吉林西部森林植被碳匯功能的研究

孫 偉，任 軍，林玉梅，王鴻鈞，張立民

(1.吉林省林業(yè)科學(xué)研究院，吉林 長春 130033;2.吉林省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，吉林長春 130022)

全球氣候變化是人類社會(huì)當(dāng)今面臨的重大生態(tài)環(huán)境問題，溫室氣體(CO2、N2O、CH4等)的增加是全球氣候變化的主要因素［1］。而作為主要的溫室氣體CO2(占溫室氣體總量的65%～75%)含量的變化，對(duì)全球氣候變化起到重要作用。森林是陸地生物光合作用產(chǎn)物的主體，也是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫，森林植被碳匯功能是評(píng)價(jià)森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及森林質(zhì)量的重要指標(biāo)。為了掌握吉林西部森林植被的碳匯狀況，筆者對(duì)吉林省西部地區(qū)森林植被的碳儲(chǔ)量和固碳能力進(jìn)行了研究，旨在為節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供理論基礎(chǔ)和決策依據(jù)。

1 自然概況

吉林省西部地區(qū)位于松嫩平原的西南部，主要包括白城和松原兩個(gè)地區(qū)，地理坐標(biāo)為123°09'～124°22'E、44°57'～ 45°46'N 之間［2］。該區(qū)總土地面積 468.45萬 hm2，林地面積74.87 萬 hm2，活立木總蓄積 3 508.03 m3，森林覆蓋率為10.8%(表1)。在自然因素和人為干擾的影響下，吉林省西部地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴(yán)重，森林和草原資源減少，荒漠化、鹽堿化趨勢明顯。

表1 吉林西部2010年森林資源情況表

2 森林植被的碳匯功能

本研究基于2010年白城和松原兩個(gè)地區(qū)的森林資源檔案數(shù)據(jù)，采用IPCC清單法［3］建立蓄積量與生物量之間的換算關(guān)系，求算森林植被單位面積生物量，再通過含碳率和喬木林各優(yōu)勢樹種(組)的生長率、消耗率獲得各類型林分的碳儲(chǔ)量、碳密度和年固碳量，測算結(jié)果見圖1、表2。

圖1 吉林西部地區(qū)森林年固碳量分布圖

2.1 森林植被碳儲(chǔ)量

依下式分別計(jì)算喬木林、散生木、四旁樹、疏林量、灌木林和經(jīng)濟(jì)林的碳儲(chǔ)量。

式中:Vi為喬木林第 i樹種(組)蓄積量(m3);SVDi為喬木林第i樹種(組)的基本木材密度(t·m－3);BEF全林i為喬木林第 i樹種(組)的全林生物量轉(zhuǎn)換系數(shù)，即全林生物量與樹干生物量的比值(無量綱);CFi為喬木林第i樹種(組)的含炭率(無量綱)。

式中:V散四疏為散生木、四旁樹、疏林的總蓄積量為喬木林各優(yōu)勢樹種(組)基本木材密度的加權(quán)平均值為喬木林各優(yōu)勢樹種(組)的全林生物量轉(zhuǎn)換系數(shù)的加權(quán)平均值。

式中:C灌/經(jīng)為灌木林、經(jīng)濟(jì)林生物量總碳貯量(t);A灌/經(jīng)為灌木林、經(jīng)濟(jì)林總面積(hm2);B灌/經(jīng)為灌木林、經(jīng)濟(jì)林平均單位面積生物量(t·hm－2)。

2.2 森林植被年固碳量

森林植被年固碳量包括喬木林、散生木、四旁樹、疏林、灌木林和經(jīng)濟(jì)林生物量生長引起的碳儲(chǔ)量增加和活立木采伐、枯損等消耗引起的碳儲(chǔ)量減少，即:

式中:△C森林為森林生物量碳儲(chǔ)量變化(t);△C喬為喬木林生物量生長碳吸收(t);△C散四疏為散生木、四旁樹、疏林生物量生長碳吸收(t);△C灌/經(jīng)為灌木林、經(jīng)濟(jì)林生物量貯碳量變化(t);△C消耗為活立木消耗生物量碳排放(t)。

其中:

式中:GR1為喬木林第i樹種(組)蓄積量年生長率(%);GR林木為活立木蓄積量年生長率(%);△C灌/經(jīng)為灌木林、經(jīng)濟(jì)林生物量碳貯量變化(t);△A灌/經(jīng)為灌木林、經(jīng)濟(jì)林面積年變化(hm2);GR總為喬木林各樹種(組)蓄積量年總消耗率(%)。

表2 吉林西部地區(qū)森林植被碳儲(chǔ)量

3 結(jié)論和建議

3.1 結(jié)論

3.1.1 森林植被生物量

吉林省西部地區(qū)森林總生物量為3 015.91 萬 t，其中:喬木林為2 828.63 萬 t，占總生物量的93.29%;散生木、四旁樹和疏林為121.29 萬 t，占總生物量的 4.02%;灌木林和經(jīng)濟(jì)林為65.99萬 t，占總生物量的2.19%。西部地區(qū)森林的單位面積生物量為55.65 t·hm－2，其中:喬木林單位面積生物量為61.78 t·hm－2;灌木林單位面積生物量為17.99 t·hm－2;經(jīng)濟(jì)林為 35.21 t·hm－2。散生木、四旁樹和疏林因森林資源檔案里沒有統(tǒng)計(jì)面積而不考慮其單位面積生物量和碳密度。

3.1.2 森林植被碳儲(chǔ)量

西部地區(qū)總碳儲(chǔ)量為1 494.67萬t，其中:喬木林為 1 400.88萬 t，占總碳儲(chǔ)量的93.73%;散生木、四旁樹和疏林為60.64萬 t，占總碳儲(chǔ)量的4.06%;灌木林和經(jīng)濟(jì)林為33.15萬t，占總碳儲(chǔ)量的2.22%。西部地區(qū)森林碳密度為27.58 t·hm－2，其中喬木林碳密度為 30.06 t·hm－2，灌木林碳密度為 8.99 t·hm－2，經(jīng)濟(jì)林為 17.61 t·hm－2。

3.1.3 森林植被年固碳量

吉林省西部地區(qū)的年固碳量為26.89萬t·a－1，其中:喬木林生長碳吸收為 55.01 萬 t·a－1，散生木、四旁樹和疏林林木生長碳吸收為2.29萬 t·a－1，灌木林和經(jīng)濟(jì)林面積變化引起的碳吸收為0.28萬 t·a－1，而活立木消耗(包括采伐消耗和枯損消耗)引起的碳排放為30.69 萬 t·a－1。

3.2 建議

西部平原地區(qū)是吉林省主要的農(nóng)業(yè)區(qū)域，人口密度比較大，人為活動(dòng)干擾頻繁，嚴(yán)重破壞了原生森林植被，并逐漸被次生林或人工林替代，加之該地區(qū)的降水量偏少，導(dǎo)致西部地區(qū)的森林生物量和碳儲(chǔ)量較低，森林年固碳量也不高。

而森林是最經(jīng)濟(jì)的碳吸收庫，在低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要的地位。因此，通過退耕還林工程、“三北”防護(hù)林工程的持續(xù)開展，加快造林速度，提高造林質(zhì)量，是促進(jìn)吉林省西部地區(qū)森林植被碳匯功能顯著增加的有效手段。另外，吉林省西部也是我省最適合開展碳匯造林項(xiàng)目的地區(qū)，建議該地區(qū)的林業(yè)部門提高碳匯意識(shí)和森林的經(jīng)營、管理水平，關(guān)注碳匯造林項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)，積極爭取CDM國際合作項(xiàng)目在西部地區(qū)的投資。

［1］方精云，劉國華，徐高齡.中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫［A］.王如松，方精云，高林，等.現(xiàn)代生熱點(diǎn)問題研究［C］.北京:中國科技出版社，1986.251－277.

［2］姜玲玲，林年豐，唐曉慧，等.吉林西部生態(tài)環(huán)境研究及質(zhì)量評(píng)價(jià)［J］.干旱區(qū)研究，2005，22(6):246－250.

［3］張小全，陳先剛，武曙紅.土地利用變化和林業(yè)活動(dòng)碳貯量變化測定與監(jiān)測中的方法學(xué)問題［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，24(9):2068 －2073.