石阡縣森林碳匯動(dòng)態(tài)研究

李昌廷 付輔政 雷祖文 魯瑞林 田聰 肖興明 蔣愛明 鄧忠山

摘 要：本文依據(jù)石阡縣2000-2015年四次森林資源連續(xù)清查調(diào)查數(shù)據(jù)，運(yùn)用生物量換算因子連續(xù)函數(shù)法估算石阡縣森林植被碳儲(chǔ)量，分析其碳儲(chǔ)量分布情況及動(dòng)態(tài)變化特征，采用造林成本法估算其碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

關(guān)鍵詞：石阡縣；森林碳匯

一、前言

森林是大氣CO2重要的碳匯。森林是氣候調(diào)節(jié)器，是控制地球變暖的重要緩沖器?！堵?lián)合國氣候變化框架公約》將“碳匯”定義為從大氣中清除CO2的過程、活動(dòng)或機(jī)制。森林碳匯是指森林吸收、匯聚和儲(chǔ)存CO2的能力和過程，主要是利用植物的光合作用，把大氣中的CO2以生物量的形式固定到植物體和土壤中，在一定時(shí)期內(nèi)起到減少大氣中溫室氣體積累的作用[1、2]。為了應(yīng)對(duì)全球氣候變暖，人們正試圖通過對(duì)碳排放的成本和碳匯的收益兩方面進(jìn)行科學(xué)的估算研究，以期能為森林充分發(fā)揮碳匯功能的研究，因而對(duì)森林固碳價(jià)值的核算也就成為目前生態(tài)經(jīng)濟(jì)研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。

本文以石阡縣森林資源為研究對(duì)象，通過分析2000年—2015年石阡縣森林資源連清復(fù)查數(shù)據(jù)，并參考2010年石阡縣林地保護(hù)利用規(guī)劃的統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行森林植被的碳儲(chǔ)量及固碳價(jià)值研究。研究目前石阡縣森林植被碳儲(chǔ)量空間分布特征、變化趨勢(shì)及變化原因，并估算其碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值。通過以上研究，有助于人們更加準(zhǔn)確的了解目前石阡縣森林植被碳儲(chǔ)量的現(xiàn)狀及變化趨勢(shì)和原因，樹立正確的碳匯價(jià)值觀，為林業(yè)部門制定合理的森林經(jīng)營管理措施和碳交易提供基礎(chǔ)理論依據(jù)，以及我縣森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量和碳循環(huán)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

二、研究區(qū)概況

石阡縣位于貴州省東北部、銅仁地區(qū)西南部、烏江中游東岸，地形地貌主要特點(diǎn)是：山地地面破碎，地勢(shì)起伏較大，平坦地面少，而坡地占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

石阡縣境地處中亞熱帶區(qū)，具有明顯的中亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候特征，即雨熱同季，暖濕共節(jié)，冬無嚴(yán)寒，夏少酷暑，春秋濕涼，陰雨日數(shù)較多，伏旱頻繁，倒春寒、綿雨、秋風(fēng)等災(zāi)害性天氣時(shí)有發(fā)生。

植被屬中亞熱帶常綠闊葉林帶，植被類型眾多，原生植被殘留較少，絕大多數(shù)為次生植被，且大都為針闊混交林，地域分布不明顯，近年隨著國家長江防護(hù)林工程、天然林資源保護(hù)工程、退耕還林工程和石漠化綜合治理工程的實(shí)施，林地植被得到了有效的恢復(fù)，林地面積、森林蓄積和森林覆蓋率正在穩(wěn)步回升，森林健康程度及森林質(zhì)量得到提高。主要表現(xiàn)在東部以松、闊用材林、經(jīng)濟(jì)林為主，南部為佛頂山水源涵養(yǎng)林，中部及中北部以經(jīng)濟(jì)林、薪炭林為主，西北部以用材林、經(jīng)濟(jì)林為主。

三、研究方法

1.生物量測(cè)算方法

根據(jù)森林資源連續(xù)清查統(tǒng)計(jì)情況，本研究中森林植被生物量的計(jì)算以喬木林和經(jīng)濟(jì)林為研究對(duì)象。其中，喬木林采用生物量換算因子連續(xù)函數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，竹林、經(jīng)濟(jì)林采用非蓄積轉(zhuǎn)換方法進(jìn)行計(jì)算[3]。

2.森林碳儲(chǔ)量測(cè)算方法

本文采用中國林業(yè)溫室氣體清單課題組的研究結(jié)果，采取0.5的轉(zhuǎn)換率。碳儲(chǔ)量計(jì)算公式為：

C =Y×Cc

式中：Y為小班森林生物量；Cc為生物量中的碳含量（0.5）；C為小班森林碳儲(chǔ)量。

四、結(jié)果與分析

1.石阡縣森林資源碳儲(chǔ)量現(xiàn)狀

根據(jù)圖1，石阡縣2015年不同林種劃分森林資源碳儲(chǔ)量現(xiàn)狀圖分布上看，用材林、防護(hù)林、特種用途林、經(jīng)濟(jì)林、薪炭林的碳儲(chǔ)量分別為784458噸、1655961噸、367409噸、23噸、11247噸，占比為27.82%、58.74%、13.03%、0.01%、0.40%。薪炭林的碳儲(chǔ)量最多，經(jīng)濟(jì)林的碳儲(chǔ)量最少。

根據(jù)圖2，石阡縣2015年不同起源劃分森林資源碳儲(chǔ)量現(xiàn)狀圖分布上看，人工林和天然林的碳儲(chǔ)量分別為1766211噸、1052876噸，占比為62.65%、37.35%。不同起源林種碳儲(chǔ)量分布中，人工林大于天然林。

根據(jù)圖3，石阡縣2015年不同齡組劃分森林資源碳儲(chǔ)量現(xiàn)狀圖分布上看，幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林、過熟林的碳儲(chǔ)量分別為769503噸、1461945噸、533188噸、54079噸、383噸，占比為27.30%、51.86%、18.91%、1.92%、0.01%。不同齡組碳儲(chǔ)量分布中，過熟林碳儲(chǔ)量最多，成熟林碳儲(chǔ)量最少。

根據(jù)圖4，石阡縣2015年不同郁閉度劃分森林資源碳儲(chǔ)量現(xiàn)狀圖分布上看，≥0.7、0.4-0.69、0.2-0.39的碳儲(chǔ)量分別為923960噸、1552545噸、342586噸，占比為32.78%、55.07%、12.15%。不同郁閉度碳儲(chǔ)量分布中，郁閉度0.4～0.69碳儲(chǔ)量最大，郁閉度在0.2～0.39的碳儲(chǔ)量最小。

根據(jù)圖5，石阡縣2015年不同自然度劃分森林資源碳儲(chǔ)量現(xiàn)狀圖分布上看，I級(jí)、II級(jí)、III級(jí)、IV級(jí)的碳儲(chǔ)量分別為243752噸、567073噸、1996937噸、11333噸，占比為8.65%、20.11%、70.84%、0.40%。不同自然度等級(jí)碳儲(chǔ)量分布中，III級(jí)的碳儲(chǔ)量最多，IV的碳儲(chǔ)量最少。

2.石阡縣不同林種碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化

石阡縣不同林種森林面積分布變化上看，見表1，從2000年到2015年，用材林面積從40870公頃減小到23087公頃，防護(hù)林面積32973公頃增加到78105公頃，特種用途林面積從13096公頃減小到11263公頃，經(jīng)濟(jì)林面積從1072公頃減小到83公頃，薪炭林面積從4405公頃減小到2995公頃，除防護(hù)林面積增加外，其余林種面積都減少，在碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化中，用材林碳儲(chǔ)量變化在2000年為635589噸到2015年784458噸，防護(hù)林碳儲(chǔ)量變化在2000年為217859噸到2015年1655961噸，特種用途林碳儲(chǔ)量變化在2000年為222814噸到2015年367409噸，經(jīng)濟(jì)林碳儲(chǔ)量變化在2000年為94噸到2015年23噸，薪炭林碳儲(chǔ)量變化在2000年為10317噸到2015年11247噸。

五大林種其碳儲(chǔ)量按大小依次為防護(hù)林>用材林>特用林>薪炭林>經(jīng)濟(jì)林。

3.石阡縣不同起源碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化

石阡縣不同起源森林面積分布變化上看，見表2，從2000年到2015年，人工林面積從55433公頃增加到69299公頃，天然林面積從36983公頃增加到46234公頃。在碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化中，從表2和圖7中可看出，人工林碳儲(chǔ)量變化在2000年為680814噸到2015年1766211噸，天然林碳儲(chǔ)量變化在2000年為405849噸到2015年1052876噸。

2015年，石阡縣天然林和人工林面積分別占總面積的40.02%和59.98%，人工林稍占優(yōu)勢(shì)，其碳儲(chǔ)量分別占總碳儲(chǔ)量的62.65%和37.35%。四次連清數(shù)據(jù)顯示，石阡縣人工林與天然林面積均處于持續(xù)上升的勢(shì)態(tài)，這與近些年全省植樹造林工作的開展及天然林保護(hù)工程的實(shí)施密切相關(guān)。

4.石阡縣不同齡組碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化

石阡縣不同齡組森林面積分布變化上看，見表3，從2000年到2015年，幼齡林面積從44875公頃增加到47392公頃，中齡林面積38690公頃增加到51677公頃，近熟林面積從8733公頃增加到15322公頃，成熟林面積從114公頃增加到1137公頃，過熟林面積從4公頃增加到5公頃，隨著森林面積的增加，各齡級(jí)面積都在增加。在碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化中，從表3和圖8中可看出，幼齡林碳儲(chǔ)量變化在2000年為311188噸到2015年769503噸，中齡林碳儲(chǔ)量變化在2000年為581042噸到2015年1461945噸，近熟林碳儲(chǔ)量變化在2000年為190949噸到2015年533188噸，成熟林碳儲(chǔ)量變化在2000年為3354噸到2015年54079噸，過熟林碳儲(chǔ)量變化在2000年為159噸到2015年383噸。

2015年，石阡縣碳儲(chǔ)量按大小依次為中齡林>幼齡林>近熟林>成熟林>過熟林。喬木林碳儲(chǔ)量主要集中于中齡林和幼齡林中。

5.石阡縣不同郁閉度碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化

石阡縣不同郁閉度森林面積分布變化上看，見表4，從2000年到2015年，≥0·7郁閉度面積從19985公頃增加到24983公頃，0·4～0·69郁閉度面積53328公頃增加到66668公頃，0·2～0·39郁閉度面積從19103公頃增加到23882公頃，據(jù)2015年數(shù)據(jù)顯示，隨著森林面積的增加，各郁閉度分類面積都在增加，中郁閉度以上的林分相對(duì)面積較大，整體郁閉度較好，加之近些年對(duì)其保護(hù)力度加大，林分質(zhì)量明顯提升。在碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化中，從表4和圖9中可看出，≥0·7郁閉度的碳儲(chǔ)量變化在2000年為356156噸到2015年923960噸，0·4～0·69郁閉度的碳儲(chǔ)量變化在2000年為598453噸到2015年1552545噸，0·2～0·39郁閉度的碳儲(chǔ)量變化在2000年為132057噸到2015年324586噸，明顯可以看出，碳儲(chǔ)量按大小依次為0.4-0.69郁閉度>（≥0.7）郁閉度>0.2-0.34郁閉度，以0·4～0·69郁閉度的林分為主要碳庫。

由此說明，碳儲(chǔ)量與面積、郁閉度呈正相關(guān)關(guān)系，即隨著面積和郁閉度的增大，碳儲(chǔ)量逐漸增大。

6.石阡縣不同自然度碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化

石阡縣不同自然度森林面積分布變化上看，見表5，從2000年到2015年，自然度為I級(jí)的面積從4367公頃增加到5116公頃，自然度為II級(jí)的面積15797公頃增加到18891公頃，自然度為III級(jí)的面積從71183公頃增加到90009公頃，自然度為IV級(jí)的面積從1069公頃增加到1517公頃，從2015連清數(shù)據(jù)來看，五種自然度等級(jí)占地面積依次為III>II>I>IV，無V級(jí)，分別占總面積的77.91%，16.35%，4.43%和1.31%， III ， II級(jí)占有明顯優(yōu)勢(shì)，表明全縣森林植被保護(hù)較好，人為干擾程度或采伐強(qiáng)度不大。在碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化中，從表5和圖10中可看出，自然度為I級(jí)的碳儲(chǔ)量變化在2000年為122796噸到2015年243752噸，自然度為II級(jí)的碳儲(chǔ)量變化在2000年為267149噸到2015年567073噸，自然度為III級(jí)的碳儲(chǔ)量變化在2000年為1022202噸到2015年1996937噸，自然度為IV級(jí)的碳儲(chǔ)量變化在2000年為3400噸到2015年11333噸。

碳儲(chǔ)量按大小依次為III級(jí)>II級(jí)>I級(jí)>IV級(jí)，無V級(jí)。其大小與占地面積呈正相關(guān)，70.84%的碳儲(chǔ)存于III級(jí)自然度森林中，IV最小，僅占喬木林總碳儲(chǔ)量的0.40%。

7.石阡縣森林植被固碳價(jià)值研究

根據(jù)上文研究得出的2000—2015年石阡縣喬木林碳儲(chǔ)量數(shù)據(jù)，采用國內(nèi)常用碳匯價(jià)格即造林成本法（單價(jià)：273.3元/噸）對(duì)該區(qū)喬木林固碳價(jià)值進(jìn)行估算（以不同林種為例），結(jié)果見表6。

石阡縣森林植被碳儲(chǔ)量價(jià)值變化中，森林固碳價(jià)值與其碳儲(chǔ)量呈正相關(guān)，石阡縣總碳儲(chǔ)量在2000年為1085573噸2015年增加到28190974噸，碳儲(chǔ)量總價(jià)值在2000年為2.97億元，2015年增加到約為7.70億元。石阡縣森林植被固碳價(jià)值隨著時(shí)間的推移，將會(huì)產(chǎn)生更大的固碳經(jīng)濟(jì)效益。

8.結(jié)論

（1）以2015年森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)對(duì)石阡縣碳儲(chǔ)量現(xiàn)狀進(jìn)行分析，不同林種碳儲(chǔ)量分布情況看，薪炭林的碳儲(chǔ)量最多，經(jīng)濟(jì)林的碳儲(chǔ)量最少；不同起源林種碳儲(chǔ)量分布中，人工林大于天然林；不同齡組碳儲(chǔ)量分布中，過熟林碳儲(chǔ)量最多，成熟林碳儲(chǔ)量最少；不同郁閉度碳儲(chǔ)量分布中，郁閉度0.4-0.69碳儲(chǔ)量最大，郁閉度在0.2-0.39的碳儲(chǔ)量最?。徊煌匀欢鹊燃?jí)碳儲(chǔ)量分布中，III級(jí)的碳儲(chǔ)量最多，IV的碳儲(chǔ)量最少。

（2）在經(jīng)營管理過程中，加強(qiáng)中、幼齡林的撫育，對(duì)處于幼齡期的生態(tài)公益林進(jìn)行封山育林，以改善其林分生長環(huán)境，調(diào)整其生長空間，對(duì)公益林實(shí)行衛(wèi)生伐，對(duì)商品林改變其采伐方式，調(diào)整采伐結(jié)構(gòu)，延長成熟林使用年限，可以在很大程度上提高石阡縣的森林碳匯功能，同時(shí)也表明了石阡縣是一個(gè)巨大的潛在碳庫。

（3）石阡縣森林植被從數(shù)據(jù)來看，隨著森林面積的增加碳儲(chǔ)量隨之增大，相應(yīng)的固碳價(jià)值變大，因此，石阡縣森林植被固碳價(jià)值隨著時(shí)間的推移，將會(huì)產(chǎn)生更大的固碳經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：李昌廷（1982-），男，工程師，碩士，主要從事林業(yè)技術(shù)方面的工作。