呼倫貝爾市森林碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化特征

昭日格　陳德華　烏仁陶格斯

摘要利用呼倫貝爾市《內(nèi)蒙古自治區(qū)森林資源統(tǒng)計(jì)年報(bào)》資料，依據(jù)不同森林類型生物量和蓄積量之間的回歸方程，估算了呼倫貝爾市Ⅲ期（1984年）、Ⅴ期（1995年）、Ⅶ期（2008年）的森林生物量、碳儲(chǔ)量、碳密度，并分析其動(dòng)態(tài)變化特征。結(jié)果表明，第Ⅲ期到第Ⅶ期呼倫貝爾市天然林面積由961.39萬hm2下降至341.72萬hm2，蓄積量由78 053.37萬m3下降到24 392.02萬m3；人工林面積由10.47萬hm2增加到26.47萬hm2，蓄積量由221.87萬m3增加到1 308.55萬m3。第Ⅲ期到第Ⅶ期呼倫貝爾市天然林碳儲(chǔ)量呈下降趨勢(shì)，由2 277.91 TgC減少到637.47 TgC；人工林碳儲(chǔ)量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，由58.01 TgC增長到404.54 TgC。不同森林類型碳儲(chǔ)量變化趨勢(shì)與森林面積變化呈正相關(guān)關(guān)系。幼齡林的面積和碳儲(chǔ)量最大，森林的年齡結(jié)構(gòu)以幼齡林、中齡林為主。隨著時(shí)間推移，成熟林所占比例不斷增大，碳儲(chǔ)量和碳密度隨之增加。各林型和不同齡級(jí)碳密度值在整體上呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞森林資源；碳儲(chǔ)量；碳密度；呼倫貝爾市

中圖分類號(hào)S718.55文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）20-0141-05

AbstractMaking use of the annual report of the Inner Mongolia Autonomous Region Forest resources in Hulunbuir，based on the regression equation between biomass and stock of different forest types， the forest biomass， carbon storage， and carbon density in the phase Ⅲ（in 1984）， phaseⅤ（1995） and phase Ⅶ（2008） of Hulunbuir City were estimated， and its dynamic characteristics was analyzed. The results showed that according to the phaseⅢ checked to the phase Ⅶ， the area of natural forest in Hulunbuir City has decreased from 9.613 9 million hm2 to 3.417 2 million hm2， volume decreased from 780.533 7 million m3 to 243.920 2 millionm m3. Plantation area increased from 0.104 7 million hm2 to 0.264 7 million hm2； volume increased from 2.2187 million m3 to 13.0855 million m3. According to the phaseⅢ checked to the phase Ⅶ， Hulunbuir natural forest carbon storage showed a downward trend from 2 277.91 TgC reduced to 637.47 TgC. Plantation area carbon storage showed an upward trend， from 58.01 TgC to 404.54 TgC. There was a positive correlation between the change trend of carbon storage and the change of forest area. The area of the young forest and the carbon storage are the largest， and the age structure of the forest is dominated by young forest and middle age forest. Over time， due to the change in the age structure of the forest， the increasing proportion of mature forests， and with the increase in carbon storage and carbon density. The carbon density of each forest type and different age showed an increasing trend as a whole.

Key wordsForest resources；Carbon storage；Carbon density；Hulunbuir City

森林是地球上最大的陸地碳庫，約占陸地總碳庫的46%，對(duì)全球碳循環(huán)和碳平衡至關(guān)重要[1]。全球85%的陸地生物量集中在森林植被中，森林植被碳庫貯量成為研究森林生態(tài)系統(tǒng)向大氣吸收和排放CO2的關(guān)鍵因子[2]。近年來，碳循環(huán)研究成為全世界各國關(guān)注的焦點(diǎn)問題。碳循環(huán)對(duì)全球氣溫變化的影響至關(guān)重要，尤其是森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量研究已成為全球碳循環(huán)研究的熱點(diǎn)之一[3-5]。

呼倫貝爾市有林地面積1 426.78萬hm2，占全市土地總面積的50.0%，占自治區(qū)林地總面積的83.7%，森林覆蓋率49.0%[6]。呼倫貝爾市豐富的森林資源形成了巨大的碳庫，隨著天保 Ⅱ 期和公益林生態(tài)效益補(bǔ)償?shù)纳钊雽?shí)施，碳匯效益會(huì)更加顯著，將為呼倫貝爾市乃至國家的生態(tài)安全和生態(tài)文明做出巨大貢獻(xiàn)[7]。

筆者利用呼倫貝爾市Ⅲ期（1984年）、Ⅴ期（1995年）、Ⅶ期（2008年）森林資源清查資料《內(nèi)蒙古自治區(qū)森林資源統(tǒng)計(jì)年報(bào)》，依據(jù)不同森林類型生物量和蓄積量之間的回歸方程，估算呼倫貝爾市Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ期的森林生物量、碳儲(chǔ)量、碳密度，并分析其動(dòng)態(tài)變化特征。

1研究區(qū)概況與方法

1.1研究區(qū)概況

呼倫貝爾市位于115°31′～126°04′ E，47°05′～53°20′ N[8]。全市南北長630 km，東西寬700 km，面積25.34×104 km2[7]。其東部氣候類型為季風(fēng)氣候區(qū)，西部氣候類型為大陸氣候區(qū)[8]。東部為半濕潤性氣候，年降水量500～800 mm；西部為半干旱性氣候，年降水量300～500 mm[9]。年氣候特征為冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨[10]。年溫度差、日期溫差大。呼倫貝爾市森林資源面積大、類型豐富，主要包括樟子松（Pinus sylvestris var.mongolica Litv）、白樺（Betula platyphylla Fisch et Trautv）、山楊（Populus cathayana Rehd）、落葉松（Larix gmelinu Rupr）等；落葉松、樟子松、云杉（Picea asperata Mast.）等人工林。灌叢有黃柳（Salix gordejevu Y.L.Chang et Skv.）、小葉錦雞兒（Caragana microphylia Lam.）、貝加爾針茅（Stipa baicalensis Roshen）等[11]。

1.2研究方法

1.2.1數(shù)據(jù)來源。

按照統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，查找歷年呼倫貝爾市《內(nèi)蒙古自治區(qū)森林資源統(tǒng)計(jì)年報(bào)》[12-14]。到林業(yè)部門收集相關(guān)數(shù)據(jù)、資料，采取面談、座談等方式進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研。確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，取得第一手材料，并進(jìn)行加工整理，為該研究提供可靠資料。

1.2.2森林生物量計(jì)算。

目前估測(cè)森林生物量的方法較多，材積源生物量法是常用方法。該研究采用方精云等[15]建立的回歸方程對(duì)森林生物量進(jìn)行估計(jì)，其回歸方程為

B=aV+b（1）

式（1）中，B 為森林生物量（t）；V為森林蓄積量（m3）；a和b為參數(shù)[16]。不同樹種生物量計(jì)算方法見表1。

1.2.3碳儲(chǔ)量和碳密度。

根據(jù)全國森林資源清查資料，利用式（1）計(jì)算生物量，進(jìn)而對(duì)森林碳儲(chǔ)量進(jìn)行計(jì)算[17]。碳儲(chǔ)量：

C=BCC（2）

式（2）中，C為碳儲(chǔ)量（TgC）；B為森林生物量（t）；CC為含碳率[18]。碳密度：

ρC=C/S（3）

式（3）中，ρC為碳密度（t/hm2）；C為碳儲(chǔ)量（TgC）；S為面積（hm2）。筆者推算森林碳儲(chǔ)量時(shí)含碳率為0.5[19]。

該研究不包括森林生態(tài)系統(tǒng)中的枯死木、下木層、草本層、枯枝落葉層及森林土壤層等。碳庫森林的碳儲(chǔ)量僅指林木的活生物量[20]。

2結(jié)果與分析

2.1不同時(shí)期天然林各齡級(jí)碳儲(chǔ)量變化特征

2.1.1天然林蓄積量。

對(duì)呼倫貝爾市天然林面積、蓄積量進(jìn)行比較，第Ⅲ期天然林面積為961.39萬hm2，蓄積量為78 053.37萬m3，其中幼齡林面積較大，但是蓄積量不高；成熟林面積最大，蓄積量也最高；中齡林、成熟林面積、蓄積量分別占森林總面積、森林蓄積量的70%和80%，呈現(xiàn)出中間大、兩頭小的特征。第Ⅴ期天然林面積為1 058.82萬hm2，蓄積量為77 290.55萬m3，其中中齡林面最大，蓄積量也最高，近、過熟林面積最小，蓄積量不高，幼、中齡林、成熟林面積占總面積的87%，蓄積量占總蓄積量的82%，呈現(xiàn)出“一頭大一頭小”的特征。在第Ⅶ期天然林面積為341.72萬hm2，蓄積量為24 392.02萬m3，其中中齡林面最大，蓄積量也最高，近、成、過熟林面積校小，蓄積量不高，幼、中齡林面積占總面積的89%，蓄積量占總蓄積量的84%，呈現(xiàn)“一頭大一頭小”的特征（表2）。

2.1.2人工林蓄積量。

對(duì)呼倫貝爾市人工林面積、蓄積量進(jìn)行比較，第Ⅲ期人工林面積為10.471萬hm2，蓄積量為221.87萬m3，其中幼齡林面積最大，占總面積的93.51%，蓄積量最高，占總蓄積量的98.42%。其他齡級(jí)面積、蓄積量均很低，呈現(xiàn)“一邊倒”的趨勢(shì)。第Ⅴ期人工林面積為28.02萬hm2，蓄積量為945.66萬m3，其中幼齡林面積最大，占總面76.66%，蓄積量占總蓄積量的37.04%；中齡林面積不大，占總面積的16.10%，蓄積量最高，占總蓄積量的40.99%；其他齡級(jí)面積、蓄積量均較低，呈現(xiàn)出一頭大的特征。在Ⅶ期人工林面積為36.47萬hm2，蓄積量為1 708.55萬m3，其中幼齡林面最大，占總面的67.48%，蓄積量最高，占總蓄積量的51.44%；中齡林面積占總面積的21.99%，蓄積量占總蓄積量的27.42%。幼齡林到過熟林呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)（表2）。

2.1.3碳儲(chǔ)量與碳密度。

第Ⅲ期天然林成熟林生物量最高，達(dá)到26 860.17萬t，近熟林生物量最低，為146.34萬t；第Ⅴ期中齡林生物量最高，達(dá)到16 274.33萬t，近熟林生物量最低，為449.84萬t；第Ⅶ期中齡林生物量最高，達(dá)到9 740.61萬t，過熟林生物量最低，為99.41萬t。天然林總生物量呈下降趨勢(shì)。不同時(shí)期天然林總碳儲(chǔ)量和碳密度隨時(shí)間的變化均呈下降趨勢(shì)，尤其是碳儲(chǔ)量積累逐漸減少，由Ⅲ期的2 277.91 TgC減少到Ⅴ期的2 091.15 TgC，到第Ⅶ期碳儲(chǔ)量為637.47 TgC。碳密度由Ⅲ期的38.25 t/hm2減少到Ⅴ期的3493 t/hm2，到Ⅶ期的33.96 t/hm2（表2）。

不同時(shí)期呼倫貝爾市天然林不同齡級(jí)碳儲(chǔ)量呈動(dòng)態(tài)變化，成熟林呈下降趨勢(shì)，其他齡級(jí)呈先增長后下降的趨勢(shì)，這與呼倫貝爾市天然林面積的變化有著密切關(guān)系。呼倫貝爾市天然林不同齡級(jí)的碳密度呈動(dòng)態(tài)變化，不同時(shí)期幼齡林、中齡林的碳密度呈增加趨勢(shì)；近熟林、過熟林的碳密度呈先增長后增加的趨勢(shì)；成熟林的碳密度呈先下降后增長的趨勢(shì)。

不同時(shí)期呼倫貝爾市人工林不同齡級(jí)碳儲(chǔ)量呈動(dòng)態(tài)變化，幼齡林碳儲(chǔ)量明顯占優(yōu)勢(shì)，過熟林碳儲(chǔ)量最低。不同時(shí)期各齡級(jí)碳儲(chǔ)量均呈增加的趨勢(shì)。這與呼倫貝爾市人工林面積逐漸增長有著密切關(guān)系。

呼倫貝爾市人工林各齡級(jí)的碳密度呈動(dòng)態(tài)變化，在不同時(shí)期成熟林的碳密度呈增加趨勢(shì)；中齡林、近熟林、過熟林的碳密度也呈增加趨勢(shì)；幼齡林的碳密度呈先下降后增長的變化趨勢(shì)。

2.2不同時(shí)期天然林不同物種碳儲(chǔ)量變化特征

呼倫貝爾市天然林各森林類型面積均有不同比例的變化趨勢(shì)，自Ⅲ期至Ⅶ期落葉松面積由416.60萬hm2下降到62.28萬hm2，降幅達(dá)到85%，蓄積量由42 049.88萬m3降低到6 239.21萬m3；白樺、樟子松的面積呈下降趨勢(shì)，蓄積量也呈下降趨勢(shì)（表3）。

第Ⅲ期落葉松林、白樺林生物量最高，達(dá)40 672.20萬和20 636.54萬t；榆樹林生物量最低，僅11.37萬t；第Ⅴ期落葉松林生物量最高，達(dá)41 417.52萬t，雜木林生物量最低，為10.22萬t；第Ⅶ期白樺林生物量最高，達(dá)到9 807.45萬t，雜木林生物量最低，為8.87萬t。天然林生物量呈下降趨勢(shì)。不同時(shí)期天然林總碳儲(chǔ)量和碳密度隨時(shí)間的變化均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，尤其是碳儲(chǔ)量積累逐漸減少，由Ⅲ期的3 777.66 TgC減少到Ⅴ期的3 698.59 TgC，Ⅶ期碳儲(chǔ)量為1 160.44 TgC。碳密度由Ⅲ期的38.25 t/hm2減少到Ⅴ期的34.93 t/hm2，到Ⅶ期的33.96 t/hm2。

2.3不同時(shí)期人工林不同物種碳儲(chǔ)量變化特征

呼倫貝爾市人工林各森林類型Ⅲ期至Ⅴ期落葉松面積由8.96萬hm2增長到25.08萬hm2，蓄積量由199.89萬m3增長到908.76萬m3；自Ⅲ期至Ⅶ期云杉面積由0增長到24.64萬hm2，蓄積量增長到1 156.80萬m3，增幅達(dá)100%。不同時(shí)期人工林總面積、蓄積量呈增加趨勢(shì)。第Ⅲ期落葉松林生物量最高，達(dá)到199.07萬t；雜木林生物量最低，僅8.31萬t；第Ⅴ期落葉松林生物量最高，達(dá)到884.62萬t，雜木林生物量最低，為9.23萬t；第Ⅶ期云杉、樟子松生物量最高，分別達(dá)584.49萬和522.51萬t，雜木林生物量最低，為0。人工林總生物量呈增加趨勢(shì)。不同時(shí)期天然林碳儲(chǔ)量、碳密度隨時(shí)間的延長均呈增長趨勢(shì)，碳儲(chǔ)量由Ⅲ期的162.83 TgC增加到Ⅴ期的493.32 TgC，到第Ⅶ期的639.47 TgC。碳密度由Ⅲ期的15.55 t/hm2增加到Ⅴ期的17.61 t/hm2，到第Ⅶ期的18.70 t/hm2（表4）。

3結(jié)論與討論

（1）第Ⅲ期到第Ⅶ期呼倫貝爾市天然林面積由961.39萬hm2下降到341.72萬hm2，蓄積量由78 053.37萬m3下降到24 392.02萬m3。這可能是由于對(duì)天然林管理不夠嚴(yán)格，導(dǎo)致面積、蓄積量有明顯降低。

（2）第Ⅲ期到第Ⅶ期呼倫貝爾市的人工林面積由10.47萬hm2增加到36.47萬hm2；蓄積量由221.87萬m3增加到1 708.55萬m3，森林總面積、總蓄積量呈增加的趨勢(shì)。這得益于內(nèi)蒙古從1978年啟動(dòng)“三北”防護(hù)林工程；1997年開始實(shí)施天然林保護(hù)工程；2000年啟動(dòng)了京津風(fēng)沙源工程和2003年實(shí)施的退耕還林、還草工程等。人工林面積不斷增加，致使呼倫貝爾市森林面積逐年增加，森林生態(tài)環(huán)境效益得到顯著提高。

（3）自第Ⅲ期到第Ⅶ期呼倫貝爾市天然林碳儲(chǔ)量呈下降趨勢(shì)，由2 277.91 TgC減少到637.47 TgC。人工林碳儲(chǔ)量呈增加趨勢(shì)，由58.01 TgC增長到404.54 TgC。不同林型碳儲(chǔ)量與面積變化趨勢(shì)呈正相關(guān)關(guān)系。呼倫貝爾市森林中，幼齡林面積、碳儲(chǔ)量所占比例最大，因此森林的年齡結(jié)構(gòu)為年輕。隨著時(shí)間的推移，成熟林所占比例不斷增加，林齡結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化，森林碳儲(chǔ)量、碳密度會(huì)相應(yīng)增加。因此，呼倫貝爾市的森林將是一個(gè)潛在的巨大碳庫。

（4）由不同齡級(jí)和各林型的碳密度變化可以看出，碳密度呈上升趨勢(shì)，表明呼倫貝爾市森林年齡結(jié)構(gòu)較合理，森林質(zhì)量比較穩(wěn)定。但仍要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有森林人工林、天然林的撫育和管理，不斷提升呼倫貝爾市森林質(zhì)量，發(fā)揮森林植被生態(tài)系統(tǒng)的碳匯。

（5）基于呼倫貝爾市不同時(shí)期天然林、人工林的面積、蓄積量、生物量、碳儲(chǔ)量、碳密度的動(dòng)態(tài)變化分析，雖然森林碳儲(chǔ)量總量較小，但是比內(nèi)蒙古自治區(qū)的其他地區(qū)有著更大的潛在固碳潛力。這主要是由人工林碳庫的增加所致。人工林碳庫的增加速度很快，但是人工造林的成效要低于天然林的成效，因此當(dāng)?shù)亓謽I(yè)管理部門應(yīng)該加強(qiáng)天然林的維護(hù)和管理力度，遵循因地制宜的原則發(fā)展人工林的占地面積，加強(qiáng)現(xiàn)有人工林的栽培和維護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁揚(yáng).蘇北楊樹人工林生物量與碳貯量的研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2008.

[2] 王邵軍，阮宏華.全球變化背景下森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)及其管理[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，35（2）：113-116.

[3] 方精云，劉國華，徐高齡.中國陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳庫[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2002（19）：251-277.

[4] 顧凱平，張坤，張麗霞.森林碳匯計(jì)量方法的研究[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，32（5）：105-109.

[5] 陳志良，夏念和，吳志峰，等.潭江流域森林碳蓄積與能源燃燒碳釋放[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17（10）：1807-1810.

[6] 杜紅.基于CASA模型的呼倫貝爾地區(qū)NPP估算研究[D].石家莊：河北師范大學(xué)，2010.

[7] 宋衛(wèi)士，楊淑香，徐桂華.內(nèi)蒙古呼倫貝爾市生態(tài)類型及分布特征[J].畜牧與飼料科學(xué)，2013，34（12）：47-48.

[8] 毛欣欣，王廣利，朝克巴特爾.呼倫貝爾草原生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀分析[J].呼倫貝爾學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，18（5）：1-5.

[9] 樊東亮.呼倫貝爾資源開發(fā)研究[D].北京：中央民族大學(xué)，2009.

[10] 曹化榮.談呼倫貝爾市的退耕還林工作[J].防護(hù)林科技，2009（1）：54-55.

[11] 劉東霞.呼倫貝爾草原生態(tài)環(huán)境脆弱性分析及生態(tài)承載力評(píng)價(jià)：以陳巴爾虎旗為例[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2007.

[12] 內(nèi)蒙古自治區(qū)林業(yè)局.內(nèi)蒙古自治區(qū)森林資源統(tǒng)計(jì)年報(bào)[R].1984.

[13] 內(nèi)蒙古自治區(qū)林業(yè)廳.內(nèi)蒙古自治區(qū)森林資源統(tǒng)計(jì)年報(bào)[R].1995.

[14] 內(nèi)蒙古自治區(qū)林業(yè)廳.內(nèi)蒙古自治區(qū)森林資源統(tǒng)計(jì)年報(bào)[R].2008.

[15] 方精云，位夢(mèng)華.北極陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)與全球溫暖化[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，1998，18（2）：113-121.

[16] 馮宗煒，陳楚瑩，張家武，等.湖南會(huì)同地區(qū)馬尾松林生物量的測(cè)定[J].林業(yè)科學(xué)，1982，18（2）：127-134.

[17] 方精云，陳安平.中國森林植被碳庫的動(dòng)態(tài)變化及其意義[J].植物學(xué)報(bào)，2001，43（9）：967-973.

[18] 方精云.中國森林生產(chǎn)力及其對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2000，24（5）：513-517.

[19] 方精云，柯金虎，唐志堯，等.生物生產(chǎn)力的“4P”概念、估算及其相互關(guān)系[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，25（4）：414-419.

[20] 昭日格，岳永杰，姚云峰，等.內(nèi)蒙古自治區(qū)森林碳儲(chǔ)量及其動(dòng)態(tài)變化[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2011，25（9）：80-84.