李丹 王文帆 刘强 李靖彤 张亚楠

摘要：  基于碳储量分布状态分析黑龙江省典型林型，对黑龙江省小兴安岭地区典型树种进行碳汇测定分析。结果表明，不同树种间不同组分（根、干、冠）碳比例存在显著的差异，但同一树种不同组分的碳密度比例不存在显著差异。不同林型不同样地针阔混交林垂直空间上不同组分（根、干、冠）的碳密度比例存在一定的差异，垂直空间碳比例平均值差异不明显，树根、树冠、树干的平均垂直碳密度比例平均值分别为：25.05±1.14%、16.35±0.96%、58.59±1.62%。

关键词：  碳储量；  小兴安岭；  碳汇树种

中图分类号：   Q 945. 11               文献标识码：   A                文章编号：１００1 － 9499（２０23）02 － 0042 － 03

Analysis on Carbon Sink Structure of Typical Forest Types in Heilongjiang Province Based on Carbon Storage Distribution

LI Dan WANG Wenfan LIU Qiang LI Jingtong ZHANG Yanan**

（Heilongjiang Academy of Forestry，  Heilongjiang Harbin 150081）

Abstract Based on the distribution of carbon reserves， the typical tree species in Heilongjiang Province were analyzed. There are significant differences in the carbon proportion of different components （root， stem and crown） among different tree species， but there is no significant difference in the carbon density proportion of different components of the same tree species. The carbon density proportion of different components （roots， trunks and crowns） in vertical space of coniferous and broad-leaved mixed forests in different forest types and different plots has certain differences. The average vertical carbon density proportion of roots， crowns and trunks is 25.05 ±1.14%， 16.35 ±0.96% and 58.59 ±1.62% respectively.

Key words carbon storage; Xiaoxing′an Mountain; carbon sink tree species

黑龙江省小兴安岭地区是我国东北地区主要的地带性森林植被、典型的温带针阔混交林，具有建群种独特、物种多样性丰富、空间结构复杂等特点，从尺度变化的角度入手分析空间分异规律是空间异质性研究的基本手段，也是揭示不同尺度陆地碳循环过程相互作用机理的基础，目前森林植被碳储量的研究对空间异质性的分析不够深入，主要原因就是没有充分考虑尺度效应[ 1 - 4 ]。

不同树种碳汇分布起到直接影响其碳汇能力的重要因素，不同結构特征也会对森林其他组分（ 如土壤等） 的碳汇起到影响作用，基于碳储量分布状态分析黑龙江省典型树种，对黑龙江省小兴安岭地区典型树种进行碳汇测定分析，对东北林区碳汇研究以及全国环境保护作用有着重要意义[ 5 - 9 ]。对于调节全球碳循环起到关键作用，森林结构，多样性及生物量的变化不仅是自然过程和人为干扰，很大程度上也受气候环境变化的影响。明确森林植物组成，结构，多样性及碳汇功能对人为控制及气候变化的响应对预测未来森林对全球环境变化及干扰的应对至关重要。

1  研究区域概况

丰林国家级自然保护区位于中国东北小兴安岭南段，伊春市五营区境内。地理坐标为128°58'～

129°15'E， N 48°02'～48°12'，东西长20 km，南北宽16 km，总面积18 165 hm2。本区属典型红松林的北缘，因不同的光照，温湿度和不同的立地环境等因子，为各种不同的植被资源创造了多样的生态环境，使原始森林植物仍保存着很多第三纪的孑遗种，如红松（Pinus koraiensis）、水曲柳（Fraxinus mandshu- rica）、核桃揪（Juglans mandshurica）、黄檗（Phelloden-dron amurense）、紫锻和色木槭（Acer mono）等古老树种；以及本区特有的树种青楷槭（Acertegmemtosum）、

大青杨（Populus ussuriensis）等阔叶树种又有喜暖的藤本植物，如葡萄科的山葡萄（Vitis amurensis）、木兰科的五味子（Schizandrachinensis）、称猴桃科的狗枣称猴桃（A. kolomikta）等混生其间，使古老的原始阔叶红松林具有明显南方亚热带植被景观。

2 试验方法

选取黑龙江省丰林自然保护区及下属丽林实验林场内的原始林、轻度采伐的红松-云冷杉林，落叶松-云冷杉林、过伐林和裸地次生林为研究对象。对研究区域内的针阔混交林进行了树种、数量和胸径调查，根据巢式样方法[ 10 ]确定样地面积为 20 m × 30 m，每块样地内设定 5 m× 5 m 小样方 24 个。

通过对研究区域内不同林型主要针叶及阔叶乔木树种进行取样（生长锥法钻取木芯），对不同树种的碳汇率进行测定，结合相关资料进行分析，最终确定碳含量转换计算方法。

2. 1 碳含量的测定方法

将取好的木芯样品标号放入干燥箱中，干燥箱调至（103±2）℃，每隔2 h进行称量直至质量变化不超过0.01 g，认为是恒重。在实验室中所有木条样品基本干燥12 h达到恒重状态。将干燥好的木条样品放入粉碎机中，粉碎3～5 min，将粉末倒入200目的筛网中，筛出200目的木粉样品，将木粉干燥至恒重后再装入编号的密封袋里，待测量使用。采用TOC/TN（总有机碳/总氮）分析仪测定木芯碳含量。

生物量及碳含量计算采用相容性生物量方程[ 11 ]：

Ws=coDb0/（1+r2Dk2+r3Dk3+r4Dk4）

Wb=cor2Dk2+b0/（1+r2Dk2+r3Dk3+r4Dk4）

Wl=cor3Dk3+b0/（1+r2Dk2+r3Dk3+r4Dk4）

Wr=cor4Dk4+b0/（1+r2Dk2+r3Dk3+r4Dk4）

式中，Wt总量为各树种整体的生物量；Wr、Ws、Wb、Wl分别为树根、树干、树枝、树叶等各分项的生物量；a1（D） ，b1，a2（D），b2，a3，（D），b3，a4（D），b4，c0和b0是模型参数。

碳含量计算采用试验得到的针阔叶混合平均值（46.75%）做为碳转换系数，即

碳含量=生物量（kg）×0.467 5

碳密度=碳含量/样地面积

2. 2 数据统计与分析

采用SPSS 22， JMP 10， R语言vegan包。单因素方差分析（ANOVA）判断各指标的差异显著性。当达到显著性（p<0.05）时，认为二者可能存在直接或者间接的相互影响，否则认为相互间不存在影响。

3 结果与分析

由于各样地林分组成的差异，不同林型内树种结构的差异是决定林分垂直结构的主要因素。单株林木分为树干、树冠和树根三部分进行计算分析。

对不同林型所有树种的单株碳密度比例进行分析发现，根系、树干和树冠的碳密度比例均存在显著差异，即不同树种间不同组分（干、根、冠）碳密度比例存在显著差异。

将所有样地内同类树种进行分类处理，进行均值计算，同时对同一树种所有单木的树干、树根和树冠的碳密度比例进行单一样本T检验，所有树种的相伴概率均小于0.05，可以通过检验。同一树种内各单株各组分碳密度比例与平均值比未出现显著差异，即同种树种的不同个体垂直结构（根、干、冠）的碳密度比例不存在显著性差异（图1）。

由图2可以看出，不同样地不同组分（树冠、树干、树根）的碳密度在样地整体碳含量中所占的比例存在一定的不同，特别是落叶松-云冷杉林组内差别较大。为了明确针阔混交林在垂直空间上的分布比例是否存在较大的差别，将样地數据按照林型进行分类计算。

由图3可知，不同林型的垂直结构上各组分的碳密度比例存在一定的差异，其中原始林和轻度采伐林的比例相近，原始林、轻度采伐的红松-云冷杉林、轻度采伐的落叶松-云冷杉林的根部碳密度比例分别为28.16%、26.72%、26.38%，树干碳密度比例分别为53.74%、52.99%、59.95%，树冠比例存在差异为18.08%、20.82%、13.65%。过伐林和次生林的比例比较接近，根部碳密度比例分别为21.26%、21.87%，树干碳密度比例分别为63.74%、58.59%，树冠比例存在差异为18.05%、14.78%。

不同林型不同组分的碳密度存在差异的最重要的原因是树种组成和林分结构的差异，但这种差异并不十分明显（表1），显著性水平均高于0.05，但树冠的显著性水平要高于树根和树干，因此，树冠的碳密度比例的差异性要大于树根和树干。从针阔混交林整体水平上来看，不同林型针阔混交林不同组分垂直结构碳汇比例平均值间不存在显著性的差异，树根、树冠、树干的垂直碳比例分别为：（25.05±1.14）%、（16.35±0.96）%、（58.59±1.62）%。

4 结 论

黑龙江典型树种不同树种间不同组分（根、干、冠）碳比例存在显著的差异，但同一树种不同组分的碳密度比例不存在显著差异。不同林型不同样地针阔混交林垂直空间上不同组分（根、干、冠）的碳密度比例存在一定的差异，这是由树种组成和林分结构的差异造成的，但小兴安岭针阔混交林的混交比例在大多数情况下都是比较大的，基本都可以达到中度混交，其中的大多数都可以达到重度混交，树种的多样和混交的程度决定了不同林型垂直空间碳密度比例的均匀性。因此，从针阔混交林整体的尺度上来看，不同林型针阔混交林垂直空间碳比例平均值差异不明显，树根、树冠、树干的平均垂直碳密度比例平均值分别为：25.05±1.14%、16.35±0.96%、58.59±1.62%。

参考文献

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［11］ 贾炜玮.  东北林区各林分类型森林生物量和碳储量［M］.  哈尔滨：  黑龙江科学技术出版社，  2014.