基于森林资源清查资料的森林植被净生产量及其动态变化研究

基于森林资源清查资料的森林植被净生产量及其动态变化研究内容摘要：

2009 年 2 月 第1期 林业资源管理 FO REST RESO U RCES MA NAG EM EN T February 2009 No.1 基于森林资源清查资料的森林植被净生产量及其动态变化研究 王 　斌 , 刘某承 , 张 　彪 (中国科学院 地理科学与资源研究所 , 北京 100088) 摘要 : 根据我国不同森林类型共1 266个样地的生物量 、 生产力和 蓄积量资料 , 建立中国主要森林类型生物量与蓄 积量 、 生物量 与群落生长量和年凋落量之间的函数 关系 , 并 利用 1973 -2003 年间中 国 6 次 森林资 源清查 资料 , 研究中国森林植被净生产量及其动态变化 。研究结果表明:1999-2003 年间中国森林植被净生产量为1 360.64 ×10 6 t/ a , 平均生产力为 9.53 t/(hm 2.a), 植被净生产量构成 以幼龄林 和中龄 林为主 且存在 较大的 区域差 异 , 东北和 西南 地区植被净生产量较高 ;其它地区植被净生产量相对较小 。 近 30 年中国森林 植被净生 产量由第一 次森林资 源清 查时的 790.13 ×106 t/ a 增加到 1999 -2003 年间的1 360.64×106 t/ a , 20 世纪 70 年代 末期 , 中国森 林植被净 生产量较低 , 之后开始逐步增加 ;中国森林 植被平 均生产 力的变 化与净生 长量的 变化 不同 , 20 世纪 70 年 代末 期 , 中国森林植被平均生产力较高 , 而后开始下降 , 直到 90 年代末之后才开始恢复 增长 。 关键词 : 森林植被 ;净生产量 ;动态变化 中图分类号 : S718.55 +7　文献 标识码 : A 　文章编号 : 1002 -6622(2009)01-0035-09 Dynamics of Net Production of Chinese Forest Vegetation Based on Forest Inventory Data WANG Bin , L IU M oucheng , ZHANG Biao (Inst it ute of Geographical Science and N at ural Resources , CAS , Bei ji ng 100101 , Chi na) Abstract : Acco rding to t he net primary productivity dat a of 1 266 samples about different forest ty pes in China , t he funct ional relationship between biomass , volume , community g row t h and annual li tter fall about Chinese major forest types were established and the net product ion and dynamic changes about Chinese forest ecosystems were st udied by using the data f rom si x NF Is of China f rom 1973 to 2003.T he resul ts show ed t hat t he net production of Chinese forest vegetation w as 1 360.64 ×106 t/ a during the 6th NF I , and the average net prim ary productivity w as 9.53 t/hm 2.a.T he net production w as composed mainly of young and middle -age fo rests and had some differences betw een dif ferent regions w ith t he net production hig her in northeast and southwest , and lower in other reg ions.F rom 1973 to 2003 , the net production of Chinese fo rest veget ation increased f rom 790.13 ×106 t/ a to 1 360. 64 ×106 t/ a.T he net production w as the low est before 1970s and t hen increased gradually. Whereas t he average net primary productivity of Chinese forest veget at ion w as higher before 1970s and decreased until t he end of 1990s and t hen increased again. Key words: f orest vegetation , net production , dynamic change 收稿日期 : 2008 -11 -10 ; 修回日期 : 2009 -01 -16 基金项目 : 国家生态系统观测研究台站网 络建设项目(sy066j0220) 作者简介 : 王斌(1978 -), 男 , 湖北石首人 , 博士 , 主要从事生态系统评估研究 。 第 1 期　 林业资源管理 36 　　森林生态系统是维持生物圈和地圈动态平衡的 1 　研究资料与方法 重要的陆地生态系统类型 , 同时又是陆地生态系统 1. 1 　研究资料 [ 1] , 它不仅在全球物质与能量循环 共包括 3 部分数据资料 : 1)1973 -2003 年间的 中起着重要作用 , 而且在调节全球碳平衡 、维护全球 森林资源清查资料 , 这些资料记录了各省市不同森 最主要的生产者 [ 2] 。 生物生 林类型的面积 、龄组和蓄积信息 ; 2)罗天祥[ 1] 博士 产力研究是判断生态系统是大气中 CO 2 的源和汇 论文中收集的中国不同森林类型共1 266个样地资 气候稳定等方面 具有不可替代 的作用 [ 3] , 也是全 球变化对生态 系统的影响 、 料 , 这些资料包括了各个样地的蓄积 、生物量 、生产 响应和对策研究的一个重要方面 。 自国际生物圈计 力和林 分 年 龄 等 信息 。 其 植 被 净 第一 性 生 产 力 划(IBP)以及 国际地圈生物 圈计划(IGBP)开展以 (NPP)由以下 3 个部分构成 : ① 乔木层茎 、枝 、根年 来 , 关于区域和全球的生产力格局及其模拟研究已 净增长量 。按不同地区和树种相应的材积生长率模 有较多报道 , 由于采用的方法不同 , 估算的结果存在 型计算林木近期年龄阶段(3 ～ 5 年)材积生长率 , 分 较大差异[ 4] , 因此 , 降低生物生产 力估算结果的不 别乘上相应的茎 、枝 、根生物量即得茎 、枝 、根的年净 的重要标志 确定性 , 提高估算结 果的精度 , [ 2] 对生物生产力研 增长量 , 不 同数据年净增长量合 计得到全林的 茎 、 枝 、根年净增长量 ;② 叶年净增长量 。 以不同树种 究而言具有重要的现实意义 。 目前区域或全球尺度的生物生产力研究 , 以气 的叶生物量除以叶子宿存年龄得到树种叶年净增长 候模型和遥感模型为主 , 统计模型应 用相对较少 。 量 , 不同树种合计得到全林叶年净增长量 ;③ 灌木 丰富的森林资源清查资料是了解各类森林材积准确 草本层年净增长量 。根据灌木和草本植物生物量与 信息的重要途径 , 如果能将这些资源用于估算森林 乔木生物量的关系间 接推算测树样地的灌草 生物 植被的生物量和生产力及其动态变化 , 不仅对于科 量 , 并以灌木和草本的平均年龄估算灌草植物的平 学地指导森林的经营管理 , 而且对于全球变化的研 均净第一性生产力 。3)补充搜集的 83 个不同森林 究 , 特别是区域尺度的生产力模型验证 , 都具有重要 类型年凋落量样地资料(文献过多 , 未列出)。 [ 5] 意义 [ 6] 。 李文华 最早提出了利 用我国森林资源 清查资料编制全国森林生物产量分布图的设想 ; 方 [ 7] 精云 利用全国各地的生物生产力研究资料 , 建立 了我国各类森林植被生产力与生物量之间的函数关 [ 5] 系 , 并估算了我国森林植被的净生产量 。 王玉辉 根据我国落叶松(Lari x)林生物量和材积的实际调 查资料 , 探讨了基于森 林资源清查资料(森林材积 V 和林龄 A) 估算森林生物量和生产力的方法 。方 精云基于森林资源清查资料估算生物生产力的这一 方法为研究区域或全球尺度森林植被的生产力提供 了一种新的途径 , 本文在这些已有研究的基础上 , 利 [ 1] 用罗天祥 博士论文中搜集的中 国不同森林类型 的样地资料 , 建立中国不同森林植被类型生物量与 蓄积量 、生物量与群落生长量和年凋落量之间的函 数关系 , 并基于 1973 -2003 年间中国 6 次森林资源 清查资料 , 对近 30 年来中国森林植被的净生产量及 其动态变化进行了初步的分析与评价 。 1. 2 　研究方法 1. 2.1 　生物量估算 国家或区域尺度森林生物量的推算大多使用森 林资源清查资料 , 由该资料推算森林生物量 , 首先要 建立生物量与木材蓄积量之间的换算关系 , 即生物 量换算因子( Biomass Expansion Faction , BEF), 通常 认为蓄积与生物量之间存在线性相关关系[ 7] , 因此 生物量换算因子 BEF 可表示为 : BEF =B =a + b V V (1) 但王玉辉[ 5] 通过对落叶松林的研究认为 , 蓄积 与生物量之间的相关关系表现为双曲线变化 , 其生 物量换算因子 BEF 可表示为 : B 1 BEF = = (2) V a +bV 式中 : B 为单位面积生物量 ;V 为 单位面积蓄 积 。(2)式与(1)式的不同之处在于将林分任一生长 阶段的生物量随蓄积的变化由线性变化变为双曲线 　第 1 期 王斌等 : 基于森林资源 清查资料的森林植被净生产量及其动态变化研究 37 变化 。 本文基于罗天祥的样地数据分别按公式(1) 示叶