南水北調(diào)中線工程水源區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量

郭占勝，李富海

(1.河南省南陽市林業(yè)調(diào)查規(guī)劃管理站，河南 南陽 473000；2.河南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，河南 鄭州 450000)

南水北調(diào)中線工程水源區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量

郭占勝1，李富海2

(1.河南省南陽市林業(yè)調(diào)查規(guī)劃管理站，河南 南陽 473000；2.河南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，河南 鄭州 450000)

根據(jù)2012年河南省森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查資料，建立不同優(yōu)勢樹種生物量與蓄積量之間的回歸模型或標(biāo)準(zhǔn)地資料，以樹種含碳率作為生物量轉(zhuǎn)換為碳儲量的系數(shù)，對南水北調(diào)中線工程南陽水源區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量進(jìn)行估算。結(jié)果表明：南陽水源區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量7522.68萬t，碳密度129.42 t·hm-2。其中森林土壤層碳儲量6045.03萬t、占總碳儲量的80.36%，喬木層碳儲量1018.30萬t、占13.54%，森林下層植被和枯落物層碳儲量為459.35萬t、占6.10%；在各類型森林生態(tài)系統(tǒng)中，喬木林森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量最多為6201.95萬t、占82.4%。研究可為當(dāng)?shù)厣纸?jīng)營管理和生態(tài)環(huán)境改善提供參考。

森林生態(tài)系統(tǒng)；碳儲量；碳密度

森林是陸地上最大的生態(tài)系統(tǒng)，存儲著全球86%以上森林植被的碳和土壤碳庫73%的碳，在緩解大氣CO2濃度上升、調(diào)節(jié)全球碳平衡等方面具有不可替代的作用。南水北調(diào)中線工程是緩解京、津、華北地區(qū)水資源危機(jī)的重大工程，南陽市作為該工程的重要水源地，在保護(hù)供水水質(zhì)方面承擔(dān)著主要任務(wù)，只有進(jìn)一步改善該區(qū)域生態(tài)環(huán)境，才能保證“一庫清水永續(xù)北送”目標(biāo)的實現(xiàn)。通過對該區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量評估，一方面促進(jìn)該區(qū)域森林資源合理經(jīng)營，提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，另一方面掌握森林碳匯功能及潛力，為森林碳匯交易提供參考[1-4]。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概括

研究區(qū)涉及南陽市南水北調(diào)中線工程渠首水源區(qū)的淅川縣、西峽縣、內(nèi)鄉(xiāng)縣、鄧州市等4縣市(圖1)，總面積為10943 km2。該區(qū)域位于河南省西南部，地處秦嶺余脈伏牛山南麓，東經(jīng)110°59′02″—112°20′26″、北緯32°22′22″—33°48′02″[5-6]。

據(jù)2012年二類調(diào)查結(jié)果，該區(qū)林業(yè)用地面積為579782.37 hm2，其中有林地499863.06 hm2，疏林地4731.89 hm2，灌木林地28339.53 hm2，未成林造林地9051.36 hm2，苗圃地245.60 hm2，無立木林地51.45 hm2，宜林地37493.01 hm2，林業(yè)輔助生產(chǎn)用地6.47 hm2。四旁和零星樹折合面積39022.14 hm2，活立木蓄積量為1713.74萬m3，森林覆蓋率46.7%。

1.2 研究資料

為了提高生物量估算的精度，本研究以森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將渠首水源區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)劃分為喬木林、經(jīng)濟(jì)林、竹林、疏林地、灌木林地、未成林造林地、苗圃地、四旁樹等8種類型，并把喬木林根據(jù)優(yōu)勢樹種分為櫟類、楊樹、柏木、馬尾松、油松、硬闊、闊葉混、針闊混等8個亞類，經(jīng)濟(jì)林分為喬木經(jīng)濟(jì)林、灌木經(jīng)濟(jì)林等2個亞類，四旁樹分為經(jīng)濟(jì)樹種、用材樹種、灌木、竹子等4個亞類。

1.3 研究方法

1.3.1 生物量估算方法 森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量包括喬木層、灌木、草本層、枯落物層以及森林土壤碳儲量。本研究在進(jìn)行生物量估算時，喬木林和四旁樹中的用材樹種等類型采用生物量換算因子連續(xù)函數(shù)法進(jìn)行計算，竹林、經(jīng)濟(jì)林、疏林地、灌木林、未成林造林地、苗圃地和四旁樹中的經(jīng)濟(jì)樹種、灌木和竹子等類型采用非蓄積轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行計算。

1)生物量換算因子連續(xù)函數(shù)法。公式為：Y=ax+b，式中：Y為每公頃生物量；x為每公頃蓄積量；a和b為參數(shù)。參考有關(guān)學(xué)者[5-10]對水源區(qū)周邊類似森林植被生物量估算研究所建立的生物量—蓄積量方程和作者前期研究成果。各優(yōu)勢樹種的計算參數(shù)見表1。

表1 各優(yōu)勢樹種生物量與蓄積量回歸方程參數(shù)

1.3.2 碳儲量及碳密度估算方法

2)森林土壤碳儲量。依據(jù)文獻(xiàn)[21]中研究的黃棕壤類型含碳率進(jìn)行推算。

2 結(jié)果與分析

2.1 研究區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量

經(jīng)計算，水源區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量7522.68萬t，碳密度為129.42 t·hm-2(表2)。其中森林土壤層碳儲量6045.03萬t、占總碳儲量的80.36%；其次為喬木層碳儲量1018.30萬t、占13.54%，灌木層247.62萬t、占3.29%，枯落物層碳儲量178.66萬t、占2.37%；最小的為草本層，碳儲量為33.07萬t、占0.44%(圖2)。

2.2 各類型森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量及碳密度

各類型森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量比較發(fā)現(xiàn)，喬木林最大，碳儲量6201.95萬t，占各類型生態(tài)系統(tǒng)碳儲量的82.4%；其次為四旁樹，碳儲量538.82萬t，占7.2%(表2)。多年來，水源區(qū)十分重視生態(tài)環(huán)境建設(shè)，除管理好現(xiàn)有森林外，大力開展城鎮(zhèn)、村屯、溝、路、渠、河等“四旁”綠化，使得四旁樹面積不斷增大，另外由于四旁樹生長的光、熱等生長條件優(yōu)越，生長較快，蓄積較大。

各類型森林生態(tài)系統(tǒng)碳密度比較發(fā)現(xiàn)，碳密度最大的為竹林142.00 t·hm-2，最小的為苗圃地116.86 t·hm-2，碳密度變化區(qū)間為116.86～142.00 t·hm-2。由于在森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量估算時，土壤的碳密度統(tǒng)一按104.00 t·hm-2計算，其起到了決定性作用，各類型森林生態(tài)系統(tǒng)碳密度的變化主要體現(xiàn)在地上部分碳密度的變化，因此相對較小。

表2 各植被類型森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量和碳密度

2.3 喬木林各優(yōu)勢樹種森林植被碳儲量

由表3可知，研究區(qū)喬木林森林植被碳儲量為1229.07萬t，其中喬木層碳儲量863.04萬t、占70.22%，灌木層碳儲量191.68萬t、占15.60%，草本層碳儲量28.93萬t、占2.35%，枯落物層碳儲量145.42萬t、占11.83%。

喬木林森林植被平均碳密度為25.70 t·hm-2。各優(yōu)勢樹種碳密度從大到小依次為楊樹29.86 t·hm-2、櫟類29.09 t·hm-2、硬闊21.9 t·hm-2、闊葉混19.96 t·hm-2、油松17.34 t·hm-2、針闊混16.14 t·hm-2、馬尾松11.66 t·hm-2、軟闊9.68 t·hm-2、柏木8.99 t·hm-2。水源區(qū)楊樹是近幾年平原區(qū)營造用材林和四旁植樹的主要樹種，由于人們科學(xué)管理以及生長立地條件較好，因此碳密度較大；櫟類是伏牛山區(qū)主要樹種，其萌發(fā)力強(qiáng)、人為干擾較少，并且多年來水源區(qū)采取了禁伐等保護(hù)措施，使得其碳密度也較大；柏木生長條件較差，因此碳密度最小。

表3 喬木林各優(yōu)勢樹種森林植被碳儲量和碳密度

2.4 喬木林各齡組森林植被碳儲量

喬木林分齡組統(tǒng)計，幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林、過熟林面積依次占90.85%、5.56%、1.70%、1.18%、0.70%，其碳密度依次為24.51、27.60、32.45、60.37、90.58 t·hm-2，隨著林分結(jié)構(gòu)的調(diào)整，碳儲量增加潛力較大。詳見表4。

表4 喬木林各齡組森林植被碳儲量和碳密度

3 結(jié)果與討論

1)水源區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量7522.68萬t，碳密度為129.42 t·hm-2。其中喬木林森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量最大，為6201.95萬t、占各類型生態(tài)系統(tǒng)碳儲量的82.4%，碳密度為129.70 t·hm-2。水源區(qū)碳密度略高于薄山林場(113.51 t·hm-2)、低于珠三角地區(qū)(136.35 t·hm-2)、山西省(137.47 t·hm-2)[3，22-23]。珠三角地區(qū)和山西省的林分單位蓄積量大，森林生態(tài)系統(tǒng)碳密度大于研究區(qū)是符合規(guī)律的；但是水源區(qū)碳密度卻大于薄山林場，分析原因主要是這兩者的森林土壤碳密度均是根據(jù)不同土壤類型的碳密度來估算，并且土壤碳密度在森林生態(tài)系統(tǒng)碳密度中起著主要決定作用引起的。

2)水源區(qū)喬木林森林植被碳儲量為1229.07萬t，平均碳密度為25.70 t·hm-2。喬木林森林植被碳密度高于河南省(23.64 t·hm-2)、江西(25.38 t·hm-2)，低于山西(26.37 t·hm-2)、四川(38.04 t·hm-2)、雞公山(56 t·hm-2)，也遠(yuǎn)小于全國(42.85 t·hm-2)和世界(86 t·hm-2)[9，20，24-27]，但由于喬木林幼、中齡林面積很大而碳密度較小，隨著林分結(jié)構(gòu)的調(diào)整，喬木林碳儲量增長潛力較大。

3)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量包括森林喬木層、灌木、草本層、枯落物層以及森林土壤層等，在特定區(qū)域碳儲量和碳密度估算時，都要在當(dāng)?shù)亻_展大量的標(biāo)準(zhǔn)地試驗，才能夠準(zhǔn)確估算該區(qū)域的森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量，但本文估算所采用的參考數(shù)據(jù)多是借鑒相關(guān)學(xué)者研究成果，這也使本研究結(jié)果與實際可能存在一定的誤差。

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Study on Forest Ecosystem Carbon Storage for Water Source Area of Middle Route ofSouth-to-North Water Diversion Project

GUO Zhan-sheng1，LI Fu-hai2

(1.NanyangForestrySurveyingandDesigningManagementStation，Nanyang473000，Henan，China；2.ForestrySurveyingandDesigningInstituteofHenanProvince，Zhengzhou450000，Henan，China)

Based on original forest resource inventory data of Henan Province in 2012，used regression equation between biomass and volume of various tree species，carbonincluded reat in different tree species as the transferring coefficient from biomass to carbon stock，the forest ecosystem carbon storage in Nanyang water source area of middle route of south-to-north water diversion project is estimated.The results show that the total forest ecosystem carbon storage in Nanyang water source area is 75226800 t and the average carbon density of forest ecosystem is 129.42 t·hm-2，in which the carbon storage in woodland soil is 60450300 t，accounting for 80.36%，the carbon storage of arbor layer is 10183000 t，accounting for 13.54% and the carbon storage of undergrowth vegetation and forest litters layer is 4593500 t，accounting for 6.10%.The arbor ecosystem carbon storage is the most in different forest ecosystem，62019500 t，accounting for 82.40%.

forest ecosystem；carbon storage；carbon density

2015-10-13；

2015-11-24

河南省重點科技攻關(guān)項目(0423010700)

郭占勝(1974—)，男，河南鄧州人，河南省南陽市林業(yè)調(diào)查規(guī)劃管理站高級工程師，碩士，從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃和森林資源監(jiān)測。E-mail：gzs0369@163.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.03.019

S718.55+6

A

1002-7351(2016)03-0091-05