小水電代燃料工程對(duì)黔東南人工林生態(tài)系統(tǒng)固碳效益的影響

呂志遠(yuǎn)，馬智杰，查同剛，王伊琨

（1.北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，北京100083；2.中國水利水電科學(xué)研究院，北京100038；3.北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，北京100038；4.北京市土肥工作站，北京100029）

小水電代燃料工程對(duì)黔東南人工林生態(tài)系統(tǒng)固碳效益的影響

呂志遠(yuǎn)1，馬智杰2，查同剛3，王伊琨4

（1.北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，北京100083；2.中國水利水電科學(xué)研究院，北京100038；3.北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，北京100038；4.北京市土肥工作站，北京100029）

研究小水電代燃料工程對(duì)人工林生態(tài)系統(tǒng)的固碳效益的影響，是小水電代燃料工程生態(tài)效益和可持續(xù)性評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。本文選取貴州省麻江縣小水電代燃料工程項(xiàng)目區(qū)內(nèi)常綠闊葉次生林、馬尾松人工林和柏木人工林為研究對(duì)象，以立地條件相近的非項(xiàng)目區(qū)馬尾松人工林和柏木人工林為對(duì)照，通過外業(yè)調(diào)查和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定，對(duì)比分析了不同林分生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量間的差異。結(jié)果如下：（1）項(xiàng)目區(qū)內(nèi)馬尾松和柏木人工林的喬木層、林下層和土壤層碳儲(chǔ)量均大于各自對(duì)照林分，其中在喬木層上碳儲(chǔ)量差異顯著（P＜0.05）。（2）項(xiàng)目區(qū)內(nèi)常綠闊葉次生林、馬尾松和柏木人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量分別為153.70、88.25和36.69 Mg/hm2，其中次生林顯著大于人工林，馬尾松和柏木人工林均顯著大于各自對(duì)照林分（P＜0.05）。研究表明：（1）小水電代燃料工程增加了人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量，提高了人工林生態(tài)系統(tǒng)的固碳效益。（2）研究區(qū)內(nèi)的植被恢復(fù)具有較高的固碳潛力。

小水電代燃料工程；人工林；黔東南；固碳效益

1 研究背景

小水電代燃料（small hydropower substitutes fuel，SHSF）是為鞏固退耕還林、天然林保護(hù)成果，解決農(nóng)民燃料和農(nóng)村能源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境而實(shí)施的一項(xiàng)生態(tài)保護(hù)工程［1-3］。SHSF工程在提供當(dāng)?shù)剞r(nóng)村居民廉價(jià)電能的同時(shí)，有效防止了對(duì)森林的破壞，特別是在生態(tài)脆弱地區(qū)保護(hù)了相對(duì)脆弱的人工林，達(dá)到了保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的［4-5］。目前小水電代燃料生態(tài)效益研究多集中于試點(diǎn)實(shí)踐的介紹和總結(jié)等方面的定性描述［6-7］，定量研究多采用發(fā)電量或薪柴消耗減少量等來估算保護(hù)的森林面積及其生態(tài)效益［8］。一方面存在較大的估算偏差，同時(shí)忽略了林分是自然生命系統(tǒng)，若不被毀壞，其生物量和生態(tài)功能將動(dòng)態(tài)增長這一事實(shí)［4，9］，導(dǎo)致SHSF工程對(duì)人工林生態(tài)效益包括固碳效益可能被低估?？茖W(xué)評(píng)價(jià)項(xiàng)目區(qū)森林植被特別是人工林生態(tài)固碳效益變化，是SHSF工程生態(tài)效益評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容，同時(shí)也是SHSF工程可持續(xù)性評(píng)價(jià)的重要組成部分。

本文以貴州省黔東南州麻江縣宣威鎮(zhèn)富江小水電代燃料工程為研究對(duì)象，選取了項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的馬尾松人工林（Pinus massoniana）、柏木人工林（Cupressus funebris）和常綠闊葉次生林進(jìn)行樣地調(diào)查和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析，同時(shí)在項(xiàng)目區(qū)相鄰區(qū)域選取相同造林時(shí)間及相似立地條件馬尾松和柏木人工林作為對(duì)照，通過生物量異速生長方程估算不同林分生態(tài)系統(tǒng)（喬木層、林下層和土壤層）的碳儲(chǔ)量，實(shí)際測(cè)算小水電代燃料項(xiàng)目區(qū)林分與對(duì)照林分碳儲(chǔ)量的差別，為科學(xué)評(píng)價(jià)小水電代燃料工程對(duì)人工林生態(tài)系統(tǒng)固碳效益的影響提供依據(jù)。

2 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于107°18′—107°54′E，26°17′—26°37′N，屬于北亞熱帶季風(fēng)氣候，濕潤多雨，年平均氣溫14～18℃，年降水量1 346 mm，無霜期275d。土壤以紅壤為主。植被主要為2005年左右營造的馬尾松、柏木人工林，馬尾松初值密度為1 600株/hm2，柏木初值密度為2000株/hm2，造林苗木均為1年。常綠闊葉次生林中植物主要屬于大戟科（Euphorbiaceae）、山茶科（Theaceae）、殼斗科（Fagaceae）等。灌木多屬于木犀科（Oleaceae）、薔薇科（Rosaceae），草本多屬于莎草科（Cyperaceae）、禾本科（Gramineae）和菊科（Asteraceae）等。

麻江縣富江小水電站從2003年12月起啟動(dòng)小水電代燃料試點(diǎn)項(xiàng)目，至2006年12月正式運(yùn)行并網(wǎng)發(fā)電，該項(xiàng)目工程共完成投資1 639萬元。電源點(diǎn)屬日調(diào)節(jié)壩后式電站，壩高7 m，設(shè)計(jì)水頭6 m，正常蓄水位611.5 m，引用流量38.3 m3/s，總裝機(jī)容量1 890 kW（代燃料容量3×500 kW）。項(xiàng)目區(qū)涉及宣威鎮(zhèn)轄區(qū)內(nèi)的富江、楓香、卡烏、翁?hào)|、光明、咸寧、翁保、羅伊村8村1 765戶，是麻江縣少數(shù)民族集中聚居地，也是麻江縣退耕還林集中地區(qū)。

3 研究方法

3.1 樣地調(diào)查與樣品采集分析2014年7—8月，在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)（富江村、楓香村）選擇林齡為10a的馬尾松人工林、柏木人工林和常綠闊葉次生林各3塊，同時(shí)，在項(xiàng)目區(qū)相鄰未受代燃料項(xiàng)目影響的區(qū)域（龍江村、苗嶺村），選擇立地條件相近（坡度和海拔均相近、坡向?yàn)殛柶?、成土母質(zhì)均相同）的馬尾松和柏木人工林作為對(duì)照（CK）。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的常綠闊葉次生林因?yàn)轱L(fēng)俗習(xí)慣等特殊原因的影響，被當(dāng)?shù)鼐用穹Q為“風(fēng)水山”，很少受到人為擾動(dòng)，然而其它地區(qū)由于在過去長期受砍伐、采薪等活動(dòng)的影響，很難找到保存完好的次生林，因此本文無次生林的對(duì)照林分。在各林分內(nèi)布設(shè)20 m× 20 m的樣方（3塊）進(jìn)行樣地調(diào)查，測(cè)量記錄樣地基本信息和所有喬木的樹高、胸徑等指標(biāo)，測(cè)量結(jié)果詳見表1。根據(jù)計(jì)算的平均樹高、胸徑等確定標(biāo)準(zhǔn)樣木，對(duì)選中的標(biāo)準(zhǔn)樣木進(jìn)行采樣，分別采取干、枝、葉、根4個(gè)部分的樣品，具體操作參照王伊琨等在該區(qū)域采用的采樣方法［10］。在每個(gè)樣地內(nèi)按“S”形布設(shè)5個(gè)2 m×2 m的灌木樣方，采用收獲法采集灌木樣品，同種方法布設(shè)5個(gè)1 m×1 m的樣方采集草本和凋落物樣品。在實(shí)驗(yàn)室將所采集的植物樣品進(jìn)行處理，85℃烘干至恒質(zhì)量，灌木、草本和凋落物烘干后的恒質(zhì)量即為其生物量。處理過程中植物樣品均采用重鉻酸鉀—外加熱法［11］測(cè)定其含碳率，每次測(cè)3組平行樣，結(jié)果取平均值。研究區(qū)域土層較薄，采樣過程中30 cm左右即出現(xiàn)母質(zhì)層，因此按照0～10 cm，10～20 cm，20～30 cm分3層采集土樣，土樣經(jīng)風(fēng)干、去雜質(zhì)和過篩（2 mm）等處理，測(cè)定土壤有機(jī)碳含量（方法同植物樣品）。土壤密度采用環(huán)刀法進(jìn)行測(cè)量［10］。

3.2 計(jì)算方法

3.2.1 植被碳儲(chǔ)量測(cè)算方法基于異速生長方程估算林木生物量的方法已在許多研究中采用［12-13］。本次試驗(yàn)中，常綠闊葉次生林、馬尾松人工林和柏木人工林生物量參照王伊琨等［10］在該區(qū)域已經(jīng)采用的異速生長方程進(jìn)行估算［14-16］。本研究通過異速生長方程估算喬木生物量，收獲法測(cè)量灌木、草本和凋落物生物量，實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè)各植物樣品的含碳率，最終測(cè)算植被碳儲(chǔ)量。

3.2.2 土壤碳儲(chǔ)量測(cè)定方法如果某一土壤剖面由n層組成，那么該剖面的有機(jī)碳密度（SOC，kg/m2）為［17］：

式中：Ci為土壤有機(jī)碳含量；Di為土壤密度；Ei為土層厚度；Gi為直徑大于2 mm的石礫的體積分?jǐn)?shù)。

3.3 數(shù)據(jù)處理采用Excel2013和SPSS20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不同林分喬木層、林下層、土壤層以及總生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的差異采用SPSS20.0軟件的單因素方差分析（one-way ANOVA）和Duncan多重比較法進(jìn)行檢驗(yàn)（顯著性水平取0.05），并使用Excel2013繪圖。

4 結(jié)果與分析

4.1 SHSF工程對(duì)喬木層生物量與碳儲(chǔ)量的影響實(shí)驗(yàn)測(cè)得，該區(qū)域馬尾松不同組織器官含碳率為：葉（51.17%）＞干（49.33%）＞根（45.81%）＞枝（43.33%）；柏木為：根（45.59%）＞干（44.33%）＞枝（43.13%）＞葉（41.49%）；常綠闊葉次生林為：干（43.21%）＞根（41.33%）＞枝（41.28%）＞葉（40.13%）。表2為基于異速生長方程測(cè)算的項(xiàng)目區(qū)內(nèi)及其對(duì)照林分的喬木層各器官生物量，將各器官生物量與實(shí)測(cè)含碳率相乘即得到喬木層碳儲(chǔ)量（圖1）。

圖1 項(xiàng)目區(qū)內(nèi)和對(duì)照林分的喬木層碳儲(chǔ)量

表1 項(xiàng)目區(qū)內(nèi)和對(duì)照的林分樣地信息

（單位：Mg·hm-2）

表2 項(xiàng)目區(qū)內(nèi)和對(duì)照林分的喬木層各器官生物量

由表2可以看出，在所有調(diào)查林分中，干生物量均顯著大于枝、葉和根生物量（P＜0.05）。在MP和SF中，根生物量均顯著大于枝和葉生物量（P＜0.05）。不同林分的對(duì)比中，次生林各器官生物量均顯著大于人工林（P＜0.05）。同時(shí)，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的人工林各器官生物量均顯著大于各自對(duì)照林分（P＜0.05）。

由圖1可以看出，在不同林分中，樹干碳儲(chǔ)量顯著大于其他器官，分別占喬木層總量的85%（MP）、87%（CKM）、53%（WP）、47%（CKW）和61%（SF）。樹干碳儲(chǔ)量的積累決定了喬木層碳儲(chǔ)量的增加［18］。柏木人工林中，葉碳儲(chǔ)量占喬木層碳儲(chǔ)量的21%（WP）和24%（CKW），比例遠(yuǎn)大于馬尾松人工林和常綠闊葉次生林。MP喬木層碳儲(chǔ)量顯著大于CKM；同時(shí)，WP喬木層碳儲(chǔ)量顯著大于CKW（P＜0.05）。SF喬木層碳儲(chǔ)量最大，為38.05 Mg/hm2，分別是MP和WP的1.4和5.0倍。

從喬木層生物量與碳儲(chǔ)量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以得出，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)人工林均大于各自對(duì)照林分，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)常綠闊葉次生林均大于人工林。

4.2 SHSF工程對(duì)林下層生物量與碳儲(chǔ)量的影響柏木人工林在樣地調(diào)查過程中均未發(fā)現(xiàn)凋落物，原因可能是柏木人工林喬木層郁閉度較低（低于其他兩種林分），同時(shí)灌木和草本生長相對(duì)旺盛（WP中灌木層和草本層生物量均大于其他林分），導(dǎo)致凋落物產(chǎn)量較少且分解較快［19］。方差分析表明，灌木層上，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)人工林生物量顯著大于各自對(duì)照林分（P＜0.05）。草本層上，WP生物量顯著大于CKW。值得注意的是，MP草本層和凋落物層生物量均小于CKM，其中草本層差異顯著，凋落物層差異不顯著（P＞0.05）。總體上，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)人工林林下層生物量均大于對(duì)照林分。

由表3可以得出，SF林下層生物量和碳儲(chǔ)量為最大，其次為WP，最小的為CKW。方差分析表明，灌木層上，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)人工林碳儲(chǔ)量均大于對(duì)照，其中馬尾松人工林差異不顯著而柏木人工林差異顯著（P＜0.05）。與生物量的比較結(jié)果相似，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)人工林林下層碳儲(chǔ)量也均大于對(duì)照林分。

表3 項(xiàng)目區(qū)內(nèi)和對(duì)照林分的灌木、草木和凋落物的物量和碳含量（單位：Mg·hm-2）

不同層次的對(duì)比中，灌木層碳儲(chǔ)量占林下層比例最大，分別為75%（MP）、59%（CKM）、77%（WP）、79%（CKW）和68%（SF）。在SF、MP和CKM中，灌木層生物量和碳儲(chǔ)量顯著大于草本層和凋落物層（P＜0.05）。在WP和CKW中，灌木層生物量和碳儲(chǔ)量只顯著大于草本層（P＜0.05）。

4.3 SHSF工程對(duì)土壤碳儲(chǔ)量的影響

4.3.1 SHSF工程對(duì)土壤有機(jī)碳含量的影響圖2表明，在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)和對(duì)照林分中土壤表土層（0～10 cm）有機(jī)碳含量均為最高，隨著土層深度的增加，有機(jī)碳含量不斷降低。其中，MP表層分別是＞10～20 cm和＞20～30 cm土層的1.5和2.7倍，CKM表層分別是＞10～20 cm和＞20～30 cm土層的1.2和2.4倍。柏木人工林不同層次變化顯著，WP表層是＞10～20 cm和＞20～30 cm土層的6.6和17.9倍，CKW表層含量達(dá)到＞10～20 cm和＞20～30 cm土層的7.6和16倍。導(dǎo)致這種差別的影響因素有很多，包括林分類型、氣候條件和人為活動(dòng)等［20］。

次生林土壤有機(jī)碳含量均顯著高于人工林的對(duì)應(yīng)土層（P＜0.05）。MP和WP在各土層有機(jī)碳含量均大于CKM和CKW，其中，0～10 cm土層差異顯著，＞10～20 cm和＞20～30 cm土層差異不顯著（P＞0.05）。MP和WP的土壤有機(jī)碳含量表現(xiàn)為在表層上接近，但在＞10～20 cm和＞20～30 cm土層上，MP顯著高于WP（P＜0.05）。這種特征也表現(xiàn)在CKM和CKW的土壤有機(jī)碳含量的關(guān)系上?？傮w上，在0～30cm的土層，SF土壤有機(jī)碳含量約為馬尾松人工林的2.1倍（MP）和2.7倍（CKM），為柏木人工林的3.8倍（WP）和4.8倍（CKW）。

圖2 項(xiàng)目區(qū)內(nèi)和對(duì)照林分土壤有機(jī)碳含量

4.3.2 SHSF工程對(duì)土壤有機(jī)碳密度的影響土壤有機(jī)碳密度在表土層（0～10 cm）最大，變化趨勢(shì)與土壤有機(jī)碳含量相似，都隨深度增加而減少（表4）。這主要是由于上層土層的生物歸還量大，有機(jī)碳多積累在土層上部，這與已有的研究結(jié)果一致［21］。除MP外，人工林各層次間土壤有機(jī)碳密度均表現(xiàn)出顯著差異（P＜0.05）。MP和SF在0～10 cm土層有機(jī)碳密度顯著大于＞20～30 cm土層，與＞10～20 cm土層差異不顯著（P＞0.05）。就整個(gè)土層而言（0～30 cm），SF土壤有機(jī)碳密度約為馬尾松人工林的1.91倍（MP）和3.2倍（CKM），為柏木人工林的4.0倍（WP）和5.8倍（CKW）。不同森林生態(tài)系統(tǒng)的土壤有機(jī)碳密度與林分類型、氣候條件、凋落物分解程度和人為活動(dòng)有關(guān)［22］，由于項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的常綠闊葉次生林極少受人為干擾的影響，這種差異可能是由于不同的林分類型和人為干擾引起的。

表4 項(xiàng)目區(qū)內(nèi)和對(duì)照林分的土壤有機(jī)碳密度（單位：Mg·hm-2）

方差分析表明，MP和WP在0～10 cm土層土壤有機(jī)碳密度均顯著大于CKM和CKW（P＜0.05）。MP在＞10～20 cm土層土壤有機(jī)碳密度顯著大于CKM，在＞20～30 cm土層上差異不顯著（P＞0.05）。不同于馬尾松人工林，在＞10～20 cm土層和＞20～30 cm土層上，WP和CKW土壤有機(jī)碳密度差異均不顯著（P＞0.05）。次生林各土層土壤有機(jī)碳密度均顯著大于人工林（P＜0.05）。可以看出，就整個(gè)土層而言（0～30 cm），項(xiàng)目區(qū)內(nèi)人工林均大于各自對(duì)照林分。

4.4 SHSF工程對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的影響森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量包括植被碳儲(chǔ)量和土壤碳儲(chǔ)量，其中植被碳儲(chǔ)量由喬木、灌木、草本和凋落物組成。將喬木層、林下層和土壤層碳儲(chǔ)量相加，分別得到不同林分森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量（圖3）。SF，MP，CKM，WP和CKW生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量分別為153.70，88.25，59.54，36.69和23.95 Mg/hm2。林分碳儲(chǔ)量的分布均表現(xiàn)為土壤層（0～30 cm）＞喬木層＞林下層。森林碳庫中林地土壤碳儲(chǔ)量占有重要比重，已有關(guān)于中國森林碳貯量的研究表明［23］，土壤碳儲(chǔ)量約是植被的3.4倍。土壤層碳儲(chǔ)量占林分生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量比例最大，在SF，MP，CKM，WP和CKW中分別占74.76%（114.91 Mg/hm2），67.97%（59.98 Mg/hm2），59.53%（35.45 Mg/hm2），77.79%（28.54 Mg/hm2）和82.17%（19.68 Mg/hm2）。

從圖3可知，森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量表現(xiàn)為SF＞MP＞CKM＞W(wǎng)P＞CKW。由于SHSF工程的影響，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量均顯著大于對(duì)照的林分（P＜0.05）。其中，MP較CKM生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量高出48.22%（28.71 Mg/hm2）；WP較CKW高出53.19%（12.74 Mg/hm2）。SF生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量分別是人工林的1.74（MP）和4.19（WP）倍，表明常綠闊葉次生林為當(dāng)?shù)剌^理想的碳庫形態(tài)。

圖3 項(xiàng)目區(qū)內(nèi)和對(duì)照林分的生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量

本研究選取的項(xiàng)目區(qū)（富江村、楓香村）和非項(xiàng)目區(qū)（龍江村、廟嶺村）在地理位置上十分接近（最遠(yuǎn)距離為2.7 km），家庭年收入等經(jīng)濟(jì)條件差距較小。根據(jù)走訪調(diào)查，在SHSF工程啟動(dòng)前，該地區(qū)農(nóng)戶生活燃料都以薪柴為主，秸稈主要作為家禽飼料。該區(qū)域退耕還林的人工林均沒有采取撫育管理措施，SHSF工程啟動(dòng)后，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)電力能源取代了薪柴，成為家庭生活主要能源，同時(shí)農(nóng)戶簽訂了不進(jìn)行薪柴砍伐的協(xié)議，砍伐采薪等行為已十分少見。然而，非項(xiàng)目區(qū)農(nóng)戶由于沒有解決生活能源問題，依然保留砍伐薪柴作燃料的習(xí)慣。造成這種差異的主要原因是實(shí)施SHSF工程降低了平均電價(jià)，更多的農(nóng)戶開始使用清潔無污染的電力能源代替薪柴能源。孫廷容等［2］的研究也表明SHSF工程會(huì)帶動(dòng)項(xiàng)目區(qū)用電量的增長。

小水電代燃料從源頭上解決退耕還林區(qū)、天然林保護(hù)區(qū)、封山育林區(qū)、水土流失重點(diǎn)治理區(qū)農(nóng)民的燃料問題，其主要效益是生態(tài)環(huán)境效益，其次才是經(jīng)濟(jì)效益［1］。許多研究結(jié)果表明，SHSF工程減少了砍柴采薪等行為，保護(hù)了森林資源免遭人為破壞［8］。同時(shí)，已有研究發(fā)現(xiàn)不同程度的人為干擾不但會(huì)對(duì)林分生物量造成影響，也會(huì)對(duì)地上植被、土壤碳儲(chǔ)量造成不利影響，受采伐影響的生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量均低于封禁的森林生態(tài)系統(tǒng)［24］。杜蘊(yùn)慧等［9］通過森林單位蓄積量可吸收固化CO2值與減少薪柴消耗量的乘積估算SHSF工程的固碳效益；劉海鋒等［25］通過生長單位體積木材需要吸收的CO2值與項(xiàng)目區(qū)林木平均生長速度的乘積估算固碳效益。與這些基于間接估算的方法測(cè)算SHSF工程固碳效益的研究相比，本研究采用了外業(yè)調(diào)查和實(shí)驗(yàn)分析的方法，減小了由于估算產(chǎn)生的誤差。研究表明，SHSF工程提高了馬尾松人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量為28.71 Mg/hm2，柏木人工林為12.74 Mg/hm2，采用造林成本法折合成CO2來計(jì)算［25］，由此帶來的經(jīng)濟(jì)效益為：馬尾松人工林2.75萬元/hm2，柏木人工林1.22萬元/hm2。

中國自實(shí)施退耕還林、天然林保護(hù)工程等生態(tài)環(huán)境保護(hù)工程以來，基本解決了農(nóng)民吃飯、陡坡開荒和亂砍濫伐等毀壞森林資源的問題［26］，取得了一定的成效。然而，作為發(fā)展中國家，長期以來中國農(nóng)村主要依靠生物質(zhì)能（薪柴、秸稈）維持家庭基本生活［27］，農(nóng)民通過砍柴、采薪等行為采集生活能源的問題仍然沒有得到解決，這些行為嚴(yán)重影響到退耕還林、封山育林、天然林保護(hù)等生態(tài)工程取得成果的鞏固［2］。SHSF工程能為農(nóng)村居民提供廉價(jià)的電能，促進(jìn)農(nóng)戶使用電能取代薪柴，減少了砍伐采薪行為，保護(hù)了森林資源；同時(shí)，解放了勞動(dòng)力，提高了農(nóng)民的收入水平。因此，在條件適合的區(qū)域開展SHSF工程，有利于減少亂砍濫伐等人為破壞森林資源行為，形成“以林涵水，以水發(fā)電，以電養(yǎng)水，以電護(hù)林”的良性循環(huán)［1］，促進(jìn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)論

（1）研究表明，SHSF工程的實(shí)施增加了當(dāng)?shù)厝斯ち稚鷳B(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量，馬尾松和柏木人工林分別增加了48.22%和53.19%。在喬木層中，SHSF工程減少了人為亂砍濫伐等行為，提高了喬木層的生物量與碳儲(chǔ)量；在林下層和土壤層中，SHSF工程減少了人為活動(dòng)對(duì)地表和植被的影響，碳儲(chǔ)量均有明顯增長。因此，SHSF工程對(duì)提高人工林生態(tài)系統(tǒng)固碳效益有積極作用。（2）SHSF工程項(xiàng)目區(qū)內(nèi)，不同林分類型的森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量表現(xiàn)為常綠闊葉次生林大于人工林，其中馬尾松人工林大于柏木人工林。結(jié)果表明，本研究區(qū)內(nèi)的人工植被恢復(fù)具有較高的固碳空間，同時(shí)，建議在當(dāng)?shù)氐娜斯ぴ炝只顒?dòng)中應(yīng)適當(dāng)加入常綠闊葉鄉(xiāng)土樹種，可能會(huì)提高區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯效益。（3）由于缺少SHSF工程啟動(dòng)前當(dāng)?shù)氐纳仲Y源調(diào)查資料，因此選取了項(xiàng)目區(qū)相鄰地區(qū)、相似立地條件的馬尾松和柏木人工林作為對(duì)照研究，并不能做到與項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的人工林完全一致，存在一定的局限性。本研究建議在SHSF工程啟動(dòng)前做好項(xiàng)目區(qū)森林資源調(diào)查工作，有利于更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)SHSF工程的生態(tài)效益及對(duì)區(qū)域森林生態(tài)的影響。

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Effect of small hydropower as a substitutes for fuel on carbon sequestration benefits in plantation ecosystem in southeastern Guizhou Province

Lü Zhiyuan1，MA Zhijie2，ZHA Tonggang3，WANG Yikun4
（1.College of Forestry，Beijing Forestry University，Beijing100083，China；
2.China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing100038，China；
3.College of Soil and Water conservation，Beijing Forestry University，Beijing100038，China；
4.Beijing Soil and Fertilizer Station，Beijing100029，China）

Effect of small hydropower as a substitutes for fuel（SHSF）on plantation carbon sequestration plays important roles in ecological benefits and sustainability evaluation of the project.To investigate the dif?ferences of carbon stocks between the forest ecosystems，field sampling and laboratory test were conducted in three typical forest ecosystems within the project area in Majiang County，Guizhou Province.These forest ecosystems contain masson pine plantation（MP），wepping cypress plantation（WP）and secondary ever?green broad forest（SF）.The MP and WP outside of the project area were chosen as contrast check（CK）. The results are as follows：（1）carbon stocks of understory layer and soil layer in MP and WP are higher than the CK，respectively.The carbon stocks of tree layer in MP and WP are significantly higher than the CK respectively（P＜0.05）.（2）The carbon stocks in SF，MP and WP within the project area are 153.70，88.25 and 36.69 Mg/hm2,respectively.The carbon stocks are significantly higher in SF than the plantation，and carbon stocks of MP and WP are both significantly higher than the control plantation respectively（P＜0.05）.The results show that：（1）carbon stocks and carbon sequestration benefits of the plantation ecosys?tem are increased by SHSF，and（2）vegetation restoration has a high potential capacity of carbon seques?tration in the research area.

small hydropower substitutes fuel project；plantation；southeastern Guizhou province；carbon sequestration benefits

S718.55；TV212

A

10.13244/j.cnki.jiwhr.2016.05.013

1672-3031（2016）05-0392-08

（責(zé)任編輯：楊虹）

2015-12-22；

日期：2016-06-16

http://www.cnki.net/KCMS/detail/11.5020.tv.20160616.1119.004.html

國際科技合作專項(xiàng)（2012DFA60830）

呂志遠(yuǎn)（1990-），男，江蘇鹽城人，碩士生，主要從事土壤退化和生態(tài)恢復(fù)研究。E-mail：zhiyuan_lyu1990@163.com

查同剛（1973-），男，安徽六安人，博士，副教授，主要從事土壤退化和生態(tài)恢復(fù)研究。E-mail：zhtg73@bjfu.edu.cn