基于二類調(diào)查數(shù)據(jù)的縣級森林碳儲量及碳密度測算
——以山東省泗水縣為例

崔傳洋,李建華*,馮 燕,石寶冬,李雪靜,邊存寶

1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院,山東 泰安 271018

2.泗水縣林業(yè)局,山東 泗水 273200

基于二類調(diào)查數(shù)據(jù)的縣級森林碳儲量及碳密度測算
——以山東省泗水縣為例

崔傳洋1,李建華1*,馮 燕2,石寶冬1,李雪靜1,邊存寶1

1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院,山東 泰安 271018

2.泗水縣林業(yè)局,山東 泗水 273200

依據(jù)山東省泗水縣2015年森林資源二類調(diào)查資料，在充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運用本課題前期研究得到的7組碳含量方程，并輔以常用碳匯參數(shù)綜合測算了泗水縣境內(nèi)的森林碳儲量和碳密度。結(jié)果表明：泗水縣森林總碳儲量為3.3139×106t，碳密度為73.93 t·hm-2。泗水縣總碳儲量主要集中在有林地（71.85%）和疏林地（14.81%）中，二者占據(jù)了泗水縣總碳儲量的86.66%。不同植被類型碳儲量依次為：有林地（2.3810×106t）＞疏林地（4.9081×105t）＞經(jīng)濟林（2.6949×105t）＞未成林造林地（9.2892×104t）＞村鎮(zhèn)樹（4.6149×104t）＞苗圃（1.6923×104t）＞灌木林（1.6522×104t）。該研究不僅為泗水縣的森林碳匯生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時也為下一步的縣級碳匯計量研究和評價提供了可供借鑒的技術(shù)方法。

二類調(diào)查;森林;碳儲量;碳密度

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，它不僅在維護區(qū)域生態(tài)平衡中具有不可替代性，而且在吸收固定大氣CO2、維持全球碳平衡、防止氣候變暖方面也發(fā)揮著舉足輕重的作用[1]?！毒┒甲h定書》的簽署使碳貿(mào)易逐漸成為了全世界的熱點問題[2]，進而也觸發(fā)了人們對森林固碳問題的持續(xù)關(guān)注。本文基于中小尺度區(qū)域，以山東省泗水縣森林為對象，利用森林二類調(diào)查獲得的資源數(shù)據(jù)研究了縣級區(qū)域森林的碳儲量和碳密度問題。通過對整個縣域森林碳儲量特征及碳密度特征的研究，可為地方森林今后的經(jīng)營管理和林業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。本研究結(jié)合山東省森林資源二類調(diào)查資料測算縣級區(qū)域碳匯，文中的有林地喬木層碳儲量運用專門建立的碳含量方程直接得出，這不僅體現(xiàn)了計測方法的創(chuàng)新，而且其碳儲量和碳密度的測定值也更具可靠性和權(quán)威性，因而對指導(dǎo)縣級森林的碳匯生產(chǎn)及碳匯交易具有積極意義。

1 研究區(qū)概況

泗水縣坐落于山東省中南部，泰沂山區(qū)南麓，泗河上游，是濟寧市轄縣。北緯35°28′～35°48′，東經(jīng)117°5′～117°35′之間。泗水縣總面積1118.11 km2。本次根據(jù)泗水縣森林資源普查得到泗水縣12537個小班，其總面積為4.4827×104hm2，占泗水縣總面積的40.09%。主要喬木樹種有油松（Pinus tabuliformis）、赤松（Pinus densiflora）、黑松（Pinus thunbergii）、側(cè)柏（Platycladus orientalis）、麻櫟（Quercus acutissima）、刺槐（Robinia pseudoacacia）；主要經(jīng)濟樹種有板栗（Castanea mollissima）、核桃（Juglans regia）、桃（Amygdalus persica Linn）、蘋果（Malus pumila Mill）等；主要灌木有金銀花（Lonicera japonica Thunb）、荊條（Hibiscus syriacus Linn），葡萄（Vitisvinifera Linn）等。土壤類型主要為褐土、棕壤與潮土。

2 研究方法

根據(jù)第九次全國森林資源清查山東省森林資源清查數(shù)據(jù)得出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[3]。在山東省林地“一張圖”的基礎(chǔ)上，將泗水縣植被類型分為有林地、疏林地、經(jīng)濟林、灌木林、苗圃、未成林造林地、村鎮(zhèn)樹七種類型分類研究。

2.1 有林地

根據(jù)清查結(jié)果將有林地分為側(cè)柏林、松林、刺槐林、楊樹林、櫟類、混交林、其他喬林共七種植被類型。其中，其他喬林主要包括泡桐、柳樹、五角楓等軟葉樹以及女貞、廣玉蘭等硬葉樹。

小班碳儲量包括喬木層碳儲量、土壤層碳儲量、灌木層碳儲量、草本層碳儲量和枯落物碳儲量。喬木層碳儲量根據(jù)清查數(shù)據(jù)、小班調(diào)查數(shù)據(jù)和山東省主要樹種含碳量方程計算得出[4]，土壤層碳儲量則根據(jù)各有林地類型中各土層的土壤容重和碳含量，與土層厚度、小班面積計算得出[5,6]。

本文中混交林碳儲量是根據(jù)混交樹種的比例按純林方式計算得出的。關(guān)于其他喬林的碳儲量問題，因其樹種雜亂，面積較小，野外實地調(diào)查樣地難以選取，因此本文采用樹種替代法進行計算得出，具體方法是其他喬林中的軟葉樹采用了泡桐與楊樹的平均數(shù)據(jù)，其他硬葉樹采用了櫟類和刺槐的平均數(shù)據(jù)。本文中的灌木層碳儲量、草本層碳儲量以及枯落物層碳儲量因占總碳儲量的比例較小，因此采用了簡易方法，即直接根據(jù)課題前期所測得的山東省平均比例進行計算得出。

表1 山東省主要樹種含碳量方程[4](單位:C/kg,D/cm,H/m)Table 1 The binary carbon content equations of different species in Shandong Province(Unit:C/kg,D/cm,H/m)

2.2 疏林地

根據(jù)清查數(shù)據(jù)將疏林地劃分為側(cè)柏、刺槐、松類、楊樹、其他等五種植被類型。其碳儲量和碳密度調(diào)查研究方法與有林地相同。

2.3 經(jīng)濟林

本次調(diào)查中，經(jīng)濟林僅指果樹林，主要包括蘋果、梨、桃、杏、板栗等。因森林二類調(diào)查中對經(jīng)濟林不要求調(diào)查胸徑及樹高，僅調(diào)查面積，因此其碳儲量是按照課題前期研究成果，即山東省經(jīng)濟林平均碳密度[7]計算得出的。

2.4 灌木林

灌木林碳儲量根據(jù)單位面積生物量計算得出，灌木林的生物量依據(jù)《省級溫室氣體清單編制指南》[8]中給出的指標17.99 t·hm-2計算得出，含碳率依據(jù)《全國林業(yè)碳匯計量監(jiān)測技術(shù)指南》中給出的指標0.467計算得出[9]。灌木林土壤碳儲量根據(jù)山東省土壤有機碳密度平均值[11]計算得出。

2.5 苗圃和未成林造林地

對泗水縣的苗圃碳儲量和未成林造林地的碳儲量測算方法如下：以胸徑大小劃分，胸徑大于5 cm的按有林地測算，胸徑小于5 cm的或沒有明顯胸徑的按灌木林進行測算。土壤碳儲量根據(jù)山東省土壤有機碳密度平均值[11]計算得出。

2.6 村鎮(zhèn)樹

泗水縣森林資源二類清查資料中村鎮(zhèn)樹有相應(yīng)的樹高及胸徑，其碳儲量測算方法為：樹體部分由碳含量方程直接計算得出，土壤部分根據(jù)村鎮(zhèn)樹所占土地面積按山東省土壤平均碳密度[9]計算得出，其中，村鎮(zhèn)樹覆蓋面積是按用材樹木按每公頃1650株，經(jīng)濟樹木按750株/hm2核算得出的（該標準來自于《山東省森林資源動態(tài)監(jiān)測信息系統(tǒng)建設(shè)森林資源調(diào)查操作細則》[10]）。

3 結(jié)果與分析

3.1 有林地碳儲量和碳密度

3.1.1 喬木層碳儲量和碳密度 喬木層碳儲量為6.5487×105t。其平均碳密度為23.2151 t·hm-2，由表2可知不同類型喬木層碳密度依次表現(xiàn)為：櫟類（82.84 t·hm-2)＞側(cè)柏(30.81 t·hm-2)＞混交林(23.15 t·hm-2)＞楊樹(22.23 t·hm-2)＞松類(20.52 t·hm-2)＞其他喬林(19.87 t·hm-2)＞刺槐(16.39 t·hm-2)。（表2）

3.1.2 土壤層碳儲量和碳密度 土壤層平均碳密度為60.0545 t·hm-2，土壤層總碳儲量為1.6937×106t。不同類型土壤層碳密度依次表現(xiàn)為：混交林（117.3380 t·hm-2）＞側(cè)柏（100.33 t·hm-2）＞櫟類（74.77 t·hm-2）＞其他喬林（68.09 t·hm-2）＞刺槐（67.76 t·hm-2）＞楊樹（48.82 t·hm-2）＞松類（39.69 t·hm-2）。（表2）

表2 不同有林地喬木層與土壤層碳儲量和碳密度Table 2 Carbon storage and density of trees,soil in different forest lands

3.1.3 灌木層、草本層、枯落物層碳儲量和碳密度 灌木層碳儲量、草本層碳儲量以及枯落物層碳儲量因其占有總碳儲量比例極小，根據(jù)課題前期計算山東省森林生態(tài)系統(tǒng)灌木層、草本層及枯落物層占總碳儲量的1.13%進行計算[7,12]。得出其碳儲量為3.2158×104t，其碳密度為1.14t·hm-2。

3.1.4 有林地碳儲量及碳密度總況 泗水縣有林地總碳儲量為2.3810×106t，碳密度為84.40t·hm-2。不同有林地碳儲量依次表現(xiàn)為：楊樹（1.3451×106t）＞側(cè)柏（5.9883×105t）＞刺槐（1.8605×105t）＞其他喬林（1.4542×105t）＞松類（4.7531×104t）＞混交林（4.0824×104t）＞櫟類（1.7064×104t）?？臻g層次分布上，不同空間層次碳儲量占總碳儲量的比例分別為：土壤層（71.14%）、喬木層（27.51%）、枯落物層、草本層、灌木層共為（1.35%），土壤層碳儲量占有比例明顯高于喬木層碳儲量，這與周玉榮研究土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫一致[13]。

3.2 疏林地碳儲量及碳密度

表3 疏林地碳儲量及碳密度Table 3 Carbon storage and density in different sparse forest land

疏林地總碳儲量為4.9081×105t。不同類型碳儲量由高到低依次為其它（4.4345×105t）＞側(cè)柏（3.8498×104t）＞刺槐（7995.3606 t）＞松類（640.2370 t）＞楊樹（228.7275 t），不同類型碳密度由高到低依次為側(cè)柏（106.48 t·hm-2）＞刺槐（92.30 t·hm-2）＞其它（58.25 t·hm-2）＞楊樹（37.99 t·hm-2）＞松類（29.08 t·hm-2）。（表3）

3.3 泗水縣總碳儲量及碳密度

表4 泗水縣總碳儲量及碳密度Table 4 Carbon storage and density in Sishui County

泗水縣森林總碳儲量為3.3139×106t，不同植被類型碳儲量依次為：有林地（2.3810×106t）＞疏林地（4.9081×105t）＞經(jīng)濟林（2.6949×105t）＞未成林造林地（9.2892×104t）＞村鎮(zhèn)樹（4.6149×104t）＞苗圃（1.6923×104t）＞灌木林（1.6522×104t）。泗水縣碳密度為73.93 t·hm-2；不同植被類型碳密度由高到低依次為有林地（84.40 t·hm-2）＞經(jīng)濟林（64.54 t·hm-2）＞疏林地（60.67 t·hm-2）＞灌木林（42.51 t·hm-2）＞苗圃（40.21 t·hm-2）＞未成林造林地（39.70 t·hm-2）＞村鎮(zhèn)樹（38.35 t·hm-2）。（表4）

4 討論

隨著全球氣候變暖和碳貿(mào)易時代的逐步到來，森林碳匯的經(jīng)濟價值、社會價值以及科學(xué)計量的重要性已在林學(xué)界有了共同的認識，然而如何計量區(qū)域碳匯的儲量和產(chǎn)量問題目前依然未有良好的解決方法，這無疑給碳貿(mào)易實踐帶來了困難。森林資源二類調(diào)查是由國家統(tǒng)一組織、基層林業(yè)單位逐個小班落實的森林資源數(shù)據(jù)，其具有良好的準確性和可靠性，本論文以二類調(diào)查資料為基礎(chǔ)推算區(qū)域森林碳儲量顯然具有可信的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，加之應(yīng)用本項目前期研究的碳含量方程直接計算碳匯，這使得最終的碳匯計量結(jié)果除了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可靠外，又增加了方法上的科學(xué)性，因此，對區(qū)域碳匯計量方法是一種新的有益嘗試，因此，作者希望本文的計測過程及計測結(jié)果能對下一步的縣級區(qū)域森林碳匯計測問題起到一定的借鑒作用。

5 結(jié)論

依據(jù)泗水縣2015年森林資源二類調(diào)查資料，在充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運用本課題前期研究得到的7組碳含量方程，并輔以常用碳匯參數(shù)綜合測算了泗水縣境內(nèi)的森林碳儲量和碳密度。結(jié)果表明：泗水縣森林總碳儲量為3.3139×106t，泗水縣總碳儲量主要集中在有林地（71.85%）和疏林地（14.81%）中，二者占據(jù)了泗水縣總碳儲量的86.66%。不同植被類型碳儲量依次為：有林地（2.3810×106t）＞疏林地（4.9081×105t）＞經(jīng)濟林（2.6949×105t）＞未成林造林地（9.2892×104t）＞村鎮(zhèn)樹（4.6149×104t）＞苗圃（1.6923×104t）＞灌木林（1.6522×104t）。泗水縣碳密度為73.93 t·hm-2；不同植被類型碳密度由高到低依次為有林地（84.40 t·hm-2）＞經(jīng)濟林（64.54 t·hm-2）＞疏林地（60.67 t·hm-2）＞灌木林（42.51 t·hm-2）＞苗圃（40.21 t·hm-2）＞未成林造林地（39.70 t·hm-2）＞村鎮(zhèn)樹（38.35 t·hm-2）。該研究不僅為泗水縣的森林碳匯生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時也為下一步的縣級碳匯計量研究和評價提供了可供借鑒的技術(shù)方法。

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Estimations on Carbon Storage and Carbon Density of Forest Resources Based on the County Forest Management Inventory——The case of Sishui County

CUI Chuan-yang1,LI Jian-hua1*,FENG Yan2,SHI Bao-dong1,LI Xue-jing1, BIAN Cun-bao1
1.College of Forestry/Shandong Agricultural University,Tai’an 271018,China
2.Sishui Forestry Bureau,Sishui 273200,China

In this study,referring to the forest management inventory in Sishui County,Shandong Province,and seven equation sets of carbon storage as well as common carbon parameters were used to calculate the carbon storage and carbon density in Sishui County.The results showed that the total carbon storage in Sishui County was 3.3139×106t;the carbon density was 73.93 t·hm-2.The carbon storage in Sishui County was mainly distributed in the forested land(71.85%)and the sparse forestland(14.81%),two of which accounted for almost 86.66%of total carbon storage.Carbon density of different vegetation types followed the order as below:forested land（2.3810×106t）＞sparse forestland（4.9081×105t）＞economic forest（2.6949×105t）＞unwood land（9.2892×104t）＞village trees（4.6149×104t）＞nursery land（1.6923×104t）＞shrub forest（1.6522×104t）.The research results not only provided an essential data to the production of forest carbon sink,but gave a technical method for further research on carbon sink calculation of the counties as well.

Forest management inventory;forest;carbon storage;carbon density

S758.4

:A

:1000-2324(2017)02-0279-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2017.02.024

2016-04-08

:2016-04-17

中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(XDA05050203-02)

崔傳洋(1991-),男,在讀研究生.研究方向:森林可持續(xù)經(jīng)營理論與技術(shù).E-mail:woaicuicy@163.com *

:Author for correspondence.E-mail:ljhnk@163.com