朱甜甜　朱玉偉　張?jiān)啤∩０腿~　王秀梅

摘要：研究3種主要農(nóng)田防護(hù)林樹(shù)種楊樹(shù)（Populus sp.）、榆樹(shù)（Ulmus pummila）和沙棗（Elaeagnus angustifolia）不同林齡的生物量、碳儲(chǔ)量、碳密度及其分布規(guī)律，為今后估算新疆伊犁河谷農(nóng)田防護(hù)林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)空間提供基礎(chǔ)。根據(jù)2014年新疆的森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，利用研究區(qū)三大樹(shù)種的樣本數(shù)據(jù)，估算各樹(shù)種的生物量、碳儲(chǔ)量及碳密度變化特征，討論三大樹(shù)種的固碳能力。結(jié)果表明，3種主要農(nóng)田防護(hù)林樹(shù)種的面積以幼齡林和中齡林為主，占總面積的82.72%，其中楊樹(shù)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，為總面積的92%;各樹(shù)種碳儲(chǔ)量大小楊樹(shù)（3 690.72×103 t）>榆樹(shù)（382.68×103 t）>沙棗（261.49×103 t）;各樹(shù)種不同齡組的碳密度大小為幼齡林（129.41 t/hm2）<中齡林（388.16 t/hm2）<近熟林（639.36 t/hm2）<成熟林（2 012.04 t/hm2）。這說(shuō)明伊犁河谷農(nóng)田防護(hù)林的生長(zhǎng)潛力和未來(lái)的固碳空間巨大，研究結(jié)果可為伊犁河谷農(nóng)田防護(hù)林經(jīng)營(yíng)管理和碳匯功能評(píng)價(jià)提供參考。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田防護(hù)林;林齡;生物量;碳儲(chǔ)量;碳密度

中圖分類號(hào)： S718.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）09-0298-05

如何解決溫室氣體不斷積累造成的惡果已經(jīng)成為近30年來(lái)國(guó)際上廣泛關(guān)注的話題之一，各國(guó)積極簽署氣候變化協(xié)定（巴黎協(xié)定）也進(jìn)一步表明人類應(yīng)對(duì)氣候變化的決心。研究學(xué)者曾在2013年政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）報(bào)告中明確提出，若是不顧氣候變化自由發(fā)展，它將對(duì)人類和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重、普遍和不可逆轉(zhuǎn)的影響[1]，為此，各國(guó)都在積極尋求將溫室氣體濃度控制在安全水平內(nèi)的途徑。逐步擴(kuò)大森林面積是近50年內(nèi)各國(guó)公認(rèn)的低成本“碳吸收”手段。隨著我國(guó)國(guó)際影響力的日益增強(qiáng)，來(lái)自國(guó)際社會(huì)的“減排”壓力也越來(lái)越大，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)氣候環(huán)境之間的平衡關(guān)系受到了更多限制。為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)除了嚴(yán)格控制工業(yè)的節(jié)能減排和開(kāi)展清潔能源的利用外，更投入大量資金發(fā)展造林和再造林產(chǎn)業(yè)，作為改善生態(tài)氣候環(huán)境、擴(kuò)大森林資源的有力手段，人工造林的成果也逐漸顯現(xiàn)[2]。新疆維吾爾自治區(qū)是全國(guó)面積最大的干旱區(qū)域，生態(tài)自然環(huán)境較差，造林減排見(jiàn)效慢，伊犁河谷作為干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境條件較好的“濕地”，是新疆綠洲的主要組成部分，其人工林碳匯能力的強(qiáng)弱直接影響著新疆森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的大小。

農(nóng)田防護(hù)林是新疆人工林的主要組成部分，在保證農(nóng)作物豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的同時(shí)，在周圍一定范圍內(nèi)形成的小氣候?qū)Ω纳飘?dāng)?shù)厣鷳B(tài)氣候條件也起到了很大的促進(jìn)作用，分析伊犁河谷農(nóng)田防護(hù)林的生物量以及碳儲(chǔ)量特征對(duì)今后進(jìn)一步開(kāi)展干旱區(qū)碳儲(chǔ)量研究工作具有重大的意義[3-4]。生物量是反映森林生態(tài)功能高低最直觀的表現(xiàn)，定量估算生物量的大小是進(jìn)一步研究碳儲(chǔ)量的基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)有大量學(xué)者對(duì)不同氣候環(huán)境、不同地域以及不同造林樹(shù)種的各個(gè)器官的生物量和碳儲(chǔ)量進(jìn)行了大量的研究分析比對(duì)[5-10]，但是關(guān)于農(nóng)田防護(hù)林方面的研究，學(xué)者們主要關(guān)注點(diǎn)在其生態(tài)服務(wù)價(jià)值以及其與農(nóng)田關(guān)系方面[11-14]，而關(guān)于生物量與碳儲(chǔ)量分布特征方面的研究報(bào)道還不夠完善。本研究以伊犁河谷主要農(nóng)田防護(hù)林樹(shù)種楊樹(shù)（Populus sp.）、榆樹(shù)（Ulmus pumila L.）、沙棗（Elaeagnus angustifolia）為對(duì)象，根據(jù)各樹(shù)種實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)，分析評(píng)價(jià)其生物量、碳密度和碳儲(chǔ)量特征以及不同器官生物量、碳儲(chǔ)量、碳密度隨林齡的變化規(guī)律。探討不同林齡的固碳能力，為今后伊犁河谷的人工林和農(nóng)田防護(hù)林更好的發(fā)揮碳儲(chǔ)功能提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

1.1.1 環(huán)境概況 伊犁河谷坐落于天山西部（80°09′42″～91°01′45″ E，40°14′16″～49°10′45″ N）。年平均氣溫為 10.5 ℃，1月最冷，7月最熱，年日照2724.8 h，無(wú)霜期149 d。年降水量從西向東205.8～590.0 mm，年蒸發(fā)量1 800～1 250 mm，降水在季節(jié)間分配不均，冬、春降水少，夏、秋降水多，夏秋兩季雨量占總雨量的80%，日照資源豐富、自然條件得天獨(dú)厚，是全球難得的生態(tài)地帶和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)帶。土壤分布主要有黑褐土、粟鈣土、灰鈣土、黃土、沙土、沼澤土和河谷草甸土等。

1.1.2 樣地概況 伊犁河谷農(nóng)田防護(hù)林對(duì)保護(hù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)田耕地以及保障農(nóng)產(chǎn)品穩(wěn)產(chǎn)和增產(chǎn)發(fā)揮了很大的作用，以楊樹(shù)為主的農(nóng)田防護(hù)林面積占比達(dá)80%以上，其次有榆樹(shù)和沙棗，其他一些如小葉白蠟、山桃和水曲柳等硬闊葉樹(shù)種和軟闊葉樹(shù)種由于面積較少，本研究將其中的硬闊葉樹(shù)種并入榆樹(shù)，軟闊葉樹(shù)種并入楊樹(shù)中計(jì)算。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置 本研究選取伊犁河谷地區(qū)3個(gè)主要農(nóng)田防護(hù)林樹(shù)種的幼齡、中齡、近熟林、成熟林和過(guò)熟林，近幾年隨著更新的加快，過(guò)熟林面積很少，因此，本研究中過(guò)熟林生物量按成熟林計(jì)算。經(jīng)過(guò)實(shí)地踏查，于2014年4—10月在伊犁河谷地區(qū)的察布查爾縣和新源縣選取3個(gè)主要農(nóng)田防護(hù)林樹(shù)種（楊樹(shù)、榆樹(shù)、沙棗），選擇長(zhǎng)100 m、寬度據(jù)林帶寬度而定的不同齡級(jí)的樣地，每個(gè)林齡2個(gè)重復(fù)的樣地，共24個(gè)樣地，保證其生境等環(huán)境條件與營(yíng)林措施相同。對(duì)選定樣地進(jìn)行調(diào)查記錄，具體見(jiàn)表1。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)木選取 根據(jù)樣地調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)合二類資源清查數(shù)據(jù)，確定伊犁河谷農(nóng)田防護(hù)林各樹(shù)種不同齡級(jí)的平均樹(shù)高和胸徑，選擇平均標(biāo)準(zhǔn)木作為測(cè)定生物量的標(biāo)準(zhǔn)樣木，各樹(shù)種每個(gè)齡級(jí)選擇標(biāo)準(zhǔn)木2株。

1.2.3 生物量的測(cè)定 采用解析木法測(cè)定樹(shù)干生物量。將解析木樹(shù)干分段并截取圓盤記錄測(cè)定各部分鮮質(zhì)量。將圓盤置于烘箱（80 ℃）中烘干，記錄干質(zhì)量，計(jì)算樹(shù)干生物量;采用分層標(biāo)準(zhǔn)枝法測(cè)定枝、葉的生物量，選取3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)枝稱其帶葉枝的鮮質(zhì)量并帶回各樣品烘干（80 ℃）稱質(zhì)量，最終計(jì)算枝、葉生物量;采用分層分段挖掘法測(cè)定根生物量，以伐木根中心點(diǎn)為中心，分層挖取樹(shù)木全部根系，清潔根系表面，再分層分類稱質(zhì)量，隨機(jī)取定量樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室烘干（80 ℃）稱質(zhì)量，計(jì)算根系生物量。