天山雪岭云杉成熟立木材积积蓄速率与形态学特征、树龄的关系研究

Pre-maturity increase in wood mass production rate is a long standing premise, whereas the variation of the rate after maturity posses controversy: some studies reported that the rate will decrease and others found an increasing trend after maturity. The arid and semiarid regions in Central Asia is a unique geographic unit among the vast mid-latitude regions in the world, and the related study on wood mass production rate in these regions have the potential to provide reference data to the controversy due to its large area of Mountainous forest distribution. The present study aims to investigate the wood mass production rate in old Schrenk Spruce trees at Tianshan Mountains based on detailed field sampling and laboratory analysis. During the investigation, each mass production component (especially the sapwood, heartwood and branches) will be measured and analyzed in order to understand the relationship between mass production rate and height, trunk diameter and age of old trees. These works is expected to deepen our understanding of the carbon sequestration procedure and sustaining mechanism in the forest ecosystem of arid and semiarid regions in Central Asia and reduce the uncertainty corresponding to the carbon sequestration potential of forest.

森林立木的材积积蓄速率在生长初期的增长是确定无疑的，然而在生长中后期，关于材积增长速率的变化存在争议：有研究认为速率将减慢，另有研究认为速率将加快。中亚干旱半干旱区作为特殊的地理单元，对其山地森林的相关研究将为该争论的解决提供重要的参考资料。本研究选择天山北坡雪岭云杉成熟立木的材积增长过程为研究目标，基于严格细致的野外采样和实验室分析，通过考察雪岭云杉成熟、过熟立木材积各组分，特别是边材、心材和枝条材积的变化过程，试图理解雪岭云杉成熟立木材积积蓄速率与个体的树高、干径以及树龄的关系。相关研究有助于加深对中亚干旱区山地森林生态系统针叶林立木生物量碳积蓄过程及其稳定性维持机制的理解，减少关于森林固碳潜力及其不确定性的科学认识。

目前，科学界对森林生物量碳储量和通量的研究，已经在不同尺度展开，由于森林生物量碳储量的决定性因素主要是单位面积生物量和森林面积，因此，考察单位面积上材积的积蓄过程，对于估算森林生态系统碳储量和通量具有重要意义。天山横贯我国新疆中部，主要分布于天山北坡海拔1600m到2800m之间的雪岭云杉，是天山山地森林中主要的建群种，具有固碳制氧等重要的生态服务功能。在全球变化背景下，亟需对中亚干旱区山地森林材积积蓄过程（也即碳积蓄过程）进行深入研究。因此，本研究重点考察了雪岭云杉材积积蓄增长与形态学特征和树龄之间的关系。相关研究发现：随着胸径、树高、树龄的增加，树干材积均线性增加且关系显著（p<0.01）。研究区雪岭云杉林的材积量为486.44 (±433.38) t•hm-2，以胸径和年龄衡量的老树（DBH≥47.5 cm）和大树（22.5 cm≤DBH＜47.5 cm）是林分材积量的主要来源，二者所占比例分别为50.11%和40.42%，中树（7.5 cm≤DBH＜22.5 cm）和小树（2.5 cm≤DBH＜7.5 cm）的材积量较少，分别占8.44%和1.03%。随形态学特征和年龄的增加，材积增长速率先上升后下降。随着海拔升高，雪岭云杉林材积量呈现先下降，后升高，然后再下降的变化趋势。随着经度和纬度的增加，雪岭云杉林的材积量呈现出显著递减的趋势。年均温度、平均坡度和容重共同决定着森林材积量的大小。