基于LUCF變化的福建省林業(yè)碳匯潛力分析

陳花丹

(福建省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，福建 福州 350003)

全球氣候變暖造成了嚴(yán)重的后果。作為控制全球氣溫升高的有效手段之一，減少溫室氣體排放引起了國際社會各界的高度關(guān)注。國內(nèi)外學(xué)者針對林業(yè)碳匯功能及潛力進(jìn)行了大量研究，低碳發(fā)展已成為全球共識[1-9]。中國是《聯(lián)合國氣候變化框架公約》(以下簡稱《公約》)的締約國，非附件I國家，在履行《公約》下承諾的義務(wù)，堅持共同但有區(qū)別的責(zé)任原則的同時，在巴黎氣候大會上提出工業(yè)減排與增加森林碳匯兩個行動目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)總體行動目標(biāo)，溫室氣體減排成為各級政府的考核指標(biāo)，而土地利用變化和林業(yè)溫室氣體清單既是溫室氣體清單的重要組成部分，也是《公約》締約方國家溫室氣體清單評估的五大領(lǐng)域之一[10]。在我國提出溫室氣體排放2030年達(dá)到峰值，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和背景下，作為全國首個生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)及我國碳匯交易試點(diǎn)省份之一的福建省，一段時期內(nèi)土地利用變化和林業(yè)領(lǐng)域溫室氣體變化如何，林業(yè)碳匯是否有提升潛力等都是值得探索和研究的課題。本研究基于福建省森林資源第八、九期一類清查數(shù)據(jù)，采用省級溫室氣體清單編制方法，評估福建省2013年及2018年福建省土地利用變化和林業(yè)領(lǐng)域的固碳量，旨在對福建省林業(yè)碳匯的提升潛力及方向進(jìn)行分析及探討，以期為福建省土地利用變化和林業(yè)(以下簡稱“LUCF”)領(lǐng)域制定合理的減排增匯林業(yè)政策提供有力支撐。

1 研究區(qū)域概況

福建省位于中國東南沿海，地理坐標(biāo)115°50′～120°40′ E，23°33′～28°20′ N，處于暖熱濕潤的亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，年均降雨量1 504.2 mm，年均氣溫19.7 ℃。福建省“依山傍?！?，素有“八山一水一分田”之稱，擁有豐富的野生動植物資源，是我國生物多樣性最豐富的省份之一，也是我國南方重點(diǎn)集體林區(qū)，林地面積924.4萬hm2,占全省陸域土地總面積的76.08 %，活立木蓄積量7.97億m3，森林覆蓋率66.80%，連續(xù)42年位居全國首位。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及計算因子確定

福建省LUCF溫室氣體活動水平的計算數(shù)據(jù)來源于福建省森林資源第八期(2013 年)、第九期(2018 年)一類清查數(shù)據(jù)，主要有喬木林面積及蓄積，國家特別規(guī)定灌木林、竹林、經(jīng)濟(jì)林面積，喬木林、竹林、經(jīng)濟(jì)林轉(zhuǎn)化為非林地的面積，活立木總蓄積，散生木、四旁樹及疏林蓄積，采伐消耗蓄積。采用年均有林地轉(zhuǎn)出為非林地的面積作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計算分析森林轉(zhuǎn)化燃燒引起的碳排放以及分解引起的碳排放的活動水平。

福建省LUCF溫室氣體排放量涉及的計算因子通過不確定性評判后引用發(fā)表的研究文獻(xiàn)[11-15]或使用缺省推薦值，具體主要包括活立木蓄積生長率(GR)、枯損消耗率(DR)、采伐消耗率(CR)、全林生物量轉(zhuǎn)換系數(shù)(BEF全林)、地上生物量轉(zhuǎn)換系數(shù)(BEF地上)、灌木林平均單位面積生物量(BF灌)、經(jīng)濟(jì)林平均單位面積生物量(BF經(jīng))、竹林平均單位面積生物量(BF竹)、生物量含碳率(C)、基本木材密度加權(quán)平均值(SVD)、現(xiàn)地燃燒生物量比例(P現(xiàn)地)、異地燃燒生物量比例(P異地)、被分解的地上生物量比例(P分解)、非二氧化碳微量溫室氣體排放比例(PCH4-C、PN2O-N)等。

2.2 計算方法

2.2.1 林業(yè)溫室氣體排放量與固定量

采用國家發(fā)展改革委氣候司發(fā)布的2011年《省級溫室氣體清單編制指南》(以下簡稱“省級指南”)方法，計算分析福建省LUCF溫室氣體排放量與固定量。

△C林業(yè)=△C喬木+△C散四疏+△C竹/經(jīng)/灌-(△C消耗+△C燃燒+△C分解)

(1)

式中△C林業(yè)為林業(yè)溫室氣體排放量與固定量(tCO2-e)；△C喬木為喬木林生物量生長碳吸收量；△C散四疏為散生木、四旁樹、疏林生物量生長碳吸收量；△C竹/經(jīng)/灌為灌木林、經(jīng)濟(jì)林、竹林生物量碳儲量變化量之和；△C消耗為活立木消耗碳排放量；△C燃燒為森林轉(zhuǎn)化燃燒引起的碳排放量；△C分解為森林轉(zhuǎn)化分解引起的碳排放量。

2.2.2 喬木林生長碳吸收

通過福建省森林資源一類清查數(shù)據(jù)，計算獲得全省喬木林總蓄積量、活立木蓄積量年生長率，通過研究文獻(xiàn)分析[11-15]及全國森林資源數(shù)據(jù)獲得各優(yōu)勢樹種的生物量轉(zhuǎn)換因子，計算福建省生物量轉(zhuǎn)換因子，從而估算福建省喬木林生物量生長碳吸收量。

△C喬木=V喬木×GR×SVD×BEF全林×C×K

(2)

式中△C喬木為福建省喬木林生物量生長碳吸收量(tCO2-e)；為福建省喬木林總蓄積量(m3)；GR為活立木蓄積量年生長率(%)；SVD為基本木材密度加權(quán)平均值(t/m3)；BEF全林為生物量轉(zhuǎn)換系數(shù)；C為生物量含碳率(%)；K為CO2與C分子量之比。

2.2.3 散生木、四旁樹、疏林生長碳吸收

散四疏生長碳吸收與喬木林生長碳吸收計算方法類似，公式如下：

△C散四疏=V散四疏×GR×SVD×BEF全林×C×K

(3)

式中△C散四疏為全省散生木、四旁樹、疏林生物量生長碳吸收量(tCO2-e)；V散四疏為福建省該年度散生木、四旁樹、疏林活立木總蓄積量(m3)。

2.2.4 灌木林、經(jīng)濟(jì)林、竹林生物量碳儲量變化

一般情況下，灌木林、經(jīng)濟(jì)林、竹林在最初的幾年生長速度快，很早進(jìn)入穩(wěn)定期，生物量變化量較小。

△C竹/經(jīng)/灌=△S竹/經(jīng)/灌×BF竹/經(jīng)/灌×C×K

(4)

式中△C竹/經(jīng)/灌為福建省竹林、經(jīng)濟(jì)林、灌木林的生物量碳儲量變化量(tCO2-e)；△S竹/經(jīng)/灌為竹林、經(jīng)濟(jì)林、灌木林面積變化量(hm2)；BF竹/經(jīng)/灌為單位面積生物量(t/hm2)。

2.2.5 活立木消耗生物量碳排放

活立木消耗生物量碳排放分為活立木采伐消耗△C采伐消耗和枯損消耗△C枯損消耗。

△C采伐消耗=(V活立木×CR×SVD×BEF全林×C-森林轉(zhuǎn)化扣減)×K

(5)

△C枯損消耗=V活立木×DR×SVD×BEF全林×C×K

(6)

△C消耗=△C采伐消耗+△C枯損消耗

(7)

式中V活立木為福建省該年度活立木蓄積量(m3)；CR為采伐蓄積消耗率(%)；DR為枯損消耗率(%)。

2.2.6 森林轉(zhuǎn)化燃燒引起的碳排放

森林轉(zhuǎn)化燃燒引起的碳排放量(△C燃燒)是現(xiàn)地燃燒碳排放量△C現(xiàn)地(tCO2-e)與異地燃燒碳排放量△C異地(tCO2-e)之和。其中，現(xiàn)地燃燒釋放CO2、CH4及N2O等溫室氣體，異地燃燒同樣也釋放CO2以外的溫室氣體，但由于能源領(lǐng)域清單中，已對薪炭柴的非CO2溫室氣體排放做出估算，因此本研究△C異地-CO2只估算異地燃燒產(chǎn)生的碳排放量。

△C現(xiàn)地-CO2=△A×P現(xiàn)地×I×C×K×(BF轉(zhuǎn)化前-BF轉(zhuǎn)化后)

(8)

△C異地-CO2=△A×P異地×I×C×K×(BF轉(zhuǎn)化前-BF轉(zhuǎn)化后)

(9)

△C現(xiàn)地-CH4=(△C現(xiàn)地燃燒×PCH4-C)×K

(10)

△C現(xiàn)地-N2O=(△C現(xiàn)地燃燒×PN2O-N)×K

(11)

式中△A為福建省林地轉(zhuǎn)非林地年轉(zhuǎn)化面積(hm2)；P現(xiàn)地為現(xiàn)地燃燒生物量比例，I為現(xiàn)地燃燒生物量氧化系數(shù)；BF轉(zhuǎn)化前為轉(zhuǎn)化前單位面積地上生物量(t/hm2)；BF轉(zhuǎn)化后為轉(zhuǎn)化后單位面積地上生物量(t/hm2)；PCH4-C為CH4-C排放比值；PN2O-N為N2O-N排放比值。

2.2.7 森林轉(zhuǎn)化分解引起的碳排放

森林轉(zhuǎn)化分解引起的碳排放量(△C分解)，主要是由燃燒剩余物的緩慢分解造成的。由于分解排放是一個緩慢的過程，因此，此次采用的是每五年的面積數(shù)據(jù)。計算方法如下：

△C分解=△a×P分解×C×K×(BF轉(zhuǎn)化前-BF轉(zhuǎn)化后)

(12)

式中△a為研究區(qū)五年的平均年轉(zhuǎn)化面積(hm2)；P分解為被分解部分的比例。

3 結(jié)果與分析

3.1 福建省LUCF溫室氣體減排現(xiàn)狀及變化

2013 年，福建省在森林及其他木質(zhì)生物質(zhì)碳儲量變化中，喬木林、灌木林、經(jīng)濟(jì)林、竹林及疏林、散生木、四旁樹生物量生長碳吸收總量8 023.73萬tCO2-e；2018 年，福建省喬木林、灌木林、經(jīng)濟(jì)林、竹林及疏林、散生木、四旁樹CO2固定總量10 971.91萬tCO2-e(表1)。

表1 福建省LUCF溫室氣體吸收或排放所占比例

與2013年相比，2018年森林及其他生物質(zhì)碳儲量增加36.74%，其中喬木林作為森林固碳量的主體，固碳量增加30.51%，而灌木林固碳量減少 200.48 %，經(jīng)濟(jì)林減少330.32 %(表1)。

3.2 福建省LUCF溫室氣體構(gòu)成比例

在福建省LUCF領(lǐng)域，2013年喬木林固碳量占總固碳量的90.89%，而采伐消耗排放占總排放量的83.64%；2018年喬木林固定占總固碳的86.75%，采伐消耗排放CO2約占總排放的79.14%(表2)。

表2 福建省LUCF溫室氣體匯/源構(gòu)成比例

3.3 福建省LUCF溫室氣體變化影響因素分析

作為可再生資源，森林的經(jīng)營管理水平?jīng)Q定了林業(yè)碳匯每年的凈增量。分析福建省第六、七、八期，即2004—2018年森林資源的變化可見，福建省通過采用荒山造林、森林撫育、封山育林、采伐管理、森林防火等多措并舉的經(jīng)營管理模式，經(jīng)過15 a后喬木林面積、蓄積、喬木林單位面積蓄積均有所增加(表3)。喬木林面積增加9.77%，在有限的面積增長下，活立木蓄積、喬木林蓄積、單位面積喬木林蓄積量增長分別高達(dá)49.76%、50.21%、37.21%，森林覆蓋率提高5.86%，這些是福建省林業(yè)碳匯凈溫室氣體減排量增加的重要因素。

表3 2004—2018 年福建省森林資源變化概況

3.4 福建省林業(yè)碳匯潛力分析

林業(yè)碳匯的基礎(chǔ)是森林資源培育和保護(hù)利用。根據(jù)第九次全國森林資源清查數(shù)據(jù)，福建省林地面積924.40萬hm2，活立木總蓄積7.97億m3，森林覆蓋率66.80%。將福建省與地理和水熱等條件相近的江西、浙江及廣東三個相鄰省份相比較，雖然福建省林地面積低于其他三個省份，但活立木總蓄積、森林蓄積及森林覆蓋率均最高，而單位面積森林蓄積量接近其它省份的2倍(表4)，說明通過改善森林經(jīng)營提升森林質(zhì)量，福建省林業(yè)碳匯仍有較大的提升潛力。

表4 福建、江西、浙江及廣東第九次全國森林資源清查(2014—2018)數(shù)據(jù)

4 小結(jié)與討論

福建省LUCF領(lǐng)域2018年相對2013年總計固碳量增加36.74 %。2013年，喬木林固碳占總固碳量的90.89%，2018年喬木林占86.75%，說明喬木林對福建省LUCF溫室氣體固定貢獻(xiàn)最大；經(jīng)濟(jì)林受市場因素影響經(jīng)營收益較低，林農(nóng)將其進(jìn)行人工改造，更新為喬木林、未成造林地等，使其固碳減少從而導(dǎo)致兩期溫室氣體變化率最大。灌木林及竹林面積在多年歷史期間變化小，與經(jīng)濟(jì)林合計固碳占總固碳量比例低于5%，對整體林業(yè)碳匯貢獻(xiàn)較??；散生木、四旁樹及疏林對改善居住環(huán)境有重要作用。十三·五以來福建省推動森林城市、鄉(xiāng)村綠化美化等建設(shè)將有助于提高這一部分的貢獻(xiàn)率。

福建省LUCF領(lǐng)域2013年采伐消耗排放占總排放量的83.64%，2018年采伐消耗排放79.14%，說明森林采伐消耗是碳匯損失的主因。福建省作為南方重點(diǎn)集體林區(qū)，可根據(jù)實(shí)際需求，通過政策促進(jìn)森林康養(yǎng)、林下經(jīng)濟(jì)等多種模式經(jīng)營增加林農(nóng)收入；通過政府生態(tài)公益林補(bǔ)償、重點(diǎn)生態(tài)區(qū)位商品林贖買等途徑，來提高林農(nóng)參與森林經(jīng)營及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的積極性；通過開發(fā)國家林業(yè)碳匯項(xiàng)目(CCER)，福建林業(yè)碳匯項(xiàng)目(FFCER)等方式補(bǔ)充森林資源經(jīng)營管理資金來源；用宣傳教育等途徑提高全社會對林業(yè)在氣候及自然環(huán)境調(diào)節(jié)改善方面作用的認(rèn)識；通過政府與市場相結(jié)合的方式，調(diào)整傳統(tǒng)以單一木材收獲為需求的森林采伐。從而從根源上減少森林采伐消耗，平衡生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益，提升林業(yè)碳匯潛力。

福建省在2004—2018年期間土地利用類型面積增長率最高的是喬木林，為9.77%，單位面積喬木林蓄積增長率為37.21%，說明森林面積及單位面積蓄積量的增加是福建省林業(yè)碳匯凈溫室氣體減排量增加的主要原因。為實(shí)現(xiàn)我國溫室氣體排放2030年達(dá)到峰值，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，需要福建省森林資源持續(xù)增長，走低碳發(fā)展之路。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)開發(fā)與公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)新增征占林地的面積不斷增加，將來通過新增國土綠化面積來提升林業(yè)碳匯的潛力正不斷減小。因此，通過綜合運(yùn)用森林經(jīng)理學(xué)、樹木學(xué)及森林生態(tài)學(xué)原理，從碳循環(huán)的各個環(huán)節(jié)入手，綜合實(shí)施森林大徑材培育、封山育林、森林采伐管理、森林保護(hù)管理、森林防火、林地保護(hù)管理、濕地保護(hù)、森林可持續(xù)經(jīng)營等措施，通過增加單位面積蓄積量來提高林業(yè)碳匯，是未來福建省挖掘林業(yè)碳匯潛力的最主要途徑。