不同優(yōu)勢樹種組不同時期碳儲量和碳密度研究

摘要為了解不同優(yōu)勢樹種組在不同時期的碳儲量和碳密度，以廣西國有黃冕林場各優(yōu)勢樹種為研究對象，通過生物量擴展因子法，估算了黃冕林場森林固碳能力。結(jié)果表明：（1）黃冕林場2014年、2019年總碳儲量分別是562 040.09 t和826 000.61 t，2019年比2014年增加了47.0%，其中一般闊葉樹的碳儲量最大；（2）杉木類、松類、速生桉和一般闊葉林的碳密度隨著齡級的增加逐漸增大，2019年比2014年分別增加了21.7%、61.2%、22.1%和41.3%，且杉木類、松類、一般闊葉林在過熟林時碳密度達到最大值，而速生桉則在近熟林時最大；（3）杉木類、松類、一般闊葉林的碳儲量隨著齡級的增加逐漸增大，在過熟林時碳儲量最大，而速生桉則在近熟林時最大。

關(guān)鍵詞生物量；碳儲量；碳密度；森林經(jīng)營

中圖分類號：S718.56；S718.55文獻標識碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2024.05.014

Study on Carbon Storage and Carbon Density of Different Dominant Tree Species Groups in Different Periods

Tang Qingmei，Wu Lisu，Liu Songlin，Chen Jie，Lan Liufeng

（Stateowned Huangmian Forest Farm in Guangxi Zhuang Autonomous Region，Liuzhou 545600，China）

AbstractIn order to understand the carbon storage and carbon density of different dominant tree species groups in different periods，the dominant tree species in Huangmian Forest Farm of Guangxi were taken as the research objects，and the forest carbon sequestration capacity of Huangmian Forest Farm was estimated by biomass expansion factor method. The results showed as the following three aspects.（1）The total carbon reserves of Huangmian Forest Farm in 2014 and 2019 were 562 040.09 t and 826 000.61 t respectively. In 2019，it increased by 47.0% compared with 2014，and the carbon reserves of general broadleaf trees were the largest.（2）The carbon density of Chinese fir，pine，fastgrowing eucalyptus and general broadleaved forests increased gradually with the increase of age class，and the carbon density in 2019 increased by 21.7%，61.2%，22.1% and 41.3%，respectively，compared with that in 2014. The carbon density Chinese fir，pine and general broadleaved forests reached the highest value in overmature forest，while that of fastgrowing eucalyptus was the highest in nearmature forest.（3）The carbon reserves of Chinese fir，pine and general broadleaved forests increased gradually with the increase of age class，and the carbon reserves of overmature forest were the largest，while those of fastgrowing eucalyptus were the largest in nearmature forest.

Key wordsbiomass;carbon storage;carbon density;forest management

森林資源是重要的可再生資源，在維持碳平衡、減緩全球氣候變暖方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[1]，受到國內(nèi)外的普遍關(guān)注。我國南方林區(qū)森林類型通常以用材林為主，普遍存在生態(tài)穩(wěn)定性較差和生態(tài)服務(wù)功能較低等問題，因此，采用鄉(xiāng)土闊葉樹種改造針葉純林已成為我國人工林經(jīng)營的發(fā)展趨勢[2]。在“碳中和”背景下，對森林固碳功能的研究越來越多，不同學(xué)者通過利用生物量清單法從不同齡級、不同優(yōu)勢樹種方面估算森林碳儲量[3，4]，但對不同年度的森林碳儲量的動態(tài)分析相對較少[5]。

本文基于中小尺度區(qū)域，以廣西國有黃冕林場森林資源為對象，根據(jù)兩期森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查數(shù)據(jù)，對場內(nèi)森林碳儲量及碳密度進行了研究，以期發(fā)現(xiàn)其不同優(yōu)勢樹種組、不同齡級林分碳儲量及碳密度在不同時期的特征，為林場今后的經(jīng)營管理和林業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

黃冕林場地處北回歸線以北，是廣西壯族自治區(qū)直屬公益二類林場之一。屬中亞熱帶氣候，溫暖多雨，光照充足，雨熱同季，年均氣溫19 ℃，年均降水量1 750 mm，年均蒸發(fā)量1 426 mm。最高海拔895.9 m。低山地貌相對高差200 ～400 m，丘陵地帶相對高差50～200 m。以丘陵地貌為主，約占林地面積的70%。林地成土母巖以砂頁巖、灰泥巖和紫紅砂礫巖為主，質(zhì)地輕壤到中壤土，少量為壤土和黏土。林場屬亞熱帶常綠闊葉針葉林區(qū)，針葉林主要代表樹種有馬尾松（Pinus massoniana）、杉木（Cunninghamia lanceolata），闊葉林主要代表樹種有米櫧（Castanopsis carlesii）、楓香（Liquidambar formosana）、樟樹（Cinnamomum camphora）和木荷（Schima superba）等。人工植被主要是大葉桉（Eucalyptus robusta）、馬尾松、杉木，兼有木荷、火力楠（Michelia macclurei）和毛竹（Phyllostachys edulis）。

1.2研究對象

根據(jù)森林資源特征，選取廣西國有黃冕林場經(jīng)營管

理的一般闊葉樹、速生桉、松類、杉木、竹林和經(jīng)濟林為具體研究對象，涉及廣西黃冕林場場內(nèi)行政區(qū)域范圍及場外租地經(jīng)營范圍，除場外租地經(jīng)營調(diào)查范圍發(fā)生變化外，2019年場內(nèi)調(diào)查界線與2014 年調(diào)查范圍基本一致。

1.3數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于廣西國有黃冕林場2014年和2019年森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查（森林資源二類調(diào)查）數(shù)據(jù)。

1.4研究方法

碳儲量主要采用生物量擴展因子法進行計算。相關(guān)公式[6，7]如下：

C=V×BEF×D×（1+R）×CF×S

d=C/S

式中：C為某一林分類型的碳儲量（t）；d為某一林分類型單位面積碳密度；V為某一林分類型的單位蓄積量（m3·hm-2）；BEF為生物量擴展因子；D為某一樹種林分的木材密度；R為某一樹種地下生物量/地上生物量的比值；F為某一樹種生物量的含碳率；S為某一優(yōu)勢樹種的面積（hm2）。優(yōu)勢樹種（組）含碳率、木材密度、擴展因子[8]參考2013年中華人民共和國氣候變化第二次國家信息通報中公布的數(shù)據(jù)。

黃冕林場森林植被碳儲量各優(yōu)勢樹種生物量換算因子連續(xù)函數(shù)方程中的計算參數(shù)如表1所示。

因經(jīng)濟林、竹林在清查數(shù)據(jù)資料中無蓄積量數(shù)據(jù)，故采用單位面積平均生物量乘以林分面積[9]進行計算。經(jīng)濟林單位面積的生物量為 23.7 t·hm-2，竹林的生物量為 47.86 t·hm-2。

不同優(yōu)勢樹種林齡級劃分如表2所示。

1.5數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2013進行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計，圖表制作采用Sigmaplot 12.5。利用SPSS 22.0進行數(shù)據(jù)分析，主要對不同時期不同林齡組間的碳儲量和碳密度進行差異性檢驗。

2結(jié)果與分析

2.1不同優(yōu)勢樹種碳儲量分析

由表3可知，與2014年相比，2019年黃冕林場場內(nèi)經(jīng)營范圍森林面積增加511.43 hm2，蓄積增加54.69×104 m3。其中桉樹面積減少11.9%，其他樹種（組）面積均有不同程度的增加，各樹種蓄積量也均增加。在6種優(yōu)勢樹種組中，一般闊葉樹的碳儲量最多，其次是速生桉、松類、杉木，竹林和經(jīng)濟林2014年的碳儲量相差不大，但在2019年經(jīng)濟林的碳儲量遠大于竹林，是因為2019年經(jīng)濟林的面積比2014年增加了84.5%。與2014年相比，2019年6種優(yōu)勢樹種組的碳儲量均大幅度增大，杉木、松類、速生桉、一般闊葉樹、竹林和經(jīng)濟林分別增長105.7%、69.8%、7.6%、58.2%、15.4%和84.5%，增長幅度最大的是杉木類，其次是經(jīng)濟林類。黃冕林場2019年總碳儲量比2014年增加了47.0%。

除了竹林和經(jīng)濟林外，與2014年相比，2019年其他4種優(yōu)勢樹種組的碳密度均增大，杉木、松類、速生桉和一般闊葉樹碳密度分別增加了21.7%、61.2%、22.1%和41.3%，其中松類碳密度增長幅度最大，其次是一般闊葉樹。在2014年，碳密度最大的是竹林，其次是松類和一般闊葉樹；在2019年，碳密度最大的是松類，其次是一般闊葉林、竹林，碳密度最小的是經(jīng)濟林。

2.2不同齡組的碳儲量分析

由圖1可知，杉木類、松類、一般闊葉林的碳儲量隨著齡級的增大逐漸增大，過熟林碳儲量最大，而速生桉碳儲量近熟林最大。 2014年時，杉木類幼齡林、中齡林和近熟林的碳儲量差異顯著，

中齡林、近熟林、成熟林和過樹林的碳儲量分別比幼齡林的碳儲量增364.7%、1 250.4%、1 246.8%和1 185.2%；2019年時，杉木類中齡林、近熟林、成熟林和過熟林碳儲量分別比幼齡林多88.1%、293.3%、551.9%和720.3%；不同時間段，在同齡組中，杉木類碳儲量在幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林2019年的比2014年的分別高334.8%、76.0%、26.7%、110.5%和177.6%。

2014年時，松類中齡林、近熟林、成熟林和過熟林分別比幼齡林增大197.8%、353.0%、483.6%和427.8%；在2019年松類碳儲量中齡林、近熟林、成熟林和過熟林分別比幼齡林增大406.1%、764.9%、957.5%和1 079.0%；在同齡組中，松類碳儲量在幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林2019年分別比2014年高-12.6%、48.5%、66.8%、58.3%和95.1%。

2014年，一般闊葉樹中齡林、近熟林、成熟林和過熟林分別比幼齡林增大162.3%、291.5%、449.0%和636.6%；2019年時，一般闊葉樹碳儲量中齡林、近熟林、成熟林和過熟林分別比幼齡林增大137.7%、196.9%、226.0%和251.5%；

在同齡組中，一般闊葉樹碳儲量在幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林2019年分別比2014年增加121.8%、100.9%、68.2%、31.5%和5.8%。從幼齡林、中齡林到近熟林速生桉碳儲量依次增加，2014年中齡林和近熟林分別比幼齡林增加334.1%和38.2%；2019年分別比幼齡林增加428.3%、69.4%，在中齡林中增加幅度較大，而后在成熟林、過熟林階段卻減小，且成熟林和過熟林的碳儲量差異不顯著。

由圖2可知，同碳儲量一樣，杉木類、松類、一般闊葉林的碳密度隨著齡級的增大逐漸增大，并且過熟林碳密度達到最大值。

2014年，杉木類碳密度從幼齡林到近熟林大幅度上升，但在近熟林、成熟林和過熟林3個齡組中差異不顯著；2019年時，杉木類碳密度均大幅度均勻增高，除近熟林外，其他齡組中2019年碳密度均比2014年大。

2014年松類碳密度隨齡級的增大呈增大趨勢，過熟林時存在小幅度減小，而2019年松類碳密度均隨齡級的增大而逐漸增大。在幼齡林中，2014年和2019年碳密度差異不顯著。

在同齡組不同期中對比分析，速生桉碳密度在幼齡林和中齡林中兩期碳密度差異不顯著，而在近熟林、成熟林和過熟林中差異均顯著；隨著林齡的增大，速生桉碳密度幼齡林到近熟林逐級增大，在成熟林階段減少，而在過熟林階段增大。在兩期碳密度動態(tài)分析中，一般闊葉樹碳密度均隨齡級的增大而逐漸增大，且不同齡級間差異均顯著，除過熟林外，其他齡組中2019年的碳密度均比2014年的碳密度大，不同期的碳密度差異顯著（P＜0.05）。

3討論與結(jié)論

本文采取科學(xué)合理的方法對森林生態(tài)系統(tǒng)碳含量進行測算，并對不同年度的森林碳儲量動態(tài)進行分析。與2014年相比，黃冕林場2019年桉樹面積減少的主要原因是桉樹采伐后改種杉木、松類、珍貴闊葉樹等，杉木、松類、一般闊葉樹面積增加很大一部分原因也是由桉樹面積轉(zhuǎn)化而來。

在6種優(yōu)勢樹種組中，一般闊葉樹的碳儲量最大，其次是速生桉、松類、杉木，竹林和經(jīng)濟林的碳儲量差異不顯著。因此為擴大森林面積，增加森林碳儲量，可以適當擴大闊葉樹種面積，營造針闊混交林，有利于提高森林碳儲量[10]。松類、杉木類針葉林碳儲量也較大，且杉木類碳密度最大。因此，為提高森林的固碳能力，應(yīng)適當采取針闊混交的種植模式，及時改善全省森林資源狀況，以便精準地把握森林碳儲量及其動態(tài)變化，在造林工作中做出決策和改進。各個優(yōu)勢樹種組的植被碳密度隨著齡級的增大顯著增加，說明年齡較大的林木擁有較大的固碳能力。為提高森林碳匯、維持碳平衡、減緩全球氣候變暖[11]，應(yīng)加強對高齡級林分的撫育，切實加強林木、林地管理，嚴防亂砍濫伐林木，以全面提高森林碳匯能力為目標，著重提高林分質(zhì)量，優(yōu)化林分齡組結(jié)構(gòu)。在大部分優(yōu)勢樹種組以及不同齡級中，2019年碳儲量和碳密度均比2014年大，說明黃冕林場通過優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)，樹種結(jié)構(gòu)日趨合理，森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性增強。同時林場內(nèi)近成過熟林較多，可利用森林資源充足。林場用材林的幼齡林、中齡林、近成過熟林的齡組面積、蓄積比分別為12∶21∶67和3∶14∶83，說明林場近期可利用資源相對較多，要科學(xué)規(guī)劃森林采伐，加強中幼林撫育，提高森林質(zhì)量，促進森林經(jīng)營向可持續(xù)方向發(fā)展[12]。

本文根據(jù)不同森林類型估算其碳儲量，但估算的范圍只涉及一般闊葉樹、速生桉、松類、杉木類，以及竹林和經(jīng)濟林的碳含量，不能充分反映全部森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲量，下一步需進一步深入研究不同樹種以及樹種混交的碳儲量，采取更加科學(xué)合理的方法對全省森林生態(tài)系統(tǒng)碳含量進行測算。

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