黑龍江省森工林區(qū)天然用材林碳匯價值研究

國 徽，張思沖，許瀛元，張人月，邢 爽

(黑龍江省高校地理資源與環(huán)境遙感重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 (哈爾濱師范大學(xué))，哈爾濱150080)

溫室效應(yīng)是人類面臨的重大生態(tài)問題之一，已受到全球各界的廣泛關(guān)注。森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫［1］，其增加或減少都會對大氣溫度產(chǎn)生重要的影響，對全球碳循環(huán)和平衡起著重要作用。天然林作為森林生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)資源，通過光合作用吸收了大氣中大量的CO2，減緩了溫室效應(yīng)和氣候變暖的速度，發(fā)揮著重要的碳匯作用。

森林碳匯是指森林植物通過光合作用，吸收大氣中的二氧化碳并固定在土壤和植物中，從而降低大氣中二氧化碳濃度的過程［2］。森林碳匯價值的大小是由森林碳匯量和碳匯價格所決定的。黑龍江省森工林區(qū)作為全國最大的林區(qū)，是東北糧倉的天然屏障。本文選取森工林區(qū)天然用材林的碳匯價值作為研究對象，為研究森工林區(qū)的生態(tài)建設(shè)和開展林業(yè)碳匯及其經(jīng)濟(jì)貿(mào)易活動提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

黑龍江省森工林區(qū)是全國最大的國有林區(qū)和森林工業(yè)基地。地處東經(jīng) 127°00'56″～ 134°05'00″，北緯 43°25'00″～ 49°08'24″之間，位于小興安嶺、張廣才嶺、老爺嶺、完達(dá)山和長白山之中。黑龍江省森工林區(qū)由伊春、牡丹江、松花江和合江4個林業(yè)管理局所管轄的，40個森工企業(yè)局和森工系統(tǒng)的直屬單位組成，總經(jīng)營面積為1 005.40萬hm2，約占黑龍江省土地面積的1/4，其中林地面積837.73萬hm2，占土地面積的83.32%。森林面積為806.37萬hm2，森林覆蓋率為80.20%［3］。活立木總蓄積2000年為67 294.23萬m3，天然林蓄積2000年為56 687.56萬m3，其中用材林51 664.33萬m3，占有林地蓄積面積85%［4］。從以上現(xiàn)有森林資源統(tǒng)計與分析看，天然林作為保持生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)資源，為我省維持林業(yè)發(fā)展起到不可替代的作用。

森工林區(qū)活立木總蓄積1986年為69 271.37萬 m3，1990年為 73 151.93萬 m3，1995年為71 325.21萬m3，2000年為 67 294.23萬 m3。2000年總蓄積比1986年減少了1 977.14萬 m3。主要原因是超限額采伐、濫砍濫伐、毀林開荒及穩(wěn)權(quán)劃界劃“兩荒”所致。森工林區(qū)天然用材林林分優(yōu)勢種蓄積統(tǒng)計見表1。

2 森工林區(qū)天然用材林碳匯價值研究

2.1 研究方法

以IPCC土地利用、土地利用變化和林業(yè)(LULUCF)優(yōu)良做法指南［5］為根據(jù)，其中森林碳匯計量，指的是森林生物量計量其碳儲量的變化。因此，研究的森工林區(qū)天然用材林碳儲量的變化量，就是研究森工林區(qū)天然用材林碳匯量［4］。森林碳儲量的常見估算方法有:基于遙感技術(shù)模型模擬法、渦度相關(guān)法、森林資源清查法［6－9］。

本文研究森工林區(qū)天然用材林的碳匯價值目的是對碳匯經(jīng)濟(jì)進(jìn)行評價，以便于開展碳匯貿(mào)易，基于計算方法的實(shí)用性和可操作性考慮，以森林碳匯自然科學(xué)計算方法和研究結(jié)果對碳匯量進(jìn)行計算，應(yīng)用這些自然科學(xué)研究的成果，提出研究方法:森林蓄積換算因子法［10］。

表1 森工林區(qū)天然用材林林分優(yōu)勢種蓄積統(tǒng)計表(萬m3)Tab.1 Statistics of accumulation of dominant species in natural timber forest

2.2 應(yīng)用模型簡介

森林蓄積換算因子法可以分為兩部分基本內(nèi)容。

(1)首先由森林蓄積 (樹干材積)，采用蓄積擴(kuò)大系數(shù)計算得出樹木 (包括枝材、樹根)的生物量，然后運(yùn)用容積密度 (干重系數(shù))計算得出生物量的干重、再乘上含碳率計算得出固碳量。以此計算得出以立木為主體的森林生物量碳匯量;

(2)如果要對森林自然固碳量進(jìn)行計算，首先計算出森林生物量的固碳量，再運(yùn)用森林生物量固碳量和林下植固碳量之比、森林生物量固碳量和林地固碳量之比計算出森林全部的固碳量［11］。以此方法，建立了森林全部固碳量的計算模型。

森林全部固碳量的模型，如下:

森林全部固碳量=樹木生物量固碳量+林下植物固碳量+林地固碳量=∑ (Sij×Cij)+α∑ (Sij×Cij)+β∑ (Sij×Cij)，其中:Cij=Vij×δ×ρ×γ。式中:Sij為第i類地區(qū)第j類森林類型的面積;Cij為第i類地區(qū)第j類森林類型的生物量碳密度;Vij為第i類地區(qū)第j類森林類型單位面積蓄積量;δ為生物量擴(kuò)大系數(shù);α為林下植物碳轉(zhuǎn)換系數(shù);β為林地碳轉(zhuǎn)換系數(shù);ρ為容積系數(shù) (容積密度);γ為含碳率。

本文將采用全部固碳量模型形式計算森工林區(qū)天然用材林的碳匯量。

2.3 參數(shù)確定

在計算森工林區(qū)碳匯潛力量的分析中，本文各參數(shù)均取IPCC的默認(rèn)值［12］。

(1)森林資源蓄積擴(kuò)大系數(shù)δ。通過森林資源蓄積擴(kuò)大系數(shù)，樹木為主體的生物蓄積量可以由樹木蓄積量換算得出。國際通用IPCC的默認(rèn)值為1.90。

(2)容積密度ρ。通過容積密度系數(shù)，干重的換算系數(shù)可以由森林全部生物量蓄積轉(zhuǎn)換得出。一般取0.45～0.5，本文采用國際通用IPCC的默認(rèn)值為0.5。

(3)含碳率γ。通過含碳量系數(shù)，固碳量的換算系數(shù)可以由生物量干重轉(zhuǎn)換得出。我國的闊葉樹一般含碳率值都低于0.5，而針葉樹的的平均含碳率一般等于或者高于0.5，取0.5作為平均含碳率計算出森林中喬木層碳儲量的結(jié)果是比較客觀真實(shí)的［13］。IPCC默認(rèn)為0.5，本文采用IPCC的默認(rèn)值0.5。

(4)林下植物固碳量換算系數(shù)α。通過林下植物固碳量系數(shù)，林下植物 (含凋落物)的固碳量可以由森林生物量轉(zhuǎn)換得出。國際通用的IPCC默認(rèn)值為0.195。

(5)林地固碳量換算系數(shù)β。通過林地固碳量系數(shù)，林地固碳量可以由森林生物量固碳量轉(zhuǎn)換得出。國際通用的IPCC默認(rèn)值為1.244。

需要說明的是，基于本文宏觀研究的需要，以上參數(shù)的確定都是取平均值。

2.4 森工林區(qū)天然用材林碳匯價值

應(yīng)用上述方法計算森林碳匯量，可以得出:

(1)只計算林木生物量固碳量的森林碳匯量。

林木生物量碳儲量=森林蓄積×擴(kuò)大系數(shù)×容積系數(shù)×含碳率=V×1.9×0.5×0.5。

(2)包括林木生物量固碳量、林下植物固碳量和林地固碳量的森林碳匯量。

森林全部碳儲量=樹木生物量固碳量+林下植物固碳量+林地固碳量=∑ (Sij×Cij)+α∑ (Sij×Cij)+β∑ (Sij×Cij)=V×1.9×0.5×0.5+0.195(V×1.9×0.5×0.5)+1.244(V×1.9×0.5×0.5)=2.4395(V×1.9×0.5×0.5)。

由 (2)計算出森工林區(qū)天然用材林優(yōu)勢種的全部森林碳匯量見表2。

表2 森工林區(qū)天然用材林林分優(yōu)勢樹種碳匯量 (億t)Tab.2 Carbon sequestration of dominant species in natural timber forest (100 million ton)

碳匯價格由于受到市場的供求變化影響，基于保守性原則，根據(jù)李怒云［14］對林業(yè)碳匯在國際碳匯市場中的價格分析，本文選取較低的價格區(qū)間0.71～2.06 美元/t，計量依據(jù)為中間價 1.5 美元/t［3］。根據(jù)表3碳匯量估算結(jié)果，可推算森工林區(qū)天然用材林碳匯價值:1986年碳匯價值10.110 3億美元，1990年碳匯價值10.630 1億美元，1995年碳匯價值10.266 3億美元，2000年碳匯價值8.980 1億美元。

3 結(jié)論與展望

以黑龍江省森工林區(qū)第3次、第4次、第5次和第6次的森林資源清查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用碳匯量估算公式得出森工林區(qū)天然用材林碳匯量見表2。由表2可知，1990年碳匯量估算結(jié)果比1986年碳匯量增長5.14%，而1995年和2000年都呈現(xiàn)下降趨勢，1995年比1990年下降3.54%，2000年比1995年下降了14.32%。天然用材林優(yōu)勢樹種中，闊葉混交林和針葉混交林碳匯量逐年增長，紅松、落葉松、楊樹和樺木類等其余優(yōu)勢樹種碳匯量都有不同程度的下降。經(jīng)研究表明，產(chǎn)生碳匯量下降是由于該樹種的面積和蓄積量相應(yīng)減少造成的。闊葉林和針葉林碳匯量3.265 4億t，占總體碳匯量的54.54%，較其他樹種優(yōu)勢明顯?？梢?，闊葉林和針葉林是黑龍江省森工林區(qū)天然用材林重要碳庫樹種，為發(fā)展森工林區(qū)林業(yè)碳匯將起到重要作用。在開采利用天然林資源的過程中，必須統(tǒng)籌兼顧森林的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會三大效益，更好的發(fā)揮出現(xiàn)有天然林的生態(tài)效益，才能達(dá)到森林資源的永續(xù)利用。

黑龍江省森工林區(qū)是全國最大的林區(qū)，在我國東北乃至我國北方正發(fā)揮著無可替代的生態(tài)保護(hù)作用。積極的開展固碳功能和森林碳匯量的研究，才可以更進(jìn)一步的促進(jìn)森工林區(qū)的生態(tài)建設(shè)，才能為管理森林資源和開展林業(yè)碳匯提供有力依據(jù)［15］。同時，進(jìn)行碳匯貿(mào)易將必將成為森林生態(tài)效益價值補(bǔ)償?shù)囊环N重要途徑［16］，為發(fā)展森工林區(qū)提供更廣闊的發(fā)展空間。

［1］陶 波，葛全勝，李克讓.陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究進(jìn)展［J］.地理研究，2001，20(5):564 －75.

［2］聶道平，徐德應(yīng)，王 兵.全球碳循環(huán)與森林關(guān)系的研究——問題與進(jìn)展［J］.世界林業(yè)研究，1997，10(5):34 －40.

［3］續(xù)珊珊，賈 利.黑龍江省森工國有林區(qū)森林碳儲量分析［J］.林業(yè)經(jīng)濟(jì)問題，2009，30(1):47 －50.

［4］盛春光.黑龍江省森工林區(qū)森林碳匯價值評估［J］.林業(yè)經(jīng)濟(jì)，2011(10):43－46.

［5］Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC).Good Practice Guidance for Land Use，Land-Use Change and Forestry［M］.IPCC/IGES，Hayama，Japan，2003.

［6］程堂仁，馬欽彥，馮仲科，等.甘肅小隴山森林生物量研究［J］.北京林業(yè)大學(xué)報，2007，29(1):31 －36.

［7］楊 昆，管東生.珠江三角洲森林的生物量和生產(chǎn)力研究［J］.生態(tài)環(huán)境，2006，15(1):84 －88.

［8］黃從德，張 健，楊萬勤，等.四川省及重慶地區(qū)森林植被碳儲量動態(tài)［J］.生態(tài)學(xué)報，2008，28(3):965 －974.

［9］劉 盛，李國偉.林分碳貯量測算方法的研究［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2007，29(4):166 －169.

［10］李順龍.森林碳匯經(jīng)濟(jì)問題研究［D］.哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)，2005.

［11］伍楠林.黑龍江省發(fā)展森林碳匯貿(mào)易實(shí)證研究［J］.國際貿(mào)易問題，2011(7):116 －123.

［12］國家林業(yè)局.森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查主要技術(shù)規(guī)定［S］，2003.

［13］伍楠林.中國開展森林碳匯貿(mào)易的實(shí)證研究［J］.國際商務(wù)(對外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)學(xué)報)，2010(5):5－11.

［14］李怒云.中國林業(yè)碳匯［M］.北京:中國林業(yè)出版社，2007.

［15］郭樹平.黑龍江省碳匯儲量及碳匯潛力分析［J］.森林工程，2011，27(3):9 －11.

［16］王秀云，孫玉軍.森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量估測方法及其研究進(jìn)展［J］.世界林業(yè)研究，2008，21(5):24 －29.