邻水县乔木林碳汇功能研究

刘俊甫，罗晓华

(1.邻水县自然资源和规划局，四川 邻水638500；2.四川省林业科学研究院，成都 610081)

大气中CO2等温室气体浓度增加引起全球气候变暖，不仅威胁全球的生态和环境，也威胁人类自身的生存和发展，已经成为国际社会日益关注的热点。森林生态系统是陆地生态系统的主体，在减缓全球气候变暖、维持全球碳循环与碳平衡、降低大气CO2浓度、增加碳汇等方面发挥着越来越重要的作用，是控制地球变暖的重要缓冲器[1-7]。

近年来国外很多学者在大尺度或区域尺度上对森林植被碳贮量及其碳汇功能进行了大量研究，估算了全球或区域森林植被的碳贮量及其变化，这些研究表明北半球温带森林和北方森林起着CO2“汇”的作用[8-12]；国内研究表明，中国森林自20世纪70年代以来亦是碳汇[13-16]。 随着清洁发展机制(CDM)造林再造林项目(ARP)的实施，开展一定区域尺度森林生态系统碳汇功能的评价工作，对于了解区域森林生态系统的碳汇量及碳汇经济价值，建立区域生态效益评价、生态补偿机制以及进行碳汇交易、保护森林资源等方面具有重大意义[17-20]。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

邻水县隶属于四川省广安市，介于东经106°41′～107°18′，北纬30°01′～30°33′之间，为川东褶皱平行岭谷、低山丘陵区，属亚热带湿润季风气候，四季分明，冬暖春早，夏长秋短，水热兼优，气候温和，雨量充沛，土地肥沃，资源丰富。面积1 919.31 km2，其中，林业用地77 493.1 hm2、占国土总面积40.4%，非林业用地114 437.9 hm2、占总面积59.6%，森林覆被率(含四旁资源)38.6%，全县活立木总蓄积324.7万立方米。

1.2 数据来源

本研究所用森林资源数据为邻水县2020年森林资源监测数据。

1.3 研究方法

IPCC材积源—生物量法是生物量转换因子法的一种，是“政府间气候变化委员会(IPCC)”以森林蓄积、面积、生物量转换因子、木材密度、根茎比等为参数(表1)，建立材积源生物量模型，其基本关系如下：

C=V·BEF·(1+R)·D·CF·S式中：C为乔木林某一优势树种的森林植被碳储量(Mg),V为乔木林单位面积蓄积(m3·hm-2),BEF为树干生物量转化为地上生物量的扩展因子(无量纲)，R为地下生物量与地上生物量的比值，D为树干蓄积转化为生物量的基本木材密度(mg·m-3),CF是生物量含碳率，S为某一优势树种(组)的面积(m2)。 本文中碳储量仅指林木地上部和地下部碳储量，不包括林下灌木层、草本层、枯落物层和土壤层的碳储量[11]。

表1 乔木林优势树种碳储量估算各种参数

续表1

3 结果与分析

3.1 邻水县乔木林碳储量和碳密度

根据表2可知，邻水县2020年总碳储量为134.70万吨，其中天然林碳储量为13.9万吨，碳密度为36.10 mg·hm-2，人工林碳储量为1 20.80万吨，碳密度为22.68 mg·hm-2。按龄组分，幼龄林碳储量为4.65万吨，碳密度为7.18 mg·hm-2；中龄林碳储量为26.35万吨，碳密度为24.05 mg·hm-2；近熟林碳储量为29.57万吨，碳密度为17.84 mg·hm-2；成熟林碳储量为70.13万吨，碳密度为32.25 mg·hm-2；过熟林碳储量为4.00万吨，碳密度为29.45 mg·hm-2。碳密度均低于四川省平均碳密度。

表2 邻水县乔木林地上碳储量及碳密度

邻水人工林面积远远大于天然林，碳储总量也远大于天然林，但碳密度却小于天然林。在各龄组之间，碳储量无论是天然林还是人工林，主要都储存在成熟林中，总碳储量由大到小依次是成熟林、近熟林、中龄林、幼龄林；天然林碳密度由大到小依次近熟林、成熟林、中龄林、幼龄林，人工林碳密度由大到小依次成熟林、过熟林、中龄林、近熟林、幼林林。

3.2 邻水县乔木林碳储量和碳密度的分布

从2020年邻水县乔木林地资源及其碳储量估算结果(表3)可看出，邻水县不同乡镇总碳储量前三名依次为：丰隆铺国有林场10.53万吨、太和镇9.77万吨、柑子镇9.52万吨；碳密度前三名依次为：四川省罗家洞森林公园37.51 mg·hm-2、罗过铺国有林场36.28 mg·hm-2、丰隆铺国有林场34.02 mg·hm-2。

表3 邻水县碳储量分布统计(按乡镇、林场、森林公园分)

3.3 主要优势树种的碳储量与碳密度

从表4分析可知，在不同的优势树种中，马尾松、柏木、杉木等几个树种碳储量较大，分别为：82.76万吨、18.16万吨、16.20万吨， 共占总储量的86.95%，而碳密度排名前三位的分别是丝栗72.86 mg·hm-2，湿地松70.02 mg·hm-2，楠木67.78 mg·hm-2。

表4 邻水县2020年主要优势树种碳储量与碳密度

4 结论与讨论

邻水县乔木林地上部碳储量中，人工林占比最大，占乔木林地总碳储量的89.68%，树龄结构是导致森林碳汇能力大小不同的主要原因之一，碳储量主要储存在成熟林、近熟林和中龄林中，幼龄林和过熟林所占比例很小。乔木林碳储量主要分布在森林公园、林场以及森林资源比较丰富的乡镇。同一龄级，不同类型乔木林的面积与蓄积量各不相同，碳汇能力表现各异。

许多研究结果表明，林龄结构被认为是森林结构与功能的主要驱动因子，林龄与乔木林生物量、碳储量、碳密度具有密切的关系，森林的碳动态在很大程度上取决于其龄级的变化，而森林平均林龄是碳积累速率变化的一个重要驱动因子。森林生态系统碳储量随着林龄的增长而增长，老龄林拥有着更多的碳蓄积量，幼龄林拥有较高的碳吸收速率和较少的碳蓄积量，成熟林和老林龄仍然能发挥巨大的碳汇作用，一定时期内森林碳储量的增加(森林碳汇)是森林面积扩张和森林生长共同作用的结果，也就是说随着林分的生长变化，过、成熟林生长趋于平缓，碳汇功能将减弱，而幼、中龄林生长趋势变强，碳汇功能将增加。所以目前碳储量虽然主要储存在过、成、近熟林中，但随着时间变化，幼、中龄林的增长幅度大于成熟林等，成、近、过熟林的碳密度将会有所降低，这可能由森林砍伐或自然灾害等因素造成。

对这类情况，一是继续实施天然林保护工程，维持和延续成、近、过熟林碳储量；二是合理采伐成、过熟林，采伐迹地及时更新造林，为森林碳汇提供新的发展空间；三是造林树种选择时多选择高碳储存量树种，同时加强森林抚育，如对低产、低效林进行林分改造，提高森林碳汇功能。随着森林生长，现有人工林经营与管理水平的提高，森林碳汇的功能也会增强。这也为邻水县乔木林地经营管理提供了基本方略。

本研究主要估算了邻水县乔木林地上生物量，尽管其是林地的主体，但灌木林及乔木林地下部，也是准确估算整个林地储碳功能不可或缺的部分，因此今后应将继续研究和估算灌木林及乔木林地下部碳储量和碳密度。