廣州市森林生物量及碳儲量評估

劉 萍 鄧鑒峰 魏安世 徐正春 梁 璇 徐松浚

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，廣東 廣州 510520；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院，廣東 廣州 510642)

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廣州市森林生物量及碳儲量評估

劉 萍1鄧鑒峰2魏安世2徐正春3梁 璇1徐松浚1

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，廣東 廣州 510520；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院，廣東 廣州 510642)

基于廣州市森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)和廣東主要樹種的木材密度和碳密度數(shù)據(jù)，采用IPCC方法對廣州市森林生物量和碳儲量進(jìn)行評估，結(jié)果表明：廣州市林業(yè)用地中森林生物量為1 610.53×104t，單位面積生物量為54.82 t/hm2，喬木林生物量為60.94 t/hm2,喬木林生物量占總生物量的84.28%；廣州市林業(yè)用地中森林碳儲量為792.60×104t，喬木林碳儲量占85.63%；單位面積森林碳儲量為26.98 t/hm2，喬木林生物量為30.47 t/hm2。森林生物量和碳儲量主要依賴于森林蓄積量，因此，選擇蓄積量大的樹種造林，加強(qiáng)森林經(jīng)營管理是提高森林生物量和碳儲量以及城市森林功能的重要途徑。

城市森林;森林生物量;森林碳儲量;廣州市

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，與其他陸地生態(tài)系統(tǒng)相比，森林不僅具有內(nèi)部組成要素和層級結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，而且具有外部功能行為和環(huán)境影響的復(fù)雜性。森林蓄積量、森林生物量和森林碳儲量的分布特征和動態(tài)變化，是衡量森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和環(huán)境作用的重要指標(biāo)，也是評價森林經(jīng)營管理水平高低的重要指標(biāo)。森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)力最高的系統(tǒng)，森林生物量約占全球陸地植被生物量的90%[1-2]，森林碳儲量約占全球陸地植被碳儲量的86%以上，同時維持著巨大的土壤碳庫，約占全球土壤碳儲量的73%[3]。因此，計算一個區(qū)域的森林生物量和碳儲量對森林評價與決策及森林經(jīng)營管理措施實施等都具有十分重要的理論和實踐意義。許多學(xué)者利用森林資源清查數(shù)據(jù)評估不同區(qū)域不同層次森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量和碳密度[4-8]。本研究基于廣州市森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)評估廣州城市森林生物量和碳儲量組成，為廣州市城市森林更新改造和森林結(jié)構(gòu)調(diào)整提供參考依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于2011年廣州市森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)。廣州市林業(yè)用地面積293 762.2 hm2，其中喬木林占75.8%，經(jīng)濟(jì)林占17.1%，竹林占2.3%，疏林、灌木林、未成林林地、苗圃地和無林地合計占4.8%，林地利用率較高，有林地面積高達(dá)95.2%。

1.2 森林生物量估算方法

喬木林森林生物量估算方法采用IPCC法，也叫生物量轉(zhuǎn)換因子法[9]。IPCC法要先得到各森林類型(優(yōu)勢樹種)的木材密度，再得到各森林類型(優(yōu)勢樹種)的生物量擴(kuò)展因子，按其生物量擴(kuò)展因子上、下限等分為5個區(qū)間，取區(qū)間中間值分別作為相應(yīng)森林類型(優(yōu)勢樹種)的幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林的生物量轉(zhuǎn)換因子，然后通過計算該森林類型(優(yōu)勢樹種)的地上部分單位面積生物量值確定使用的根莖比，求出各個齡組的生物量，合計得到該森林類型的總生物量。利用某種森林類型的總生物量與蓄積量比值的平均值，乘以該森林類型的總蓄積量，得到該森林類型的生物量，將各種森林類型生物量匯總得到廣州市森林的總生物量。

根據(jù)相關(guān)研究資料，廣州市經(jīng)濟(jì)林的平均生物量按照23.7 t/hm2計算；竹林生物量按照47.86 t/hm2計算；疏林、灌木林、未成林地、無林地、苗圃地生物量按照19.76 t/hm2計算。總生物量等于單位面積生物量乘以相應(yīng)總面積計算[10]。

1.3 森林碳儲量估算方法

森林碳儲量的估算是以森林生物量為基礎(chǔ)，普遍采用的估算方法是通過直接或間接測定森林生物量再乘以生物量中碳元素的含量(含碳系數(shù))獲得。具體操作方法：需要得到各森林類型(優(yōu)勢樹種)的含碳系數(shù)，用含碳系數(shù)乘以該森林類型(優(yōu)勢樹種)的生物量，將各個森林類型(優(yōu)勢樹種)碳儲量匯總得到全部森林類型總碳儲量。國內(nèi)外學(xué)者常用0.50或0.45來推算碳儲量，本研究采用的含碳系數(shù)為桉樹(Eucalyprusspp.)0.525 3、馬尾松(Pinusmassoniana)0.503 8、杉木(Cunninghamialanceolata)0.520 1、闊葉混交林0.490 0、針闊混交林0.497 8、針葉混交林0.510 1；經(jīng)濟(jì)林、疏林、灌木林、未成林地、無林地、苗圃地等均采用通用系數(shù)0.450 0[11-13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 廣州市林地生物量和碳儲量分布

廣州市不同森林類型及林地的生物量和碳儲量見表1。

表1 廣州市林地森林生物量及碳儲量Tab.1 The forest biomass and carbon storage of Guangzhou forestry land

表1可知，廣州市林業(yè)用地產(chǎn)生的總生物量為1 610.53×104t，其中喬木林生物量比重最大，占84.28%；經(jīng)濟(jì)林占7.38%；四旁樹占5.32%；其他林地生物量合計比重為3.02%。單位面積林業(yè)用地生物量為54.82 t/hm2，其中喬木林生物量為60.94 t/hm2。碳儲量為792.60×104t，其中喬木林碳儲量比重最大，占85.63%；經(jīng)濟(jì)林占6.75%；四旁樹占4.87%；其他林地碳儲量合計比重不足2.75%。林業(yè)用地碳儲量為26.98 t/hm2，喬木林碳儲量最大，為30.47 t/hm2。

2.2 喬木林生物量和碳儲量分布

廣州市豐富的樹種資源構(gòu)成了森林類型的多樣性，廣州城市森林主要分為6種類型。喬木林主要以闊葉混交林為主，其面積占53.7%，蓄積量占51.5%；其次為桉樹林和馬尾松林；針闊混交林相對較少，其他樹種面積及蓄積量所占比例均不足5%。廣州市各森林類型喬木林的面積及其蓄積量見表2。

各森林類型優(yōu)勢樹種的生物量擴(kuò)展因子BEF差異不大，多集中在1.069 1～1.321 4。喬木林各森林類型生物量為1 357.34×104t，其中杉木林最大，為86.1 t/hm2；其次為針葉混交林為80.0 t/hm2。喬木林生物量平均為60.9 t/hm2，遠(yuǎn)低于廣東黑石項常綠闊葉林生物量357.976 t/hm2[14]。喬木林各森林類型碳儲量為678.66×104t，其中闊葉混交林碳儲量所占比重最大，為49.17%；杉木林碳密度最大,為44.8 t/hm2，其次為針葉混交林(40.8 t/hm2)。喬木林平均碳密度為30.5 t/hm2，高于廣東喬木林平均碳密度(23. 11 t/hm2)[8]，低于全國喬木林平均碳密度(38. 05 t/hm2)[15]，與周邊的福建省(32. 85 t/hm2)[16]和海南省(32. 59 t/hm2)[13]較接近，高于湖南省(18. 53 t/hm2)[17]和江西省(25. 38 t/hm2)[18]。各種類型生物量和碳儲量表現(xiàn)為杉木林最大，其次是針葉混交林，桉樹最小，林分改造時盡可能增加針葉樹種，營造針葉混交林和針闊混交林(表3)。

表2 廣州市喬木林的面積及蓄積量Tab.2 The area and stand volume of arboreal forest in Guangzhou

表3 廣州市喬木林的生物量和碳儲量Tab.3 The forest biomass and carbon storage of arboreal forest in Guangzhou

2.3 喬木各齡組生物量及碳儲量分布情況

喬木林不同齡組生物量和碳密度從大到小順序依次為中齡林、近熟林、成熟林、過熟林、幼齡林(表4)。中齡林生物量碳儲量所占比重最大，中、幼林碳儲量占喬木林碳儲量的41.95%，遠(yuǎn)低于廣東省中、幼林碳儲量占喬木林碳儲量80%的比例[8]，表明廣州城市森林年齡結(jié)構(gòu)經(jīng)過多年調(diào)整，基本上比較合理。

表4 廣州市喬木林各齡組的生物量和碳儲量Tab.4 The forest biomass and carbon storage of various age groups of arboreal forest in Guangzhou

3 結(jié) 語

廣東省一直重視林業(yè)建設(shè)，1985年提出“五年消滅荒山、十年綠化廣東”的目標(biāo)，廣州市委、市政府也做出了1986—1993年“八年綠化廣州”的決定。經(jīng)過20～30 a造林，廣州市森林覆蓋率達(dá)38.3%，但就目前來看廣州城市森林質(zhì)量不高，表現(xiàn)為生態(tài)功能弱，群落結(jié)構(gòu)、林相結(jié)構(gòu)和樹種結(jié)構(gòu)簡單等問題，林分改造是目前廣州城市森林發(fā)展的主要任務(wù)之一。正確評估廣州城市森林生物量及碳儲量，為廣州城市森林利用與改造提供理論依據(jù)。

廣州市林業(yè)用地產(chǎn)生的生物量和碳儲量水平相對周邊省份都比較低，主要來源于喬木林。因此，加強(qiáng)廣州市現(xiàn)有低產(chǎn)林改造，營造蓄積量、生物量和碳儲量高的樹種，增加喬木林面積，提高喬木林生產(chǎn)力，進(jìn)一步發(fā)揮廣州市森林多功能作用。喬木林生物量平均水平較低，碳密度水平與周邊同類森林相比處于中上水平，也高于廣東平均水平，但遠(yuǎn)未達(dá)到亞熱帶森林頂級群落水平，因此提升空間非常大，加強(qiáng)林分低產(chǎn)林改造，調(diào)整現(xiàn)有林分結(jié)構(gòu)，篩選培育蓄積量生物量碳儲量大的優(yōu)良樹種，是提高森林生物量和碳儲量以及森林多功能的重要途徑。

[1] 方精云, 陳安平, 趙淑清，等. 中國森林生物量的估算:對Fang等Science一文(Science, 2001, 291: 2320-2322)的若干說明[J]. 植物生態(tài)學(xué)報, 2002, 26(2):243-249.

[2] Olson, Jerry S, A. Watts J, et al. Carbon in live vegetation of major world ecosystems[J]. Oak Ridge National Laboratory, Oak, 1983.

[3] 吳慶標(biāo),王效科,段曉男，等.中國森林生態(tài)系統(tǒng)植被固碳現(xiàn)狀和潛力[J].生態(tài)學(xué)報, 2008,28(2):517-514.

[4] 王紹強(qiáng),周成虎,羅承發(fā).中國陸地自然植被碳量空間分布特征探討[J].地球科學(xué)進(jìn)展, 1999, 18(3): 238-244.

[5] 劉成杰，李建華，曹寧.泰山森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量及碳密度研究[J].西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014,34(6)：44-48.

[6] 華偉平，邱宇，徐波，等.基于生長生物量模型法的福建森林碳匯估算研究[J].西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2014,34(6)：35-43.

[7] 張茂震,王廣興.浙江省森林生物量動態(tài)[J].生態(tài)學(xué)報,2008, 28(11): 5665-5674.

[8] 葉金盛,佘光輝.廣東省森林植被碳儲量動態(tài)研究[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2010, 34(4): 7-12.

[9] 李?？?雷淵才. 中國森林植被生物量和碳儲量評估[M]. 北京：中國林業(yè)出版社，2010.

[10] 葉金盛, 廣東省基于連續(xù)清查資料的森林資源動態(tài)變化研究[J].廣東林業(yè)科技,2010,26(1):37-43

[11] 王效科,馮宗煒,歐陽志云. 中國森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量和碳密度研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2001, 12(1): 13-16

[12] 曾偉生,肖前輝. 南方馬尾松不同器官的含碳系數(shù)分析[J].中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃,2011,30(2):51-55.

[13] 劉恩. 南亞熱帶典型人工林碳儲量研究[D]. 北京：中國林業(yè)科學(xué)研究院, 2012.

[14] 陳章和,王伯蓀,張宏達(dá)，等.廣東黑石項常綠闊葉林生物量及其分配的研究[J].植物生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)學(xué)報，1993，17(4)：289-298.

[15] 方精云,劉國華,徐嵩齡.我國森林植被的生物量和凈生產(chǎn)量[J].生態(tài)學(xué)報, 1996, 16(5): 497-508.

[16] 王義祥.福建省主要森林類型碳庫與杉木林碳吸存[D].福州:福建農(nóng)林大學(xué), 2004.

[17] 焦秀梅,項文化,田大倫.湖南省森林植被的碳貯量及其地理分布規(guī)律[J].中南林學(xué)院學(xué)報, 2005, 25(1): 4-8.

[18] 王兵,魏文俊.江西省森林碳儲量與碳密度研究[J].江西科學(xué), 2007, 25(6): 681-687.

(責(zé)任編輯 韓明躍)

Assessment on Urban Forest Biomass and Carbon Storage in Guangzhou

LIU Ping1，DENG Jian-feng2，WEI An-shi2，XU Zheng-chun3，LIANG Xuan1，XU Song-jun1

(1.College of Forestry and Landscape Architecture, South China Agricultural University, Guangzhou Guangdong 510642, China;2.Forestry Surveying and Designing Institute of Guangdong, Guangzhou Guangdong 510520, China;3.College of Continuing Education, South China Agricultural University, Guangzhou Guangdong, 510642,China)

This paper estimated Guangzhou forest biomass and carbon storage by IPCC method, based on Guangzhou forest management survey data, according to Guangdong main tree species wood density and carbon density. Assessment results as following: Guangzhou forest biomass of forestry land is 1 610.53×104t, the arbor forest biomass accounts for 84.28%, forest biomass per hectare is 54.82 t, arbor forest biomass is the largest, average biomass per hectare is 60.94 t. Guangzhou forest carbon storage of forestry land is 792.60×104t, the arbor forest carbon storage accounts for 85.63%, forest carbon storage per hectare is 26.98 t, arbor forest carbon storage is the largest, average carbon storage per hectare is 30.47 t. Forest biomass and carbon storage mainly depends on the forest growing stock, So for improving the forest biomass and carbon storage and forest function, it is inevitable way that tree species of big volume growth for reforestation and strengthening Guangzhou forest management.

urban forest;forest biomass;forest carbon storage；Guangzhou

2015-03-15

廣州市林業(yè)和園林局科技項目資助。

徐正春(1965—)，男，博士，教授。研究方向：林業(yè)經(jīng)濟(jì)與政策。Email:zcxu@scau.edu.cn。

10.11929/j.issn.2095-1914.2015.04.011

S718.56

A

2095-1914(2015)04-0062-04

第1作者：劉萍(1964—)，女，博士，教授。研究方向：森林經(jīng)理、林業(yè)系統(tǒng)工程。Email:bengtiaoliu@126.com。