云南松不同径级组各部位生物量对比研究

林国刘

(云南省林业调查规划院，云南 昆明 650051)

云南松(PinusyunnanensisFaranch) 是我国西南地区主要用材树种之一，主要分布于四川西南部、云南、西藏东南部、贵州西部以及广西西部海拔1 000～3 200 m的广大地区[1]；是云南省分布最广、蓄积量最大、生态效益和经济价值较高的乡土树种。森林的碳汇功能是减缓温室效应的重要途径之一，已成为环境及林业工作者的研究热点。森林生物量的准确测量是碳汇研究的基础与重点，国内外对林木生物量进行了广泛的研究[2]。20世纪末以来，党承林等[3-5]对不同林龄云南松林的生物量、净初级生产力及生物量与环境因子的关系进行了研究；邓坤枚等[6]研究了云南松林不同林龄下根系生物量的分布规律；孙宝刚等[2]研究了不同径级云南松各部位生物量及其分布规律；蔡年辉等[7]研究了天然云南松生物量动态变化规律，但在以往的研究中对云南松不同径级组内和不同径级组间各部位生物量占比对比研究较少。加强云南松不同径级组各部位生物量研究，为合理估算我国森林植被碳储量研究提供了基础数据，同时对云南松的经营管理具有十分重要的意义。

1 研究区域概况

云南地处中国西南边陲，位于东经97°31′～106°11′，北纬21°8′～29°15′，属低纬度内陆地区。全省国土总面积39.41万km2，辖16个州(市)、129个县(市、区)。2018年，全省总人口为4 829.5万人，省内世居民族有汉、彝、哈尼等26个。全省最高海拔6 740 m，最低海拔76.4 m，最热月(7月)均温为19～22 ℃，最冷月(1月)均温为6～8 ℃，年温差10～12 ℃。全省年降水量最多的地方可达2 200～2 700 mm，最少的仅有584 mm，大部分地区年降水量在1 000 mm以上[8]。

云南省林地面积2 806.37万hm2，占全省总面积的73.20%，其中，有林地2 120.16万hm2，疏林地10.58万hm2，灌木林地462.99万hm2，未成林造林地130.79万hm2，苗圃地0.31万hm2，无立木林地32.21万hm2，宜林地49.23万hm2，辅助生产用地0.10万hm2。森林覆盖率59.30%。全省乔木林(纯林+混交林)面积1 943.07万hm2，优势树种(组)云南松面积548.83万hm2，面积占比前3位的分别为：云南松占28.25%、栎类占23.09%、其他阔叶树占15.58%[9]，因此，云南松是全省主要树种之一。

2 数据与方法

2.1 样本调查和取样

2.1.1样本选择

在全省范围内选择150株径阶(D)为2、4、6、8、12、16、20、26、32、≥38 cm的云南松标准木作为生物量研究样本。每个径阶内的样本按从低到高分为5个树高级，每个树高级选择3株样本，共计15株，每个径阶样本选择全树生物量5株，地上生物量10株(表1)。

表1 云南松径阶样本株数Tab.1 Samples number of different diameter groups of Pinus yunnanensis

2.1.2样本鲜重调查

样本鲜重调查采用全株称重法。

1)样本树冠调查方法：将树冠的树干平均分成上、中、下3段，先将全部死枝单独挑选出来，称其总重量，然后分别砍下各层树冠，称量各层带叶活枝(含花、果)鲜重，并从每一层带叶活枝中选取大小和长度居中、生长良好、叶量中等的3个标准枝，将标准枝摘叶(含花、果)后，分别称其枝重和叶重。

2)样本树干鲜重调查方法：将样本树干分成上(5/10树高以上)、中(2/10～5/10树高)、下(0～2/10树高)3段，分别称量各段鲜重。

3)样本树根鲜重调查方法：将树根分为根茎(主根)、粗根(直径为10 mm以上)、细根(直径为10 mm以下)3部分，分别称其鲜重。

2.1.3样品采集

1)树干取样。在1/10、3.5/10、7/10处两边各锯取2个3～5 cm厚圆盘(下、中、上共6个)，重量要求不少于500 g，树干过大时只靠下侧锯1个圆盘，然后再截取角度30°以上的2个扇形块(每个扇形块重量不少于500 g)，对于小径阶样木(尤其是胸径5 cm以下的幼树)，样品重量可酌情减少，但要求在300 g以上，不够300 g时，则全部取样。

2)树冠取样。在每层标准枝的重心位置左右截取500 g以上的样品；将各层标准枝所摘的树叶混合后，选取500 g以上的样品；在死枝中选取中等大小的枝条，从中部截取500 g以上的样品。对于小径阶样木，如果样木的树枝数量较少，可以不分层取样，样品重量亦可酌情减少，但要求300 g以上，不够300 g时，则全部取样。

3)树根取样。根茎、粗根、细根分别取代表性样品500 g以上，对于小径阶样木，样品重量可酌情减少，但要求300 g以上，不够300 g时，则全部取样。

2.2 数据处理

2.2.1各径阶样本鲜重处理

将各层树冠鲜重和死枝重量相加得到样本树冠鲜重，并根据各层标准枝鲜重的枝、叶比例推算各层枝、叶鲜重和样本树冠的枝、叶鲜重；将各段树干鲜重相加得到样本树干鲜重；将各部分树根鲜重相加得到样本树根鲜重，树冠、树干、树根之和即为样本鲜重。通过径阶内不同样本各部位鲜重计算不同径阶样本各部位平均鲜重(表2)。

表2 不同径阶样本各部位平均鲜重Tab.2 Average fresh weight of each part of samples in different diameter groups

2.2.2各径阶样品处理

采用常压直接干燥法测定样品含水率，将样品置于烘箱中一定温度条件下烘干至恒重。根据样本树干、树枝、树叶和树根的各段(部分)样品干重和鲜重加权平均计算其含水率。需要说明的是：树干含水率按2套样本平均含水率计算，树枝含水率包括活枝和死枝含水率。含水率计算公式：

含水率=(鲜重-干重)/鲜重×100%

(1)

通过径阶内每个样本不同部位含水率综合计算不同径阶样本各部位平均含水率(表3)。

2.2.3生物量计算

根据每个样本各部位鲜重、平均含水率计算每个样本不同部位生物量。生物量计算公式：

生物量=鲜重×(1-含水率)

(2)

表3 不同径阶样本各部位平均含水率Tab.3 Average moisture content of each part of samples in different diameter groups

通过径阶内每个样本不同部位生物量计算不同径阶样本各部位平均生物量(表4)。

表4 不同径阶样本各部位平均生物量Tab.4 Average biomass of each part of samples in different diameter groups

2.3 研究方法

根据云南松各径阶样本平均生物量，将其分为幼树(D<6 cm)、小径级(6≤D≤12 cm)、中径级(14≤D≤24 cm)、大径级(26≤D≤36 cm)、特大径级(D≥38 cm)5个径级组，分别计算不同径级组各部位平均生物量及占比，对比分析不同径级组间和不同径级组内各部位生物量占比情况。

3 结果分析

3.1 不同径级组间各部位生物量对比分析

3.1.1 不同径级组树干生物量占比对比分析

从树干生物量占比数据可以看出(表5)，幼树树干生物量占比较小，为53.15%；小径级组树干生物量占比为57.24%，明显高于幼树；中径级组树干生物量占比为58.31%，略高于小径级组；大径级组树干生物量占比为64.99%，明显高于中径级组；特大径级组树干生物量占比最大，为68.89%，特大径级组树干生物量占比高于幼树15.74%。

表5 不同径级组树干生物量占比统计Tab.5 Proportion statistics of trunk biomass in different diameter groups

由此可见，径级组越大，树干生物量占比越大，且差异明显，如图1所示。

图1 不同径级组树干生物量占比Fig.1 Proportion of trunk biomass in different diameter groups

3.1.2不同径级组树枝生物量占比对比分析

从树枝生物量占比数据可以看出(表6)，幼树树枝生物量占比为18.47%；小径级组树枝生物量占比为18.86%，略高于幼树；中径级组树枝生物量占比为18.92%，略高于小径级组；大径级组树枝生物量占比为14.78%，明显低于中径级组；特大径级组树枝生物量占比最小，为13.19%。

表6 不同径级组树枝生物量占比统计Tab.6 Proportion statistics of branch biomass in different diameter groups

由此可见，幼树、小径级组、中径级组树枝生物量占比较大，且随径级组增加呈小幅上升趋势；中径级组树枝生物量占比达到最高；大径级组、特大径级组树枝生物量占比较小，且随径级组增加呈下降趋势，如图2所示。

图2 不同径级组树枝生物量占比Fig.2 Proportion of branch biomass in different diameter groups

3.1.3不同径级组树叶生物量占比对比分析

从树叶生物量占比数据可以看出(表7)，幼树树叶生物量占比最大，为14.86%；小径级组树叶生物量占比为8.67%，明显低于幼树；中径级组树叶生物量占比为6.08%，明显低于小径级组；大径级组树叶生物量占比为3.57%，明显低于中径级组；特大径级组树叶生物量占比最小，为2.68%，特大径级组树叶生物量占比低于幼树12.18%。

由此可见，径级组越大，树叶生物量占比越小，且差异明显，如图3所示。

3.1.4不同径级组树根生物量占比对比分析

从树根生物量占比数据可以看出(表8)，幼树树根生物量占比为13.51%；小径级组树根生物量占比为15.24%，高于幼树；中径级组树根生物量占比为16.70%，高于小径级组；大径级组树根生物量占比为16.65%，略低于中径级组；特大径级组树根生物量占比为15.24%，低于大径级组。

表7 不同径级组树叶生物量占比统计Tab.7 Proportion statistics of leaf biomass in different diameter groups

图3 不同径级组树叶生物量占比Fig.3 Proportion of leaf biomass in different diameter groups

表8 不同径级组树根生物量占比统计Tab.8 Proportion statistics of root biomass in different diameter groups

由此可见，幼树、小径级组、中径级组树根生物量占比呈上升趋势；中径级组树根生物量占比达到最高；大径级组、特大径级组树根生物量占比较中径组呈逐渐下降趋势，如图4所示。

3.1.5不同径级组地上部分生物量占比对比分析

从地上生物量占比数据可以看出(表9)，不同径级组地上生物量占比存在差异。幼树地上生物量占比为86.49%；小径级组地上生物量占比为84.76%，低于幼树；中径级组地上生物量占比为83.30%，低于小径级组；大径级组地上生物量占比为83.35%，略高于中径级组；特大径级组地上生物量占比84.76%，高于大径级组。

图4 不同径级组树根生物量占比Fig.4 Proportion of root biomass in different diameter groups

表9 不同径级组地上生物量占比统计Tab.9 Proportion statistics of aboveground biomass in different diameter groups

由此可见，幼树、小径级组、中径级组地上生物量占比呈下降趋势；中径级组地上生物量占比最小；大径级组、特大径级组地上生物量占比较中径组呈逐渐上升趋势，如图5所示。

图5 不同径级组地上生物量占比Fig.5 Proportion of aboveground biomass in different diameter groups

3.2 不同径级组内各部位生物量占比分析

从不同径级组内各部位生物量占比数据可以看出(表10)，不同径级组内树干生物量占比均过半，最小占比为53.15%，最大占比达68.89%；树枝生物量占比为13.19%～18.92%，幼树、小径级组、中径级组占比较高；树叶生物量占比为2.68%～14.68%，除幼树占比较高外，其它径级组占比均不高；树根生物量占比为13.51%～16.70%，占比较为接近。由此可见，不同径级组内树干生物量占比最高，除幼树外均为树叶生物量占比最低。

表10 不同径级组内各部位生物量占比统计Tab.10 Proportion statistics of biomass within different diameter groups

幼树树干占比>树枝占比>树叶占比>树根占比；小径级组树干占比>树枝占比>树根占比>树叶占比；中径级组树干占比>树枝占比>树根占比>树叶占比；大径级组树干占比>树根占比>树枝占比>树叶占比；特大径级组树干占比>树根占比>树枝占比>树叶占比。由此可见，不同径级组内除树干生物量占绝对优势外，其它部位生物量占比存在差异。幼树树枝生物量占比大于树叶，树根生物量占比最小；小、中径级组树枝生物量占比大于树根，树叶生物量占比最小；大、特大径级组树根生物量占比大于树枝，树叶生物量占比最小(图6)。

图6 不同径级组内各部位生物量占比Fig.6 Proportion of biomass within different diameter groups

4 结论

通过以上分析可以看出，云南松不同径级组间和不同径级组内各部位生物量占比均存在差异。

不同径级组间树干生物量占比与径级组成正比，即径级组越大树干生物量占比越高；树叶生物量占比与径级组成反比，即径级组越大树叶生物量占比越低。不同径级组间树枝、树根、地上生物量占比呈抛物线变化趋势，即随径级组增大，树枝、树根生物量占比先增高后降低，中径级组占比最高；而地上部分生物量占比与树枝、树根相反，随径级组增大，生物量占比先降低后增高，中径级组最低。

不同径级组内树干生物量占比占绝对优势，均达到一半以上，其它部位生物量占比均未达到20%。不同径级组内其它部位生物量占比中，幼树、小径级组、中径级组树枝生物量占比较高，幼树树叶生物量占比较高，其余径级组较低；树根生物量占比较为接近，最高和较低仅相差3.19%。