根河林業(yè)局喬木層碳儲量分布特征

張鈴，鐵牛，2，劉洋，張晨

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學林學院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)林業(yè)科學研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)中重要的碳儲存庫[1]，在降低大氣CO2濃度、平衡碳循環(huán)和減緩全球氣候變化等方面發(fā)揮著重要的作用[2]。對森林的生物量、碳儲量的研究已成為全球碳循環(huán)研究中的重點內(nèi)容，也是森林經(jīng)理學的研究熱點。

東北林區(qū)是我國最大的天然林區(qū)，至第八次森林資源清查結(jié)束，東北林區(qū)的碳儲量和碳密度均高于其他林區(qū)。大興安嶺林區(qū)是我國東北地區(qū)重要的天然林區(qū)，根河林業(yè)局地處大興安嶺的腹地，是內(nèi)蒙古大興安嶺重點國有林管理局的所屬企業(yè)之一。根河林業(yè)局森林資源極其豐富，天然林面積廣闊，是我國重要的木材生產(chǎn)地以及生態(tài)屏障，在我國林業(yè)占有至關重要的地位，對根河林業(yè)局碳儲量的研究有著重要的意義。

本文利用內(nèi)蒙古根河林業(yè)局森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，推算出根河林業(yè)局森林生態(tài)系統(tǒng)喬木層的碳儲量、碳密度，并通過對數(shù)據(jù)的分析，闡述根河林業(yè)局森林喬木層植被碳儲量分布特點。

1 研究區(qū)概況

根河林業(yè)局隸屬內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市根河市和額爾古納市、牙克石市行政管轄，平均海拔1000 m，地處大興安嶺西坡中段，50°25′30″～51°17′00″N，120°41′30″～122°42′30″E。根河林業(yè)局東連甘河林業(yè)局，西靠得耳布爾林業(yè)局和額爾古納市，北與金河林業(yè)局毗鄰，南與圖里河、伊圖里河、克一河林業(yè)局接壤。根河林業(yè)局屬寒溫帶濕潤型森林氣候，同時具備大陸性季風氣候的某些特征：寒冷濕潤，冬季漫長，無霜期短，氣溫年、日較差大。年平均氣溫為-4.9 ℃。極端最高氣溫35.4 ℃，極端最低氣溫-49.6 ℃。

2 研究方法

2.1 生物量估算

采取生物量轉(zhuǎn)換因子法對研究區(qū)域進行研究。我國學者方精云等，在1996年基于收集到的全國各地生物量和蓄積量的研究數(shù)據(jù)，得出了21個優(yōu)勢樹種的計算參數(shù)并建立了蓄積量與生物量回歸方程[3]。本文利用方精云等建立的回歸方程來計算各喬木樹種生物量。

B=aV+b

式中：a、b均為常數(shù)；B為森林生物量(t/hm2)；V為森林蓄積量(m3)。

本次測算所需的相關參數(shù)詳見表1。

表1 各優(yōu)勢樹種生物量與蓄積量回歸方程參數(shù)

2.2 碳儲量估算

目前，國際組織以及世界各國對森林碳儲量的估算，普遍采用的方法是通過直接或間接獲得森林生物量再乘以生物量中碳元素的含量(含碳系數(shù))推算而得。

C=B×Cc

式中：C為碳儲量(t)；CC為含碳系數(shù)。

2.3 碳密度估算

利用碳儲量與面積的比對碳密度進行計算。

ρc=C/A

式中：ρc為碳密度(t/hm2)；A為森林面積(hm2)。

3 結(jié)果與分析

在12個林場中，總面積約為63.21×104hm2，有林地面積為51.38×104hm2，約占根河林業(yè)局總面積的81.28%，喬木層總蓄積量為45.65×106hm3，喬木層的總碳儲量(包括優(yōu)勢樹種和散生樹種)約為21.71 Tg，碳密度為42.26 t/hm2。

3.1 喬木層碳儲量林場分布狀況

按林場劃分，約安里的碳儲量最多，為2.54 Tg，其次是薩吉氣2.41 Tg，下央格氣最少為1.08 Tg。碳儲量分布情況為：約安里>薩吉氣>角刀木>潮查>烏力庫碼>冷布露>木瑞>開拉氣>烏力依特>好里堡>上央格氣>下央格氣。碳密度最大的林場是角刀木林場，為49.37 t/hm2；碳密度最少是約安里林場，為37.18 t/hm2。由此可見，各林場碳密度大小差距較為顯著，這主要取決于林場有林地面積的大小。其分布情況為：角刀木>烏力庫碼>好里堡>潮查>木瑞>冷布露>下央格氣>薩吉氣>上央格氣>烏力依特>開拉氣>約安里。

3.2 喬木層碳儲量齡組分布狀況

圖1 各林齡碳儲量和碳密度分布情況

森林喬木層的林齡對碳儲量和碳密度有直接影響，按照齡組劃分，不同齡組的碳密度也存在較大差異，整體上碳密度有隨林齡增加呈明顯增加的趨勢。根河林業(yè)局森林主要以中齡林為主，占總面積的54.46%，其碳儲量約占總碳儲量的53%。分布狀況為：中齡林>近熟林>成熟林>過熟林>幼齡林，如圖1所示。

3.3 喬木層碳儲量優(yōu)勢樹種分布狀況

按照樹種劃分碳儲量，總碳儲量分布：興安落葉松>白樺>山楊>柳樹>樟子松>甜楊>黑樺>云杉。由于甜楊、黑樺和云杉多為散生木，總蓄積量和碳儲量較小，所以將其歸為其他樹種中。其中，興安落葉松的碳儲量最大為14.86 Tg，約占根河林業(yè)局喬木層總碳儲量的68.5%，其次是白樺碳儲量為6.28 Tg，約占總碳儲量的28%。其余樹種多為散生木，總蓄積量較小。

4 結(jié)論

通過對根河林業(yè)局森林喬木層植被碳儲量的估算，以及對不同林場、起源、群落類型、齡組和優(yōu)勢樹種的碳儲量和碳密度分布情況進行分析，得出以下結(jié)論：

(1)在十二個林場中，約里安林場的碳儲量最多，為2.54 Tg。碳密度最低的林場也是約安里37.18 t/hm2，最高為角刀木49.37 t/hm2。根河林業(yè)局森林喬木層各林場碳密度分布為西南(烏力庫碼、冷布露、角刀木、好里堡、木瑞、潮查)和東北(薩吉氣、約安里)較高、中部(烏力依特、開拉氣、上央格氣、下央格氣)較低。這種分布格局主要受2003年5·5特大過境火影響，致使根河林業(yè)局上央格氣、下央格氣、開拉氣和烏力依特4個林場遭受森林火災[6]，從而導致該地區(qū)有林地面積減少，各林場碳密度的不均勻分布。

(2)在根河林業(yè)局森林生態(tài)系統(tǒng)中，天然林是根河林業(yè)局森林的主體，占有林地的97.35%。大興安嶺是我國最大的天然林林區(qū)，受人為干擾較少，物種豐富度較高，結(jié)構(gòu)復雜，再加上森林抗逆性強，所以固碳能力更強，碳儲量和碳密度高；人工林則存在樹種單一，結(jié)構(gòu)簡單，抗逆性差等問題，因此森林質(zhì)量不高，固碳能力遠低于天然林。這總面積也說明根河林業(yè)局森林植被具有較大固碳潛力。

(3)研究結(jié)果表明，根河林業(yè)局森林喬木層碳密度隨著林齡的增長呈現(xiàn)遞增的趨勢，其中幼齡林過渡到中齡林及中齡林過渡到近熟林的階段漲幅最大，而中齡林面積最大，約為有林地總面積的54.46%，碳儲量最高，因此的森林植被生物量碳儲量將處于持續(xù)增長之中，固碳能力將會不斷增加，是一個潛在的巨大碳庫。未來，隨著大量低齡林逐漸發(fā)展為成熟林，這將對內(nèi)蒙古自治區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量做出重要貢獻。

(4)在主要優(yōu)勢樹種中，興安落葉松碳儲量最高，占總碳儲量的68.5%。有關研究表明，興安落葉松林的生物量碳密度增長速率較其他林型更大。在根河林業(yè)局森林生態(tài)系統(tǒng)中，興安落葉松的碳儲量最大。應通過科學撫育，提高林分質(zhì)量，增加的碳匯能力，以此更好地提升興安落葉松森林生態(tài)系統(tǒng)在全球碳循環(huán)中的作用。

通過分析研究，不僅對評價根河林業(yè)局森林喬木層碳匯功能具有一定價值，同時為未來估算大興安嶺地區(qū)及我國森林生態(tài)系統(tǒng)的碳密度和碳儲量的研究提供數(shù)據(jù)基礎。根河林業(yè)局區(qū)域研究人員可結(jié)合碳儲量和碳密度的估算結(jié)果，制定科學、合理、具體的治理方案，采取合理的經(jīng)營措施，積極穩(wěn)妥地分步實施，對于進一步提高區(qū)域森林植被生態(tài)功能具有重要作用。