贵州不同森林植被碳储量和固碳经济价值研究 *

余 娜 丁 波

(1. 贵州省林业调查规划院，贵州 贵阳 550005；2. 贵州省林业科技推广总站，贵州 贵阳 550001；3. 贵州师范学院，贵州 贵阳 550018)

森林生态系统是陆地生态系统中最大的碳库，据统计，森林生态系统中地上部分碳储量为4.52×1010t，占全球陆地植物地上部分总碳储量的86%[1]，对全球碳平衡和气候变化具有重要意义[2- 3]，森林植被具有明显的固碳功能，并具有较大的碳汇潜力[1]。森林碳储量及碳密度研究已成为探讨的热点问题[3]。美国、俄罗斯、加拿大等国家在森林生态系统植物对碳储量的研究取得较大进展[4]，我国对森林碳储量研究起步较晚，方精云等[5]对我国陆地植被碳汇、森林植被碳密度和碳储量[6]及时空动态[7]进行了研究。从省域尺度上，诸多学者对广西[8]、安徽[8- 9]、江苏[9]、青海[10]、四川[11]、云南[3-12]、福建[13]等省区森林植被碳储量、碳密度、固碳潜力、影响因素及固碳经济价值进行了多方面研究，并取得了丰琐的成果，为我国森林森林植被固碳及增汇提供了丰富的数据。前人对贵州省森林生态系统碳储量、增汇潜力[14]、碳密度和碳储量[15]等已进行了大量研究，而对贵州森林植被固碳经济价值的估算则甚少。为此，本文基于贵州省第四次二类资源调查的数据，分析贵州省几种森林植被碳储量和固碳经济价值的估算具有重要作用，对于区域及国家尺度上估算森林植被固碳经济以及加强森林资源可持续经营具有重要意义。

1 研究区概况

贵州地处云贵高原，为长江和珠江的上游地区，属中国西南内陆腹地，地理位置介于103°36′～109°35′ E，24°37′～29°13′ N之间；全省总面积17.62万km2，其中山地和丘陵面积约占92.50%；气候属亚热带湿润季风气候，1月份平均气温3 ℃～6 ℃，7月份22 ℃～25 ℃；年降水量1100～1400 mm；无霜期长达270 d以上；相对湿度80%；日照时数1200～1500 h；地貌属中国西南部高原山地，境内地势西高东低，自中部向北、东、南三面倾斜，最高海拔2900.60 m，最低147.80 m，平均1100 m。野生动植物资源丰富，有维管束植物9982种，脊椎动物1053种。土壤类型多样，其中：黄壤多集中于中部和东部，黄棕壤西北部分布较多，西南部为红壤。原生性植被类型多为常绿落叶阔叶混交林。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本文主要基于贵州省森林资源二类调查第四次的数据，选取了贵州8种主要森林植被类型，分别为：杉木(Cunninghamialanceolata)林、马尾松(Pinusmassoniana)林、柏木(Cupressusfunebris)林、云南松(Pinusyunnanensis)林、华山松(Pinusarmandii)林、软阔林、硬阔林和阔叶混交林，分别提取其面积、乔木层蓄积、林龄和林组等因子并进行分析。

2.2 研究方法

2.2.1 生物量估算方法

森林生物量的估算目前常用的方法主要有模型模拟法、样地清查法和遥感估算法；本文基于已有的森林资源二类调查数据，采用换算因子连续函数法[1]，以立木材积数据为基础，利用李明军等[15]建立的生物量与蓄积量的回归模型来估算不同类型森林生物量，计算公式如下：

B =aV + b

式中：B为单位面积生物量(Mg /hm2) ; V为单位面积蓄积量(m3/ hm2) ; a、b 为参数，不同植被类型生物量与蓄积量的转换参数见表1。

2.2.2 碳储量与碳密度估算方法

乔木、灌木、草本和死地被物几个层次组成森林植被的碳储量组成，数据以乔木层植被蓄积量为主，估算时只计算乔木层的碳密度和碳储量[8]。森林碳密度即单位面积森林的碳贮量，是用森林碳贮量与森林面积之比得出[16]。

2.2.3 固碳经济价值估算方法

目前，森林固碳效益的计算有人工固定CO2的成本法、造林成本法、碳税标准法和根据变化的碳税标准法等代表性的货币转换参数[17]。由于计算相对复杂，考虑因素较多，本研究采用胡峻嶍等[11]的方法计算，即：森林植被固碳经济价值为固碳单价和森林植被碳储量的乘积，固碳单价纯碳的价格[11]为174元/TgC。

表1 不同植被类型生物量与蓄积量的转换参数及含碳率

3 结果与分析

3.1 不同森林植被类型的碳密度

贵州森林植被随林龄的增加，杉木林、马尾松林、阔叶混交林、柏木林和华山松林五种植被类型碳密度逐渐增大(图1)，云南松林和软阔林呈先增后减再增的变化趋势，成熟林阶段略有减少。硬阔林呈先增加后降低的变化趋势，成熟林到过熟林阶段略有减少；天然林植被随林龄的增加硬阔林、马尾松林和阔叶混交林呈逐渐增长的趋势。华山松林、云南松林和杉木林呈先增后降低变化趋势，近熟林阶段为拐点。软阔林和柏木林无明显的变化规律；人工林植被随林龄的增加阔叶混交林、华山松林、柏木林、云南松林和马尾松林呈逐渐增加的变化趋势。软阔林呈先增加后减小的变化，硬阔林呈先增后降再增的变化趋势。

注：Y代表幼龄林，Z代表中龄林，J代表近熟林，C代表成熟林，G代表过熟林；下同。

由图1可知，贵州主要森林植被类型的平均碳密度为25.87 t/hm2，具体表现为KYHJL(34.55 t/hm2)>YKL(33.31 t/hm2)>HSSL(27.95 t/hm2)>BML(26.19 t/hm2)>MWSL(24.21 t/hm2)>SML(23.06 t/hm2)>YNSL(20.94 t/hm2)>RKL(16.77 t/hm2)；天然林的平均碳密度为24.54 t/hm2，以YKL最高(37.07 t/hm2)，其次阔叶混交林(34.90 t/hm2)，以杉木林最低(9.42 t/hm2)；人工林的平均碳密度为24.02 t/hm2，依次为KYHJL(31.74 t/hm2)、HSSL(27.37 t/hm2)、BML(26.02 t/hm2)、YKL(25.09 t/hm2)、MWSL(23.44 t/hm2)、SML(23.06 t/hm2)、YNSL(20.02 t/hm2)和RKL(15.39 t/hm2)。

3.2 不同森林植被类型的碳储量

贵州主要植被总碳储量(图2、3)为132.69 TgC，八种植被碳储量大小为MWSL36.04 TgC(27.16%)>SML 34.61 TgC(26.08%)>YKL 20.30 TgC(15.30%) >RKL 17.52 TgC(13.20%) >KYHJL 12.47 T TgC(9.40%)>BML 4.74 TgC(3.57%)>YNSL 3.51 TgC(2.65%)>HSSL 3.51 TgC(2.65%)；天然林植被碳储量以YKL18.43 TgC(34.70%)最高，其次为RKL 13.06 TgC(24.59%)，最低为 SML 0.05 TgC(0.10%)；人工林植被碳储量为依次为SML34.55 TgC(43.43%)>MWSL 29.80 TgC(37.45%)>RKL 4.45 TgC(5.60%)>BML3.33 TgC(4.19%)=HSSL 3.33 TgC(4.19%)>YKL1.87 TgC(2.35%)>YNSL 1.16 TgC(1.45%)>KYHJL 1.08 TgC(1.36%)。

图2 几种天然植被面积和碳储量

图3 贵州不同植被碳储量所占比例

3.3 各植被类型不同林龄的碳储量

贵州植被碳储量不同林龄阶段碳储量差异较大(图4)。碳储量随着林龄的增加YKL、BML和RKL呈逐渐降低的变化趋势，KYHJL、YNSL和HSSL呈先增加后逐渐降低的变化，SML呈M型，MWSL呈倒V型；人工林植被碳储量随林龄的增加SML也呈M型，MWSL呈倒V型，其他几种林分基本呈先增后降的变化趋势；天然林植被碳储量随林龄的增加YKL、BML和RKL呈逐渐降低的变化趋势，KYHJL、YNSL和HSSL呈先增加后逐渐降低的变化。

贵州植被碳储量幼龄林阶段以YKL碳储量最大，为15.02 TgC，其次是BML，为8.60 TgC，最低的是HSSL，为0.15 TgC。马尾松植被以近熟林阶段最大，为14.74 TgC，SML以中龄林阶段最大，为11.17 TgC；天然林植被碳储量幼龄林阶段以YKL最大，为18.43 TgC，其次为RKL，为11.39 TgC，最低的是SML，为0.05 TgC。人工林中MWSL近熟林阶段最大，13.51 TgC，SML中龄林阶段最大，为11.14 TgC。

图4 贵州几种植被不同林龄阶段碳储量

3.4 不同森林植被类型的固碳经济价值

贵州植被总固碳经济价值为230.88×108元(图4)，固碳经济价值大小顺序与植被碳储量变化一致，MWSL(62.70×108元)>SML(60.22×108元)>YKL(35.32×108元)>RKL(30.48×108元)>KYHJL(21.69×108元)>BML(8.25×108元)>YNSL(6.11×108元)=HSSL(6.11×108元)；天然林总固碳经济价值为92.43×108元，其中：最高的是YKL(32.17×108元)，其次是RKL(22.73×108元)，最低的是SML(0.09×108元)；人工林总固碳经济价值为138.46×108元，大小依次为SML(60.13×108元)、MWSL(51.85×108元)、RKL(7.75×108元)、 BML(5.85×108元)、 HSSL(5.85×108元)、 YKL(3.25×108元)、 YNSL (2.01×108元)和KYHJL(1.88×108元)。

图5 贵州不同植被固碳经济价值

贵州植被不同林龄碳储量存在差异(图6)，与不同林龄阶段贵州植被碳储量变化一致。其中，YKL、RKL和BML以幼龄林最大，分别为26.13×108元、14.97×108元和5.13×108元；SML、KYHJL、YNSL和HSSL中龄林最大，分别为19.44×108元、10.15×108元、2.55×108元和2.39×108元，MWSL以近熟林所占比例最大，为25.65×108元；天然林在幼龄林阶段以YKL和BML最大，分别为32.07×108元和22.73×108元，中龄林阶段以KYHJL最大，为9.14×108元；人工林中近熟林以MWSL最大，为23.50×108元，SML在中龄林阶段最大，为19.38×108元。

图6 贵州不同林龄阶段植被固碳经济价值

4 讨论和结论

本研究依据贵州省第四次森林资源二类调查数据估算结果显示，贵州八种植被碳储量平均碳密度为25.87 t/hm2，高于同期湖南省[18]2014年16.31 t/hm2，低于四川省[19]第8次森林资源清查43.26 t/hm2和广西[8]55.37 t/hm2，平均碳密度仅为中国森林植被[8]57.07 t/hm2的45.33%，占世界平均水平86 t/hm2的30.08%[20]，其原因是贵州森林植被构成的幼林、中龄林比例大，约占八种植被面积的40.35%，成过熟林所占比例小，仅为八种植被面积的13.64%所以碳积累较少。八种植被在不同林龄阶段碳密度存在较大差异，植被碳密度最大的是KYHJL34.55 t/hm2，其次是YKL33.31 t/hm2，最小的是RKL16.77 t/hm2。天然林中三个林组(MWSL、YKL和KYHJL)是随着林龄的增加呈逐渐增大的趋势，其余几种林组碳密度随林龄的增加呈先增后降和先增后降再增的变化，这与崔高阳[21]和郝丽[22]等的研究基本一致。但天然林中SML和HSSL过熟林碳密度为零，因为贵州省森林资源中没有这类型。表明贵州省森林植被碳储量有较大的提升空间，为此加强森林经营，提高林分质量，可有效促进贵州森林植被碳储量健康发展。

本研究中贵州8种主要植被碳储量132.69 TgC，高于河南2013年[23]森林资源清查所估算值107.98 TgC，低于广西2012年[24]156.07 TgC和2014年[25]197.00 TgC及2016年[8]746.06 TgC、2014年陕西[26]238 TgC森林植被碳储量。贵州省植被碳储量低于同期几个省份，一是进行估算的植被不是贵州省所有植被的总和，而是选择了其中八种植被进行估算。二是本研究主要涉及的是贵州八种常见植被乔木层植被碳储量，未包括土壤层、灌草层、凋落物层和根系的碳储量[8]。三是植被类型碳储量的贡献率大小不同，如面积、林龄比例和含碳率等诸多因素形成。八种植被中MWSL、SML、RKL、YKL和KYHJL集中贡献了贵州森林植被碳储量的91.13%，BML、HSSL和YNSL的贡献率相对较小，由于森林面积和蓄积小所形成，这与兰秀[8]等研究广西植被碳储量相似。

贵州省第四次森林资源二类调查八种植被固碳经济价值为230.88亿元，森林植被固碳经济价值低于同期陕西[27]278.63亿元和四川865.75亿元，为同期山东[28]83.28亿元和河南[29]191.64 亿元的2.77倍和1.20倍，存在差异主要与森林面积、蓄积及计算植被的层次等有关，表明贵州森林在全国森林碳汇和固碳经济价值中作出了应有贡献。