鄰水縣喬木林碳匯功能研究

劉俊甫，羅曉華

(1.鄰水縣自然資源和規(guī)劃局，四川 鄰水638500；2.四川省林業(yè)科學(xué)研究院，成都 610081)

大氣中CO2等溫室氣體濃度增加引起全球氣候變暖，不僅威脅全球的生態(tài)和環(huán)境，也威脅人類自身的生存和發(fā)展，已經(jīng)成為國際社會日益關(guān)注的熱點。森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在減緩全球氣候變暖、維持全球碳循環(huán)與碳平衡、降低大氣CO2濃度、增加碳匯等方面發(fā)揮著越來越重要的作用，是控制地球變暖的重要緩沖器[1-7]。

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進行了大量研究，估算了全球或區(qū)域森林植被的碳貯量及其變化，這些研究表明北半球溫帶森林和北方森林起著CO2“匯”的作用[8-12]；國內(nèi)研究表明，中國森林自20世紀70年代以來亦是碳匯[13-16]。 隨著清潔發(fā)展機制(CDM)造林再造林項目(ARP)的實施，開展一定區(qū)域尺度森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能的評價工作，對于了解區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯量及碳匯經(jīng)濟價值，建立區(qū)域生態(tài)效益評價、生態(tài)補償機制以及進行碳匯交易、保護森林資源等方面具有重大意義[17-20]。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

鄰水縣隸屬于四川省廣安市，介于東經(jīng)106°41′～107°18′，北緯30°01′～30°33′之間，為川東褶皺平行嶺谷、低山丘陵區(qū)，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，冬暖春早，夏長秋短，水熱兼優(yōu)，氣候溫和，雨量充沛，土地肥沃，資源豐富。面積1 919.31 km2，其中，林業(yè)用地77 493.1 hm2、占國土總面積40.4%，非林業(yè)用地114 437.9 hm2、占總面積59.6%，森林覆被率(含四旁資源)38.6%，全縣活立木總蓄積324.7萬立方米。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所用森林資源數(shù)據(jù)為鄰水縣2020年森林資源監(jiān)測數(shù)據(jù)。

1.3 研究方法

IPCC材積源—生物量法是生物量轉(zhuǎn)換因子法的一種，是“政府間氣候變化委員會(IPCC)”以森林蓄積、面積、生物量轉(zhuǎn)換因子、木材密度、根莖比等為參數(shù)(表1)，建立材積源生物量模型，其基本關(guān)系如下：

C=V·BEF·(1+R)·D·CF·S式中：C為喬木林某一優(yōu)勢樹種的森林植被碳儲量(Mg),V為喬木林單位面積蓄積(m3·hm-2),BEF為樹干生物量轉(zhuǎn)化為地上生物量的擴展因子(無量綱)，R為地下生物量與地上生物量的比值，D為樹干蓄積轉(zhuǎn)化為生物量的基本木材密度(mg·m-3),CF是生物量含碳率，S為某一優(yōu)勢樹種(組)的面積(m2)。 本文中碳儲量僅指林木地上部和地下部碳儲量，不包括林下灌木層、草本層、枯落物層和土壤層的碳儲量[11]。

表1 喬木林優(yōu)勢樹種碳儲量估算各種參數(shù)

續(xù)表1

3 結(jié)果與分析

3.1 鄰水縣喬木林碳儲量和碳密度

根據(jù)表2可知，鄰水縣2020年總碳儲量為134.70萬噸，其中天然林碳儲量為13.9萬噸，碳密度為36.10 mg·hm-2，人工林碳儲量為1 20.80萬噸，碳密度為22.68 mg·hm-2。按齡組分，幼齡林碳儲量為4.65萬噸，碳密度為7.18 mg·hm-2；中齡林碳儲量為26.35萬噸，碳密度為24.05 mg·hm-2；近熟林碳儲量為29.57萬噸，碳密度為17.84 mg·hm-2；成熟林碳儲量為70.13萬噸，碳密度為32.25 mg·hm-2；過熟林碳儲量為4.00萬噸，碳密度為29.45 mg·hm-2。碳密度均低于四川省平均碳密度。

表2 鄰水縣喬木林地上碳儲量及碳密度

鄰水人工林面積遠遠大于天然林，碳儲總量也遠大于天然林，但碳密度卻小于天然林。在各齡組之間，碳儲量無論是天然林還是人工林，主要都儲存在成熟林中，總碳儲量由大到小依次是成熟林、近熟林、中齡林、幼齡林；天然林碳密度由大到小依次近熟林、成熟林、中齡林、幼齡林，人工林碳密度由大到小依次成熟林、過熟林、中齡林、近熟林、幼林林。

3.2 鄰水縣喬木林碳儲量和碳密度的分布

從2020年鄰水縣喬木林地資源及其碳儲量估算結(jié)果(表3)可看出，鄰水縣不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)總碳儲量前三名依次為：豐隆鋪國有林場10.53萬噸、太和鎮(zhèn)9.77萬噸、柑子鎮(zhèn)9.52萬噸；碳密度前三名依次為：四川省羅家洞森林公園37.51 mg·hm-2、羅過鋪國有林場36.28 mg·hm-2、豐隆鋪國有林場34.02 mg·hm-2。

表3 鄰水縣碳儲量分布統(tǒng)計(按鄉(xiāng)鎮(zhèn)、林場、森林公園分)

3.3 主要優(yōu)勢樹種的碳儲量與碳密度

從表4分析可知，在不同的優(yōu)勢樹種中，馬尾松、柏木、杉木等幾個樹種碳儲量較大，分別為：82.76萬噸、18.16萬噸、16.20萬噸， 共占總儲量的86.95%，而碳密度排名前三位的分別是絲栗72.86 mg·hm-2，濕地松70.02 mg·hm-2，楠木67.78 mg·hm-2。

表4 鄰水縣2020年主要優(yōu)勢樹種碳儲量與碳密度

4 結(jié)論與討論

鄰水縣喬木林地上部碳儲量中，人工林占比最大，占喬木林地總碳儲量的89.68%，樹齡結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致森林碳匯能力大小不同的主要原因之一，碳儲量主要儲存在成熟林、近熟林和中齡林中，幼齡林和過熟林所占比例很小。喬木林碳儲量主要分布在森林公園、林場以及森林資源比較豐富的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。同一齡級，不同類型喬木林的面積與蓄積量各不相同，碳匯能力表現(xiàn)各異。

許多研究結(jié)果表明，林齡結(jié)構(gòu)被認為是森林結(jié)構(gòu)與功能的主要驅(qū)動因子，林齡與喬木林生物量、碳儲量、碳密度具有密切的關(guān)系，森林的碳動態(tài)在很大程度上取決于其齡級的變化，而森林平均林齡是碳積累速率變化的一個重要驅(qū)動因子。森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量隨著林齡的增長而增長，老齡林擁有著更多的碳蓄積量，幼齡林擁有較高的碳吸收速率和較少的碳蓄積量，成熟林和老林齡仍然能發(fā)揮巨大的碳匯作用，一定時期內(nèi)森林碳儲量的增加(森林碳匯)是森林面積擴張和森林生長共同作用的結(jié)果，也就是說隨著林分的生長變化，過、成熟林生長趨于平緩，碳匯功能將減弱，而幼、中齡林生長趨勢變強，碳匯功能將增加。所以目前碳儲量雖然主要儲存在過、成、近熟林中，但隨著時間變化，幼、中齡林的增長幅度大于成熟林等，成、近、過熟林的碳密度將會有所降低，這可能由森林砍伐或自然災(zāi)害等因素造成。

對這類情況，一是繼續(xù)實施天然林保護工程，維持和延續(xù)成、近、過熟林碳儲量；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；三是造林樹種選擇時多選擇高碳儲存量樹種，同時加強森林撫育，如對低產(chǎn)、低效林進行林分改造，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，森林碳匯的功能也會增強。這也為鄰水縣喬木林地經(jīng)營管理提供了基本方略。

本研究主要估算了鄰水縣喬木林地上生物量，盡管其是林地的主體，但灌木林及喬木林地下部，也是準確估算整個林地儲碳功能不可或缺的部分，因此今后應(yīng)將繼續(xù)研究和估算灌木林及喬木林地下部碳儲量和碳密度。