山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實驗局森林碳儲量及碳密度分析研究

蘇晶晶

(山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實驗局，山西 大同 037000)

1 研究區(qū)概況

山西省桑干河楊樹豐產(chǎn)林實驗局(下簡稱楊樹林局)是山西省九大國有林局之一。林局地處黃土高原北部東側(cè)，雁門關(guān)外和內(nèi)外長城之間，海拔在1000～1500m之間。林局所轄地區(qū)屬溫帶半干旱大陸性季風氣候，土壤以栗鈣土為主，主要樹種包括小葉楊、油松、樟子松等。截至2019年，林局經(jīng)營總面積105172.77hm2，總蓄積1878104.79m3，森林覆蓋率78.5%[1]。

2 數(shù)據(jù)來源及計量對象

本文所使用的數(shù)據(jù)來源于楊樹林局2019年森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，包括小班面積、蓄積、地類、優(yōu)勢樹種、土層厚度等詳細信息。

本次研究對楊樹林局對喬木林地、疏林地、灌木林地的喬木林層、灌木林層、枯落物層和土壤層四個碳庫進行計量。

3 研究方法

3.1 喬木林層碳儲量計算

3.1.1 喬木林

3.1.1.1 有蓄積的小班

(1)計算生物量

BEF=a+b/V[1]

式中：BEF為生物量換算因子(t/m3)；

Bi為不同優(yōu)勢樹種的生物量(t/hm2)；

V為林分蓄積量 (m3/hm2)；

a、b為常數(shù)。

(2)計算喬木林層碳儲量

式中：Si為小班面積(hm2)；

CFi為優(yōu)勢樹種含碳率(%)。

3.1.1.2 無蓄積的小班

無蓄積的小班，生物量(B)缺省值為17.99[2]。

3.1.2 疏林地

3.1.2.1 有蓄積的小班

3.1.2.2 無蓄積的小班

無蓄積的小班不計算碳儲量。

3.2 喬木林灌木層及灌木林碳儲量計算

3.2.1 喬木林灌木層

式中：Ti為生物量換算系數(shù)(t/hm2)；

灌木層含碳率(CF)缺省值0.4672。

3.2.2 灌木林

灌木林生物量(B)不分灌木種類，以7.627計算；

灌木林含碳率(CF)缺省值0.4672。

3.3 枯落物層碳儲量計算

本次只研究喬木林地的枯落物。

枯落物層含碳率(CF)缺省值0.44。

3.4 土壤碳儲量計算

式中：D為土壤容重(g/cm3)，缺省值0.5；

E為土壤厚度(cm)；

SOC為土壤有機質(zhì)含量(%)，缺省值0.2237；

3.5 總碳儲量

總碳儲量為喬木層、灌木層、枯落物層、土壤層的碳儲量之和。即：

C總=C喬1+C喬2+C疏+C灌1+C灌2+C枯+C土

3.6 碳密度

碳密度為單位面積的碳儲量。

P=C/S

4 結(jié)果與分析

4.1 不同地類碳儲量、碳密度分析

表1 不同地類碳儲量、碳密度統(tǒng)計

由表1分析得出，喬木林地碳儲量最大，占95.98%，疏林地最小，只占1.5%；喬木林地碳密度最大，灌木林地碳密度最小。

4.2 喬木層按齡組分析

表2 喬木層不同齡組的碳儲量、碳密度

由表2分析得出，過熟林所占比例最大，幼齡林次之，成熟林最小。近熟林碳密度最大，幼齡林次之，成熟林最小。

4.3 喬木層按優(yōu)勢樹種分析

表3 喬木層各優(yōu)勢樹種的碳儲量、碳密度

由表3分析得出，楊樹碳儲量最大，占59.45%，針闊混交林次之，最小為刺槐，占0.02%。闊葉混交林碳密度最大，針闊混交林次之，最小為刺槐。

5 結(jié)論與建議

5.1 喬木林是林局森林固碳的主體

楊樹林局喬木林碳儲量占總碳儲量的95.98%，說明喬木林是林局森林固碳的主體[3]。因此，要繼續(xù)增加造林面積，加強森林保護，合理經(jīng)營森林，以便充分發(fā)揮森林的固碳功能，增加碳匯潛力[2]。

5.2 中、幼齡林潛力巨大

楊樹林局幼齡林及中齡林面積占喬木林面積的19.46%，但碳密度均高于林分總碳密度，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。但林局近成過熟林比例過大，基本為楊樹“小老樹”，中幼齡林占比較小，基本為針葉林，森林齡組結(jié)構(gòu)不合理，林地質(zhì)量較低。因此，需加強中幼齡林撫育和退化林分修復，調(diào)整和優(yōu)化林分樹種結(jié)構(gòu)、齡組結(jié)構(gòu)和密度結(jié)構(gòu)，使森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定[3-7]。

5.3 營造混交林

楊樹林局混交林碳密度明顯高于純林碳密度，森林固碳作用較大。但林局單一純林還占有一定比例，混交林雖已初步形成復層異齡結(jié)構(gòu)，但高層樹木長勢弱，瀕于死亡，中層大部分為陽性樹種，長勢不旺，存在純林多、混交林偏少偏弱的情況。因此，可適當擴大闊葉樹種面積，根據(jù)林分生長狀況和自然分化情況，通過引闊入針、林苗一體化等手段，逐漸形成以混交喬木林為頂層，灌木、草、次生林的復層異齡混交結(jié)構(gòu)，建立較穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，提高林地種群的豐富度，提高森林碳儲量[8-10]。

5.4 將碳儲量估測納入日常調(diào)查中

本研究對楊樹林局森林碳儲量和碳密度進行了估算，但本研究中的一些參數(shù)是參照山西省的平均值，目前尚缺少適合楊樹林局各優(yōu)勢樹種的參數(shù)。同時，本研究未估算草本層的碳儲量，使研究結(jié)果未盡全面。因此，在今后開展森林調(diào)查中，應(yīng)對優(yōu)勢樹種、灌木、草本、枯落物生物量以及土壤層碳儲量進行調(diào)查，以進一步完善森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量估測，為林局科學經(jīng)營、分類施策提供更有效的依據(jù)[11-12]。