豫西杜仲碳匯造林碳儲量預測

趙江紅

(國家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設計院，北京 100714)

豫西杜仲碳匯造林碳儲量預測

趙江紅

(國家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設計院，北京 100714)

在項目區(qū)典型布設生物量調(diào)查樣方15個，經(jīng)過采樣、稱質(zhì)量、烘干等環(huán)節(jié)，測算出基線情景碳儲量；根據(jù)給定的杜仲林5、10、15、20年的平均胸徑(D)和平均樹高(H)，利用生物量擴展因子法預測杜仲的碳儲量；從而算出杜仲碳匯造林項目的凈碳儲量。

生物量；碳儲量；杜仲

前言

碳匯造林是指在確定了基線的土地上，以增加碳匯為主要目的，并對造林及其林分(木)生長過程實施碳匯計量和監(jiān)測，而開展的有特殊要求的營造林活動。預測碳匯造林林木碳儲量大小是碳匯造林投資項目前期咨詢必不可少的環(huán)節(jié)。本文以豫西杜仲(Eucommiaulmoides)碳匯造林為研究對象，通過布設樣方測算出基線情景碳儲量，并利用生物量擴展因子法預測杜仲碳儲量，從而算出杜仲碳匯造林項目的凈碳儲量，為碳匯造林項目碳儲量預測研究拋磚引玉，為碳匯造林投資項目前期咨詢提供參考。

1 項目區(qū)概況

造林地位于在河南省三門峽市靈寶市，海拔在700 m～1 500 m，坡度在5°～30°?，F(xiàn)有植被以草本、小灌木為主，灌木主要有野棗、連翹、繡線菊、荊條等，覆蓋度5%左右；草本主要有白草、羊胡草等，蓋度80%～90%。土壤為棕壤，質(zhì)地多為中壤，pH值在7～7.5之間。附近有水源，有鄉(xiāng)村公路通達。該造林地權屬清晰，具有縣級以上人民政府核發(fā)的土地權屬證書；自2000年1月1日以來一直處于荒蕪狀態(tài)，且適宜杜仲生長，符合《碳匯造林技術規(guī)定(試行)》中有關碳匯造林對土地類型要求的條件。

碳匯造林土地基線是指能合理地代表在沒有開展項目活動時的碳吸收或碳排放狀況，本項目基線情景是退化牧地，植物種類以草本、小灌木為主。

2 杜仲特性及其碳匯造林技術要求

杜仲(屬杜仲(Eucommiaceae)科，唯一種，是我國特有的經(jīng)濟樹種，既是名貴的藥用植物，又是溫帶最好的膠源植物，另外根系發(fā)達，樹形優(yōu)美，也是良好的園林綠化和水土保持樹種。杜仲生長較快，樹齡20 a左右即可開始被利用。杜仲在我國的自然分布區(qū)域，大體上在秦嶺、黃河以南，五嶺以北，黃海以西，云貴高原以東，地理位置約在25°--35°N，104°--119°E，垂直分布范圍在海拔300 m～2 500 m之間，以次生天然林和半野生狀態(tài)散生樹為主。杜仲中心產(chǎn)區(qū)大致在陜南、湘西北、川東、川北、滇東北、黔北、黔西、鄂西、鄂西北、豫西南地區(qū)。河南省靈寶市是國內(nèi)留存的杜仲生長地之一，靈寶杜仲歷史悠久，素有“小秦嶺杜仲”之稱，目前全市已發(fā)展杜仲4萬余hm2，其種植、撫育管理技術比較成熟。2006年“靈寶杜仲”被國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局確定為國家地理標志保護產(chǎn)品。

采用人工植苗造林，造林時全部選用I級苗木，苗木株高80 cm以上，地徑0.75 cm以上，根系完整，無病蟲危害；造林密度為山地上部4 m×4 m，山地下部4.5 m×4 m，臺地5 m×4 m，平均630株/hm2；運用當?shù)爻墒斓亩胖僭炝旨夹g基礎，建設過程中盡可能采用能控制和減少CO2排放和節(jié)約能源資源的方法，例如土地清理、整理時盡可能保留原有植被，撫育過程中減少松土，防治病蟲害、火災發(fā)生，確保杜仲健康生長。

3 生物量與碳儲量預測

3.1 預測思路

植物通過光合作用將大氣中的CO2吸收并固定在植被與土壤當中，造林項目碳匯為項目實施后增加的碳儲量與項目實施過程中和實施后減少的碳儲量之差。直接預測植物的碳儲量難度較大，通常采用間接方法預測。研究表明，植物碳儲量與生物量成正比，通常為一常數(shù)(即生物量含碳率，或稱含碳系數(shù))，如常用的平均含碳系數(shù)為0.47[1]。由此，可通過預測生物量而獲得碳儲量數(shù)據(jù)。

通過造林項目實施，可增加的生物量包括地上生物量和地下生物量，地上生物量又包括林木的干、枝和葉，地下生物量主要是根 ，同時也可能造成某些生物量的減少，一部分是林木占用土地空間或通過林下遮蔭而使灌木、草本的生物量減，另一部分是使用化肥，消耗油料等造成的碳泄漏，即釋放碳。

由此，凈碳儲量可用公式表示為：項目凈碳儲量=林木碳儲量-灌木和草本減少的碳儲量-直接消耗的化肥、油料等的碳含量。

根據(jù)本項目的性質(zhì)和目的，為簡化預測過程，在預測中僅考慮林木、灌木、草本等因素，而不考慮化肥、油料等碳泄漏因素。碳儲量按照以下公式計算：項目凈碳儲量=林木碳儲量-灌木和草本減少的碳儲量。

3.2 杜仲碳儲量預測

杜仲碳儲量預測必須基于2個基本條件，一是沒有項目實施用地維持現(xiàn)狀不變，基線碳儲量為靜態(tài)，二是造林密度不低于630株/ hm2。

依據(jù)當?shù)靥峁┑亩胖倭帜旧L狀況數(shù)據(jù)可知，杜仲林5年、10年、15年、20年時的平均胸徑和樹高分別為D5=5.8 cm，H5=5.3 m；D10=11.2 cm，H10=8.6 m；D15=15.6 cm，H15=11.0 m；D20=18.3 cm，H20=13.2 m。林木含碳系數(shù)取0.47[1]。

生物量擴展因子法

根據(jù)上述杜仲林的平均胸徑D(cm)和平均樹高H(m)，利用二元立木材積公式計算平均單株材積V(m3)，然后再通過生物量擴展因子法計算出最終生物量碳庫中的碳儲量。

杜仲林碳儲量的具體計算如表1。計算說明：單株材積由立木材積計算公式求得，其中形數(shù)f取0.37；單位面積株數(shù)根據(jù)造林密度設計確定；蓄積量為單株材積與株數(shù)之積，由于造林密度較小，在集約經(jīng)營下，假定15年內(nèi)沒有林木死亡，20年時的林木枯損率為3%；絕干質(zhì)量由蓄積量乘木材密度除以(1-含水率)求得，木材密度取0.85[2]，樹干含水率取35%[2]；林木生物量按照樹干生物量占林木總生物量的30%計算[1]；碳儲量為林木生物量與含碳系數(shù)之積。

從表1中可看出，5年的杜仲林木總碳儲量為2.83 t/hm2；第6～10年的5年間，林木碳儲量為17.10 t/hm2；第11～15年的5年間，林木碳儲量為42.42 t/hm2；第16～20年的5年間，林木碳儲量為67.94 t/hm2。

表1 杜仲林單位面積林木碳儲量計算表年齡/a胸徑/cm樹高/m樹干單株材積/m3密度/(株/hm2)蓄積/m3絕干質(zhì)量/(t/hm2)林木生物量/(t/hm2)碳儲量/(t/hm2)55 85 30 00526303 261 86 002 831011 28 60 031363019 7510 936 3717 101515 611 00 077863049 0127 190 2642 422018 313 20 128561178 4943 4144 5567 94

3.3 基線碳儲量計算

設置生物量調(diào)查樣方，根據(jù)樣方的鮮質(zhì)量、風干質(zhì)量和絕干質(zhì)量推算草本、灌木的生物量和各樣方生物量，取其平均值后，進而推算單位面積生物量和碳儲量?；€灌木、草本的綜合含碳系數(shù)取0.47。

1)樣方設置

根據(jù)當?shù)卣{(diào)查資料，造林地塊基線情景為退化牧地，植物種類以草本、小灌木為主，蓋度平均在80%～90%，不同坡向、坡位、坡度稍有差異。此次分別坡向、坡位、坡度，通過典型選樣設置了15個生物量調(diào)查樣方，樣方面積為2 m2。在設置時，采用2 m×1 m的長方形樣方，在坡地，長邊沿等高線方向設置。

2)樣方處理

按照生物量測定技術要求，分別草本地上、地下和灌木地上、地下采挖并測定各自鮮質(zhì)量，并分類包裝，風干后再稱其質(zhì)量，然后將草本樣本持續(xù)烘干6 h、灌木樣本持續(xù)烘干12 h，測定其絕干質(zhì)量。

15個樣方得到的草本、灌木的地上、地下鮮質(zhì)量、風干質(zhì)量和絕干質(zhì)量見表2。

表2 15個樣方的生物量測定結果表g 類型部位鮮質(zhì)量風干質(zhì)量絕干質(zhì)量草本地上375330192072地下479938292269灌木地上243020691291地下310225271919

3)結果計算

由表2知，草本地上、 地下的絕干質(zhì)量合計4 341 g；灌木地上、地下的絕干質(zhì)量合計3 210 g。按照小灌木10年生長周期，灌木凈生長量為321 g/a，則樣方平均絕干質(zhì)量為311 g/a，即生物量為1.6 t/(hm2.a)。由此可得基線碳儲量為(1.6×0.47)0.75 t/(hm2.a)。

3.4 單位面積凈碳儲量預測

從理論上，單位面積碳儲量等于林木碳儲量與基線碳儲量之差。但由于林分郁閉有個過程，在林分郁閉前，甚至在林分郁閉后，林內(nèi)仍能生長草本、灌木，這相當于項目碳儲量增加，或基線碳儲量減少。根據(jù)實地調(diào)查，在造林后的5年內(nèi)，平均每年有50%的區(qū)域能長草本、小灌木，高度、密度都較基線好；在造林10年后，約有20%的區(qū)域能長草本、小灌木。由此，項目在各預測時間點的凈固碳總量計算如下：

第1年至第5年期間的凈碳儲量為2.83+(50%×0.75-0.75)×5=0.96(t/hm2)；

第6年至第10年期間的凈碳儲量為17.10+(20%×0.75-0.75)×5=14.10(t/hm2)；

第11年至第15年期間的凈碳儲量為42.42-0.75×5=38.67(t/hm2)

第16年至第20年期間的凈碳儲量為：67.94-0.75×5=64.19(t/hm2)

4 結語

1)造林項目的碳儲量監(jiān)測和計量是一項長期和復雜的工作，目前在技術上可參考的是國家林業(yè)局造林綠化管理司編制的《造林項目碳匯計量與監(jiān)測指南》。對豫西杜仲碳儲量的預測，在遵循基本原理的基礎上，省略和簡化了一些環(huán)節(jié)和因子，基本能反映杜仲在豫西山區(qū)造林后碳儲量的變化過程和大小，可為類似項目在可行性研究階段提供借鑒。

2)預測杜仲造林在第1～5年、6～10年、11～15年、16～20年四個階段的凈碳儲量，表明：由于基線植物小灌木和草本的光合作用存在，加之杜仲前期生長較緩，在集約經(jīng)營的條件下，杜仲林地在最初的1～5年內(nèi)碳儲量較小，隨后由于生長能力的增強，碳儲量才逐步增加。實踐中，如果造林成活率不高，或者粗放經(jīng)營、林木生長慢，那在最初的5年內(nèi)極有可能碳泄漏大于碳吸收，不但不能增加碳匯，還會增加碳的排放。因此，保證造林成活率、集約經(jīng)營促進林木健康成長是實現(xiàn)和增加林業(yè)碳匯的根本前提。

3)林木生長是一個幾十年的漫長過程，計量林木碳儲量需要有完善的方法、公式，更要有在生長過程中的可靠數(shù)據(jù)。在我國，后者比前者更有難度，一套客觀的、嚴密的數(shù)據(jù)需要通過幾十年的定期觀測才能得到。目前，社會上動輒“有了多少錢、能種多少樹、就能換算多少碳匯”，筆者認為只是一種宣傳甚至是炒作，林木碳儲量到底有多少，林業(yè)碳匯能否真正被認可、被交易，都需要持續(xù)的行動，要用林業(yè)人幾十年堅持不懈的監(jiān)測結果來證明。

[1] 國家林業(yè)局造林綠化管理司.造林項目碳匯計量監(jiān)測指南[M].北京:中國林業(yè)出版社，2014.

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CarbonStorageForecastofEucommiaulmoidesAfforestationforCarbonSequestrationintheWesternHenan

ZHAO Jianghong

(State Forestry Bureaue Survey Scheme Designing Institute, Beijing 100714, China)

We typically set 15 biomass samples in the project area，then through the cutting，weighing and drying process，to measure the carbon storage of the baseline scenario; According to average diameter at breast height (D) and the average tree height (H) of the givenEucommiaulmoideswith 5，10，15，20 years of age with the，used the Biomass Expansion Factor Method to predict the carbon storage ofEucommiaulmoides; Finally calculate the net carbon storage of theEucommiaulmoidesproject in Afforestation of Carbon Sequestration.

biomass；carbon storage；Eucommiaulmoides

2015—04—09

2015—05—18

趙江紅(1966—)，女，江西萍鄉(xiāng)人，高級工程師，主要從事林業(yè)及生態(tài)工程規(guī)劃、設計工作。

S 718.55+6

B

1003—6075(2015)02—0059—03

10.16166/j.cnki.cn43—1095.2015.02.015