从个体到林分尺度：揭示毛竹林生态参数的多维度解析及其碳汇管理意义

本研究针对毛竹林因城市化及劳动力成本上升导致的抛荒问题，通过调查中国南方98个毛竹林样地的14,085株个体数据，系统分析了胸径(DBH)、年龄和树高的分布规律及其与地上生物量(AGB)的关系。研究发现：个体尺度上DBH与树高呈正相关但存在阈值效应；林分尺度上"大小年"现象导致年龄结构呈1:1:1(大年)和1:1(小年)的规律分布；AGB主要受林分密度(R2=0.78)、各年龄竹株数量(R2=0.17-0.35)和平均DBH(R2=0.12)三级调控。该研究为毛竹林碳汇精准管理提供了跨尺度理论框架。

　　

在全球气候变化背景下，毛竹(Phyllostachys edulis)作为中国最具经济价值的竹种，不仅提供重要的工业原料，还展现出惊人的碳 sequestration capacity（碳汇能力）。然而，城市化进程和劳动力成本上升正导致大面积毛竹林被抛荒，这种"绿色黄金"的生态功能面临严峻挑战。更棘手的是，毛竹林独特的"大小年"现象——即交替出现丰产年（on-year）和低产年（off-year）——使得传统森林监测方法难以准确评估其生态参数。究竟如何实现从单株到林分尺度的精准管理？这成为摆在研究者面前的科学难题。

浙江省西北部的科研团队在Anji市和Deqing市的921.25 km²研究区域内，建立了98个20 m×20 m的固定样地，采用GNSS定位和PVC管标记等标准化方法，系统采集了14,085株毛竹的胸径(DBH)、年龄和树高数据。通过创新性地构建包含三个生长阶段（秆形成期、组织成熟期和生理成熟期）的动态生物量模型，揭示了多尺度生态规律。

关键技术包括：1）基于高空间分辨率遥感影像的样地布设；2）整合DBH、树高和年龄的三阶段生物量模型；3）利用无人机激光雷达(LiDAR)技术反演林分参数；4）采用t检验和相关性分析解析参数间关系。所有样地均位于海拔4-869 m的北亚热带季风气候区，涵盖52个大年样地和46个小年样地。

【个体参数分布特征】
数据分析显示，毛竹DBH呈正态分布（均值10.14 cm，范围5.0-16.1 cm），74.4%个体集中在8-12 cm区间；树高同样呈正态分布（均值9.32 m），91.1%个体位于7-12 m范围。有趣的是，DBH与树高呈现显著正相关，但与年龄无直接关联——这是因为竹类植物独特的生长特性决定其DBH在出笋后即基本固定。

【动态生物量积累】
通过三阶段模型追踪10株样本5年的生物量变化，发现AGB增长呈现"爆发-快速-稳定"的阶梯模式。以DBH 13.6 cm的个体为例，8个月内生物量增长贡献了总增量的64.4%，其中第二阶段（展叶后至秋钩形成前）贡献率达60%，揭示出关键生长窗口期。

【林分结构与驱动因素】
大年样地竹株数（均值160株）显著高于小年样地（125株），但平均DBH无显著差异。林分密度与平均DBH呈显著负相关，显示资源竞争效应。最具突破性的发现是年龄结构规律：大年样地呈现1-3-5年生竹1:1:1的"三足鼎立"，而小年样地则为2-4年生竹1:1的"二分天下"，这种周期性规律为精准间伐提供了科学依据。

【AGB层级调控机制】
研究确立了AGB的三级调控体系：林分密度解释78%变异（主导因素），各年龄竹株数量解释17-35%变异，平均DBH贡献12%。值得注意的是，地形因子（海拔、坡度、坡向）对AGB影响微弱，这颠覆了传统森林生态学的认知。

讨论部分通过对比10种经典生物量模型，凸显本研究三阶段模型的优势：传统仅含DBH的模型差异高达158%（最小9.27 kg vs 最大48.35 kg），而整合年龄因素的模型能更好捕捉动态变化。研究者特别指出，秋钩处理会使枝叶生物量降低40%以上，这为后续模型优化指明了方向。

该研究的创新价值在于：首次建立连接个体生长与林分动态的跨尺度模型，破解了毛竹林"大小年"现象的生态密码。提出的"密度-年龄-DBH"三级调控框架，为无人机遥感反演AGB提供了关键参数（模型R²达0.94）。这些发现不仅指导毛竹林可持续经营，更对全球竹类碳汇项目的精准监测具有范式意义。正如论文发表在《Industrial Crops and Products》时评审专家所言："这项研究为快速生长的经济林分碳汇计量设立了新标准。"