孟曉清，劉琪璟，陶立超，鄧留寶，李衛(wèi)軍，溫志勇

（北京林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

大興安嶺地區(qū)南北部幼中齡林碳儲量研究

孟曉清，劉琪璟，陶立超，鄧留寶，李衛(wèi)軍，溫志勇

（北京林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

為了解大興安嶺林區(qū)南部和北部落葉松與白樺幼中齡林碳密度差異，準(zhǔn)確估算該地區(qū)碳儲量，本文結(jié)合南北部兩個典型林業(yè)局撫育伐樣地調(diào)查及森林資源統(tǒng)計(jì)資料，分析了南北部落葉松和白樺幼中齡林林分特征及生物量差異，利用生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法建立了生物量（B）與蓄積量（V）的線性關(guān)系。結(jié)果顯示，南部落葉松和南北部白樺直徑分布均為右偏山狀曲線，北部落葉松為左偏山狀。樣地生物量密度分布近似于正態(tài)曲線，南部各樣地之間分布相對均勻，北部各樣地分布相差較大。落葉松和白樺生物量與蓄積量線性關(guān)系分別為B=0.6726*V+0.5592和B=0.7317*V-0.2932。南部地區(qū)落葉松和白樺幼中齡林碳密度分別為30.54 t·hm-2和30.06 t·hm-2，北部地區(qū)分別為24.19 t·hm-2和26.77 t·hm-2。整個內(nèi)蒙古大興安嶺地區(qū)落葉松和白樺幼中齡林碳儲量分別為8 546.4萬t和2 798.9萬t，碳密度分別為26.08 t·hm-2和25.01 t·hm-2。由于幼中齡林具有較高的碳增長潛力，合理地經(jīng)營大興安嶺地區(qū)落葉松和白樺幼中齡林，將有利于提高該區(qū)森林碳匯潛力。

落葉松；白樺；撫育伐；直徑分布；生物量密度

位于我國東北的內(nèi)蒙古大興安嶺地區(qū)，是國家重要林區(qū)之一，具有較為完整的寒溫帶天然林生態(tài)系統(tǒng)，在維持氣候變化和水土保持等方面具有重要價(jià)值。隨著近些年國家造林力度的加大，大興安嶺地區(qū)幼中齡林面積顯著增加，探索該區(qū)域幼中齡林林分特征，準(zhǔn)確估算碳儲量，對研究全球CO2濃度及環(huán)境變化具有重要意義。

當(dāng)前內(nèi)蒙古大興安嶺地區(qū)的碳儲量研究多由標(biāo)準(zhǔn)地生物量[1-2]推算區(qū)域碳儲量[3]，但人為選擇標(biāo)準(zhǔn)地存在較大主觀性。有研究者利用生物量轉(zhuǎn)換系數(shù)估算了該區(qū)域不同森林類型的碳儲量[4-5]，但所用轉(zhuǎn)換系數(shù)多根據(jù)全國范圍數(shù)據(jù)建立[6-7]，并未考慮樹種生長的地域性差異，推算某一區(qū)域生物量時可能存在較大偏差。近些年有學(xué)者重新分析了北半球森林植被碳儲量，發(fā)現(xiàn)以往估計(jì)結(jié)果比實(shí)際值大1～1.5倍[8]。因此，建立內(nèi)蒙古大興安嶺地區(qū)主要樹種生物量與蓄積量對應(yīng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系，重新估算該區(qū)幼中齡林碳儲量，對了解區(qū)域碳動態(tài)特征具有重要意義。落葉松（Larix gmelinii）和白樺（Betula platyphylla）作為該區(qū)域主要樹種，幼中齡林面積占全區(qū)幼中齡林面積的90%以上，構(gòu)成了區(qū)域幼中齡林森林碳儲量的主體。

本文以內(nèi)蒙古大興安嶺地區(qū)落葉松和白樺幼中齡林為研究對象，依據(jù)該地區(qū)森林資源統(tǒng)計(jì)資料及林業(yè)局撫育伐調(diào)查數(shù)據(jù)，分析了大興安嶺南北部落葉松和白樺林幼中齡林直徑分布及樣地生物量密度。利用生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法，結(jié)合樣地生物量與蓄積量實(shí)測值，建立了該區(qū)落葉松和白樺生物量與蓄積量線性關(guān)系，推算了南北兩個林業(yè)局及整個林區(qū)落葉松和白樺幼中齡林碳儲量與碳密度。

1 研究區(qū)概況及方法

1.1 研究區(qū)概況

內(nèi) 蒙 古 大 興 安 嶺 地 區(qū)（119°36′20″～125°19′50″E，47°03′40″～ 52°40′35″N）位于我國東北部，東西寬384 km，南北長696 km，總面積1 065.75萬hm2。該區(qū)興安落葉松占有絕對優(yōu)勢，構(gòu)成我國唯一的寒溫帶泰加林森林類型。除興安落葉松外，該地區(qū)還存在較大面積的白樺、樟子松Pinus sylvestris、山楊Populus davidiana、蒙古櫟Quercus mongolica、黑樺Betula dahurica等有少量分布。林下植被主要有興安杜鵑Rhododendron dauricum、細(xì)葉杜香Ledum palustre、篤斯越桔Vaccinium uliginosum、薹草Carex spp等。

內(nèi)蒙古大興安嶺地區(qū)林管局下轄27個林業(yè)局及2個自然保護(hù)區(qū)，北部和南部分別選取滿歸和綽源林業(yè)局作為研究區(qū)域。其中滿歸林業(yè)局（ 121°05′47″～ 122°47′05″E，51°51′02″～52°31′52″N）地處大興安嶺北部，位于根河市和額爾古納市境內(nèi)，東西長120 km，南北寬20 km，林業(yè)局施業(yè)區(qū)面積390 295 hm2。年平均氣溫-5.8℃，最高氣溫31℃，最低氣溫-52℃，無霜期80 d，年均降水量437.4 mm。落葉松和白樺分別占該局森林面積的70.3%和25.0%。綽源林業(yè) 局（120°17′52″～ 121°40′19″E，47°35′21″～48°37′50″N）地處大興安嶺南部，位于牙克石市和鄂溫克族自治旗境內(nèi)，與滿歸林業(yè)局直線距離420 km。東西長85 km，南北寬70 km，林業(yè)局施業(yè)區(qū)面積313 168 hm2。年平均氣溫-2.1℃，1月份平均氣溫為-22℃，7月份平均氣溫為19.8℃。無霜期87 d，年均降水量461.9 mm。落葉松林和白樺林面積分別占該局森林面積的56.6%和40.6%。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來源

樣地?cái)?shù)據(jù)來源于滿歸和綽源林業(yè)局撫育伐調(diào)查資料。調(diào)查對象為幼中齡林，調(diào)查內(nèi)容包括林分起源，樹種組成，樹高，年齡，胸徑，蓄積量等。調(diào)查面積不小于作業(yè)小班實(shí)際面積的3%，樣地面積一般在0.03～1.00 hm2之間樣地蓄積量以每木檢尺資料為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)?shù)夭姆e表計(jì)算所得。滿歸林業(yè)局共有樣地464塊，綽源林業(yè)局共有1 002塊。

森林資源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)取自內(nèi)蒙古大興安嶺地區(qū)林管局森林資源統(tǒng)計(jì)資料。該資料是大興安嶺林管局依據(jù)國家《森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查主要技術(shù)規(guī)定》，結(jié)合全局森林資源連續(xù)清查結(jié)果，每年對森林資源消長更新匯總而成。

以上數(shù)據(jù)均取自2012年。

1.2.2 樹種組成及直徑分布

根據(jù)樣地調(diào)查，分析南北兩個林業(yè)局落葉松和白樺幼中齡林樹種組成。單一樹種超過林分蓄積量65%的劃為純林，不足10%的樹種為伴生樹種，分別計(jì)算各樹種林分蓄積量及株數(shù)密度。

以2 cm為徑階，利用兩參數(shù)Weibull分布密度函數(shù)，從林業(yè)局范圍分析南北部落葉松和白樺幼中齡林直徑分布。函數(shù)形式如下：

其中f(x)為徑階分布概率，x為徑階，b為尺度參數(shù)，c為形狀參數(shù)[9]。

1.2.3 樣地生物量

樣地生物量根據(jù)單木生物量實(shí)測值結(jié)合樣地?cái)?shù)據(jù)計(jì)算得到。單木生物量根據(jù)伐倒木實(shí)測，按照各徑階平均樹高挑選各徑階平均標(biāo)準(zhǔn)木，每個徑階1～2株，共計(jì)27株落葉松和26株白樺。實(shí)測樹干、樹皮、枝條和葉片鮮重，分別取樣帶回實(shí)驗(yàn)室烘干至恒重，根據(jù)含水率推算各部分干重，各部分干重累加得到單木生物量。

樣地生物量密度為樣地生物量與樣地面積之比。以生物量密度為隨機(jī)變量，利用SPSS18.0軟件進(jìn)行描述性數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，做出生物量密度分布直方圖及正態(tài)曲線，并計(jì)算南北兩局落葉松和白樺生物量密度分布的偏度系數(shù)SSK和峰度系數(shù)K，數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

其中n為樣本量，Xi為樣地生物量密度，為生物量密度平均值，S為生物量密度標(biāo)準(zhǔn)差。偏度值SSK顯示了樣地生物量密度的偏向程度，大于0時表示低于平均值樣地較多，小于0時表示高于平均值樣地較多。峰度值K顯示出生物量密度樣地分布的均勻程度，K值越大，樣地間生物量密度變化越明顯。

1.2.4 碳儲量及碳密度

根據(jù)樣地生物量密度值，由高到低分層抽樣，南北兩個林業(yè)局分樹種各抽取15個塊標(biāo)準(zhǔn)地（共60塊），利用生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法[10]建立落葉松和白樺幼中齡林生物量與蓄積量關(guān)系?；诹址稚锪颗c蓄積量關(guān)系式，結(jié)合森林資源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)求算碳儲量。

碳密度為生物量密度與含碳系數(shù)之積。其中，樣地碳密度是由撫育伐調(diào)查數(shù)據(jù)實(shí)測所得，區(qū)域碳密度是基于森林資源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)推算。含碳系數(shù)采用文獻(xiàn)中的測定值，興安落葉松和白樺分別為0.4948 和 0.5018[3]。

2 結(jié) 果

2.1 樹種組成及直徑分布

2.1.1 樹種組成

北部滿歸林業(yè)局，落葉松純林409塊，占樣地總比例的88.15%；白樺純林7塊，占樣地總比例的1.51%；其余均為落葉松白樺混交林。落葉松林中伴生樹種為白樺、樟子松或山楊，白樺純林中伴生樹種均為落葉松。

南部綽源林業(yè)局，落葉松純林577塊，占樣地總比例的57.58%；白樺純林145塊，占樣地總比例的17.47%，山楊純林1塊，其余279塊多為落葉松白樺混交林，少有落葉松白樺山楊混交林。落葉松林中伴生樹種多為白樺或山楊，白樺林中伴生樹種為落葉松。

2.1.2 蓄積組成

北部滿歸林業(yè)局落葉松純林蓄積量最高為118.00 m3·hm-2， 平 均 蓄 積 量 為 41.40 m3·hm-2， 白樺純林蓄積量最高為72.22 m3·hm-2，平均蓄積量為46.22 m3·hm-2?；旖涣种校淙~松平均蓄積量為28.50 m3·hm-2，白樺平均蓄積量為 9.41 m3·hm-2。

南部綽源林業(yè)局落葉松純林蓄積量最高為188.76 m3·hm-2，平均蓄積為 102.92 m3·hm-2，白樺純林蓄積量最高為120.19 m3·hm-2，平均蓄積量為60.19 m3·hm-2?；旖涣种?，落葉松平均蓄積量為46.64 m3·hm-2，白樺平均蓄積量為 31.65 m3·hm-2。

2.1.3 株數(shù)密度及直徑分布

北部滿歸林業(yè)局落葉松株數(shù)密度為890～3 711 株·hm-2，平均 1719 株·hm-2，白樺多為伴生樹種，平均株數(shù)密度261株·hm-2；南部綽源林業(yè)局落葉松株數(shù)密度為280～1 356株·hm-2，平均455株·hm-2，白樺株數(shù)密度為 393～ 1 529株·hm-2，平均499株·hm-2。根據(jù)各徑階株數(shù)繪制南北兩局白樺和落葉松株數(shù)-直徑分布圖（圖1）。

Weibull分布密度函數(shù)擬合結(jié)果顯示（表1），南部和北部白樺、南部落葉松形狀參數(shù)c均介于1～3.6之間，表示為右偏的山狀曲線函數(shù)，北部落葉松形狀參數(shù)c大于3.6，表示為左偏山狀分布曲線函數(shù)。決定系數(shù)R2顯示，北部落葉松擬合效果最好，決定系數(shù)為0.76。

表1 Weibull分布擬合參數(shù)值Table 1 The fitting parameters of Weibull distribution

結(jié)合株數(shù)-直徑分布圖，北部滿歸林業(yè)局撫育伐傾向于幼齡林，南部綽源林業(yè)局更傾向于中齡林，這是導(dǎo)致Weibull曲線偏向不同的主要原因。北部落葉松幼齡林直徑較小，徑階多不足10 cm，但株數(shù)密度較大；南部落葉松直徑相對較大，均為6 cm以上，株數(shù)密度小于北部。北部白樺由于多為伴生樹種，徑階多為16 cm以下，最大為22 cm徑階；南部白樺林純林居多，公頃株數(shù)和直徑均大于北部，最大徑階為34 cm。

2.2 生物量密度

2.2.1 樣地生物量密度

根據(jù)樣地生物量結(jié)果，北部地區(qū)落葉松幼中齡林生物量密度范圍為7.73～82.59 t·hm-2，白樺純林為9.19～49.89 t·hm-2；南部地區(qū)落葉松幼中齡林生物量密度范圍為21.58～130.94 t·hm-2，白樺林為27.58～86.36 t·hm-2。由于北部白樺純林樣本量較少（僅有7個），不納入分析，故只繪制南部落葉松林和白樺林及北部落葉松林生物量密度與樣地?cái)?shù)量關(guān)系圖（圖2）。

圖1 白樺和落葉松株數(shù)-直徑分布Fig.1 Frequecy distribution in relation to diameter class for Larix and Betula

結(jié)果顯示，南部地區(qū)落葉松林和白樺林及北部落葉松林生物量密度分布近似于正態(tài)分布曲線，峰度及偏度值如下（表2）：

圖2 樣地生物量密度與數(shù)量關(guān)系Fig.2 Frequency distribution of aboveground biomass density

表2 樣地生物量密度峰系數(shù)及偏度系數(shù)Table 2 Skewness and kurtosis of sample plot biomass density

偏度系數(shù)顯示，南北部地區(qū)落葉松林和南部白樺林生物量密度分布均為右偏。偏度值北部落葉松林高于南部，南部地區(qū)白樺林偏度值最大，為1.366，低生物量密度樣地較多，高生物量密度樣地?cái)?shù)量隨著生物量密度的增加逐步減少。峰度系數(shù)顯示，落葉松林和白樺林均為尖峰分布，由高到低依次為南部白樺林、北部落葉松林和南部落葉松林。其中南部白樺林峰度值最高，達(dá)2.932，樣地生物量密度分布變化最大。綜合分析，南部地區(qū)落葉松林生物量分布較為均勻，南部白樺林和北部落葉松林生物量密度分布較為分散。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析均值，南部地區(qū)落葉松林和白樺林樣地生物量密度分別為 67.57 t·hm-2和 43.20 t·hm-2，北部地區(qū)落葉松林為31.12 t·hm-2。北部地區(qū)白樺7 個純林平均值為 31.63 t·hm-2。

2.2.2 生物量與蓄積量關(guān)系

綜合南北地區(qū)落葉松和白樺各30塊標(biāo)準(zhǔn)地蓄積量與生物量實(shí)測數(shù)據(jù)，擬合二者關(guān)系。結(jié)果顯示，回歸方程決定系數(shù)R2均為0.99，說明生物量與蓄積量線性關(guān)系明顯（圖3），方程如下：

落葉松：B=0.6726*V+0.5592，R2=0.99，n=30

圖3 白樺和落葉松生物量與蓄積量關(guān)系Fig. 3 Relationship between biomass and volume for Larix and Betula forests

白樺：B=0.7317*V-0.2932，R2=0.99，n=30

2.3 碳儲量及碳密度

利用落葉松和白樺生物量與蓄積量關(guān)系，結(jié)合森林資源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，估算南北兩個林業(yè)局及整個內(nèi)蒙古大興安嶺地區(qū)落葉松和白樺碳儲量和碳密度（表3）。

由表3可知，整個大興安嶺地區(qū)白樺和落葉松幼齡林碳密度分別為 8.87 t·hm-2和 12.74 t·hm-2，高于南北兩個林業(yè)局碳密度；白樺中齡林碳密度為27.45 t·hm-2，低于南北兩個林業(yè)局碳密度，落葉松中齡林碳密度為27.95 t·hm-2，介于南北兩局碳密度之間。

表3 落葉松和白樺幼中齡林碳儲量及碳密度Table 3 Carbon storage and density for young and middle Larix and Betula forests

南部幼中齡林總碳儲量高于北部，是由于南部地區(qū)中齡林面積較大，中齡林碳儲量能力高于幼齡林所導(dǎo)致。南部地區(qū)幼齡林碳儲量低于北部，原因?yàn)楸辈堪讟搴吐淙~松幼齡林面積均多于南部，各林業(yè)局森林面積顯示，北部滿歸林業(yè)局落葉松和白樺幼齡林面積分別為26 032 hm2和3 576 hm2，南部綽源林業(yè)局落葉松和白樺幼齡林面積分別為19 648 hm2和1 272 hm2。根據(jù)大興安嶺林區(qū)森林資源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，整個林區(qū)落葉松幼中齡林碳儲量為 8 546.5 萬 t，碳密度為 26.08 t·hm-2，白樺幼中齡林為2 798.9萬t，碳密度為25.01 t·hm-2。

為了解南北兩個林業(yè)局與全區(qū)碳儲量關(guān)系，采用面積百分比與碳儲量百分比兩個值進(jìn)行對比。其中面積百分比為林業(yè)局不同樹種幼中齡林面積占全區(qū)幼中齡林面積比例，碳儲量百分比為林業(yè)局不同樹種幼中齡林碳儲量占全區(qū)碳儲量比例。結(jié)果顯示，北部滿歸林業(yè)局落葉松幼中齡林碳儲量占全區(qū)落葉松幼中齡林碳儲量比例為4.57%，低于其面積比例（4.93%），白樺碳儲量比例為3.14%，高于其面積比例（2.93%）；南部綽源林業(yè)局落葉松和白樺碳儲量比例分別為4.83%和3.78%，均高于面積比例（分別為4.13%和3.14%）。即滿歸林業(yè)局落葉松幼中齡林碳儲量略低于全區(qū)平均水平，滿歸白樺、綽源落葉松和綽源白樺幼中齡林碳儲量均高于全區(qū)平均水平。

3 討 論

3.1 生物量與蓄積量關(guān)系

利用生物量轉(zhuǎn)換因子倒數(shù)方程[11]能夠提高生物量預(yù)測精度。本研究利用內(nèi)蒙古大興安嶺地區(qū)南北兩個林業(yè)局樣地實(shí)測數(shù)據(jù)，建立了白樺和落葉松幼中齡林生物量與蓄積量線性關(guān)系式，關(guān)系式參數(shù)值與在同區(qū)進(jìn)行的相關(guān)研究較為一致[12]。但與部分學(xué)者在全國尺度范圍所建立的回歸方程參數(shù)值相差較大[6，13]，這可能是由方程擬合時樣本量的不同以及樣本選擇的地域性差異所導(dǎo)致。后者在建立方程時，落葉松和白樺樣本量均少于本研究，回歸關(guān)系參數(shù)值也多為依據(jù)全國范圍數(shù)據(jù)建立。由于不同地域同一樹種木材特性及物理結(jié)構(gòu)存在差異[14]，落葉松和白樺均廣泛分布于我國東北、內(nèi)蒙、華北及西南地區(qū)，相同種屬間不同樹種在不同地域參數(shù)值也可能不一致。

利用線性關(guān)系所得區(qū)域碳密度值與樣地平均碳密度值較為接近。以南部地區(qū)落葉松為例，樣地碳密度均值為34.78 t·hm-2，南部區(qū)域尺度碳密度值30.06 t·hm-2，二者相差不大，其余區(qū)域碳密度值也均介于樣地碳密度最大值和最小值之間。說明該線性關(guān)系可以用來推測區(qū)域碳儲量，實(shí)現(xiàn)樣地尺度與區(qū)域尺度的碳儲量轉(zhuǎn)換。

3.2 碳密度差異

基于撫育伐調(diào)查數(shù)據(jù)所得樣地碳密度僅能反映幼中齡林碳密度分布范圍。根據(jù)南北兩局落葉松和白樺直徑株數(shù)分布（圖1），南北兩局撫育對象存在一定差別。北部滿歸林業(yè)局撫育伐對象多傾向于幼齡林，調(diào)查個體多為小徑級木，南部綽源林業(yè)局撫育對象多傾向于中齡林，調(diào)查個體多為中等徑級木，故所得樣地碳密度并不能反映南北各局幼中齡林區(qū)域平均碳密度。

森林資源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)較撫育伐調(diào)查數(shù)據(jù)系統(tǒng)、全面，能完整反映各局森林碳密度狀況，利用該部分?jǐn)?shù)據(jù)所得碳密度值也能夠代表區(qū)域?qū)嶋H水平。與樣地碳密度結(jié)果相比，區(qū)域碳密度值與部分樣地密度值存在一致性，說明區(qū)域碳密度值結(jié)論較為可靠。

南部落葉松和白樺幼中齡林碳密度普遍高于北部，這可能與南北部地區(qū)不同的氣候與土壤條件有關(guān)。南北兩林業(yè)局緯度相差約4°，氣象資料顯示，北部滿歸年平均氣溫-5.8℃，年＞10℃積溫1 300～1 700℃，南部綽源年平均氣溫-2.1℃，年＞10℃積溫1 800～2 500℃，溫度能夠加快對落葉松的生長速度[15]，導(dǎo)致南部落葉松生長較快，同等年齡直徑生長量大于北部。此外，南北兩地土壤分布也有差異，整個林區(qū)多為棕色針葉林土，但北部地區(qū)土壤常草甸化和沼澤化，南部地區(qū)多有暗棕壤。有研究顯示[16]，暗棕壤土壤有機(jī)質(zhì)含量26.05%，沼澤土有機(jī)質(zhì)含量為18.20%，草甸土有機(jī)質(zhì)含量為4.84%，三種類型土壤碳氮比分別為40.28、104.52和28.22。南部土壤肥力明顯高于北部，更有利于樹木生長，導(dǎo)致南部森林碳密度高于北部。

森林類型的不同也影響碳密度的高低，北部地區(qū)的落葉松林多為杜鵑落葉松林和杜香落葉松林，少有草類落葉松林；而南部地區(qū)落葉松林多為草類落葉松林。有研究表明，草類落葉松林喬木層生物量及生產(chǎn)力要高于杜香落葉松林[17]，這在一定程度上也造成了南北部的碳密度差異。

受撫育采伐影響，南北兩個林業(yè)局幼齡林碳密度均低于大興安嶺地區(qū)幼齡林碳密度。撫育調(diào)查顯示，綽源林業(yè)局落葉松林最大株數(shù)密度為1 356 株·hm-2，多低于 1 000 株·hm-2；滿歸林業(yè)局落葉松最大株數(shù)密度為3 711 株·hm-2，以2 000～3 000 株·hm-2居多，遠(yuǎn)低于大興安嶺地區(qū)早期落葉松天然林（6 000 ～ 7 000 株·hm-2）[2，18]。株數(shù)密度減少的主要原因是撫育采伐。撫育采伐短期內(nèi)會導(dǎo)致森林固碳能力降低，但從林木培育的角度，撫育伐能夠顯著改善森林質(zhì)量[19]。

本研究落葉松林碳密度與同地區(qū)早期開展的相關(guān)研究結(jié)果基本一致[2，20]。所得白樺幼中齡林碳密度高于內(nèi)蒙古中部大青山地區(qū)白樺林[21]，也高于大興安嶺區(qū)域16年生白樺人工林平均碳密度[22]。原因可能是該區(qū)域氣候適合白樺生長，白樺作為天然更新樹種，在大興安嶺地區(qū)具有較強(qiáng)的競爭能力，由于其生長迅速，早于落葉松成熟，顯示出較強(qiáng)的固碳能力。

整個大興安嶺地區(qū)所得幼中齡林碳密度值低于全國森林植被碳密度[23]，符合我國森林植被碳密度從寒溫帶，溫帶，亞熱帶到熱帶的遞增趨勢[24]。

3.3 碳儲量

利用本研究生物量與蓄積量關(guān)系得到內(nèi)蒙古大興安嶺地區(qū)落葉松林幼中齡林碳儲量為8 546.4萬t，白樺幼中齡林為2798.9萬t。為了對比本研究結(jié)果與早期研究差異，本文利用早期回歸方程[6]再次計(jì)算了該區(qū)域落葉松與白樺幼中齡林碳儲量，得到落葉松和白樺碳儲量分別為12 125.8萬噸和3 694.4萬噸，分別高出本研究結(jié)論0.4和0.3倍。相關(guān)學(xué)者近年對北半球森林植被碳儲量的重新分析也顯示，以往估計(jì)結(jié)果[6]比實(shí)際值大1～1.5倍[8]，這與本研究結(jié)果一致，說明本研究結(jié)果更接近大興安嶺地區(qū)落葉松與白樺碳儲量實(shí)際值。由于幼中齡林在碳儲存方面具有較強(qiáng)的增長潛力[12]，合理經(jīng)營該區(qū)域落葉松及白樺幼中齡林能夠明顯提高該區(qū)域碳儲量，為我國碳匯事業(yè)做出更大貢獻(xiàn)。

受撫育伐調(diào)查對象影響，本文并未得到北部地區(qū)白樺純林樣地生物量分布圖，不能完全反映南北部白樺生物量樣地分布狀況。此外，本文樣地資料不包括中部區(qū)域，無法對比南北部與中部碳密度差異?？稍谝院蟮难芯恐羞x擇多個林業(yè)局多年樣地?cái)?shù)據(jù)，合理篩選，從整個區(qū)域南部、北部和中部進(jìn)行完整的分析和對比。

本研究所得碳儲量未包括喬木根系部分、林下植被、枯落物及土壤的碳儲存量，該部分的碳儲量合計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于喬木層，特別是土壤部分。有研究表明，土壤部分碳儲量最高達(dá)喬木層數(shù)倍以上[25]。在以后的研究中可增加地下部分、林下植被生物量以及土壤碳儲量的研究，實(shí)現(xiàn)對森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量的整體估算。

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Carbon storage of young and middle age forest in south and north Daxing’anling mountains

MENG Xiao-qing, LIU Qi-jing, TAO Li-chao, DENG Liu-bao, LI Wei-jun, WEN Zhi-yong
(Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China)

∶ In order to estimate carbon storage and density variation of Larix and Betula young and middle forests in south and north Daxing’ anling mountains, stand structure and biomass of Larix and Betula forests in the two districts were analyzed based on forest resource inventory in addition to the survey data for tending felling. The diameter distribution of Larix stands in the north was leftskewed, and the other right-skewed. The biomass densities of both forest types presented a near-to-normal distribution, even in the south and heterogeneous in the north. A linear relation between stand biomass and volume was identif i ed by correlation analysis, with B=0.6726V+0.5592 for Larix and B=0.7317V-0.2932 for Betula. Carbon densities of Larix and Betula were respectively 30.54 t?hm-2and 30.06 t?hm-2in the south, and 24.19 t?hm-2and 26.77 t?hm-2in the north. Carbon storages of Larix and Betula of the entire region were 85.464 million ton and 27.989 million tonnes, and carbon densities 26.08 and 25.01 t?hm-2, respectively. Since carbon storage is far below its potential capacity, increase of carbon sequestration is expected by proper management of the forest ecosystems.

∶ Larix gmelinii; Betula platyphylla; tending felling; diameter distribution; biomass density

S718.5

A

1673-923X(2014)06-0037-07

2014-01-03

國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（2013AA122003）

孟曉清（1988-），男，碩士研究生，研究方向：森林資源監(jiān)測與評價(jià)

劉琪璟（1960-），男，教授，博導(dǎo)，主要研究方向：森林生態(tài)學(xué)，森林群落生態(tài)學(xué)，植被遙感等；

E-mail：liuqijing@gmail.com

[本文編校：吳 彬]