福建省天然乔木林碳储量动态变化及增汇策略

肖 君

(福建省林业调查规划院，福建 福州 350003)

森林是陆地生态系统中最大的碳库，在维持全球碳平衡和减缓气候变化方面发挥着重要作用。相关研究表明，全球森林植被的碳储量约占陆地植被总碳储量的80%，每年固定的碳约占整个陆地生态系统的三分之二[1-4]。张煜星等[5]研究发现，天然林碳累积在1989年前为负值，自实行天然林保护工程以来，天然林的碳汇能力持续增强，已是我国森林碳逐年累积的主体。福建省是我国南方重点集体林区、国家生态文明试验区，境内保存了大面积的中亚热带原生性森林生态系统，天然林资源非常丰富。准确估测该地区天然林的碳储量变化对全国陆地生态系统碳储量研究具有重要意义。根据第9次全国森林资源清查福建省清查结果，福建省天然乔木林面积326.20万hm2、蓄积约4.30亿m3，分别占福建省乔木林面积、蓄积的52.50%和58.93%。近年来，不同学者从不同尺度对森林碳储量和碳密度展开了大量研究[6-11]，但系统量化省域尺度的天然乔木林碳储量动态研究甚少。基于此，本研究利用近4期森林资源清查数据分析福建省天然乔木林的碳储量、碳密度在时间尺度上的动态变化，并提出天然林的增汇策略，旨在了解福建省天然乔木林的碳汇动态变化特征，为全国区域尺度的森林碳汇估算提供依据，同时为大力发展福建省林业碳汇、推进实现国家碳达峰、碳中和战略提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况及数据来源

福建省位于我国东南沿海(115°50′～120°44′ E，23°31′～28°19′ N)，东西距480 km，南北距530 km，土地总面积12.4万km2。地貌以低山丘陵为主，地跨中亚热带和南亚热带，属亚热带海洋性季风气候，光照充足，气候温和，雨量充沛，年平均气温15.0～21.7 ℃，年平均降水量1 132～2 059 mm，年平均日照时间1 702 h；森林植被地带性明显、类型丰富、种类繁多，分布有高等植物4 700余种[12]。据第9次森林资源清查数据，全省林地面积924.40万hm2，占陆域土地总面积的76.08%，森林覆盖率66.80%，连续42年保持全国首位；森林蓄积量7.29亿m3，居全国第7位；天然乔木林单位面积蓄积量131.76 m3/hm2。

本研究采用福建省第6次(1999—2003年)、第7次(2004—2008年)、第8次(2009—2013年)、第9次(2014—2018年)森林资源清查资料，主要数据为按林分统计的天然乔木林各龄组面积和蓄积量(表1)。

表1 2003—2018年福建省天然乔木林各林分面积和蓄积量

因森林资源清查中未对林下植被层、枯落物层及土壤层进行调查，因此本研究不包括此3层的碳储量和碳密度。表1中，其他松类包括铁杉(Tsugachinensis)、黄山松(Pinustaiwanensis)、黑松(Pinusthunbergii)、油杉(Keteleeriafortunei)等，杉类含柳杉(Cryptomeriajaponicavar.sinensis)、水杉(Metasequoiaglyptostroboides)等，其他硬阔类包括栲类(Castanopsisspp.)、青冈栎(Quercusglauca)、锥栗(Castaneahenryi)、楠木(Phoebebournei)等，其他软阔类包括枫香(Liquidambarformosana)、南酸枣(Choerospondiasaxillaris)等。

1.2 研究方法

1.2.1 生物量估算

森林生物量与蓄积量的实测研究发现二者之间存在着良好的线性回归关系，能较好地反映实际情况[6,13-14]。本研究采用生物量转换因子连续函数法来计算不同林分的生物量，公式为：

B=aV+b。

式中：B为某一林分的单位面积生物量，Mg/hm2；V为蓄积量，m3/hm2；a和b为将不同林分的蓄积量转换为生物量的参数。此次研究具体赋值见表2。

表2 各林分生物量转换参数和含碳率

本研究采用2011年国家林业局调查规划设计院发布的《全国林业碳汇计量监测技术指南(试行)》中不同林分的生物量与蓄积量转换参数、地下生物量换算系数、含碳率。研究所用的生物量-蓄积量转换因子参数、地上/地下生物量比(根冠比)、含碳率见表2。

1.2.2 碳储量、碳密度估算

目前乔木林碳储量的估算通常采用生物量乘以其含碳率。因不同林分含碳率存在差异，为提高福建省天然乔木林碳储量估算的精确度，本研究对不同林分分别取其相应的含碳率(表2)进行估算。乔木林碳密度估算采用乔木林碳储量除以乔木林面积。

2 结果与分析

2.1 天然乔木林碳储量和碳密度动态

福建省天然乔木林碳储量由2003年的156.11 Tg增加到2018年的248.68 Tg，年均增长6.17 Tg，年均增长率为3.15%；碳密度由2003年的47.30 Mg/hm2增加到2018年的76.24 Mg/hm2，年均增长1.93 Mg/hm2，年均增长率为3.23%(表3)。张煜星等[5]研究的2018年全国天然林总面积、碳储量分别为1.23亿hm2、6 390.0 Tg，森林林分碳密度为44.30 Mg/hm2，福建省天然乔木林总面积、碳储量分别占同时期全国天然林总面积、碳储量的2.66%、3.89%，碳密度高出同时期全国森林林分碳密度72.10%，表明福建省天然乔木林质量明显高于全国天然林平均水平。总体上，2003—2018年，福建省天然乔木林面积稳定在328万hm2左右，碳储量和碳密度呈稳步增加趋势，碳汇能力逐渐增强。固碳能力增加主要来源于单位面积蓄积量的逐年增长，由2003年的79.80 m3/hm2增加到2018年的131.76 m3/hm2。

2.2 不同林分碳储量和碳密度动态

福建省天然乔木林各林分中，栎类、其他硬阔类、阔叶混交林和针阔混交林的碳储量较高(表3)。由表3可知，2003年、2008年、2013年和2018年碳储量占同期天然乔木林总碳储量的百分比分别为71.59%、81.57%、84.99%和86.47%，可见福建省天然乔木林碳储量以阔叶类树种(组)为主。不同林分碳储量的变化趋势有较大差异，这主要是由于2008年后森林资源清查在林分划分标准上发生变化，增加了针叶混交林、针阔混交林和阔叶混交林林分，如将部分栎类、其他硬阔类划分为阔叶混交林，将部分马尾松和杉木针叶林划分为针叶混交林。这些分类标准的变化，导致马尾松、杉木、栎类、其他硬阔类等树种(组)的碳储量在2008年前后发生了较大变化。

表3 2003—2018年福建省天然乔木林各林分碳储量和碳密度

2008年，马尾松、杉木、针叶混交林等针叶林树种(组)碳储量占同时期天然乔木林总碳储量的百分比为18.43%，2008年以后碳储量所占比例逐渐下降，到2018年其碳储量所占比例仅为13.53%。下降的主要原因为福建省近年来加大松材线虫病防治力度，积极优化树种结构，采取“去针套阔”、稀疏林“补阔”等措施，加快马尾松林改造提升，促进地带性植被恢复。各林分的碳密度基本呈现逐渐增加的趋势，阔叶类林分增加幅度较大。碳密度较大的林分有栎类、其他硬阔类、针阔混交林、阔叶混交林等，碳密度较小的林分有木麻黄、其他软阔类等。不同林分的碳密度差异较大，总体上阔叶类的碳密度高于针叶类。2018年，不同林分的碳密度为8.33～108.32 Mg/hm2，最大为栎类。

2.3 不同龄组碳储量和碳密度动态

福建省天然乔木林各龄组碳储量与面积分布有关，而碳密度则与林龄关系密切，天然乔木林的碳动态在很大程度上取决于林龄的变化(表4)。

表4 2003—2018年福建省天然乔木林各龄组面积、碳储量和碳密度

由表4可知，2003年、2008年、2013年和2018年，幼龄林和中龄林的面积占天然乔木林总面积的比例分别为73.76%、70.28%、64.59%和58.78%，同时期幼龄林和中龄林的碳储量占天然乔木林总碳储量的比例分别为61.90%、58.17%、55.10%和50.72%。福建省天然乔木林的面积和碳储量都以幼、中龄林为主，但占比均呈现明显下降趋势，面积占比下降了14.98%。且同时期的面积占比均明显高于碳储量占比，这是由于碳密度随着林龄的增加呈现明显上升趋势，幼、中龄林的碳密度远低于近、成及过熟林的碳密度，其固碳能力尚未达到最大。

3 结 论

本研究发现，2003年、2008年、2013年和2018年福建省天然乔木林的面积分别为330.03、326.21、328.85和326.20万hm2，总面积基本保持稳定，但碳储量由2003年的156.11 Tg增加到2018年的248.68 Tg，碳密度由2003年的47.30 Mg/hm2增加到2018年的76.24 Mg/hm2，碳储量和碳密度均呈现稳步增加趋势，这说明福建省天然乔木林质量明显提高，碳汇能力逐渐增强。2003—2018年，福建省天然乔木林各林分中，栎类、其他硬阔类、阔叶混交林和针阔混交林等林分的碳储量占同期天然乔木林总碳储量的百分比均超过70%，最高达86.47%；马尾松、杉木等针叶树种(组)的碳储量占比逐渐下降，到2018年仅占13.53%，可见福建省天然乔木林碳储量以阔叶类林分为主，天然乔木林的碳汇能力与面积、林分组成紧密相关。天然乔木林的面积和碳储量都以幼、中龄林为主，但占比均呈现明显下降趋势。各时期天然乔木林的碳密度随着林龄的增加均呈现明显上升趋势。2003—2018年，天然乔木林各林分的碳密度基本呈现逐渐增加的趋势，不同林分的碳密度差异较大，总体上阔叶类的碳密度高于针叶类。

4 讨 论

基于森林资源清查数据，采用生物量转换因子连续函数法来估算天然乔木林的碳储量，影响该研究方法估算精度的主要因素包括面积、蓄积量、生物量转换参数、根冠比、含碳率等。首先，本研究部分估算指标采用全国标准参考值，缺少省域参数，如部分林分的生物量转换参数、根冠比等；其次，个别没有计算参数的林分，则采用类似林分参数代替，这给估算结果增加了不确定性；再次，森林碳密度受土壤、气候因子及经营管理方式等多种因素综合影响[15-18]；另外，本研究未估算林下植被层、枯落物层及土壤层的碳储量，使得估算结果低于实际值。这些问题有待深入研究，以提高碳储量估算结果的准确度。

为进一步提高天然林质量，更好发挥其固碳作用，增强碳汇能力，结合本次研究及福建林业发展实际，建议在天然林碳储量增汇中：①加强天然林保护，继续实施全面停止商业性采伐。建立健全停伐管护补助机制，加强森林火灾、林业有害生物等的防治，严禁毁林开垦、将天然林改造为人工林以及其他破坏天然林及其生态环境的行为。加快构建“智慧”天然林管护体系，全面提升保护管理现代化水平。②加强天然林修复，提升林分质量、增加后备资源。科学实施修复措施，逐步开展封山育林和低效林分改造修复。对天然阔叶林实行全面封禁、严格保护，对天然针叶林采取自然恢复为主、人工促进为辅的保护修复措施，引导形成区域性顶级森林群落。鼓励在废弃矿山、荒山荒地、退化人工林地上采取封育等措施，逐步恢复天然植被，增加天然林后备资源。③合理划分天然林保护重点区域，科学编制和实施保护修复规划。根据生态区位重要性、自然恢复能力、生态脆弱性、物种珍稀性等指标，合理确定保护重点区域，实行分区施策，逐步提高天然林质量和生态功能。科学编制实施全省天然林保护修复规划和市、县(区)实施方案。④探索天然林碳汇效益补偿。扩大林业碳汇项目开发范围，将天然林、生态公益林等纳入建设内容，积极开展“停止商业性采伐”等涉及天然林的碳汇项目方法学创新，拓展林业碳票、“1元碳汇”等场外碳交易模式。探索对天然林固碳存量、年固碳增量等的核算，并配套交易机制，助力实现碳达峰、碳中和战略。