呼伦贝尔市森林碳储量动态变化特征

昭日格　陈德华　乌仁陶格斯

摘要利用呼伦贝尔市《内蒙古自治区森林资源统计年报》资料，依据不同森林类型生物量和蓄积量之间的回归方程，估算了呼倫贝尔市Ⅲ期（1984年）、Ⅴ期（1995年）、Ⅶ期（2008年）的森林生物量、碳储量、碳密度，并分析其动态变化特征。结果表明，第Ⅲ期到第Ⅶ期呼伦贝尔市天然林面积由961.39万hm2下降至341.72万hm2，蓄积量由78 053.37万m3下降到24 392.02万m3；人工林面积由10.47万hm2增加到26.47万hm2，蓄积量由221.87万m3增加到1 308.55万m3。第Ⅲ期到第Ⅶ期呼伦贝尔市天然林碳储量呈下降趋势，由2 277.91 TgC减少到637.47 TgC；人工林碳储量呈现上升趋势，由58.01 TgC增长到404.54 TgC。不同森林类型碳储量变化趋势与森林面积变化呈正相关关系。幼龄林的面积和碳储量最大，森林的年龄结构以幼龄林、中龄林为主。随着时间推移，成熟林所占比例不断增大，碳储量和碳密度随之增加。各林型和不同龄级碳密度值在整体上呈现增加趋势。

关键词森林资源；碳储量；碳密度；呼伦贝尔市

中图分类号S718.55文献标识码A文章编号0517-6611（2017）20-0141-05

AbstractMaking use of the annual report of the Inner Mongolia Autonomous Region Forest resources in Hulunbuir，based on the regression equation between biomass and stock of different forest types， the forest biomass， carbon storage， and carbon density in the phase Ⅲ（in 1984）， phaseⅤ（1995） and phase Ⅶ（2008） of Hulunbuir City were estimated， and its dynamic characteristics was analyzed. The results showed that according to the phaseⅢ checked to the phase Ⅶ， the area of natural forest in Hulunbuir City has decreased from 9.613 9 million hm2 to 3.417 2 million hm2， volume decreased from 780.533 7 million m3 to 243.920 2 millionm m3. Plantation area increased from 0.104 7 million hm2 to 0.264 7 million hm2； volume increased from 2.2187 million m3 to 13.0855 million m3. According to the phaseⅢ checked to the phase Ⅶ， Hulunbuir natural forest carbon storage showed a downward trend from 2 277.91 TgC reduced to 637.47 TgC. Plantation area carbon storage showed an upward trend， from 58.01 TgC to 404.54 TgC. There was a positive correlation between the change trend of carbon storage and the change of forest area. The area of the young forest and the carbon storage are the largest， and the age structure of the forest is dominated by young forest and middle age forest. Over time， due to the change in the age structure of the forest， the increasing proportion of mature forests， and with the increase in carbon storage and carbon density. The carbon density of each forest type and different age showed an increasing trend as a whole.

Key wordsForest resources；Carbon storage；Carbon density；Hulunbuir City

森林是地球上最大的陆地碳库，约占陆地总碳库的46%，对全球碳循环和碳平衡至关重要[1]。全球85%的陆地生物量集中在森林植被中，森林植被碳库贮量成为研究森林生态系统向大气吸收和排放CO2的关键因子[2]。近年来，碳循环研究成为全世界各国关注的焦点问题。碳循环对全球气溫变化的影响至关重要，尤其是森林生态系统碳储量研究已成为全球碳循环研究的热点之一[3-5]。

呼伦贝尔市有林地面积1 426.78万hm2，占全市土地总面积的50.0%，占自治区林地总面积的83.7%，森林覆盖率49.0%[6]。呼伦贝尔市丰富的森林资源形成了巨大的碳库，随着天保 Ⅱ 期和公益林生态效益补偿的深入实施，碳汇效益会更加显著，将为呼伦贝尔市乃至国家的生态安全和生态文明做出巨大贡献[7]。

笔者利用呼伦贝尔市Ⅲ期（1984年）、Ⅴ期（1995年）、Ⅶ期（2008年）森林资源清查资料《内蒙古自治区森林资源统计年报》，依据不同森林类型生物量和蓄积量之间的回归方程，估算呼伦贝尔市Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ期的森林生物量、碳储量、碳密度，并分析其动态变化特征。

1研究区概况与方法

1.1研究区概况

呼伦贝尔市位于115°31′～126°04′ E，47°05′～53°20′ N[8]。全市南北长630 km，东西宽700 km，面积25.34×104 km2[7]。其东部气候类型为季风气候区，西部气候类型为大陆气候区[8]。东部为半湿润性气候，年降水量500～800 mm；西部为半干旱性气候，年降水量300～500 mm[9]。年气候特征为冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨[10]。年温度差、日期温差大。呼伦贝尔市森林资源面积大、类型丰富，主要包括樟子松（Pinus sylvestris var.mongolica Litv）、白桦（Betula platyphylla Fisch et Trautv）、山楊（Populus cathayana Rehd）、落叶松（Larix gmelinu Rupr）等；落叶松、樟子松、云杉（Picea asperata Mast.）等人工林。灌丛有黄柳（Salix gordejevu Y.L.Chang et Skv.）、小叶锦鸡儿（Caragana microphylia Lam.）、贝加尔针茅（Stipa baicalensis Roshen）等[11]。

1.2研究方法

1.2.1数据来源。

按照统计学原理，查找历年呼伦贝尔市《内蒙古自治区森林资源统计年报》[12-14]。到林业部门收集相关数据、资料，采取面谈、座谈等方式进行详细调研。确保数据的准确性，取得第一手材料，并进行加工整理，为该研究提供可靠资料。

1.2.2森林生物量计算。

目前估测森林生物量的方法较多，材积源生物量法是常用方法。该研究采用方精云等[15]建立的回归方程对森林生物量进行估计，其回归方程为

B=aV+b（1）

式（1）中，B 为森林生物量（t）；V为森林蓄积量（m3）；a和b为参数[16]。不同树种生物量计算方法见表1。

1.2.3碳储量和碳密度。

根据全国森林资源清查资料，利用式（1）计算生物量，进而对森林碳储量进行计算[17]。碳储量：

C=BCC（2）

式（2）中，C为碳储量（TgC）；B为森林生物量（t）；CC为含碳率[18]。碳密度：

ρC=C/S（3）

式（3）中，ρC为碳密度（t/hm2）；C为碳储量（TgC）；S为面积（hm2）。笔者推算森林碳储量时含碳率为0.5[19]。

该研究不包括森林生态系统中的枯死木、下木层、草本层、枯枝落叶层及森林土壤层等。碳库森林的碳储量仅指林木的活生物量[20]。

2结果与分析

2.1不同时期天然林各龄级碳储量变化特征

2.1.1天然林蓄积量。

对呼伦贝尔市天然林面积、蓄积量进行比较，第Ⅲ期天然林面积为961.39万hm2，蓄积量为78 053.37万m3，其中幼龄林面积较大，但是蓄积量不高；成熟林面积最大，蓄积量也最高；中龄林、成熟林面积、蓄积量分别占森林总面积、森林蓄积量的70%和80%，呈现出中间大、两头小的特征。第Ⅴ期天然林面积为1 058.82万hm2，蓄积量为77 290.55万m3，其中中龄林面最大，蓄积量也最高，近、过熟林面积最小，蓄积量不高，幼、中龄林、成熟林面积占总面积的87%，蓄积量占总蓄积量的82%，呈现出“一头大一头小”的特征。在第Ⅶ期天然林面积为341.72万hm2，蓄积量为24 392.02万m3，其中中龄林面最大，蓄积量也最高，近、成、过熟林面积校小，蓄积量不高，幼、中龄林面积占总面积的89%，蓄积量占总蓄积量的84%，呈现“一头大一头小”的特征（表2）。

2.1.2人工林蓄积量。

对呼伦贝尔市人工林面积、蓄积量进行比较，第Ⅲ期人工林面积为10.471万hm2，蓄积量为221.87万m3，其中幼龄林面积最大，占总面积的93.51%，蓄积量最高，占总蓄积量的98.42%。其他龄级面积、蓄积量均很低，呈现“一边倒”的趋势。第Ⅴ期人工林面积为28.02万hm2，蓄积量为945.66万m3，其中幼龄林面积最大，占总面76.66%，蓄积量占总蓄积量的37.04%；中龄林面积不大，占总面积的16.10%，蓄积量最高，占总蓄积量的40.99%；其他龄级面积、蓄积量均较低，呈现出一头大的特征。在Ⅶ期人工林面积为36.47万hm2，蓄积量为1 708.55万m3，其中幼龄林面最大，占总面的67.48%，蓄积量最高，占总蓄积量的51.44%；中龄林面积占总面积的21.99%，蓄积量占总蓄积量的27.42%。幼龄林到过熟林呈现逐渐减少的趋势（表2）。

2.1.3碳储量与碳密度。

第Ⅲ期天然林成熟林生物量最高，达到26 860.17万t，近熟林生物量最低，为146.34万t；第Ⅴ期中龄林生物量最高，达到16 274.33万t，近熟林生物量最低，为449.84万t；第Ⅶ期中龄林生物量最高，达到9 740.61万t，过熟林生物量最低，为99.41万t。天然林总生物量呈下降趋势。不同时期天然林总碳储量和碳密度随时间的变化均呈下降趋势，尤其是碳储量积累逐渐减少，由Ⅲ期的2 277.91 TgC减少到Ⅴ期的2 091.15 TgC，到第Ⅶ期碳储量为637.47 TgC。碳密度由Ⅲ期的38.25 t/hm2减少到Ⅴ期的3493 t/hm2，到Ⅶ期的33.96 t/hm2（表2）。

不同时期呼伦贝尔市天然林不同龄级碳储量呈动态变化，成熟林呈下降趋势，其他龄级呈先增长后下降的趋势，这与呼伦贝尔市天然林面积的变化有着密切关系。呼伦贝尔市天然林不同龄级的碳密度呈动态变化，不同时期幼龄林、中龄林的碳密度呈增加趋势；近熟林、过熟林的碳密度呈先增长后增加的趋势；成熟林的碳密度呈先下降后增长的趋势。

不同时期呼伦贝尔市人工林不同龄级碳储量呈动态变化，幼龄林碳储量明显占优势，过熟林碳储量最低。不同时期各龄级碳储量均呈增加的趋势。这与呼伦贝尔市人工林面积逐渐增长有着密切关系。

呼伦贝尔市人工林各龄级的碳密度呈动态变化，在不同时期成熟林的碳密度呈增加趋势；中龄林、近熟林、过熟林的碳密度也呈增加趋势；幼龄林的碳密度呈先下降后增长的变化趋势。

2.2不同时期天然林不同物种碳储量变化特征

呼伦贝尔市天然林各森林类型面积均有不同比例的变化趋势，自Ⅲ期至Ⅶ期落叶松面积由416.60万hm2下降到62.28万hm2，降幅达到85%，蓄积量由42 049.88万m3降低到6 239.21万m3；白桦、樟子松的面积呈下降趋势，蓄积量也呈下降趋势（表3）。

第Ⅲ期落叶松林、白桦林生物量最高，达40 672.20万和20 636.54万t；榆树林生物量最低，仅11.37万t；第Ⅴ期落叶松林生物量最高，达41 417.52万t，杂木林生物量最低，为10.22万t；第Ⅶ期白桦林生物量最高，达到9 807.45萬t，杂木林生物量最低，为8.87万t。天然林生物量呈下降趋势。不同时期天然林总碳储量和碳密度随时间的变化均呈现下降趋势，尤其是碳储量积累逐渐减少，由Ⅲ期的3 777.66 TgC减少到Ⅴ期的3 698.59 TgC，Ⅶ期碳储量为1 160.44 TgC。碳密度由Ⅲ期的38.25 t/hm2减少到Ⅴ期的34.93 t/hm2，到Ⅶ期的33.96 t/hm2。

2.3不同时期人工林不同物种碳储量变化特征

呼伦贝尔市人工林各森林类型Ⅲ期至Ⅴ期落叶松面积由8.96万hm2增长到25.08万hm2，蓄积量由199.89万m3增长到908.76万m3；自Ⅲ期至Ⅶ期云杉面积由0增长到24.64万hm2，蓄积量增长到1 156.80万m3，增幅达100%。不同时期人工林总面积、蓄积量呈增加趋势。第Ⅲ期落叶松林生物量最高，达到199.07万t；杂木林生物量最低，仅8.31万t；第Ⅴ期落叶松林生物量最高，达到884.62万t，杂木林生物量最低，为9.23万t；第Ⅶ期云杉、樟子松生物量最高，分别达584.49万和522.51万t，杂木林生物量最低，为0。人工林总生物量呈增加趋势。不同时期天然林碳储量、碳密度随时间的延长均呈增长趋势，碳储量由Ⅲ期的162.83 TgC增加到Ⅴ期的493.32 TgC，到第Ⅶ期的639.47 TgC。碳密度由Ⅲ期的15.55 t/hm2增加到Ⅴ期的17.61 t/hm2，到第Ⅶ期的18.70 t/hm2（表4）。

3结论与讨论

（1）第Ⅲ期到第Ⅶ期呼伦贝尔市天然林面积由961.39万hm2下降到341.72万hm2，蓄积量由78 053.37万m3下降到24 392.02万m3。这可能是由于对天然林管理不够严格，导致面积、蓄积量有明显降低。

（2）第Ⅲ期到第Ⅶ期呼伦贝尔市的人工林面积由10.47万hm2增加到36.47万hm2；蓄积量由221.87万m3增加到1 708.55万m3，森林总面积、总蓄积量呈增加的趋势。这得益于内蒙古从1978年启动“三北”防护林工程；1997年开始实施天然林保护工程；2000年启动了京津风沙源工程和2003年实施的退耕还林、还草工程等。人工林面积不断增加，致使呼伦贝尔市森林面积逐年增加，森林生态环境效益得到显著提高。

（3）自第Ⅲ期到第Ⅶ期呼伦贝尔市天然林碳储量呈下降趋势，由2 277.91 TgC减少到637.47 TgC。人工林碳储量呈增加趋势，由58.01 TgC增长到404.54 TgC。不同林型碳储量与面积变化趋势呈正相关关系。呼伦贝尔市森林中，幼龄林面积、碳储量所占比例最大，因此森林的年龄结构为年轻。随着时间的推移，成熟林所占比例不断增加，林龄结构也会发生变化，森林碳储量、碳密度会相应增加。因此，呼伦贝尔市的森林将是一个潜在的巨大碳库。

（4）由不同龄级和各林型的碳密度变化可以看出，碳密度呈上升趋势，表明呼伦贝尔市森林年龄结构较合理，森林质量比较稳定。但仍要加强对现有森林人工林、天然林的抚育和管理，不断提升呼伦贝尔市森林质量，发挥森林植被生态系统的碳汇。

（5）基于呼伦贝尔市不同时期天然林、人工林的面积、蓄积量、生物量、碳储量、碳密度的动态变化分析，虽然森林碳储量总量较小，但是比内蒙古自治区的其他地区有着更大的潜在固碳潜力。这主要是由人工林碳库的增加所致。人工林碳库的增加速度很快，但是人工造林的成效要低于天然林的成效，因此当地林业管理部门应该加强天然林的维护和管理力度，遵循因地制宜的原则发展人工林的占地面积，加强现有人工林的栽培和维护。

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