东莞风水林生物量与碳储量径阶分布

卢泽彬

(揭阳市林业科学技术研究所，广东 揭阳 522000)

东莞风水林生物量与碳储量径阶分布

卢泽彬

(揭阳市林业科学技术研究所，广东 揭阳 522000)

东莞风水林生物量与碳储量的调查分析结果表明，不同径阶间生物量和碳储量存在显著性差异，从径阶1～4呈急剧增加趋势；树高在前2个径阶变化较大，在后2个径阶变化小，径阶1和2主要为林下层，径阶2和3主要为林冠层；林分密度随径阶的递增而迅速减少，林分径阶结构呈倒J型，群落更新情况良好；碳密度随径阶的递增而急剧增加，大径阶树木贡献了林分的大部分碳储量，保护大树是发挥风水林碳汇效益的必要措施；其风水林仍有很大碳汇潜力，宜进一步加大保护力度，增强林分的碳汇效益。

径阶；生物量；碳储量；碳密度；风水林

风水林是指在村庄一定范围内，由当地村民为了保持良好风水而特意保留或自发种植的树林[1]。相对于一般森林，风水林除了“风水保护”的含义外，同样具备包括景观观赏、森林游憩和休闲娱乐在内的一般森林所具有的重要功能，对风水林的人文科学领域研究主要集中在风水林的历史、文化内涵等方面[2-3]。风水林集科学、历史、观赏、文化价值于一体，除了具有很强的旅游观光价值之外，其所处的特殊位置和条件，也赋予其独特的研究价值。风水林演替时间较长，能适应自然生境而形成较为稳定的群落，对防止水土流失、涵养水源、减轻旱涝风灾、调节小气候和维护生物多样性等具有重要意义[4]。国内对华南地区风水林的研究多集中在物种组成及多样性等方面[5-8]，对风水林特殊林分结构下的林分生物量、碳储量和碳密度研究较少。风水林碳汇调查可以了解风水林的碳储量，还可以进一步分析得到风水林的碳汇能力，为风水林的碳汇评价、生态效益评价等提供基础数据。

由于数百年来被村民们刻意保护，风水林保留了很多原始植被的特征，但同时又由于深受人类活动的干扰而与自然群落有一定差异。因此，对风水林群落进行研究和保护具有重要意义[9]。随着社会经济的发展和城市化进程的加速，镶嵌在城市景观当中的风水林在生境面积不断受蚕食、环境污染和人为砍伐干扰等因素的交织作用下，受到不同程度的破坏，影响了其特有的生态功能[10]。东莞是个高度发展的工业化城市，工业化带来的森林面积减少、森林斑块化、“三大污染”等对风水林也造成很大的威胁，在这种环境下保存下来的风水林，亟需开展保护和研究工作。碳汇效益是森林生态效益的一个重要组成部分，同样是风水林生态效益的重要组成部分，研究东莞风水林的碳储量、碳密度等碳汇关键因素，可为东莞风水林的碳汇工作提供基础数据和科学指导，进一步加强人们保护风水林意识。本文通过对风水林各径阶下生物量、碳储量、碳密度的研究分析，探讨其变化规律，从而为风水林的植被保护和碳汇评价提拱科学指导。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究样地位于东莞市中部的东坑镇(23°0'9"～23°0'23" N，113°54'52"～113°55'9" E)，年平均气温约22.1℃，最冷月(1月)平均气温13.4℃，极端最低温低于0℃，最热月(7月)平均气温28.2℃，极端最高温37.9℃；年平均降水量1800mm，4～9月为雨季，降雨量占全年的80%以上，并以台风雨居多。地貌类型以丘陵台地、冲积平原为主，山地森林以赤红壤为主，少量红、黄壤，土层较深厚。地带性森林植被类型为季风常绿阔叶林，优势种类为壳斗科、樟科、山茶科等[10-12]。

1.2 样地设置与群落调查

设置1个长、宽分别为40m、30m的样地，样地面积为1200 m2，分为12个10m×10m的小样方。调查记录样地的经纬度、群落类型、郁闭度等信息，进行每木检尺，起测胸径为1cm，调查的指标有种名、胸径、树高等。

每木调查数据进行径阶划分，分为4个径阶，分别为DBH<5cm、5cm≤DBH<10cm、10cm≤DBH<20cm、DBH≥20cm。

1.3 数据分析

单株立木材积求算公式为[13]：V=6.01228×10-5D1.87550H0.98496

式中：V为单株立木蓄积量(m3)；D为胸径(cm)；H为树高(m)；

单株立木生物量求算公式为[14]：BTREE_j=VTREE_j*DTREE_jBEFTREE_j(1+RTREE_j)

式中：BTREE_j为树种j的单株立木生物量(t·株-1)；VTREE_j为树种j的单株立木材积(m3·株-1)；DTREE_j为树种j的基本木材密度(t·m-3)，取0.598；BEFTREE_j为树种j的生物量扩展因子，用于将树干材积转化为林木地上生物量，取1.674；RTREE_j为树种j的地下生物量/地上生物量之比，取0.261。

单株碳储量求算公式为[14]：CTREE_j=BTREE_j*CFTREE_j

式中：CTREE_j为树种j的单株立木碳储量(t·株-1)；BTREE_j为树种j的单株立木生物量(t·株-1)；CFTREE_j为树种j的生物量中的含碳率，取0.497；

式中，Cp为林分碳密度(t·hm-2)；C为林分碳储量(t)；S为林分面积(hm2)。

以上统计均在软件Excel 2007、STATISTICA 8.0中进行。

2 结果与分析

2.1 群落生物量与碳储量径阶分布

对风水林样地的群落调查数据进行分析得到(表1)，径阶1中，平均胸径为2.65，接近径阶1的中间数值，树木胸径大小分布比较均匀，树高和胸径的变异系数较小，生物量与碳储量的变异系数较大；径阶2中，平均胸径为6.69，说明在径阶2中小树偏多，大树偏少，胸径的变异性最小；径阶3中，胸径的平均值为14.04，说明在径阶3中小树偏多，胸径的变异性最小；径阶4中，胸径的平均值为30.29，说明径阶4中大树较多，反映了林分留存时间较久；从最大值看，树高在径阶1和径阶2差距小，在径阶3和径阶4差距小，说明径阶1和2主要为林下层植被，径阶3和4主要为乔木层植被；从平均值看，从径阶1到4，随着胸径的快速增加，而树高增加的速度较少，生物量和碳储量急剧增加，说明小树阶段，树高增长较快，可能是为了突破林冠层，吸收更多外界的养分，发展到近熟、成熟阶段，则树高增长较慢，而生物量与碳储量的积累是随着胸径的增加而急剧增加，因此保护大树可为碳储量的保存提供有力保障；从变异系数看，从径阶1到4，胸径、生物量和碳储量均从大变小再变大，说明径阶1和4的胸径、生物量和碳储量数值偏向两端分布，径阶2和3的胸径、生物量和碳储量数值分布较为集中。树高在各径阶的变异系数变化较小，说明树高在各径阶分布情况接近。

表1 生物量与碳储量径阶分布

2.2 生物量和碳储量径阶差异

图1 生物量与碳储量径阶差异

注： 1为DBH < 5 cm径阶，2为5 cm ≤ DBH < 10 cm径阶，3为10 cm ≤ DBH < 20 cm径阶，4为20 cm ≤ DBH径阶；

生物量和碳储量径阶差异如图1所示，可以看出，胸径、树高、生物量和碳储量在4个径阶间的差异均极显著。两两比较结果显示，胸径和树高在4个径阶的两两比较中均有显著性差异，生物量和碳储量在4个径阶的两两比较除了径阶1和2没有显著差异，其它两两间均有显著性差异。树高从径阶1～4增长比较均匀，胸径增长比树高剧烈，生物量和碳储量增长情况最剧烈。

2.3 不同径阶碳密度分析

图2 不同径阶的株数及碳密度

注： 1为DBH < 5 cm径阶，2为5 cm ≤ DBH < 10 cm径阶，3为10 cm ≤ DBH < 20 cm径阶，4为20 cm ≤ DBH径阶，5为全部径阶；

4个径阶的林分密度分别为1550株/hm2、592株/ hm2、333株/ hm2、225株/ hm2，总的林分密度为2700株/ hm2，随着径阶的增加，林分密度急剧减少。4个径阶的碳密度分别为1.76 t/ hm2、5.25 t/ hm2、18.68 t/ hm2、76.49 t/ hm2，总的碳密度为102.17 t/ hm2，随着径阶的增加，碳密度增加趋势加剧。王斌等[16]调查结果显示，鼎湖山亚热带常绿阔叶林、西双版纳热带季雨林、哀牢山中山湿性常绿阔叶林、长白山阔叶红松林四地的植被层碳密度分别为149.45 t/ hm2、154.67 t/ hm2、239.40 t/ hm2、129.30 t/ hm2，本地区原生性植被类型为亚热带常绿阔叶林，与鼎湖山植被类型相同，而且由于地处平原，土壤、水源等养分相对充足，其林分碳密度应比鼎湖山林分碳密度大，而现阶段风水林碳密度低于鼎湖山林分碳密度，说明本地区风水林的碳汇潜力仍比较大，加大保护力度，减少人为干扰，可以进一步促进风水林的林分碳汇吸收能力。

3 结论与讨论

风水林生物量和碳储量的径阶分布从径阶1到4呈急剧增加趋势。不同径阶分层明显，径阶1和2主要为林下层，径阶2和3主要为林冠层。径阶的增加代表着植物的生长，树高在初期变化较大，后期较慢，反映了植物生长初期为吸收外界养分而趋向向上生长，生物量和碳储量在中后期增长较快，反映了植物生长中后期偏向于横向发展。不同径阶间生物量和碳储量差异明显，树高在径阶间的变化比较均匀，而生物量和碳储量随着径阶的增加迅速增长。

林分密度随径阶的递增而迅速减少，说明小树较多，大树较少，林分径阶结构呈倒J型，群落更新情况良好。林分碳密度随径阶的递增而明显增加，碳密度从径阶4～1占总碳密度比例分别为：74.9%、18.3%、5.1%、1.7%，大径阶树木贡献了林分的大部分碳储量，因此，保护大树是保障林分碳汇效益的必要措施。与同地区同林型的鼎湖山林分碳密度(149.45 t/hm2)相比，本次调查风水林的林分碳密度(102.17 t/hm2)仍比较低，有较大的碳汇增长潜力，因此，加大保护力度，减少人为干扰，可以进一步促进本地区风水林的碳汇吸收能力，增强碳汇效益。

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2017-05-02

S759.2

A

DOI.∶10.13268/j.cnki.fbsic.2017.05.015