森林碳儲(chǔ)量研究進(jìn)展

何利榮

摘要：指出了隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，導(dǎo)致大氣CO2濃度超標(biāo)，溫室效應(yīng)不斷增強(qiáng)，為緩解此危害，研究森林固碳能力已成為當(dāng)今重點(diǎn)工作之一。查閱了大量文獻(xiàn)，闡述了森林碳儲(chǔ)量對(duì)人類社會(huì)的重要性及國內(nèi)外對(duì)森林碳儲(chǔ)量的研究進(jìn)展，對(duì)人工林碳匯能力的研究進(jìn)行了分析總結(jié)，以期為今后的研究發(fā)展提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：溫室效應(yīng)； 森林碳儲(chǔ)量； 人工林

中圖分類號(hào)：Q945.11

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：16749944（2017）10013303

1 引言

溫室效應(yīng)是因大氣里溫室氣體增加導(dǎo)致大氣層透過捕捉輻射使不同部分地區(qū)的氣溫相對(duì)穩(wěn)定的效應(yīng)。對(duì)環(huán)境、人類健康與經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有嚴(yán)重的影響，威脅人類生存[1]。大氣中二氧化碳含量過多是溫室效應(yīng)的基本特征之一，森林生態(tài)系統(tǒng)可通過光合作用將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，并固定于植物體中或土壤中，緩解溫室氣體的累積[2]。目前，由于人工林的大力栽培，森林覆蓋率都在不斷增加，其碳循環(huán)是主要研究領(lǐng)域。實(shí)踐證明，人工林也具有極好的固碳能力，其在CO2吸收和固定等方面的作用也越來越受重視[3] 。

2 森林碳儲(chǔ)量研究意義

隨著CO2濃度增加導(dǎo)致氣溫的上升，森林碳儲(chǔ)量的研究意義越來越重要，已然成為國際研究熱點(diǎn)之一。森林是地球之肺，對(duì)氣候調(diào)節(jié)起到至關(guān)重要的作用，是最為經(jīng)濟(jì)的吸碳器，利用森林固碳具有投資小、代價(jià)低及綜合效益大的特點(diǎn)，能同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與生態(tài)效益的可行性。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)儲(chǔ)存碳量的主體，約儲(chǔ)存10000億t有機(jī)碳，占整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)的2/3。由此可見，森林固碳作用非常明顯，能有效緩解溫室效應(yīng)的累積。

森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的有機(jī)碳庫，對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)極為重要，但其發(fā)展過程具有漫長(zhǎng)性及波折性。由于人類社會(huì)對(duì)木材的需求量正在不斷的增大，天然林的面積大幅度減少，森林總量急劇下降已成為國際關(guān)注熱點(diǎn)問題之一。隨著1994年《氣候變化框架公約》的生效，《京都議定書》的出臺(tái)以及《波恩政治會(huì)議》的誕生，逐步推動(dòng)了森林碳匯的地位。因此，研究森林碳儲(chǔ)量有著重大意義，既能促進(jìn)人類對(duì)森林作用的認(rèn)識(shí)，提高人們對(duì)森林的保護(hù)作用，又能有效緩解溫室效應(yīng)的危害。

3 國內(nèi)外森林碳儲(chǔ)量研究進(jìn)展

正因碳儲(chǔ)量的研究對(duì)人類社會(huì)具有重大貢獻(xiàn)，長(zhǎng)期以來，世界各國對(duì)森林生物量進(jìn)行大量的研究。最早的研究始于德國對(duì)幾種森林的樹枝落葉量和木材重量的測(cè)定[4]。20世紀(jì)50年代，日本、英國和前蘇聯(lián)均對(duì)本國森林生態(tài)系統(tǒng)生物量進(jìn)行大量的資料收集與實(shí)地調(diào)查[5]。之后的歐洲、美國、俄羅斯以及巴西等地均分別對(duì)本國森林碳平衡及其與全球碳循環(huán)之間的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)的研究，有關(guān)植被碳儲(chǔ)量的研究有較大突破；美國、俄羅斯以及加拿大對(duì)森林碳儲(chǔ)量的研究關(guān)注度極高[6]。國外對(duì)森林碳匯成本的研究也有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。丹麥、英國、澳大利亞、加拿大和挪威等發(fā)達(dá)國家成立CO2減排交易體系，促進(jìn)森林碳匯市場(chǎng)的發(fā)展[7]。荷蘭于20世紀(jì)90年代初成立森林碳吸收基金會(huì)，其成功帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。此外，發(fā)展中國家如馬來西亞、阿根廷、俄羅斯、巴西、智利和墨西哥順利開展CDM森林碳匯項(xiàng)目，為經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益帶來巨大利益。為了滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求，越來越多的國家參與到碳匯項(xiàng)目工作，促進(jìn)森林可持續(xù)發(fā)展。

近幾年來，我國對(duì)森林碳儲(chǔ)量的研究也日益蓬勃。我國的研究始于20世紀(jì)70年代，但研究熱忱并不亞于國際發(fā)達(dá)國家。20世紀(jì)70年代，李文化等[8]建立了一些樹種的相對(duì)生長(zhǎng)方程，測(cè)定植被生物量和估算森林生物量。然而，此時(shí)森林碳儲(chǔ)量并未受到重視，1958年的大練鋼鐵運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致森林大面積減少，生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞，有研究結(jié)果表明，我國森林碳儲(chǔ)量以及碳密度在20世紀(jì)70年代前呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)[9]。王效科等[10]根據(jù)全國第3次森林資源的普查資料，計(jì)算了中國森林生態(tài)系統(tǒng)的植被碳儲(chǔ)量為占全球的0.6%～0.7%，指出了森林生態(tài)系統(tǒng)植被碳密度在各森林類型間差異比較大，與我國人口密度的分配特征剛好相反，從東南往西北方向呈遞增的趨勢(shì)，反映出人類活動(dòng)對(duì)森林碳密度存在極大的干擾。此后，劉國華等[11]利用森林資源清查數(shù)據(jù)研究我國17年（1977～1993年）森林碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化時(shí)發(fā)現(xiàn)森林含碳量呈遞增趨勢(shì)變化。因此可知，我國是一個(gè)森林碳儲(chǔ)量大國，森林碳匯的潛在能力需大力挖掘。

4 人工林碳儲(chǔ)量的研究進(jìn)展

4.1 純林碳儲(chǔ)量的研究

由于對(duì)木頭的需求，而原生態(tài)森林完全不能滿足對(duì)人類的供給，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境的壓力，于300多年前，人類已開始對(duì)森林進(jìn)行培育。18世紀(jì)，德國已大面積栽培針葉人工純林。然而，大規(guī)模人工森林培育始于20世紀(jì)50年代。且以定向、速生、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定和高效為特點(diǎn)人工純林為主，以期緩解對(duì)木材的需求。基于目前現(xiàn)狀，對(duì)人工純林碳儲(chǔ)量的研究也是發(fā)展的必然趨勢(shì)。當(dāng)前，已有大量研究證明人工純林也具有較強(qiáng)碳匯能力。劉婷婷等[12]在2009年研究楊樹人工林生物量及其碳儲(chǔ)量時(shí)則認(rèn)為人工林具有較大的碳匯潛力。馬煒等[13]人在研究不同林齡長(zhǎng)白落葉松人工林碳儲(chǔ)量時(shí)得出同樣結(jié)論，碳匯潛力巨大。陶玉華等2011年在研究馬尾松、杉木以及桉樹人工林碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化時(shí)認(rèn)為，馬尾松以及杉木人工林均有較好的儲(chǔ)碳功能[14]。此后，其在研究馬尾松和杉木人工純林碳儲(chǔ)量時(shí)得出相似結(jié)論：并且認(rèn)為馬尾松的儲(chǔ)碳能力隨著年限的增長(zhǎng)而增加，杉木則是以中齡林的儲(chǔ)碳量大于成熟林[15]。

由此可見，人工純林也有較好的碳匯能力，選擇合適的樹種，合理經(jīng)營，均會(huì)產(chǎn)生較好的生態(tài)效益。但是，人工純林也存在一定的弊端，栽培人工林多以用材樹種為主，且輪伐時(shí)間較短，當(dāng)達(dá)到輪伐期后，生態(tài)效益則會(huì)下降，不能同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益雙贏。

4.2 混交林碳儲(chǔ)量的研究

長(zhǎng)期栽培單一樹種的純林，生物多樣性單調(diào)，導(dǎo)致立地衰退和森林生產(chǎn)力下降，不利于可持續(xù)發(fā)展。且有實(shí)踐證明，長(zhǎng)期連作多代純林致使其碳儲(chǔ)量下降。因此改變?nèi)斯ち譅I造模式成為探討的重點(diǎn)問題，混交林生物多樣性復(fù)雜，有效合理利用空間資源，增強(qiáng)林分抗性，減少病蟲害的發(fā)生。現(xiàn)我國對(duì)人工復(fù)層林生物量、碳儲(chǔ)量的研究也日益興起。樊后保等[16]人實(shí)驗(yàn)證明，生物量的空間結(jié)構(gòu)在馬尾松純林和馬尾松-闊葉樹混交林之間存在明顯差異 ，混交林生物量分配比例明顯大于馬尾松純林。趙凱等[17]比較福建柏純林、火力楠純林和福建柏與火力楠混交林的碳儲(chǔ)量時(shí)得出結(jié)論，混交林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量高于純林。劉恩[18]在研究我國熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心人工林碳儲(chǔ)量時(shí)發(fā)現(xiàn)，混交林碳儲(chǔ)量大于純林。葉紹明等[19]在研究桉樹與馬占相思人工復(fù)層林也得出一致結(jié)論，混交林碳儲(chǔ)量大于桉樹純林。董林水等[20]研究證明荷木與馬尾松比較可大大提高混交林生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

由此可見，混交林能促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，研究混交林的碳儲(chǔ)量，既能對(duì)立地條件起到改善作用，促進(jìn)生物多樣性的發(fā)展，也能有效緩解溫室效應(yīng)的產(chǎn)生，為經(jīng)濟(jì)效益以及生態(tài)效應(yīng)帶來雙重利益。但當(dāng)前的對(duì)混交林研究存在局限性，加強(qiáng)混交林的碳儲(chǔ)量研究也將成為今后的重點(diǎn)工程。

5 總結(jié)與展望

隨著原生態(tài)林的不斷減少，人工純林大面積栽培，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，導(dǎo)致生物多樣性的降低，易發(fā)生病蟲害，林地立地條件不斷下降，阻滯森林可持續(xù)經(jīng)營發(fā)展。目前，混交林的研究還尚處在生長(zhǎng)期中。因此，以林學(xué)原則為基礎(chǔ)，改變經(jīng)營模式，加強(qiáng)對(duì)碳儲(chǔ)量的研究，才可從根本上解決問題。故提出以下幾點(diǎn)展望。

（1）以多元化經(jīng)營模式改造人工林，將傳統(tǒng)的人工純林進(jìn)行更新?lián)Q代為以混交林為主，純林為輔的經(jīng)營模式。其次，避免連作模式經(jīng)營，大力發(fā)展輪作栽培。既能維持生物多樣性，保持立地條件的平衡，滿足社會(huì)對(duì)木材的需求，又可保證碳循環(huán)的正常運(yùn)行。

（2）大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)林。經(jīng)濟(jì)果樹林的栽培，不但能有較好的儲(chǔ)碳能力，且能增加群眾的經(jīng)濟(jì)收入，保證經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的雙豐收。

（3）利用新技術(shù)，研發(fā)培育新樹種。選擇速生特性與較強(qiáng)的碳匯樹種進(jìn)行雜交育種，既能滿足速生、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定和高效的特點(diǎn)，又有較強(qiáng)的碳匯能力。實(shí)行多國合作模式，將優(yōu)勢(shì)樹種互相引進(jìn)栽培，實(shí)行互補(bǔ)原則，既能減緩解溫室效應(yīng)，又能降低對(duì)木材日益供給的緊張。

（4）封山育林，避免非法毀林。森林有極強(qiáng)的碳匯能力，也是極為容易發(fā)生火災(zāi)的因素之一。加大力度保護(hù)生態(tài)公益林，同時(shí)大力宣傳，防止濫砍濫伐，避免火災(zāi)發(fā)生。

可見，研究森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量是對(duì)人類社會(huì)的巨大貢獻(xiàn)，加強(qiáng)保護(hù)森林質(zhì)量，研發(fā)高儲(chǔ)碳、高質(zhì)量木材樹種， 滿足社會(huì)需要及生態(tài)效益多元化，保證森林可持續(xù)發(fā)展。

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