基于森林资源建档数据的碳储量研究

邱清海

摘 要：该文以2014年惠安县森林资源建档数据为基础，采用生物量转换因子连续函数法，对惠安县林分生物量进行估算，并采用平均生物量法估算惠安县经济林、疏林、灌木林、竹林和未成林造林地的生物量。以估算的森林生物量为基础，采用国家认可的生物量碳储量转换系数，估算了惠安县的森林碳储量。

关键词：森林资源；建档数据；县域；碳储量

中图分类号 S757.2 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）14-123-04

20世纪80年代末以来，由于二氧化碳等温室气体在大气层中的积累造成温室效应而导致的全球气候变化成为人类面临的重大环境问题。森林作为陆地生态系统的主体，对维持陆地生态平衡、维护生态安全、防止生态危机等起着十分重要的作用。为充分发挥森林在应对气候变暖方面的积极作用，政府间气候变化专业委员会（IPCC）提出了估计、测量和监测土地利用、土地利用变化和林业活动导致的碳变化和温室气体排放量的计算方法和措施（GPG-LULUCF，2003）。中国是《联合国气候变化框架公约》的缔约国，积极参与气候履约的实际行动，并取得了一定的成果，近年来发布实施了一系列的应对措施和实施策略。为了适应全国林业应对气候变化工作的新形势，准确掌握全国林业碳汇现状、变化、分布、潜力，2010年国家林业局造林司积极推进全国林业碳汇计量与监测体系建设，分别在山西、辽宁、四川开展了全国林业碳汇计量与监测体系建设第一批试点工作，并发布了《全国林业碳汇计量监测技术指南》（试行）。

为贯彻落实党的十八届三中全会《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》的精神，2014年福建省政府效能办办公室宣布对34个县（市）取消GDP考核，取而代之的是以农业生产和生态保护优先的考核方式。县域森林碳储量是反映县域林业生态建设成就的重要指标，建立县域森林碳储量监测体系对于科学合理地评价该县“绿色GDP”水平具有重要的指导作用。本研究旨在利用森林资源建档数据的基础上进行县域尺度碳储量研究探讨，为县级政府应对区域气候变化制定相应政策提供决策依据，并且对建立碳计量和碳交易的激励机制，确保县域生态保护财力转移支付制度的落实具有重要的现实意义[1]。

1 研究区概况

惠安县地处福建省东南沿海中部，位于泉州湾与湄洲湾之间的海岸突出部，东临台湾海峡，西接洛江区，北邻泉港区，南隔泉州湾与晋江市、石狮市相望。介于东经118°38′～119°05′，北纬24°49′～25°15′。惠安县林地面积16 015.915 8hm2，森林覆盖率31.02%。其中：有林地面积15 367.909 1hm2（林分12 284.018 1hm2，经济林地3 079.565 8hm2，竹林地4.325 2hm2），疏林地43.020 2hm2，灌木林地84.238 4hm2，人工未成林造林地155.738 3hm2，无林地365.009 5hm2，非规划造林地680.971 4hm2。

2 研究方法

2.1 数据来源 统计数据采用惠安县2014年森林资源建档数据。统计软件采用ArcGIS 10.0和Excel2007。

2.2 计算方法 本文计算采用《全国林业碳汇计量监测技术指南》（以下简称《指南》）发布的模型和优势树种（组）生物量扩展因子参数进行计算[2-5]。

2.2.1 林分

2.2.1.1 乔木层 根据惠安县2014年森林资源规划设计调查小班数据库的森林类型、龄组和立木蓄积量等数据，采用换算因子连续函数法将各小班的林分蓄积量换算为生物量。

（1）模型与参数选择。蓄积量与生物量换算关系模型：

[BEF=B/M=a+b/M] （1）

[B=aM+b] （2）

式中，BEF为各树种的生物量扩展因子，B为单位面积生物量，M为单位面积蓄积量，a、b为参数。

本文采用《全國林业碳汇计量监测技术指南》（以下简称《指南》）发布的模型和优势树种（组）生物量扩展因子参数进行计算。

（2）生物量计算。按照分类和相应的模型参数分别计算各林分小班乔木层生物量。

[Wij=Ai?Bij=Ai?（aMij+b）] （3）

式中，i为第i小班，j为j树种，Wij为第i小班j树种的生物量，Ai为第i小班的面积，Bij为第i小班j树种的单位面积生物量，Mij为第i小班j树种的每hm2蓄积，a和b为常数。

（3）碳储量计算。以2013年森林资源规划设计调查小班的优势树种（组）为依据，将小班生物量乘以相应树种（组）的碳含率计算得到各林分小班乔木层碳储量。式中，Wij为第i小班j树种的生物量，CFj为j树种的碳含率。

各优势树种（组）碳含率采用《指南》发布的各树种（组）碳含率参数。

2.2.1.2 灌木层 （1）灌木层生物量。采用单位面积系数估算法。

[Wijk=Aijk?εijk] （5）

式中，i为第i小班，j为森林类型，k为龄组，[Aijk]为相应面积，[εijk]为各类型单位面积灌木层生物量换算系数。不同区域不同森林类型灌木生物量换算系数见《指南》。

（2）灌木层碳储量。通过式（5）估算灌木层生物量，然后乘以碳含率计算得到各林分小班灌木层碳储量。

[C灌=i，j=1n.，mWij?CF] （6）

式中，i为第i小班，j为森林类型。CF取0.467 2（《指南》建议值）。

2.2.1.3 草本层 （1）草本层生物量。与灌木层生物量计量方法一致，采用单位面积系数估算法。

[Wijk=Aijk?εijk] （7）

式中，i为第i小班，j为森林类型，k为龄组，[Aijk]为相小班应面积，[ε]为各类型单位面积草本层生物量换算系数。不同森林类型草本生物量换算系数详见《指南》。

（2）草本层碳储量。通过式（7）估算草本层生物量，然后乘以相应碳含率估算出草本层碳储量。

[C草=i，j=1n.，mWij?CF] （8）

式中，i为第i小班，j为森林类型。CF取0.327 0（《指南》建议值）。

2.2.1.4 地下库 （1）地下生物量。目前，森林地下生物量估算主要是乔木地下生物量。采用根冠比估算法计算，即：地下生物量=乔木层生物量/根冠比。

[Wijk地下=Wijk乔/R] （9）

式中，i为第i小班，j为森林类型，k为龄组，R为根冠比。

根冠比参数参考各森林类型地下生物量换算参数，详见《指南》。

（2）地下碳储量。在确定各森林类型地下生物量和碳含率基础上计算地下碳储量。即：

[C地下=i，j=1n.，mWij?CF] （10）

式中，i为第i小班。

碳含率根据不同的地下生物量类型取值，通常取值在0.44～0.55。本次研究取平均值0.47（IPCC缺省参数）。

2.2.1.5 枯落物库 （1）枯落物生物量。枯落物生物量计量采取单位面积系数估算法。

[Wijk=Aijk?εijk] （11）

式中，[Aijk]为相小班应面积，[ε]为各类型单位面积草本层生物量换算系数。i为第i小班，j为森林类型，k为龄组，[Aijk]为相应面积，[εijk]为各类型单位面积枯落物生物量换算系数。不同森林类型枯落物生物量换算系数参考《指南》。

（2）枯落物碳储量。通过式（12）估算林分枯落物小班生物量，然后乘以各树种（组）相应碳含率估算出枯落物碳储量。

[C枯落物=i，j=1n.，mWij?CF] （12）

式中，i为第i小班，j为树种。

枯落物碳含率CFj采用《指南》公布的数据。

2.2.2 经济林 （1）经济林生物量。经济林生物量计量采取面积估算法。其中，单位面积生物量采取《指南》的经验值进行估算。

[Wi=Ai?ε] （13）

式中，i为第i小班，[Ai]为相小班应面积，[ε]为经济林单位面积生物量换算系数。[ε]取平均值23.7Mg/hm2。

（2）经济林碳储量。通过式（13）估算经济林生物量，然后乘以相应碳含率估算出经济林碳储量。式中，i为第i小班。CF取0.470 0（《指南》建议值）。

2.2.3 疏林 疏林的生境和立木生长类型与林分近似，其生物量和碳储量计量目前还没有独立的方法，本研究参照林分生物量和碳储量的计量方法进行估算。

2.2.4 灌木林 （1）灌木林生物量。灌木林生物量计量采取面积估算法。其中，单位面积生物量采取《指南》的经验值进行估算。

[Wi=Ai?ε] （15）

式中，i为第i小班，[Ai]为相小班应面积，[ε]为灌木林单位面积生物量换算系数。[ε]取平均值19.76t/hm2。

（2）灌木林碳储量

通过式（15）估算灌木林生物量，然后乘以相应碳含率估算出灌木林碳储量。

[C灌木林=i=1nWi?CF] （16）

式中，i为第i小班。CF取0.467 2（《指南》建议值）。

2.2.5 竹林 考虑到研究区竹林地中都是杂竹，其生境和立木生长类型与灌木林相似，故本次研究林分生物量和碳储量的计量方法进行估算。

2.2.6 未成林 未成林的生物量和碳储量计量方法目前仍十分匮乏，按照其生长阶段和生长特征，其生物量和碳储量的計量参照林分计量灌木层和草本层的方法进行估算。

3 结果与分析

3.1 碳储量总量状况 依据惠安县2014年森林资源规划设计调查小班数据测算，惠安县碳储量总量为467 108t。其中林分碳储量426 274t，占91.26%；竹林46t，占0.01%；经济林38 025t，占8.14%；疏林1 449t，占0.31%；其它灌木林778t，占0.17%；未成林536t，占0.11%。可见林分碳储量在森林植被中占绝对优势。

表1 惠安县森林植被生物量统计

惠安县林地碳密度29.17t/hm2，林分平均碳密度34.70t/hm2，低于全国35～39t/hm2的平均水平，也远低于世界平均水平的86t/hm2，说明惠安县碳储量发展空间很大。

3.2 不同乡镇碳储量状况 由表2可知，惠安县各乡镇中碳储量占比最大的乡镇为紫山镇，占32.77%；各乡镇碳储量主要集中在紫山镇、涂寨镇和黄塘镇，3个乡镇总储量占到全县碳储量的59.3%，碳储量在各乡镇中分布极不平衡。

表2 惠安县各乡镇碳储量

3.3 不同树种组碳储量状况 由表3可知，杉木、马尾松类、阔叶树类、桉树类4种树种的碳储量是惠安县森林碳储量的主体，占到总碳储量的91.68%。其中：碳储量最大的是马尾松类，为245 890.083 6t，占57.42%；其次为阔叶树类，为146 461.239 4t，占34.2%。惠安县碳储量主要集中在马尾松类和阔叶树类，但是马尾松类树种病虫害较多，一旦发生病虫害，对县域范围内的碳储量稳定将产生影响。因此，未来惠安县要加强树种结构的调整，保证碳储量稳定性。

表3 林分不同树种（组）碳储量

4 结论与讨论

开展县域森林碳储量计量工作是摸清现有森林碳储量及未来碳汇潜力的基础工作，是建立与森林连续清查体系相配套的森林碳汇监测体系的积极探索。本研究通过采用《指南》发布的认可的模型和优势树种（组）生物量扩展因子参数以及平均生物量法进行计算惠安县林分、经济林、疏林、灌木林、竹林以及未成林造林地的生物量。以估算的森林生物量为基础，采用国家认可的生物量碳储量转换系数，估算了惠安县的森林碳储量，并通过分乡镇，分树种分析了惠安县域内碳储量状况。

研究结果表明：惠安县碳储量总量较低，总储量为467 108t，其中林分碳储量就占到91.26%；县域碳密度总体较低，其中林地碳密度为29.17t/hm2，林分平均碳密度为34.70t/hm2，均低于国家的平均水平；碳储量分布极不平衡，紫山镇、涂寨镇和黄塘镇3个乡镇储量就占到全县碳储量的59.3%。未来惠安县需要通过调整树种结构，改善林分状况，重点加强林分质量的培育，提高林分平均碳密度，来提高县域范围内的碳储量。

基于碳储量估算的保守性原则，本次研究未对非规划造林地碳、土壤碳和枯倒木碳进行估算，未来研究还应加强这方面的估算。

参考文献

[1]高平.李志勇等论我国县域林业发展的制度创新[J].科技域创新，2011（3）：25-27.

[2]熊晓斐，蔡会德.基于森林资源连续清查体系的碳储量估算研究进展[J].广西林业科学，2014（3）：90-93.

[3]李怒云.中国林业碳汇[M].北京：中国林业出版社，2007.

[4]孟祥江，周恺.基于森林资源二类调查数据的重庆市森林碳储量估算研究[J].安徽农业科学，2013，41（27）：11038-11040.

[5]叶金盛，余光辉.广东省森林植被碳储量动态研究[J].南京林业大学学报：自然科学版，2010，34（4）：7-12. （责编：张宏民）