大竹县森林植被碳储量及其价值评价

文 明，余小晏

(1.四川省林业勘察设计研究院，四川 成都 610081；2.四川省林业和草原局，四川 成都 610081)

1 引言

中共中央、国务院于2021年10月发布了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》 ，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和的目标，并强调要将碳达峰、碳中和纳入我国生态文明建设整体布局[1～3]。而森林、草原、湿地等生态系统对二氧化碳等温室气体具有良好的吸收、存储、替代和适应等功能。因此在全球气候治理新格局下，森林等自然生态系统将在实现碳中和这一目标过程中扮演越来越重要的角色[4,5]。森林是陆地生态系统中最大的碳库，森林植物可吸收大气中的二氧化碳并将其固定在植被或土壤中，从而降低二氧化碳在大气中的浓度，减缓全球气候变暖[6～8]。目前，我国森林植被总碳储量已达92亿t，平均每年可增加森林碳储量2亿吨以上，折合碳汇7～8亿t[9～11]，森林固碳作为减缓气候变化的重要途径之一，在助推我国实现碳中和目标进程中具有巨大潜力。因此，全面评价区域森林植被碳储量及其价值，对地方政府及时掌握当地森林资源数量和质量，制定符合林情的林业发展规划，如期实现区域碳中和目标具有十分重要的意义。同时，科学评价区域森林植被碳储量，对加速推动森林生态服务功能价值化，完善碳排放交易市场建设，实现林业绿色可持续发展具有重要意义[12,13]。

大竹县地处川东丘陵区，作为长江上游生态屏障的重要组成部分，生态环境敏感而脆弱，生态区位极其重要。同时，近年来大竹县先后通过退耕还林工程、自然保护地、天然林保护工程、沙化治理、湿地保护和修复等国家造林重大工程，使森林资源数量与质量都有了较大幅度的提升[14]。因此，本研究基于大竹县2019年森林资源规划设计调查(简称“二类调查”)数据和联合国政府间气候变化专门委员(IPCC)提供的相关参数[15,16]，并借鉴其他相关研究成果[17～19]，科学构建森林蓄积量扩展法等数量模型，全面评价了大竹县2019森林植被碳储量及其价值，并进一步分析了乔木林内部不同龄组、不同优势树种间碳储量的构成，以为大竹县及时掌握森林植被碳储量和森林固碳潜力，制定区域碳中和目标计划，提高森林生态系统服务功能，并进一步促进地方林草事业发展等提供一定的决策参考[20]。

2 研究区概况

大竹县隶属于四川省达州市，幅员面积2076 km2，地跨东经106°59′～107°32′，北纬30°20′～31°00′，东西宽45 km，南北长75 km，东邻重庆市梁平区、垫江县，南接邻水县，西临广安市、渠县，北连达川区。处于四川盆地东部平行岭谷区，地势呈“川”字形，境内有三条山脉由北东、南西向平行排列，分别为华蓥山脉、铜锣山脉、明月峡山脉。气候属四川盆地亚热带湿润气候区，雨量充沛，温暖湿润，无霜期长，但降雨时空分布不均，干旱时有发生，尤以伏旱严重，常有冰雹、大风、暴雨发生。全县多年平均降水量为1179.1 mm，多年平均气温16.5 ℃，多年平均日照为1313.4 h，多年平均蒸发量898.4 mm，多年平均相对湿度85%，多年平均风速1.2 m/s，全年无霜日285 d。土壤类型有黄壤、紫色土、水稻土、新冲积土等4个土类，森林土壤主要以黄壤、紫色土为主，黄壤土类主要分布于境内低山的脊部至山腰一带，土壤矿质胶体品质差，有机质含量较高，但土性凉冷，微生物活性弱，分解慢，有效养分较低，主要植被以马尾松、杉木、白夹竹、茶、铁芒箕为主；紫色土类广泛分布于境内“山前”“山后”，即两槽和山麓深丘一带，土壤自然肥力高，矿物质养分丰富，一般成中性，主要植被为柏木，部分酸性紫色土壤生长马尾松、映山红等。大竹县属中亚热带常绿阔叶林区，全县植物资源丰富，种类繁多，森林植物有松科、杉科、柏科、银杏科、棕榈科、杨柳科等62个科，127个种。

3 材料与方法

3.1 数据资料

以大竹县2019年森林资源规划设计调查数据为基础资料，评价全县森林植被碳储量及其价值，主要包括乔木林、竹林、灌木林等植被的地上和地下部分碳储量。根据森林资源规划设计调查数据，大竹县林地面积73603.47 hm2，其中，乔木林地48506.47 hm2，竹林地13107.02 hm2，灌木林地8032.68 hm2，未成林地、无立木林地、辅助生产林地等其他各类林地3957.3 hm2，2019年全县森林覆盖率达41.93%。

3.2 研究方法

3.2.1 乔木林碳储量计算方法

乔木林碳储量计算采用森林蓄积量扩展法，以森林蓄积为基础，通过蓄积扩大系数[17～19]计算树木生物量，然后通过容积密度(干重系数)计算生物量干重，最后通过含碳率计算其固碳量。计算公式如下：

(1)

式(1)中，C乔木林为林木的固碳量(万t)；Vi为立木蓄积量(万m3)；WDi为木材基本密度(t/m3)；BEFi为生物量扩展因子，即林木地上生物量与树干生物量的比，为无量纲值，该研究中取IPPC的默认值：针叶树1.3，阔叶树1.4；R为根茎比，即林木地下生物量与地上生物量的比，为无量纲值，研究中取IPPC的默认值0.42；γ为碳转化系数，国际上通常取0.5。

3.2.2 竹林碳储量计算方法

竹林碳储量为竹林生物量与碳含率的乘积，其计算公式如下：

C竹林=W×N×CF

(2)

式(2)中，C竹林为竹林碳储量，W为竹林平均单株生物量(kg/株)，平均单株生物量值取10.44 kg/株；N为竹子株数(株)，CF为竹林碳含率，取0.5。

3.2.3 灌木林碳储量计算方法

灌木林碳储量为灌木林生物量与碳含率的乘积，其计算公式如下：

C灌木林=W×A×CF

(3)

式(3)中，C灌木林为灌木林碳储量，W为灌木林单位面积生物量(t/hm2)，平均值取19.76t/hm2；A为灌木林面积(hm2)，CF为灌木林碳含率，取0.5。

4 结果与分析

4.1 不同森林类型碳储量分析

基于大竹县2019年森林资源规划设计调查(简称“二调”)数据，并借鉴联合国政府间气候变化专门委员(IPCC)提供的相关参数，计算得出2019年大竹县森林植被碳储量为414.09万t，相当于固定1518.47万tCO2(表1)。其中，乔木林面积48506.47 hm2，碳储量389.51万t，占各森林类型总碳储量比例最大，为94.06%；竹林面积13107.02 hm2，碳储量16.64万t，占各森林类型总碳储量比例次之，为4.02%；灌木林面积8032.68 hm2，碳储量7.94万t，占各森林类型总碳储量的比例最小，仅为1.92%。如果按照2019年9月北京碳排放权交易市场80元人民币/tCO2的交易价格计算，大竹县2019年森林植被碳储量价值为121477.6万元，占大竹县2019年地区生产总值370.9亿元的3.28%。

表1 不同森林类型碳储量

4.2 乔木林中不同龄组碳储量分析

由表2可知，大竹县乔木林不同龄组中中龄林碳储量最大，高达221.37万t，占不同龄组碳储量的56.83%，面积也最大，为24615.35hm2；近熟林次之，碳储量为94.87万t，占不同龄组碳储量的24.36%，面积为10435.63 hm2；幼龄林和成熟林较小，碳储量分别为42.05万t和27.31万t，占不同龄组碳储量的10.80%和7.01%，面积分别为9007.63 hm2和3682.83 hm2；过熟林碳储量最小，为3.91万t，仅占不同龄组碳储量的1.00%，面积为765.03 hm2。同时，由表2数据可知，大竹县中龄林和近熟林面积较大，共35050.98 hm2，碳储量共占全县乔木林总碳储量的81.19%，未来几十年其固碳能力巨大。但从长远来看，大竹县幼龄林面积比例相对较小，固碳潜力随着中龄林和近熟林进一步成熟将受到限制，因此需不断加强管护，调整乔木林中不同龄组间相对结构，以实现森林固碳长期可持续发展。

表2 乔木林中不同龄组碳储量构成

4.3 乔木林中不同优势树种碳储量分析

大竹县乔木林总面积48506.47 hm2，碳储量共389.51万t，主要优势树种(表3)有马尾松、丝栗、柏木、槲栎、杉木、青冈、喜树、楝树、樟树、香椿、枫香、山矾、栎、枫杨、盐肤木、野桐等。其中，马尾松碳储量最大，为158.49万t，占各优势树种总碳储量的40.69%；丝栗、杉木碳储量次之，分别为106.91万t、40.76万t，分别占各优势树种总碳储量的27.45%和10.46%；青冈、喜树、楝树、樟树、香椿、枫香、山矾、栎、枫杨、盐肤木、野桐、灯台树、黑壳楠等其他树种碳储量占比较小，除柏木为4.94%、槲栎为5.59%、青冈为2.96%、喜树为2.08%外，其余树种占各优势树种总碳储量均不足1.00%。

表3 乔木林中不同优势树种碳储量构成

5 结论与讨论

研究结果表明，2019年大竹县森林植被碳储量为414.09万t，相当于固定CO21518.47万t，按当年碳排放权交易市场价格折合人民币121477.6万元。从不同森林类型碳储量看，乔木林碳储量占各森林类型总碳储量比例最大，高达94.06%；其次是竹林，占各森林类型总碳储量的4.02%；灌木林占各森林类型总碳储量的比例最小，仅为1.92%。从龄组构成来看，大竹县乔木林不同龄组中中龄林碳储量最大，占不同龄组碳储量的56.83%；近熟林次之，占不同龄组碳储量的24.36%；幼龄林和成熟林碳储量较小，分别占不同龄组碳储量的10.80%和7.01%；过熟林碳储量最小，仅占不同龄组碳储量的1.00%。同时，大竹县中龄林和近熟林面积较大，碳储量共占全县乔木林总碳储量的81.19%，而幼龄林面积比例相对较小，随着中龄林和近熟林进一步成熟，大竹县森林固碳潜力将受到限制，因此在后续的森林经营中，需注意调整优化乔木林不同龄组间相对结构，以实现森林固碳的长期可持续发展。从不同优势树种构成来看，大竹县乔木林中马尾松占各优势树种总碳储量比例最大，为40.69%；其次是丝栗和杉木，分别占各优势树种总碳储量的27.45%和10.46%；其他树种碳储量占比较小，除柏木为4.94%、槲栎为5.59%、青冈为2.96%、喜树为2.08%外，其余树种占各优势树种总碳储量均不足1.00%。

本研究虽基于大竹县2019年森林资源规划设计调查数据，并借鉴联合国政府间气候变化专门委员(IPCC)提供的相关参数，运用森林蓄积量扩展法等数量模型，较为全面的评价了大竹县2019年森林植被碳储量，但研究中仍存在一些不足，例如只探讨了乔木林、竹林，以及灌木林等不同森林类型的碳储量，而没有进一步研究林分下层的草本、灌木、枯落物等的碳储量，使本研究结果数据相对偏低。因此，在后续的研究中还需进一步完善评价方法和内容，构建更加科学可行的评价模型，以更加准确全面的掌握区域森林植被的碳储量状况，为区域提高森林生态服务功能、增强森林固碳能力等提供一定的决策参考。