藺恩杰，江 洪,3*，趙明水，宋新章，陳云飛

（1. 浙江農(nóng)林大學林業(yè)與生物技術學院，浙江 臨安 311300；2. 天目山國家級自然保護區(qū)管理局，浙江 臨安 311311；3. 南京大學國際地球系統(tǒng)科學研究所，江蘇 南京 210093）

生物量是指生態(tài)系統(tǒng)中單位面積上有機物質(zhì)數(shù)量，可以表征生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的積累。農(nóng)田系統(tǒng)生物量可以等同為收獲的干物質(zhì)量，對于森林而言生物量表明森林的狀況和利用價值。森林生物量的分布格局和動態(tài)變化，能夠反映森林生態(tài)生產(chǎn)力水平和物質(zhì)循環(huán)能量流動的復雜關系，一定程度上反映系統(tǒng)的健康水平[1~2]。自然保護區(qū)植被無人為干擾，完全處于自然的更新演替狀態(tài)，對其進行生物量調(diào)查還可以反映保護區(qū)內(nèi)植被狀況和森林的更新過程。目前，對森林生物量都是通過樣地調(diào)查的方法，調(diào)查一定面積典型的樣地上植物的樹種、胸徑、枝下高、冠幅數(shù)據(jù)，生物量計算的方法有，皆伐實測法、標準木法、相關曲線法、構建模擬法[3~5]。本文根據(jù)浙江省重點公益林樣地調(diào)查構建的生物量模型[6]，計算各個森林類型的喬木層生物量。

本研究的區(qū)域為天目山國家級自然保護區(qū)，天目山自然生態(tài)環(huán)境優(yōu)越，擁有著典型的中亞熱帶森林植被類型。在第四季冰川，天目山成為大量植物的庇護所，至今很多標本植被出自天目山，天目山的森林植被資源在亞熱帶乃至全國都著重要地位，因此，對天目山森林的本底調(diào)查也更顯緊迫重要。

1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)天目山自然保護區(qū)位于浙江省臨安市，119° 24′ 11″ ~ 119° 28′ 21″ E，30° 18′ 30″ ~ 30° 24′ 55″ N，地處浙江省西北部，面積4 284 hm2，海拔300 ~ 1 556 m，具有典型的中亞熱帶的森林生態(tài)系統(tǒng)和森林景觀。天目山自然保護區(qū)年均降水量1 822.2 mm，無霜期220 d左右，年日照時數(shù)1 550 ~ 2 000 h，四季分明，年均溫度15.8 ~ 8.8℃。據(jù)2004年天目山管理局森林資源調(diào)查，天目山自然保護區(qū)有林地915 hm2，其中毛竹林81 hm2，苗圃地151 hm2，森林覆蓋率98%，活立木總蓄積量達20.08×104m3。

2 研究方法

2.1 樣地設定

2010-2011年在保護區(qū)內(nèi)選擇林齡和林分密度適中，具有代表性的植被類型，且受人為干擾較少交通又相對方便的地方設置永久樣地。每種森林類型設樣地一個，面積20 m×20 m。用全站儀平距放樣，長寬均為20 m，再在將樣地分為4個10 m×10 m的小樣地。對樣地內(nèi)的喬木層每木進行其樹高、胸徑、冠幅、枝下高的測量。

2.1.1 胸徑測量與標記 對樣地內(nèi)的喬木樹種進行每木檢尺（起測胸徑1 cm），同時掛牌記錄樹種名稱，計算平均胸徑，起算胸徑5 cm。

2.1.2 樹高及枝下高測量

2.1.3 冠幅測定 采用最長冠徑乘以與最長冠徑相垂直的冠徑表示，單位為m。

2.2 模型的建立

本文根據(jù)袁位高等[6]研究浙江重點生態(tài)公益林大量樣地調(diào)查已得到的生物量計算模型計算樣地生物量（表1）。模型利用浙江省樹木各分量生物量之間的相對生長關系，喬木以樹高、胸徑、冠長為變量構建各分量生物量模型通式，構建松類、杉類、硬闊（Ⅰ、Ⅱ）、軟闊、毛竹組主要樹種（組）生物量模型，模型測算因子簡單易得，與實測數(shù)據(jù)具有較好的擬合精度和預估水平。然后將本次樣地調(diào)查數(shù)據(jù)，分樹種代入模型，分別得到各類型森林的生物量。

表1 浙江省重點公益林不同樹種生物量模型Table 1 Biomass model for different tree species of key ecological forest in Zhejiang province

表1續(xù)

3 結果與討論

森林植被垂直分布明顯，不同海拔地帶上依植被垂直帶譜，形成以常綠闊葉林、常綠落葉闊葉林混交林、落葉闊葉林和落葉矮林4個明顯的森林植被類型，并有毛竹、杉木林、馬尾松林等林型穿插其間。樣地類型見表2。

表3中列出了8種樣地類型的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。從表3可知，林分年齡杉木林最小35 a，常綠落葉闊葉林最老為350 a；保護區(qū)內(nèi)郁閉度較大都在0.85 ~ 0.9，林分密度在3 150 ~ 7 250株/hm2。其中起測胸徑為1 cm，常綠闊葉林中有很多叢生細葉青岡，因此林分密度較大；除此落葉矮林密度最大，樹種也最多。平均胸徑計算是5 cm起算，以針闊混交林最大，為19.1 cm，落葉矮林最小為5.7 cm。

表2 標準樣地概況Table 1 The general situation of standard plots

表3 樣地調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)Table 3 Data from sample plots

圖1 8種森林類型生物量與樹種數(shù)量間的關系Figure 1 Relationship between biomass in eight types of forest communities and tree species

從圖1可知，8種森林類型生物量，常綠落葉混交林 > 落葉闊葉林 > 針闊混交林 > 杉木林 > 常綠闊葉林 > 馬尾松林 > 毛竹林 > 落葉矮林。8中森林類型從海拔上來看，在海拔1 000 m以下，5種森林類型生物量相差不大；在海拔1 000 m以上，生物量隨海拔升高而降低。海拔升高，氣溫降低，植被生長期縮短，影響群落的生產(chǎn)力，在山頂?shù)穆淙~矮林生物量最小為 61.84 t/hm2。常綠落葉混交林生物量最大達到 424.66 t/hm2，在亞熱帶該林型為主要群落類型，在能量利用和物質(zhì)循環(huán)上都有優(yōu)勢，使其生物量最大，優(yōu)勢樹種為常綠闊葉樹種交讓木（Daphniphyllummacropodum）。3種典型純林類型的杉木林、馬尾松、毛竹生物量比較接近，并以毛竹最小100.1 t/hm2?？傮w上看，天目山的森林喬木層生物量遠大于浙江重點公益林的生物量[7~9]，這是因為天目山自然保護區(qū)保護較好，幾十年來無重大林火及自然災害，同時林分年齡較長，積累了大量的生產(chǎn)力，對于區(qū)域的固碳釋氧意義重大。

在喬木層物種數(shù)量上，毛竹林為純林只有毛竹，因毛竹發(fā)達的地下竹鞭，對水分和礦物質(zhì)有很強的爭奪能力，杉木及闊葉樹種很難生存。接近純林的杉木林和馬尾松林中都有不同的樹種生長，其中馬尾松林中的樹木種類要高于杉木林，這說明在天目山馬尾松林更適宜混交種植。物種最豐富的為海拔1 455 m的落葉矮林，達到 41種。海拔最高的落葉矮林擁有更多的樹種，可能與天目山獨特的地理環(huán)境和地質(zhì)演變過程有關。在海拔1 000 m以上的3個森林類型，樹種隨海拔升高而增加，這與其生物量與海拔關系恰好相反。北京山地植物的多樣性垂直分布研究[10]，喬木層在中海拔的800 ~ 1 700 m有較大物種豐富度；低海拔和山頂物種豐富度要小。秦嶺酉水河天然針葉林物種多樣性的垂直格局[11]研究，在海拔800 ~ 3 000 m的分布范圍上，喬木層物種豐富度隨海拔先增加后下降。天目山喬木層在海拔1 200 ~ 1 400 m物種豐富分布，與其他地區(qū)同海拔物種的豐富數(shù)量分布相似，這是由于人為干擾和海拔高度共同影響的結果。

4 結論

研究結果表明，天目山8中森林類型的生物量大小關系為常綠落葉混交林 > 落葉闊葉林 > 針闊混交林 >杉木林 > 常綠闊葉林 > 馬尾松林 > 毛竹林 > 落葉矮林。在海拔1 000 m以下的5種森林類型，生物量變化不大；而在海拔1 000 m以上的3種森林類型，隨海拔升高生物量下降，物種則增加。

需要指出的是，本文應用經(jīng)檢驗的生物量計算模型并沒有實測標準木再次構建模型，可能會有存在誤差，并且在樹高和枝下高測量上也會有偏差。另外，樣地側重計算生物量，樣地面積對于統(tǒng)計物種數(shù)量可能達不到最小群落面積，因此森林類型的物種統(tǒng)計可能不夠精確。樣地調(diào)查應在數(shù)量和面積上進一步擴大，以進一步完整數(shù)據(jù)，準確估算生物量和分析其他相關關系。

致謝：浙江農(nóng)林大學楊爽、袁建、孫成碩士等參與樣地調(diào)查和數(shù)據(jù)整理，特此致謝！

[1] 薛立，楊鵬. 森林生物量研究綜述[J]. 福建林學院學報，2004，24（3）：283-288.

[2] 胥輝，張會儒. 林木生物量模型研究 [M]. 昆明：云南科技出版社，2002.

[3] 殷才，趙春暉，鄭秀梅. 森林生物量的估測方法[J]. 林業(yè)勘察設計，2000（3）：35-40

[4] 李業(yè)清，沈德慧. 森林生物量的調(diào)查方法[J]. 黑龍江科技信息，2011（34）：266-267

[5] 董宇. 我國森林生物量估測方法研究進展[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學，2011，39（34）：21 105-21 106.

[6] 袁位高，江波，葛永金. 浙江省重點益林生物量模型研究[J]. 浙江林業(yè)科技，2009，29（2）：1-5.

[7] 錢逸凡，伊力塔，鈄培民，等. 浙江縉云公益林生物量及固碳釋氧效益[J]. 浙江農(nóng)林大學學報，2012，29（2）：257-264.

[8] 張駿，袁位高，葛瀅. 浙江省生態(tài)公益林碳儲量和固碳現(xiàn)狀及潛力[J]. 生態(tài)學報，2010，30（14）：3 839-3 848.

[9] 浙江省林業(yè)廳. 浙江省重點公益林建設與效益年報[R]. 杭州：浙江省林業(yè)廳，2007.

[10] 邢韶華，崔國發(fā)，林大影，等. 北京山地植物物種多樣性的垂直分布規(guī)律[J]. 北京林業(yè)大學學報，2010，32（1）：45-51.

[11] 劉金虎，王得祥，王宇超，等. 秦嶺酉水河天然針葉林物種多樣性的垂直格局[J]. 西北林學院學報，2011，26（3）：6-11.