火力楠人工林森林生物量和林分碳储量研究.pdf

第 卷 第期 年月陕西 林 业 科 技S h a a n x iF o r e s t S c i e n c ea n dT e c h n o l o g yV o l N o J u n d o i:/j i s s n 收稿日期:基金项目:广东省现代农业产业技术体系花卉创新团队项目(K J ).作者简介:邓昭华(),男,广东广宁人,汉族,林业工程师,主要从事林业生产和森林防火工作.火力楠人工林森林生物量和林分碳储量研究邓昭华,莫木信,陈玉华(肇庆市国有北岭山林场;广东省肇庆市林业科学研究所,广东 肇庆 ;华南农业大学,广州 )摘要:火力楠是原生于我国南部、生长迅速、用途广泛的优良乔木树种.试验以生长 年的火力楠人工林为材料采集乔木各器官及乔灌草凋各层样本,采用相对生长法以胸径为变量与树木各器官结合,建立标准木主干、枝条、叶和根四种器官生物量的异速生长模型,通过换算干重比的方法估算生物量并加以比较;乘以对应的含碳系数换算成碳储量,再加和估算林分总碳储量.火力楠人工林乔木层生物量为 th m;总森林生物量为 th m;林分总碳储量为 th m.试验地火力楠人工林的郁闭度较大,林下植被较少,乔木层碳储量占比很高,反映出火力楠是较好的碳汇树种.关键词:火力楠;醉香含笑;人工林;森林生物量;含碳系数;碳储量中图分类号:S 文献标志码:A文章编号:()F o r e s tB i o m a s sa n dS t a n dC a r b o nS t o r a g eo fM i c h e l i am a c c l u r e iP l a n t a t i o n sD E NGZ h a o h u a,MO M u x i n,CHE NY u h u a(Z h a o q i n gS t a t eo w n e dB e i l i n gM o u n t a i nF o r e s tF a r m,Z h a o q i n g,G u a n g d o n g ;Z h a o q i n gI n s t i t u t eo fF o r e s t r yS c i e n c e,Z h a o q i n g,G u a n g d o n g ;S o u t hC h i n aA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,G u a n g z h o u,G u a n g d o n g )A b s t r a c t:M i c h e l i am a c c l u r e ii sa ne x c e l l e n tt r e es p e c i e sg r o w i n gr a p i d l ya n di sw i d e l yu s e di nt h es o u t h e r nr e g i o no f o u r c o u n t r y I n t h i s e x p e r i m e n t,s a m p l e so f t r e eo r g a n s a n d t r e e,s h r u b,g r a s s a n dl i t t e rw e r ec o l l e c t e df r o ma y e a rp l a n t a t i o n T h ea l l o m e t r i cg r o w t hm o d e lo f t r u n k,b r a n c h,l e a fa n dr o o to f s t a n d a r dw o o dw a se s t a b l i s h e db yu s i n gr e l a t i v eg r o w t hm e t h o dw i t hD B Ha sv a r i a b l e s i nc o m b i n a t i o nw i t hv a r i o u s t r e eo r g a n s T h eb i o m a s sw a se s t i m a t e da n dc o m p a r e db yc o n v e r s i o no fd r yw e i g h t r a t i o C a r b o ns t o r a g ew a so b t a i n e db ym u l t i p l y i n gt h ed r ym a t t e rw i t ht h ec o r r e s p o n d i n gc a r b o nc o n t e n t c o e f f i c i e n t a n dt h ee s t i m a t eo f t h e t o t a l c a r b o ns t o r a g eo f t h es t a n dw a sc a l c u l a t e d T h eb i o m a s so f t h e t r e e l a y e r i n t h ep l a n t a t i o nw a s th m T h e t o t a l f o r e s t b i o m a s sw a s th m T h e t o t a l c a r b o ns t o r a g eo f t h e s t a n dw a s th m T h e c a n o p yd e n s i t y,u n d e r s t o r yv e g e t a t i o na n dc a r b o ns t o r a g er a t i oo f t h et r e el a y e rw e r er e l a t i v e l yh i g h,i n d i c a t i n gt h a t t h et r e ew a sab e t t e rc a r b o ns i n ks p e c i e s K e yw o r d s:M i c h e l i am a c c l u r e i;P h o t i n i a s i n e n s i s;p l a n t a t i o n;f o r e s t b i o m a s s;c a r b o nc o e f f i c i e n t;c a r b o ns t o r a g e引言火力楠又名醉香含笑(M i c h e l i am a c c l u r e i),是木兰科含笑属的一种高大常绿乔木,高可达 m,最大胸径可达m左右,原产于我国广东省东南部、海南省、广西壮族自治区北部,越南北部等地,近年来湖南省、福建省也大面积引种栽培.火力楠的成株树形高大挺拔,枝繁叶茂,繁花似锦,是优良的园林庭院绿化和行道树种.全株可用于提取香精油,木材可用于建筑、高档家具制造.火力楠寿命很长,可达百年以上,繁殖力强,病虫害少,成林有一定的抗火能力,可用于生态造林.用途十分 广 泛,栽 培 前 景 广 阔,具 有 较 高 的 研 究价值.森林生物量是森林生态系统中最基本的特征指标和研究许多林业与生态问题的基础,也是森林生态系统碳储量的数据来源,及评价森林生态系统结构和功能的重要指标.对火力楠人工林开展森林生物量和林分碳储量研究可以量化其生长态势和植物竞争能力,对研究火力楠人工林碳汇等热点问题具有参考意义.材料与方法 试验材料试验选择广东肇庆的火力楠人工林,株行距mm,树龄约 a,平均树高 m,胸径 c m.林下植被灌木为黄牛木(C r a t o x y l u mc o c h i n c h i n e n s e)、石斑木(R h a p h i o l e p i s i n d i c a),草本有乌毛蕨(B l e c h n u mo r i e n t a l e)、扇叶铁线蕨(A d i a n t u mf l a b e l l u l a t u m)、茅草(I m p e r a t ac y l i n d r i c a)、银柴(A p o r o s ad i o i c a)、蜈蚣草(E r e m o c h l o a c i l i a r i s)等.试验方法 试验设计避开边缘地带在火力楠人工林长势良好地段,随机抽取并用测绳固定块 m m样地,采用克拉夫特分级法,按照径阶组分的不同,选取无断枝正常生长的样木(标准木)颗,标 准 木 的 胸 径 大 于c m,径 阶 间 隔c m,颗标准木的胸径约为,c m.将 颗标准木全部伐倒,用测尺测量标准木的胸径、冠幅和树高等.样品采集将火力楠树冠层侧枝全部砍下,砍侧枝过程中应尽量减少枝叶掉落,称量全部枝叶鲜重;将树干分段截开测定其鲜重;采取全根挖掘法,将火力楠的根系全部挖出后称量其鲜重.采用平均标准枝法,选取个标准枝,摘取枝条上的所有叶后称量枝和叶的鲜重;在枝条上段、中段、下段分别采取约 g枝条样品,选取份叶片混合样品分别称量其鲜重.在树干胸径的/、/、/处各取厚度约 c m的圆盘木片约 g称鲜重.以树干基部为中心,选取根部样品约 g称鲜重.挑选灌木生长均匀地带,沿着标准样地对角线选取m m小样方开展灌木层的生物量调查工作;选取mm小样方开展草本层的生物量调查工作.最后在标准样地内沿着对角线选择出个m m的重复样方,采集重复样方内的所有凋落物(即枯枝落叶),称鲜重.样品处理将采集样品分门别类置于烘箱恒温 烘干 h,然后粉碎用 mm孔径过筛,用 g精度电子天平称重.数据处理计算干重比推算干重;采用相对生长法,利用吴俊民等 年提出的标准木各器官生物量异速生长模型估算乔木生物量;计算干重比推算样方内生物量.总生物量的计算是将乔木层生物量、灌木层生物量、草本层生物量与凋落物生物量四项之和.森林碳储量包括乔灌草(包括地上和地下)部分、土壤部分、凋落物部分,此次试验未采土样,因此只讨论林分碳储量,即乔灌草三层碳储量.林分生物量与对应的含碳系数的乘积即为火力楠林分碳储量.采用E x c e l 分析数值平均值、标准偏差分析、绘制相关图表,采用S P S S 进行t检验和相关性分析,同处理的多组数据则使用P e a r s o n方法统计其相关性.火力楠人工林森林生物量 林木生物量回归模型将林木主干、枝条、叶和根四种不同器官的干重和胸径用幂函数拟合形成生物量模型,其回归模型都能呈现显著性水平(P ),表明拟合的生物量模型能够较好地反映火力楠人工林林木个体各器官的生物量(表).表火力楠林木生物量回归模型树木器官主干枝条叶根回归方程W干 D W枝 D W叶 D W根 D 决定系数(R)注:W表示干重(k g),D表示胸径(c m).火力楠林木生物量及在不同器官的分布使用回归模型拟合估算火力楠人工林林木个体生物量,分析排序得出火力楠各器官生物量的分布情况,见表.将火力楠乔木层各器官生物 年 第 卷 第期邓昭华等火力楠人工林森林生物量和林分碳储量研究量按大小顺序排序为:主干枝条叶根.干枝叶根的占比分别为 、,其中主干占比最大,超过一半,根占比最小.表火力楠乔木层生物量分布树木器官主干枝条叶根合计生物量/(th m)占比/火力楠人工林生物量垂直分布如表所示,火力楠人工林空间层次生物量格局为:乔木层()凋落物层()草本层()灌木层(),乔木层占林分 生 物 量 的 比 例 最 大,达 到 总 生 物 量 的 ,处于绝对主导的位置.忽略土壤生物量,试 验 地 火 力 楠 人 工 林 总 森 林 生 物 量为 th m.表火力楠人工林垂直分层生物量分布垂直分层乔木层灌木层草本层凋落物层合计生物量/(th m)占比/火力楠人工林林分碳储量火力楠乔木层各器官生物量乘以对应的含碳系数得出火力楠各器官的碳储量,相加的和即为乔木层总碳储量.从计算数值上看,火力楠人工林乔木层各器官碳含量总体上差异不大,干、枝、叶、根四种器官无显著差异,均值为 gk g.灌木层、草本层及凋落物的平均碳含量分别为 、和 gk g,平均碳含量大小的顺序为:凋落物层乔木层灌木层草本层.试验地火力楠人工林乔木层总碳储量为 th m,灌木层为 th m,草本层为 th m,凋落物层为 th m.林分总碳储量为 th m(表).表火力楠人工林垂直分层碳储量分布垂直分层乔木层灌木层草本层凋落物层合计生物量/(th m)占比/结论与讨论森林生物量的分配格局是一种能够反映出植物竞争能力的重要指标,同一种植物的不同器官中生物量的比例分配也存在一定的差异性.本试验使用“标准木法”,以胸径(D)为自变量,构建火力楠人工林森林生物量模型,通过幂函数拟合计算,其相关系数(R)都大于,火力楠干、枝、叶、根各 器 官 生 物 均 已 达 到 显 著 性 水 平(P ),表明拟合的生物量模型能够适用于火力楠林木四种器官的生物量测定试验.试验地火力楠人工林乔木层的生物量器官分配比例,表现为主干()枝条()叶()根(),主干器官生物量最大,原因可能是因为乔木植物为维持自身在森林生态系统中的优势地位,获取更多光照和养分,将承担重量的主干尽可能伸长长高,这样才能使自身树冠不受周围其它植物挤压而充分伸展生长.本试验未将土壤生物量计入,因此在计算森林生物量时应忽略土壤生物量的对比,可在今后的试验中加以补充.火力楠林分乔木层碳储量分配格局与生物量分布基本一致.乔木层各器官碳含量在总体上的差异并不大,干枝叶根四种器官无显著差异.火力楠林分系统碳储量分配比例为乔木层()凋落物层()草本层()灌木层().乔木层占据了绝对的比例优势,出现这种结果的原因是火力楠人工林的郁闭度较大,林下植被相对较少.火力楠乔木层碳储量占比很高,侧面反映出火力楠是较好的碳汇树种.参 考 文 献:郑欣颖火力楠和樟树人工林生态系统碳和养分储量研究D广州:华南农业大学,于欣彤基于S A R极化分解与TM数据的森林生物量多源遥感估测D哈尔滨:东北林业大学,陕西林业科技林婉奇,佘汉基,薛立韶关市小坑林场山杜英幼林植被层生物量和碳储量的分配格局J生态环境学报,():杨传金,杨帆,梅浩,等区域森林碳储量估算方法概述J中南林业调查规划,():蓝学,梁有祥,韦中绵,等火力楠的生物学特性及综合利用研究进展J广西农业科学,():吴俊民,苏贵林,刘成志,等黑龙江省西部杨树人工林生物量的估算方法J林业科技,():田勇燕,秦飞,言华,等我国常见木本植物的含碳率J安徽农业科学,():魏江生,乌日古玛拉,周梅,等基于灌木林碳储量估算的植被含碳率取值J草业科学,():欧光龙,胥辉森林生物量模型研究综述J西南林业大学学报(自然科学),():张洪武,罗令,牛辉陵,等森林生态系统碳储量研究方法综述J陕西林业科技,():汤萃文,陈银萍,陶玲,等森林生物量和净生长量测算方法综述J干旱区研究,():(上接第 页)陈桂丹,唐贤明,覃引鸾,等人工林红锥树皮率及树皮纤维尺寸的研 究 J中 南 林 业 科 技 大 学 学 报,():张凤良,张方秋,段安安,等 个红锥种源生长、干形及木材基本密 度 变 异 分 析 J广 东 林 业 科 技,():朱积余,丘小军广西红锥地理种源试验初报J广西林业科学,():朱积余,蒋炎炎,潘文,等广西红锥优树选择标准研究J广西林业科学,():黄永权,梁东成,张方秋广东省红锥遗传改良进展及改良策略初探J广东林业科技,():梁东成,梁志勇,黄永权,等红锥嫁接“假活”现象原因探讨J广东林业科技,():刁海林,蔡道雄,罗建举,等红锥向弹性常数研究J中国农学通报,():刁海林,蔡道雄,姜金英,等红锥干燥特性研究J安徽农业科学,():吕建雄,林志远,骆秀琴,等红锥和西南桦人工林木材干缩特性的研究J北京林业大学学报,():吕建雄,骆秀琴,蒋佳荔,等红锥和西南桦人工林木材力学性质 的 研 究 J北 京 林 业 大 学 学 报,():蒋燚,李志辉,朱积余,等红锥家系木材密度等物理性状的遗传及变异性分析J中南林业科技大学学报,():,苌姗姗,胡进波,刘元,等人工林红锥木材干燥特性初探J木材工业,():尹思慈,宋璋,吴达期细叶红锥木材物理力学性质试验J南京林业大学学报,():G B/T 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