延边地区森林火灾释放碳量的估算

单延龙，曾 超，翟成刚，李明明

（北华大学林学院，吉林 吉林 132013）

延边地区森林火灾释放碳量的估算

单延龙，曾 超，翟成刚，李明明

（北华大学林学院，吉林 吉林 132013）

根据延边地区1969－2004年的森林火灾统计数据，计算出延边地区森林火灾年平均损失乔木地上生物量6 157.54～8 210.05 t，年均释放碳量4 965.78～6 621.04 t；用排放比法得出延边地区年平均森林火灾释放的CO2、CO、CH4量分别为16 387.07～21 849.44、1 192.23～1 589.64和402.52～563.77 t。

延边地区；森林火灾；生物量

很多学者对我国森林火灾释放的温室气体进行了研究，王效科等[1]对森林火灾释放的含碳温室气体量的估计方法进行了总结，并在对各省火灾统计资料和生物量估计的数据基础上，用排放因子法和排放比法，估算了中国森林火灾释放的温室气体量。田晓瑞等[2]根据1991－2000年的森林火灾数据和生物量研究结果估算了中国森林火灾直接释放的碳量。焦燕等[3]根据黑龙江省1980－1999年森林火灾统计数据和黑龙江省各森林类型地上生物量估算了黑龙江省森林火灾释放的含碳气体量。当前，对森林火灾释放碳量的估算主要应用平均生物量数据，而不是应用每次森林火灾实际燃烧的生物量。笔者根据每次森林火灾实际燃烧的生物量来研究延边地区森林火灾碳释放量。

延边朝鲜族自治州位于吉林省东部的长白山区，东与俄罗斯接壤，南与朝鲜隔江相望，北与黑龙江省的牡丹江市相邻。全州土地总面积4.27万km2，其中林业用地而积3.53万km2，森林覆盖率为79.39%，林木总蓄积为3.45亿m3[4]，是吉林省重点林区之一，也是吉林省发生森林火灾最多的地区之一。因此，有必要研究延边地区由于森林火灾而直接排放的碳量。

1 研究资料和方法

1.1 研究资料

研究所采用的基本资料是延边地区1969－2004年的森林火灾资料，包括每次森林火灾的起火时间、发生森林火灾的林型、森林火灾损失的乔木蓄积量和幼树株数。

1.2 估算方法

1.2.1 乔木地上损失生物量的估算

1.2.1.1 成熟林损失生物量的估算 延边地区森林火灾资料提供了林分损失的蓄积，却没有给出各森林类型的生物量信息。因此，为了推算某一森林类型总的生物量需要建立蓄积量与生物量之间的换算关系。本文采用的生物量计算方法为方精云1996年的蓄积量—生物量关系模型[5]。

1.2.1.2 幼树生物量的估算 所谓幼树是指胸径未达到检尺径阶（5 cm），针叶树树高30 cm、阔叶树高100 cm以上[6]。延边地区森林火灾资料对于损失幼树只给出了损失幼树株数，因此文中的幼树蓄积量是根据吉林省一元立木材积表中的起测径阶（6 cm）所对应材积的1/2乘以燃烧面积上的损失株数获得的，再根据公式求出幼树生物量[7]。

1.2.1.3 森林燃烧损失地上生物量的估算 根据Seiler和Crutzen[8]提出的估算模型计算燃烧损失的地上生物量，见公式（1）：

式中：M是生态系统燃烧消耗的生物量，A是燃烧的面积或火灾面积，B是平均生物量，a是地上部分生物量占总生物量的比例，b是生物量燃烧效率。延边地区森林火灾资料提供了每次燃烧面积上的立木蓄积，根据方精云蓄积量—生物量模型公式可以得到燃烧面积上的乔木总生物量。然后按照公式（1），只要用乔木总生物量乘以地上部分生物量占总生物量的比例（a），再乘以燃烧效率（b）就可得到损失的乔木地上生物量。文中所用延边地区森林的燃烧效率为温带森林和北方森林0.09～0.12估计范围的燃烧效率[9]。

1.2.2 森林火灾碳释放量的估算 根据植物的含碳量，假设所有被烧掉的生物质中的碳都变成气体，可以计算燃烧造成的碳损失[7]。本文是根据森林生物量中含碳45%来估算森林火灾造成的碳损失的[2]。

1.2.3 森林火灾含碳气体释放量的估算 采用排放比法对延边地区森林火灾释放的含碳气体量进行估算。多数情况下，森林火灾所释放的总碳量中，以CO2形式排出的占90%[10]。因而，可以直接估算森林火灾释放的CO2量。

最后，根据森林火灾释放的某种含碳气体量与CO2释放量的比值（排放比）来计算森林火灾中各种含碳气体的释放量[7]。由王效科对吉林省单位森林火灾受害面积乔木层、下木层、枯落物释放CO2、CO、CH4的量[11]，估算出下木层与乔木层释放CO2的比率为2.27/9.14，释放CO的比率为0.35/0.92，释放CH4的比率为0.04/0.11；枯落物和乔木层释放CO2的比率为4.97/9.14，释放CO的比率为0.73/0.92，释放CH4的比率为0.05/0.11。进而推算出整个森林生态系统CO2、CO和CH4的释放量。

2 结果与分析

2.1 森林燃烧损失的乔木地上生物量

从表1中可以看出，延边地区1969－2004年因为森林火灾共损失乔木地上生物量为221 671.45～295 561.97 t，年均6 157.54～8 210.05 t，占吉林省1969－2004年森林火灾生物量总损失的22.6%[12]，其中损失成林地上生物量为202 159.63～269 546.18 t，占总损失量的91.2%，损失幼树地上生物量为19 511.83～26 015.77 t，占总损失量的8.8%。可见，延边地区1969－2004年期间损失的生物量中，幼树占有一定的量。1977、1978和1983年由于森林火灾损失的乔木地上生物量最多，分别为46 696.14～62 261.52、46 918.53～62 558.04和57 420.20～76 560.26 t，占延边地区1969－2004年间总损失的68.1%。森林火灾损失乔木地上生物量主要发生在1983年以前，损失的生物量为216 147.63～288 196.87 t，年均为14 409.84～19 213.12 t，占延边地区1969－2004年间总损失量的97.5%。1984年之后森林火灾损失乔木地上生物量有所减少，但个别年份还略有增多，如1991、1997和2001年，因此森林防火工作仍要高度重视。

2.2 森林火灾释放的碳和主要含碳气体

从表2可以看出，延边地区1969－2004年森林火灾直接释放的碳量为178 768.11～238 357.44 t，直接释放的CO2、CO、CH4量分别为589 934.68～786 580.00 t、42 920.30～57 227.05 t和14 490.82～20 295.59 t，年均释放的碳量为4 965.78～6 621.04 t，占吉林省年均总释放碳量的22.6%[12]。年均释放的CO2、CO、CH4量分别为16 387.07～21 849.44t、1 192.23～1 589.64 t和402.52～563.77 t，其中1977、1978和1983年森林火灾的碳和含碳气体释放最多，这3年的碳释放总量为121 802.84～162 403.79 t，占延边地区1969－2004年总释放碳量的68.1%。森林火灾主要发生在1983年以前，碳的释放量为174 313.39～232 417.83 t，占延边地区1969－2004年碳总释放量的97.5%。1984年之后碳释放量相对减少，但个别年份还略有增多。

表1 1969－2004年延边地区森林火灾消耗的乔木生物量Table 1 Consumed biomass by forest fire in Yanbian region from 1969 to 2004

3 结论与讨论

延边地区1969－2004年因为森林火灾共损失乔木地上生物量为221 671.45～295 561.97 t，年均6 157.54～8 210.05 t，占吉林省1969－2004年森林火灾生物量总损失的22.6%。森林火灾损失乔木地上生物量主要发生在1983年以前，损失的生物量为216 147.63～288 196.87 t，占延边地区1969～2004年间生物量总损失的97.5%。1984年之后森林火灾损失乔木地上生物量有所减少，但个别年份还略有增多，如1991、1997和2001年，因此森林防火工作仍要高度重视。延边地区1969－2004年森林火灾直接释放的碳量为178 768.11～238 357.44 t，直接释放的CO2、CO、CH4量分别为589 934.68～786 580.00、42 920.30～57 227.05 t和14 490.82～20 295.59 t，年均释放的碳量为4 965.78～6 621.04 t，占吉林省年均总释放碳量的22.6%，年均释放的CO2、CO、CH4量分别为16 387.07～21 849.44、1 192.23～1 589.64 t和402.52～563.77 t。

影响森林火灾释放含碳气体量的因素很多，有森林类型、燃烧效率以及含碳气体的排放比等，如燃烧效率跟火灾程度有很大关系，火灾面积大未必火烧程度就大，所以这很难确定，只能用一个平均值代替。另外，我们对森林火灾释放含碳气体量的估算只能用不断更新的方法来改进估算的准确性。本文与我国其他研究估算不一样的地方是蓄积量用每次森林火灾实际损失的成林材积和幼树株数，而不是用森林的平均蓄积。

表2 1969－2004年延边地区森林火灾直接释放的碳和含碳气体量Table 2 C, CO2, CO and CH4emissions by forest fire in Yanbian region from 1969 to 2004

[1] 王效科，庄亚辉，冯宗炜. 森林火灾释放的含碳温室气体量的估计[J]. 环境科学进展，1998，6（4）：1－15.

[2] 田晓瑞，舒立福，王明玉. 1991－2000年中国森林火灾直接释放碳量估算[J]. 火灾科学，2003，12（1）：6－10.

[3] 焦燕，胡海清. 黑龙江省1980－1999年森林火灾释放碳量的估算[J]. 林业科学，2005，41（6）：109－113.

[4] 延边朝鲜族自治州森林防火指挥部. 延边确保无重大森林火灾的几大举措[J]. 森林防火，2002，（2）： 21－22.

[5] 方精云，刘国华，徐嵩龄. 我国森林植被的生物量和净生产量[J]. 生态学报，1996，16（5）：497－508.

[6] 赖斌慧. 森林火灾损失评估的研究[D]. 福州：福建农林大学林学院，2003.

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[10] Crutzen P J，Andreae M O. Biomass burning in the tropics： impact on atmospheric chemistry and biogeochemical cycles[J]. Science，1990，250（4988）：1669－1678.

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[12] 单延龙，张姣. 吉林省1969－2004年森林火灾释放碳量的估算[J]. 林业科学，2009，45（7）：84－89.

Estimation of Carbon Emission from Forest Fires in Yanbian Region

SHAN Yan-long，ZENG Chao，ZHAI Cheng-gang，LI Ming-ming
（College of Forestry, Beihua University, Jilin 132013, China）

Based on forest fires occurred from 1969 to 2004 in Yanbian region, Jilin province, the amount of mean annual consumed biomass of the forest was estimated to be 6 157.54-8 210.05t. The relevant released carbon was 4 965.78-6 621.04t/year. Annual CO2, CO and CH4emissions from the forest fires in Yanbian region during the period were 16 387.07-21 849.44t, 1 192.23-1 589.64t and 402.52-563.77t.

Yanbian region; forest fire; biomass

S762.2

A

1001-3776（2010）05-0001-04

2010-03-29；

2010-07-20

国家自然科学基金资助项目（30900189）、国家科技支撑计划项目（2008BAD95B10）、吉林省科技发展计划项目（20070138）、吉林市科技发展计划项目（2006杰出青年）和火灾科学国家重点实验室开放课题（HZ2009-KF02）资助

单延龙（1975－），男，吉林通化人，副教授，博士，从事林火生态和林火管理研究。