永州市杉木林碳贮量及碳贮潜力分析

舒 巍，扶巧梅，袁亚光，王 友，贺志亮，黄文胜

（1.蓝山县林业局，湖南 蓝山 425800； 2.永州市林业调查规划设计院，湖南 永州 425000）

永州市杉木林碳贮量及碳贮潜力分析

舒 巍1，扶巧梅1，袁亚光2，王 友1，贺志亮1，黄文胜1

（1.蓝山县林业局，湖南 蓝山 425800； 2.永州市林业调查规划设计院，湖南 永州 425000）

基于 2014 年永州市森林资源调查统计数据，利用生物量相对生长方程与转换系数之间的关系，估算永州市杉木林碳贮量及碳贮潜力，为永州市杉木林可持续经营和生态功能区划提供科学依据。结果表明：2014年永州市杉木林现存碳贮量为 8.62×106t，成熟林碳贮量最高，为 2.27×106t。如果采取合理经营措施，永州市杉木林的碳贮量可增加到 17.73×106t，为目前杉木林碳贮量的 2.1 倍；幼龄林碳贮量增加最多，为实际值的 2.9 倍。未来 10 年永州市杉木林的碳贮量可达到 15.98×106t，增加 7.36×106t。可见，永州市杉木林具有较大的碳贮潜力。加强现有杉木林尤其是中幼龄林的经营管理，调整杉木林龄组面积结构，适当限制采伐近熟林、成熟林和过熟林，可充分发挥杉木林的碳贮潜力。

杉木林；碳贮量；碳贮潜力；永州市

森林作为陆地生态系统最大的碳储库，在调节全球碳平衡中起着重要作用。森林植被的固碳量约占全球植被的 77%。因此，研究森林生态系统的固碳机制、固碳能力、分布规律等具有重要意义［1-3］。有关森林植被碳平衡方面的研究日益受到各国研究者的重视［4］。20 世纪 80 年代以来，中国学者基于不同的区域尺度对森林碳储量、碳密度和碳汇功能及其变化规律进行了大量的研究［5-8］。

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我国南方重要的速生用材林树种，其木材材质优良，产量高。杉木林的栽植面积广，是我国森林生态系统的重要组成部分，在森林固碳方面具有重要地位［9-10］。本文基于 2014 年永州市的森林资源调查统计数据，估算永州市杉木林碳贮量及碳贮潜力，以期为永州市杉木林可持续经营和生态功能区划提供科学依据。

1 研究区概况

永州市位于湖南省南部，其地理位置为110°59′—112°27′ E，24°38′—26°52′ N；地处南岭山脉北麓，潇、湘二水汇合处，东与郴州市相连，南与广东省清远市、广西壮族自治区贺州市交界，西与广西壮族自治区桂林市接壤，北与邵阳、衡阳两市毗邻。全境南北纵长 247.9 km，东西横宽 125.4 km，土地总面积 2 228 972.2 hm2，其中 49.45% 为山地，14.51% 为丘陵，17.81% 为岗地，14.29% 为平原，3.94% 为水面。境内共有大小河流 733 条，总长 10 515 km；主要河流有湘江、潇水、宁远河、泠江、白水、舂陵水、永明河等。该区属中亚热带大陆性季风湿润气候区，四季分明，年均气温 17.6～18.6 ℃，无霜期286～311 天，年平均降水量 1 200～1 900 mm。试验区属中亚热带常绿阔叶林区，主要有杉木林、马尾松林、国外松林、柏木林、竹林及各种灌木林等。土壤类型主要有红壤、黄壤、黄棕壤、粗骨土等。

2 研究方法

2.1 数据来源

样地数据来源于 2014 年永州市森林资源连续清查（一调）资料。此次清查对固定样地内的立木进行每木检尺，调查立木胸径、树高、年龄、株数等因子。共调查样地 691 个（样地面积为 0.066 7 hm2），杉木林样地 121 个（其中幼龄林、中龄林 、近熟林、成熟林、过熟林样地分别为 39、34、20、23）。

杉木林的面积数据来源于永州市“十二五”森林资源调查（二调）资料。

2.2 杉木林生物量估算

目前，估算森林生物量常用的方法有材积源法、模型模拟与相对生长方程等方法［11］。本文计算杉木林生物量选用相对生长方程：W=a(D2H)b，式中 W 表示杉木各器官生物量（kg/株），D 为胸径（cm），H 为树高（m），a 和 b 为方程参数［12］。查阅文献［12］收集到各龄组杉木不同器官的参数 a、b 值见表 1。单株杉木生物量（kg/株）为各器官生物量之和，林分生物量（t/hm2）为样地内所有单株生物量之和除以样地面积。区域范围内杉木林生物量为各龄组林分平均生物量乘以各龄组面积［13］。

表1 杉木单株各器官生物量估算的相对生长方程中的参数Tab.1 Parameters of relative growth equations for estimating component biomass of Cunninghamia lanceolata tree

2.3 现存碳贮量的估算

目前，对森林碳贮量的计算，国内外大多数学者都是直接或间接以森林生物量乘以生物量中的碳含量推算而得，通常采用 0.5 作为森林植被平均碳含量的转换系数［14-15］。本文根据田大伦等［16］的研究，各龄组杉木林分别选取不同的转换系数，其中幼龄林的为 0.47、中龄林的为 0.48、近熟林的为 0.49、成熟林和过熟林的均为 0.54。即采用杉木林各龄组林分生物量乘以相应的转换系数估算各龄组林分碳贮量，杉木林各龄组林分碳贮量之和即为杉木林的现存碳贮量。

2.4 现存碳贮潜力的估算

现存碳贮潜力指对现有不同龄组的林分，以其同龄组最高林分生物量为标准估算得出的碳贮量与其现存碳贮量的差值。现存碳贮潜力可通过加强现有林分森林经营管理，提高林分生产力来实现，与龄组转移无关［12］。

2.5 未来碳贮潜力的估算

未来碳贮潜力是通过各龄组面积的转移来实现。假设 2014 年起未来 10 年，不考虑林木采伐和自然灾害的影响，永州市现有杉木林未成造林和幼龄林（2014 年杉木林样地平均年龄为 6 年）生长成为中龄林，中龄林（2014 年杉木林样地平均年龄为 14 年）生长成为近熟林，近熟林（2014 年杉木林样地平均年龄为 23 年）生长成为成熟林，成熟林生长成为过熟林，现有过熟林面积保持不变；估算各龄组杉木林的碳贮量，与 2014 年的现存碳贮量比较，分析杉木林的未来碳贮潜力。

3 结果与分析

3.1 永州市杉木林现存碳贮量

根据样地数据计算出杉木林各龄组林分平均碳贮量，幼龄林为 11.97 t/hm2，中龄林为 20.79 t/hm2，近熟林为 33.20 t/hm2，成熟林为 40.01 t/hm2，过熟林为 92.60 t/hm2。利用各龄组平均林分碳贮量乘以杉木林各龄组的面积，求得杉木林各龄组的碳贮量。从表 2 可以看出：永州市杉木林现存碳贮量为 8.62×106t，其中成熟林碳贮量最高，为2.27×106t；过熟林碳贮量最低，为 0.63×106t。这是由于过熟林的面积最小，仅占总面积的 1.74%，其它各龄组的碳贮量相对比较接近。

表2 杉木林各龄组的面积与碳贮量Tab.2 The carbon storage and area of Cunninghamia lanceolata forests in each prefecture of age groups

3.2 永州市杉木林现存碳贮潜力

根据样地数据计算出杉木林各龄组林分现存碳贮量的最大值，假设通过合理的经营管理提高杉木林的生产力，使杉木林各龄组林分碳贮量都能达到理想的最大值，与实际的杉木林碳贮量相比，差值即为 2014 年永州市杉木林的现存碳贮潜力。计算得出合理经营状态下全市杉木林碳贮量可增加到 17.73×106t，为实际值的 2.1 倍。从图1 可以看出：合理经营状态下全市杉木林各龄组的碳贮量都有明显的提高，其中幼龄林碳贮量增加幅度最大，为实际值的 2.9 倍；其次为中龄林、过熟林、近熟林、成熟林。可见，对现有杉木林加以更好的抚育和管理，提高林分质量，将大大增加杉木林的碳贮量。

图1 永州市杉木林的现存碳贮潜力Fig.1 The existing carbon sequestration potential of Cunninghamia lanceolata forests in Yongzhou City

3.3 永州市杉木林的未来碳贮潜力

图2 永州市杉木林的未来碳贮潜力Fig.2 The carbon sequestration potential in future of Cunninghamia lanceolata forests in Yongzhou City

根据永州市的森林资源数据和样地数据，估算出未来 10 年永州市杉木林的碳贮量。从图 2 可以看出，到 2024 年永州市杉木林的碳贮量将达到15.98×106t，增加 7.36×106t。可见，10 年内永州市杉木林具有很大的碳贮潜力。过熟林的碳贮量增加幅度最大，其次为中龄林、近熟林，但成熟林的碳贮量有所减少。这是由于到 2024 年过熟林的面积增加幅度最大，而成熟林的面积有所减少。

4 结论与讨论

2014 年永州市杉木林现存碳贮量为8.62×106t，相比 2009 年的 7.28×106t［13］有所提高。主要是由于永州市 2009—2014 年杉木林的面积有所增加，从而提高了杉木林的固碳能力。

森林碳贮量与森林年龄组成密切相关。相关研究表明，中国森林中幼龄林面积所占比例较大是导致我国森林现存碳贮量较低的主要原因［17］。2014 年永州市杉木林的面积较大（占 2014 年永州市乔木林总面积的 40.27%），其中中幼龄林面积占 73.74%，而其现存碳贮量为 4.41×106t，仅占全市杉木林现存碳贮总量的 51.16%。因此，如果能调整永州市杉木林年龄组面积结构，将有利于增加现有杉木林的碳贮量。

对永州市杉木林的现存碳贮潜力分析表明，在合理经营状态下全市杉木林的碳贮量将有明显的提高，碳贮量可增加到 17.73×106t，为实际值的 2.1 倍，其中幼龄林碳贮量增加幅度最大，为实际值的 2.9 倍。因此，加强现有杉木林尤其是中幼龄林的经营管理，提高林分质量，将大幅增加永州市杉木林的碳贮量。

对永州市杉木林未来碳贮潜力分析表明，未来 10 年永州市杉木林的碳贮量将达到 15.98×106t，增加 7.36×106t。如能改善经营管理水平，在合理经营状态下，永州市杉木林碳贮量在此基础上仍有较大提高空间。因此，增加杉木林面积，适当限制采伐现有近熟林、成熟林和过熟林，培育杉木大径材，可充分发挥杉木林的碳贮潜力。

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（文字编校：唐效蓉）

Carbon storage and carbon sequestration potential of Cunninghamia lanceolata forests in Yongzhou City

SHU Wei1，FU Qiaomei1，YUAN Yaguang2，WANG You1，HE Zhiliang1，HUANG Wensheng1
（1.Forestry Bureau of Lanshan County，Lanshan 425800，China；2.Forest Inventory and Planning Institute of Yongzhou City，Yongzhou 425000，China）

Based on the database of the forest resource inventory in 2014，this paper used the relation between biomass relative growth equations and conversion coefficients of Cunninghamia lanceolata forests to estimate the carbon storage and carbon sequestration potential of C.lanceolata forests in Yongzhou City，which provided a scientific basis for the ecological function regionalization and sustainable management of C.lanceolata forests in Yongzhou City.The results showed that the total carbon storage in C.lanceolata forests accounted for 8.62×106t，and the over ripe-ness forests had the highest proportion of the carbon storage with carbon storage of 2.27×106t.If appropriate forest management was implemented，total carbon storage of C.lanceolata forests in Yongzhou city would increase to 17.73×106t，which was about 2.1 times of the value in 2014.Of this，carbon storage of young forest increased most，which was about 2.9 times of the value in 2014.Ten years later total carbon storage of C.lanceolata forests in Yongzhou city will have reached 15.98×106t，up by 7.36×106t.Therefore，C.lanceolata forests in Yongzhou have a great potential to increase carbon sequestration in future.Carbon sequestration potential of C.lanceolata forests can be fully developed，which by strengthening management control of existing C.lanceolata forests，especially young middle aged forest，adjusting age-groups structure of C.lanceolata forests，and with proper restrict logging near-mature forest， mature forest and over ripe-ness forest.

Cunninghamia lanceolata forests；carbon storage；carbon sequestration potential；Yongzhou City

S 718.56

A

1003-5710（2017）02-0056-04

10.3969/j.issn.1003-5710.2017.02.011

2016-12-12

舒 巍（1985-），男，湖南省娄底市人，工程师，硕士研究生，主要从事林业调查规划和森林培育工作；E-mail：sewin920@qq.com