额尔古纳市兴安落叶松中龄林植被碳储量研究

伊丽茜，岳永杰,，张 军，舒 洋，王雅倩

（1 内蒙古农业大学林学院，内蒙古呼和浩特 010019；2 达拉特旗森林病虫害防治检疫站 014300）

在缓解全球气温上升趋势中，森林扮演着不可或缺的角色，因此，准确估算森林生态系统生物量和碳储量迫在眉睫[1]，生物量与碳储量问题已成为热门话题[2]。兴安落叶松（）是我国北方地区的主要木材种类，其森林面积和蓄积量分别占我国寒温带森林面积和蓄积量的56%和76%。内蒙古大兴安岭林区在我国四大重点国有林区中居于很高的生态地位[3]。大兴安岭地处寒温带，地带性植被为兴安落叶松，属明亮针叶林[4]。兴安落叶松具有木材利用范围大、生长快等好处，成为东北地区主要树种之一[5]。本研究根据测定的各组分碳含量，对兴安落叶松生物量和碳储量进行计算，进而研究其现实碳库大小及其分布特点，目的是为评估大兴安岭森林生态系统的碳汇功能提供基础数据参考[6]。

1 研究区概况

试验样地选取大兴安岭内地区额尔古纳市（51°21′39″N～51°31′52″N，120°19′06″E～120°39′14″E），额尔古纳位于内蒙古自治区呼伦贝尔市大兴安岭西北部，呼伦贝尔草原北端，额尔古纳河右岸，属温带季风气候和中温带大陆性草原气候，年平均气温在-2.0～3.0℃之间，年降雨量为200～280mm。春季温度回升急剧，夏季短暂、温暖，秋季降温快，冬季寒冷漫。常少降水但空气湿度很大。地形以丘陵为主，有多种矿产资源；额尔古纳市境内有兴安落叶松、樟子松、白桦、黑桦、山杨等多种树木，森林覆盖率高达64.80%，比较具有研究意义，故在该地区选取3 块白桦-兴安落叶松林为试验样地。

2 研究方法

采用样地调查法和模型模拟法，计算不同兴安落叶松纯林和混交林的生物量，按照林龄和森林类型共选取3 块样地，样地内林分郁闭度、立地条件类似，有很大的对比性，各样地大小规格为20m×50m，每块样地又划分为2 块20m×20m 和1 块10m×20m 的小网格，样地内包括活立木、灌木、草本、倒木、枯立木、地表枯落物，具体样地位置设置如表1。

表1 样地设置表

3 样品采集及处理

3.1 样品采集

立木采取样地调查法每木检尺，记录每株植物的物种、存活状态、胸径、树高；倒木采取样地普查方式每株实测，记录倒木长度、大头直径、小头直径和中央直径；草本样时，在1m×1m 的样方中采集样方内所有草本；灌木取样时，在2m×2m 的样方中采集样方内所有灌木；地表枯落物取样时，在0.5m×0.5m 的样方中采集样方内所有枯落物，并且将分解和未分解分别收集，带回实验室进行烘干处理。

3.2 样品处理及计算

3.2.1 立木生物量计算。立木生物量环节选择普遍被接受的生物量回归模型法。

式中W 为各器官生物量（干重），D 为活立木胸径，H 为树高，a、b 为固定系数；每个器官生物量总和就是活立木生物量。

3.2.2 灌木层、草本层生物量测定。记录样方内的种类、盖度、株数等，并取灌木枝叶、草本全部地上部分，所有样品称其鲜重，然后将样品放置于烤箱中干燥测出干重，从而得到样品生物量，计算灌木、草本单位面积内生物量。

3.2.3 倒木和地表枯落物现存量。倒木利用公式计算：

式中，Q——倒木的密度，W倒——倒木生物量（干重），V倒——倒木体积，D1——倒木直径（大头），D2倒木直径（小头），L——倒木长度。

在样地中，设置0.5m×0.5m 地表枯落物小样方，调查记录样方内地表枯落物，所有样品称其鲜重，然后将样品放置于烤箱中干燥，测出干重，从而得到样品现存量，计算地表枯落物单位面积内的生物量。

3.2.4 碳储量计算。不同林分组成的碳密度的相关公式为：

式中，D——林分碳密度，B——林分生物量；R——各组分含碳率，其中B 取0.5 来作为林分的平均含碳率进行计算。

4 结果分析

4.1 总生物量分析

由表2 可知，将3 块兴安落叶松林活立木生物量进行比较，按照不同器官生物量比较，树干生物量大小为：样地2（51.287t/hm2）＞样地1（43.004t/hm2）＞样地3（42.166t/hm2）；树皮生物量大小为：样地1（8.165t/hm2）＞样地2（5.949t/hm2）＞样地3（5.932t/hm2）；树枝生物量大小为：样地2（7.816t/hm2）＞样 地1（7.656t/hm2）＞样 地3（6.274t/hm2）；树叶生物量为：样地1（2.334t/hm2）＞样地3（1.509t/hm2）＞样地2（1.456t/hm2）；树根生物量大小为：样地1（17.683t/hm2）＞样地2（15.478t/hm2）＞样地3（14.914t/hm2）；活立木总生物量大小为：样地2（81.986t/hm2）＞样地1（78.842t/hm2）＞样地3（70.795 t/hm2）；样地1 中不同器官生物量占比大小为：树干（54.55%）＞树根（22.43%）＞树皮（10.36%＞树枝（9.71%））＞树叶（2.96%）；样地2 中不同器官生物量占比大小为：树干（62.56%）＞树根（18.88%）＞树枝（9.53%）＞树皮（7.26%）＞树叶（1.78%）；样地3 中不同器官生物量占比大小为：树干（59.56%）＞树根（21.07%）＞树枝（8.86%）＞树皮（8.38%）＞树叶（2.13%）。数据分析说明，兴安落叶松林活立木各器官生物量比较都是树干、树根部分占比最多，说明树干和树根储存了较多的生物量。

表2 垂直空间结构不同群落层生物量 单位：t/hm2

草本层生物量比较：样地2（0.823t/hm2）＞样地1（0.780t/hm2）＞样地3（0.760t/hm2）；灌木层生物量大小为：样地3（0.301t/hm2）＞样地1（0.275t/hm2）＞样地2（0.223t/hm2）。

枯立木现存量比较：样地3（3.842t/hm2）＞样地1（0.062t/hm2）。倒木现存量比较：样地3（4.202t/hm2）＞样地1（1.113t/hm2）；地表枯落物现存量比较：样地2（12.333t/hm2）＞样地1（10.098t/hm2）＞样地3（9.650t/hm2），其中已分解部分现存量比较：E'样地2（5.755t/hm2）＞E' 样 地1（4.712t/hm2）＞E' 样 地3（4.503t/hm2）；未分解部分现存量比较：E' 样地2（6.578t/hm2）＞E' 样 地1（5.368t/hm2）＞E' 样 地3（5.147t/hm2）。额尔古纳市兴安落叶松林的经营较好，所以样地2 中没有采集到枯立木和倒木数据。

4.2 植被碳储量分析

由表3 可知，3 块兴安落叶松林活立木总碳储量大小为：样地2（40.993t/hm2）＞样地1（39.421t/hm2）＞样地3（35.397 t/hm2）；草本层碳储量比较：样地2（0.412t/hm2）＞样地1（0.390t/hm2）＞样地3（0.380t/hm2）；灌木层碳储量大小为：样地3（0.151t/hm2）＞样地1（0.138t/hm2）＞样地2（0.112t/hm2）。

表3 垂直空间结构不同群落层碳储量 单位：t/hm2

枯立木现存量比较：样地3（1.921t/hm2）＞样地1（0.031t/hm2）；倒木现存量比较：样地3（2.101t/hm2）＞样地1（0.557t/hm2）；地表枯落物现存量比较为：样地2（6.167t/hm2）＞样地1（5.049t/hm2）＞样地3（4.825t/hm2），

活立木碳储量占比大小比较：样地1（86.48%）＞样地2（85.97%）＞样地3（79.06%）；草本层碳储量比较：样地2（0.863%）＞样地1（0.86%）＞样地3（0.85%）；灌木层碳储量比较：样地3（0.34%）＞样地1（0.30%）＞样地2（0.23%）；枯立木现存量比较：样地3（4.29%）＞样地2（0.07%）；倒木现存量比较：样地3（4.69%）＞样地2（1.22%）。额尔古纳市兴安落叶松林的经营较好，所以在样地2 没有取到倒木数据。地表枯落物现存量比较：样地2（12.93%）＞样地1（11.08%）＞样地3（10.78%）。植被碳储量比较：样地2（47.683t/hm2）＞ 样地1（45.585t/hm2）＞样地3（44.775t/hm2）。

5 结论与讨论

由于改革开放时期大兴安岭林区过度的开发和砍伐，大兴安岭原本的林分结构受到了巨大的影响，变为以人工林和次生林为主，近熟林和成熟林受到破坏，所以，大兴安岭地区近期的研究也以幼龄林和中龄林较多[7-8]，故本试验选取大兴安岭地区中龄林为研究对象。额尔古纳市植被总碳储量大小为：样地2（47.683t/hm2）＞样地1（45.585t/hm2）＞样地3（44.775t/hm2），由此可知，兴安落叶松的碳储量和林分郁闭度的关系成正比。为了减少计算的误差，本试验在计算中加入了容易被忽略，地表枯落物按照分解与未分解计算，较为全面，结果较为精确，望能为以后的研究提供参考。