藍(lán)山縣喬木林碳貯量及固碳價(jià)值研究

鄧瑞山， 舒 巍， 吳云峰， 扶巧梅 (藍(lán)山縣林業(yè)局， 湖南 藍(lán)山 425800)

藍(lán)山縣喬木林碳貯量及固碳價(jià)值研究

鄧瑞山， 舒 巍， 吳云峰， 扶巧梅
(藍(lán)山縣林業(yè)局， 湖南 藍(lán)山 425800)

以藍(lán)山縣十二五森林資源調(diào)查成果為數(shù)據(jù)依據(jù)，對(duì)藍(lán)山縣不同類型喬木林碳貯量及固碳價(jià)值進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：藍(lán)山縣喬木林的總碳貯量為169.37×104t，固碳價(jià)值為203 244萬元。杉木的碳貯量最大，占喬木林總碳貯量的67.58%。闊葉林的碳密度普遍大于針葉林的碳密度。幼齡林碳貯量最大，不同齡組碳密度符合近、成、過熟林大于中、幼齡林的規(guī)律。人工林的碳貯量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，天然林的碳密度大于人工林。

喬木林； 碳貯量； 碳密度； 固碳價(jià)值

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳儲(chǔ)庫(kù)，森林植被的碳儲(chǔ)量約占全球植被的77%，在全球碳循環(huán)過程中起著重要作用。森林通過自身光合作用吸收溫室氣體CO2，并將其轉(zhuǎn)化成能量?jī)?chǔ)存在植被中，從而抑制大氣中CO2濃度的上升，減緩溫室效應(yīng)[1-2]。森林的固碳機(jī)制，固碳能力、分布規(guī)律等研究是森林碳匯研究的熱點(diǎn)和重要方向[3]。

我國(guó)從70年代末80年代初開始研究植被生物量，對(duì)我國(guó)不同的森林類型的生物量進(jìn)行估算[4-5]。90年代中期后，結(jié)合全國(guó)森林資源清查，對(duì)全國(guó)或省區(qū)尺度的森林碳庫(kù)儲(chǔ)量、碳密度和碳匯功能及其變化規(guī)律進(jìn)行了大量的研究[6-8]。本文以藍(lán)山縣十二五森林資源調(diào)查成果為數(shù)據(jù)依據(jù)，對(duì)全縣森林的喬木林碳儲(chǔ)量及其固碳價(jià)值進(jìn)行研究，以期為本縣森林資源的科學(xué)管理、生態(tài)效益評(píng)價(jià)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值預(yù)算等方面提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

藍(lán)山縣位于湖南省南部邊陲，南嶺山脈中段北側(cè)，縣境地處東經(jīng)111°54′15″—112°2′08″，北緯25°01′02″—25°37′08″，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，年均氣溫17.7 ℃，年均降水量1530 mm。地貌以山地為主，東、南、西三面環(huán)山，北部山勢(shì)平緩，整個(gè)地貌形似畚箕。土地資源豐富，土壤質(zhì)地較好，有機(jī)質(zhì)平均含量為6.34%。境內(nèi)有花崗巖、板頁(yè)巖、石灰?guī)r、鈣質(zhì)紫色砂巖、砂頁(yè)巖等多種成土母巖。復(fù)雜的地貌和優(yōu)越的自然條件，形成豐富的生物資源，已查明的樹種資源有喬、灌木86科、210屬、583種[9-10]。

藍(lán)山縣是湖南省重要的林區(qū)大縣。全縣土地總面積180704 hm2，林業(yè)用地143442.1 hm2，占總面積的79.38%，其中有林地93650.7 hm2，活立木總蓄積量為4918462 m3，森林覆蓋率為70.48%。喬木林地面積76899.7 hm2，占有林地總面積的82.11%。

2 研究方法

2.1數(shù)據(jù)來源

以藍(lán)山縣2013年十二五森林資源調(diào)查成果為基礎(chǔ)測(cè)算數(shù)據(jù)，成果中的數(shù)據(jù)提供了全縣各優(yōu)勢(shì)樹種、各齡組面積和蓄積，以及天然林和人工林的面積與蓄積等分布狀況。根據(jù)成果資料，喬木林按優(yōu)勢(shì)樹種分為：杉木、馬尾松、國(guó)外松、桉樹、速生闊葉樹、中生闊葉樹、慢生闊葉樹。

2.2生物量計(jì)算

目前，常用的林分生物量的估算方法主要有平均生物量法、平均換算因子法和轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法。本文選擇生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法對(duì)蓄積量與生物量進(jìn)行換算，具體采用方精云等建立的生物量 — 蓄積量方程[11]。計(jì)算公式如下：

B=aVi+b

Bi=B×Si

不同優(yōu)勢(shì)樹種的蓄積量和生物量轉(zhuǎn)換參數(shù)[11-12]見表1。

2.3碳貯量和碳密度計(jì)算

森林碳貯量是基于生物量換算因子連續(xù)函數(shù)法估算生物量，再乘以轉(zhuǎn)換比率(干物質(zhì)碳的體積質(zhì)量)計(jì)算得到[13]。本文中喬木林碳貯量?jī)H指喬木層的生物量，不包括喬木林中的灌木層、草本層、枯枝落葉層以及林地土壤層的碳貯量。在較多的研究中，轉(zhuǎn)換比率基本都取值為0.5[2，14]，考慮到藍(lán)山縣主要以中幼齡林為主，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，本文采用轉(zhuǎn)換比率為0.47。

表1 不同優(yōu)勢(shì)樹種生物量轉(zhuǎn)換參數(shù)Tab 1 Biomassofdifferentdominanttreespeciesofcon?versionfactorcoefficient優(yōu)勢(shì)樹種蓄積系數(shù)a面積系數(shù)b樣本數(shù)N可信度R杉木0 399922 541560 95馬尾松0 51011 0451120 92國(guó)外松0 529225 087190 86桉樹0 88734 5539200 80速生闊葉樹1 14538 5473120 98中生闊葉樹0 475430 6034100 87慢生闊葉樹0 97885 3764350 93

森林碳密度[15]即單位面積森林的碳貯量，是用森林碳貯量與森林面積之比得出。

2.4固碳經(jīng)濟(jì)價(jià)值計(jì)算

森林固碳經(jīng)濟(jì)價(jià)值的計(jì)算方法主要有：造林成本法、人工固定CO2成本法、碳稅率法，但差別較大[16]。本文采用碳稅率法計(jì)算，具體以最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1721—2008《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》中公布的參數(shù)為依據(jù)，即固碳價(jià)格1200元/t[17]。

3 結(jié)果與分析

3.1不同優(yōu)勢(shì)樹種喬木林的碳貯量與碳密度

由表2可知，藍(lán)山縣喬木林的總碳貯量為169.37×104t，平均碳密度為22.02 t/hm2。碳貯量最小的是速生闊葉樹，杉木的碳貯量最大，占喬木林總碳貯量的67.58%，是碳貯量最小的速生闊葉樹的153倍，這是由于藍(lán)山縣杉木林的面積比較大。杉木碳密度為22.01 t/hm2，高于湖南省2010年杉木碳密度[18]12.05 t/hm2，高于永州市2010年杉木碳密度[18]16.58 t/hm2。在不同優(yōu)勢(shì)樹種的喬木林中，闊葉林的碳密度普遍大于針葉林的碳密度，其中碳密度最大的是中生闊葉樹29.87 t/hm2，碳密度最小的是馬尾松11.54 t/hm2。

3.2不同優(yōu)勢(shì)樹種喬木林各齡組的碳貯量與碳密度

森林的固碳能力與森林的年齡結(jié)構(gòu)組成密切相關(guān)[15]。由表3可以看出，由于年齡結(jié)構(gòu)的差異，同一優(yōu)勢(shì)樹種不同齡組喬木林的碳貯量和碳密度都有差別。碳貯量方面，杉木、國(guó)外松的碳貯量由高到低為幼齡林>中齡林>近熟林>成熟林>過熟林，馬尾松的碳貯量由高到低為中齡林>幼齡林>成熟林>近熟林>過熟林，桉樹的碳貯量由高到低為中齡林>成熟林>幼齡林>近熟林>過熟林，速生闊葉樹的碳貯量由高到低為幼齡林>近熟林>中齡林>過熟林>成熟林，中生闊葉樹的碳貯量由高到低為成熟林>中齡林>過熟林>幼齡林>近熟林，慢生闊葉樹的碳貯量由高到低為近熟林>中齡林>成熟林>幼齡林>過熟林；碳密度方面，杉木、馬尾松的碳密度由大到小為近熟林>成熟林>過熟林>中齡林>幼齡林，國(guó)外松、桉樹的碳密度由大到小為近熟林>過熟林>成熟林>中齡林>幼齡林，闊葉樹的碳密度由大到小為過熟林>成熟林>近熟林>中齡林>幼齡林。碳密度最大的是速生闊葉樹的成熟林，為58.81 t/hm2，碳密度最小的是馬尾松和桉樹的幼齡林，為5.84 t/hm2。

表2 不同優(yōu)勢(shì)樹種喬木林的碳貯量與碳密度Tab 2 Thecarbonstorageandcarbondensityofdifferentdominanttreespeciesofhighwood優(yōu)勢(shì)樹種面積(hm2)碳貯量(×104t)碳密度(t/hm2)杉木51993 6114 4622 01馬尾松8611 19 9411 54國(guó)外松2347 25 2922 53桉樹1441 53 5724 79速生闊葉樹313 40 7523 85中生闊葉樹4055 612 1229 87慢生闊葉樹8137 323 2428 56合計(jì)76899 7169 3722 02

在喬木林各齡組中，幼齡林碳貯量最大，為46.07×104t，占全部喬木林碳貯量的33.50%，說明藍(lán)山縣的喬木林趨于年輕化，具有很大的碳匯潛力有待于挖掘和發(fā)揮。在同一齡組中，不同優(yōu)勢(shì)樹種喬木林的碳貯量和碳密度都不相同。在幼齡林中，碳密度最大的是國(guó)外松，碳貯量最大的是杉木，其碳貯量占全部幼齡林碳貯量的81.22%，占總喬木林碳貯量的27.20%，主要是由于杉木幼齡林分布面積較大。在中齡林中，碳密度最大的是桉樹組。在近齡林中，慢生闊葉樹的碳密度最大。而在成熟林和過熟林中，碳密度最大的都是速生闊葉樹。說明在喬木林中，由于優(yōu)勢(shì)樹種、齡組結(jié)構(gòu)、森林面積與蓄積量的不同，它們的碳匯能力有很大區(qū)別。

表3 不同優(yōu)勢(shì)樹種喬木林各齡組的碳貯量與碳密度Tab 3 Thecarbonstorageandcarbondensityofdifferentdominanttreespeciesofhighwoodofdifferentagegroups優(yōu)勢(shì)樹種幼齡林中齡林近齡林成熟林過熟林碳貯量(×104t)碳密度(t/hm2)碳貯量(×104t)碳密度(t/hm2)碳貯量(×104t)碳密度(t/hm2)碳貯量(×104t)碳密度(t/hm2)碳貯量(×104t)碳密度(t/hm2)杉木46 0715 0428 6826 5721 4539 4015 2935 952 9634 41馬尾松2 395 843 5113 491 9321 452 0320 850 0819 88國(guó)外松3 6020 761 2826 180 3035 270 0927 350 0131 90桉樹0 295 842 6533 930 0841 740 5340 250 0241 36速生闊葉樹0 2716 570 1823 290 2136 550 0149 770 0958 81中生闊葉樹2 0216 442 5128 670 9834 604 1236 092 4847 27慢生闊葉樹2 088 648 2730 1010 3443 302 4742 830 0842 83合計(jì)56 7213 9147 0825 6435 2938 4624 5434 505 7238 97

3.3喬木天然林與人工林的碳貯量與碳密度

喬木林按起源可分為天然林和人工林，由于各個(gè)林分類型的物種組成、年齡結(jié)構(gòu)以及環(huán)境因子等不同，其碳貯量和碳密度也存在著很大的差異[15]。由表4可以看出，藍(lán)山縣喬木人工林的面積明顯大于天然林的面積，人工林的碳貯量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于天然林的碳貯量，這表明藍(lán)山縣喬木人工林所發(fā)揮的作用越來越大，將成為一個(gè)巨大的碳庫(kù)；從碳密度上來看，天然林的平均碳密度大于人工林的平均碳密度，兩種林的碳密度都符合過熟林>近熟林>成熟林>中齡林>幼齡林的規(guī)律，尤其以天然林中的過熟林碳密度最大，達(dá)到了46.69 t/hm2。

3.4不同優(yōu)勢(shì)樹種喬木林固碳經(jīng)濟(jì)價(jià)值

在喬木林中，不同的優(yōu)勢(shì)樹種碳貯量不同產(chǎn)生的固碳經(jīng)濟(jì)價(jià)值也不同。由表5可知，藍(lán)山縣喬木林的固碳經(jīng)濟(jì)總價(jià)值為203244萬元。其中杉木的固碳經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高，占總價(jià)值的67.58%，其次是慢生闊葉樹，這兩種樹種的喬木林固碳經(jīng)濟(jì)價(jià)值占全縣總價(jià)值的81.30%。這說明在藍(lán)山縣的喬木林中，杉木和慢生闊葉樹的固碳經(jīng)濟(jì)價(jià)值占主導(dǎo)地位。

表4 喬木林天然林與人工林的碳貯量與碳密度Tab 4 Thecarbonstorageandcarbondensityofnaturalforestandartificialforestofhighwood齡組天然林人工林面積(hm2)碳貯量(×104t)碳密度(t/hm2)面積(hm2)碳貯量(×104t)碳密度(t/hm2)幼齡林4049 94 2410 4736730 5052 5014 29中齡林3999 310 8127 0214362 5036 2725 25近齡林2942 611 7940 076234 8023 5137 70成熟林1645 85 5133 515466 0019 0234 80過熟林160 30 7546 691308 004 9738 03合計(jì)12797 9033 1025 8664101 80136 2721 26

表5 不同優(yōu)勢(shì)樹種喬木林固碳經(jīng)濟(jì)價(jià)值Tab 5 Thecarbonsequestrationeconomicvalueofdiffer?entdominanttreespeciesofhighwood樹種(組)碳貯量(×104t)固碳價(jià)值(萬元)杉木114 46137352馬尾松9 9411928國(guó)外松5 296348桉樹3 574284速生闊葉樹0 75900中生闊葉樹12 1214544慢生闊葉樹23 2427888合計(jì)169 37203244

4 結(jié)論與討論

(1) 藍(lán)山縣總碳貯量為169.37×104t，杉木的碳貯量最大，占喬木林總碳貯量的67.58%，是碳貯量最小的速生闊葉樹的153倍，這說明藍(lán)山縣喬木林的樹種結(jié)構(gòu)分布不均勻，也體現(xiàn)出藍(lán)山縣杉木的固碳能力在喬木林中占據(jù)著主導(dǎo)性作用。全縣喬木林的平均碳密度為22.02 t/hm2，闊葉林的碳密度普遍大于針葉林的碳密度。

(2) 同一優(yōu)勢(shì)樹種不同齡組喬木林的碳貯量和碳密度各有差異，從碳貯量來看，針葉樹的碳貯量符合中、幼齡林大于近、成、過熟林的規(guī)律，闊葉樹的碳貯量沒有規(guī)律；從碳密度來看，各齡組喬木林的碳密度都符合近、成、過熟林大于中、幼齡林的規(guī)律。

(3) 在喬木林各齡組中，幼齡林碳貯量最大，占全部喬木林碳貯量的33.50%，說明藍(lán)山縣的喬木林趨于年輕化，具有很大的碳匯潛力有待于挖掘和發(fā)揮。

(4) 藍(lán)山縣喬木人工林的碳貯量占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，主要是由于人工林的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于天然林的面積。天然林的平均碳密度大于人工林的平均碳密度，兩種林的碳密度都符合過熟林>近熟林>成熟林>中齡林>幼齡林的規(guī)律。

(5) 采用碳稅率法計(jì)算得出藍(lán)山縣喬木林的固碳經(jīng)濟(jì)總價(jià)值為203244萬元，其中杉木的固碳經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高，其次是慢生闊葉樹，這兩種樹種的喬木林固碳經(jīng)濟(jì)價(jià)值占了全縣總價(jià)值的81.30%。這說明在藍(lán)山縣的喬木林中，杉木和慢生闊葉樹的固碳經(jīng)濟(jì)價(jià)值占主導(dǎo)地位。

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CarbonstorageandeconomicvalueassessmentofhighwoodinLanshanCounty

DENG Ruishan， SHU Wei， WU Yunfeng， FU Qiaomei

(Forestry Bureau of Lanshan County，Lanshan 425800，China)

A research on carbon storage and economic value assessment of different type highwood is performed according to the Twelfth Five-Year Plan forest management inventory of Lanshan County . The result show that the carbon storage of Lanshan’s highwood total 169.37×104t, the economic benefit of fixation carbon dioxide is 2032.44 million yuan. The biggest carbon storage wasCunninghamialanceolataplantations, accounted for 67.58% of total carbon storage of highwood. The carbon density of broad-leaved fore is greater than that of coniferous forest. The biggest carbon storage is young forest in different age groups, and the carbon density, in accordance with near-mature forest, mature forest and over ripeness forest is greater than half-mature forest and young forest. The carbon storage of planted forest is largest absolute advantage , but the carbon density of natural forest is greater than that of planted forest.

highwood; carbon storage; carbon density; economic value

2016-04-21

S 718.5

A

1003 — 5710(2016)03 — 0083 — 05

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2016. 03. 016

(文字編校：龔玉子)