我国森林碳库特点与森林碳汇潜力分析

杨 帆，刘金山，贺东北

(国家林业局中南林业调查规划设计院，长沙410014)

我国森林碳库特点与森林碳汇潜力分析

杨 帆，刘金山，贺东北

(国家林业局中南林业调查规划设计院，长沙410014)

森林生态系统在稳定全球碳循环和缓解全球气候变暖方面发挥着重要的作用，合理发展林业，可以实现固碳增汇，是缓解全球气候变化的重要措施。综述了森林碳库的重要地位、我国森林生态系统碳库特点，分析了通过增加森林面积和提高森林经营水平来增加森林碳汇的潜力。

森林;碳汇;固碳;气候变化

引言

大气CO2浓度升高和全球变暖是不争的事实，在科学界已经达成共识。CO2浓度升高主要归因于大量化石燃料的燃烧、土地利用方式的改变、森林的极度破坏等。陆地生态系统中的植被通过光合作用固定大气中的CO2，转化为有机碳，从而降低大气中的温室气体浓度，通过固碳增汇，达到减缓气候变化的目的。森林生态系统是陆地生态系统的重要组成部分，每年固定的碳约占整个陆地生态系统固碳量的三分之二［1，2］。森林生态系统在维持全球碳循环、减缓温室气体浓度升高速率以及调节全球气候变化方面发挥着重要作用。森林作为陆地生态系统的主体，在固碳增汇方面发挥着十分重要的作用，《京都议定书》中就把植树造林等行为确立为“碳汇”途径。通过适宜的林业活动，如造林再造林、森林管理、减少毁林等，可以实现温室气体减量目的，是缓解全球气候变化的重要措施。

1 森林碳库在全球碳库中的重要地位

陆地生态系统受人类干扰剧烈，碳库变化大、情况复杂，在全球碳循环中要考虑的因子很多。陆地生态系统主要包括森林、草原、荒漠、农田和冻原生态系统等，碳库分布受纬度、气候、植被和土壤类型等多因素共同影响，不同生态系统其碳库分布和碳密度有明显差别。表1是全球植被和土壤的碳储量。［3］

从表1中可以看出，就植被碳库而言，面积仅占28%的森林生态系统碳储量占陆地植被碳储量的77%。其中面积占12%的热带森林碳储量占森林系统碳储量的59%，占整个植被系统碳储量的45%。与植被碳库相比，土壤贮藏了更多的有机碳，约为植被碳库的4．3倍。在植被碳库和土壤碳库中，森林生态系统都占了很高比例。整个陆地系统碳库合计约为24 770亿t碳，其中森林部分碳库为11 460亿t碳，约占46%。森林生态系统占陆地生态系统碳库的比例最大，森林植被碳库的大小及其变化在很大程度上影响了碳库总量和通量大小。因此，对森林碳库的研究是碳循环研究最重要的部分。

表1 全球植被和土壤碳储量

森林生态系统是陆地生物圈的主体，作为最主要的植被类型，森林的生物量和净生产力分别约占整个陆地生态系统的86%和70%［4］，森林碳库是全球陆地生态系统中最大的有机碳库［5］。因此，森林的面积和森林植被生长状况在很大程度上影响了陆地生物圈碳库的大小。与其它陆地生态系统相比，森林生态系统具有较高的生产力和单位面积生物量，碳密度也相应较高。森林生态系统中的平均植物碳贮存密度为86 t/hm2［5］，而草原和农田的植物碳贮存密度分别为21 t/hm2和 5 t/hm2［6］，分别为森林生态系统的 24．4%和5．8%。森林土壤碳库是土壤有机碳库的重要组成部分，也是森林生态系统碳库的重要组成部分，在全球碳循环中发挥着重要作用。森林土壤碳库对维持全球碳平衡和减少大气中的CO2浓度具有显著作用。森林植被［7］和森林土壤［8］巨大的碳库，使得森林在全球碳平衡中发挥着重要作用，对于全球碳循环具有重要意义。

2 我国森林碳库的特点

森林在我国陆地植被碳库中发挥着主导作用。森林缓解气候变化的能力取决于其现有碳库的大小和固碳速率，而碳储量在很大程度上受森林生物量的影响。方精云等［9］利用我国第三次森林资源清查成果资料，率先应用森林蓄积量推算森林生物量和净生产量的方法，估算出了我国森林植被的生物生产力。结果表明，约占我国国土面积12．3%的森林蕴藏着中国陆地植被生态系统总生物量的69．5%，即91亿t干物质。周玉荣等［4］根据我国第四次森林资源清查成果资料，估算出我国主要森林生态系统的碳储量为281亿t碳，其中森林植被、森林土壤和森林凋落物分别储存了62亿 t，210 亿 t，8.92 亿 t碳。李克让等［10］估算出中国森林土壤碳储量为105亿t，约占中国森林生态系统碳库的66%。唐守正［11］等利用第七次全国森林资源清查数据研究得出，我国森林植被生物量为157．7亿t，其中乔木林133．9亿t(占84．91%)，单位面积生物量为86．07 t/hm2;我国森林植被碳储量为78．1亿t，其中乔木林66．6 亿 t(占85．29%)，乔木林碳密度为42．82 t/hm2。从地区来看，森林植被碳储量主要集中在东北和西南两大区域，分别约占全国的20%和40%。

森林碳库的大小，受森林面积和碳密度的双重影响。我国森林生态系统碳密度变化基本趋势是随纬度的增加而增加;其中植被平均碳密度随纬度的增加而减小;土壤平均碳密度约是植被碳密度的3．4倍，其区域分布特点与植被碳密度呈相反趋势，随纬度升高而增加［4］。这与Dixon等［5］关于植被和土壤碳库比例随纬度变化趋势的报道相一致。王效科等［12］研究了人为干扰对森林植被碳密度的影响，结果表明，中国森林植物碳密度较高的省份为黑龙江、吉林和西藏，森林生态系统的植物碳密度有从东南向东北和西部增加的趋势，其分布规律与我国人口密度变化趋势正好相反，两者呈显著的对数相关关系。随着人类活动对森林资源的利用和森林的干扰加剧，人为干扰程度在一定程度上掩盖了地理和气候条件对森林植物碳密度的影响。

3 我国森林碳汇潜力分析

几十年来，通过大力开展植树造林、加大森林抚育和管理力度、实行森林限额采伐制度，中国森林资源实现了持续快速增长。第一次全国森林资源清查(1973—1976年)到第七次全国森林资源清查(2004—2008年)间，森林面积由12 186.00万 hm2增加到19 545．22 万 hm2，森林蓄积由 865 579．00 万 m3增加到1 372 080．36万 m3，森林覆盖率由12．7%增加到20．36%，资源增长显著［13］。方精云等［14］利用上世纪70年代中期以后各时段森林资源清查数据，分析得出全国各省(区)总平均生物量与总平均蓄积量之间呈良好的线性关系。由于森林植被含碳量稳定，碳储量的增长与生物量的增长紧密相关，因此森林蓄积量的增长意味着碳储量的增长。

我国森林固定CO2的能力平均为91．75 t/hm2，大大低于全球中高纬度地区157．81 t/hm2的平均水平［15］，这主要是由于森林植被的生物量密度较低造成的。我国森林植被碳密度平均为 38．05 t/hm2［16］，只有美国森林植被碳密度的62．4%［12］。主要原因是森林单位面积蓄积量低，造成森林碳积累总量不高，碳密度因此较低。造成我国森林单位面积蓄积量低的主要原因有两个［17］:一是森林龄组结构不合理，中幼林比例高;二是森林经营水平不高，森林质量低，低质低效林面积较大。

就森林生长发育不同阶段而言，幼龄林时期林木地上部分生长缓慢，碳累积速度也较慢;中龄林时期林木高生长和直径生长都很快，材积生长量旺盛，碳累积也相应最快;近熟林和成熟林时期林木生长日趋缓慢，而过熟林时期林木开始衰老甚至出现负生长现象，此三个阶段碳收支基本平衡或者碳消耗大于吸收。尚未进入成熟期的森林，其碳贮存密度尚未达到最大，随着林木的生长，这些林木还能够固定一定量的CO2。从第七次全国森林资源清查数据［18］分析，我国乔木林各龄组面积比例为幼龄林33.82%、中龄林33.43%、近熟林14.82%、成熟林12.03%、过熟林5.90%，中幼龄林面积比例高，达67.23%;而从单位面积蓄积量来看，幼龄林 28.27 m3/hm2、中龄林 74.24 m3/hm2、近熟林 114．94 m3/hm2、成熟林 168．80 m3/hm2、过熟林239．91 m3/hm2，很显然，中幼龄林单位面积蓄积量低，其蓄积量的增长空间很大。也就是说，当前和今后一段时间，我国以中幼林为主的现有森林将保持较强的生长态势，拥有巨大的碳累积潜力。

另一方面，我国乔木林平均蓄积仅85.88 m3/hm2，是世界平均水平(110 m3/hm2)的78%，只有发达国家林分(210 ～300 m3/hm2)［15］的 1/3，说明我国森林质量不高。全球森林中，原生林面积占36%。我国除西南、东北等少数地区尚保有少量原生林外，多数天然林已演替为次生林，原生林和接近原生状态的森林仅占5%，只有世界平均水平的13.9%。由于管理不善、人为干扰大以及自然灾害等原因，不少森林已成为低质低效林分。在我国的乔木林中，平均郁闭度为0．2～0．4的森林面积占30．30%，仅在中龄林和近熟林中，这部分森林面积就达2 443．98万hm2，占乔木林面积的15．71%。这部分森林的林木蓄积量与总生物量低，单位面积碳储量不高。通过采取抚育经营等森林经营措施，森林质量尚有较大的提升空间，其固碳增汇也有很大的发展潜力。据吉林临江林业局中幼龄林抚育试验［19］，抚育后人工林生长量比抚育前提高了65%。扣除正常生长量，仅以额外增加15%蓄积量测算，我国10 463．33万hm2中幼林，通过抚育经营，即具有80 237．81万m3的林木蓄积增长空间。如按每立方米林木平均吸收 CO21．83 t［20］计算，可多吸收CO2146 835．20万t。就是只对3 031万hm2人工乔木林中幼林进行抚育经营，其蓄积的额外增量也高达17 706．88 万 m3，即可多吸收 CO232 403．59 万 t。

据《全国造林绿化规划纲要(2011—2020年)》统计，我国现有6 605万hm2宜林地、疏林地、一般灌木林地可用于植树造林;另外还有1 118万hm2陡坡(25°以上)及严重沙化耕地、其它可造林地，由于粮食产量低且不稳、水土流失和风沙危害严重等可用于恢复森林植被。可造林地资源达到7 723万hm2，为扩大森林面积和固碳增汇提供了丰富的土地资源。《全国造林绿化规划纲要(2011—2020年)》据此制定了今后10年造林5 700万hm2的任务。据调查，我国近年人工造林成林率约为70%，考虑到现有可造林地大多数分布在内蒙和西北等困难立地条件地区，造林后成林率较低，按照62%的综合成林率(据营造林综合核查统计，2006、2007年，西北五省区及内蒙古成林率为61．83%)计算，可增加森林3 534万hm2。10年后，按当前幼龄林平均蓄积(28．27 m3/hm2)的 70%(19.88 m3/hm2)估算，也可增加林木蓄积69 934万m3。如按每立方米林木平均吸收 CO21．83 t［20］计算，可多吸收CO2127 979万t。

2009年9月，国家主席胡锦涛在联合国气候变化峰会上庄严承诺，中国将大力增加森林碳汇，争取到2020年森林面积比2005年增加4 000万hm2，森林蓄积量比2005年增加13亿m3。胡锦涛主席的承诺，明确了我国森林碳汇的发展目标，发展森林碳汇成为我国政府应对气候变化的战略选择，为我国林业迎来了一个难得的发展机遇期。可以预见，随着造林绿化纲要的实施，森林抚育工程的开展，森林限额采伐制度的深入执行，我国森林面积必然扩大，森林质量将逐渐提高，我国森林蓄积和森林碳汇必将快速增加，森林作为我国最大有机碳库的地位，将得到进一步的巩固和发展。

4 结论

1)森林是陆地生态系统的重要组成部分，森林碳库是陆地生态系统中最大的有机碳库。

2)我国森林生态系统的植物碳密度从东南向东北和西部增加，受人类活动的干扰，在一定程度上掩盖了地理和气候条件对森林植物碳密度的影响。

3)根据我国森林资源现状分析，通过加强森林经营、提高森林质量和开展植树造林均可大幅度地提高森林生态系统的固碳增汇功能。

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Analysis of Forestry Carbon Pool Characteristic and Carbon Sink Potential in China

YANG Fan，LIU Jinshan，HE Dongbei

(Central South Forest Inventory and Planning Institute of State Forestry Administration，Changsha 410014，Hunan，China)

Abstyact:Forest ecosystem plays an important role on stabling global carbon cycle and alleviating global warming．It can achieve carbon sequestration and increase forest carbon sink by rationally developing forest，it is an important measure to alleviate global climate change．The important position and its characteristic of forest carbon pool in china were reviewed，and the carbon sink potential by increasing forest area，improving forest management level was analyzed．

forest;carbon sink;carbon sequestration;climate change

S 718．55

A

1003—6075(2012)01—0001—04

2012—02—10

杨帆(1965—)，男，重庆人，高级工程师，从事林业调查规划设计工作。