山西省森林植被的碳贮量研究

冯建成

(山西省林业调查规划院,山西 太原 030012)

山西省森林植被的碳贮量研究

冯建成

(山西省林业调查规划院,山西 太原 030012)

以山西省 2005年的森林资源清查数据为基础,采用生物量换算因子法,建立了不同林分优势树种生物量与蓄积量之间的回归方程,并对山西省森林的碳贮量进行了推算。结果表明:山西省森林的总碳贮量为4 684.56×104t C,平均碳密度为 21.99t C/hm2;其中针叶林碳贮量为 1 689.69×104t C,阔叶林碳贮量为2 994.87×104t C,分别占全省森林总碳贮量的36.07%和 63.93%。阔叶林为山西省森林碳贮量的主要贡献者。

森林;生物量;蓄积量;碳贮量

作为陆地生态系统的主体,森林可以吸收大气中的二氧化碳,并将其固定在森林植物体内和森林土壤中,这被公认为是最有效的固碳方式。随着《京都议定书》的正式实施,林业碳汇研究日益成为人们关注的重点。我国政府积极采取措施增加碳汇,对减少温室气体排放、应对全球气候变化做出了应有的贡献。但我国的森林依然存在资源分布不均、森林结构不合理、林地生产力低等现状,森林整体碳汇功能和整体效益还有待提高,而山西省在低碳经济的浪潮中形势不容乐观。因此,正确评估山西省森林植被的碳贮量,不仅可以为山西省森林资源的经营管理和林业可持续发展提供重要的科学依据,而且对山西省在碳平衡交易中争取主动,大力发展碳汇林业具有十分重要的意义。

1 研究区概况

山西省地处黄河中游,黄土高原东部,地理坐标为 110°15′～ 114°33′E,34°34′～ 40°43′N,南 北 长628 km,东西宽 385 km。总面积 15 166×104km2,占全国总土地面积的 1.63%。境内山峦叠嶂,丘陵起伏,沟壑纵横,山地、丘陵面积占 80.3%,盆地、平原面积仅占 19.7%,大部分地区海拔在 1 000 m～2 000 m。属于温带大陆性气候,冬季漫长寒冷;夏季南长北短,温度高且多雨,7月气温约 21°C～ 26°C;春季短,风沙多,常干旱;秋季较短,天气暖和,晴朗。年均气温 -4°C～ 14°C,年降水量 400 mm～650 mm,但分布不匀。

山西省的植被类型主要有6个植被型组,即针叶林、阔叶林、灌丛与灌草丛、草原、草甸以及沼泽与水生植被。平川和黄土丘陵区多已开垦为农田,自然植被稀少。天然林主要分布在中条山、吕梁山、太岳山、太行山、关帝山、管涔山、五台山和黑茶山等 8大国有林区。森林群落建群种主要有油松、白皮松、云杉、华北落叶松、侧柏、杜松、华山松等针叶树种,辽东栎、栓皮栎、槲栎等落叶栎类,山杨、白桦、红桦、榆树等小叶落叶树种。

2 研究资料和方法

2.1 研究资料

本研究所采用的是山西省第 5次(2005年)森林资源连续清查资料。

2.2 研究方法

森林碳贮量的估算是以森林生物量为基础的。森林资源清查资料提供的主要是森林面积和蓄积的数据。在森林生物量的组成中,林木蓄积所占的比例较大,且林木蓄积量与总生物量之间存在着较大关系。因此,可以通过建立生物量与蓄积量之间的相关关系,由林木蓄积量推算总生物量,继而估算碳贮量。

2.2.1 生物量计算

森林生物量的计算属于区域尺度的范畴,本文根据方精云等提出的生物量换算因子(Biomass Expansion Factor,BEF)的计算方法估算山西省森林生物量,生物量与林木蓄积量之间的回归方程为:

式中:B为每公顷的生物量;V为每公顷蓄积量;a和b为参数。

2.2.2 碳贮量计算

刘盛等通过对光合作用及其化学过程进行分析表明:从分子水平来看,在全干状态下,碳、氢、氧的构成比大致是 1.5∶2∶1,故碳的质量分数为 50%,所有树种基本一致。即森林碳贮量为森林生物量乘以系数0.5。单位面积上对应的碳贮量称为碳密度,则有:

式中:P为碳密度;B为每公顷生物量;C为某省市的森林植被碳贮量;S为某省市的总森林面积。

3 结果与分析

3.1 林分优势树种生物量和蓄积量回归参数

在森林资源连续清查中,按优势树种(组)将山西省的森林植被划分为35个林分类型。本研究从山西省各地在推算森林生物量的研究资料中收集到了云杉、落叶松、油松(含樟子松、华山松等)、侧柏、栎类、其他硬阔类以及山杨 (桦树 )、杨树 (柳树 )、阔叶混交林、针阔混交林等10个优势树种类型的生物量与蓄积量回归参数,这些林分类型基本涵盖了山西省的主要树种。对于缺乏回归方程参数的林分类型,采用划归到相近林分类型的方法进行计算,计算统计结果见表1。

表1 山西省林分优势树种生物量和蓄积量回归方程参数

3.2 经济林的生物量参数

目前关于经济林在区域尺度上的碳贮量研究,尚无生物量与蓄积量之间换算因子参数的相关报道,加之在山西省森林资源的连续清查工作中,经济林并不纳入清查统计范围。为此,根据方精云等对全国经济林的估算结果,以全国经济林的单位生物量23.7 t/hm2的指标为依据,推算山西省经济林的生物量及碳贮量。

3.3 山西省森林的总碳贮量

根据森林资源清查资料和各林分优势树种的生物量与蓄积量回归模型,计算出山西省林分碳贮量及碳密度(见第 18页表 2)。

由表 2可知,山西省经济林的生物量为970.28×104t,全省森林总生物量为 9 369.11×104t,碳贮量为 4 684.56×104t C,碳密度为 21.99 t C/hm2,山西省森林平均碳密度远小于全国的森林平均碳密度44.91 t C/hm2(1998年 )和世界的 86.00 t C/hm2。山西省针叶林主要包括云杉、落叶松、油松(樟子松、华山松、针叶混)、侧柏等 4个优势树种(组),以及针阔混交林中的针叶树部分。针阔混交林中针叶树面积与碳贮量按 1/2计算,则全省针叶林总面积为73.85×104hm2,占全省森林总面积的 35.66%,其碳贮量为 1 689.69×104t C,占全省森林总碳贮量的36.07%。阔叶林包括栎类、其他硬阔类(板栗、其他 )、山杨 (桦树 )、杨树、阔叶混交林 (其他软阔类 )、经济林等 6个优势树种(组),以及针阔混交林中的阔叶树部分。针阔混交林中的阔叶树也按 1/2计算,则全省阔叶林面积为 139.20×104hm2,占全省森林总面积 65.34%,碳贮量为 2 994.87× 104t C,占全省森林总碳贮量的 63.93%。表2中,栎类的碳密度较大为31.55 t C/hm2,经济林的碳密度最小为11.85 t C/hm2。阔叶林的平均碳密度为21.52 t C/hm2,针叶林为 22.88 t C/hm2,两者基本相当。

表2 2005年山西省各森林类型碳贮量和碳密度统计

在阔叶林中,栎类和杨树两个树种的总面积为70.85× 104hm2,碳贮量为 2 026.48× 104t C,共占全省阔叶林面积的 50.90%,碳贮量的 67.67%。这两个树种在全省阔叶林乃至整个森林的碳贮量中占主导地位。可见阔叶林是山西省森林碳贮量的主要贡献者。

4 结论与讨论

1)山西省森林总碳贮量为 4 684.56×104t C,平均碳密度为 21.99 t C/hm2,远低于全国和世界的平均水平。究其原因,主要是山西省 90%的森林属于中幼林,森林质量不高,多数原始森林已经退化为次生林,甚至是低价的疏林。

2)山西省森林的碳贮量主要集中在阔叶林。在阔叶林中,栎类和杨树两个树种所占比重较大,因此,这两个树种碳的动态变化极大地影响着山西省整个森林的碳贮量。

3)森林植被碳贮量和碳密度较低,扩大森林面积,对减缓大气中 CO2浓度上升和维护未来气候稳定具有重要意义。根据我省的林龄结构,对现有中、幼龄林森林进行合理的抚育,对成过熟林科学地更新采伐,充分发挥森林经营的作用,对提高森林生产力、发挥森林生态系统最佳的固碳效益具有重要的现实意义。

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Carbon Storage of Forest Vegetation in Shanxi Province

Feng Jiancheng
(Shanxi Forestry Survey and Design Institute,030012 Taiyuan,China)

Based on the basis of forest resource data investigated in Shanxi province in 2005,the regression equation between biomass and the amount of growing stock in different stand dominant species was built and carbon storage of forest vegetation in Shanxi province was calculated.The results showed that:the total carbon storage of forest vegetation in Shanxi province is4 684.56×104t C;the average of carbon density is21.99t C/hm2,of which coniferous forest is 1 689.69× 104t C,broadleaf forest is 2 994.87× 104t C,accounting for 36.07%and63.93% of the total carbon storage of the whole province forest,respectively.Broadleaf forest is the main contributor to the carbon storage of the Shanxi province forest.

forest;biomass;stand volume;carbon storage

S316.23

A

1007-726X(2010)01-0016-03

2009-12-02

冯建成(1963- ),男,山西离石人,1984年毕业于山西农业大学,高级工程师。