内部茎干腐烂并不是中欧人工管理温带森林中碳储量估算的主要误差来源

《Journal of Ecology》：Internal stem decay is not a major source of error for carbon stock estimates in managed temperate forests of Central Europe

森林生物量和碳储量估算通常依赖树干直径和树高数据，但忽视了内部茎腐导致的误差。本研究在德国中欧温带森林中调查了四种主要树种（山毛榉、欧洲云杉、挪威云杉、欧洲松），发现尽管大型老树占比高（达18%-25%的50%生物量），但内部茎腐造成的生物量和碳密度高估仅为0.2%-0.3%，对总估算影响可忽略。该结果支持使用体积回归函数进行管理的温带森林估算，但需验证其他森林类型。

　　森林生物量和碳储量的估算对于理解全球碳循环以及森林生态系统在应对气候变化中的潜力至关重要。传统上，估算森林生物量主要依赖于树干直径和树高数据，这些数据通常通过“树干形态”进行推算，即使用“全积函数”（allometric biomass functions）进行计算。然而，这种基于外部形态的估算方法忽略了树木内部的腐朽情况，包括树干内部的木质腐烂和树洞的形成。这可能会对估算结果造成偏差，尤其是在那些具有较大树干和较高树龄的树木中，这些树木由于其结构和生长状态，更容易受到内部腐朽的影响。

在一项全球调查中，曾提出一个假设，即森林中1%的最大的树木可能占据了整个林分的50%的地上生物量。这一假设强调了大型老树在森林整体生物量中的重要性，同时也意味着如果这些个体树木的生物量估算出现偏差，将对整个林分的估算产生显著影响。此外，大型老树由于其较高的年龄和较大的树干直径，也更容易发生内部木质腐烂，从而增加估算误差的风险。

为了验证这一假设，以及探讨内部木质腐朽对森林生物量和碳储量估算的影响，研究者在德国西南部的温带森林中选择了168个样地，这些样地共包含2359棵树，其中大型老树的比例显著高于普通森林。通过使用“全积回归函数”进行估算，并结合声波断层扫描（sonic tomography）技术获取内部木质腐朽的数据，研究人员对估算结果进行了修正。结果显示，对于所研究的树种（包括欧洲山毛榉、欧洲云杉、欧洲落叶松和欧洲松），18%至25%的大型树木构成了林分地上生物量的50%，远高于1%的假设。

研究还发现，由于内部木质腐朽导致的生物量和碳储量的高估在林分层面仅占0.2%至0.3%，这在很大程度上可以忽略不计，与其他潜在的误差来源相比显得微不足道。因此，这一结果支持了当前许多森林生物量和碳储量估算方法的可靠性，即使这些估算没有考虑到树木内部的腐朽情况。

然而，这一研究结果也表明，不同树种的大型老树在林分生物量中的作用存在差异。例如，在欧洲山毛榉林分中，大约23.6%的树木需要构成林分生物量的50%，而在欧洲云杉林分中，这一比例可能高达31.7%。这表明，即便在高度管理的温带森林中，为了准确估算生物量和碳储量，也需要保留比1%更多的大型老树。此外，研究还指出，不同的树种可能具有不同的腐朽风险和腐朽程度，因此在估算时需要考虑这些差异。

尽管内部木质腐朽对生物量和碳储量的高估影响较小，但其对森林碳储存的长期贡献仍然具有重要意义。大型老树不仅是生物多样性的关键支持者，它们还能长期储存碳，对全球气候保护起到重要作用。因此，保护这些树木不仅有助于维持生态系统的健康和多样性，还能有效提升森林在碳储存方面的功能。

在研究方法上，研究人员采用了非破坏性的测量方式，对所有样地中的树木进行树干直径和树高的测量，并选择了树干直径最大的五棵树木进行声波断层扫描。通过这种方式，他们能够评估这些树木的内部腐朽情况，并据此修正估算结果。研究还结合了多种全积函数，以确保估算结果的准确性，并通过统计分析进一步验证了这些估算的可靠性。

研究还探讨了不同树种的生物量和碳储量之间的关系，以及森林管理对这些指标的影响。结果显示，不同树种在林分生物量中的贡献存在显著差异，这可能与它们的生长特性、森林结构以及腐朽情况有关。此外，研究还指出，如果估算方法不考虑树木的年龄和腐朽情况，可能会导致低估或高估林分的生物量和碳储量。

总的来说，这项研究为森林生物量和碳储量的估算提供了新的视角，尤其是在高度管理的温带森林中。尽管内部木质腐朽对估算的影响较小，但这一发现对森林管理实践和生态研究具有重要意义，特别是在考虑森林碳储存潜力和生物多样性保护时。未来的研究可以进一步探讨这些估算方法在其他地区和生物群落中的适用性，以及不同管理强度对估算结果的影响。