鞏義森林的碳儲(chǔ)量和碳密度

鄭旭東，任筱霞，黃新峰，余亞軍

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鞏義森林的碳儲(chǔ)量和碳密度

鄭旭東1*，任筱霞2，黃新峰3，余亞軍4

（1.濟(jì)源市林業(yè)局，河南 濟(jì)源 454650；2.安陽(yáng)市道路綠化管理站，河南 安陽(yáng) 455000；3.河南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，河南 鄭州 450045；4.信陽(yáng)市林業(yè)工作站，河南 信陽(yáng) 464000）

采用材積源—生物量法計(jì)算了鞏義市森林植被碳儲(chǔ)量。結(jié)果表明，鞏義市森林碳儲(chǔ)量為51.53萬(wàn)t，喬木用材林貢獻(xiàn)79.8%，灌木林貢獻(xiàn)17.2%。喬木用材林碳儲(chǔ)量以泡桐和櫟類為主，這兩個(gè)樹種分別貢獻(xiàn)36.4%和28.8%。灌木林碳儲(chǔ)量主要來源于荊條，貢獻(xiàn)58.0%。鞏義森林平均碳密度為22 t/hm2，油松林碳密度最高為24.7 t/hm2。與全省平均水平相比，鞏義森林的碳密度是比較低的。

碳儲(chǔ)量；碳密度；泡桐；櫟類；荊條；鞏義

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，森林生長(zhǎng)過程中能夠吸收并固定二氧化碳[1]，在調(diào)節(jié)全球碳平衡、減緩大氣中CO2等溫室氣體濃度上升以及維護(hù)全球氣候等方面具有不可替代的作用[2~3]。因此，估算森林的碳儲(chǔ)量，測(cè)定森林的碳匯功能，對(duì)科學(xué)定位區(qū)域森林在應(yīng)對(duì)氣候變化中的作用和貢獻(xiàn)具有重要意義。

目前，涉及河南的森林碳匯研究或者以省域?yàn)閱卧猍4-6]，或者以山系為單元[7]，尚未有以縣域?yàn)閱卧纳痔純?chǔ)量研究。本研究以鞏義市為例，對(duì)鞏義森林的碳儲(chǔ)量進(jìn)行估算，目的是了解鞏義森林碳儲(chǔ)量的狀態(tài)及構(gòu)成。這對(duì)未來開展縣域森林碳匯能力評(píng)價(jià)、縣域綠色GDP核算以及建立森林碳生態(tài)效益補(bǔ)償機(jī)制均具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

鞏義市地處河南省西部，總面積1 041 km2，地貌特征以淺山丘陵為主。地理坐標(biāo)為北緯34°31′～34°52′，東經(jīng)112°49′～113°17′。氣候類型屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。冬季最低氣溫-17℃，夏季最高氣溫43.0℃，年平均氣溫14.2℃。年均降水量640.9 mm，降水主要集中在夏秋季節(jié)。

鞏義市綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力位居河南省縣域首位，躋身全國(guó)百?gòu)?qiáng)縣，2014年成為河南省直管市。全市森林面積3.1萬(wàn)hm2，森林蓄積量88.5萬(wàn)m3，森林覆蓋率29.8%。

1.2 數(shù)據(jù)資料及處理

鞏義市在2013年開展了森林生態(tài)城建設(shè)，對(duì)全市地域內(nèi)的森林和林地進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，并進(jìn)行了小班區(qū)劃，調(diào)查并記錄了每個(gè)小班的優(yōu)勢(shì)樹種、平均年齡、平均密度、平均胸徑等信息。本次調(diào)查與以往森林調(diào)查最大的不同在于：以往的林地調(diào)查僅指林業(yè)部門管理的森林和林地，本次調(diào)查同時(shí)涵蓋了城區(qū)范圍內(nèi)的綠地和森林。研究以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算分析。為了計(jì)算方便并且與資料中的樹種相對(duì)應(yīng)，將全部森林小班涉及的31個(gè)喬木和灌木樹種進(jìn)行歸類簡(jiǎn)化。地類面積不足5%的小班合并為一個(gè)樹種，樹種名以面積占比最高的樹種定義。按照國(guó)家連續(xù)森林清查規(guī)程中的齡組劃分標(biāo)準(zhǔn)，將全部森林小班按齡組劃分為幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林。

1.3 研究方法

材積源—生物量法被認(rèn)為是一種較好的估測(cè)森林生物量的方法，很多學(xué)者采用此方法開展了不同地域的森林碳儲(chǔ)量研究[5, 8-12]。因此，研究采用材積源—生物量法計(jì)算喬木用材樹種的碳儲(chǔ)量。具體參數(shù)指標(biāo)采用《中國(guó)溫室氣體清單研究2005》[13]中的推薦值。所計(jì)算的碳儲(chǔ)量均包含地上部分和地下部分。喬木樹種分用材樹種和經(jīng)濟(jì)樹種兩種類型。用材樹種碳儲(chǔ)量計(jì)算采用生物量轉(zhuǎn)換因子法；經(jīng)濟(jì)樹種碳儲(chǔ)量采用平均單位面積生物量法，采用35.21 t/hm2。灌木樹種采用平均單位面積生物量法，采用17.99 t/hm2，經(jīng)濟(jì)林和灌木林碳含量采用0.5。碳儲(chǔ)量計(jì)算方法見式（1）、（2）和（3）。表1中列出主要喬木用材樹種不同齡組林分的碳儲(chǔ)量轉(zhuǎn)換參數(shù)。

S=A+B（1） （2） （3）

：森林總碳儲(chǔ)量；

：?jiǎn)棠居貌臉浞N碳儲(chǔ)量；

：?jiǎn)棠窘?jīng)濟(jì)樹種碳儲(chǔ)量和灌木林碳含量之和；

：?jiǎn)棠居貌臉浞N；

：對(duì)應(yīng)喬木用材樹種齡組；

V：?jiǎn)棠居貌臉浞N的第齡組林分蓄積；

BEF：?jiǎn)棠居貌臉浞N的第齡組林分的生物量轉(zhuǎn)換因子；

RSR：?jiǎn)棠居貌臉浞N的第齡組林分的根莖比；

D喬木用材樹種的第齡組林分的木材密度；

E：?jiǎn)棠居貌臉浞N的第齡組林分的碳含量；

表1 主要用材樹種碳儲(chǔ)量轉(zhuǎn)換參數(shù)

注：BEF是地上部分與地上主干生物量之比；RSR是根莖生物量之比；A1～A5分別代表幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林。

2 結(jié)果與分析

2.1 喬木樹種碳儲(chǔ)量

經(jīng)測(cè)算，鞏義市森林總碳儲(chǔ)量為51.53萬(wàn)t。其中，喬木用材林碳儲(chǔ)量為41.13萬(wàn)t，占79.8%，經(jīng)濟(jì)林碳儲(chǔ)量為1.53萬(wàn)t，占3.0%，灌木林碳儲(chǔ)量為8.87萬(wàn)t，占17.2%。從構(gòu)成上可以看出，喬木用材林是森林碳儲(chǔ)量的主要貢獻(xiàn)來源，見表2。

表2 森林碳儲(chǔ)量各組成比重

從表3來看，喬木用材樹種碳儲(chǔ)量最大的是泡桐林，達(dá)到14.95萬(wàn)t。最小的是油松林，為1.04萬(wàn)t。用材樹種碳儲(chǔ)量由大到小排序?yàn)榕萃?櫟類>楊樹>柏木>刺槐>油松。

分樹種來看，泡桐中齡林碳儲(chǔ)量最大，為9.78萬(wàn)t。各齡組碳儲(chǔ)量由大到小依次為中齡林>幼齡林>近熟林>成熟林>過熟林。表明中齡林是泡桐的主要組成林木。

櫟類中齡林碳儲(chǔ)量最大，為9.29萬(wàn)t。過熟林最小，為211.4 t，各齡組碳儲(chǔ)量由大到小排序?yàn)橹旋g林>幼齡林>近熟林>成熟林>過熟林。

楊樹碳儲(chǔ)量最大的是幼齡林，為3.92萬(wàn)t，最小的為近熟林，131.5 t。楊樹沒有過熟林，因此，楊樹碳儲(chǔ)量由大到小排序?yàn)橛g林>中齡林>成熟林>近熟林。

柏木只有兩個(gè)齡組，幼齡林碳儲(chǔ)量最大，為5.01萬(wàn)t，中齡林最小，為951.1 t。

刺槐中齡林碳儲(chǔ)量最大，為7075.4 t，幼齡林最小，為1 307.9 t，碳儲(chǔ)量由大到小排序?yàn)椋褐旋g林>成熟林>過熟林>近熟林>幼齡林。

油松幼齡林碳儲(chǔ)量最大，為3 801.1 t，最小為過熟林40.5 t。碳儲(chǔ)量由大到小排序?yàn)椋河g林>中齡林>近熟林>成熟林>過熟林。

綜合來看，中齡林碳儲(chǔ)量占比最高，這符合當(dāng)前鞏義森林構(gòu)成以中齡林為主的現(xiàn)狀。

表3 主要喬木用材樹種不同齡組林分碳儲(chǔ)量

注：油松中包含了其他占比較少的樹種

2.2 經(jīng)濟(jì)樹種碳儲(chǔ)量

經(jīng)濟(jì)樹種碳儲(chǔ)量為1.53萬(wàn)t。其中，核桃碳儲(chǔ)量最大，為1.02萬(wàn)t，碳儲(chǔ)量分樹種由大到小排序?yàn)椋汉颂?蘋果>杏>棗>其他樹種，見表4。

表4 不同經(jīng)濟(jì)樹種和灌木樹種碳儲(chǔ)量

灌木林碳儲(chǔ)量總量為8.87萬(wàn)t，其中荊條的碳儲(chǔ)量貢獻(xiàn)最大，達(dá)到5.14萬(wàn)t，碳儲(chǔ)量由大到小排序?yàn)椋呵G條>山皂角>櫟灌>酸棗>其他灌木，見表4。

不同樹種的碳密度差別比較大，從平均狀態(tài)來看，油松的碳密度最大，達(dá)到24.7 t/hm2，其次是泡桐，為22.6 t/hm2，最小的是柏木，為10.5 t/hm2。碳密度由大到小排序?yàn)橛退?泡桐>楊樹>刺槐>櫟類>柏木。

分齡組來看，泡桐、楊樹和油松等3個(gè)樹種的近熟林碳密度最大；櫟類在中齡林時(shí)碳密度最大；柏木和刺槐在幼齡林時(shí)碳密度最大，詳見表5。

表5 喬木用材樹種不同齡組林分碳密度

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

采用材積源—生物量法計(jì)算了鞏義市森林碳儲(chǔ)量。鞏義市森林總碳儲(chǔ)量51.53萬(wàn)t，喬木林貢獻(xiàn)最大，為79.8%，是森林碳儲(chǔ)量的主體；其次是灌木林，貢獻(xiàn)了17.2%，經(jīng)濟(jì)林貢獻(xiàn)了3%。

喬木用材林碳儲(chǔ)量中，泡桐貢獻(xiàn)了36.4%，櫟類貢獻(xiàn)了28.8%，楊樹貢獻(xiàn)了15.5%，柏木貢獻(xiàn)了12.4%，刺槐貢獻(xiàn)了4.5%，油松貢獻(xiàn)了2.5%。其中，泡桐、櫟類、楊樹和柏木累計(jì)貢獻(xiàn)93%，是喬木用材林碳儲(chǔ)量的主體。核桃是經(jīng)濟(jì)林碳儲(chǔ)量中最大的部分，貢獻(xiàn)了66.6%，其次是蘋果，貢獻(xiàn)了12.8%，這兩個(gè)樹種合計(jì)貢獻(xiàn)了79.4%，是經(jīng)濟(jì)林碳儲(chǔ)量的主體。荊條貢獻(xiàn)了灌木林碳儲(chǔ)量的58.0%，其次是山皂角，貢獻(xiàn)了22.9%，二者合計(jì)貢獻(xiàn)了80.8%，是灌木林碳儲(chǔ)量的主體。

鞏義森林平均碳密度為22.0 t/hm2，從平均狀態(tài)來看，油松的碳密度最大，達(dá)到24.7 t/hm2，其次是泡桐，為22.6 t/hm2。

3.2 討論

在近30年里，鞏義陸續(xù)實(shí)施了大規(guī)模的植樹造林和綠化工程，森林面積和質(zhì)量有顯著提升。但是，鞏義處于我國(guó)黃土丘陵區(qū)的東部邊界，土壤貧瘠，立地條件差，林木生長(zhǎng)緩慢，因此，森林碳密度較低，相對(duì)于全省[14]平均值31.0 t/hm2來說，還有較大差距，還需要大力開展森林經(jīng)營(yíng)及低質(zhì)低效林的改造，提高森林的質(zhì)量，優(yōu)化森林結(jié)構(gòu)，逐步提高鞏義森林的生產(chǎn)力和固碳能力。

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[14] 李?？? 中國(guó)森林植被生物量和碳儲(chǔ)量評(píng)估[M]. 北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2010

（責(zé)任編輯：王文彬）

Carbon Storage and Carbon Density of Forests in Gongyi

ZHENG Xu-dong1, REN Xiao-xia2,HUANG Xin-feng3,YU Ya-jun4

(1.Forestry Bureau of Jiyuan, Jiyuan, 454650,China; 2.Street and Road Greening Administration Station of Anyang, Anyang 455000,China；3.Henan Provincial Academy of Forest Inventory and Planning, Zhengzhou 450045, China；4.Forestry Workstation of Xinyang City,Henan Xinyang 464000,China)

In this paper, we used the volume-derived biomass exchange factor (BEF) to estimate the total carbon storage of the forests in Gongyi. The results showed that the forest carbon storage was 5.15×105t C, the timber forest accounted for 78.8% and the shrub forest accounted for 17.2%. The carbon storage of the timber forest was mainly contributed by the two species, Paulownia and Quercus, they respectively accounted for 36.4% and 28.8%. The carbon storage of shrub forest was contributed by Vitex negundo with the percentage 58.0%. The carbon intensity was 22 t·hm-2averagely, the highest carbon density was Pinus tabuliformis, with 24.7 t·hm-2. Comparing to the average of the whole province, the carbon density of the forests in Gongyi was lower.

carbon storage; carbon density; Paulownia; Quercus; Vitex negundo; Gongyi

S 716.2

A

1003-2630（2016）03-0004-03

2016-08-13

國(guó)家清潔發(fā)展機(jī)制基金贈(zèng)款項(xiàng)目（河南省應(yīng)對(duì)氣候變化統(tǒng)計(jì)核算制度研究及能力建設(shè)），項(xiàng)目編號(hào)：（CMD41005）；河南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院科技創(chuàng)新項(xiàng)目（河南森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量基礎(chǔ)研究），項(xiàng)目編號(hào)：（GHY2015003）。

鄭旭東（1977-），男，河南濟(jì)源市人，工程師，從事森林經(jīng)營(yíng)管理工作。E-mail:whuangfeng@163.com