基于森林资源调查的北京西山油松人工林生物量动态变化研究

梁佳宁 刘洋 姜博鑫

摘要：  基于森林资源调查数据分析西山林场油松人工林生物量多年动态变化情况，结果表明：2004～2014年，油松人工林以近熟林和成熟林为主，成熟林面积和生物量大幅增长，幼龄林、中龄林、近熟林面积和生物量明显减少，单位面积生物量及生产力最高的立地类型为低阴中松，单位面积生物量按大小排序：阔叶混交林>针阔混交林>针叶混交林>針叶纯林。

关键词：  油松;  人工林;  生物量;  动态变化

中图分类号：   S 791. 254               文献标识码：   A                文章编号：1001 - 9499（2020）01 - 0038 - 04

油松（Pinus tabuliformis）是中国北方广大地区的主要造林树种之一，其根系发达、树姿雄伟、枝叶繁茂，有良好的保持水土和美化环境功能[ 1 ]。油松天然分布广泛，北起辽宁南郊，南至川甘接壤地区，西至宁夏贺兰山，东至山东山地，垂直分布的最高海拔可达2 700 m[ 2 ]。油松在北京地区分布广泛[ 3 ]，北京市现有森林面积45.5万hm2，其中油松人工林占总面积的17.3%，在保护地区生态安全方面起到非常重要的作用。本研究以西山林场二类资源调查数据为依据，分析油松人工林生物量和森林生产力动态变化情况，这对于提高油松林分质量、加强林区资源管理、发挥北京地区生态和景观效益具有积极意义。

1 研究区概况

1. 1 自然条件

西山林场位于北京市西郊小西山，地跨海淀、石景山和门头沟3个行政区，经营面积5 949.1 hm2。该地属暖温带大陆性季风气候，夏季闷热多雨，冬季干旱多风，降雨分布不均匀，年均降水量626 mm，年日照时数2 662 h，年均气温11.6 ℃。平均海拔300～

400 m，是典型的华北石质山区，平均坡度15～35°，阳坡较缓，阴坡陡峭。根据北京市森林立地类型划分标准，西山林场立地类型以低阳薄坚（低山、阳坡、薄土、母岩坚硬）为主，林区山地主要为缓坡（I级、坡度6～15°）和斜坡（II级、坡度16～25°），缓坡占山地总面积的40.38%，斜坡占46.13%。土壤属山地褐土，土层薄，阳坡30～50 cm，阴坡50～     80 cm，土中多石砾，缺少腐殖质和团粒结构，pH值7.5左右。

1. 2 有林地情况

西山林场有林地面积5 544.8 hm2，森林覆盖率93.20%，林木绿化率98.91%，经营辖区全部纳入国家级重点生态公益林，地类包括有林地、灌木林地、疏林地和辅助生产林地4大类。西山林场是油松人工林主要分布区之一，林场立地条件较差，土壤干旱瘠薄，区内油松林主要为建国后人工营造，集中造林完成于1954～1958年，以后数十年又陆续补植补造。

2 数据来源及研究方法

研究数据来源于1999～2004年、2009～2014年2次西山林场森林资源调查数据，以及西山林场历年社会经济发展和自然灾害发生资料。主要研究方法为：（1）将森林资源调查数据分1999～2004年、2004～2014年2个阶段做统计，采用数理统计方法，分析2004～2014年期间，西山林场森林资源面积、蓄积量、林分结构的动态变化情况。（2）基于森林蓄积量数据，采用方精云等[ 4 - 5 ] 建立的回归方程计算森林生物量。（3）按照龄级、树种结构、立地条件等多个影响因子，对不同因子影响下的油松人工林面积、生物量、林木生产力变化情况进行动态分析。本研究中的森林生物量指林木的活生物量，不包括森林生态系统中的枯死木、下木层、草本层、枯枝落叶层以及森林土壤层等。研究采用的生物量计算回归方程为：

B =aV+b

式中，B为森林平均生物量， V为森林平均蓄积量，a和b为参数。根据文献中各优势树种生物量与蓄积量回归方程参数表[ 4 ]，a、b分别取0.755 4和5.092 8。此外，根据方精云等提出的方法[ 4 - 5 ]，推算油松的生产力（Y）与生物量（B）之间的函数关系为： 1/Y=5.71/B+0.427。

3 结果与分析

3. 1 油松人工林总面积和蓄积量

由不同时期油松人工林总面积和蓄积量（表1）可以看出，在2009～2014年森林资源清查中，油松人工林总面积比1999～2004年清查时减少了5.5%。10年来，油松人工林蓄积量增长明显，总蓄积量增加了45.1%，平均蓄积量增加了51.4%。在2次森林资源二类清查中，总蓄积量分别占林场总蓄积量的23.49%和21.31%，油松人工林平均蓄积量始终高于西山林场森林平均蓄积量。

表1 不同时期油松人工林总面积和蓄积量

3. 2 不同龄级油松人工林面积和生物量

林龄是反映森林质量的重要指标，油松林龄级划分标准为：幼龄林（≤20年），中龄林（21～30年），近熟林（31～40年），成熟林（≥40年）。由不同龄级油松人工林面积和生物量（表2）可以看出：（1）西山林场中的油松人工林以近熟林和成熟林为主。10年来，不同龄级油松人工林面积发生改变，其中，幼龄林面积减少了63.92%，中龄林面积减少了95%，近熟林面积减少了50.32%，成熟林面积增加了89.61%，成熟林增势明显。（2）油松人工林生物量增加了35.07%，其中成熟林增量最大，增加了2.6×104 t。幼龄林、中龄林、近熟林生物量均明显减少，幼龄林生物量最小，生物量按大小排序为：成熟林>近熟林>中龄林>幼龄林。（3）油松人工林平均生物量增加了44.01%，在同期不同龄组的油松林中，单位面积生物量随着树龄的增加而增大，幼龄林生物量增长量最大，达到了50%，其次是近熟林的43.78%。（4）西山林场的森林平均生产力随着油松年龄的增长而增大，近熟林和成熟林的生产力相差不大，高于幼龄林，2009～2014年油松人工林平均生产力明显高于1999～2004年。

表2 不同龄级油松人工林面积和生物量

3. 3 不同树种结构油松人工林面积和生物量

按照不同树种结构划分，油松人工林可分为针叶纯林、针叶混交林、针叶相对纯林、针阔混交林和阔叶混交林[ 6 - 8 ]。由不同树种结构油松人工林面积和生物量（表3）可以看出：（1）10年来，针阔混交林面积减少了132 hm2，其他面積变化不大;生物量增加了1.4×104 t，平均生物量增长了45.47%，明显高于前期水平;针叶混交林、针叶相对纯林和针叶纯林生物量增加明显，分别增加了103.3%，54%和46.4%，针阔混交林、阔叶混交林生物量分别减少了31.5%和8.3%。（2）单位面积油松人工林生物量按大小排序：阔叶混交林>针阔混交林>针叶混交林>针叶纯林，其平均生产力关系与生物量关系一致。（3）2009～2014年油松人工林平均生物量和平均生产力明显高于1999～2004年，这可能与林分结构变化及人工干预有关。

表3 不同树种结构油松人工林面积和生物量

3. 4 不同立地条件油松人工林面积和生物量

西山林场油松人工林主要分布于低阳薄坚、低阳薄松、低阳中坚、低阴薄坚、低阴中坚、低阴中松这6种立地类型，由不同立地条件油松人工林面积和生物量（表4）可以看出：（1）低阴中坚分布面积最大，在2次森林资源调查中，其面积分别占到了总面积的43.1%和44.60%，低阳薄坚次之，低阳薄松中分布面积最小，仅占1%左右。10年来，各种立地类型油松人工林面积变化不大。（2）在不同立地条件下，油松人工林的平均生物量明显不同，低阴中松的平均生物量高于其他立地类型，低阳薄松的平均生物量远低于其他立地类型。可见，油松人工林单位面积生物量最高的立地类型为低阴中松，其次为低阴薄坚，最低为低阳薄松。（3）中土的蓄积量、生物量及单位面积生物量明显高于薄土，油松人工林位于中土时，生物量较高，且阳坡的情况明显好于阴坡。可见，北京西山地区油松人工林生长的主要影响因子是土壤肥力和坡向[ 9 ]。

3. 5 不同海拔油松人工林面积和生物量

由不同海拔油松人工林面积和生物量（表5）可以看出，西山林场的油松人工林多分布于海拔600 m 以下。在海拔600 m以下地区，油松人工林的平均蓄积量和生物量随着海拔高度增加而逐渐降低，但降幅比较平缓。在海拔600 m以上地区，油松人工林很少分布，且平均蓄积量和生物量降幅比较明显。

表4 不同立地条件油松人工林面积和生物量

表5 不同海拔油松人工林面积和生物量

4 结论与讨论

4. 1 2004～2014年，西山林场油松人工林总面积减少了67.83 hm2，总蓄积量增加了18 808.75 m3，蓄积量平均年增长率为4.5%，生物量增加了1.4×104 t，平均生物量增长了44.01%。2014年调查结果表明，油松人工林平均生产力5.57 t/hm2·a，高于我国油松林平均生产力3.599 t/hm2·a，西山林场油松人工林生产力情况较好。

4. 2 西山林场油松人工林主要以近熟林和成熟林为主，成熟林面积及生物量所占比重最大。但随着油松的不断生长，成熟林将不断转变为过熟林，林龄结构老化，势必导致生产力下降，当前林场已经出现了过熟林，亟需进行林分更新。

4. 3 立地条件是影响人工林生产力的主要原因。西山林场油松人工林主要分布在低阴薄坚和低阳中坚2种立地类型之中，海拔600 m以下林分生物量明显高于海拔600 m以上林分，单位面积森林生物量及生产力最高的立地类型为低阴中松，但这种立地类型分布面积仅占林场总面积的3.37%。

4. 4 西山林场油松人工林的单位面积生物量关系为：阔叶混交林>针阔混交林>针叶混交林>针叶纯林。在下一周期的营造林活动中，应适当增加阔叶混交林和针阔混交林面积，采用行间混交、带状混交、块状混交等多种混交形式，不断优化调整林分结构。

参考文献

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第1作者简介：  梁佳宁（1991-），  女，  本科，  工程师，主要从事油松人工林經营方面的研究。

收稿日期： 2019 - 11 - 28

（责任编辑：   王 岩）

Biomass Dynamic Changes of  Pinus tabulaeformis Plantation in Xishan Mountain of Beijing Based on Forest Resource Survey

LIANG Jianing

（Beijing Xishan Experiment Farm，  Beijing 100093）

Abstract Based on the forest resource survey data， the analysis of the biomass dynamics of  Pinus tabulaeformis plantations in Xishan Forest Farm over many years， the results showed that from 2004 to 2014， Pinus tabulaeformis plantations were mainly near-matured and mature forests. The area and biomass of aged forests and near-mature forests were significantly reduced. Biomass per unit area was sorted by size： broad-leaved mixed forest> coniferous-broad mixed forest> coniferous mixed forest> coniferous pure forest.

Key words Pinups tabulaeformis;  Plantation;  Biomass;  Dynamic changes