甘肃省子午岭林业管理局合水分局森林固碳释氧生态效益评价

武晓玲，张 易，马 辉

（1.甘肃省子午岭林业管理局合水分局连家砭林场，甘肃合水745400；2.甘肃省子午岭林业管理局合水分局，甘肃合水745400）

1 区域概况

甘肃省子午岭林业管理局合水分局所辖林区位于合水县境内，仅有下辖北川林场刘坝沟营林区位于庆城县南庄乡境内，东经108°01′～108°42′、北纬35°48′～36°26′。北至华池县、陕西志丹县，南与宁县相连，东接陕西富县，西到庆城县南庄乡、合水县太莪乡。林区沿子午岭正岭走向，呈东西分布，从西向东跨庆城县南庄乡、合水县城关镇、蒿咀铺乡、太莪乡、固城镇、太白镇6 个乡（镇），东西宽约45 km，南北长约50 km，总经营面积208 420 hm2，其中林地面积201 089.28 hm2，占总经营面积96.5%，有林地面积166 880.5 hm2，森林覆盖率80.07%，林木绿化率82.13%，森林总蓄积7 990 728 m3。林区14 196 户，总人口45 601 人。辖区气候属暖温带半湿润气候类型。由于子午岭呈南北走向，形成岭东、岭西迥然不同的气候特征。岭东境内温凉湿润，年平均气温9.0℃；岭西气温高于岭东，年平均气温为9.6℃。平均年总降水量岭东为642.4 mm，岭西为668.1 mm。降水季节分配不均，集中在7—9 月，约占年总量的50.0%～60.0%。辖区初霜日一般始于9月下旬，终霜日一般在次年的5 月中旬，岭东年均无霜期日数150 d，岭西年均无霜期日数160 d。辖区主要灾害性天气有干旱、冰雹、霜冻、低温冻寒、暴雨和沙尘暴等。

2 森林固碳释氧评价

人类生产、生活活动造成大气中CO2浓度增加，增加的CO2一部分被海水溶解，一部分被海水中的藻类和陆地上的森林植被通过光合作用吸收并释放出O2。所以，固碳释氧也就成为森林生态效益研究的一个重要内容。固碳，也称为碳封存，指以捕获碳并安全封存的方式来取代直接向大气排放CO2的过程；释氧是指物质经过复杂的化学反应释放出O2的过程[1]。提高森林的固碳能力是遏制全球CO2浓度升高和气候变暖的重要途径[2]。

3 森林固碳释氧量计算

3.1 计算方法

本文以生物量法为基础进行估算，即通过林分蓄积量估算出林分生物量（见图1）。

图1 通过林分蓄积量估算生物量模型图示

3.2 计算公式

按照国家行业标准[3]（LY/T1721-2008）“森林生态系统服务功能评估规范”中提供的植被固碳和释氧公式计算：

式中，G植被固碳为植被年固碳量，单位：t/a；G氧气为林分年释氧量，单位：t/a；R碳为 CO2中碳的含量，为27.27%；A 为林分面积，单位：hm2；B年为林分单位净生产力，单位：t/hm2·a。

4 林分面积及蓄积量

根据甘肃省子午岭林业管理局合水分局2017年度森林资源管理“一张图”建设数据统计结果和合水分局主要树种生长率、枯损率、净生长率，统计和计算得到合水分局林分区分龄组幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林各龄组面积、蓄积量（见表1）。

表1 森林面积、蓄积统计

表1 （续）

5 林分净生产力

根据甘肃省子午岭林业管理局合水分局2017年林分各优势树种及各龄组净生长率结果，推算出蓄积净生长量，蓄积净生长量为145 272.8 m3。由于合水分局森林资源数据只统计蓄积量，暂未对生物量进行统计，本文涉及生物量计算时，参考王仲锋等人的研究成果《森林蓄积量与生物量转换的CVD模型研究》B=cVd。公式中，参数c=0.762 848 95，d=1.047 155 28。根据计算结果，合水分局生物量增加值为194 109.6 t，生物量与蓄积量的平均比值为1.336，按照中国木材基本密度平均值0.54 t/m3，计算得林分增长1 m3蓄积量的生物量净生产力为0.722 t/m3，据此，推算出合水分局林分年净生产力为104 887.0 t，林分单位净生产力 0.63 t/hm·2a。参考李甜甜等人的研究成果《我国土壤有机碳储量及影响因素研究进展》，森林生态系统土壤碳含量是植被碳含量的2～3 倍，本文按照2.5 倍计算（见表2）。因此可以得到如下公式：

6 固碳释氧效益估算

根据国家林业行业标准（LY/T1721-2008）推荐的生态系统服务功能评估社会公共数据表，2007 年固碳价格1 200 元/t，释氧价格1 000 元/t。依据3.2计算公式和表1、表2 数据，计算合水分局森林固碳释氧量。

表2 森林蓄积净生长量

6.1 固碳量和碳汇效益

植被固碳量：G植被固碳=1.63×0.272 7×166 880.5×0.63＝46 732.5 t/a。

土壤固碳量：G土壤固碳=2.5G植被固碳=2.5×46 732.5=116 831.3 t/a。

合水分局森林生态系统固碳值：植被固碳量+土壤固碳量=163 563.8 t/a。

碳汇效益：163 563.8×1 200=19 627.66 万元。

6.2 释氧量和释氧效益

林分年释氧量：G氧气=1.19×166 880.5×0.63=125 110.31 t/a。

释氧效益：125 110.31×1 000=12 511.03 万元。

综合以上2 项计算结果，合水分局森林每年固碳释氧效益价值为32 138.69 万元。

7 结论及建议

7.1 结论

森林生态系统是国际公认的具有调节气候、涵养水源、净化空气、固碳释氧等功能的生态系统。由森林固碳和释氧量计算公式可知，要增加碳汇量和释氧量，一方面要扩大森林面积，开展大规模国土绿化，实现大地增绿，以此来实现固碳释氧。根据本文计算，合水分局在现有林分单位净生产力和固碳、释氧价格不变的情况下每增加1 hm2森林面积，植被和土壤碳汇量增加0.98 t，森林年释氧量增加0.750 t/a，碳汇效益增加0.12 万元，释氧效益增加0.075 万元；另一方面，实施科学的森林经营活动，尤其针对人工林，根据林分密度、郁闭度等现状，开展幼龄林定株、补植，中龄林生态疏伐和低质低效林分改造等措施，以此提高林分单位蓄积量，增加生物量。按照本文蓄积量和生物量的计算关系，在现有森林面积的情况下，每增加1 万m3森林蓄积量，生物量增加7 220 t，林分单位净生产力提高0.043 t/hm·2a，植被和土壤碳汇量增加 1.11 万 t，释氧量增加8 539.3 t/a，碳汇效益增加1 339.7 万元，释氧效益增加853.9 万元。

7.2 发展森林碳汇事业的意义和建议

2020 年中央经济工作会议明确提出，做好碳达峰、碳中和工作，我国二氧化碳排放力争2030 年前达到峰值，力争2060 年前实现碳中和。会议还提出，积极开展大规模国土绿化行动，提升生态系统碳汇能力。虽然中国的植被面积仅占全球的6.6%，但全球植被叶面积净增长的25%都来自中国。由此可见，国家实施大规模国土绿化工作具有深远的战略考量。发展森林碳汇事业是有效应对全球气候变化的一项重要措施。一要落实各单位《森林经营方案》和《林业发展“十四五”规划》确定的经营目标任务，确保森林经营目标能实现。二要提高生态项目投资标准，进而提高生态建设质量，并积极探索大苗造林技术，扩大优良乡土树种培育力度，同时要加强森林抚育工作，提高林分单位蓄积量。三是利用资源优势，把握政策导向和市场需求，寻求与高校和科研院所合作，积极研究现有森林碳汇能力增强的经营技术，采取针对性措施提高固碳释氧能力。四是地方政府要优先支持林业碳汇事业发展，鼓励有能力的当地企业购买碳汇林。五是成立专门的碳汇机构，研究政策，衔接市场，引导林业经营主体单位科学经营碳汇林。