全 文 ：第 32 卷 第 3 期 生 态 科 学 32(3): 386-390
2013 年 5 月 Ecological Science May. 2013  
收稿日期：2012-11-27 收稿，2013-02-01 接受
基金项目：北京典型森林结构合理性研究(201104006)
作者简介：裴雅茹(1986—)，女，硕士研究生，从事森林生态学研究（工作）
*通讯作者，刘艳红，E-mail：liuyh@bjfu.edu.cn
 
裴雅茹，刘艳红. 北京八达岭林场不同森林类型人工林生物量研究[J]. 生态科学, 2013, 32(3): 386-390.
PEI Ya-ru, Liu Yan-hong. Man-made forest biomass of different forest types in Beijing Badaling Forest Farm[J]. Ecological Science,
2013, 32(3): 386-390.

北京八达岭林场不同森林类型人工林生物量研究
裴雅茹， 刘艳红*
北京市林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室，北京 100083

【摘要】利用标准地法对八达岭林场人工林主要树种的生物量进行了测定，建立了油松(Pinus tabulaeformis)、黑桦(Betula
dahurica Pall)、槺椴(Tilia mandshurica)、五角枫（Acer mono Maxim)及华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)的生物量相对生
长模型。结果表明，八达岭林场各主要树种生物量分配比例的大小顺序为:五角枫＞油松＞槺椴＞黑桦＞落叶松。各树种的生物
量值为五角枫 93.28 t/hm2＞油松 86.40 t/hm2＞槺椴 50.24 t/hm2＞黑桦 36.05 t/hm2＞落叶松 20.21 t/hm2。5 个树种的总生物
量为 286.17 t/hm2。利用 IPCC 模型计算结果表明不同树种在相同的时间下产生的生物量是不同的，并用实际数据指出生长模型
的建立方法不同可能带来的生物量计算的差异。此研究结果可用于建立广泛适用的生长模型及在不同树种的生物量计算方面起
到重要作用。
关键词：生物量；森林蓄积量；森林类型；相对生长模型
Doi：10.3969/j.issn.1008-8873.2013.03.021 中图分类号：S718.55+6 文献标识码：A 文章编号：1008-8873（2013）03-388-05
Man-made forest biomass of different forest types in Beijing Badaling Forest Farm
PEI Ya-ru, Liu Yan-hong*

The Key Laboratory for Forest cultivation and protectionof Beijing, Beijing Forestry University, Beijing 100083,China

Abstract: The biomass allometric models of Pinus tabulaeformis, Betula dahurica Pall, Tilia mandshurica, Acer mono Maxim and Larix
principis-rupprechtii have been built after measuring the biomass of main species in Badaling Forest Farm using standard block method. The
result shows that the allocation proportion of main species biomass in descending order is Acer mono＞Pinus tabulaeformis＞Tilia
mandshurica＞Betula dahurica＞Larix principis-rupprechtii. The biomass of each main species is 93.28 t/hm2 (Acer mono Maxim), 86.40
t/hm2 (Pinus tabulaeformis), 50.24 t/hm2(Tilia mandshurica), 36.05 t/hm2(Betula dahurica Pall), and 20.21 t/hm2(Larix principis-rupprechtii),
and the total of five amounts to 286.17 t/hm2. The result calculated by IPCC model indicates that different species produce different biomass in
the same time, and the discrepancy of biomass calculation might be caused by the difference in method of allometric model setting. The result
could benefit the biomass calculation of different tree species a lot and promote to set up a general allometric model.
Key words: biomass; forest growing stock; forest types; relative growth model
3 期 裴雅茹，等. 北京八达岭林场不同森林类型人工林生物量研究  387
1 引言 (Introduction)

近年来，全球气候变暖现象逐渐显著，对生物生
存环境及社会经济持续发展产生了重大影响，已经变
成全世界共同关注的重大问题之一。其中，气候变化
对生物生存环境，特别是植物生存环境的影响尤为突
出，极有可能导致植物物种组成结构和生物量的改
变。
一直以来，生物量都是评估植物固碳能力和碳收
支的重要指标[1]。森林作为陆地生态系统中生物量最
多的部分，大约占据陆地地上碳储量的 82%和地下碳
储量的 40%[2]，在减缓全球气候变暖、调节碳平衡等
方面起到关键性作用。我国幅员辽阔，地带性气候差
异显著，相应的森林结构组成存在较大差异，对气候
变暖现象也呈现出不同类型和不同程度的响应。因
此，对于不同地区不同森林类型的生物量研究具有重
要意义。
该文通过对北京典型林场八达岭林场不同森
林类型主要树种的调查研究，采用生物量转换因子
法[3]，建立林区常见 5 种树种的生物量模型，并且
从蓄积量和生物量的关系角度分析了生物量扩展
因子，研究北京地区主要树种的生物量和蓄积量。
该文旨在通过根据生物量评价选择合适的树种，为
森林培育、森林资源的保护以及经营利用提供科学
参考。

2 研究区概况 (Overview of study area)

八达岭林场位于北京市延庆县境内， 距市区 60
km， 处于万里长城居庸关和八达岭之间，是首都西
北交通要道八达岭高速、京张公路和京包铁路的必经
之地。属大陆性季风气候， 具有半湿润， 半干旱的
暖温带的气候特点。山地基岩以花岗岩为主，属于中
山地形区，西高且陡，东低而缓，山岭纵横， 沟深
谷远， 平均海拔 780 m， 最高海 1 238 m ，最低海
拔 450 m，相对高差 788 m［4］。八达岭林场为人工林
和天然林混合林场，人工林林龄 30 到 50 年，为常见
温带造林树种，种植面积较广。该区域主要树种有油
松 ( Pinus tabulae formis ) 、华北落叶松 (Larix
principis-rupprechtii )、五角枫(Acer mono Maxim)、黑
桦(Betula dahurica Pall) 、槺椴(Tilia mandshurica)等
树种。长期以来，该林场在减缓气候变化中发挥了重
要作用。
3    研究方法  (Research methods) 

3.1 样地设置和调查方法
在全面踏查的基础上，选择具有代表性的地段，
相同林龄至少 3 个重复，设置了 30 m × 30 m 的标
准样地，共计 26 块，其中油松 16 块、槺椴 3 块、
五角枫 3 块、落叶松 3 块，黑桦 3 块。在每个样地内，
利用 GPS 测定海拔高度，方位。按照顺序为样地编
序号，测定样地的海拔、坡向、坡度和坡位；森林类
型；土壤类型；林分结构。进行每木检尺 ，记录每
棵树的胸径、树高、冠幅，根据上面每木检尺的结果，
得出平均胸径和径级分布。按径级记录株数，平均胸
径，并依此平均胸径选取 1～3 株标准木。在八达岭
全部人工林的调查区域发现林下灌木和草本都较为
稀疏，各区域样地的基本情况见（表 1）。
森林生物量可通过两种方法得到：直接测量法和
间接估算法。
直接测量法即是收获法，是将一定单位面积上的
林木，逐个伐倒后测定其各部分的鲜重，并换算成干
重，将各部分重量合计即为单株树木的生物量；将各
单株生物量相加，得到林分乔木层生物量。收获法看
起来可靠，但对样地尺度进行全收获极耗时费力，操
作过程损失造成的误差很大，对大型树木操作十分困
难，而且对森林群落造成的破坏很大。间接估算法是
利用生物量模型、生物量估算参数和 3S 技术等方法
进行的估算。其中生物量模型和生物量估算参数被广
泛应用在大尺度森林生物量的估算中。
本文参考前人的工作，对样地情况进行评估和分
析后，选取直接测量法作为该研究的主要调查方法。

3.2 蓄积量计算
蓄积量，是指一定森林面积上存在着的林木树干
部分的总材积［5-6］。它是反映一个国家或地区森林资
源总规模和水平的基本指标之一，也是反映森林资源
的丰富程度、衡量森林生态环境优劣的重要依据［7-10］。
本文根据二元材积式［11］，模型公式为：
cb HaDV = （1）
公式（1）中，V 为单株材积，D 为胸径，H 为
树高，a，b，c 为参数（表 2）。结合各样地每木调查
因子（胸径和树高）数据，按照种分别计算各样地蓄
积量，并根据样地面积将样地蓄积换算成每公顷蓄
积。本研究蓄积指活立木树干材。
生 态 科 学 Ecological Science 32 卷 388

表 1 五个主要树种人工林的基本情况
Table 1 Basic situation of major tree plantations
林分类型
Stand
type
海拔
Altitude /(m)
坡度
Slope (/ °)
林龄
Stand
age / (a)
平均胸径
Mean
DBH / (cm)
平均树高
Mean tree
height/(m)
林分密度
Stand density/
( tree /hm 2 )
A
647
（608～740）
18.1
（8.0～29.0）
40
（30.0～50.0）
17.6
（4.6～27.0）
10.2
(3.0～13.9）
886
(575～3 000)
B
642
（628～657）
23
（20.0～26.0）
40
（30.0～50.0）
12.7
（4.8～23.9）
10.1
（4.6～13.3）
1775
(1 325～2 223)
C
1141
(1 078～1 202）
10.0
（7.0 ～13.0）
40
（30.0～50.0）
12.5
（5.2～20.0）
9.6
（4.9～12.2）
575
(525～625)
D
1096
(1 078～1 114)
12.0
（10.0～15.0）
40
（30.0～50.0）
9.1
（4.6～23.9）
7.5
（4.2～20.1）
2488
(1 950～3 025)
E
936
(928～943)
21.0
（20.0～22.0）
30
（30.0～50.0）
9.5
（4.5～14.7）
5.2
（3.4～7.5）
2063
(1 900～2 226)

注：A: 油松 (Pinus tabulaeformis) B: 五角枫 (Acer truncatum) C: 黑桦(Betula davurica) D：槺椴(Tilia mandshurica) E：落叶松(Larix gmelinii)

表 2 主要树种二元立木材积式
Table 2 Two-way volume functions for major tree species
树种
Tree species
A b c
A 6.649×10-5 1.866 0.938
B 5.340×10-5 1.808 1.072
C 6.232×10-5 1.826 0.977
D 5.747×10-5 1.916 0.926
E 5.747×10-5 1.916 0.927
注：A: 油松 (Pinus tabulae formis) B: 落叶松(Larix gmelinii) C: 黑桦
(Betula dahurica Pall) D: 五角枫 (Acer truncatum Bunge) E: 槺椴(Tilia
mandshurica)
3.3 生物量计算 
生物量，是指某一时刻单位面积内实存生活的有
机物质总量［12］。由于各树种生理形态特征、生态习
性、生长周期及分布条件都存在差异，计算时需要调
整参数。本文根据 Fang 等提出的活立木生物量计算
方法［13-14］，给出了本文中各主要树种单木生物量方
程的具体参数（表 3），通过各样地调查数据，按照
树种分别计算各样地生物量，同时将样地生物量换算
为每公顷生物量。本研究的生物量指活立木整株生物
量（即包含叶、枝、干、根 4 部分的生物量），不包
含灌木、草本等其他植被生物量。

表 3 主要树种单木生物量方程
Table 3 Biomass function for individual trees of major tree species
注：1.A: 油松 (Pinus tabulae formis) B: 黑桦(Betula dahurica Pall) C: 落叶松(Larix gmelinii)D: 槺椴(Tilia mandshurica) E: 五角枫 (Acer truncatum Bun) 2.
W:生物量(Biomass)，D:胸径(DBH)，H:树高(Height)
树种
Tree species
分量
Conponen
生物量方程
Biomass function
R2 文献来源 Literature
A 整株 W=0.0295(D2H)0.9655 0.991 ［15］
B 整株 W=0.0327(D2H)0.9651 0.980 ［16］
C 整株 W=0.1068(D2H)0.8082 0.990 ［17］
D 整株 W=0.0295(D2H)0.7231 0.859 ［18］
E 整株 W=0.714+0.0295D2H 0.859 ［19］
3 期 裴雅茹，等. 北京八达岭林场不同森林类型人工林生物量研究  389
表 4 主要森林类型生物量
Table 4 Biomass of major forest type
森林类型
Forest species
蓄积量
Growing stock
104m3
蓄积量密度
Volume density
（m3·hm-2）
生物量
Biomass
104t
生物量分配比例
Biomass assigning percentage
（%）
A 202.92 202.92 86.40 30.19
B 18.06 18.06 36.05 12.60
C 72.34 72.34 20.21 7.06
D 75.93 75.93 50.24 17.56
E 160.43 160.43 93.28 32.59
合计 529.67 529.67 286.17 100
注：A: 油松 (Pinus tabulae formis) B: 黑桦(Betula dahurica Pall) C: 落叶松(Larix gmelinii)D: 槺椴(Tilia mandshurica) E: 五角枫 (Acer truncatum Bun)
 

4 结果与分析（Results and analysis）

4.1 主要树种的生物量
5 种主要树种的生物量分配分别通过回归方程
和 IPCC 的生物量计算方法得出（表 4）。从表 4 中可
以看出，在八达岭林场中，油松的蓄积量最高，达到
202.92×104 m3；五角枫次之，其蓄积量为 160.43×104
m3；槺椴、落叶松、黑桦的蓄积量排在五角枫之后
且依次减少，其蓄积量分别为 75.93×104 m3 ，
72.34×104 m3 和 18.06×104 m3。就生物量的值来说，
五角枫在整个林场中数值最高，是群落生物量组成的
重要成分。八达岭林场带各主要树种生物量分配比例
的大小顺序为:五角枫＞油松＞槺椴＞黑桦＞落叶
松，其生物量分配比例分别达到 32.59%，30.19%，
17.56%，12.60%和 7.06%。

4.2 主要森林类型生物量和蓄积量关系
根据主要树种单木生物量方程进行计算，结果表
明，油松、黑桦、落叶松、槺椴、五角枫等 5 类北京
主要森林类型林分平均生物量和平均蓄积呈现显著
的线性关系（表 5），其关系式表示为：
baVB += （2）
式（2）中，B 为生物量，V 为蓄积量，a，b 为
式中参数。相关系数 R2 介于 0.945～0.999(P＜0.001)，
5 类回归方程出现不带常数项 b（在 y 轴的截距）。根
据样地数据和 IPCC 的定义，八达岭北京五个主要森
林类型的 BCEF 平均值介于 0.44 ～0.97t/m3（表 6），
标准差在 0.014～0.092 之间。

表 6 根据 IPCC 建立的生物量转化因子
Table 6 Biomass expansion factors of major forest types based on IPCC
森林类型
Forest species
样本数
Number
最小值
Min/(t/m3)
最大值
Max/(t/m3)
平均值
Average/(t/m3)
标准差
Standard deviation
A 16 0.354 0.44 0.41 0.013
B 3 0.33 0.44 0.41 0.023
C 3 0.24 0.47 0.35 0.032
D 3 0.55 0.97 0.68 0.092
E 3 0.55 0.96 0.61 0.079
注：A: 油松 (Pinus tabulae formis) B: 黑桦(Betula dahurica Pall) C: 落叶松(Larix gmelinii)D: 槺椴(Tilia mandshurica) E: 五角枫
(Acer truncatum Bun)


生 态 科 学 Ecological Science 32 卷 390

5 结论与讨论 (Conclusions and discussion)

北京延庆八达岭林区各个人工林林分生物量依
次为：油松林 86.40 t/hm2，黑桦林 36.05 t/hm2，华北
落叶松林 20.21 t/hm2，槺椴林 50.24 t/hm2，五角枫林
93.28 t/hm2。利用实地测量得到的树高、胸径，通过
计算得出的森林生物量与蓄积量之间有明显的相关
性。分析结果表明，本文所采用的 5 种人工林生物量
模型方程可以应用推广到大区域尺度计算森林生物
量。
生物量转换因子将蓄积量转换为生物量，方法有
效、可操作性强，但也存在不确定性［20］。由于用于
建立此模型、获得其参数的样地数量有限，而且不属
于以某种方法抽样的样本，因而无法利用严格的数理
统计方法对其参数的广泛代表性和稳定性进行分析。
该方法将森林生物量与森林蓄积的关系定义为
y=ax+b［21］，其中 b 为截距，其物理意义是当蓄积量
为 0 时生物量为 b，与实际情况不符。此公式的适用
条件是有限制的。基于单株测树因子的生物量模型具
有较高的准确度和可信度，在局部森林生物量估计中
广泛采用。对于大尺度林分生物量估计，采用基于单
株测树因子的生物量模型的方法，也是较为理想的方
法，特别是在已有大量调查数据的情况下。我国森林
资源连续清查工作开展 30 年来，已经积累了大量的
数据，利用这些数据分析森林生物量及碳动态，具有
其他方法不可替代的优势。 
虽然生物量转换因子模型有很大的优势，但是难
免有一些应用上的问题，例如： 
（1）相对生长模型相对缺乏。我国的地带性植
被异质性很高，森林类型和树种也较多，不同的植被、
森林类型和树种都需要大量相应的相对生长模型。就
目前来说，大量有针对性的相对生长模型急需建立。 
（2）没有规范的模型标准。目前虽然有一定量
的模型，但是其利用还是存在大量的问题：测量、建
模的方法不同，估计的结果就会有较大差别，这就导
致少数几个树种可以利用这些模型。 
（3）数据不完整。大部分的模型需要胸径和树高
两个因子来进行模拟，但是森林资源连续清查中测树
因子一般情况下只有胸径，这样相同时利用二者只能
通过拟合的方法得到胸径，或用整个样地的平均树高
代替单株树木的高，导致后者偏低，模型出现明显误
差。 
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