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作者及研究机构
本研究由Ming Ouyang、Chen Yang、Di Tian、Jiamin Pan、Guoping Chen、Haojie Su、Zhengbing Yan、Chengjun Ji、Zhiyao Tang和Jingyun Fang共同完成。研究团队主要来自北京大学城市与环境学院生态研究所、教育部地表过程重点实验室，以及北京林业大学国家林业和草原局森林管理工程研究中心。该研究于2021年12月6日在线发表于期刊《Forest Ecology and Management》第505卷，文章编号119885。
学术背景
毛竹（Phyllostachys edulis）是中国南方广泛分布的重要竹种，近年来其面积迅速扩展。毛竹林不仅提供高质量的森林产品，还因其快速生长和碳汇能力成为重要的生态系统碳汇。然而，由于缺乏系统调查和地下生物量采样，区域和国家尺度上的毛竹林总生物量估算存在较大不确定性。因此，本研究旨在通过直接野外测量，开发毛竹林个体和立地尺度的生物量估算方程，并基于第九次全国森林资源清查（NFI）数据，估算中国毛竹林的总生物量，为森林碳模型参数化提供准确数据。
研究流程
研究分为以下几个主要步骤：
1. 野外样本调查
2017年至2018年，研究团队在全国15个毛竹分布省份的48个地点调查了322个毛竹林样地（面积≥10×10 m²）。这些样地覆盖了从22.26°N到36.26°N和99.44°E到121.25°E的广泛区域。每个样地记录了经纬度、海拔、坡向、坡度等基本信息，并测量了所有毛竹个体的胸径（DBH）和高度。此外，还记录了优势草本植物的高度和冠层覆盖度。
2. 个体和立地生物量测量
2019年，研究团队在江西省的3个地点（宜丰县大港实验林场、分宜县上村林场和萍乡市上栗县观山村）建立了11个样地（面积10×10 m²），并根据密度分为低密度（~20株/100 m²）、中密度（~40株/100 m²）和高密度（~60株/100 m²）三类。通过全收获法测量了样地的地上和地下生物量。具体操作包括：
- 砍伐所有毛竹个体，并测量其叶、枝、秆和“桩根”的鲜重。
- 使用挖掘机挖出地下部分，测量根茎和根茎根的鲜重。
- 采集部分样本用于干重测定，计算各器官的生物量。
最终获得了147个个体竹笋生物量测量数据、132个全株生物量测量数据和11个立地尺度的地上及地下生物量测量数据。
3. 数据分析
基于个体和立地生物量测量数据，研究团队开发了以下方程：
- 个体生物量方程：W = 0.0646(D²H)^0.7752，用于估算全国毛竹个体的生物量。
- 立地生物量方程：Mb = 1.6547(Ma)^0.6252，用于估算立地尺度的地上和地下生物量。
结合第九次NFI数据，研究团队采用个体平均生物量法和立地平均生物量法估算了中国毛竹林的总生物量。
主要结果
1. 个体尺度生物量
基于个体生物量方程，中国毛竹个体的平均全株生物量和竹笋生物量分别为15.6±8.3 kg和12.8±6.9 kg。
2. 立地尺度生物量
基于立地生物量方程，中国毛竹林的平均地上生物量和地下生物量分别为60.3±25.7 Mg ha⁻¹和21.0±5.6 Mg ha⁻¹，总立地生物量为81.4±31.3 Mg ha⁻¹，平均根冠比（RS ratio）为0.37±0.07。
3. 全国毛竹林总生物量
采用个体平均生物量法估算的中国毛竹林总生物量为283.0±6.0 Tg，其中福建、江西、浙江和湖南四省占总量的82.1%。采用立地平均生物量法估算的总生物量为349.5±8.3 Tg，上述四省占总量的78.1%。
结论与意义
本研究通过直接野外测量和全国范围调查，开发了毛竹林个体和立地尺度的生物量估算方程，并首次提供了基于一致模型的全国毛竹林总生物量估算。结果表明，中国毛竹林的总生物量占全国森林生物量碳库的1.7%-2.1%，表明毛竹林在碳汇中具有重要作用。此外，研究还发现毛竹林的地下生物量占比较高，根冠比（0.37±0.07）显著高于其他典型森林类型，这强调了地下生物量在毛竹林碳汇估算中的重要性。本研究的成果为森林碳模型参数化提供了基础数据，对中国陆地碳库估算具有重要意义。
研究亮点
1. 全国范围调查
本研究覆盖了中国15个毛竹分布省份，样本量大，数据具有代表性。
2. 直接野外测量
采用全收获法测量地上和地下生物量，数据准确性高。
3. 一致模型开发
首次开发了基于一致模型的毛竹林生物量估算方程，填补了相关研究空白。
4. 地下生物量估算
首次系统估算了毛竹林的地下生物量，揭示了其碳汇潜力。
其他有价值内容
本研究还探讨了毛竹林碳汇的机制，指出毛竹通过快速生长和硅积累（phytolith-occluded carbon）在碳循环中具有重要作用。此外，研究还指出，毛竹林的管理和扩展对碳汇能力有显著影响，未来需要进一步研究毛竹林的管理模式对碳汇的长期影响。
这篇报告详细介绍了研究的背景、方法、结果和意义，为其他研究者提供了全面的参考。