龍巖市新羅區(qū)曹溪街道喬木林分碳儲(chǔ)量估算分析

林思明

(龍巖市新羅區(qū)曹溪林業(yè)站,福建 龍巖 364000)

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體,是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳貯存庫,具有巨大的固碳功能,其碳匯作用對于緩解大氣中CO2濃度上升是最經(jīng)濟(jì)、最有效的辦法。2016年9月3日,我國正式加入《巴黎氣候變化協(xié)定》,成為第23個(gè)完成了批準(zhǔn)協(xié)定的締約方［1］,開始積極參與氣候履約的實(shí)際行動(dòng)。而如今在應(yīng)對氣候變化工作的新形勢下,各級(jí)相關(guān)部門已將森林碳儲(chǔ)量納入反映林業(yè)生態(tài)建設(shè)成就的重要指標(biāo),因此為響應(yīng)新羅區(qū)生態(tài)文明示范區(qū)建設(shè),正確處理好保護(hù)森林與發(fā)展經(jīng)濟(jì)的關(guān)系,這對鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)森林碳儲(chǔ)量及碳匯開展研究具有重大意義。該研究在對曹溪街道2013、2018和2022年的森林資源狀況進(jìn)行分類、匯總的基礎(chǔ)上,運(yùn)用轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法對其喬木林分碳儲(chǔ)量及碳密度進(jìn)行估算與分析,并對其碳匯潛力和經(jīng)濟(jì)價(jià)值進(jìn)行估算,為曹溪街道提高森林經(jīng)營管理水平,掌握區(qū)域森林碳匯發(fā)展?jié)摿?為未來開展林業(yè)碳匯工作和制定相關(guān)林業(yè)方針政策提供數(shù)據(jù)參考。

1 區(qū)域概況

曹溪街道位于新羅區(qū)東南隅,是新羅區(qū)中心城區(qū)所在地,位于24°58′34″～25°5′46″ N,116°59′24″～117°11′20″ E,年平均氣溫19.7 ℃,1月平均氣溫11 ℃,7月平均氣溫27℃;無霜期291d, 平均初霜日在11月上旬,平均終霜日在3月中旬。雨量充沛,年降水量1 700 mm, 境內(nèi)的降水量分布總趨勢是由南往北遞減。多年平均降水量為1 700 mm,2-4月為春雨季。平均海拔560 m。土壤主要有3大類型:紅黃壤、黃壤和紅壤。氣候?qū)賮啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候。 曹溪是閩西較早的中央蘇區(qū)重鎮(zhèn),擁有新羅全區(qū)最多的革命據(jù)點(diǎn)村,天馬山、大錦山、奇邁山、紅尖山和小溪河等山川河流坐落境內(nèi)。街道土地總面積為1.305萬hm2,林地面積1.019萬hm2,森林覆蓋率為73.33%。其中,有林地面積0.957萬hm2(林分0.854萬hm2,竹林地0.098萬hm2,經(jīng)濟(jì)林地0.005萬 hm2),人工未成造林地0.013 7 萬hm2,疏林地0.001萬hm2,灌木林地0.003萬hm2,無立木林地0.044萬hm2。

2 數(shù)據(jù)來源

該次研究采用2013、2018以及2022年的森林資源調(diào)查數(shù)據(jù),由于曹溪街道森林資源調(diào)查未涉及枯枝落葉層、植被地下層和土壤層等數(shù)據(jù)的調(diào)查,地上部分主要為喬木層林分,因此該次森林碳儲(chǔ)量估算以地上部分的喬木層林分為主。各優(yōu)勢樹種(組)的面積、蓄積(表1),數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析均采用Excel 2007。

表1 2013—2022年曹溪街道各優(yōu)勢樹種(組)的面積、蓄積

3 計(jì)算方法

3.1 森林生物量的估算

森林蓄積量是森林生長的綜合反映。根據(jù)以往學(xué)者研究,森林生物量與蓄積量存在著良好的線性回歸關(guān)系,該研究采用方精云等［2］擬合的生物量-蓄積量轉(zhuǎn)換模型對喬木層林分各樹種的生物量進(jìn)行估算,各優(yōu)勢樹種含碳率采用《全國林業(yè)碳匯計(jì)量監(jiān)測技術(shù)指南及附件(試行)》中推薦的各樹種(組)碳含率參數(shù)［3］,相關(guān)模型方程及含碳率參數(shù)(表2)。

表2 各優(yōu)勢樹種(組)生物量轉(zhuǎn)換方程及碳含率表

3.2 碳儲(chǔ)量和碳密度計(jì)算

根據(jù)計(jì)算得出的各樹種生物量,分別對其碳儲(chǔ)量和碳密度進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算公式如下:

C=A×B×CF

ρc=C/A

式中:C 為碳儲(chǔ)量(單位:t);A 為林分面積(單位:hm2);B 為單位面積林分生物量(單位:t/hm2);CF為含碳率;ρc為碳密度(單位:t/hm2)

3.3 碳匯計(jì)算

根據(jù)計(jì)算得出的碳儲(chǔ)量進(jìn)行碳匯計(jì)算,計(jì)算公式采用《全國林業(yè)碳匯計(jì)量監(jiān)測技術(shù)指南及附件(試行)》中的計(jì)算公式如下:

△Ct1,t2=( Ct2- Ct1) × 44/12

式中: △Ct1,t2為時(shí)間區(qū)間t1～t2內(nèi)的項(xiàng)目碳匯(單位:tCO2e),Ct1、Ct2指不同年度的碳儲(chǔ)量(單位:t)。

4 結(jié)果及分析

4.1 2013年至2022年曹溪街道林分碳儲(chǔ)量和碳密度分析

根據(jù)曹溪街道碳儲(chǔ)量和碳密度計(jì)算結(jié)果(表3),2013年時(shí)曹溪街道的林分碳密度達(dá)到54.31 t/hm2,已高于同時(shí)期福建省的碳密度平均值［4］48.87 t/hm2。2013—2022年曹溪街道林分平均碳儲(chǔ)量53.23萬t,平均碳密度62.08 t/hm2,表明曹溪街道的森林資源固碳能力屬于較高水平。從總體上看,2013—2022年曹溪街道林分面積穩(wěn)定在0.857萬hm2,蓄積量由90.16萬m3增加到102.44萬m3,單位面積蓄積量由104.47 m3/hm2增加到120.09 m3/hm2,而在此期間碳儲(chǔ)量和碳密度也呈穩(wěn)步增長趨勢,2018年、2022年林分碳儲(chǔ)量和碳密度同比增幅分別為18.4%、3.3%,19.2%和3.7%,碳匯能力逐漸增強(qiáng),表明固碳能力增加和單位面積蓄積量的增長有關(guān)。

表3 2013—2022年曹溪街道林分碳儲(chǔ)量和碳密度

4.2 不同樹種碳儲(chǔ)量和碳密度分析

根據(jù)各樹種碳儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果(表4),2013—2022年硬闊類樹種碳儲(chǔ)量占比最高,平均占比為83.56%,馬尾松和杉木次之,桉樹和軟闊類樹種最小。從碳密度計(jì)算結(jié)果可知,硬闊類樹種的碳密度最高,其平均碳密度為83.28 t/hm2,大約是針葉類樹種的3倍;馬尾松和杉木樹種的平均碳密度為28.2 t/hm2;桉樹最低,其平均碳密度為16.37 t/hm2。由此可見,硬闊類樹種是曹溪街道主要碳儲(chǔ)備庫。

表4 2013—2022年各優(yōu)勢樹種(組)碳儲(chǔ)量和碳密度

2013—2022年不同樹種碳儲(chǔ)量變化存在差異,其中硬闊類樹種碳儲(chǔ)量占同時(shí)期總碳儲(chǔ)量的比重分別為75.38%、87.3%和86.67%,而馬尾松樹種占比為11.46%、6.54%和6.79%,可以看到2013年至2022年馬尾松樹種碳儲(chǔ)量占比下降,而同期硬闊類樹種碳儲(chǔ)量占比上升,主要原因?yàn)椴芟值雷?016年以來一方面加大松材線蟲病防治力度,為了優(yōu)化地方樹種結(jié)構(gòu),促進(jìn)地帶性植被恢復(fù),采取“去針套闊”、稀疏林“補(bǔ)闊”等措施,提高了硬闊類樹種造林。另一方面,嚴(yán)格執(zhí)行天然林、生態(tài)林禁伐等措施,使得這幾年硬闊類樹種的蓄積量穩(wěn)步上升,進(jìn)而使得其整體碳儲(chǔ)量提升。

4.3 不同齡組碳儲(chǔ)量和碳密度分析

根據(jù)對不同齡級(jí)結(jié)構(gòu)碳儲(chǔ)量進(jìn)行分析可知(圖1),曹溪街道不同齡組的碳儲(chǔ)量大小依次為:中齡林>近熟林>成熟林>幼齡林>過熟林。中齡林的平均碳儲(chǔ)量占比達(dá)到42.26%,在各齡組碳儲(chǔ)量中占據(jù)絕對的優(yōu)勢。中齡林、近熟林及成熟林共占92.6%,幼齡林和過熟林共占7.4%,幼齡林碳儲(chǔ)量占比偏低。由圖1可以看出不同齡組的碳密度大小依次為:成熟林>過熟林>近熟林>中齡林>幼齡林?；旧想S年齡的增大,碳密度不斷增大。前期幼齡林到中齡林間的增長變化幅度最大,明顯高于其他各齡組間的變化幅度,可見幼齡林到中齡林的生長過程對林木的碳密度影響最大。因此,在幼齡林到中齡林的生長過程中,對這一階段的林木實(shí)行合理的管護(hù)措施非常必要,以提高林分整體碳密度與質(zhì)量,促進(jìn)其整體碳儲(chǔ)量增加。

圖1 各齡組碳儲(chǔ)量和碳密度分布

4.4 2013年至2022年曹溪街道林分碳匯分析

根據(jù)(表5)可知2013—2022年曹溪街道林分碳匯都為正值,平均碳匯19.14萬tCO2e,表明近年來碳儲(chǔ)量逐年增加,街道林分面積和質(zhì)量穩(wěn)步提升,但前期2013—2018年碳匯明顯高于后期2018—2022年碳匯,其原因?yàn)榍捌?013—2018年期間進(jìn)行了一系列比如松材線蟲病防治林分改造、天然林禁伐等經(jīng)營措施使得硬闊類樹種林分蓄積大幅增加,碳儲(chǔ)量也隨之大幅提升。

表5 2013—2022年曹溪街道碳儲(chǔ)量及碳匯

4.5 2013年至2022年曹溪街道林分碳儲(chǔ)量、碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值估算

森林碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值的估算主要是碳匯價(jià)格,福建碳交易市場已于2016 年12 月開市,該次研究碳匯經(jīng)濟(jì)價(jià)值以福建碳交易市場的碳匯價(jià)格進(jìn)行估算,以碳匯交易最低價(jià)格18元/tCO2e作為測算標(biāo)準(zhǔn),折算成碳儲(chǔ)量平均價(jià)格為66元/t［5］。

根據(jù)估算2013年至2022年曹溪街道林分碳儲(chǔ)量平均經(jīng)濟(jì)價(jià)值0.35億元, 2022年價(jià)值達(dá)到最大,為0.38億元。碳匯平均經(jīng)濟(jì)價(jià)值0.034億元,最大值出現(xiàn)在2013—2018年,達(dá)到0.057億元。

5 結(jié)論與討論

該次研究發(fā)現(xiàn)曹溪街道2013—2022年在林分面積基本保持不變的情況下,隨著蓄積量的增加,碳儲(chǔ)量也相應(yīng)增加,說明林分蓄積量的增加有利于提高區(qū)域的碳儲(chǔ)量［6］。2013—2022年街道林分碳密度也保持穩(wěn)步增長趨勢,林分碳匯都為正值。該次研究表明近年來曹溪街道林分碳儲(chǔ)量總體保持較高水平,森林資源的固碳水平在逐漸提高,碳匯能力也逐漸增強(qiáng),發(fā)展碳匯的基礎(chǔ)較好,具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,未來有很大的發(fā)展空間。

對不同樹種碳儲(chǔ)量及碳密度分析發(fā)現(xiàn),硬闊類樹種的碳儲(chǔ)量占比最大,各時(shí)期占比超過75%,硬闊類樹種碳密度也最高,說明硬闊類樹種碳儲(chǔ)能力遠(yuǎn)高于其他樹種,是曹溪街道最主要的碳儲(chǔ)備庫。因此未來街道應(yīng)結(jié)合自身區(qū)域特點(diǎn)以硬闊類樹種為主進(jìn)行林分改造以提高林分碳儲(chǔ)量,比如以沿高速公路(鐵路)和國省道、沿小溪河及主要支流、環(huán)城一重山為重點(diǎn),營造多樹種的混交闊葉林,打造“二沿一環(huán)”喬木林分質(zhì)量提升景觀帶,不僅可以增強(qiáng)森林生態(tài)效能,保護(hù)生物多樣性,提高整個(gè)森林的碳儲(chǔ)量,還可以有效提高森林生態(tài)系統(tǒng)抵御自然災(zāi)害的能力,有效降低森林火災(zāi)、病蟲害和山體滑坡等災(zāi)害發(fā)生的可能［7］。對不同齡組的碳儲(chǔ)量及碳密度分析發(fā)現(xiàn),樹種在中齡林時(shí)期的碳儲(chǔ)量占有絕對優(yōu)勢,但幼齡林碳儲(chǔ)量占比偏低。隨著年齡的增大,對應(yīng)齡組的碳密度也不斷增大,尤其在幼齡林到中齡林這一階段,因此未來應(yīng)該加強(qiáng)該階段的撫育和管護(hù),提高造林樹木成活率,保證幼齡林的林分面積穩(wěn)步提升,以提高林分整體碳密度和質(zhì)量,促進(jìn)整體碳儲(chǔ)量增加［8］。

該研究通過對2013—2022年曹溪街道喬木林分碳儲(chǔ)量進(jìn)行估算和分析,旨在為提高曹溪街道森林經(jīng)營管理水平,為增加其林分碳匯潛力提供參考。由于森林碳儲(chǔ)量共由地上部分、地下部分、枯落物和土壤有機(jī)質(zhì)4個(gè)碳庫組成,該次研究僅測算了喬木林分碳儲(chǔ)量情況,未將森林中其它植被的碳儲(chǔ)量納入測算,且計(jì)算過程中采用的參數(shù)均是全國的計(jì)算平均參數(shù),因此,該研究還存在一些局限性和不足之處,待今后在獲取更多相關(guān)參數(shù)后將再做進(jìn)一步研究。