湖北省碳汇林营造关键技术

杨佳伟 王晓荣 胡兴宜 刘学全 庞宏东 付 甜 周玉芳

(1.湖北省林业科学研究院 武汉 430075；2.湖北大巴山森林生态系统国家定位观测研究站 十堰 442200；3.湖北幕阜山竹林生态系统国家定位观测研究站 咸宁 437100；4.竹山县林业局 十堰 442200)

如何有效减缓全球气候变暖和温室气体效应已成为全球性气候变化日益关注的热点[1]。森林是陆地生态系统重要组成部分，其通过光合作用将大气中二氧化碳吸收并转换为有机质，固定于植物和土壤中，实现大气二氧化碳浓度降低，具有较强的碳汇功能[2，3]。发展森林碳汇是当前应对气候变暖最经济、最可及的手段，也是国内外学者公认的有效途径之一[4]。

碳汇造林特指在确定了基线(包括确定特定时期的地表植被、人为活动、土地利用及碳库等状况)的土地上，以增加碳汇能力为主要目的，对造林和林木生长全过程实施碳汇计量和监测而进行的特殊营造林活动[5，6]。与一般造林活动相比较，碳汇造林着重于森林生态系统的碳汇功能，对造林地的选择[7]、基线调查[8]、树种选择及配置[5]、造林施工[9]、抚育管理[10]等环节以实现固碳减排为前提来开展，同时必须要有相应的方法学作支撑，并科学满足可计量与监测的要求[1]。目前，我国已经制定了《造林项目碳汇计量监测指南》(LY/T 2253-2014)、《碳汇造林技术规程》(LY/T 2252-2014)和《碳汇造林项目方法学》(AR-CM-001-V01)等相关行业技术标准和方法学[8，9，11，12]，但碳汇造林关键技术又因区域、气候、立地条件、树种等差异而有所不同，构建具有区域特点的碳汇林业发展体系，已成为有效支撑国家“双碳”战略的重要方式。

湖北省是全国碳排放权交易试点地区之一，同时还是我国低碳工作及林业碳汇计量监测试点省。目前，湖北省碳汇林的发展还处于探索起步阶段，缺乏规范性的碳汇造林技术，这在一定程度上限制了全省林业碳汇和碳汇交易的科学发展。基于此，本文根据碳汇林营造特点，结合湖北省气候条件及地质特征，就碳汇造林前期工作、造林树种选择以及造林关键技术要点进行总结和凝练，旨在为全省碳汇林业培育和持续经营提供技术支撑。

1 碳汇造林前期工作

1.1 造林地选择

碳汇造林是以增加森林生态系统碳汇能力为目的造林工程，为保证林地经营管理的可持续性，造林实施地点应优先考虑生态区位重要和生态脆弱区[13]。通常选择造林地必须满足以下条件：一是林地权属清晰，且具备县级以上人民政府核发的土地权属等相关证书，林地尽可能相对较为集中；二是选择水源水质较好、土壤层次分明和环境污染较小，预期可发挥较高碳汇功能且适宜树木生长的无立木林地、宜林荒山荒地、疏林地等地块；三是可优先选择具有景观欣赏价值的区域开展碳汇造林，同时可兼顾当地生物多样性保护、防治土地退化、促进地方经济和社会发展等多重效益的发挥。

1.2 调查和作业设计

1.2.1 调查

在碳汇造林活动开展前，应首先对拟实施造林地进行必要的造林地调查和造林地基线调查。基线是指未开展碳汇造林活动时地表植被、人为活动、土地利用及碳库的状况。一般采取分层调查的方式，对基线情况基本一致的拟造林区域，以小班为单位作为一个类型(层)进行调查，其中无林地造林可仅考虑林木和灌木生物质碳储量状况，以反映造林地的基线情景状况，是后期开展碳汇计量和监测的本底资料。同时，针对造林地的典型立地状况进行拍照或录像记录，以便与造林后的林分状况进行对照，可直观反映碳汇项目情景变化。造林地调查主要是针对拟造林地块提出适宜的林种、树种和各项造林技术措施及其实施方案等。

1.2.2 作业设计

在造林地调查与基线调查情况下，按《造林作业设计规程》(LY/T 1607-2003)[14]所规定的内容和程序，由具有造林设计资质的相关单位编制造林作业设计，将所选取的造林技术措施对应到相应造林小班。作业设计应当包含造林作业区现状、造林种草设计、未成林抚育设计、辅助工程设计等内容。

碳汇造林作业设计需严格遵守减少造林活动所产生的碳泄漏和碳排放的要求，对整地方式、树种配置、栽植方法、施肥、抚育管理等过程和技术环节提出相应措施，并落实到对应小班。对造林地中的极小种群、珍稀濒危动植物保护小区要制定有效保护保育措施[9]。

2 造林方法与技术

2.1 主要造林树种选择及配置

树种选择是造林成败的关键，因地制宜的选择适生性好、高碳汇能力的树种，同时合理选择和搭配林分，可有力提高林分碳汇功能整体效益。不同森林生态系统由于所处的地理区域环境、气候条件、土壤特性、物种组成差异性较大，其群落和树种所具有的碳汇功能也会存在较大差异[3]。碳汇林树种选择坚持以下基本原则：一是尽量选择固碳能力强、生命力强的树种，兼顾生态、经济和社会多种效益；二是造林树种的生物学、生态学特性应当与造林地立地条件相适应，尽量做到适地适树，优先选择种源有保障、繁育技术较成熟的优良乡土树种；三是选择稳定性好、抗逆性强的树种，并与当地土质相适应，兼具有耐热、耐寒、耐酸碱的特性；四是因地制宜确定阔叶树种与针叶树种配置比例，提倡多树种配置和营造混交林，尽量做到速生与慢生树种相结合，阴性与阳性树种相结合，防止树种单一化。

结合碳汇林的特征和要求以及碳汇林营造的实践经验，针对湖北省气候条件、地质特征、立地条件[15]及各地区地带性植被分布状况，将全省碳汇造林区划分为鄂东北大别山花岗岩及片麻岩山地、鄂北桐柏山区、鄂西及鄂西北秦巴山区、鄂西南武陵山岩溶石漠化山地、鄂东南幕阜山山地、长江中下游两湖平原地区，并结合森林立地分类，推荐了全省不同区域不同立地类型主要碳汇造林树种(表1)。

表1 湖北省立地类型分区及主要碳汇造林树种

表1 湖北省立地类型分区及主要碳汇造林树种 续表

表1 湖北省立地类型分区及主要碳汇造林树种 续表

决定碳汇造林项目边界范围内林木生物质碳储量的累积量取决于各树种的生物量大小和对应树种的含碳率。根据多年生产实际和文献资料收集，总结了湖北省主要造林树种(组)生物量含碳率，由表2可知，大部分针叶树种木质特性含碳率会普遍略高于阔叶树种，而软阔类略低于硬阔类树种。同时，树种碳汇能力与生物量累积速度、生物量含碳率均相关，树种生物量累积速度和立地条件、造林密度、森林抚育等多项因子相关。因此，结合碳汇造林项目实施目的，碳汇林树种选择可以根据项目计入期统筹考虑，如碳汇记入期20年的碳汇林，建议以速生针叶或速生阔叶树种为主；碳汇计入期为60年的碳汇林，则可选择硬阔类或针阔混交模式。

表2 湖北省主要造林树种(组)生物量含碳率参考值

2.2 整地

(1)整体方式及规格：根据立地条件、林种、树种、造林方法等综合确定整地方式和规格[9]，一般采用明穴整地，并要满足保持水土、保护并利用已有植被、经济实用等基本原则。一般于春季随整随造为主，或根据树木特性可选择上一年冬季整地，植穴规格以40 cm×40 cm×30 cm或50 cm×50 cm×40 cm为宜。对于土壤水肥条件较好的山地，以沿等高线带状或穴状整地为主；对于五节芒等火灾频发地，整地时清除种植穴半径1 m范围内枯萎五节芒；对于岩溶石漠化区、石质山地等困难立地条件的区域，采取不规则整地方式，选择有土壤的地方进行穴状整地，尽可能减少土地扰动；严重侵蚀地侵蚀沟密布，表土流失，残存心土，采用水平阶整地，沿等高线将坡面修成狭窄的台阶状台面，稍向内倾斜，雨水充沛地区需要铺设秸秆，减少瞬时暴雨对造林地的水力侵蚀，增加雨水入渗量，降低坡面径流速度，同时秸秆分解后提升土壤有机质，或铺设可降解三维网，喷撒草籽稳固土壤；对于需要蓄水保土的石质山地，可采用鱼鳞坑整地。不宜全面清林和炼山，禁止全垦整地，以减少因整地产生的碳泄露。

(2)种植点配置方式：根据立地条件及造林树种选择合适的种植点配置方式，主要包括正方形配置(株行距等距)、长方形配置(行距大于株距)、品字形配置、正三角形配置，对于石漠化、石质山地等根据土壤分布条件采取不规则随机布设配置，但要确保规划的造林密度。同时，科学保护造林地原生散生木，对不影响树种生长灌木和草本植物应尽量保留，在山脚、山顶保留10～20 m宽的原生植被保护带。

2.3 回土与基肥

栽植前应对植穴进行回土，打碎土块并清除树根与石块，将表土回填，再将新土填入植穴。当回土至穴深1/3～1/2时施入基肥，基肥与穴土充分汇合，以有机肥或氮磷复合肥为主，基肥平均每穴施入量不低于0.25～0.50 kg。干旱贫瘠土地和表土流失的严重侵蚀地，为保证成活率及新造林生长必须施用基肥。待回土和施基肥完成后，在穴面开蓄水小穴，以提高造林成活率。

2.4 造林方式与时间

碳汇造林宜采用人工植苗造林，生物学特性有特殊要求的树种可选择播种造林或分殖造林。例如壳斗科栎类树种在土壤水肥条件较差情况下可采用播种造林。造林时间宜选择在春季的阴雨天后集中进行，栽植40 d后检查造林成活情况，发现死株、缺株应及时补苗，确保造林成活率90%以上。

2.5 播种与栽植

2.5.1 播种造林

在植穴中均匀播入数粒(大粒种子)至数十粒(小粒种子)，然后覆土轻轻镇压[14]。覆土厚度一般根据种粒大小、造林季节、土壤质地及湿度的不同灵活掌握，大体上为种子短径的2～3倍，粘重土壤适当薄一些，沙性土壤适当厚一些。不同树种在不同地区的适宜播种季节有明显差别，根据造林地气候特点确定，以保证苗木有较长的生长期为原则选择时间，使林木能够充分木质化，并安全越冬。

2.5.2 植苗造林

使用裸根苗或容器苗造林，裸根苗木栽植前应对苗木根部进行浸水、蘸浆或浸蘸ABT生根粉处理；容器苗采用1 a生、地径0.8 cm以上、高80 cm以上，无病虫害和机械损伤，根系发达且木质化充分的Ι级苗木。采用大苗造林时，使用容器苗或者带土球苗木，植穴要略大于容器或土球尺寸。栽植时保持苗木立直，深度适中，确保根系伸展充分，填土至植穴1/2后提苗踩实，再填土踩实，最后覆上虚土，并及时浇足定根水。石漠化地区土壤粘重，土体紧实，需要外力破碎土块再回填，避免土壤回填不紧实导致苗木根系水分吸收不足；石质山地土层瘠薄，基岩裸露，采用保水剂、覆膜造林或保水剂+覆膜造林，保证存活率，同时需要撒草籽稳固瘠薄土层并保持水分。提倡就地育苗或就近调苗，减少由于苗木运输过程中产生的碳泄漏。

2.6 抚育管护

抚育是保证苗木存活率、保存率，提高碳汇林树木生长势的重要措施。碳汇造林要落实三年3次抚育管护期，造林后当年7～8月进行第1次抚育，第2年和第3年于每年5～6月各抚育1次，抚育内容主要包括间苗定株、补植、除草、施肥等措施。

2.6.1 间苗定株

针对播种造林，待苗木出土后一个生长季，进行间苗，在未成林期末前完成定株。同时植苗造林一个生长季之后，根据种植苗木存活情况在造林季节进行补植，以保持合理的林分密度。

2.6.2 除草

以带状或块状方式进行除草，重点割除种植点周边1 m半径范围内杂清理出充足的林木生长空间。五节芒长势旺盛地区需要造林当年5～6月和7～8月各一次林地抚育，次年6月抚育1次，第三年6月抚育一次，抚育内容均为清除苗木半径1 m范围内生长的五节芒，监测苗木长势，若受五节芒干扰较大，增加抚育清除频次，直至林木生长不受影响。鄂西旺盛生长的葛藤易缠绕苗木，造林后需要有专人管护，定期巡查，全域清除葛藤，直至林分郁闭。碳汇林造林的未成林期除草任务是决定造林成活的重要措施。

2.6.3 施肥

施肥主要是针对土壤贫瘠的造林地，用以改良土壤，可后在抚育管护期追肥，每次每株施复合肥0.15～0.30 kg，与除草、松土、培土等工作同步，沿树冠投影两侧开挖适度浅沟，用土覆盖压实。

2.6.4 未成林管护

针对碳汇新造林充分落实森林防火、林木病虫害防治，保障林分的健康状况和稳定性，降低林内碳排放和碳泄漏风险。一是加强对林内防火通道的建设、维护，定期清除林地清理产生的灌草、抚育采伐的剩余物等枯死组织，减少林地可燃物；二是对碳汇造林过程中或成林后的病虫害，应加强监控，及时隔离和清除病虫危害木，有效减少病源，主要采取以生物防治为主的森林病虫害综合防治措施。

2.7 其他工作

及时做好调查卡片填写、资料整理、碳汇计量与监测工作。根据项目各相关资料完善档案管理，长期跟踪做好项目实施效果和效益情况评价[16]。特别是要严格记录碳汇造林活动，如造林活动中的整地、苗木运输、浇水施肥、抚育管理等过程中施用机械器具增加的温室气体排放，这将作为碳汇计量和监测的重要依据。

3 建议与对策

开展碳汇造林已成为践行“双碳”战略的重要手段，在科学规划基础上，如何将碳汇林建设落实到位，这将决定未来碳汇林能否有效发挥其重要作用。结合以上对湖北省碳汇造林技术等方面阐述，提出以下几点建议：

(1)碳汇计入期为20～60年，项目实施前需考虑造林地土地使用权在计入期内发生变化的可能性，避免因土地使用权问题而导致项目中断。评估项目实施单位是否具有可行的营造林方案和保障措施，确保造林成效可以得到有效保护。

(2)科学评估、精准计量。项目实施基线情形与额外性论证、事前及事后碳层划分、基线碳汇量、项目碳汇量等计算评估均涉及多项运算，设计编制单位在设计阶段需严格参照《碳汇造林项目方法学》进行评估计算。

(3)抓好抚育管护，落实绩效管理制度。要在常规造林竣工、抚育竣工验收结束后，对管理者实行严格要求，制定合理管理计划，强化造林后的管护工作，切实做到“三分种，七分管”，做好后期抚育工作，确保实现绩效目标。