基于森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查數(shù)據(jù)的平昌縣森林植被碳儲量分析

陳天文吳威楊建勇

(1.四川省長江造林局，四川 宜賓 644000；2.平昌縣林業(yè)局，四川 平昌 636400；3.四川省林業(yè)和草原調(diào)查規(guī)劃院，四川 成都 610081)

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，森林植物可吸收大氣中的二氧化碳并將其固定在植被或土壤中，從而降低二氧化碳在大氣中的濃度，減緩全球氣候變暖[1-3]。2020年9月，國家領(lǐng)導(dǎo)人在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上提出，中國“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”，為實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》確定的全球綠色低碳轉(zhuǎn)型目標作出更大努力和貢獻[4-6]。而森林植被作為二氧化碳的優(yōu)質(zhì)吸收器、貯存庫和緩沖器，將在實現(xiàn)碳中和目標過程中扮演越來越重要的角色[7,8]。目前，我國森林植被總碳儲量已達92億t，平均每年可增加森林碳儲量2億t以上，折合碳匯7～8億t[9-11]，由此可見，森林固碳作為減緩氣候變化的重要途徑之一，在我國實現(xiàn)碳中和這一目標中優(yōu)勢明顯，潛力巨大。因此，全面評價區(qū)域森林植被碳儲量及其固碳潛力，對地方政府及時掌握當?shù)厣仲Y源數(shù)量和質(zhì)量，制定相應(yīng)林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營政策，如期實現(xiàn)區(qū)域碳中和目標具有十分重要的意義。同時，科學(xué)計算區(qū)域森林植被碳儲量，充分培育和挖掘林業(yè)碳匯市場交易價值[12,13]，對加速推動森林生態(tài)服務(wù)功能價值化，完善碳排放交易市場建設(shè)，實現(xiàn)林業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展也具有重要意義。

近年來，平昌縣先后實施了天然林資源保護工程、退耕還林及后續(xù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展工程，開展了集體林權(quán)制度改革、森林分類區(qū)劃界定、林地保護利用規(guī)劃等工作，森林資源的數(shù)量與質(zhì)量都有了較大幅度提升[14]。同時，平昌縣作為長江上游重要水源涵養(yǎng)區(qū)和秦巴山生物多樣性生態(tài)功能區(qū)的重要組成部分，生態(tài)地位極其重要。因此，本研究基于平昌縣2016年森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查(簡稱“二類調(diào)查”)數(shù)據(jù)和聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員(IPCC)提供的相關(guān)參數(shù)[15,16]，并借鑒其它相關(guān)研究成果[17-19]，科學(xué)構(gòu)建森林蓄積量擴展法等數(shù)量模型，較為全面地計算了平昌縣2016森林植被碳儲量，并進一步分析了喬木林內(nèi)部不同林分、不同齡組間碳儲量構(gòu)成，以為平昌縣摸清森林植被碳儲量和森林固碳潛力，制定林業(yè)發(fā)展建設(shè)政策，提升區(qū)域森林質(zhì)量，并進一步提高森林生態(tài)服務(wù)功能、森林固碳能力[20]等提供一定的數(shù)據(jù)支撐。

1 研究區(qū)概況

平昌縣位于四川盆地東北邊緣米倉山南麓，幅員面積2228.79km2，地理位置介于E106°50′～107°34′，N31°16′～31°52′，東鄰萬源、宣漢，南接達川、渠縣，西臨營山、儀隴，北與通江、巴州區(qū)、恩陽區(qū)接壤。地貌以低山和深丘為主，地勢北高南低，由東北向西南傾斜，境內(nèi)山巒起伏，溝谷縱橫，地形破碎。屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，光照適宜，四季分明，冬暖春旱，無霜期長。但冷空氣活動頻繁，氣候不穩(wěn)定，常有倒春寒、冬干旱、夏季和伏旱等災(zāi)害性天氣發(fā)生。年均氣溫16.8℃，年均日照1365.5h，年均相對濕度79%，無霜期298d，常年降水量1138.2mm，各氣候因子對植物生長較為有利。平昌縣森林土壤有紫色土、黃壤、新沖積土等3個土類，以紫色土和黃壤居多。在四川植被分區(qū)中位于川東盆地及川西南山地常綠闊葉林地帶、川東盆地偏濕性常綠闊葉林亞帶、盆地北部低中山植被地區(qū)。受山體絕對高度的制約，植被垂直地帶性不明顯，但境內(nèi)植物資源豐富，種類繁多，有杉科、樟科、柏科、樺木科、殼斗科、茶木犀科等喬、灌木50余科，160余種。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)資料

以平昌縣2016年森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)資料，估算全縣森林植被碳儲量，主要包括喬木林、經(jīng)濟林、竹林、灌木林等植被的地上和地下部分碳儲量。根據(jù)森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查數(shù)據(jù)，平昌縣林地面積103671.21hm2，其中，喬木林地97645.67hm2，竹林地1297.45hm2，灌木林地1422.54hm2，經(jīng)濟林地2860.31hm2，其它林地445.24hm2；2016年全縣森林覆蓋率為45.68%，2020年全縣森林覆蓋率已達54.14%。

2.2 研究方法

2.2.1 喬木林碳儲量計算方法

喬木林碳儲量計算采用森林蓄積量擴展法[17-19]，以森林蓄積為基礎(chǔ)，通過蓄積擴大系數(shù)計算樹木生物量，通過容積密度(干重系數(shù))計算生物量干重，通過含碳率計算其固碳量。計算公式：

式中，C喬木林為林木的固碳量，萬t；Vi為立木蓄積量，萬m3；WDi為木材基本密度，t·m-3；BEFi為生物量擴展因子，即林木地上生物量與樹干生物量的比，為無量綱值，該研究中取IPPC的默認值，針葉樹1.3，闊葉樹1.4；R為根莖比，即林木地下生物量與地上生物量的比，為無量綱值，研究中取IPPC的默認值0.42；γ為碳轉(zhuǎn)化系數(shù)，國際上通常取0.5。

2.2.2 經(jīng)濟林碳儲量計算方法

經(jīng)濟林碳儲量為經(jīng)濟林生物量與碳含率的乘積，計算公式：

C經(jīng)濟林=W經(jīng)濟林A經(jīng)濟林CF經(jīng)濟林

式中，C經(jīng)濟林為經(jīng)濟林碳儲量；W經(jīng)濟林為經(jīng)濟林單位面積生物量，t·hm-2，平均值取23.70t·hm-2；A經(jīng)濟林為經(jīng)濟林面積，hm2；CF經(jīng)濟林為經(jīng)濟林碳含率，取0.47。

2.2.3 竹林碳儲量計算方法

竹林碳儲量為竹林生物量與碳含率的乘積，計算公式：

C竹林=W竹林N竹林CF竹林

式中，C竹林為竹林碳儲量；W竹林為竹林平均單株生物量，kg/株，平均單株生物量值取10.44kg/株；N竹林為竹子株數(shù)，株；CF竹林為竹林碳含率，取0.5。

2.2.4 灌木林碳儲量計算方法

灌木林碳儲量為灌木林生物量與碳含率的乘積，計算公式：

C灌木林=W灌木林A灌木林CF灌木林

式中，C灌木林為灌木林碳儲量；W灌木林為灌木林單位面積生物量，t·hm-2，平均值取19.76t·hm-2；A灌木林為灌木林面積，hm2；CF灌木林為灌木林碳含率，取0.5。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同森林類型碳儲量分析

根據(jù)平昌縣森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查數(shù)據(jù)和聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員(IPCC)提供的相關(guān)參數(shù)，計算出2016年平昌縣森林植被碳儲量為594.73萬t，相當于固定2180.87萬t二氧化碳，見表1。其中，喬木林碳儲量582.64萬t，占各森林類型總碳儲量的比例最大，高達97.97%；經(jīng)濟林碳儲量3.19萬t，占各森林類型總碳儲量的0.54%；竹林碳儲量7.49萬t，占各森林類型總碳儲量的1.26%；灌木林碳儲量1.41萬t，占各森林類型總碳儲量的比例最小，僅為0.24%。如果按照2016年11月北京碳排放權(quán)交易市場60元·t-1二氧化碳的交易價格計算，平昌縣2016年森林植被碳儲量價值為130852.2萬元，占平昌縣2016年地區(qū)生產(chǎn)總值131.49億元的9.95%。

表1 不同森林類型碳儲量

3.2 喬木林中闊葉林、針葉林、針闊混交林碳儲量分析

平昌縣喬木林總面積97645.67hm2，碳儲量共582.64萬t，折合成二氧化碳達2136.54萬t，見表2。其中，針葉林面積83024.20hm2，碳儲量527.81萬t，占各林分總碳儲量的90.59%；闊葉林面積13071.68hm2，碳儲量54.04萬t，占各林分總碳儲量的9.28%；針闊混面積1549.79hm2，碳儲量0.79萬t，占各林分總碳儲量的0.14%。

表2 喬木林中不同林分碳儲量構(gòu)成

3.3 喬木林中不同齡組碳儲量分析

由表3可知，平昌縣喬木林不同齡組中中齡林碳儲量最大，達217.15萬t，占不同齡組碳儲量的37.27%，面積也最大，為39152.72hm2；近熟林和幼齡林次之，碳儲量分別為147.58萬t和132.60萬t，占不同齡組碳儲量的25.33%和22.76%，面積分別為19385.81hm2和29441.72hm2；成熟林碳儲量較小，為74.81萬t，占不同齡組碳儲量的12.84%，面積為8408.00hm2；過熟林碳儲量最小，為10.50萬t，占不同齡組碳儲量的1.80%，面積為1257.42hm2。同時，由表3數(shù)據(jù)可知，平昌縣幼齡林和中齡林面積較大，共68594.44hm2，占全縣喬木林總面積的70.25%，隨著幼齡林和中齡林的不斷生長，其固碳作用潛力較大。

表3 喬木林中不同齡組碳儲量構(gòu)成

4 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，2016年平昌縣森林植被碳儲量為594.73萬t，相當于固定二氧化碳2180.87萬t，按當年碳排放權(quán)交易市場價格折合人民幣高達130852.2萬元。從不同森林類型碳儲量看，喬木林碳儲量占各森林類型總碳儲量比例最大，高達97.97%；其次是竹林和經(jīng)濟林，分別占各森林類型總碳儲量的1.26%和0.54%；灌木林占各森林類型總碳儲量的比例最小，僅為0.24%。而在由闊葉林、針葉林、針闊混交林構(gòu)成的喬木林中，針葉林占各林分總碳儲量比例最大，高達90.59%；闊葉林次之，占各林分總碳儲量的9.28%；針闊混交林最小，僅占各林分總碳儲量的0.14%。從齡組構(gòu)成來看，平昌縣喬木林不同齡組中中齡林碳儲量最大，占不同齡組碳儲量的37.27%；近熟林和幼齡林次之，占不同齡組碳儲量的25.33%和22.76%；成熟林碳儲量較小，占不同齡組碳儲量的12.84%；過熟林碳儲量最小，僅占不同齡組碳儲量的1.80%。同時，幼齡林和中齡林面積較大，占全縣喬木林總面積的70.25%，隨著幼齡林和中齡林的快速生長，其固碳作用潛力較大。因此，要加強對中幼齡林的培育和經(jīng)營，提高林分質(zhì)量，促進林木生長，增加闊葉林和針闊混交林的面積占比，進一步提高平昌縣森林固碳能力，以為區(qū)域如期實現(xiàn)碳中和發(fā)揮作用。

本研究雖已通過運用森林蓄積量擴展法等數(shù)量模型和聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員(IPCC)提供的相關(guān)參數(shù)較為全面地計算了平昌縣2016森林植被碳儲量，但研究中仍存在一些不足，如只探討了喬木林、竹林、灌木林，以及經(jīng)濟林等不同森林類型的碳儲量，而沒有進一步研究林分下層的草本、灌木、枯落物等的碳儲量，使本研究結(jié)果數(shù)據(jù)相對偏低。因此，在后續(xù)的研究中還需進一步完善評價方法和內(nèi)容，同時考慮構(gòu)建動態(tài)評價模型，以更加準確全面地評估區(qū)域森林植被的碳儲量狀況。