艾訓儒，姚 蘭，易詠梅，沈作奎

(湖北民族學院 生物科學與技術學院，湖北 恩施 445000)

全球和區(qū)域碳循環(huán)已成為全球變化研究和宏觀生態(tài)學的核心研究內(nèi)容之一.在碳循環(huán)研究中，一個重要的科學問題是回答區(qū)域或全球的碳源和碳匯的大小、分布及其變化.因為它與限制一個國家化石燃料使用的一系列國際公約如《京都議定書》密切聯(lián)系，所以碳匯、碳源問題不僅是一個科學命題，也成為國際社會廣泛關注的焦點[1-8].柳杉(CryptomeriafortuneiHooibrenkex Otto et Dietr)為常綠大喬木，樹姿雄偉、優(yōu)美，不僅是優(yōu)良的庭園觀賞樹種，更是中國南方主要用材樹種，在海拔1 200 m以上的地區(qū)，由于主要用材樹種杉木不能良好生長，因此柳杉成為較理想的杉木替代樹種.我國從20世紀60年代開始，在中國南方高海拔地區(qū)廣泛推廣種植，它曾在我國生態(tài)環(huán)境建設和林業(yè)經(jīng)濟建設中起到了極其重要的作用.恩施州自20世紀90年代后，種植柳杉人工林較少，高海拔地區(qū)基本被日本落葉松取代，根據(jù)恩施州林業(yè)局2008年底調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)存柳杉人工林17 912 hm2，主要以中齡林、成熟林為主.為研究恩施州柳杉人工林碳匯儲量，本課題組于2008年至2010年先后在柳杉種植面積較大的利川市的福寶山、甘溪山、石板嶺，建始縣的高巖子，宣恩縣的雪落寨，恩施市的銅盆水等6個國有林場進行了野外調(diào)查，取得了大量而豐富的數(shù)據(jù).

1 研究方法

在上述6個國有林場柳杉人工林分布區(qū)隨機設置樣地，面積300～600 m2不等，樣地基本情況見表1.

表1 柳杉群落樣地調(diào)查基本情況表

對各樣地的柳杉進行每木檢尺，統(tǒng)計柳杉胸徑、樹高分布概率；分別在福寶山、甘溪山國有林場樣地中根據(jù)克拉夫特分級法，選擇標準木6株，對每標準木采用分層截取法現(xiàn)場測定枝、葉、果鮮重，采用區(qū)分段法測定樹干各區(qū)分段鮮重，采用樹冠投影法全取樹樁及根的鮮重(分主根、側(cè)根、須根分別稱量)；對干、枝、葉、果、根及樹樁各組份分別取樣，采用烘干恒重法測定標準木生物量，用相關曲線法獲得生物量測算的經(jīng)驗模型，推算全林分生物量[9]；同時將各樣品在104℃下烘干至恒重后、粉碎磨碎并過0.25目篩用于測定有機碳含量，有機碳含量采用重鉻酸鉀一硫酸氧化法進行測定.根據(jù)生物量測算值和柳杉各組份碳含量測定值，推算恩施州柳杉人工林碳匯儲量.

2 結果與分析

2.1 柳杉各組份生物量及分配

柳杉各組份生物量及分配比例測算結果見表2.由表2可知，影響柳杉生物量的測樹因子主要是胸徑，胸徑越大，生物量越高，其次是樹高因子.各組份生物量分配主要集中在樹干，其生物量占全樹生物量的比例在54.7%～0.2%，根據(jù)林分密度和自然整枝情況發(fā)生波動，其次是樹根(含樹樁)生物量，分配比例在7.5%～1.8%之間，由于土壤厚度和土壤肥力條件而發(fā)生變化，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，生長在土層較簿的坡地的柳杉大樹，根生物量較低且容易翻根倒伏.柳杉枝、葉生物量相對較小，但對于胸徑在22 cm及以上的大樹，枝生物量可達到10%以上.各組份生物量分配大致呈現(xiàn)樹干>樹根(含樁)>葉>枝的趨勢.

表2 柳杉各組份生物量及分配比例(單位：g；%)

注：( )內(nèi)的數(shù)值為各組份生物量占全樹生物量的比例.

2.2 柳杉生物量測算的相關性

在生物量研究中，不同學者提出了不少生物量估測的相對生長模型，有的已直接用于指導林業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營管理.根據(jù)生物生長的一般指數(shù)生長模型，通過對標準木生物量的數(shù)據(jù)分析，選擇胸徑(D)和樹高(H)兩個因變量，構建生物量(W)與胸徑(D)或生物量與胸徑和樹高(H)的相關曲線模型.模型(1) 和模型(2)并采用適合性檢驗和相關系數(shù)的比較分析，見表3.

表3 柳杉單株生物量及各組分生物量數(shù)學模型

表4 調(diào)查樣地(5 650 m2)柳杉生物量測算表

圖1 柳杉各組份及全樹碳含量/%

由表3可知，柳杉全樹及各組份生物量與測樹因子胸徑和樹高密切相關，不論是用經(jīng)驗模型(1)或是用經(jīng)驗模型(2)，全樹生物量及各組份生物量與胸徑、樹高的相關系數(shù)都較高，全樹生物量相關系數(shù)在0.99以上，各組份生物量的經(jīng)驗模型相對而言，模型(1)對樹葉(含果)和樹枝的擬合情況更好些.由于每木檢尺中，柳杉的胸徑為實測，樹高為估測，選擇單一的因變量便于統(tǒng)計，因此全林分生物量的經(jīng)驗公式選擇模型(1)，即：

W=254.519 7D2.161 4

2.3 恩施州柳杉生物量測算

根據(jù)恩施州林業(yè)局2008年底調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)存柳杉人工林17 912 hm2，主要以中齡林、成熟林為主.由于對調(diào)查林分的具體栽培時間(柳杉年齡)沒有詳細的統(tǒng)計資料，因此采用了各徑階樹干的胸徑分布頻率近似代替年齡結構的辦法.根據(jù)統(tǒng)計，在13個隨機調(diào)查樣地(5 650 m2)中，對940株柳杉進行每木檢尺，按徑階分布統(tǒng)計，各經(jīng)階株數(shù)、分布頻率及根據(jù)經(jīng)驗模型(1)測算的生物量見表4.

根據(jù)表4，5 650 m2柳杉人工林生物量合計為127 865.56 kg，則恩施州柳杉人工林(17 912 hm2)生物量為4 055 704.557 t.

2.4 恩施州柳杉人工林碳匯儲量

對6株柳杉標準木各組份碳含量測定，其平均碳含量見圖1.根據(jù)測定，柳杉樹干、樹樁碳含量較高，分別為52.16%和52.65%，樹葉碳含量較低，全樹平均碳含量為50.26.根據(jù)對恩施州柳杉人工林生物量的測算，結合柳杉人工林碳含量的測定結果，則恩施州柳杉人工森碳匯儲量為2 038 397.11 t.

3 結論

柳杉生物量與胸徑大小密切相關，全樹生物量50%以上集中在樹干，各組份生物量分配大致呈現(xiàn)樹干>樹根(含樁)>葉>枝的趨勢.本區(qū)域柳杉生物量與胸徑、樹高的關系模型為，或，采用胸徑分布代替年齡結構的方法，統(tǒng)計調(diào)查樣地柳杉各徑階分布頻率，推算恩施州柳杉人工林生物量為4 055 704.557 t，通過對柳杉各組份碳含量的測定，結合生物量的測算，恩施州柳杉人工林的碳匯儲量為2 038 397.11 t.

森林碳匯的計量和核查方法已成為了國際氣候變化、國際談判的焦點之一，通過植樹造林來緩解全球氣候變暖問題是實現(xiàn)《京都議定書》減排目標的重要措施，人類社會共同應對全球氣候變化的挑戰(zhàn)將是一項長期的戰(zhàn)略任務，有許多未知領域等待著人們?nèi)パ芯亢吞剿?通過對恩施州過去幾十年度來的主要造林樹種柳杉碳匯的測算與研究，將會對本區(qū)域在森林碳循環(huán)理論、森林碳匯資源和潛力開發(fā)等方面奠定基礎，對于提高人工林碳匯能力，有效遏制區(qū)域氣候變暖有非常重要的意義.

圖2 人才智能化推薦系統(tǒng)界面

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