大竹縣森林植被碳儲量及其價值評價

文 明，余小晏

(1.四川省林業(yè)勘察設(shè)計研究院，四川 成都 610081；2.四川省林業(yè)和草原局，四川 成都 610081)

1 引言

中共中央、國務(wù)院于2021年10月發(fā)布了《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》 ，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，并強(qiáng)調(diào)要將碳達(dá)峰、碳中和納入我國生態(tài)文明建設(shè)整體布局[1～3]。而森林、草原、濕地等生態(tài)系統(tǒng)對二氧化碳等溫室氣體具有良好的吸收、存儲、替代和適應(yīng)等功能。因此在全球氣候治理新格局下，森林等自然生態(tài)系統(tǒng)將在實現(xiàn)碳中和這一目標(biāo)過程中扮演越來越重要的角色[4,5]。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[6～8]。目前，我國森林植被總碳儲量已達(dá)92億t，平均每年可增加森林碳儲量2億噸以上，折合碳匯7～8億t[9～11]，森林固碳作為減緩氣候變化的重要途徑之一，在助推我國實現(xiàn)碳中和目標(biāo)進(jìn)程中具有巨大潛力。因此，全面評價區(qū)域森林植被碳儲量及其價值，對地方政府及時掌握當(dāng)?shù)厣仲Y源數(shù)量和質(zhì)量，制定符合林情的林業(yè)發(fā)展規(guī)劃，如期實現(xiàn)區(qū)域碳中和目標(biāo)具有十分重要的意義。同時，科學(xué)評價區(qū)域森林植被碳儲量，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)展具有重要意義[12,13]。

大竹縣地處川東丘陵區(qū)，作為長江上游生態(tài)屏障的重要組成部分，生態(tài)環(huán)境敏感而脆弱，生態(tài)區(qū)位極其重要。同時，近年來大竹縣先后通過退耕還林工程、自然保護(hù)地、天然林保護(hù)工程、沙化治理、濕地保護(hù)和修復(fù)等國家造林重大工程，使森林資源數(shù)量與質(zhì)量都有了較大幅度的提升[14]。因此，本研究基于大竹縣2019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]，并借鑒其他相關(guān)研究成果[17～19]，科學(xué)構(gòu)建森林蓄積量擴(kuò)展法等數(shù)量模型，全面評價了大竹縣2019森林植被碳儲量及其價值，并進(jìn)一步分析了喬木林內(nèi)部不同齡組、不同優(yōu)勢樹種間碳儲量的構(gòu)成，以為大竹縣及時掌握森林植被碳儲量和森林固碳潛力，制定區(qū)域碳中和目標(biāo)計劃，提高森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，并進(jìn)一步促進(jìn)地方林草事業(yè)發(fā)展等提供一定的決策參考[20]。

2 研究區(qū)概況

大竹縣隸屬于四川省達(dá)州市，幅員面積2076 km2，地跨東經(jīng)106°59′～107°32′，北緯30°20′～31°00′，東西寬45 km，南北長75 km，東鄰重慶市梁平區(qū)、墊江縣，南接鄰水縣，西臨廣安市、渠縣，北連達(dá)川區(qū)。處于四川盆地東部平行嶺谷區(qū)，地勢呈“川”字形，境內(nèi)有三條山脈由北東、南西向平行排列，分別為華鎣山脈、銅鑼山脈、明月峽山脈。氣候?qū)偎拇ㄅ璧貋啛釒駶櫄夂騾^(qū)，雨量充沛，溫暖濕潤，無霜期長，但降雨時空分布不均，干旱時有發(fā)生，尤以伏旱嚴(yán)重，常有冰雹、大風(fēng)、暴雨發(fā)生。全縣多年平均降水量為1179.1 mm，多年平均氣溫16.5 ℃，多年平均日照為1313.4 h，多年平均蒸發(fā)量898.4 mm，多年平均相對濕度85%，多年平均風(fēng)速1.2 m/s，全年無霜日285 d。土壤類型有黃壤、紫色土、水稻土、新沖積土等4個土類，森林土壤主要以黃壤、紫色土為主，黃壤土類主要分布于境內(nèi)低山的脊部至山腰一帶，土壤礦質(zhì)膠體品質(zhì)差，有機(jī)質(zhì)含量較高，但土性涼冷，微生物活性弱，分解慢，有效養(yǎng)分較低，主要植被以馬尾松、杉木、白夾竹、茶、鐵芒箕為主；紫色土類廣泛分布于境內(nèi)“山前”“山后”，即兩槽和山麓深丘一帶，土壤自然肥力高，礦物質(zhì)養(yǎng)分豐富，一般成中性，主要植被為柏木，部分酸性紫色土壤生長馬尾松、映山紅等。大竹縣屬中亞熱帶常綠闊葉林區(qū)，全縣植物資源豐富，種類繁多，森林植物有松科、杉科、柏科、銀杏科、棕櫚科、楊柳科等62個科，127個種。

3 材料與方法

3.1 數(shù)據(jù)資料

以大竹縣2019年森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)資料，評價全縣森林植被碳儲量及其價值，主要包括喬木林、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)，大竹縣林地面積73603.47 hm2，其中，喬木林地48506.47 hm2，竹林地13107.02 hm2，灌木林地8032.68 hm2，未成林地、無立木林地、輔助生產(chǎn)林地等其他各類林地3957.3 hm2，2019年全縣森林覆蓋率達(dá)41.93%。

3.2 研究方法

3.2.1 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(kuò)展法，以森林蓄積為基礎(chǔ)，通過蓄積擴(kuò)大系數(shù)[17～19]計算樹木生物量，然后通過容積密度(干重系數(shù))計算生物量干重，最后通過含碳率計算其固碳量。計算公式如下：

(1)

式(1)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/m3)；BEFi為生物量擴(kuò)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(rèn)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(rèn)值0.42；γ為碳轉(zhuǎn)化系數(shù)，國際上通常取0.5。

3.2.2 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，其計算公式如下：

C竹林=W×N×CF

(2)

式(2)中，C竹林為竹林碳儲量，W為竹林平均單株生物量(kg/株)，平均單株生物量值取10.44 kg/株；N為竹子株數(shù)(株)，CF為竹林碳含率，取0.5。

3.2.3 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，其計算公式如下：

C灌木林=W×A×CF

(3)

式(3)中，C灌木林為灌木林碳儲量，W為灌木林單位面積生物量(t/hm2)，平均值取19.76t/hm2；A為灌木林面積(hm2)，CF為灌木林碳含率，取0.5。

4 結(jié)果與分析

4.1 不同森林類型碳儲量分析

基于大竹縣2019年森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查(簡稱“二調(diào)”)數(shù)據(jù)，并借鑒聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員(IPCC)提供的相關(guān)參數(shù)，計算得出2019年大竹縣森林植被碳儲量為414.09萬t，相當(dāng)于固定1518.47萬tCO2(表1)。其中，喬木林面積48506.47 hm2，碳儲量389.51萬t，占各森林類型總碳儲量比例最大，為94.06%；竹林面積13107.02 hm2，碳儲量16.64萬t，占各森林類型總碳儲量比例次之，為4.02%；灌木林面積8032.68 hm2，碳儲量7.94萬t，占各森林類型總碳儲量的比例最小，僅為1.92%。如果按照2019年9月北京碳排放權(quán)交易市場80元人民幣/tCO2的交易價格計算，大竹縣2019年森林植被碳儲量價值為121477.6萬元，占大竹縣2019年地區(qū)生產(chǎn)總值370.9億元的3.28%。

表1 不同森林類型碳儲量

4.2 喬木林中不同齡組碳儲量分析

由表2可知，大竹縣喬木林不同齡組中中齡林碳儲量最大，高達(dá)221.37萬t，占不同齡組碳儲量的56.83%，面積也最大，為24615.35hm2；近熟林次之，碳儲量為94.87萬t，占不同齡組碳儲量的24.36%，面積為10435.63 hm2；幼齡林和成熟林較小，碳儲量分別為42.05萬t和27.31萬t，占不同齡組碳儲量的10.80%和7.01%，面積分別為9007.63 hm2和3682.83 hm2；過熟林碳儲量最小，為3.91萬t，僅占不同齡組碳儲量的1.00%，面積為765.03 hm2。同時，由表2數(shù)據(jù)可知，大竹縣中齡林和近熟林面積較大，共35050.98 hm2，碳儲量共占全縣喬木林總碳儲量的81.19%，未來幾十年其固碳能力巨大。但從長遠(yuǎn)來看，大竹縣幼齡林面積比例相對較小，固碳潛力隨著中齡林和近熟林進(jìn)一步成熟將受到限制，因此需不斷加強(qiáng)管護(hù)，調(diào)整喬木林中不同齡組間相對結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)森林固碳長期可持續(xù)發(fā)展。

表2 喬木林中不同齡組碳儲量構(gòu)成

4.3 喬木林中不同優(yōu)勢樹種碳儲量分析

大竹縣喬木林總面積48506.47 hm2，碳儲量共389.51萬t，主要優(yōu)勢樹種(表3)有馬尾松、絲栗、柏木、槲櫟、杉木、青岡、喜樹、楝樹、樟樹、香椿、楓香、山礬、櫟、楓楊、鹽膚木、野桐等。其中，馬尾松碳儲量最大，為158.49萬t，占各優(yōu)勢樹種總碳儲量的40.69%；絲栗、杉木碳儲量次之，分別為106.91萬t、40.76萬t，分別占各優(yōu)勢樹種總碳儲量的27.45%和10.46%；青岡、喜樹、楝樹、樟樹、香椿、楓香、山礬、櫟、楓楊、鹽膚木、野桐、燈臺樹、黑殼楠等其他樹種碳儲量占比較小，除柏木為4.94%、槲櫟為5.59%、青岡為2.96%、喜樹為2.08%外，其余樹種占各優(yōu)勢樹種總碳儲量均不足1.00%。

表3 喬木林中不同優(yōu)勢樹種碳儲量構(gòu)成

5 結(jié)論與討論

研究結(jié)果表明，2019年大竹縣森林植被碳儲量為414.09萬t，相當(dāng)于固定CO21518.47萬t，按當(dāng)年碳排放權(quán)交易市場價格折合人民幣121477.6萬元。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(dá)94.06%；其次是竹林，占各森林類型總碳儲量的4.02%；灌木林占各森林類型總碳儲量的比例最小，僅為1.92%。從齡組構(gòu)成來看，大竹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56.83%；近熟林次之，占不同齡組碳儲量的24.36%；幼齡林和成熟林碳儲量較小，分別占不同齡組碳儲量的10.80%和7.01%；過熟林碳儲量最小，僅占不同齡組碳儲量的1.00%。同時，大竹縣中齡林和近熟林面積較大，碳儲量共占全縣喬木林總碳儲量的81.19%，而幼齡林面積比例相對較小，隨著中齡林和近熟林進(jìn)一步成熟，大竹縣森林固碳潛力將受到限制，因此在后續(xù)的森林經(jīng)營中，需注意調(diào)整優(yōu)化喬木林不同齡組間相對結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)森林固碳的長期可持續(xù)發(fā)展。從不同優(yōu)勢樹種構(gòu)成來看，大竹縣喬木林中馬尾松占各優(yōu)勢樹種總碳儲量比例最大，為40.69%；其次是絲栗和杉木，分別占各優(yōu)勢樹種總碳儲量的27.45%和10.46%；其他樹種碳儲量占比較小，除柏木為4.94%、槲櫟為5.59%、青岡為2.96%、喜樹為2.08%外，其余樹種占各優(yōu)勢樹種總碳儲量均不足1.00%。

本研究雖基于大竹縣2019年森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查數(shù)據(jù)，并借鑒聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員(IPCC)提供的相關(guān)參數(shù)，運(yùn)用森林蓄積量擴(kuò)展法等數(shù)量模型，較為全面的評價了大竹縣2019年森林植被碳儲量，但研究中仍存在一些不足，例如只探討了喬木林、竹林，以及灌木林等不同森林類型的碳儲量，而沒有進(jìn)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(jìn)一步完善評價方法和內(nèi)容，構(gòu)建更加科學(xué)可行的評價模型，以更加準(zhǔn)確全面的掌握區(qū)域森林植被的碳儲量狀況，為區(qū)域提高森林生態(tài)服務(wù)功能、增強(qiáng)森林固碳能力等提供一定的決策參考。