0.6摄氏度，自然气候调控已经超出负荷，气候变化通过温度胁迫、水分胁迫、物候变化、生物地球化学循环等方式对森林产生重要的影响。能源是人类赖以生存的物质保证，在先进社会生活生产方面主要的能源消耗仍然以不可再生资源为主，包括煤炭、石油、天然气等化石燃料，这些资源的使用导致大量的空气污染以及环境污染，其剩余数量不足以满足人类今后的需求，从可持续发展的角度考虑，新能源以及可再生生物质能源是解决当前能源枯竭问题的一个主要的方法。森林生物量是研究森林生态系统的重要数据指标，是多数林分模型结构的基础，对研究大范围区域内，森林与环境之间的相互作用、生物地球化学循环、、能量流动、净生产力、碳循环和碳管理以及评估系统生产力与环境的相互关系等都具有重要的科学价值。调查研究得到了几乎所有常见的针阔叶自然林分以及人工林分的生物量数据，覆盖多个气候区域，为全面总结中国森林生物量研究的成果奠定了基础。由此可见，森林生物量的研究对于解决全球碳循环以及生物质能源的研究有着重要的意义。

2、 森林生物量测定方法

生物量是植物有机生命体在脱去水分后剩余物质的干重总和，也可以理解为单位时间单位面积下，植物通过光合作用以及呼吸作用的共同耦合影响下，剩余的净初级生产力的剩余累积量。植物生物量包括活体部分以及枯损部分两个主体，其中活体部分占据植物器官的主体，而植物活体器官主体有着物质的干重总和也被称为现存量，由于早期研究中，人们往往忽略了枯损部分植物的生物量，所以在文献中出现的现存量一词同生物量有着相类似的含义。森林生物量通常包括乔木层生物量（如树干、树枝、树叶、树根）以及林下植被生物量（如灌草、苔藓、枯枝落叶以及森林腐殖质等）。在森林当中，林分植被生物量所占比重远远小于乔木层林分生物量，尤其是在人工林当中。森林生物量有着不同的测定方法，相对较为准确的方法是对林分不同水平的植物进行直接收获，分组累计测量求和，测定方法主要包括皆伐法、标准木法和相对生长法三种常规方法。

2.1皆伐法

对于具有开采条件的林分，根据林分面积以及环境条件选择适应大小的样地，对该样地范围内所有层次的植物进行全部砍伐、切割，不同植物器官重量累计求和，一次性推算单位面积各林层以及器官的生物量。采用该法测定的数据准确可靠，常作为真值与采用其他方法的估计值进行比较，但此法费时费力且具有巨大的破坏性，在实际操作中较少用于测定乔木层生物量，而常用于测定林下植被生物量。

2.2标准木法

此法可细分为平均标准木法和分层标准木法两种。

2.2.1平均标准木法：首先对标准地内的树木进行每木检尺，以调查树木的胸径或者树高为主要区分依据，选择能够代表这一林分的平均木作为生物量研究的参考木，将平均木伐倒后测定不同器官的生物量，然后乘以林分密度得到林分生物量。

2.2.2分层标准木法：按不同胸径径阶或树高将标准地树木分成不同层次，然后在各层内选取标准木，求得生物量后同林分密度株数相乘后得到林分总体生物量。该方法相对于天然林而言更加适合人工栽植的林分。因为人工林具有较高的规律性，单木径阶大小能够满足一定的数学规律。根据不同的测树指标选取的标准木是不同的，进而推算的林分生物量值也存在一定的差异。

2.3相对生长法

基于树木器官生长量间存在协调生长的相对关系，人们在研究区内选取多株标准木，伐倒后测定标准木的器官生物量，然后建立器官生物量与测树指标之间的关系，然后再以实测的测树指标推算林分生物量。此法广泛应用于森林生物量和生产力的估测中。

3、 森林生物量估算方法

森林资源资料的传统方法在区域尺度的森林生物量及其动态的评估中仍然占据十分重要的位置，生物量研究还可以用于校验基于遥感信息的模型并提高其预测性能。森林生物量数据具有较广的分布范围，在时间以及空间上具有较高的连续性，调查以及计算具有一定的精度，有着广泛的适用性，测量获取相对简单等优点 。为了更好地研究森林生物量，通常情况下人们更加关注林分特定时间空间状态下的变化，这使得生物量动态的研究具有更高的意义，目前主要有平均生物量法和材积源生物量法等两种常规方法。有助于提高中国森林生态系统生物量，碳收支及其动态评估的准确定。

3.1平均生物量法：平均生物量法是指基于野外实测标准地的平均范围面积生物量与该森林类型的面积来估算区域尺度生物量的方法。该方法在国际生物学计划实施期间得到广泛应用。然而，标准地通常选择高于研究平均生物量水平的林分，这将会高估区域尺度森林生物量。

3.2材积源生物量法：材积源生物量法是指基于立木材积，通过生物量估算参数估算区域尺度器官生物量、地上生物量乃至总生物量的方法。树干生物量虽然在森林生物量中的比例因发育阶段、树种和条件等的不同而有较大的差异，但是与立木材积存在很强的相对生长关系。因此，基于立木材积、立木蓄积量来推算森林生物量的理论上是可行的。

4、 森林生物量发展趋势

目前，全世界各个国家的专家和学者主要从两方面着手从事对森林生物量的研究。一方面是从森林生物量与森林生态系统中某一影响因子之间的联系着手，对森林生物量进行不断的深入和细化的研究；另一方面是研究树木地上部分生物量随全球范围气候和环境的变化规律，以及地上部分生物量随全球范围气候和环境变化的分布规律。林分生物量的研究主要是通过以建好的林木生物量模型及森林资源清查资料进行估计，由于森林生物量的重要，而测定林分生物量是测定森林生物量的基础，通过建立林分生物量模型，既可以大大减少外业工作量，又可以减少对森林的保护，最终提高森林生物量的估计精度。为此林分生物量的研究变得越发重要。今后树种空间结构在林分生长进程中的变化或将成为研究森林生物量的又一趋势，而目前对于混交林生产力以及地下部分生物量的研究也是趋势之一。基于遥感技术和样地实际测量的数据创建生物量模型、森林蓄积量与生物量转换模型，进一步得到森林碳储量也是目前研究的热点之一，结合“3S”技术监测森林生物量和碳储量变化，对国家森林资源监测意义重大。

【参考文献】：

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