基于森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)的大冶市森林植被碳儲(chǔ)量和碳密度測(cè)算

付甜　楊佳偉　陳明震　漆小兵　胡定邦　王曉榮　曾照波

摘要：森林通過(guò)吸收大氣中的二氧化碳固定到碳庫(kù)中，在“雙碳”目標(biāo)中起著碳中和的重要作用。本研究基于大冶市2019年林業(yè)資源二類調(diào)查小班數(shù)據(jù)，采用材積源生物量法對(duì)大冶市森林資源的植被碳儲(chǔ)量和碳密度進(jìn)行測(cè)算，結(jié)果表明：大冶市現(xiàn)有森林植被碳儲(chǔ)量114.36×10⁴t，平均植被碳密度為23.66 t·hm^-2；碳儲(chǔ)量較高的區(qū)域主要集中分布在大冶南部山區(qū)，灌木林碳儲(chǔ)量占比最高，其次為馬尾松林；馬尾松林的平均植被碳密度最高，達(dá)到35.64 t·hm^-2。該測(cè)算結(jié)果可為大冶市實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)以及森林資源的科學(xué)管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和決策依據(jù)。

關(guān)鍵詞：二類調(diào)查；森林植被；碳儲(chǔ)量；碳密度

中圖分類號(hào)：S753.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004-3020（2023）03-0001-06

Carbon Storage and Densityestimate of Forest Vegetation in Daye Based on Forest Resource Inventory Data

Fu Tian Yang Jiawei Chen Mingzhen Qi Xiaobing Hu Dingbang Wang Xiaorong Zeng Zhaobo

（1.Hubei Academy of ForestryWuhan430075；2.Forest Ecosystem Positioning Research Station of Daba MountainShiyan442200；

3.Natural Resources and Planning Bureau of DayeHuangshi435100；4.Jiuhuashan Forest Farm of ZhushanShiyan442200）

Abstract：Forest plays an important role in the “carbon peak，carbon neutral” goal by absorbing carbon dioxide from the atmosphere and fixing it into the carbon pool.In this study，the vegetation carbon storage and carbon density of the forest resources in Daye City were calculated using the volumn to biomass method based on the forest resource inventory data in 2019.The results showed that the carbon storage of existing forest in Daye was 114.36×10⁴t，and the average vegetation carbon density was 23.66 t·hm^-2.The areas with higher carbon storage were mainly distributed in the southern mountain area of Daye，and the shrub forest had the highest carbon storage，followed by Pinus massoniana forest.The average vegetation carbon density of P.massoniana forest was the highest，reaching 35.64 t·hm^-2.The measurement results can provide data basis and decision-making basis for the realization of the “carbon peak，carbon neutral” goal and the scientific management of forest resources in Daye City.

Key words：forest resource inventory；forest vegetation；carbon storage；carbon density

引言

森林主要通過(guò)光合作用將大氣中的二氧化碳以有機(jī)物的形式固定到植物體和土壤中，在一定時(shí)期內(nèi)起到減少溫室氣體積累的作用，因此在溫室氣體減排中扮演著重要的角色［1］。森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的最大碳庫(kù)，儲(chǔ)存了約1萬(wàn)億t有機(jī)碳，占整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)的2/3以上［2，3］。在多次IPCC報(bào)告以及中國(guó)自主貢獻(xiàn)目標(biāo)中，均將增加森林植被面積和蓄積作為一種重要的增匯措施。監(jiān)測(cè)森林碳儲(chǔ)量和碳密度的大小及其空間分布，對(duì)于理解陸地碳循環(huán)過(guò)程和不同區(qū)域的碳源/碳匯格局均具有重要意義［4］。大冶市擁有豐富的礦產(chǎn)資源，是全國(guó)縣域經(jīng)濟(jì)百?gòu)?qiáng)縣市，但也面臨著能源消耗過(guò)大、環(huán)境破壞、資源枯竭等問(wèn)題。近些年，大冶在造林綠化、礦山修復(fù)等方面做了大量工作，積極尋求“兩山”轉(zhuǎn)化的新路徑。在國(guó)家大力開(kāi)展生態(tài)文明建設(shè)和努力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的大背景下，大冶市森林資源的固碳能力既可以在碳中和中發(fā)揮一定的作用，也能為今后的“兩山”轉(zhuǎn)化提供一個(gè)新渠道。準(zhǔn)確估算區(qū)域森林碳儲(chǔ)量及其固碳特征，能為評(píng)價(jià)該地區(qū)森林碳匯功能提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也能為“雙碳”目標(biāo)背景下的林業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供決策依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

大冶市位于長(zhǎng)江中游南岸，湖北省東南部，地處幕阜山北麓，東北瀕臨長(zhǎng)江，地理位置為東經(jīng)114°31′33″～115°10′38″，北緯29°51′16″～30°19′41″。大部分區(qū)域海拔120～200 m。地形分布是南山北丘東西湖，南高北低東西平。屬亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫16.9 ℃，極端最高氣溫40.1 ℃，極端最低氣溫-10 ℃，年均無(wú)霜期261 d，年均降水量為1 385.8 mm。全市喬灌木樹(shù)種共有87科215屬392種，其中屬被子植物門(mén)的272種，屬裸子植物門(mén)的120種。天然林的主要樹(shù)種有馬尾松Pinus massoniana、楓香樹(shù)Liquidambar formosana、櫟類、其他軟闊、其他硬闊。全市森林按植被類型劃分，南部屬鄂南丘陵青岡Quercus glauca、櫧栲類植被區(qū)，北部屬江漢平原栽培植被、水生植被區(qū)。主要原生植被有馬尾松針葉林、常綠櫟類闊葉林、軟闊落葉闊葉林、針闊混交林等。

1.2數(shù)據(jù)來(lái)源

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于2019年大冶市第五次森林資源二類調(diào)查成果數(shù)據(jù)庫(kù)。森林資源二類調(diào)查每10年開(kāi)展1次，采用調(diào)查時(shí)間節(jié)點(diǎn)的高分辨率衛(wèi)星影像圖在GIS系統(tǒng)中根據(jù)小班區(qū)劃條件進(jìn)行內(nèi)業(yè)區(qū)劃，主要調(diào)查因子包括地類、優(yōu)勢(shì)樹(shù)種、起源、林分年齡等小班因子和胸徑、樹(shù)高、斷面積等測(cè)樹(shù)因子，主要查清各類森林面積和森林蓄積量。大冶市2019年二類調(diào)查共完成11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、5個(gè)街道辦事處、2個(gè)國(guó)有林場(chǎng)、1個(gè)國(guó)有農(nóng)場(chǎng)、2個(gè)湖泊管理處的森林資源調(diào)查。區(qū)劃林班411個(gè)，小班45 825個(gè)。全市國(guó)土總面積155 466.36 hm²，林地面積58 066.72 hm²，森林面積47 698.95 hm²，活立木蓄積175.63萬(wàn)m³。森林資源主要分布在南部山區(qū)，其次是中部丘陵和東北部的黃荊山脈周?chē)l(xiāng)鎮(zhèn)，其他地區(qū)則多呈零星分布。

1.3測(cè)算方法

森林碳儲(chǔ)量包括植被碳儲(chǔ)量和土壤碳儲(chǔ)量?jī)蓚€(gè)部分。植被碳儲(chǔ)量的測(cè)算方法一般是基于生物量換算，如樣地實(shí)測(cè)法、材積源生物量法（BEF）［5］。樣地實(shí)測(cè)法通過(guò)樣地實(shí)測(cè)直接獲得生物量和土壤碳儲(chǔ)量數(shù)據(jù)，累加得到森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量。由于森林的生物量與其自身的蓄積量、林齡等生物學(xué)特性之間存在密切的關(guān)系，奠定了生物量與蓄積量模型估算生物量參數(shù)的理論基礎(chǔ)。材積源生物量法（BEF）則利用森林生物量與蓄積量的函數(shù)關(guān)系推算森林生物量的方法［6］。依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量計(jì)量指南》（LY/T 2988-2018）［7］，在大冶市現(xiàn)有資源數(shù)據(jù)條件下，本測(cè)算采用材積源生物量法，蓄積量與生物量的轉(zhuǎn)換參數(shù)選用標(biāo)準(zhǔn)中的參數(shù)。森林碳庫(kù)包括地上部分、地下部分、枯落物、枯死木和土壤碳庫(kù)。森林地上部分碳庫(kù)在植被碳庫(kù)中占比相對(duì)較大，包括地上喬木層、灌木層、草本層、凋落物層和枯死木，其他部分碳庫(kù)如喬木層地下部分碳庫(kù)可根據(jù)與地上部分的相關(guān)關(guān)系獲得，灌木層、草本層和凋落物層等采用國(guó)家溫室氣體排放清單編制指南中的林業(yè)參數(shù)。森林資源二類清查一般不對(duì)土壤和枯死木進(jìn)行調(diào)查，大冶也未開(kāi)展過(guò)土壤碳的專項(xiàng)調(diào)查，缺乏計(jì)量土壤碳儲(chǔ)量和枯死木生物量的基礎(chǔ)條件。因此，本研究主要估測(cè)森林生態(tài)系統(tǒng)的植被碳儲(chǔ)量（包括喬木層、灌木層、草本層和凋落物層），不考慮土壤碳庫(kù)及枯死木碳庫(kù)。

1.3.1喬木林碳儲(chǔ)量

（1）喬木層

（2）灌木層

（3）草本層

（4）枯落物

1.3.2經(jīng)濟(jì)林、灌木林、竹林碳儲(chǔ)量

2結(jié)果與分析

2.1森林植被碳儲(chǔ)量和碳密度的地理分布

根據(jù)對(duì)大冶現(xiàn)有森林資源的統(tǒng)計(jì)以及測(cè)算分析，2019年森林資源全面清查時(shí)，大冶市森林蓄積量為174.63萬(wàn)m³，喬木林地單位面積蓄積量達(dá)到65.73 m³·hm^-2。全市森林植被總碳儲(chǔ)量（包括喬木林地、灌木林地和竹林地）為114.36×10⁴t。其中，森林面積較大的靈鄉(xiāng)鎮(zhèn)植被碳儲(chǔ)量為全市最高，達(dá)到22.58×10⁴t；其后是殷祖鎮(zhèn)、劉仁八鎮(zhèn)、金牛鎮(zhèn)、金湖街道辦事處、陳貴鎮(zhèn)，植被碳儲(chǔ)量分別達(dá)到17.03×10⁴、11.04×10⁴、10.84×10⁴、9.41×10⁴t和8.81×10⁴t。以上6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道的碳儲(chǔ)量之和在全市植被碳儲(chǔ)量的占比達(dá)到70%，可見(jiàn)大冶市的森林資源相對(duì)比較集中（圖1、表1）。

全市森林植被平均碳密度即單位面積碳儲(chǔ)量為23.66 t·hm^-2，其中黃坪山林場(chǎng)的碳密度最高，達(dá)到28.57 t·hm^-2，大冶湖的碳密度最低，僅為16.47 t·hm^-2。黃坪山林場(chǎng)、云臺(tái)山林場(chǎng)、茗山鄉(xiāng)、靈鄉(xiāng)鎮(zhèn)、東風(fēng)街道辦事處、金牛鎮(zhèn)、汪仁鎮(zhèn)和殷祖鎮(zhèn)的森林植被碳密度要高于全市平均水平（表1）。

2.2優(yōu)勢(shì)樹(shù)種（組）的植被碳儲(chǔ)量和碳密度分配

大冶市森林植被碳儲(chǔ)量占比最大的是灌木林和馬尾松林，其碳儲(chǔ)量分別達(dá)到20.92×10⁴t和19.45×10⁴t，竹林碳儲(chǔ)量占比也較高，達(dá)到16.95×10⁴t。喬木林中除馬尾松林外，闊葉混交林、針闊混交林和楓香林的碳儲(chǔ)量都達(dá)到10×10⁴t以上，以上6種森林類型的植被碳儲(chǔ)量之和就已占全市森林植被碳儲(chǔ)量的81.5%。重點(diǎn)做好這幾種森林類型的經(jīng)營(yíng)管理，有助于穩(wěn)定和提升大冶市森林碳匯能力。

從喬木林植被碳儲(chǔ)量的齡組分配來(lái)看，大冶市森林的幼齡林和中齡林占比較大，分別達(dá)到31.54×10⁴t和29.62×10⁴t，兩者之和幾乎占到全市森林植被碳儲(chǔ)量的一半。幼齡林中，闊葉混交林、楓香的碳儲(chǔ)量相對(duì)更高，分別為7.11×10⁴t和6.29×10⁴t。中齡林種，馬尾松的植被碳儲(chǔ)量以11.51×10⁴t占據(jù)首位，其次是針闊混交林6.88×10⁴t。除軟闊林外，各喬木樹(shù)種的近、成、過(guò)熟林的植被碳儲(chǔ)量占比均不高（表2）。

植被碳儲(chǔ)量能大致反映當(dāng)?shù)刂脖坏纳L(zhǎng)情況，不同樹(shù)種不同齡組的植被碳密度能更直觀地展示各樹(shù)種的生長(zhǎng)差異和碳匯能力。由表3可見(jiàn)，大冶市喬木林中，馬尾松林的平均植被碳密度最高，達(dá)到35.64 t·hm^-2，其次是針闊混交林、針葉混交林和楓香林，以上4種喬木林的平均碳密度均超過(guò)30 t·hm^-2，樟類、硬闊其他、杉木、闊葉混交林的平均碳密度相差不大，在24.64～27.75 t·hm^-2之間，均超過(guò)全市森林植被平均碳密度水平。柏木類和軟闊類的平均碳密度則相對(duì)較低，分別只為8.92 t·hm^-2和18.06 t·hm^-2。在大冶市森林中占主導(dǎo)地位的幼、中齡林中，還是以馬尾松類、針闊混交林、針葉混交林和楓香林的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)更明顯。

從圖2可以看出，大部分針葉類的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種組的植被碳密度從幼齡到近熟階段是持續(xù)增高的，而從成熟開(kāi)始就基本持平并有了下降趨勢(shì)，這也符合一般林分的生長(zhǎng)規(guī)律；闊葉林生長(zhǎng)速率則一直較為穩(wěn)定，植被碳密度隨林齡增長(zhǎng)呈持續(xù)升高趨勢(shì)。

3結(jié)論與討論

本研究采用材積源生物量法測(cè)算大冶市森林資源植被碳儲(chǔ)量，具體包括喬木固碳量，林下植被固碳量（灌草層和凋落物層），竹林和灌木林固碳量，并對(duì)其地理分布和樹(shù)種分配情況展開(kāi)分析。主要結(jié)論如下：

（1）大冶市森林植被碳儲(chǔ)量分布較為集中。截至2019年，大冶市森林植被碳儲(chǔ)量114.36×10⁴t，其中，70%的碳儲(chǔ)量分布在大冶南部山地；灌木林面積在本地林地面積中的占比接近一半，故其碳儲(chǔ)量在總碳儲(chǔ)量中的比重最大，其次才是馬尾松林；喬木林的總植被碳儲(chǔ)量有80%來(lái)自幼齡林和中齡林。

（2）大冶市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)森林植被平均碳密度差異不大，不同優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的森林類型間的植被碳密度差異較明顯。大冶市整體的森林植被碳密度為23.66 t·hm^-2，馬尾松林的平均植被碳密度是所有植被類型中最高的，達(dá)到35.64 t·hm^-2；灌木林的平均植被碳密度最低，僅為12.02 t·hm^-2。

總的來(lái)說(shuō)，大冶市森林資源分布集中，喬木林也以中幼林為主，還處在茂盛生長(zhǎng)階段，森林碳儲(chǔ)量的增長(zhǎng)即森林碳匯具有較大的潛力。但是林地中灌木林占比太大，也存在林分類型較單一、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)間發(fā)展不均等問(wèn)題。在林地資源有限，立地條件約束的情況下，森林碳儲(chǔ)量和碳匯量的增加只能依靠低效林改造、精準(zhǔn)質(zhì)量提升等，提高整體經(jīng)營(yíng)管理水平，注重森林撫育，科學(xué)保護(hù)和利用，從根本上改善林分質(zhì)量，增加森林蓄積量，從而達(dá)到擴(kuò)大森林碳儲(chǔ)量增長(zhǎng)的目的。另一方面，森林土壤碳儲(chǔ)量約占森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的三分之二。通常情況下，由非森林轉(zhuǎn)變成森林，或地上生物量和凋落物的增加都會(huì)增加其土壤的碳含量［8］。目前，大冶

森林土壤碳儲(chǔ)量究竟有多大、固碳能力如何尚不確定，今后若要摸清森林生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量還需進(jìn)一步開(kāi)展土壤碳調(diào)查及其碳匯監(jiān)測(cè)研究。

參考文獻(xiàn)

［1］文秘網(wǎng).森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量［EB/OL］.（2022-10-24）［2022-12-01］.https：//www.wenmi.com/article/pzutda05eq27.html.

［2］楊曉菲，魯紹偉，饒良懿，等.中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量及其影響因素研究進(jìn)展［J］.西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，26（3）：73-78.

［3］王曉榮，張家來(lái)，龐宏?yáng)|，等.湖北省森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量及碳密度特征［J］.中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，35（10）：93-100.

［4］李奇，朱建華，馮源，等.中國(guó)森林喬木林碳儲(chǔ)量及其固碳潛力預(yù)測(cè)［J］.氣候變化研究進(jìn)展，2018，14（3）：287-294.

［5］顧凱平，張坤，張麗霞.森林碳匯計(jì)量方法的研究［J］.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（5）：105-109.

［6］方精云，陳安平，趙淑清，等．中國(guó)森林生物量的估算：對(duì)Fang等science一文（Science，2001，291：2320～2322）的若干說(shuō)明［J］．植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，26（2）：243-249．

［7］國(guó)家林業(yè)和草原局.森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量計(jì)量指南（LY/T 2988-2018）［EB/OL］.（2018-12-29）［2022-12-01］.https：//www.renrendoc.com/paper/240557343.html.

［8］劉金山，張萬(wàn)林，楊傳金，等．森林碳庫(kù)及碳匯監(jiān)測(cè)概述［J］．中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2012.，31（1）：61-65.

（編校：唐嵐）