不同時期貴州馬尾松林碳儲量及固碳經(jīng)濟價值的變化

丁 波， 羅 輝

(1.貴州師范學(xué)院， 貴州 貴陽 550018； 2.貴州省林業(yè)科技推廣總站， 貴州 貴陽 550001)

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，對全球氣候調(diào)節(jié)具有重要作用。森林質(zhì)量的好壞直接影響生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮，其面積和蓄積量變化受多種因素的相互制約。馬尾松(Pinusmassoniana)是我國常用的造林樹種，其綜合利用率高，具有速生、豐產(chǎn)、適應(yīng)性強及耐貧瘠等特點[1]。貴州省2015年第四次森林資源二類調(diào)查結(jié)果顯示，馬尾松林面積160.18×104hm2，蓄積量153.71×106m3，分別占全省森林面積和蓄積量的23.98%和29.45%，在全省森林生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用。森林資源和碳儲量在不同空間與時間均會發(fā)生變化。近年來，諸多學(xué)者從省級層面對福建[2]、廣西[3]、湖南[4]和安徽[5]等省(區(qū))碳儲量動態(tài)變化及特征進(jìn)行研究，同時對一些森林資源豐富的地區(qū)及縣級森林碳儲量[6-7]及資源變化[8]進(jìn)行分析。目前，未見馬尾松林碳儲量及固碳經(jīng)濟價值動態(tài)變化的報道。為此，利用2006年和2015年貴州省森林資源二類調(diào)查的馬尾松林?jǐn)?shù)據(jù)，研究貴州省馬尾松林資源碳儲量及固碳經(jīng)濟價值的動態(tài)變化特征，以期為貴州馬尾松林的可持續(xù)經(jīng)營及其采伐方案的編制提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

貴州位于云貴高原斜坡面上，山地和丘陵面積約占92.5%，山高坡陡，縱橫溝壑，垂直落差大，石漠化和水土流失較為嚴(yán)重，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，平均海拔1 100 m[9]。平均氣溫最冷月3～6℃，最熱月22～25℃。森林資源豐富，土壤類型多，黃壤多集中于中部和東部，黃棕壤西北部分布較多，西南部為紅壤。由于小氣候特征使其植被類型豐富，分布了大量的針葉林和地帶性闊葉植物，原生性植被多為常綠及落葉闊葉混交林。

1.2 數(shù)據(jù)來源

馬尾松林的蓄積、面積、林齡和林組劃分?jǐn)?shù)據(jù)，來源于2006年和2015年的2次森林資源二類調(diào)查。

1.3 方法

1.3.1 馬尾松生物量的估算 植被生物量的計算方法采用材積-生物量估測方法[4]。參照文獻(xiàn)[10]的方法碳含量為0.459 6，利用馬尾松生物量蓄積的換算系數(shù)建立植被蓄積量(V)與生物量(B)的關(guān)系。

B=0.510 4V+1.045 1

式中，B為馬尾松林分生物量(t/hm2)，V為馬尾松林蓄積量(m3/hm2)。

1.3.2 植被碳密度和碳儲量的估算 喬木、灌木、草本和濕地被物幾個層次考察森林植被的碳儲量組成，數(shù)據(jù)以喬木層植被蓄積量為主，估算時只計算喬木層的碳密度和碳儲量。即森林植被碳儲量為植被生物量與其含碳率的乘積[3]，植被碳密度為植被碳儲量除以森林面積。

1.3.3 固碳經(jīng)濟價值的估算 目前，森林固碳效益的計算有人工固定CO2成本法、造林成本法和碳稅標(biāo)準(zhǔn)法等代表性的貨幣轉(zhuǎn)換參數(shù)[11]。由于計算相對復(fù)雜，考慮因素較多，研究采用蘭秀等[3,12]的方法計算，即森林植被固碳經(jīng)濟價值為固碳單價和森林植被碳儲量的乘積，固碳單價純碳的價格為174元/tC。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Wps 2010和Origin 8.6對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同時期貴州省馬尾松林的碳密度

從表1可知，2006年和2015年從幼齡林至過熟林馬尾松林碳密度平均分別為17.87 t/hm2和22.27 t/hm2。2006年和2015年其幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林的碳密度分別為10.53 t/hm2、16.44 t/hm2、20.14 t/hm2、26.17 t/hm2、16.08 t/hm2和11.12 t/hm2、19.57 t/hm2、25.82 t/hm2、31.75 t/hm2、23.10 t/hm2，2015年較2006年分別提高5.60%、19.04%、28.20%、21.32%和43.66%。2個階段均是成熟林碳密度最大，幼齡林最小。表明，貴州馬尾松林質(zhì)量正逐年轉(zhuǎn)好。

表1 不同時期貴州馬尾松林的碳密度Table 1 Carbon density of P. massoniana forest in different periods in Guizhou t/hm2

2.2 貴州不同地區(qū)各時期馬尾松林的面積與碳儲量

從表2可知，2006年和2015年貴州貴陽、六盤水和遵義等地馬尾松林的面積與碳儲量的變化。面積：全省合計從2006年的173.12萬hm2降至2015年的160.18萬hm2，減少12.94萬hm2，2015年較2006年平均減少7.47%。在不同地區(qū)中，貴陽、遵義、畢節(jié)和黔東南有所減少，2015年較2006年分別減少11.75%、17.10%、16.48%和18.05%；其余地區(qū)有所增加，其中六盤水和黔西南增加最多，分別增加133.33%和152.94%。碳儲量：從2006年2 554.56萬tC增至2015年3603.56萬tC，增加1 049.00萬tC，年均增長116.56萬tC，2015年較2006年平均增加41.06%。貴陽、遵義和畢節(jié)等不同地區(qū)均有所增加，其中六盤水和黔西南增加最多，分別增加160.98%和188.80%；安順和黔東南(除貴安新區(qū)外)增加相對最少，分別為12.01%和21.79%。

表2 貴州不同地區(qū)各時期馬尾松林的面積及碳儲量Table 2 Carbon storage and area of P. massoniana forest in different periods in Guizhou

2.3 貴州不同地區(qū)馬尾松林碳儲量的空間分布

從圖1可知，2006年貴州不同地區(qū)馬尾松林碳儲量分配比例存在明顯差異，貴陽、遵義、銅仁、黔東

南和黔南州碳儲量共計占95.05%，2015年該地區(qū)共計占94.95%；2006年和2015年，均以黔東南占比最高，分別為27.30%和23.57%，2015年較2006年降低3.73%；遵義其次，分別為23.41%和22.54%，2015年較2006年降低0.87%；六盤水最低，分別為0.11%和0.21%，2015年較2006年升高90.91%。

2.4 貴州馬尾松林固碳經(jīng)濟價值的變化情況

從表3看出，不同時期貴州馬尾松林固碳經(jīng)濟價值發(fā)生明顯變化，總固碳經(jīng)濟價值從2006年的44.45億元增至2015年的62.70億元，提高41.06%。幼齡林至過熟林固碳經(jīng)濟價值呈先增大后減小的變化，但出現(xiàn)的拐點不一致。2006年：中齡林最高，為20.36億元；幼齡林其次，為13.23億元；過熟林最低，為0.11億元。2015年：成熟林最高，為25.65億元；中齡林其次，為18.40億元；過熟林最低，為1.21億元。幼齡林和中齡林固碳經(jīng)濟價值2015年較2006年分別降低65.08%和9.63%；近熟林、成熟林和過熟林固碳經(jīng)濟價值2015年分別為2006年的2.95倍、6.22倍和11.00倍。表明，貴州馬尾松林固碳能力逐漸隨著時間推移而提高，森林質(zhì)量向良好方向發(fā)展。

表3 貴州不同時期馬尾松林固碳經(jīng)濟價值Table 3 Economic value of carbon sequestration of P. massoniana forest in different periods in Guizhou 億元

3 結(jié)論與討論

森林是動態(tài)的碳庫，受面積和質(zhì)量的影響較大。研究結(jié)果表明，貴州馬尾松林面積從2006年的173.12萬hm2降至2015年的160.18 萬hm2，減少12.94 萬hm2，但平均碳密度從2006年的17.87 t/hm2增至2015年的22.27 t/hm2，提高4.4 t/hm2，兩次二類調(diào)查數(shù)據(jù)估算碳密度以成熟林最高，分別為26.17 t/hm2和31.75 t/hm2。碳儲量從2006年的2 554.56萬tC增至2015年的3 603.56萬tC，增加1 049.00萬tC，年均增長116.56萬tC。表明，貴州馬尾松林森林質(zhì)量逐步提高，得益于貴州省實施的中幼林撫育項目，項目實施使林分環(huán)境得到改善，林分質(zhì)量得到提高，馬尾松林的碳密度提高和碳儲量增加。

研究得出的馬尾松林碳密度低于同期四川(26.10 t/hm2[13])和浙江(27.00 t/hm2[14])，但高于湖南(12.36 t/hm2[4])、安徽(19.84 t/hm2[5])和云南(19.84 t/hm2[15])；碳儲量高于同期浙江(1 600.00萬tC[14])、湖南(2 196.00萬tC[3])、云南(2 611.00萬tC[15])、湖北(1 956.00萬tC)、四川(1 599.00萬tC[12])及安徽(695.00 萬tC[5])。表明，貴州省馬尾松林在碳貯存方面發(fā)揮了重要作用，但由于貴州馬尾松林碳密度還有提高空間，還需進(jìn)一步開展森林撫育和經(jīng)營，促進(jìn)馬尾松林的健康可持續(xù)生長。

2006-2015年，貴州不同地區(qū)馬尾松林碳儲量均成增加趨勢，平均提高41.06%。其中六盤水和黔西南增加最多，分別增加160.98%和188.80%。2006年貴陽、遵義、銅仁、黔東南和黔南州碳儲量占95.05%，2015年該地區(qū)同樣占94.95%。2006年和2015年2次二類調(diào)查顯示，碳儲量均以黔東南占比最高，分別占27.30%和23.57%，2015年較2006年降低3.73%；遵義其次，分別占23.41%和22.54%，2015年較2006年降低0.87%。六盤水最低，分別為0.11%和0.21%，2015年較2006年升高90.91%。馬尾松林碳儲量分布不均，主要受林地利用方式[16]、種植習(xí)慣、土壤適應(yīng)性、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展模式等因素的影響。

研究結(jié)果表明，2006-2015年，貴州馬尾松林固碳經(jīng)濟價值呈增長趨勢，主要原因是中幼林面積減少，近熟林和成熟林面積增大，森林撫育及森林質(zhì)量提高所致?？偣烫冀?jīng)濟價值從2006年的44.45億元增至2015年的62.70億元，是同期四川省馬尾松林固碳經(jīng)濟價值27.82億元[12]的2.25倍，顯著高于河南2008年馬尾松固碳價值4.0億元[17]。不同林齡階段，2006年以中齡林最高(20.36億元)，2015年以成熟林最高(25.65億元)。過熟林最低，2006年和2015年分別為0.11億元和1.21億元。主要原因是面積少和林分殘缺所致。幼齡林和中齡林固碳經(jīng)濟價值2015年較2006年分別降低65.08%和9.63%；近熟林、成熟林和過熟林固碳經(jīng)濟價值2015年分別為2006年的2.95倍、6.22倍和11.00倍。表明，貴州馬尾松林固碳能力逐漸隨著時間推移而提高，森林質(zhì)量向良好方向發(fā)展。