木質(zhì)生物質(zhì)碳匯能力統(tǒng)計方法應(yīng)用研究：江蘇案例

楊加猛，葉佳蓉

（南京林業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，南京 210037）

2016年12月，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《生態(tài)文明建設(shè)目標(biāo)評價考核辦法》中明確提出，生態(tài)文明建設(shè)目標(biāo)評價考核在資源環(huán)境生態(tài)領(lǐng)域有關(guān)專項考核的基礎(chǔ)上綜合開展，采取評價和考核相結(jié)合的方式，實行年度評價、五年考核。大力發(fā)展作為在生態(tài)建設(shè)中具有首要地位、在應(yīng)對氣候變化中具有特殊地位的林業(yè)，正如習(xí)近平主席所論述的那樣：是全面建成小康社會的重要內(nèi)容，是生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措[1]。因此，科學(xué)核算森林和其他木質(zhì)生物質(zhì)的碳匯能力，并將其作為反映各地區(qū)資源環(huán)境生態(tài)狀況的一項重要指標(biāo)，對于科學(xué)考核各地區(qū)的綠色發(fā)展程度和生態(tài)文明建設(shè)水平無疑具有積極的現(xiàn)實意義。

木質(zhì)生物質(zhì)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體和最大的碳儲存庫，在抵消溫室氣體排放、穩(wěn)定大氣CO2濃度方面具有重要作用[2-3]。據(jù)估計，全球植被貯存了550±100Pg(1Pg=1015g)的碳，其中約占植被面積28%的木質(zhì)生物質(zhì)貢獻(xiàn)了總量的77%[4]。一些學(xué)者分別從國家、流域和省級層面，對森林植被的固碳能力及其變化等進(jìn)行了研究[5-9]。但由于森林生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性和研究者所采用研究方法的不同，在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的測算結(jié)果上仍然存在著較大差別，例如測算出的美國陸地碳匯量變化介于每年0.078～1.7PgC之間，相差高達(dá)20～34倍[10]。就國內(nèi)的木質(zhì)生物質(zhì)碳匯研究而言，目前多以生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法對森林的碳儲量進(jìn)行大致估算[11-12]，核算過程中采用的轉(zhuǎn)換系數(shù)缺乏統(tǒng)一規(guī)定，通常不考慮林下部分的生物量[13]，也忽略了疏林、四旁樹和散生木等森林以外木質(zhì)生物質(zhì)的碳匯貢獻(xiàn)[14]，而這一部分木質(zhì)生物質(zhì)事實上對固定CO2具有重要作用。

針對省級層面木質(zhì)生物質(zhì)碳匯能力方面的精確核算相對缺乏的狀況，本文基于國家發(fā)改委《省級溫室氣體清單編制指南》（下文簡稱《編制指南》）中確定的省級森林和其它木質(zhì)生物質(zhì)碳匯核算的范圍、內(nèi)容與方法[15]，以占全國1%的國土面積，承載著全國6%人口和10%經(jīng)濟(jì)總量的江蘇省為例，對其森林和其它木質(zhì)生物質(zhì)的全林生物量碳匯能力及其時空分布狀況進(jìn)行統(tǒng)計核算和分析，為我國省域?qū)用娴哪举|(zhì)生物質(zhì)碳匯能力統(tǒng)計提供應(yīng)用參考，同時為提升案例地區(qū)的木質(zhì)生物質(zhì)碳匯能力和生態(tài)文明建設(shè)水平提供決策支持。

1 方法與數(shù)據(jù)

1.1 研究方法

木質(zhì)生物質(zhì)包括森林和其它木質(zhì)生物質(zhì)。其中，“森林”包括喬木林（林分）、竹林、經(jīng)濟(jì)林和國家特別規(guī)定的灌木林；“其它木質(zhì)生物質(zhì)”包括不符合森林定義的疏林、散生木和四旁樹。木質(zhì)生物質(zhì)的碳匯變化，既包括森林生長生物量的碳吸收，也包括采伐、薪炭材采集等活立木消耗所導(dǎo)致的碳排放，計算方法如下：

式（1）中：△C生物量為木質(zhì)生物質(zhì)生物量的碳貯量變化（t碳），△C喬為喬木林（林分）生物量生長的碳吸收（t碳），△C散四疏為散生木、四旁樹、疏林生物量生長的碳吸收（t碳），△C竹/經(jīng)/灌為竹林（或經(jīng)濟(jì)林、灌木林）生物量的碳貯量變化（t碳），△C消耗為活立木消耗生物量的碳排放（t碳）。

在所核算年份，木質(zhì)生物質(zhì)生長的生物量碳吸收和活立木消耗的生物量碳排放，按如下方式核算：

式（2）-式（5）中，V喬為所核算年份的喬木林總蓄積量（m3），V散四疏為散生木、四旁樹、疏林總蓄積量（m3），V活立木為活立木總蓄積量（m3），GR為活立木蓄積的年生長率（%），CR為活立木蓄積的年消耗率（%），為基本木材密度的全省加權(quán)平均值（t/m3），為生物量轉(zhuǎn)換因子的全省加權(quán)平均值（無量綱），△A竹/經(jīng)/灌為竹林（或經(jīng)濟(jì)林、灌木林）面積的年度變化（ha），B竹/經(jīng)/灌為竹林（或經(jīng)濟(jì)林、灌木林）平均單位面積生物量（t/ha），0.5為IPCC推薦的生物量含碳率。

對于喬木林生物量生長的碳吸收，通過實際采樣測定或文獻(xiàn)資料，可獲得各優(yōu)勢樹種的基本木材密度（SVD）和生物量轉(zhuǎn)換系數(shù)（BEF），由此計算出全省加權(quán)平均的基本木材密度（）和生物量轉(zhuǎn)換系數(shù)（），核算方式如下：

式（6）和式（7）中，V喬與式（2）相同，Vi為本省區(qū)市喬木林第i樹種（組）蓄積量（m3），BEFi為本省區(qū)市喬木林第i樹種（組）的生物量轉(zhuǎn)換系數(shù)，即全林生物量與樹干生物量的比值（無量綱），SVDi為本省區(qū)市喬木林第i樹種（組）的基本木材密度（t/m3），i為本省區(qū)市喬木林優(yōu)勢樹種（組）（i=1,2,3,…,n）。

1.2 數(shù)據(jù)來源

木質(zhì)生物質(zhì)的蓄積量、面積等活動水平數(shù)據(jù)，來源于江蘇省歷次森林資源連續(xù)清查資料，見表1。

江蘇省木質(zhì)生物質(zhì)的活立木蓄積量年生長率與消耗率數(shù)據(jù)，見表2。全省加權(quán)平均的基本木材密度（）和生物量轉(zhuǎn)換系數(shù)（），參照《編制指南》中的江蘇參考值，即江蘇=0.395，江蘇=1.603。竹林、經(jīng)濟(jì)林和灌木林的平均單位面積生物量，參考《編制指南》中的全國平均值，按全林單位面積生物量進(jìn)行核算，取B竹=68.48(t/ha)，B經(jīng)=35.21(t/ha)，B灌=17.03(t/ha)。

表1 江蘇省木質(zhì)生物質(zhì)清查數(shù)據(jù)

表2 江蘇省活立木蓄積量年生長率和消耗率

2 結(jié)果與討論

2.1 江蘇省木質(zhì)生物質(zhì)碳匯的動態(tài)變化

基于江蘇省1995年以來的4次森林資源連續(xù)清查資料，核算出江蘇省木質(zhì)生物質(zhì)的年均碳匯變化情況，見表3。由表3看出，在所核算的3個清查間隔期內(nèi)，江蘇省木質(zhì)生物質(zhì)的年均碳匯分別為23.02×104t C，62.26×104t C和228.29×104t C，折算成CO2e分別為84.48×104t CO2e，228.49×104t CO2e和837.82×104t CO2e，增長趨勢明顯。

表3 江蘇省木質(zhì)生物質(zhì)年均碳匯變化

就每公頃森林年吸收CO2的能力而言，江蘇省木質(zhì)生物質(zhì)在2000、2005和2010年分別達(dá)到2.05t CO2e/(ha·a)、2.95 t CO2e/(ha·a)和5.17t CO2e/(ha·a)，年度平均達(dá)3.39t CO2e/(ha·a)，高于郭兆迪等人[7]基于全國森林資源清查數(shù)據(jù)核算出的2.42tCO2e/(ha·a)和Pan 等人[16]2.83 t CO2e/(ha·a)的中國平均水平（未包含中國臺灣、香港和澳門地區(qū)），但低于日本和歐洲的3.63 t CO2e/(ha·a)和4.81t CO2e/(ha·a)的碳匯能力。需要說明的是，本文中的森林碳匯，是基于全林單位面積生物量的核算，而郭兆迪和Pan等人核算的森林生物量碳匯能力是基于地上部分的生物量，并且沒有包含疏林、四旁樹和散生木等森林以外木質(zhì)生物質(zhì)的生物量，因此其核算結(jié)果相比較為保守。

就江蘇省木質(zhì)生物質(zhì)碳匯快速增加的原因來看，一方面，江蘇省林地和森林面積穩(wěn)步增加、活立木總蓄積和森林蓄積迅速增長是導(dǎo)致森林碳匯顯著增加的直接原因。1995年，江蘇省林地面積和森林面積僅為59.26×104ha和46.24×104ha，2010年分別增加到178.70×104ha和162.10×104ha，而活立木總蓄積和森林蓄積則由1995年的3 633.57×104m3和865.77×104m3分別增加到2010年的8 461.42×104m3和6 470.0×1044m3。特別是2003年以來，江蘇省實施了“綠色江蘇”戰(zhàn)略，帶動了全省造林面積的顯著增加。僅2003—2009年，全省植樹造林總面積就達(dá)81.07×104ha，超過“綠色江蘇”戰(zhàn)略實施前30年的總和，森林覆蓋率年均提高1.1%[17]，由此直接推動了江蘇省森林碳匯的大幅增加。

另一方面，江蘇省林木年生產(chǎn)量一直大于消耗量，且長消差別逐步加大，這是保證江蘇省木質(zhì)生物質(zhì)碳匯能夠持續(xù)增加的主要原因。由表2可知，1995—2000年，江蘇省活立木蓄積量年生長率與消耗率較為接近，分別為16.20%和15.42%，而2006—2010年則變?yōu)?5.20%和7.18%，消耗率僅為生長率的47.2%。原因在于，生長方面，“綠色江蘇”實施以來快速增加的造林面積中，以速生豐產(chǎn)的楊樹為主要造林樹種，且處于中幼齡期的林木增長速度較快（江蘇喬木林單位面積蓄積量由1995年的39.93m3/ha增加到2010年的51.89m3/ha）；與此同時，林木消耗則由于森林資源管理加強(qiáng)，木材價格近年有所下降導(dǎo)致農(nóng)民采伐意愿減弱等原因而有所減少。

2.2 江蘇省木質(zhì)生物質(zhì)碳匯的空間分布

基于2010年江蘇省森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)[17]，確定出江蘇省木質(zhì)生物質(zhì)溫室氣體吸收和排放的活動水平，據(jù)此核算出江蘇省木質(zhì)生物質(zhì)碳匯的空間分布情況（見表4）。

由表4看出，江蘇省各地級市的木質(zhì)生物質(zhì)的碳匯能力差異較大。例如，蘇北地區(qū)的徐州、淮安和宿遷的年碳匯總量分別達(dá)到52.17×104t C、38.67×104t C和38.22×104t C，鹽城和連云港也達(dá)到25.94×104t C和19.84×104t C，而蘇南的南京、蘇州、無錫、常州和鎮(zhèn)江5市的年森林碳匯總量僅為3.89×104t C～9.53×104t C，位于蘇中地區(qū)的南通、揚(yáng)州和泰州3市的年均碳匯能力介于蘇北和蘇南之間。

表4 江蘇省木質(zhì)生物質(zhì)活動水平

江蘇省各地級市的單位面積森林年吸收CO2情況，見圖1。其中，宿遷、淮安和揚(yáng)州分別以年均7.49 t CO2e/(ha·a)、7.02t CO2e/(ha·a)和 6.58 t CO2e/(ha·a)位居前三，徐州作為年碳匯總量排名首位的地級市，其單位面積森林年吸收CO2e也達(dá)到了6.01t CO2e/(ha·a)，與同處蘇北的鹽城和連云港較為接近。無錫則以4.54t CO2e/(ha·a)的單位面積年均碳匯能力，位居蘇南5市之首，其余蘇南4市的年均森林碳匯能力也達(dá)到了2.47-3.19t CO2e/(ha·a)，接近或達(dá)到全國的平均水平。

圖1 江蘇省各地級市年均單位面積木質(zhì)生物質(zhì)碳匯能力

3 結(jié)論與建議

①關(guān)于木質(zhì)生物質(zhì)的碳匯統(tǒng)計，政府部門和學(xué)界目前仍以森林碳儲量的存量核算為主，缺少對森林及其它木質(zhì)生物質(zhì)碳匯能力的增量統(tǒng)計。我國森林清查工作一般是每隔五年進(jìn)行一次，因此，建議將各省、自治區(qū)、直轄市的森林資源清查數(shù)據(jù)與我國生態(tài)文明建設(shè)目標(biāo)評價考核中的五年考核期相對應(yīng)，對森林和林下部分的生物量以及疏林、四旁樹和散生木等森林以外木質(zhì)生物質(zhì)的碳匯增量進(jìn)行核算，并將其作為生態(tài)文明建設(shè)目標(biāo)評價考核體系中的專項統(tǒng)計數(shù)據(jù)，納入各地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃中的資源環(huán)境約束性指標(biāo)，以切實踐行“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念，推動各地區(qū)加快生態(tài)文明和美麗中國建設(shè)的自覺性。

②就案例地區(qū)的統(tǒng)計結(jié)果而言，江蘇省木質(zhì)生物質(zhì)的碳匯總量和單位面積年均碳匯能力，在過去的20a中呈現(xiàn)出顯著的增長態(tài)勢。其中，年均碳匯總量由1995—2000年間的84.48×104t CO2e/a，增加到 2006—2010年的837.82×104t CO2e/a，單位面積年均碳匯能力則由2000年的2.05t CO2e/(ha·a)增加到2010年的5.17 t CO2e/(ha·a)。這主要受益于江蘇省林地和森林資源的快速增長，以及林木年生產(chǎn)量一直大于消耗量等方面的貢獻(xiàn)?？梢灶A(yù)見，繼續(xù)推進(jìn)“綠色江蘇”建設(shè)，穩(wěn)步增加和科學(xué)經(jīng)營森林資源，將有助于保持江蘇省木質(zhì)生物質(zhì)碳匯能力的持續(xù)增長。

③案例地區(qū)的空間分布上，木質(zhì)生物質(zhì)的碳匯能力存在顯著差異。其中，蘇北地區(qū)明顯高于蘇中和蘇南地區(qū)。在13個地級市中，徐州、淮安和宿遷的年均碳匯總量位居前三，分別達(dá)到52.17×104t C/a、38.67×104t C/a和38.22×104t C/a，而排名靠后的鎮(zhèn)江、常州和蘇州僅為3.89×104t C/a、4.64×104t C/a和4.90×104t C/a，這主要與各地區(qū)的森林蓄積總量和林分結(jié)構(gòu)變化有關(guān)。單位面積年均碳匯能力上，最高的宿遷達(dá)7.49t CO2e/(ha·a)，而最低的鎮(zhèn)江為2.47t CO2e/(ha·a)，不過也已接近全國的平均水平，這說明江蘇省的森林資源質(zhì)量和經(jīng)營管理能力得到了明顯提高。因此，進(jìn)一步推進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)而木質(zhì)生物質(zhì)碳匯能力較弱地區(qū)的林分結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高單位面積林地生產(chǎn)力，無疑將為提高省域溫室氣體排放的抵償效應(yīng)作出更大貢獻(xiàn)。