2017—2022年广东江门古兜山保护区森林碳密度变化分析

2023-09-07黄观赟盖晴晴何碧胜黄晓晶

南方农业·下旬 2023年6期

黄观赟盖晴晴何碧胜黄晓晶

摘要广东江门古兜山省级自然保护区有保存得较好的原生性次生林森林。在保护区内3种典型植被类型的群落分别设置1 hm2样地，并于2017年和2022年进行调查，分析森林碳密度变化。结果表明，经过5年自然恢复，3个样地的物种数和平均胸径都有较大提升，碳密度从2017年的27.83～37.43 t·hm-2上升到2022年的50.77～61.34 t·hm-2；从群落径级来看，中等径级对常绿阔叶林碳密度贡献最大，而小径级在杉木-阔叶树混交林中碳密度最高，马尾松-阔叶树混交林碳密度的径级结构介于两者之间；在3个样地中，Ⅵ级树对碳密度的增长贡献最大，增长量分别占样地总碳密度增长量的27.79%、30.19%和30.15%。通过对样地内主要树种碳储量变化的分析发现，荷木、短序润楠、米槠等是适合南亚热带造林的优良阔叶树种。

关键词针阔混交林；常绿阔叶林；径级分布；碳密度；广东江门古兜山省级自然保护区

中图分类号：S718.5 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.12.020

森林在调控全球碳循环和碳平衡、减缓气候变暖、促进社会经济可持续发展等方面发挥着不可替代的作用[1]。森林是自然保护区的主体，对其碳储量和碳汇价值的研究有助于对自然保护区生态系统生产总值进行多方位评估。近年来，广东省森林面积、森林覆盖率和森林蓄积量等森林资源稳定增长，森林公园和自然保护区等自然保护地数量位居全国第一。然而，广东省造林和生态修复仍面临许多问题，如森林质量总体不高、年均生长量较低、低产低效林面积较大等。

选择固碳能力强的造林树种可以增强森林的固碳能力[2-3]。本研究通过在广东江门古兜山省级自然保护区（以下简称古兜山保护区）设立3个1 hm2固定观测样地，分析森林的碳储量变化，探索南亚热带地区固碳能力强的本土树种配置，为当地的碳汇造林提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 保护区概况

广东江门古兜山省级自然保护区地处珠江三角洲西南部，地理坐标为东经112°53′11″～113°03′25″，北纬22°05′00″～22°21′05″，位于江门市的台山市与新会区之间，总面积11 753.02 hm2，是珠三角地区最大的省级自然保护区。经过20多年的自然恢复，保护区内森林资源得到较好发展，是广东省原生性的次生林森林植被保存得较好的保护区[4-6]。

1.2 研究方法

1.2.1 样地设置和复查

参照美国热带森林科学中心（Center for Tropical Forest Science，CTFS）森林大样地建设技术规范，古兜山保护区于2017年建设3个1 hm2森林生态系统监测样地，编号分别为GDS-A、GDS-B和GDS-C，见表1。2022年，按照CTFS森林监测技术规范等标准规程进行样地复查工作。

1.2.2 数据分析

物种数量为样地内所有木本植物的种数，以在样地内进行目测辨认统计，单位为个。

样地的森林碳密度根据广东省市县一体化森林碳储量估测技术体系进行计算，见公式（1）～（4）[7]。

G=1/4πD2N（1）

M=a0Ga1Ha2（2）

B=b0Hb1M（3）

C=c0B（4）

其中：G为单位面积林分断面积（m2·hm-2），D为树木的平均胸径（cm），N为每公顷平均胸径≥1 cm的树木株数，H为林分平均高（m），M、B和C分别为单位面积森林蓄积量（m3·hm-2）、生物量（t·hm-2）、碳密度（t·hm-2）的估算值。参数估计值参照原文献中“阔叶混交林”和“针阔混交林”的取值[8]，详见表2。

1.2.3 径级结构分析

树种的径级结构是指木本株数按径级大小的分配状况，是树木生长与群落个体组成变化的综合反映。为分析群落内各物种的径级组成和碳密度变化，本研究把所有树木个体按胸径（D）大小分为Ⅰ级（1 cm≤D＜5 cm）、Ⅱ级（5 cm≤D＜10 cm）、Ⅲ级（10 cm≤D＜15 cm）、Ⅳ级（15 cm≤D＜20 cm）、Ⅴ级（20 cm≤D＜25 cm）、Ⅵ级（25 cm≤D＜30 cm）、Ⅶ级（30 cm≤D＜35 cm）、Ⅷ级（35 cm≤D＜40 cm）和Ⅸ级（D≥40 cm）。

2 结果与分析

2.1 物种数量和碳密度变化

如表3所示，随着时间的推移，物种数量呈现增长的趋势，GDS-A、GDS-B和GDS-C分别新增20、6和5个物种。与2017年相比，2022年3个样地中林木的平均胸径都有较大的提高。其中，马尾松-阔叶树混交林（GDS-A）样地的平均胸径增长量最大，为0.73 cm；3个样地中，只有杉木-阔叶树混交林样地（GDS-C）的平均树高出现增长，原因是新增幼树较多。

2022年，古兜山保护区森林的碳密度为50.77～

61.34 t·hm-2，与2017年的27.83～37.43 t·hm-2相比有较大提升，见表3。其中GDS-B样地内新增碳储量为29.72 t，增长量达93.99%。碳密度的增加与植物的胸径增长及树种有关。与针叶树相比，阔叶树的碳密度增长较快。因此，2022年GDS-B样地的碳密度（61.34 t·hm-2）超过GDS-C（58.60 t·hm-2），为3个样地最高。

2.2 主要树种的碳密度与径级变化

从群落径级来看，中等径级（Ⅳ和V）对常绿阔叶林（GDS-B）样地的碳密度贡献最大，而小径级（Ⅱ和Ⅲ）在杉木-阔叶树混交林（GDS-C）样地碳密度最高；马尾松-阔叶树混交林（GDS-A）碳密度的径级结构介于GDS-B和GDS-C之间，最高的径级为Ⅲ和Ⅳ。在3个样地中，Ⅵ级（25 cm≤D＜30 cm）的中径级树对碳密度的增长贡献最大，增长量分別为1.70、3.58和1.87 t·hm-2，占样地总碳密度增长量的27.78%、30.23%和30.06%，见表4。

2.3 主要树种的碳密度

3个样地中主要树种的碳密度见表5。与2017年相比，2022年3个样地碳密度前10的树种基本保持一致，但碳密度发生了较大变化。3个样地中，碳密度增长最快的都为阔叶树种，分别为GDS-A的短序润楠（Machilus breviflora）、蕈树（Altingia chinensis）和米槠（Castanopsis carlesii），GDS-B的木荷（Schima superba）、光叶红豆（Ormosia glaberrima）和短序润楠，以及GDS-C的黧蒴锥（Castanopsis fissa）、红花荷（Rhodoleia championii）和蕈树。

3 结论与讨论

经过5年的自然恢复，3个样地的森林碳密度都有较大的提高，从2017年的27.83～37.43 t·hm-2提高到50.77～61.34 t·hm-2。古兜山保护区森林乔木层的碳密度高于广东省（25.47 t·hm-2）、福建省（48.87 t·hm-2）、贵州省（25.87 t·hm-2）、湖南省（16.31 t·hm-2）及全国（41 t·hm-2）森林碳密度的平均水平，与云南省（55.79 t·hm-2）相近，仍远低于世界平均水平（86 t·hm-2）[8-9]。

与周边保护区，如鼎湖山的成熟林（146.2 t·hm-2）相比，古兜山保护区的森林碳储量也较低[10]。主要原因是固碳能力弱的中幼个体比例大，说明古兜山森林仍以中、幼龄林为主。从3个样地主要树种的径级分布可以看出，古兜山保护区的树木个体以小径级树为主，大径级树个体数较少。而随着中、幼龄林的发展成熟，对碳储量的贡献会越来越大，古兜山保护区森林将是一个潜在的巨大的碳库。

众多研究发现，碳储量大小与植被类型有关[11]。古兜山保护区森林的碳储量大小顺序为常绿阔叶林＞杉木-阔叶树混交林＞马尾松-阔叶树混交林。经过5年自然恢复，古兜山保护区森林中的荷木、短序润楠、米槠、光叶红豆和蕈树等碳储量增长较快，是适合南亚热带造林的优良阔叶树种。

参考文献：

[1] 吴颖.碳达峰与碳中和视角下森林生态与碳循环关系探讨[J].林业建设，2021（5）：34-37.

[2] 朱建华，田宇，李奇，等.中国森林生态系统碳汇现状与潜力[J].生态学报2023，43（9）：3442-3457.

[3] 邹晓明，王国兵，葛之葳，等.林业碳汇提升的主要原理和途徑[J].南京林业大学学报（自然科学版），2022，46（6）：167-176.

[4] 胡碧燕，徐颂军，叶剑芬.广东古兜山自然保护区森林生态系统服务价值评估[J].生态科学，2007，26（3）：237-241.

[5] 余家荣，麦思珑.广东江门古兜山省级自然保护区植物组成及区系特征研究[J].农村经济与科技，2019，30（15）：77-79.

[6] 叶向斌.广东古兜山自然保护区植物区系的探讨[J].仲恺农业技术学院学报，1989，2（1）：1-8.

[7] 薛春泉，陈振雄，杨加志，等.省市县一体化森林碳储量估测技术体系：以广东省为例[J].林业资源管理，2022（4）：157-163.

[8] 方精云，郭兆迪，朴世龙，等.1981～2000年中国陆地植被碳汇的估算[J].中国科学（D辑：地球科学），2007，37（6）：804-812.

[9] 李静鹏，徐明锋，苏志尧，等.小尺度林分碳密度与碳储量研究[J].华南农业大学学报，2013，34（2）：

213-218.