李德文，盛曉瓊

（1.四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，四川成都 610081；2.旺蒼縣林業(yè)和園林局，四川旺蒼 622800）

老河溝自然保護區(qū)中山地段幾種林分的喬木特征及碳儲存

李德文1，盛曉瓊2

（1.四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，四川成都 610081；2.旺蒼縣林業(yè)和園林局，四川旺蒼 622800）

為了解川西北中山地段不同森林的林分結構和碳儲存與分配特征，本研究以位于平武縣老河溝自然保護區(qū)中山地段的日本落葉松林、黃柏林、華山松林、野核桃林和混交林為對象，對其林分結構、喬木碳儲存及分配進行了研究。結果表明：幾種森林的物種組成和林分結構存在極大差異。林分的碳儲量介于96.88±2.20 MgC hm－2和282.61±7.94 MgC hm－2之間，林木中的碳主要儲存在地上部分；林分及各部分的碳儲量具有極大的差異。僅就碳儲量現(xiàn)狀而言，野核桃林最優(yōu)，混交林次之。

森林群落特征；林分結構；碳儲存與分配；中山地段；老河溝

前言

人為活動導致全球碳失衡已致使過去100多年全球空氣溫度的持續(xù)上升，對全球生態(tài)系統(tǒng)、社會福祉和人類安全造成極大的威脅［1］。如何應對全球氣候變化已成為科學家、各國政要關注的焦點。森林是陸地森林碳匯的主體，在減緩全球變化的過程中具有舉足輕重的作用。在過去的幾十年間，不同尺度的森林植被的碳功能也陸續(xù)得以評估：四川［2］、我國［3］乃至北半球［4］的森林都表現(xiàn)為明顯的碳匯。不同尺度森林土壤的碳儲存［5］、不同樹種中的碳含量［6］、森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量及潛力［7］也得以量化。這些研究表明：森林生態(tài)系統(tǒng)的碳功能具有明顯的區(qū)域［5，8］、森林類型［7］、樹種差異［6，8］和尺度效應［3～5］。已有許多學者的研究表明，在生態(tài)系統(tǒng)尺度上，土壤有機碳的儲量變化不大［9］，植被（特別是喬木層的樹木）對生態(tài)系統(tǒng)碳儲存具有決定作用［7，10］。因此，全面地理解和預測森林生態(tài)系統(tǒng)在全球變化的作用需要對各種森林生態(tài)系統(tǒng)的碳功能（特別是喬木層的碳功能）進行有效評估。

位于＂世界第三極＂——青藏高原東緣的四川省森林植被是我國第二大林區(qū)——西南林區(qū)的主體，多樣的生境孕育著多樣的森林生態(tài)系統(tǒng)，歷來是生態(tài)學家和林學家研究的重點和熱點。四川省級尺度上森林植被碳儲存動態(tài)［2，11］及其區(qū)域差異［12］已得到有效評估；生態(tài)系統(tǒng)尺度的森林碳儲存研究主要集中于亞高山［7］，低山地段也有涉及［13，14］，而對中山的森林少有涉及。四川省人工林省級尺度的碳儲存也得到評估［11］、樣地尺度的人工林碳評估更多關注于森林土壤有機碳的儲存［5，15］?，F(xiàn)有研究尚不足以全面理解和預測四川森林植被在全球變化中的減緩作用。因此，本研究在少有關注的川西北中山山地、選取位于岷山山系摩天嶺山脈東部老河溝自然保護區(qū)（下文簡稱老河溝）原林場時期采伐后形成的次生林和幾種常見人工林為研究對象，對其森林植被碳儲存進行評估，以期為四川省應對全球變化、實現(xiàn)區(qū)域碳排放和碳匯林業(yè)管理等方面提供基礎數(shù)據(jù)和科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究地設在四川省平武縣境內(nèi)的老河溝，位于東經(jīng)104°32′42″～104°45′25″北緯32°36′22″～32° 25′52″之間，總面積約110 km2，海拔1 250 m～3 504 m。老河溝屬北亞熱帶山地濕潤季風氣候，冬季干燥寒冷，盛夏濕潤涼爽，7月平均溫度最高（23.37℃），1月溫度最低（平均2.77℃），7月氣溫最高（平均25℃），年均溫13.7℃左右。保護區(qū)地勢西北高、東南低，海拔1 250 m～d3 504fm。

老河溝地處岷山山系大熊貓（Ailuropoda melanoleuca）棲息地腹心地帶，東面、西面與北面分別與唐家河（四川省青川縣）、王朗（四川省平武縣）和白水江（甘肅省文縣）等國家級大熊貓保護區(qū)相鄰。海拔1 800 m以下低中山河谷，原有植被破壞后，常天然更新形成野核桃（Juglans cathayensis）林為主的低山次生落葉闊葉林、海拔較高的地段常形成水青岡（Fagus longipetiolata）、椴樹（Tilia miqueliana）、樺木（Betula spp.）、槭樹（Acer spp.）等落葉闊葉混交林；地勢較平坦地段則在采伐后人工種植形成華山松（Pinus armandi）、日本落葉松（Larix kaempferi）、黃柏（Phellodendron amurense）等人工林。海拔1 800 m～2 600 m地段的原生植被被采伐后常形成大量的樺木等次生落葉闊葉林。2 600 m～3 200 m的亞高山地區(qū)，尚有部分以岷江冷杉（Abies faxoniana）、麥吊云杉（Picea brachytyla）為優(yōu)勢種的暗針葉林。3 200 m以上為以禾本科（Gramineae）、菊科（Compositae）、毛茛科（Ranunculaceae）、薔薇科（Rosaceae）植物為主亞高山草甸和流石灘植被。

1.2 樣地布設與調(diào)查

在廣泛踏查的基礎上，于2014年4月選擇人工更新形成的日本落葉松、黃柏、華山松人工林為研究對象，以天然更新的野核桃林和以栓皮櫟（Quercus variabilis）、水青岡為主要優(yōu)勢種的落葉闊葉混交林（下文簡稱混交林）為對照。選擇坡向、坡度和坡位基本一致的區(qū)域，每個群落各設置各3個樣地（20 m×20 m）對喬木層樹種（胸徑，DBH≧5 cm）進行調(diào)查（調(diào)查指標包括樹種、DBH、樹高、冠幅等）、每個樣地內(nèi)按對角線設置3個2 m×2 m樣方對下層木本植物進行調(diào)查（調(diào)查指標包括植物種類、蓋度、高度等）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

喬木層各樹種的重要值＝（相對多度＋相對頻度＋相對顯著度）／3［16］。森林植被碳儲量為森林生物量乘以含碳量確定［2］。各樹種生物量采用唐宵［17］的方法估算、各器官含碳率采用唐宵等［6］和黃從德等［2］的方法計算。本文計算的森林植被碳儲量是指喬木層碳儲量，不包括灌木層、草本層以及枯落物層碳儲量。樣地各樹種碳儲量的累加即為林分碳貯量。利用SPSS 20.0軟件（SPSS Inc.，Chicago IL，USA）對數(shù)據(jù)樣地間碳儲量差異進行顯著性（ANOVA，P＜0.05）分析。

2 結果與分析

2.1 林分特征

本研究涉及到3種常見的人工林和兩種天然更新的落葉闊葉林（其特征見表1）。黃柏和日本落葉松人工林中，基本只有人工栽植的目標植物，林下層中也僅有少量喜陰懸鉤子（Rubusmesogaeus）侵入，前者的草本層基本以莎草為主，后面林下因凋落物積累較多而少有草本出現(xiàn)。華山松人工林，盡管同為人工林，但因栽植時間相對較久，華山松基本進入成過熟階段，喬木層中有亮葉樺（Betula luminifera）、水青岡、漆樹（Toxicodendron vernicifluum）、山胡椒等伴生（表2）；林下木本植物種類繁多，常見的有楤木（Aralia chinensis）、野櫻桃（Cerasus tomentosa）、山胡椒（Lindera glauca）、棣棠花（Kerria japonica）和異葉榕（Ficus heteromorpha），偶見木姜子（Litsea pungens）、燈臺（Bothrocaryum controversum）、水青岡，糙花箭竹（Fargesia scabrida）呈塊狀零星分布其中。落葉闊葉混交林則以多種落葉闊葉樹為主，栓皮櫟、水青岡相對占優(yōu)勢（表2），其他常見的喬木植物還有雞爪槭（Acer palmatum）、木姜子、燈臺、華西楓楊（Pterocarya insignis）、色木槭（Acermono）、紅樺（Betula albo-sinensis）等；林下木本植物以糙花箭竹為主，華西茶藨子（Ribes maximowiczii）亦常見，有槭樹、水青岡、野櫻桃等喬木樹種的幼樹，居于糙花箭竹之上，因糙花箭竹的強烈遮蔭，林下喬木幼苗更新較少。

表1 林分特征

華山松林混交林物種重要值物種重要值物種重要值華山松45.56栓皮櫟20.38雞爪槭5.78野核桃21.92水青岡10.84黑殼楠5.57亮葉樺9.27臺灣水青岡10.31亮葉樺4.57山胡椒8.13椴樹8.84野櫻桃4.14水青岡6.35華西楓楊7.89糙皮樺3.43漆樹5.77燈臺5.92漆樹3.38糙皮樺3.00紅樺5.87木姜子3.07

2.2 林分結構

本研究涉及的老河溝的5種林分中，除了黃柏林（多達10 m～13 m之間，達73.81%）外，其余林分的喬木高度基本都在16 m以上（圖1）。日本落葉松林、華山松林、野核桃林和混交林高度超過16 m的喬木百分比依次為80.49%、58.93%、41.46%和66.67%；盡管野核桃林中，超過16 m的樹木株數(shù)未超過50%，但占據(jù)林分優(yōu)勢的樹木主要為高大的野核桃。

本研究涉及的老河溝的幾種林分中（圖2），日本落葉松林的胸徑主要分布于24 cm～30 cm之間（達56.1%），胸徑太大或太小的樹木均較少。黃柏林的胸徑主要在10 cm～16 cm之間（83.33%），華山松林的胸徑主要在16 cm～28 cm之間（69.64%）；野核桃林和混交林中的樹木以大徑級為主，胸徑在30 cm以上的分別為達77.75%和57.78%。總體表現(xiàn)為人工林生長相對均一，而天然更新的林分則差異較大。

在所涉及的幾種林分中，共調(diào)查到枯立木37株，日本落葉松林中最多（26株），黃柏林中10株，野核桃林中1株。這些枯立木的樹高與胸徑及其分布基本與幾種林分平均值相當（圖3和圖4）。在華山松林中，盡管沒有發(fā)現(xiàn)枯立木，但長勢衰退的極多，加之病害嚴重，在未來幾年中可能會出現(xiàn)大量的枯立木?；旖涣种?，只發(fā)現(xiàn)1株水青岡長勢較弱，沒有發(fā)現(xiàn)枯立木，表明樹木均處于健康狀態(tài)。

圖1 老河溝幾種林分喬木層的樹高分布圖

圖2 老河溝幾種林分喬木層的胸徑分布圖

圖3 老河溝幾種林分枯立木的樹高分布圖

圖4 老河溝幾種林分枯立木的胸徑分布圖

2.3 森林植被碳儲量

本研究中，老河溝森林植被碳儲量及其分配表現(xiàn)出極顯著的林分差異（圖5，P＜0.01）。總體表現(xiàn)為野核桃林（282.61±7.94 MgC·hm－2）＞混交林（207.67±3.18 MgC·hm－2）＞華山松林（139.70± 4.46 MgC·hm－2）＞日本落葉松林（118.18±5.18 MgC·hm－2）＞黃柏林（96.88±2.20 MgC·hm－2）；主干碳儲存表現(xiàn)為野核桃林（159.53±1.69 MgC· hm－2）＞混交林（120.63±2.72 MgC·hm－2）＞華山松林（79.05±2.44 MgC·hm－2）＞黃柏林（56.21 ±0.98 MgC·hm－2）＞日本落葉松林（39.59±1.74 MgC·hm－2）；根系碳儲存表現(xiàn)為野核桃林（44.71 ±0.47 MgC·hm－2）＞混交林（34.52±1.11 MgC· hm－2）＞日本落葉松林（29.54±1.30 MgC·hm－2）＞華山松林（23.64±0.50 MgC·hm－2）＞黃柏林（16.12±0.21 MgC·hm－2）；且各林分間的這些碳儲量均有極顯著差異（P＜0.01）。其他各部位碳儲量最大的均為野核桃林，極顯著大于其他各林分（P＜0.01）。日本落葉松林主干和樹皮的碳儲量最小，前者極顯著小于其他林分（P＜0.01），后者小于黃柏林、極顯著（P＜0.01）小于其他3種林分。黃柏林枝條和葉片的碳儲量均為最小，除葉片碳儲量顯著（P＜0.05）小于華山松林外，其余極顯著小于其他林分（P＜0.01）。

圖5 老河溝幾種林分喬木層樹木碳儲量及其分配

3 結論與討論

本研究中，所涉及的幾種林分，密度均相對較大。日本落葉松林為人工栽植、其間沒有經(jīng)過疏伐，枯立木多為生長過程中的自疏，因而總體密度偏大；黃柏林的密度偏大，是因為樹木總體不大，但一定數(shù)量的枯立木表明已有一定的競爭、自疏現(xiàn)象開始出現(xiàn)；隨著時間的推移，日本落葉松和黃柏的密度將會持續(xù)下降。華山松林密度較高是因為華山松已進入成過熟時期、加之病害嚴重，對林冠的控制減弱、形成一些較小的林窗，給下層木提供了生長的空間和機會［18］；因而喬木層中有一定數(shù)量較小的樹木，導致密度較大?；旖涣值拿芏绕蟮脑蚴翘烊桓?、生長競爭導致的空間生態(tài)位分化，進而形成復層林。

除黃柏林外，所有林分（無論人工栽植還是天然更新）基本都能達到當?shù)亓址值母叨?。說明這些樹木能適應老河溝的生境。在老河溝的幾種人工林長勢較均勻，長勢太弱的將在成長的過程中被自疏淘汰；加之樹種相對單一、種源基本一致，現(xiàn)存林分并未表現(xiàn)出明顯的生長分異。華山松林因為華山松大多處于成過熟階段，其他樹木侵入并達到林冠層，因而胸徑差異較大。野核桃林和混交林均為天然更新，林分中的樹木都是對本地最適應的樹種，因而生長較快，且多以大樹為主，這對森林的碳儲存及其有利，同時多樣的樹木共存，可為動物提供多樣的食物，也有利于生物多樣性的保育。

本研究中，涉及的幾種林分，其喬木的碳儲存表現(xiàn)出明顯的林分差異，這與鮮駿仁等［7］在川西亞高山的研究結果、黃從德等［2］對四川和重慶森林植被碳儲存的評估結果一致。老河溝森林植被的碳儲量大小介于鮮駿仁等［7］川西亞高山研究的5種森林之間（白樺Betula platyphylla林、紅樺－岷江冷杉混交林、岷江冷杉林、紫果云杉Picea purpurea林和方枝柏Sabina saltuaria林），略高于四川和重慶地區(qū)的森林植被平均碳儲量［2］。這也說明，對四川省森林植被的碳儲量評估需要對不同類型的生態(tài)系統(tǒng)進行詳細調(diào)查才能更精確地評估四川森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲存現(xiàn)狀及其潛力。

僅就森林植被的碳儲存來而言，老河溝的野核桃林優(yōu)于其他林分，混交林次之，黃柏林最差。顯而易見的是，森林具有多種效益。因而就不同的經(jīng)營目的而言，不同類型的森林都有其重要價值。老河溝是我國第一個社會公益型保護區(qū)，需要通過多種森林的保育和研究以搜索其不同的價值，以利于在將來的森林生態(tài)系統(tǒng)管理中，充分利用不同森林以發(fā)揮其相應的作用。比如，盡管黃柏林的碳儲存量小于日本落葉松林，但前者具有藥用價值，且林下草本遠遠多于后者。野核桃林的碳儲存量大于混交林，但混交林的群落結構更完整，植物多樣性更高，這必然導致其在生物多樣性保育中的作用遠遠大于野核桃林。華山松林的現(xiàn)有碳儲量雖大于日本落葉松林和黃柏林，但其長勢將促使經(jīng)營者必須清理其中的染病植株。

盡管本研究對老河溝中山地區(qū)不同林分的森林植被碳儲量進行了評估，但研究對象僅限于喬木，而森林生態(tài)系統(tǒng)中具有碳吸存能力的部分還包括林下活植被（灌木層、草本層和地被物層）、死亡的凋落物和粗木質(zhì)殘體、以及森林土壤。因此，對特定森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲存的精確評估還必須包括更多、更詳細的研究，特別是我國面臨嚴峻的溫室氣體排放形勢下。對森林生態(tài)系統(tǒng)碳功能與其他效益之間的研究也亟待展開，對森林多效益的全面理解才能讓森林的所有者和經(jīng)營者盡早作出正確的管理對策，以達到管理部門、環(huán)保組織、社會大眾和專家學者的共同折中期望。

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Arbor Characteristics and Carbon Stock of Some Stands in Laohegou Nature Reserve in Pinwu County

LIDe-wen1SHENG Xiao-qiong2
（1.Sichuan Forest Inventory and Plan Institute，Chengdu 610081，China；2.Wangchang Forestry and garden Administration Bureau，Wangchang 628200，China）

In order to explore the forest composition and structure，tree carbon stock and allocation，researcheswere conducted on Larix kaempferi plantation，Phellodendron amurense plantation，Pinus armandii plantation，and natural second forests dominated by Juglans cathayensis，and Quercus variabilis and Fagus spp.，which were located in themiddlemountain of Laohegou Nature Reserve within the Pingwu County，northwestern Sichuan.The results showed that the composition and structure varied largely in different forests.The carbon stock of 5 kinds of forests varied from 96.88±2.20 MgC per hectare to 282.61±7.94 MgC per hectare，themost of the carbon was stocked in the aboveground part of forests.The carbon stock in the different tissues in different forests or plantations varied significantly.For the in situ carbon stock in themiddlemountain of Laohegou Nature Reserve，the first was the natural forest dominated by Juglans cathayensis，and the second was themixed forest dominated by Quercus variabilis and Fagus spp.

Forest characteristics，F(xiàn)orest structure，Carbon stock and allocation，Mmiddlemountain，Laohegou Nature Reserve

10.16779／j.cnki.1003－5508.2016.04.002

S718

A

1003－5508（2016）04－0008－06

2016-04-06

四川省教育廳項目資助（11ZA290）

李德文（1975-），男，重慶長壽人，碩士，高級工程師，從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設計工作。