基于古树自然分布的碳汇树种选择研究
2020-09-22郭诗宇王可民彭吕长
郭诗宇 王可民 彭吕长
摘 要: 森林具备碳汇功能。合理选择碳汇树种,对于提高森林碳汇能力至关重要。古树寿命长、单株材积大,碳封存能力强,是选择碳汇树种的重要参考。通过湖北省2019年公布的1级古树资料进行统计分析,并结合树种生物学特性、树种珍贵程度、树种分布现状以及湖北各地的气候、土壤、海拨等因素综合研判,在全省范围内较适合的碳汇树种为银杏、栓皮栎、枫香、黄连木、樟树,在石灰岩山地或碱性土壤上较适合的碳汇树种为柏木、圆柏,在平原和山区沟谷地带较适合的碳汇树种为枫杨,在湖北西部高海拔地区较适合的碳汇树种为铁坚油杉、油杉。另外,为使各地在碳汇树种选择上更加精准,根据湖北省的地形地貌,把全省分为鄂东北、鄂东南、鄂西南、鄂西北和江汉平原五个区域,分别确定了各区域较适合的碳汇树种。
关键词: 应对气候变化;森林碳汇;碳封存;古树;碳汇树种
中图分类号:S763 文献标识码:A 文章编号:1004-3020(2020)03-0037-05
Abstract: Forests have carbon sink function. A reasonable selection of carbon sink tree species is very important for improving forest carbon sink capacity. Ancient trees have long life span, large volumeand strong carbon sequestration capacity, which are important references for selecting carbon sink species. According to the first class ancient trees information published by Hubei province in 2019, a selection in the entire province scope suitable for carbon sink tree species is made by the article through statistical analysis, studies about biological characteristics, and observation on tree species distribution status and factors such as climate, soil, and altitudes. These tree species are Ginkgo biloba, Quercus variabilis, Liquidambar formosana, Pistacia chinensis and Cinnamomum Camphora. In the limestone mountainous region or alkaline land, suitable carbon sink tree species are Cupressus funebris and Sabina chinensis. In plain valley area, suitable tree species is Pterocarya stenoptera. In high altitude areas in western Hubei, suitable tree species are Keteleeria davidiana and K.fortunei. In addition, in order to make the selection of carbon sink tree species more accurate, Hubei Province has been divided into five regions to discuss according to geomorphology. Namely, the northeast of Hubei province, the southeast of Hubei province, the southwest of Hubei province, the northwest of Hubei province and Jianghan Plain. Suitable carbon sink tree species in each region are determined respectively.
Key words: climate change mitigation;forest carbon sinks;carbon sequestration;ancient trees;carbon sink tree species
森林具有碳匯功能已经成为国际社会的广泛共识。《京都议定书》[1]和《巴黎协定》[2]将造林再造林、森林可持续经营作为应对气候变化的重要措施。不同的树种具有不同的碳汇能力,只有在造林再造林中选择碳汇能力强的造林树种,在森林经营中保留碳汇能力强的目标树种,才能充分发挥森林的最大碳汇功能。古树是大自然的瑰宝,是森林资源中的精华,在自然界存活了千百年,碳封存的效果最显著。因此,本文根据湖北省2019年公布的Ⅰ级古树资料,研究确定全省以及分区域最适合的碳汇树种,以期为全省碳汇造林项目和森林经营项目的树种选择提供科学依据。
1 研究区域概况
湖北省位于长江中游,地跨东经108°21′42″~116°07′50″、北纬29°01′53″~33°06′47″。属亚热带季风气候区,年平均气温15~17 ℃,无霜期230~300 d,年降雨量800~1 600 mm。地势大致为东、西、北三面环山,中间低平,略呈向南敞开的不完整盆地。全省总面积18.59万km2,山地占56%,丘陵占24%,平原湖区占20%。
湖北省地处南北过渡地带,自然地理条件优越,海拔高低悬殊,树种垂直分布层次分明。全省已发现的木本植物有117科420属2 503种[3]。据国家林业和草原局2019年公布的第九次全国森林资源清查结果,湖北省森林面积736.27万hm2,森林覆盖率39.61%,活立木总蓄积量3.96亿m3,森林植被总生物量4.93亿t,总碳储量2.44亿t[4]。
2 研究方法
2.1 数据来源
根据全国绿化委员会和国家林业局的统一安排部署,从2017年3月开始,湖北省组织各级林业调查规划设计院(队)、县(市、区)林业局和林业站工作人员共1 196人,对全省的古树名木开展了第二次全面普查,到2018年底结束,历时22个月,全面摸清了湖北省古树名木的现状。按照国家林业局的划分标准,100~300年的树木为Ⅲ级古树,300~500年的树木为Ⅱ级古树,500年以上的树木为Ⅰ级古树[5-6]。树越古老,碳封存的时间越长,对减缓气候变化越有利。因此,本文采用湖北省2019年公布的Ⅰ级古树资料,对碳汇树种的选择进行分析评价。
2.2 区域划分
碳汇树种的选择除在全省范围内进行外,为使各地在选择上更为精准,本文还根据全省的地貌特征,把全省分为鄂东北、鄂东南、鄂西南、鄂西北、江汉平原五个区域进行分区评价。鄂东北主要是大别山、桐柏山区,包括黄冈市、孝感市、武汉市的所有县(市、区)。鄂东南主要是幕阜山区,包括咸宁市、黄石市、鄂州市的所有县(市、区)。鄂西南主要是武陵山区,包括恩施州、宜昌市的所有县(市、区)。鄂西北主要是秦巴山区,包括十堰市、襄阳市、荆门市、随州市的所有县(市、区)和神农架林区。江汉平原包括荆州市的所有县(市、区)和天门市、潜江市、仙桃市。
2.3 评价方法
就全省和一个区域而言,某种一级古树现存的株数越多、分布的范围越广,说明该树种越适合作为本地区的碳汇树种。因此,在评价全省的碳汇树种时,将全省一级古树区分不同的树种,按株数和分布的县(市、区)数进行统计,株数最多的、分布县(市、区)最广的,就是全省最适合的碳汇树种。五个区域也采取相同的评价方法。
3 结果与分析
3.1 湖北省碳汇树种选择
按照湖北省公布的Ⅰ级古树数据进行统计,全省现有Ⅰ级古树3 550株,平均胸径1.23 m,在全省105个县(市、区)中,有84个县(市、区)有Ⅰ级古树分布。
在Ⅰ级古树中,现存最多的是银杏Ginkgo biloba,共有577株[7],占全省一级古树总株数的16.3%,平均胸径1.51 m,分布在69个县(市、区)。银杏在山区、丘陵、平原都有分布,是全省是适合的碳汇树种。按现存株数排名第2到第10位的树种和按分布县(市、区)数量排名,前10位的树种见表1。
根据树种的生物学特性、树种珍贵程度、树种的分布现状以及湖北各地的气候、土壤等因素综合研判,在全省范围内较适合的前5种碳汇树种为银杏、栓皮栎、枫香、黄连木、樟树,其中樟树不耐寒,最适合长江以南地区。在石灰岩山地或碱性土壤上较适合的碳汇树种为柏木和圆柏,在平原和山区沟谷地带较适合的碳汇树种为枫杨。
3.2 鄂東北碳汇树种选择
鄂东北的范围包括黄冈市、孝感市、武汉市的30个县(市、区),版图面积3.75万km2,其中林业用地面积117.04万hm2,森林面积102.74万hm2。现有Ⅰ级古树561株,平均胸径1.26 m,在30个县(市、区)中除武汉市的7个城区、孝感市的云梦县、汉川市和黄冈市的黄州区外,其他20个县(市、区)均有分布。
在Ⅰ级古树中,银杏共有194株,占本区域Ⅰ级古树总株数561株的34.6%,平均胸径1.43 m,分布在14个县(市、区),是本区域最适合的碳汇树种。按现存株数排在第2位至第10位的和按分布县(市、区)数量排名,前10位的树种见表2。
综合研判,在鄂东北较适合的前5种碳汇树种为银杏、枫香、黄连木、樟树、青檀,在石灰岩地区或碱性土壤上较适合的碳汇树种为柏木、圆柏和刺柏。
3.3 鄂东南碳汇树种选择
鄂东南的范围包括咸宁市、黄石市、鄂州市的15个县(市、区),版图面积1.60万km2,其中林业用地面积84.34万hm2,森林面积66.16万hm2。现有Ⅰ级古树718株,平均胸径1.46m。在15个县(市、区)中,除黄石市的黄石港区、西塞山区和鄂州市的华容区外,其他县(市、区)均有分布。
在Ⅰ级古树中,樟树217株,占本区域Ⅰ级古树总株数718株的30.2%,平均胸径1.80m,分布在9个县(市、区),是本区域最适合的碳汇树种。按现存株数排在第2位至第10位的和按分布县(市、区)数量排名,前10位的树种见表3。
综合研判,在鄂东南较适合的前5种碳汇树种为樟树、银杏、苦槠、枫香、红豆杉,在石灰岩地区或碱性土壤上较适合的碳汇树种为柏木,在平原和山区沟谷地带较适合的碳汇树种为枫杨。
3.4 鄂西南碳汇树种选择
鄂西南的范围包括恩施州、宜昌市的21个县(市、区),版图面积4.53万km2,其中林业用地面积331.40万hm2,森林面积292.02万hm2。现有Ⅰ级古树584株,平均胸径1.29 m,在20个县(市、区)中,除宜昌市的伍家岗区和猇亭区外,其他19个县(市、区)均有分布。
在Ⅰ级古树中,银杏149株,占本区域Ⅰ级古树总株数584株的25.5%,平均胸径1.64 m,分布在16个县(市、区),是本区域最适合的碳汇树种。按现存株数排在第2位至第10位的和按分布县(市、区)数量排名,前10位的树种见表4。
综合研判,在鄂西南较适合的前5种碳汇树种为银杏、樟树、枫香、杉木、栓皮栎,在石灰岩山地或碱性土壤上较适合的碳汇树种为柏木、刺叶栎,在高海拔地区较适合的碳汇树种为铁坚油杉、油杉。
3.5 鄂西北碳汇树种选择
鄂西北的范围包括十堰市、襄阳市、荆门市、随州市、神农架林区的28个县(市、区),版图面积6.87万km2,其中林业用地面积414.55万hm2,森林面积352.84万hm2。现有Ⅰ级古树1 672株,平均胸径1.09 m,在28个县(市、区)中,除荆门市的漳河新区和屈家岭区外,其他26个县(市、区)均有分布。
在Ⅰ级古树中,银杏207株,占本区域Ⅰ级古树总株数1 672株的12.4%,平均胸径1.51 m,分布在25个县(市、区),是本区域最适合的碳汇树种。按现存株数排在第2位至第10位的按分布县(市、区)数量排名,前10位的树种见表5。
综合研判,在鄂西北较适合的前5种碳汇树种为银杏、黄连木、栓皮栎、麻栎、皂荚,在石灰岩地区或碱性土壤上较适合的碳汇树种为刺柏和柏木,在平原和山区沟谷地带较适合的碳汇树种为枫杨。
3.6 江汉平原碳汇树种选择
江汉平原的范围包括荆州市、天门市、潜江市、仙桃市的11个县(市、区),版图面积2.13万km2,其中林业用地面积25.38万hm2,森林面积21.08万hm2。现有Ⅰ级古树15株,平均胸径1.18 m,在15个县(市、区)中,只有荆州区、沙市区、监利县、江陵县、松滋市、天门市和仙桃市7个县(市、区)有Ⅰ级古树分布。
松滋市虽然属于江汉平原,但其版图一半是山区,一半是平原,其6株古树中,有3棵樟树和2棵银杏生长在山区,因此这5株古树不宜纳入江汉平原进行统计,剔除这一因素后,江汉平原有古树10棵,其中银杏5株、重阳木2株、皂荚、棠梨、蜡梅各1棵。而棠梨、蜡梅不属于乔木,因此也需剔除,剩下8株古树,其中银杏5株、重阳木2株,皂荚1株(见表6)。
经实地调查,江汉平原有原生树种枫杨,虽然其在江汉平原没有Ⅰ级古树分布,但在全省和鄂东南、鄂西北均进入Ⅰ级古树前10名,其他区域也有一级古树分布,因此,也可作为该区域碳汇树种。另外,水杉Metasequoia glyptostroboides在江汉平原生长非常好,虽然没有Ⅰ级古树,其也可作为该区域的碳汇树种。
综合分析,江汉平原较适合的碳汇树种为枫杨、水杉、银杏、重阳木、皂荚。
4 结论与讨论
4.1 结论
应对气候变化是国际社会普遍关心的问题。森林通过固碳释氧在减缓气候变化中发挥着重要作用,造林再造林、森林可持续经营是林业落实减缓气候变化的重要举措。从古树碳封存的角度选择碳汇树种,为实施国内碳汇造林项目和森林经营项目提供了一个全新的视角和思路。通过2019年湖北省公布的Ⅰ级古树资料进行统计分析,并结合树种生物学特性、树种珍贵程度、树种分布现状以及湖北各地的气候、土壤、海拨等因素综合研判,在全省范围内较适合的碳汇树种为银杏、栓皮栎、枫香、黄连木、樟树,在石灰岩山地或碱性土壤上较适合的碳汇树种为柏木、圆柏,在平原和山区沟谷地带较适合的碳汇树种为枫杨,在湖北西部高海拔地区较适合的碳汇树种为铁坚油杉、油杉。具体到鄂东北、鄂东南、鄂西南、鄂西北和江汉平原五个区域,本文也提出了較适合的碳汇树种。
4.2 讨论
(1)在中国,实施造林再造林项目和森林经营项目,一般以县(市、区)为单位进行。本文选择的较适合的碳汇树种,是就一个省或一个比较大的区域而言的,如果有的县(市、区)情况比较特殊,项目县(市、区)在组织项目设计及施工时,可以按照本文的思路,根据本县(市、区)一级古树的分布情况,合理确定较适宜的碳汇树种。
(2)本文分析采用的数据,是湖北省的Ⅰ级古树,并没有将Ⅱ、Ⅲ级古树全部纳入进来,主要是考虑到树木越古老,其对当地的环境越适应,碳封存的时间越长,越有利于减缓气候变化。对于具体的县(市、区)而言,如果Ⅰ级古树较少,可以考虑将Ⅱ、Ⅲ级古树纳入进来进行综合分析判断。
(3)在应对气候变化中,混交林比纯林更有优势。混交林有良好的水平郁闭和垂直郁闭,有更强的搞风倒、抗雪折、抗病虫害的能力,群落更稳定,生物量和碳储量也更大。因此,在造林再造林项目中,要结合项目区的实际营造混交林;在森林可持续经营项目中,要采用近自然的方法[8-9],将纯林改造为混交林,将单层或双层混交林改造为多树种、多层次、多龄级的混交林。
参 考 文 献
[1]京都议定书[EB/OL].(2011-02-19)[2020-05-16]http://wenku.baidu.com/view/4a65ba5e312b3169a451a4b0.html.
[2]巴黎协定[EB/OL].(2017-06-30)[2020-05-16]http://wenku.baidu.com/view/21077d69492fb4daa58da0116c175f0e7cd119f9.html.
[3]湖北省林业厅.2017湖北林业统计手册[G].武汉.2017.
[4]国家林业局.中国森林资源报告(2014-2018)[M].北京:中国林业出版社,2019.
[5]国家林业局.古树名木普查技术规范[S].北京:中国标准出版社,2016.
[6]国家林业局.古树名木鉴定规范[S].北京:中国标准出版社,2016.
[7]刘鹏,徐立,吴盛德,等.湖北省银杏古树资源现状及保护利用对策[J].湖北林业科技,2019,48(5):27-30.
[8]章异平,徐军亮,康慕谊,等.近自然林业的研究进展[J].水土保持研究,2007,14(3):214-217.
[9]邵青还.林业和谐论的进展及持续发展战略初析[J].自然杂志,2001,23(1):1-10.
(责任编辑:唐岚)