冕寧縣森林碳儲量現(xiàn)狀估算與分析

吳修蘭

(冕寧縣林業(yè)局，四川 冕寧 615600)

目前，氣候變暖已然成為嚴(yán)重的環(huán)境問題，給全球可持續(xù)發(fā)展帶來了深刻影響。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，也是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，其中森林植被部分碳庫占全球植被碳庫的77.10%，森林土壤碳庫儲存了全球土壤碳儲量的40%左右[1]。森林系統(tǒng)在吸收CO2等溫室氣體、減緩氣候變化中發(fā)揮著不可替代的作用[2]。森林碳儲量作為研究森林與大氣之間碳交換的基本參數(shù)，能為準(zhǔn)確評估固碳潛力、維護(hù)全球碳平衡提供有效的數(shù)據(jù)支持，因而森林碳儲量估算已成為全球碳循環(huán)研究的焦點(diǎn)之一[3]。近年來國外很多學(xué)者在大尺度或區(qū)域尺度上對森林植被碳貯量及其碳匯功能[4-7]以及不同利用條件下的天然林[8]和人工林[9]碳密度進(jìn)行了大量研究。

本研究基于冕寧縣2015年森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，利用生物量擴(kuò)展因子法，采用改良的計(jì)算參數(shù)，從不同齡組、林型等方面進(jìn)行考慮，對冕寧縣森林資源的生物量、碳儲量及碳密度進(jìn)行了估算，旨在掌握冕寧縣森林植被的碳儲量和碳密度狀況，分析其變化趨勢，為研究全縣森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 研究資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

冕寧縣位于四川省西南部，涼山彝族自治州北部，屬于亞熱帶西部半濕潤氣候區(qū)，地理位置為東經(jīng)101°38′～102°25′、北緯28°05′～29°02′之間。冕寧縣光照充足、雨熱同季，全年冬暖春旱，干濕季節(jié)明顯，氣溫平均較差小，日較差大，冬季溫暖，夏季涼爽。年平均氣溫13.8 ℃，1月最冷，平均5.8 ℃，7月最熱，平均20.8 ℃。無霜期235 d，年平均降雨量1 075 mm。全年日照時數(shù)2 088 h。

全縣森林覆蓋率34.7%。物種豐富，有喬木、灌木、草本植物共140科，341屬、608種。主要用材樹種有云南松、冷杉、云杉、鐵杉、櫟類、樺木等；經(jīng)濟(jì)林木有花椒、核桃、板栗、蟲樹等。

1.2 研究資料

主要是冕寧縣2015年度森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，包括各類林分的齡級(幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林)、面積和蓄積，經(jīng)濟(jì)林、灌木林、疏林的面積，從冕寧縣林業(yè)局獲取。

1.3 研究方法

本研究采用生物量擴(kuò)展因子法對森林植被碳儲量進(jìn)行估算，根據(jù)冕寧縣優(yōu)勢樹種(組)木材含碳率、木材密度等(表1)進(jìn)行對比分析，進(jìn)而對森林植被碳儲量進(jìn)行估算。

其中：森林植被碳儲量的關(guān)系式為：

C=V×S×BEF×(1+R)×D×CF[10]

式中，C為某一森林類型的森林植被碳儲量(t),V為某一森林類型的單位蓄積量(m3),S為某一優(yōu)勢樹種(組)的面積(m2),BEF為某一森林類型的生物擴(kuò)展因子,R為某一樹組地下生物量與地上生物量的比值,D為某一優(yōu)勢樹種(組)的木材密度(td·m·m-3),C為某一優(yōu)勢樹種(組)的生物量含碳率(td·m)-1。文中森林的碳貯量僅指林木的活生物量，不包括森林生態(tài)系統(tǒng)中的枯死木、下木層、枯枝落葉層以及森林土壤層等的貯量。

鑒于該次調(diào)查數(shù)據(jù)中竹林、灌木林、經(jīng)濟(jì)林3個樹種(組)的蓄積量無法準(zhǔn)確獲取，故此次研究采用單位面積平均生物量乘以面積的方式計(jì)算其總生物量，進(jìn)而通過含碳率計(jì)算得出其總的碳儲量[11]。我國秦嶺淮河以南的灌木林平均生物量約為19.76 t·hm-2，經(jīng)濟(jì)林的平均生物量為23.70 t·hm-2[12]。

表1 優(yōu)勢樹種(組)含碳率、木材密度、擴(kuò)展因子、地下/地上生物量比值參考值

注：參數(shù)來源于《中華人民共和國氣候變化第二次國家信息通報(bào)》“土地利用變化與林業(yè)溫室氣體清單”(2013)；BEF是地上生物量與樹干生物量的比值，無量綱；RSR是地下生物量與地上生物量的比值，無量綱；SVD是基本木材密度(干重，t·m-3)； CF是含碳率(%)。

2 結(jié)果與分析

2.1 冕寧縣森林碳貯量和碳密度現(xiàn)狀

冕寧縣2015年喬木林總碳儲量為8.40 Tg，碳密度為42.09 Mg·hm-2，灌木林總碳儲量為1.93 Tg，碳密度為19.76 Mg·hm-2，經(jīng)濟(jì)林總碳儲量為0.04 Tg，碳密度為23.7 Mg·hm-2，疏林地總碳儲量為0.03 Tg，碳密度為7.4 Mg·hm-2(表2)。

冕寧縣2015年森林植被碳儲量主要儲存在喬木林中，喬木林占森林總碳儲量的80.75%，灌木林占18.75%，疏林和經(jīng)濟(jì)林分別占0.25%和0.42%。灌木林、疏林和經(jīng)濟(jì)林在森林植被碳儲量的貢獻(xiàn)中相對較少，這三種類型的森林植被碳儲量共2.0 Tg，只占總碳儲量的19.25%，碳密度要低于全州的碳密度44.31 Mg·hm-2。

表2 2015年冕寧縣森林植被碳儲量與碳密度組成表

2.2 優(yōu)勢樹種(組)不同齡組碳儲量和碳密度組成

由表3可知，各優(yōu)勢樹種(組)碳儲量構(gòu)成中，主要為云杉、冷杉、絲栗、云南松、華山松、高山松、高山櫟等。

表3 2015年冕寧縣主要優(yōu)勢樹種(組)不同齡級碳儲量與碳密度

2015年各齡組碳儲量構(gòu)成中，近熟林的最大，然后從大到小，依次為過熟林、成熟林、中齡林、幼齡林。這表明冕寧縣喬木林比較成熟，目前以近熟林為主，其蓄積量、生物量、碳儲量大，碳匯能力較強(qiáng)，碳匯的功能從幼齡林開始逐漸增大，整個趨勢呈上升趨勢，但各林分有待于進(jìn)一步加強(qiáng)管理，特別是中幼林，以充分發(fā)揮其碳匯功能。

2.3 同一齡級不同喬木林類型的碳匯能力比

由表3可知，同一齡級、不同類型喬木林的碳匯能力各不相同。在幼齡林中，云南松林與絲栗的碳儲量較大；在中齡林中，云南松的碳儲量最大；在近熟林中，也是云南松與絲栗的碳儲量較大；在成熟林中，云冷杉與絲栗的碳儲量較大；在過熟林中，云冷杉的碳儲量最大。

由于各樹種(組)生長特性、木材密度及含碳率等各方面的不同，使得各優(yōu)勢樹種(組)的碳儲量存在一定差異，在研究區(qū)內(nèi)，針葉林占有很重要的地位。

2.4 喬木林中天然林與人工林的碳儲量和碳密度的變化趨勢

由表4可知，天然林的碳儲量與碳密度大于人工林，主要原因在于天然林的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人工林的面積。天然林的碳密度近熟林>過熟林>成熟林>中齡林>幼齡林；人工林的碳密度過熟林>成熟林>近熟林>中齡林>幼齡林。

表4 2015年冕寧縣不同齡級天然林與人工林面積、碳儲量、碳密度

3 結(jié)論

(1)冕寧縣喬木林碳儲量在總碳儲量占用很高的比例。喬木林不同齡級碳儲量變化由高到低分別是近熟林>過熟林>成熟林>中齡林>幼齡林。同一齡級，不同類型喬木林的碳儲量能力表現(xiàn)各異。天然林的碳密度大于人工林。

(2)近幾年冕寧縣由于森林經(jīng)營管理水平不斷提高，其森林面積也在逐步的增長，所以森林質(zhì)量和碳儲量相應(yīng)的增加。隨著林齡結(jié)構(gòu)的改善，森林成熟度不斷增加，冕寧縣喬木林的碳儲量和碳密度都將呈上升趨勢。

(3)由于成、過熟林生長基本趨于平緩，碳匯功能將減弱，對這一地區(qū)，一是繼續(xù)實(shí)施天然林保護(hù)工程以穩(wěn)定該區(qū)域的碳儲量；二是合理采伐成、過熟林，采伐跡地及時更新造林，為森林碳匯提供新的發(fā)展空間。同時加強(qiáng)這一地區(qū)的森林撫育，如對低產(chǎn)低效林進(jìn)行林分改造，提高森林碳匯功能。隨著森林生長，現(xiàn)有人工林經(jīng)營與管理水平的提高，該區(qū)域內(nèi)森林碳儲量也將會得到穩(wěn)步的提升。

(4)本研究中經(jīng)濟(jì)林、疏林、灌木的生物量估算采用平均生物量法，此方法采用固定的單位面積生物量值來估算以上這些植被類型的生物量，沒有針對特定區(qū)域的特殊值，使估算結(jié)果存在一定的誤差，因此，有必要進(jìn)一步研究、開發(fā)適合特定區(qū)域的森林植被碳儲量估算方法。