西藏墨脱县森林植被生物量与碳储量分析

付达夫， 宋庆安， 李典军

(1.国家林业局中南林业调查规划设计院， 湖南 长沙 410014; 2.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004)

西藏墨脱县森林植被生物量与碳储量分析

付达夫1， 宋庆安2， 李典军2

(1.国家林业局中南林业调查规划设计院， 湖南 长沙 410014; 2.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004)

基于墨脱县森林资源二类调查数据等材料，采用材积源生物量法以及生物量转换连续因子法等经验模型，分不同森林植被类型计算各个小班的生物量并综合；再根据不同森林植被类型的含碳率计算各个小班的碳储量以及各森林植被类型的碳密度。结果表明，墨脱县实际控制区总的森林植被生物量为77582750.1t，全县单位面积平均生物量为177.61 t/hm2；总碳储量为39355414.3t，全县碳密度平均为90.10t/hm2。从结果来看，墨脱县的森林生物生产力较高，森林资源质量较好，尤其是云杉(冷杉)的单位面积平均生物量高达311.60t/hm2，质量非常好；全县单位面积平均生物量、碳密度均为针叶树较阔叶树大。

森林植被类型； 生物量； 碳储量； 碳密度； 墨脱县

1 研究区概况

墨脱县位于西藏自治区东南部，地处雅鲁藏布江下游、喜马拉雅山东端南坡，隶属林芝市管辖。地理位置界于93°46′～96°05′E， 27°33′～29°56′N之间。东邻察隅县，南与印度交界，西接米林、隆子、错那县，北连波密、林芝县。南北长约262km，东西宽约227km，全县国土总面积3092826.64hm2。

墨脱县国土总面积范围内实际控制区国土面积为636738.93hm2，本研究仅分析我国实际控制区内森林植被的生物量与碳储量情况。

1.1 自然条件

(1) 地形地貌

墨脱县境内属雅鲁藏布江下游山川河谷地貌，地势北高南低，北、东、西三面高山相环，南面由中山向低山地带过度，形似莲花，故藏语墨脱意为“花朵”。最高峰在北部南迦巴瓦峰，海拔7782m，最低处在接近河口的巴昔卡，海拔155m，平均海拔1800m。北部山地在流水侵蚀和强劲暖湿气流剥蚀下，山势陡峭，河谷深切，相对高差达3000～4000m，南部中低山坡度较缓，地势渐次开阔，相对高差500～1000m。全境为山地。

(2) 气候

墨脱县气候属亚热带湿润气候区。境内四季如春，雨量充沛，年均气温18℃，最冷1月均温8.4℃，最热7月均温22.2℃，年日照时数约2000h，年降水量2350mm左右，无霜期330天，相对湿度80%以上。

(3) 土壤

受印度洋暖湿气流强烈影响，墨脱县水热条件好，土壤具有明显的腐殖质积累过程、还原离铁过程和灰化过程，土体风化程度较深，淋溶作用强烈，森林土壤一般厚度40～60cm，质地轻壤—砂壤，pH在5～6之间，呈酸性反应，有机质含量较丰富，上层可达11%～12%，肥力一般较高。因海拔高差大，土壤带发育多形成寒、温、热带完整的垂直结构。

(4) 植被

森林植被的分布随海拔、气候的差异在垂直分布上呈明显的规律性变化，从低到高分布有低山热带雨林、中山亚热带常绿和常绿与落叶阔叶混交林、亚高山温带针叶林、高山寒温带灌丛草原带、高山寒冰带。

1.2 森林资源现状

(1) 林地面积

墨脱县国土面积636738.930hm2。其中，林地面积440807.474hm2，占69.23%；非林地面积195931.456hm2，占30.77%；森林覆盖率56.16%，林木绿化率68.56%。墨脱县各类林地面积见表1。

表1 墨脱县各类林地面积表Table1 ThelandareofallkindsofforestinMotuoCounty林地面积(hm2)占林地面积(%)有林地小计316199.49371.73乔木林地315918.89171.67竹林地280.6020.06疏林地311.5130.07灌木林地120309.27327.30未成林地未成林造林地56.7560.01无立木林地其它无立木林地438.2240.10宜林地宜林荒山荒地3492.2150.79合计 440807.474100.00

(2) 林木蓄积

墨脱县活立木总蓄积量104913619m3。其中：林分蓄积量104839112m3，占99.93%；疏林蓄积量20846m3，占0.02%；散生木蓄积量53018m3，占0.05%；四旁树蓄积量643m3。四旁树总株数28537株。

2 材料与方法

2.1 数据来源

本研究材料来源于西藏自治区墨脱县2012年第二次森林资源规划设计调查结果。

2.2 研究方法

本文森林植被生物量的计算是基于森林资源二类调查小班数据，首先根据所划分的森林植被类型和树种组，确定每个小班的生物量计算模型和相关因子，依据模型分别计算每个小班的单位平均生物量，包括乔木层、林下层和凋落物层。同时根据其植被类型确定含碳率，再计算小班碳密度，然后根据小班面积计算小班生物量和碳储量，其总生物量和碳储量为各小班生物量和碳储量之和。

2.2.1 生物量估算方法

目前，乔木林分生物量的估算常采用材积源生物量法(Volume-derived biomass method)[1-2]，其中又以方精云提出的生物量转换连续因子法(Biomass Expansion Factor, BEF)应用最广泛[1]。其计算公式为：

BEF=a+b/V

(1)

Biomass=aV+b

(2)

根据方精云等的研究成果，其研究所采用的基本资料是国家第三次森林资源清查资料(包括各类树种在全国各省的面积和蓄积量)和全国各地的生物生产力研究资料，收集了全国各地与生物量和蓄积量有关的研究数据758组，并利用收集的有关生物量资料，作为建立生物量与蓄积量之间关系的有效数据。黄从德等研究的经验方程，也是在方精云等的研究成果上进行优化。因此，方精云、黄从德等研究的乔木层生物量计算模型适用于西藏地区范围。

本文多数乔木树种组的经验方程选用方精云提出的全国主要优势树种(组)关系模型，软阔类和硬阔类树种组生物量扩展因子关系方程选用黄从德等[3]研究的经验方程。虽然有研究证明，用按龄组进行蓄积—生物量扩展因子方法可以提高估算精度[2,4-8]，但通过按龄组与不分龄组进行蓄积生物量关系估计，只有幼龄林生物量估计差异显著，其它龄组则没有差异[1]，所以本文选用不分龄级的BEF关系模型进行区域生物量计算。乔木层生物量与蓄积量关系模型见表2。

表2 森林乔木层生物量与蓄积量关系模型Tab.2 Relationalmodelofbiomassandvolumeofforesttreelayer森林类型生物量(B)=蓄积量(V)回归方程样本(n)相关系数(r)文献来源云杉、冷杉B=0.4642V+47.4990190.99[1,17]松类B=0.5168V+33.2378220.97[1,17]其它针叶林B=0.4158V+41.3318220.94[1]硬阔B=0.6573V1.0502110.98[3,17]软阔B=2.1529V0.6085140.95[3,17]针阔混交林B=0.8019V+12.279990.99[1]

乔木林小班的乔木层生物量可利用以上模型先计算小班单位面积生物量，即将小班单位面积蓄积量代入模型计算得出；然后用小班单位面积生物量乘以小班面积来求算乔木林小班的乔木层生物量。

Your obedient servants Manggūlai (莽古赉) and Hengso (恒秀) present this memorial and hope to receive the instruction from Your Majesty.

关于乔木林林下层和凋落物生物量估算，本文参照张德全等[9],温达志等[10],方运霆等[11-12],提出的各树种组乔木林林下层和凋落物层单位面积平均生物量，再乘以乔木林小班面积来求算乔木林林下层和凋落物生物量。林下层和凋落物单位面积平均生物量取值见表3。

表3 乔木林林下层和凋落物层平均生物量Tab.3 Theaveragebiomassoftheunderthetreeandlitterfallofforesttreelayer(t/hm2)森林类型林下层生物量凋落物层生物量资料来源阔叶林2.158.47[9,10,17]针叶林11.0310.78[11,17]针阔混交14.419.03[12,17]

然后，再综合上述乔木层生物量、林下层和凋落物生物量，可求得乔木林小班的总体森林生物量。

(2) 竹林生物量估算方法

森林资源二类调查中，调查了竹林的树种和株数，因此可采用竹林单株模型，以单株平均生物量值乘以平均每公顷株数求算单位面积生物量，其平均单株生物量值取15.53kg/株，然后乘以竹林小班面积来求算竹林上层的生物量。竹林的林下层和凋落物的单位面积生物量值取曹军等[13]提出的5t/hm2，再乘以竹林小班面积来求算其林下层和凋落物生物量。综合竹林小班上层、林下层和凋落物的生物量即求得竹林小班的总体森林生物量。

(3) 灌木林生物量估算方法

灌木林生物量计算采用灌木林平均生物量值方法[14]，灌木林小班单位面积生物量值取19.76t/hm2，再乘以灌木林小班面积求算灌木林小班生物量；灌木林林下层和凋落物层生物量一般较小，可以忽略。

(4) 疏林、散生木、四旁树生物量估算方法

对于疏林地，未成林地、无立木林地、宜林地上的散生木以及非林地上的四旁树参照乔木林生物量计算方法。疏林地的林下层生物量按照乔木林方法计算，忽略凋落物层生物量；散生木与四旁树的林下层(草本)和凋落物层生物量数量极少，可以忽略。

2.2.2 碳储量估算方法 森林植被碳储量可以根据植物有机物中的碳含量进行计算，其计算公式如下：

C=W×WC

(3)

本文计算的碳储量包括各种森林植被类型的上层、林下层以及凋落物的碳储量，其中林下层指下层木、灌木、草本植物的总称。国际上根据不同植被类型采用的含碳率大多为0.44～0.53之间[1-2]。一般针叶树大于阔叶树，本文参照唐霄[15]、石军南[16]研究结果来确定不同乔木树种组的含碳率，对于未列出的树种分别采用针叶树平均或阔叶树平均含碳率。非乔木树种含碳率按照国际上常用的生物量含碳率0.5计算[17]。各森林植被类型平均含碳率见表4。

表4 墨脱县各森林植被类型平均含碳率Tab.4 TheaveragecarboncontentofallforestvegetationtypesofMotuoCounty树种组含碳率(%)变异系数文献来源云杉、冷杉0.53651.25[15-16]松类0.5298—[15-16]硬阔0.4754—[15-16]软阔0.4995—[15-16]针叶树0.52822.51[15-16]阔叶树0.49372.43[15-16]其它0.5000—[15-17]

3 结果与分析

3.1 森林植被类型

根据墨脱县森林资源现状，结合方精云等提出的全国主要优势树种(组)关系模型，可将其乔木林分划分为云杉(冷杉)、松类、其它针叶林、硬阔、软阔和针阔混交林6个森林类型；另外还有竹林、灌木林、疏林以及散生木与四旁树等森林植被类型。未成林造林地、其它无立木林地、宜林荒山荒地等(面积3987.185hm2)的森林生物量很小，可以忽略。墨脱县各森林植被类型面积及蓄积情况见表5。

3.2 森林植被生物量

根据上文的生物量计算模型及相应的计算方法，首先计算得出各个小班的生物量；然后根据森林植被类型统计，最终得出墨脱县总的森林植被生物量。经过计算统计可知，墨脱县总的森林植被生物量为77582750.1t。墨脱县各个森林植被类型的生物量详见表6。

3.3 生物量特征

(1) 总生物量特征

墨脱县各个森林植被类型的生物量所占比例见表6。在墨脱县总的森林植被生物量中，乔木林的生物量占绝大部分，为75134730.4t，占墨脱县总生物量的96.84%。在乔木林生物量中，云杉(冷杉)的生物量居首位，为35177326.3t，占墨脱县总生物量的45.34%；其次是硬阔，34225206.1t，占总生物量的44.11%；往后依次是松类3080881.5t，占总生物量的3.97%；灌木林2377311.2t，占总生物量的3.06%；针阔混交林1490146.1t，占总生物量的1.92%；其它针叶林1082223.3t，占总生物量的1.39%；软阔78947.1t，占总生物量的0.10%；散生木、四旁树44583.6t，占总生物量的0.06%；疏林17590.9t，占总生物量的0.02%；生物量最少的是竹林，为8264.0t，占总生物量的0.01%。

表5 墨脱县各森林植被类型面积及蓄积Tab.5 ThetypeandvolumeofallkindsofforestvegetationinMotuoCounty序号森林植被类型面积(hm2)蓄积(m3)1云杉、冷杉112891.655589248572松类13561.88145168923乔木林其它针叶林4433.31019295244硬阔178594.699376003185软阔1235.5062409636针阔混交林5201.8401626558小计 315918.8911048391127竹林280.6028灌木林120309.2739疏林311.5132084610散生木、四旁树53661合计436820.279104913619

表6 墨脱县各森林植被类型生物量Tab.6 ThebiomassofallkindsofforestvegetationinMotuoCounty序号森林植被类型面积(hm2)生物量(t)生物量体积质量(%)单位面积生物量(t/hm2)1云杉、冷杉112891.65535177326.345.34311.602松类13561.8813080881.53.97227.173其它针叶林4433.3101082223.31.39244.114硬阔178594.69934225206.144.11191.645软阔1235.50678947.10.1063.906针阔混交林5201.8401490146.11.92286.477竹林280.6028264.00.0124.458灌木林120309.2732377311.23.0619.769疏林311.51317590.90.0254.3210散生木、四旁树44853.60.06100.30合计/平均436820.27977582750.1100177.61

(2) 不同植被类型单位面积平均生物量

通过对不同植被类型单位面积平均生物量进行对比分析可知，云杉(冷杉)的单位面积平均生物量最大，达311.60t/hm2；其次是针阔混交林，为286.47t/hm2；往后依次是其它针叶林244.11 t/hm2，松类227.17t/hm2，硬阔191.64t/hm2，散生木、四旁树100.30t/hm2，软阔63.90t/hm2，疏林54.32t/hm2，竹林24.45t/hm2；最少的为灌木林，仅有19.76t/hm2。而全县平均为177.61 t/hm2，云杉(冷杉)、针阔混交林、其它针叶林、松类和硬阔5种类型高于平均水平。

3.4 森林植被碳储量

根据碳储量计算模型及相应的计算方法，首先计算得出各个小班碳储量，然后根据森林植被类型分别小班进行统计，得其总碳储量。经统计可知，墨脱县总的碳储量为39355414.3t。墨脱县各个森林植被类型的碳储量详见表7。

3.5 碳储量特征

(1) 总碳储量特征

墨脱县各个森林植被类型的碳储量所占比例见表7。在墨脱县总的森林植被碳储量中，乔木林的碳储量占绝大部分，为38131687.0t，占墨脱县总碳储量的96.89%。在乔木林碳储量中，云杉(冷杉)的碳储量最多，为18872635.6t，占墨脱县总碳储量的47.95%；其次是硬阔，16270663.0t，占总碳储量的41.34%；往后依次是松类1632251.0t，占总碳储量的4.15%；灌木林1188655.6t，占总碳储量的3.02%；针阔混交林745073.0t，占总碳储量的1.89%；其它针叶林571630.3t，占总碳储量的1.45%；软阔39434.1t，占总碳储量的0.10%；散生木、四旁树22144.2t，占总碳储量的0.06%；疏林8795.4t，占总碳储量的0.02%；碳储量最少的是竹林，为4132.0t，占总碳储量的0.01%。

表7 墨脱县各森林植被类型碳储量Tab.7 ThecarbonreserveofallkindsofforestvegetationinMotuoCounty序号森林植被类型碳储量(t)百分比(%)碳密度(t/hm2)1云杉、冷杉18872635.647.95167.172松类1632251.04.15120.363其它针叶林571630.31.45128.944硬阔16270663.041.3491.105软阔39434.10.1031.926针阔混交林745073.01.89143.237竹林4132.00.0114.738灌木林1188655.63.029.889疏林8795.40.0228.2310散生木、四旁树22144.20.0649.52合计/平均39355414.310090.10

(2) 碳密度特征

根据各植被类型面积与总碳储量进行平均碳密度分析可知，云杉(冷杉)的碳密度最大，达167.17t/hm2；其次是针阔混交林，为143.23t/hm2；往后依次是其它针叶林128.94t/hm2，松类120.36t/hm2，硬阔91.10t/hm2，散生木、四旁树49.52t/hm2，软阔31.92t/hm2，疏林28.23t/hm2，竹林14.73t/hm2；最少的为灌木林，仅9.88t/hm2。而全县碳密度平均为90.10t/hm2，云杉(冷杉)、针阔混交林、其它针叶林、松类和硬阔5种类型高于平均水平。

4 结论与讨论

(1) 墨脱县森林资源乔木林分可划分为云杉(冷杉)、松类、其它针叶林、硬阔、软阔和针阔混交林6个森林类型；加上竹林、灌木林、疏林以及散生木与四旁树等，共可划分10个森林植被类型。

(2) 墨脱县总的森林植被生物量为77582750.1t，其中乔木林的生物量占绝大部分，为75134730.4t，占墨脱县总生物量的96.84%。全县单位面积平均生物量为177.61t/hm2，说明墨脱县的森林生物生产力较高，森林资源质量较好，尤其是云杉(冷杉)的单位面积平均生物量高达311.60t/hm2，质量非常好。

(3) 墨脱县总的碳储量为39355414.3t，全县碳密度平均为90.10t/hm2。通过对不同森林植被类型的碳密度进行对比分析可知，与单位面积平均生物量一样，针叶树的碳密度也较阔叶树的碳密度要大。

(4) 森林在减缓全球气候变暖中具有十分重要的作用，积极进行森林保护、植被恢复和减少毁林等增加森林储碳能力为目的的活动，无疑可以对降低大气中温室气体浓度、缓解气候变化起到积极作用。同时，这些活动也将有效地促进生物多样性保护和改善当地居民的生计，具有多重效益。为提高墨脱县森林植被生物量与碳储量，更好地发挥其碳汇潜力，建议加强对现有森林的保护，严格控制林地的开发与利用，适地适树，发展平均生物量较大且适宜当地条件的树种；科学合理改造现有低质低效林，营建针叶阔叶混交林。

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(文字编校：杨 骏)

AnalysisofforestvegetationbiomassandcarbonstorageinMotuoCountyofTibet

FU Dafu1, SONG Qingan2, LI Dianjun2

(1.Central South Forest Inventory and Planning Institute of State Forestry Administration, Changsha 410004,China;2.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China)

Based on the second class investigation data of forest resources in Motuo County and other materials, the biomass of each class and total biomass of different vegetation types were calculated by using some empirical models of the volume derived biomass method, biomass conversion continuous factor method and so on.The carbon storage of each class and carbon density of each forest vegetation type were calculated based on carbon contents of different vegetation types. The results showed that, the total forest vegetation biomass was 77582750.1t at the actual control areas of Motuo County, the average biomass per unit area was 177.61t/hm2, the total carbon reserves was 39355414.3t, and the average carbon density was 90.10t/hm2. So biomass productivity of the forest in Motuo County was higher, the forest resources quality was better, especially the average biomass of spruce (fir) per unit area reached 311.60t/hm2, and the quality was very good. The average biomass per unit area and carbon density of conifers was relatively larger than those of broad-leaved trees.

forest vegetation types; biomass; carbon reserve; carbon density; Motuo County

2015-05-18

付达夫(1971-)，男，湖南省岳阳市人，高级工程师，主要从事森林资源监测工作。

S 758.4

A

1003 — 5710(2015)04 — 0067 — 06

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2015. 04. 015