江苏杨树人工林碳储量分析研究

邢　玮，戚维隆，赵　倩，葛之葳*

(1.南京林业大学生物与环境学院，江苏　南京　210037;2.江苏省林业科学研究院，江苏　南京　211153)

江苏杨树人工林碳储量分析研究

邢玮1，2，戚维隆1，赵倩1，葛之葳1*

(1.南京林业大学生物与环境学院，江苏南京210037;2.江苏省林业科学研究院，江苏南京211153)

摘要:为了探究江苏杨树人工林碳储量分布情况，利用2010年江苏省森林资源清查主要数据，分析了江苏杨树人工林空间分布格局以及碳储量、碳密度与区域社会经济状况之间的相关性。结果显示:江苏杨树人工林碳储量区域差异大;国民生产总值与碳储量间的相关关系说明，随着社会经济条件的增长，人工林碳汇能力迅速下降，经济发达地区对于人工林碳汇贡献很低;各地区林业生产总值与碳密度间的相关关系说明，林业生产总值较低和较高的地区杨树人工林碳密度都偏低。建议通过建立完善的区域及行业间生态补偿机制和更科学的森林经营措施保障杨树人工林可持续发展。

关键词:杨树人工林;碳储量;碳密度;国民生产总值;林业生产总值

森林植被储有地球陆地生态系统最大的碳量，约占陆地生物圈碳储量的60%［1－2］。目前，人工林正成为世界森林资源的关键组分，并且在整个森林可持续经营中发挥着越来越重要的作用。随着对天然林结构与功能关系的认识，人们把实现人工林生态系统功能高效、稳定并可持续作为经营人工林的终极目标［3－4］。据2010年最新森林资源清查数据显示，作为中国人工林中的重要组成部分，长江中下游地区人工林栽培的主要树种——杨树人工林目前总面积已达757万hm2。2010年江苏省乔木林地137.603万hm2，其中杨树林面积92.773万hm2，占乔木林面积的67.42%。杨树人工林对于长江中下游地区生态环境建设意义重大，也是江苏省碳汇林业的主要部分。本研究根据2010年森林资源清查

数据，以江苏杨树林生态系统为研究对象，估算其乔木层的碳储量，并分析了全省各地不同林龄杨树林碳储量的差异，旨在了解江苏杨树林碳储量现状，为江苏省和国家尺度的森林生态系统碳汇功能研究提供基础数据。

1　材料与方法

1.1研究资料

研究所采用的基本数据(江苏省以及各地市各类森林资源的龄组、面积和蓄积等)来源于江苏省2010年森林资源清查主要数据汇编［5］。

1.2森林碳储量及碳密度计算

目前推算区域尺度的森林生物量方法有3类:平均生物量法、平均换算因子法和换算因子连续函数法［6－7］。其中，换算因子连续函数法是一种适用于我国且能很好地利用我国森林资源清查资料，更准确地估算生物量的方法。研究利用其变形公式，即方精云等［7］建立的各个林分类型生物量与蓄积量之间的回归方程，根据清查资料中已有的各林分蓄积量，计算其相应的生物量。

乔木林生物量的计算公式如下:

式中Y为每公顷生物量，x为每公顷蓄积量。

碳储量与生物量的换算系数(碳储量/生物量)采用大尺度换算常用系数0.5［8］。

根据国家优势树种(组)龄组划分，南方杨树人工林龄组可划分为幼龄林(5 a以下)、中龄林(6～10 a)、近熟林(11～15 a)、成熟林(16～25 a)和过熟林(26 a以上)。

碳密度=碳储量/面积。

参考文献表12010年江苏省各地区杨树碳储量和碳密度各地区杨树人工林面积数据统计自［5］。地区城市面积/hm2蓄积量/m3生物量/t碳储量/t碳密度/(t/hm2) 24 0122 367 0901 125 345562 67323.43无锡2 510325 653154 84677 42330.84常州2 133199 56194 90247 45122.25苏南地区苏州1 089118 66156 44228 22125.92镇江10 162975 592463 827231 91422.82南京长江流域合计240 15034 536 16016 418 5218 209 26034.18连云港106 94213 767 0736 544 8973 272 44830.60淮安179 94926 118 21712 416 6316 208 31634.50淮河流域苏北地区盐城112 76014 736 6757 005 8463 502 92331.07宿迁178 05925 881 88312 304 2786 152 13934.55合计817 860115 040 00854 690 17327 345 086江苏省合计39 9063 986 5571 895 362947 682南通5 853689 296327 722163 86128.00苏中地区扬州48 6886 509 1133 094 4631 547 23231.78泰州15 4271 909 904907 999454 00029.43合计69 9689 108 3134 330 1842 165 093徐州927 734128 134 87860 915 71930 457 861 表22010年江苏省各地不同龄组杨树人工林碳储量不同龄林杨树面积数据统计自［5］。森林类型面积/hm2蓄积量/m3总生物量/t总碳储量/t碳密度/(t/hm2)幼龄林15540 90319 4769 73862.83 198 57119 792 0229 409 1584 704 57923.69中林龄671 27697 709 13646 450 95423 225 47734.60近熟林51 3909 390 9244 464 4762 232 23843.44成熟林6 3331 201 480571 214285 60745.10过熟林

2　结果与分析

2.1江苏杨树人工林碳储量和平均碳密度空间分布

根据江苏省2010年森林资源清查资料的统计数据，计算出2010年江苏省杨树人工林碳储量为3 045.78万t，占当年全省森林总碳储量的59.40%(见表1)。从碳储量的空间分布看，江苏省不同地区杨树人工林碳储量差异较大。2010年苏南、苏中和苏北地区杨树人工林碳储量分别占全省的3.11%，7.11%和89.78%，平均碳密度以苏北最高、苏南较低。在全省13个地级市中，徐州市的杨树人工林碳储量最大，为820.93万t，约占全省总量的26.95%，其次是淮安市、宿迁市，分别为620.83万，615.21万t，分别占全省的20.38%，20.20%，最低的是苏州市，杨树人工林碳储量仅占全省的0.09%。平均碳密度以宿迁市最高，达到34.55 t/hm2;其次是淮安市和徐州市，分别为34.50，34.18 t/hm2;平均碳密度最低的是常州市，仅为22.25 t/hm2。

2.2江苏不同龄组森林的碳储量和平均碳密度

森林的碳储量与森林的年龄组成密切相关。2010年，全省杨树人工林面积、碳储量都主要分布在中龄林中，分别占全省总量的72.36%和 76.26%。然而，其碳密度却只有近熟林、成熟林和过熟林的79.65%，76.72%和55.06%。由此可见，江苏省杨树人工林平均年龄偏低，导致碳密度不高，固碳潜力尚待开发。

2.3江苏各城市杨树人工林碳储量和碳密度与社会经济状况的相关性

江苏是全国经济发展较快的省份之一。2009年全省实现生产总值34 061.19亿元，比2008年增长12.4%，人均GDP按当年汇率折算超过6 400美元，财政总收入突破8 000亿元。然而，全省各个城市发展不均衡(见表3)，苏北地区社会经济条件明显低于苏南地区，而且林业生产总值所占比例普遍偏低，呈现各地区间国民生产总值与林业生产总值之间的负相关关系。在此背景下，人工林碳储量与碳密度与社会经济状况之间必然存在一定的关系。而杨树作为江苏主要营林树种，能够具有代表性地反应各地区人工林碳储量与碳密度的现状。

表3　2010年江苏省各城市社会经济状况［9］

各城市的国民生产总值反应了各城市社会总体经济水平，而其与主要造林树种的碳储量的相关关系则能够反映碳汇管理水平的高低。本研究应用了指数函数(R2=0.486)、对数函数(R2=0.293)、幂函数(R2=0.528，P=0.005)、线性模型(R2=0.225)、多项式模型(一元二次方程) (R2=0.287) 5种数学模型进行曲线拟合分析。结果显示，y=4×109x－2.27较好地反映了江苏省各城市国民生产总值与杨树人工林碳储量之间的关系(如图1)，说明随着社会经济条件的增长，人工林碳汇能力在迅速下降，经济发达地区对于人工林碳汇贡献很低。

图1　江苏省各城市国民生产总值与杨树人工林碳储量相关性分析

3　结论与讨论

图2　江苏省各城市林业生产总值与杨树人工林碳密度相关性分析

(1)江苏省杨树人工林分布不均衡，碳储量区域差异大。经济相对比较发达的苏南地区林业生产总值平均只占国民生产总值的0.15%，因此各级政府、企业对于人工林营造工作投入必然更少。这种社会经济宏观上的不可持续性最终会对社会生态健康产生负面影响，甚至制约经济的发展［10－11］。这也是生态文明建设工作需要重点解决的问题。缓解这一矛盾的主要手段为建立区域间生态补偿的调控机制，使得林业经济进入良性发展的轨道［12］。公益林碳储量相对较低的经济发达地区应该向公益林碳储量高的地区进行经济补偿，将环境成本纳入区域经济核算成本中，实现全省的可持续发展。

(2)林业生产总值较低城市杨树人工林碳密度普遍偏低。林业生产总值较低的区域如常州(1.26亿元)、泰州(2.85亿元)、南通(3.01亿元)杨树人工林碳密度只有22.25，29.43，28.00 t/hm2。这可能是由于经济产出仍是这些地区发展的首要任务，作为对国民生产总值贡献较低的林业未能受到普遍重视［13］。

对于这一部分地区应该增加政府林业产业方面的投入，完成由单纯的森林面积扩大向森林质量提高的转变，大力发展人工林集约经营，扩大森林生态系统能流多级利用、生态位分化等林业生态工程理论的应用范畴，最终达到林业产业产出与森林碳密度的双赢。

(3)林业生产总值比较高的城市杨树人工林碳密度也有降低的趋势。林业生产总值较高的区域如盐城(17.58亿元)、苏州(16.18亿元)、无锡(15.54亿元)杨树人工林碳密度也只有31.07，25.92，30.84 t/hm2，都在江苏省碳密度平均水平32.83 t/hm2以下。这种现象出现的原因是由于这些林业生产总值较高的地区对于林业产业产出有一定的依赖性，从而产生了对于人工林生态系统碳库的过度利用。这种重度干扰会限制区域碳密度现存量的增长，出现林业生产总值与现存碳密度负相关关系，最终降低森林质量，导致土壤肥力无法支持高强度的林业经营方式［14－15］。因此，应该适当延长轮伐期、实施全面的树种轮作制度，提高森林经营管理水平。并且通过行业利润转移等方式降低林业产业直接经济效益产出的要求，加强森林生态系统服务功能维护，实现林业产业的可持续发展。

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Analysis on carbon storage of poplar plantation in Jiangsu Province

XING Wei1，2，QI Wei-long1，ZHAO Qian1，GE Zhi-wei1*

(1.College of Biology and the Environment，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China;

2.Jiangsu Academy of Forestry，Nanjing 211153，China)

Abstract:In order to analyze the carbon storage distribution of poplar plantation of Jiangsu Province，the data of forest resources assessment in Jiangsu Province(2010) was analyzed in this paper.The correlations between the spatial distribution，carbon storage and density of poplar plantation and regional social economic status in Jiangsu Province were revealed.The results showed that there were large regional differences existing in the carbon storage of poplar plantation，and with regional social and economic developments，the carbon storage of poplar plantation declined sharply.The function relationship indicated that economical regions with poorer or better forestry produce had lower carbon density in poplar plantation.The possible solutions to existing issues on poplar plantation in Jiangsu Province included the establishment of ecological compensation mechanism among different regions and industries，and the improvement of forest management pattern.

Key words:Poplar plantation; Carbon storage; Carbon density; Gross domestic product; Forestry produce

通信作者:*葛之葳(1981－)，男，安徽省广德县人，讲师，博士，主要研究方向:森林生态系统碳库动态变化规律及影响因子分析。E-mail: nerrynor@163.com。

作者简介:邢玮(1981－)，女，河北省高邑县人，助理研究员，博士研究生，主要研究方向:森林生态学。

基金项目:江苏省基础研究计划(自然科学基金)青年基金项目“氮沉降对杨树人工林SOC同位素效应研究”(BK20130973) ;江苏省林业科学研究院青年科技基金项目“江苏速生杨树林固碳效益研究”(JAF-2009-3) ;江苏省林业三新工程项目“江苏主要造林树种碳汇计量模型构建与应用”(LYSX［2013］01)

收稿日期:2014-12-19;修回日期:2015-02-27

文章编号:1001－7380(2015) 02－0015－04

中图分类号:S750

文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1001－7380.2015.02.004