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《中国林业科学研究院》 2007年
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华北落叶松人工林生物量碳计量参数研究

罗云建  
【摘要】: 针对提高我国土地利用变化和林业温室气体清单编制质量和准确掌握造林再造林项目的碳潜力而言,我国还缺乏相关的碳计量参数和确定方式,使得我国国家温室清单的编制和森林碳潜力的估算存在极大的不确定性,尚不能满足我国气候变化战略谈判和实际应用的需要。因此,迫切需要补充和完善相关计量参数值及确定方式,尤其是针对主要造林树种开展详细的研究。 本文以IPCC文件为主要依据,对生物量碳计量方法和进展进行总结,以落叶松林(Larix forest)为对象,首先收集整理落叶松的文献数据,确定重点研究树种的统计学基础和实际需要,最后综合分析整个落叶松种的情况。主要内容包括生物量方程(相对生长方程和生物量转化与扩展函数)、生物量因子(生物量转化与扩展因子(Biomass conversion and expansion factor, BCEF)、生物量扩展因子(Biomass expansion factor,BEF)、根茎比(Root:shoot ratio,R)、群落生物量扩展因子(Community biomass expansion factor, CBEF)和木材基本密度(Basic wood density, WD))和植被含碳率(Carbon fraction,CF)的值以及变化规律,得到如下结论: ①不同起源林分的生物量相对生长方程、生物量转化与扩展函数以及大部分碳计量参数(BCEF、BEF和CBEF)之间有显著差异(p<0.05),而R却无显著性差异(p>0.05)。华北落叶松(L. principis-rupprechtii)的BCEF、BEF和R与日本落叶松(L. kaempferi)、兴安落叶松(L. gmelini)和长白落叶松(L. olgensis)的无显著差异(P>0.05),而且华北落叶松的这三个计量参数的不确定性也最大,从而确定其为重点研究树种,其性质显得特别重要,对其他树种的研究有重要的示范作用。 ②华北落叶松的树干、地上和地下生物量相对生长方程的拟合效果较好,而树枝和树叶的效果不甚理想。树干和地上部分的生物量转化与扩展函数以双曲线模型略优,而地下部分的生物量转化与扩展函数以幂函数稍好。 ③生态因子对生物量因子的影响中,海拔因子影响BEF和WD,坡向、坡度和土厚不影响生物量因子,土种影响BEF,人为干扰影响BCEF和BEF,但人为干扰对R的影响尚需深入研究。 ④华北落叶松的BCEF值为0.7970 Mg·m~(-3)(n=87,SD=0.2691),BEF值为1.6111(n=87,SD=0.5190)。BCEF和BEF随林龄(A)、平均胸径(DBH)、蓄积量(V)、林分胸高断面积(SBA)和年均净蓄积生产量(MAVI)的增加而减小并趋于稳定值,表现为反“J”形指数变化,但与D无显著相关性(p>0.05)。 ⑤虽然文献数据和野外调查数据得到华北落叶松的R值之间存在显著差异(p<0.05),但R与A、DBH、V、D、SBA和MAVI均无显著相关性(p>0.05),是个相当稳定的计量参数。 ⑥华北落叶松的CBEF值为1.1381(n=50,SD=0.1517),随A、DBH、V、SBA和MAVI的增加而减小并趋于稳定值,除与DBH以S曲线变化外,其他表现为反“J”形指数变化,但亦与D无显著相关性(p>0.05)。 ⑦华北落叶松的WD值为0.4355 Mg·m~(-3)(n=57,SD=0.0382),但WD值在不同海拔区域有显著性差异(p<0.05)。同一树高位置的WD值随A的增加而增大,而沿着树高,WD值则逐渐较小。 ⑧华北落叶松的CF值为50.46(n=9,SD=0.36)%,但地上部分的CF值(50.80(n=9,SD=0.51)%)明显大于地下部分的(49.96(n=9,SD=0.35)%)p<0.05)。灌木的CF值为48.16(n=6,SD=0.77)%;草本的CF值为40.48(n=6,SD=2.98)%;枯落物的CF值为39.47(n=6,SD=3.48)%。 ⑨华北落叶松与其他落叶松,这两个总体的BCEF和CBEF值之间没有显著差异(p>0.05),而BEF和R值之间有显著差异(p<0.05),因此BCEF和CBEF可以跨越落叶松种间的差异,落叶松人工林的BCEF和CBEF的值分别为0.7844 Mg·m~(-3)(n=114,SD=0.2884)和1.1217(n=68,SD=0.1705),并分别建立了BCEF和CBEF与林龄(A)和蓄积量(V)的关系以及给出了这两个因子在不同龄组和蓄积量时的值,以便根据需要进行选择使用。在数据量相对较少且各树种间的差异不明朗时,理想的选择应是BCEF、R和CBEF组合。 因此,通过研究落叶松林和华北落叶松,生物量相对生长方程与生物量转化与扩展函数的建立以及生物量因子的值,首先应按林分起源进行,然后根据实际需要再在相同的林分起源内按树种或生态因子进行分类计算。然而,在本文中大林龄和大径材的数据较少,不同土种和干扰强度下BEF的变化规律,不同数据间R差异的原因以及WD与R的关系均需进行补充试验来验证上述变化规律和分析原因。
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