北京大兴区森林植被碳储量计算及价值分析

周 静，吕晓琪

(北京市大兴区林业工作站,北京 102600)

1 引言

森林碳汇是应对气候变化经济有效的方式之一，在实现碳中和目标过程中扮演着重要的角色。因此，科学核算森林植被碳储量，对政府相关部门及时掌握当地森林资源碳储量情况、制定符合林情的林业发展规划，如期实现区域碳达峰、碳中和目标具有重要意义。同时，科学评估区域森林植被碳储量，在发挥森林碳汇的价值和作用、提高森林经营管理水平、完善碳排放交易市场建设、实现林业绿色可持续发展方面具有重要意义[1，2]。大兴区地处北京市东南部，受风沙影响较大，生态环境脆弱。近年来，在市园林绿化局和区委、区政府的领导下，全区紧紧抓住京津冀生态协同发展、大兴国际机场及临空经济区建设、新一轮城南行动计划和北京市百万亩平原造林等重大发展机遇，扎实推进森林绿化各项建设，使得全区森林资源数量与质量都有了较大的提升。本研究基于大兴区2019年森林资源规划设计调查(以下简称“二类调查”)数据和《造林项目碳汇计量监测指南》[10]《林业碳汇计量监测技术规程》[11]提供的IPCC相关参数，并借鉴其他相关研究成果，采用生物量扩展因子法和平均生物量法，较全面地评估了大兴区森林植被碳储量及其价值，并进一步分析了各林地、乔木林中不同龄组不同优势树种间碳储量和森林固碳潜力[3～6]。

2 研究概况

大兴区地处东经116°13′～116°43′，北纬39°26′～39°51′)，总面积1036 km2，东临通州区，南临河北省固安县、霸州市等，西与房山区隔永定河为邻，北接丰台区、朝阳区，全境属永定河冲积平原。大兴区地势自西北向东南缓倾，大部分地区海拔14～52.0 m之间。气候属暖温带半湿润大陆季风气候，年平均气温为11.6 ℃，年平均降水量568.9 mm，降雨主要集中在6～8月份，占全年降水量1/2以上。全境土壤以沙壤土为主，通透性好，但pH值为8.25～8.39，蓄水保肥能力差[7，8]。

3 材料与方法

3.1 研究材料

3.1.1 森林面积

以大兴区2019年“二类调查”数据为基础资料，评估全区森林植被碳储量及其价值，主要包括乔木林、灌木林等植被的地上和地下部分碳储量，由于竹林地面积很小，不足1 hm2，碳储量极小，因此本研究不计算竹林地碳储量。根据“二类调查”数据，大兴区国土总面积103632 hm2，林地总面积38917.86 hm2，占国土面积37.6%，其中乔木林地面积27281.72 hm2，灌木林地面积6363.37 hm2，竹林地面积0.11 hm2，疏林地、未成林造林地、苗圃地、迹地等其他各类林地5272.66 hm2，2019年大兴区森林覆盖率达32.44%(表1)。

3.1.2 森林蓄积

大兴区2019年活立木总蓄积198×104m3，其中森林蓄积177×104m3，乔木林单位面积蓄积量64.9 m3/hm2(表2)。

3.2 研究方法

3.2.1 乔木林碳储量估算方法

乔木林碳储量计算采用生物量转换因子法进行估算，以乔木林各优势树种的蓄积量为基础，通过生物量扩展因子计算各优势树种的生物量[9]。计算公式如下：

C乔木林=V×D×BEF×(1+R)×CF

(1)

式(1)中，C乔木林为林木的碳储量(万t)；V为立木蓄积量(万m3)；D为木材基本密度(t/m3)[10]；BEF为生物量扩展因子[10]，即林木地上生物量与树干生物量的比，为无量纲值；R为根茎比[11]，即林木地下生物量与地上生物量的比，为无量纲值；CF为生物量含碳率[11]，为无量纲值。

3.2.2 灌木林碳储量计算方法

灌木林碳储量采用平均生物量法估算[12]，计算公式为：

C灌木林=A×B×CF

(2)

式(2)中，C灌木林为灌木林碳储量；A为灌木林面积(hm2)；B为灌木林单位面积平均生物量(t/hm2)，大兴区灌木林主要以桃、梨、桑树等灌木经济林为主，灌木经济林占灌木林总面积的99.5%，参考方精云等关于我国森林植被的生物量和净生产量研究中经济林平均生物量[13]计算结果，平均生物量取值23.7 t/hm2；CF为经济林碳含率，取值0.47[11]。

4 结果与分析

4.1 不同森林类型碳储量分析

根据大兴区2019年“二类调查”，并借鉴《造林项目碳汇计量监测指南》《林业碳汇计量监测技术规程》提供的IPCC相关参数，计算得出2019年大兴区森林植被碳储量为93.0127万t，相当于固定CO2341.07万t(表3)。其中，乔木林面积27281.72 hm2，碳储量85.9245万t，占各森林类型总碳储量比例最大，为92.38%；灌木林面积6363.37 hm2，碳储量7.0882万t，占各森林类型总碳储量比例次之，为7.62%。按照2019年12月北京碳排放权交易市场均值73元/tCO2交易价格计算，大兴区2019年森林类型碳储量价格为2.49亿元。

表3 不同森林类型碳储量

4.2 乔木林不同龄组碳储量分析

由表4可知，大兴区乔木林不同龄组间面积和碳储量最大的为幼龄林，分别为19073.43 hm2和29.6995万t，占不同龄组碳储量的34.56%；中龄林面和积碳储量次之，分别为4445.81 hm2和27.6762万t，占不同龄组碳储量的32.21%；近熟林和成熟林的面积和碳储量较小，分别为1776.51 hm2、12.9306万t和1521.25 hm2、12.5133万t，占不同龄组碳储量的15.05%和14.56%；过熟林面积和积碳储量最小，分别为464.72 hm2和3.1049万t，占不同龄组碳储量的3.62%。根据表4还可知，除过熟林外，平均碳密度随着龄组增加而增加，并且大兴区幼龄林和中龄林面积较大，共23519.24 hm2，占全区乔木林总面积的86.21%，未来固碳能力巨大，因此需要加强对林地的养护管理，尤其是新植造林地，从而实现森林固碳的长期可持续发展。

表4 乔木林中不同龄组碳储量

4.3 乔木林不同优势树种碳储量分析

大兴区乔木林总面积27281.72 hm2，总碳储量85.9245万t，大兴区主要优势树种为油松、侧柏、杨树、刺槐、柳树、榆树、国槐、臭椿、白蜡、银杏、栾树、悬铃木、其他松类、其他硬阔类和其他软阔类。由图1可知，其中杨树碳储量最大，为39.5570万t，占优势树种总碳储量的46.04%；其他硬阔类次之，碳储量为11.5701万t，占优势树种总碳储量的13.47%；油松、刺槐、柳树、榆树、国槐、白蜡、银杏、悬铃木、其他软阔类碳储量占比较少，均不超过10.00%；侧柏、臭椿、栾树和其他松类碳储量占比最少，均不足1.00%(图1)。

图1 乔木林中不同优势树种碳储量占比

5 结论与讨论

5.1 结论

(1)根据大兴区2019年“二类调查”结果估算，大兴区森林碳储量为93.0127万t，相当于固定CO2341.07万t其中乔木林碳储量为85.9245万t，占比最大为92.38%；灌木林碳储量为7.0882万t，占比次之为7.62%。相比王光华等基于TM影像和森林资源二类调查数据的北京森林碳储量估算[14]中关于大兴区2004年8种森林类型碳储量14.0678万t，增长了6.6倍。

(2)2018年我国森林平均碳密度为44.3 t/hm2[15],2019年大兴区乔木林的平均碳密度为31.50 t/hm2，显著低于国家平均水平，说明大兴区乔木林林分质量还有待进一步提高，结合现行林分结构调整举措，通过合理的疏密移植等方式，对现有森林开展更好经营和管理，提高乔木林的固碳能力，进而提高大兴区森林碳储量。

(3)从2019年乔木林不同龄组的面积可以看出，幼龄林和中龄林所占比例最大，为23519.24 hm2，占乔木林总面积86.21%，并且除过熟林外，各森林类型平均碳密度随着龄组增加而增加，说明未来随着乔木林不断的生长，碳储量将会显著增加，伴随着森林的逐渐成熟，大兴区森林固碳能力将会大幅提高。

(4)研究结果表明，以2019年“二类调查”数据为依据，2019年大兴区森林植被碳储量为93.0127万t，相当于固定CO2341.07万t，按当年年末碳排放权交易市场平均价格折合人民币2.49亿元。

5.2 讨论

本研究依据大兴区2019年“二类调查”数据，并借鉴《造林项目碳汇计量监测指南》《林业碳汇计量监测技术规程》提供的IPCC相关参数，运用生物量扩展因子法和平均生物量法进行计算，较全面的估算出大兴区2019年森林植被碳储量，但本文仅探讨了乔木林、灌木林的碳储量，没有进一步研究林分下层的草本层、枯落物层和土壤层，因此可能会导致本研究结果相对偏低，需要在后续的研究中进一步完善评估方法和内容。