县域森林经营增汇减排发展路径研究——以浙江省临安区为例

徐 军,姚鸿文,张国江,谭 莹

(浙江省森林资源监测中心,杭州 31020)

森林经营是从事林业生产建设的核心,是实现森林可持续性发展的基础[1]。森林在低碳经济发展中具有特殊的作用,通过科学合理的森林经营,不仅能够增加森林资源数量,提高森林资源质量,增加碳汇量,而且也可通过森林低碳经营新技术、林业循环经济、低碳森林旅游等来达到低排放。它是发展低碳经济、应对气候变化最经济、最直接、最长久的重要途径[2-3]。县级森林经营是我国现代林业发展中的新领域。新世纪以来,国家林业局积极探索不同地区森林可持续经营管理的政策、法规、规程、技术、方法和模式,并在全国范围内推行县级森林可持续经营规划编制工作,着重提倡可持续经营、生态化经营,经营理念与森林低碳经济发展要求相契合。学者对于低碳经济下的森林碳汇研究已取得了许多成果[4-6],但未能从森林增汇减排入手,从经营方式上指导森林增汇减排,低碳经营。本文以全国森林可持续经营试验示范点临安为例,通过对经营方式的分析研究,探索县域森林经营增汇减排的有效发展路径。

1 研究区概况

研究区选择在浙江省森林经营较为成熟的杭州市临安区。该区属中亚热带北缘季风气候区,位于北纬29°56′～30°23′,东经118°51′～119°52′,地处浙江省西北部,天目山脉南麓。区域总面积31.35万hm2,全区森林资源丰富,林地面积26.06万hm2,活立木蓄积量1 029.48万m3,森林覆盖率77.67%,林木绿化率78.79%(1)临安市林业局.临安市森林资源二类调查报告.2009.。在全国林业发展区划浙江省三级区划中,临安区属于浙西天目山钱塘江中下游风景与一般用材林区(2)浙江省林业发展区划工作组.全国林业发展区划浙江省三级区划总报告.2008.,其林业发展方向是以林业生态产品和物质产品提供并重为主。多年来,临安区一直坚持可持续森林经营理念,实施森林生态系统经营,重视优化和调整森林结构,重视生物多样性保护,重视森林旅游业发展,经济林方面侧重于竹林及山核桃林产业的发展,是全国森林可持续经营示范点,同时也是杭州G20峰会的碳中和项目所在地。

2 研究方法

研究数据主要采用杭州市森林资源2012年度监测数据；临安市森林资源二类调查数据(2009年)；临安市碳汇林业建设总体规划；临安市森林可持续经营2016—2020年规划数据以及2011—2015年森林经营管理资料等。

本文从森林培育增汇和森林经营减排两方面着手,采用定量和定性相结合的方法研究县级森林经营中增汇减排需着重开展的方式。森林培育增汇从更新造林、森林抚育、林分改造和封山育林4个方面采用定量估算方法,确定增汇贡献权重及单位面积减排效能；森林低碳经营采用德尔菲专家打分法[7]确定林业循环经济、森林低碳经营和低碳森林旅游3种减排方式的减排贡献权重。定量估算充分参考碳汇计量方法学的推荐方法和参数(3)国家林业局.碳汇造林项目方法学.2013. 国家林业局.森林经营碳汇项目方法学.2013. 国家林业局.竹子造林碳汇项目方法学.2013.,计量时间截至2020年12月。计算中未考虑森林经营实施活动中使用运输工具和燃油机械造成的碳排放。另外,森林低碳经营要求研究地森林土壤未受到严重干扰,因此森林土壤碳储量可假设在这个较短时间内保持相对稳定,在森林培育增汇中也不予考虑。造林前采伐的林木以及森林经营中发生的火灾、病虫害、林地征占用等造成的排放本文未考虑。计量中通用参数根茎比和含碳率,如表1所示；杭州市乔木林优势树种生长量如表2所示。

表1 优势树种根茎比和含碳率

表2 杭州市乔木林优势树种平均生长量

2.1 森林培育增汇

2.1.1更新造林

更新造林增汇量分两部分估算:一是成林后首次计量；二是造林后每年的自然生长量。考虑到临安区的立地条件和造林树种生物学特性,造林成林时间设定为中生树种人工林5a,即2016—2020年每年的人工更新造林真正用于首次计量碳储量的只有2016年人工更新造林面积；竹林造林成林时间设定为3a。同理,用于首次计量碳储量的只有2016年和2017年的面积,而用于计量自然生长量的仅有2016年造林面积；平原绿化考虑到其造林即成林的特殊性则每年造林即计量首次碳储量,自然生长量2016年则计量4次、2017年计量3次、2018年计量2次、2019年计量1次。

更新造林计算公式中,蓄积-生物量方程(B=aV+b)参数如表3所示[8-9]。

计算公式如下:

(1)

(2)

(3)

C=Cq+Cz+CΔ

(4)

式中:Cqj,t为乔木树种j的碳储量(t)；Vj为乔木树种j的单位面积年均蓄积量(m3/hm2)；Rj为根茎比(t/hm2)；CFj为树种j的林木生物量含碳率；Aj,t为第t年树种j的造林面积(hm2)；Czj,t为竹林碳储量(t)；Bz_AB,j,t为第t年树种j的单位面积生物量(hm2)；CΔ为碳储量自然生长增量(t)；BΔAB,t为第t年单位面积生物量增量(t)；A为造林面积(hm2)；CF为林木生物量含碳率；C更新造林增汇量(t),Cq更新造林中乔木树种首次计量增汇量(t),Cz更新造林中竹林首次计量增汇总量(t)；a,b参数,j树种,t年份。

表3 乔木林疏林每公顷蓄积量与每公顷生物量回归模型

2.1.2森林抚育

森林抚育增汇量分两部分估算:一是自然生长量,二是森林抚育后净增量。

自然生长量采用杭州市平均生长量估算(表2),森林抚育后净增量参考林祖建[10]对福建省国有林场森林抚育成效监测成果估算(表4)。在估算森林抚育增汇量中,2016年抚育面积计量4次,2017年3次,2018年2次,2019年1次。

计算公式如下:

Ci=∑CAB,i×t×Ai

(5)

CAB,i=(aVi+b)×(1+Rj)×CFj

(6)

V=(G1+G2)

(7)

式中:Ci为i抚育方式下的碳储量(t)；t为抚育次数；Ai为抚育面积(hm2)；CAB,i为单位面积碳储量(t/hm2)；V为单位面积年均蓄积量(m3/hm2)；Vi为i抚育方式下单位面积年均蓄积量(m3/hm2)；Rj为树种j的根茎比；CFj为树种j的林木生物量含碳率；G1为单位面积年均自然生长量(m3/hm2)；G2为单位面积年均抚育后生长净增量(m3/hm2)。

表4 森林抚育乔木林优势树种分不同抚育方式年净生长量

2.1.3林分改造

林分改造增汇量分两部分估算:一是自然生长量；二是林分改造后净增量。估算时,自然生长量参考杭州市乔木林平均生长量,林分改造后净增量参考佘济云等[11]研究结果,即林分改造后年净增生物量0.84t/hm2。同样在估算林分改造增汇量中,2016年林分改造面积计量4次,2017年3次,2018年2次,2019年1次。

计算公式如下:

C=∑CAB×t×Ai

(8)

CAB,i=(aVi+b)×(1+Rj)×CFj

(9)

V=(G1+G2)

(10)

式中:C为林分改造后碳储量(t)；t为林分改造次数；Ai为林分改造面积(hm2)；CAB,i为单位面积碳储量(t/hm2)；V为单位面积年均蓄积量(m3/hm2)；Rj为树种j的根茎比；CFj为树种j的林木生物量含碳率；G1为单位面积年均自然生长量(m3/hm2)；G2为单位面积年均林分改造后生长净增量(m3/hm2)。

2.1.4封山育林

根据当地实际,临安区主要实施全封和半封。考虑到封山育林对林分的影响较小,对封山育林碳汇增量本研究只估算林分的自然生长量。根据杨佳[12]对不同地区5年封山育林研究,封山育林能够增加林分总碳储量的积累,对其乔木层、根系层以及凋落物层的碳储量都起到积极促进作用,针对临安区的森林资源特点,本文采取保守原则,取其研究结果中麻城、万州和姚安三地封山育林后单位面积碳储量增量算术平均值15.86t/hm2为计算参数。

计算公式如下:

C=CAB×At

(11)

式中:C为年碳汇增量(t)；CAB为单位面积碳汇增量(t/hm2)；At为封山育林面积(hm2)。

2.2 森林经营减排

森林经营减排是指在可持续发展理念指导下,通过发展林业循环经济、森林低碳经营、低碳森林旅游等方式,实现低碳化发展,达到经济社会发展与林业产业发展双赢的一种低碳经济发展模式。邀请了研究相关领域的13名专家,通过德尔菲专家评分法,推荐低碳森林旅游、林业循环经济、森林低碳经营措施、低碳社区等4种森林经营减排方式,从4种减排方式中评选出其中3种进行评分计算权重。按专家背靠背排序打分:排第1位给3分；排第2位给2分；排第3位给1分。经过3轮的征询意见,专家评分趋于稳定,结果如下。

1) 林业循环经济排在第1位的3人,林业循环经济排在第2位的8人,林业循环经济排在第3位的2人。

2) 森林低碳经营排在第1位的9人,森林低碳经营排在第2位的2人,森林低碳经营排在第3位的2人。

3) 低碳森林旅游排在第1位的1人,低碳森林旅游排在第2位的3人,低碳森林旅游排在第3位的9人。

3 结果与分析

3.1 森林培育增汇

2016—2020年,森林培育增汇相关指标计算结果如表5所示,按权重排序为封山育林>森林抚育>林分改造>更新造林；按单位面积增汇能力排序为更新造林>林分改造>森林抚育>封山育林。

表5 森林培育碳汇增量汇总表

3.2 森林经营减排

森林经营“减排”的主要方式按德尔菲法计算结果如表6所示,按权重排序为森林低碳经营>林业循环经济>低碳森林旅游。

3.3 森林经营增汇减排发展路径

保持森林土壤,增强森林土壤的固碳作用是森林经营过程中增汇减排的基础和前提,其次增加碳汇的主要潜力在森林质量的提升、绿化造林中的平原地区绿量提升、森林经营方式的转型提升等,此为县域森林经营中增汇减排的主要方向[13-14]。运用定性与定量相结合的方法,通过封山育林、森林抚育、林分改造、更新造林、森林低碳经营、林业循环经济、低碳森林旅游等指标设计临安区森林经营中的固碳增汇发展路径(表7)、森林经营减排发展路径(表8)。

表6 森林低碳经营“减排”权重结果表

表7 临安区森林经营固碳增汇发展路径表

(续表)

表8 临安区森林经营减排发展路径表

4 讨论

本文以推进森林生态建设为目的,以定量与定性相结合的方法对森林增汇与减排开展了数据计算、对比分析及路径选择,可作为推进县域森林可持续经营、推进森林经营增汇减排发展的参考方法与借鉴。同时,也可作为森林生态化经营、森林低碳化经营的宣传与参考资料。但在结果应用上,虽然森林培育增汇的发展路径按森林培育方式计算比例,但最终只进行了排序。在实际的森林经营中,由于各县(市、区)森林经营状况有差异,应用本方法时需要对所在县的森林资源数据进行重新估算,按估算结果进行模式设计。森林经营减排的发展路径由于缺乏数据支撑,主要按德尔菲法进行权重计算,该方法主观意识较强,所以表格中将专家们提到重合较多、操作性较强的森林经营减排路径列入。在实际应用时,应综合当地经济、技术应用、经营规模等相关情况多方面确定森林经营减排路径与实施措施。