巩义森林的碳储量和碳密度

郑旭东，任筱霞，黄新峰，余亚军



巩义森林的碳储量和碳密度

郑旭东1*，任筱霞2，黄新峰3，余亚军4

（1.济源市林业局，河南 济源 454650；2.安阳市道路绿化管理站，河南 安阳 455000；3.河南省林业调查规划院，河南 郑州 450045；4.信阳市林业工作站，河南 信阳 464000）

采用材积源—生物量法计算了巩义市森林植被碳储量。结果表明，巩义市森林碳储量为51.53万t，乔木用材林贡献79.8%，灌木林贡献17.2%。乔木用材林碳储量以泡桐和栎类为主，这两个树种分别贡献36.4%和28.8%。灌木林碳储量主要来源于荆条，贡献58.0%。巩义森林平均碳密度为22 t/hm2，油松林碳密度最高为24.7 t/hm2。与全省平均水平相比，巩义森林的碳密度是比较低的。

碳储量；碳密度；泡桐；栎类；荆条；巩义

森林是陆地生态系统的重要组成部分，森林生长过程中能够吸收并固定二氧化碳[1]，在调节全球碳平衡、减缓大气中CO2等温室气体浓度上升以及维护全球气候等方面具有不可替代的作用[2~3]。因此，估算森林的碳储量，测定森林的碳汇功能，对科学定位区域森林在应对气候变化中的作用和贡献具有重要意义。

目前，涉及河南的森林碳汇研究或者以省域为单元[4-6]，或者以山系为单元[7]，尚未有以县域为单元的森林碳储量研究。本研究以巩义市为例，对巩义森林的碳储量进行估算，目的是了解巩义森林碳储量的状态及构成。这对未来开展县域森林碳汇能力评价、县域绿色GDP核算以及建立森林碳生态效益补偿机制均具有重要的理论和实践意义。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

巩义市地处河南省西部，总面积1 041 km2，地貌特征以浅山丘陵为主。地理坐标为北纬34°31′～34°52′，东经112°49′～113°17′。气候类型属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明。冬季最低气温-17℃，夏季最高气温43.0℃，年平均气温14.2℃。年均降水量640.9 mm，降水主要集中在夏秋季节。

巩义市综合经济实力位居河南省县域首位，跻身全国百强县，2014年成为河南省直管市。全市森林面积3.1万hm2，森林蓄积量88.5万m3，森林覆盖率29.8%。

1.2 数据资料及处理

巩义市在2013年开展了森林生态城建设，对全市地域内的森林和林地进行了详细调查，并进行了小班区划，调查并记录了每个小班的优势树种、平均年龄、平均密度、平均胸径等信息。本次调查与以往森林调查最大的不同在于：以往的林地调查仅指林业部门管理的森林和林地，本次调查同时涵盖了城区范围内的绿地和森林。研究以此数据为基础进行计算分析。为了计算方便并且与资料中的树种相对应，将全部森林小班涉及的31个乔木和灌木树种进行归类简化。地类面积不足5%的小班合并为一个树种，树种名以面积占比最高的树种定义。按照国家连续森林清查规程中的龄组划分标准，将全部森林小班按龄组划分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林。

1.3 研究方法

材积源—生物量法被认为是一种较好的估测森林生物量的方法，很多学者采用此方法开展了不同地域的森林碳储量研究[5, 8-12]。因此，研究采用材积源—生物量法计算乔木用材树种的碳储量。具体参数指标采用《中国温室气体清单研究2005》[13]中的推荐值。所计算的碳储量均包含地上部分和地下部分。乔木树种分用材树种和经济树种两种类型。用材树种碳储量计算采用生物量转换因子法；经济树种碳储量采用平均单位面积生物量法，采用35.21 t/hm2。灌木树种采用平均单位面积生物量法，采用17.99 t/hm2，经济林和灌木林碳含量采用0.5。碳储量计算方法见式（1）、（2）和（3）。表1中列出主要乔木用材树种不同龄组林分的碳储量转换参数。

S=A+B（1） （2） （3）

：森林总碳储量；

：乔木用材树种碳储量；

：乔木经济树种碳储量和灌木林碳含量之和；

：乔木用材树种；

：对应乔木用材树种龄组；

V：乔木用材树种的第龄组林分蓄积；

BEF：乔木用材树种的第龄组林分的生物量转换因子；

RSR：乔木用材树种的第龄组林分的根茎比；

D乔木用材树种的第龄组林分的木材密度；

E：乔木用材树种的第龄组林分的碳含量；

表1 主要用材树种碳储量转换参数

注：BEF是地上部分与地上主干生物量之比；RSR是根茎生物量之比；A1～A5分别代表幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林。

2 结果与分析

2.1 乔木树种碳储量

经测算，巩义市森林总碳储量为51.53万t。其中，乔木用材林碳储量为41.13万t，占79.8%，经济林碳储量为1.53万t，占3.0%，灌木林碳储量为8.87万t，占17.2%。从构成上可以看出，乔木用材林是森林碳储量的主要贡献来源，见表2。

表2 森林碳储量各组成比重

从表3来看，乔木用材树种碳储量最大的是泡桐林，达到14.95万t。最小的是油松林，为1.04万t。用材树种碳储量由大到小排序为泡桐>栎类>杨树>柏木>刺槐>油松。

分树种来看，泡桐中龄林碳储量最大，为9.78万t。各龄组碳储量由大到小依次为中龄林>幼龄林>近熟林>成熟林>过熟林。表明中龄林是泡桐的主要组成林木。

栎类中龄林碳储量最大，为9.29万t。过熟林最小，为211.4 t，各龄组碳储量由大到小排序为中龄林>幼龄林>近熟林>成熟林>过熟林。

杨树碳储量最大的是幼龄林，为3.92万t，最小的为近熟林，131.5 t。杨树没有过熟林，因此，杨树碳储量由大到小排序为幼龄林>中龄林>成熟林>近熟林。

柏木只有两个龄组，幼龄林碳储量最大，为5.01万t，中龄林最小，为951.1 t。

刺槐中龄林碳储量最大，为7075.4 t，幼龄林最小，为1 307.9 t，碳储量由大到小排序为：中龄林>成熟林>过熟林>近熟林>幼龄林。

油松幼龄林碳储量最大，为3 801.1 t，最小为过熟林40.5 t。碳储量由大到小排序为：幼龄林>中龄林>近熟林>成熟林>过熟林。

综合来看，中龄林碳储量占比最高，这符合当前巩义森林构成以中龄林为主的现状。

表3 主要乔木用材树种不同龄组林分碳储量

注：油松中包含了其他占比较少的树种

2.2 经济树种碳储量

经济树种碳储量为1.53万t。其中，核桃碳储量最大，为1.02万t，碳储量分树种由大到小排序为：核桃>苹果>杏>枣>其他树种，见表4。

表4 不同经济树种和灌木树种碳储量

灌木林碳储量总量为8.87万t，其中荆条的碳储量贡献最大，达到5.14万t，碳储量由大到小排序为：荆条>山皂角>栎灌>酸枣>其他灌木，见表4。

不同树种的碳密度差别比较大，从平均状态来看，油松的碳密度最大，达到24.7 t/hm2，其次是泡桐，为22.6 t/hm2，最小的是柏木，为10.5 t/hm2。碳密度由大到小排序为油松>泡桐>杨树>刺槐>栎类>柏木。

分龄组来看，泡桐、杨树和油松等3个树种的近熟林碳密度最大；栎类在中龄林时碳密度最大；柏木和刺槐在幼龄林时碳密度最大，详见表5。

表5 乔木用材树种不同龄组林分碳密度

3 结论与讨论

3.1 结论

采用材积源—生物量法计算了巩义市森林碳储量。巩义市森林总碳储量51.53万t，乔木林贡献最大，为79.8%，是森林碳储量的主体；其次是灌木林，贡献了17.2%，经济林贡献了3%。

乔木用材林碳储量中，泡桐贡献了36.4%，栎类贡献了28.8%，杨树贡献了15.5%，柏木贡献了12.4%，刺槐贡献了4.5%，油松贡献了2.5%。其中，泡桐、栎类、杨树和柏木累计贡献93%，是乔木用材林碳储量的主体。核桃是经济林碳储量中最大的部分，贡献了66.6%，其次是苹果，贡献了12.8%，这两个树种合计贡献了79.4%，是经济林碳储量的主体。荆条贡献了灌木林碳储量的58.0%，其次是山皂角，贡献了22.9%，二者合计贡献了80.8%，是灌木林碳储量的主体。

巩义森林平均碳密度为22.0 t/hm2，从平均状态来看，油松的碳密度最大，达到24.7 t/hm2，其次是泡桐，为22.6 t/hm2。

3.2 讨论

在近30年里，巩义陆续实施了大规模的植树造林和绿化工程，森林面积和质量有显著提升。但是，巩义处于我国黄土丘陵区的东部边界，土壤贫瘠，立地条件差，林木生长缓慢，因此，森林碳密度较低，相对于全省[14]平均值31.0 t/hm2来说，还有较大差距，还需要大力开展森林经营及低质低效林的改造，提高森林的质量，优化森林结构，逐步提高巩义森林的生产力和固碳能力。

[1]吴冰，章飙，冯玲. 《京都议定书》生效给林区经济发展带来新机遇——碳汇的利用途径与前景[J]. 环境科学与管理，2006（6）：154-155.

[2] 方精云，陈安平. 中国森林植被碳库的动态变化及其意义[J]. 植物学报，2001，43（09）：967-973.

[3] 刘国华，方精云. 中国森林碳动态及其对全球碳平衡的贡献[J]. 生态学报， 2000，20（5）：733-740.

[4]光增云. 河南省森林碳储量及动态变化研究[J]. 林业资源管理，2006（4）：56-60.

[5] 贾松伟. 河南省乔木林碳储量动态变化及其碳汇经济价值估算[J]. 河南农业科学，2014，43（5）：149-153.

[6]谢如松，陈昌雄，李晓伟，等. 河南省杉木林碳储量成熟问题研究[J]. 西南林业大学学报，2014，34（02）： 35-38.

[7]毕会涛，杨红震，凡琳洁，等. 河南伏牛山区典型森林植被乔木层生物量研究[J]. 河南科学，2014（10）： 2 008-2 013.

[8]樊登星，余新晓，岳永杰，等. 北京市森林碳储量及其动态变化[J]. 北京林业大学学报，2008（3）：117-120.

[9]王斌，杨校生. 4种典型地带性森林生态系统碳含量与碳密度比较[J]. 湖南农业大学学报：自然科学版，2010（4）：464-469.

[10]李海奎，雷渊才，曾伟生. 基于森林清查资料的中国森林植被碳储量[J]. 林业科学， 2011，47（7）：7-12.

[11]聂昊，王绍强，周蕾，等. 基于森林清查资料的江西和浙江森林植被固碳潜力[J]. 应用生态学报，2011，22（10）：2 581-2 588.

[12]王新闯，齐光，于大炮，等. 吉林省森林生态系统的碳储量，碳密度及其分布[J]. 应用生态学报，2011，22（8）： 2 013-2 020.

[13]国家发展改革委应对气候变化司. 2005中国温室气体清单研究[M]. 北京：中国环境科学出版社，2014.

[14] 李海奎. 中国森林植被生物量和碳储量评估[M]. 北京：中国林业出版社，2010

（责任编辑：王文彬）

Carbon Storage and Carbon Density of Forests in Gongyi

ZHENG Xu-dong1, REN Xiao-xia2,HUANG Xin-feng3,YU Ya-jun4

(1.Forestry Bureau of Jiyuan, Jiyuan, 454650,China; 2.Street and Road Greening Administration Station of Anyang, Anyang 455000,China；3.Henan Provincial Academy of Forest Inventory and Planning, Zhengzhou 450045, China；4.Forestry Workstation of Xinyang City,Henan Xinyang 464000,China)

In this paper, we used the volume-derived biomass exchange factor (BEF) to estimate the total carbon storage of the forests in Gongyi. The results showed that the forest carbon storage was 5.15×105t C, the timber forest accounted for 78.8% and the shrub forest accounted for 17.2%. The carbon storage of the timber forest was mainly contributed by the two species, Paulownia and Quercus, they respectively accounted for 36.4% and 28.8%. The carbon storage of shrub forest was contributed by Vitex negundo with the percentage 58.0%. The carbon intensity was 22 t·hm-2averagely, the highest carbon density was Pinus tabuliformis, with 24.7 t·hm-2. Comparing to the average of the whole province, the carbon density of the forests in Gongyi was lower.

carbon storage; carbon density; Paulownia; Quercus; Vitex negundo; Gongyi

S 716.2

A

1003-2630（2016）03-0004-03

2016-08-13

国家清洁发展机制基金赠款项目（河南省应对气候变化统计核算制度研究及能力建设），项目编号：（CMD41005）；河南省林业调查规划院科技创新项目（河南森林生态系统碳储量基础研究），项目编号：（GHY2015003）。

郑旭东（1977-），男，河南济源市人，工程师，从事森林经营管理工作。E-mail:whuangfeng@163.com