鄭德祥，廖曉麗，李成偉，葉倩玲，陳平留

(1.福建農(nóng)林大學(xué) 林學(xué)院，福建 福州 350002;2.閩江學(xué)院，福建 福州 350002;3.福建省建甌市林業(yè)局，福建 南平353100)

森林是陸地生物圈的主體，它不僅對(duì)維護(hù)區(qū)域生態(tài)環(huán)境上有著重要作用，而且為全球碳平衡做出了巨大的貢獻(xiàn)。這是由于森林本身維持著大量的碳庫(kù)(約占全球植被碳庫(kù)的86%以上)，同時(shí)森林也維持著巨大的土壤碳庫(kù)(約占全球土壤碳庫(kù)的73%)，此外，與其它陸地生態(tài)系統(tǒng)相比，森林生態(tài)系統(tǒng)具有較高的生產(chǎn)力，每年固定的碳約占整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)的三分之二[1]。因此，森林生態(tài)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)全球碳平衡、減緩大氣中CO2等溫室氣體濃度上升以及維護(hù)全球氣候等方面具有不可替代的作用。福建地處東南沿海，與臺(tái)灣隔海相望，陸地面積12.14萬(wàn)km2，海域面積13.6萬(wàn)km2，屬亞熱帶，氣候溫和、雨量充沛、光照充足、土壤肥沃，具有發(fā)展林業(yè)得天獨(dú)厚的自然條件。全省山地面積約占土地面積的80%，素有“八山一水一分田”之稱。森林資源對(duì)于福建省經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國(guó)土生態(tài)安全具有重大意義，故本研究擬以福建省一類調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計(jì)算分析近十余年的碳儲(chǔ)量和碳密度變化，為福建省區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設(shè)和碳儲(chǔ)量管理提供理論依據(jù)。

1 福建省森林資源狀況變化分析

森林資源連續(xù)清查體系(簡(jiǎn)稱一類調(diào)查)是我國(guó)森林資源監(jiān)測(cè)體系的重要構(gòu)成部分，是掌握森林資源宏觀現(xiàn)狀，消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，制定和調(diào)整林業(yè)方針政策、計(jì)劃的重要依據(jù)。因此本研究以福建省森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行碳儲(chǔ)量估算，我國(guó)的森林資源連續(xù)清查體系為每5年1次，福建省自1998年以來近3期的森林資源連續(xù)清查結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 1998—2008年福建省森林資源連續(xù)清查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)Tab.1 Statistical data of Fujian Province continuous forest inventory from 1998 to 2008

表1數(shù)據(jù)表明:自1998年至2003年，福建省林業(yè)用地面積略有增加，其中有林地面積增加明顯，一方面與1998年以來天然林保護(hù)及生態(tài)公益林建設(shè)工程實(shí)施緊密相關(guān)，天然林及生態(tài)林保護(hù)使林地破壞相對(duì)減少，另一方面則與林業(yè)政策改革及市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)變化有關(guān)，尤其是2001年的林業(yè)稅費(fèi)減負(fù)與木材市場(chǎng)回暖，大大促進(jìn)了普通林農(nóng)的營(yíng)林積極性，從而提高了活立木蓄積，并使無林地比例下降。2008年由于第7次調(diào)查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將原屬于有林地的經(jīng)濟(jì)林調(diào)整為喬木經(jīng)濟(jì)林和灌木經(jīng)濟(jì)林，從而使有林地面積減少而灌木林林地面積有較大的增長(zhǎng)。結(jié)合1998—2008年的林地地類變化可見，隨著林業(yè)政策改革與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，福建省森林資源整體質(zhì)量有所提高，主要表現(xiàn)在全省森林面積穩(wěn)中略升，無林地的減少與未成林造林地的增加，而單位活立木蓄積量也有了明顯的提高，森林覆蓋率得以提高，這將有利于全省生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步改善。

2 森林碳儲(chǔ)量估算方法

目前國(guó)際通用的森林生物量區(qū)域尺度推算方法有3類:平均生物量法、平均換算因子法、換算因子連續(xù)函數(shù)法[2]。本文所使用數(shù)據(jù)為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，選用換算因子連續(xù)函數(shù)法作為生物量估算的方法。即以方精云等[2]建立的各個(gè)林分類型生物量與蓄積量之間的回歸方程，根據(jù)資源清查資料中已有的各林分蓄積量，計(jì)算其相應(yīng)的生物量。而后將森林生物量乘以轉(zhuǎn)換系數(shù)(采用目前國(guó)際上常用的轉(zhuǎn)換系數(shù)0.5，即每克干物質(zhì)的碳儲(chǔ)量)從而得到各森林類型碳儲(chǔ)量。各森林類型生物量計(jì)算方法如下:

(1)喬木林生物量的計(jì)算:

(1)式中:Y為每公頃生物量，x為每公頃蓄積量，a和b為參數(shù)。各優(yōu)勢(shì)樹種的計(jì)算參數(shù)見表2[3]。

(2)灌木林生物量的計(jì)算。由于福建省森林資源清查數(shù)據(jù)中只提供了各地區(qū)灌木林的面積，因而對(duì)于灌木林生物量的估算，依據(jù)公式:灌木總生物量=單位面積灌木生物量×面積[4]來計(jì)算。灌木林的生物量利用我國(guó)秦嶺淮河以南的灌木林平均生物量值19.76 t/hm2[5]。

(3)竹林生物量的計(jì)算。竹林的總生物量是由總株數(shù)和平均單株生物量來推算。在全省森林資源清查資料中，以毛竹為主，毛竹的單株生物量為22.5 kg/株[5]。

表2 各優(yōu)勢(shì)樹種生物量與蓄積量回歸方程參數(shù)Tab.2 Parameters of dominant tree species biomass and volume regression equation

(4)經(jīng)濟(jì)林生物量的計(jì)算。經(jīng)濟(jì)林的生物量=單位面積平均生物量×面積。單位面積平均生物量采用我國(guó)經(jīng)濟(jì)林的平均生物量23.7 t/hm2[5]。

3 福建省各森林類型碳儲(chǔ)量、平均碳密度空間分布及其動(dòng)態(tài)變化

根據(jù)上述生物量與碳儲(chǔ)量估算方法，以表1、表2中1998—2008年3期福建省森林資源數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用換算因子連續(xù)函數(shù)法計(jì)算1998、2003、2008年福建省各森林類型的碳儲(chǔ)量和碳密度結(jié)果如表3所示。

表3 1998—2008年福建省喬木林類森林面積蓄積量Tab.3 Forest area and volume of arbors in Fujian Province from 1998 to 2008

表4 1998—2008年福建省非喬木類森林面積與株數(shù)Tab.4 Forest area and tree number of Non －arbors in Fujian Province from 1998 to 2008

由表5計(jì)算可得，1998—2003年，福建省森林碳儲(chǔ)量由2 152 993 t增長(zhǎng)到2 508 537 t，增長(zhǎng)總量為355 544 t，年均增長(zhǎng) 71 108.8 t，年均增長(zhǎng)率為 3.3%，平均碳密度由38.55 t/hm2上升到57.56 t/hm2，至2008年，全省碳儲(chǔ)量增長(zhǎng)至2 753 146 t，5年共增加244 609 t，年均每年增長(zhǎng)48 921.8 t，年均增長(zhǎng)率2.0%，平均碳密度則升至65.65 t/hm2。綜上數(shù)據(jù)表明自1998年以來，福建省森林碳儲(chǔ)量提高明顯，至2003年的平均碳密度已超過中國(guó)森林平均碳密度水平(41.1 t/hm2)，并保持穩(wěn)步增長(zhǎng)趨勢(shì)。

從喬木類與非喬木類森林類型的碳儲(chǔ)量動(dòng)態(tài)變化分析，1998—2008年，喬木類森林無論是針葉類還是闊葉類的森林總碳儲(chǔ)量均有較大幅度的提高，闊葉類森林碳儲(chǔ)量增長(zhǎng)幅度大于針葉類碳儲(chǔ)量增長(zhǎng)幅度，究其原因與1998年中國(guó)實(shí)行天然林保護(hù)工程后尤其是天然闊葉林的限制性利用有著直接的關(guān)系。而2003—2008年由于木材市場(chǎng)回暖、林權(quán)制度改革與國(guó)家林業(yè)政策(如中央9號(hào)文件)的調(diào)整，使多數(shù)林農(nóng)更傾向于速生針葉林的經(jīng)營(yíng)，從而針葉類森林碳儲(chǔ)量增加明顯，但闊葉類森林如果排除喬木類經(jīng)濟(jì)林(多數(shù)喬木經(jīng)濟(jì)林為闊葉類喬木)的因素后，其增長(zhǎng)并不明顯，碳密度甚至有下降趨勢(shì)，應(yīng)引起足夠重視。

表5 1998—2008年福建省森林碳儲(chǔ)量、平均碳密度Tab.5 Forest carbon storage and average density in Fujian Province from 1998 to 2008

4 福建省森林的碳儲(chǔ)量齡組結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化

與森林資源的年齡結(jié)構(gòu)一樣，森林碳儲(chǔ)量的年齡結(jié)構(gòu)及其變化將直接影響其可持續(xù)利用，喬木類森林作為福建省森林碳儲(chǔ)量的主體構(gòu)成部分，其年齡結(jié)構(gòu)合理性與變化對(duì)于森林碳儲(chǔ)量具有舉足輕重的影響，為此以下就福建省1998—2008年喬木類森林各齡組的碳儲(chǔ)量和平均碳密度進(jìn)行比較分析，計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表6 1998—2008年福建省不同齡組森林碳儲(chǔ)量及碳密度Tab.6 Forest carbon storage and density of different age groups in Fujian Province from 1998 to 2008

由表6分析，1998、2003、2008年3期的碳儲(chǔ)量齡組結(jié)構(gòu)分布有所改善，幼齡林與中齡林的碳儲(chǔ)量占喬木層總儲(chǔ)量的比例雖然仍達(dá)到60%以上，但其比重呈下降趨勢(shì)，已由1998年的80.49%下調(diào)至2003年的68.34%與2008年的63.54%。與之對(duì)應(yīng)的則是近熟林以上林分的碳儲(chǔ)量增加，比重由1998年不足20%提高至2008年的36.45%，增長(zhǎng)幅度明顯，其增長(zhǎng)的原因主要是近、成熟林面積的增加，這表明福建省森林資源年齡結(jié)構(gòu)得以一定程度的優(yōu)化調(diào)整。然而從碳密度的年齡變化分析，與1998年相比，除幼齡林及2003年的過熟林的碳密度有所增加外，其他各齡組的碳密度均呈下降趨勢(shì)，中齡林與過熟林下降相對(duì)較少，而近熟林與成熟林林分下降幅度均超過了15%以上，在一定程度反映出了近熟林及成熟林林分質(zhì)量的下降，這將不利于森林碳儲(chǔ)量的持續(xù)利用，如何提高可利用森林的林分質(zhì)量成為今后森林碳利用的一個(gè)主要問題之一。

5 小結(jié)與討論

(1)福建省森林碳儲(chǔ)量主要集中于喬木類森林，根據(jù)1998、2003、2008年3期的福建省森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)測(cè)算表明，喬木類森林碳儲(chǔ)量占森林總碳儲(chǔ)量的比例均超過了85%以上，分別為86.34%，87.81%和89.43%，可見喬木類森林在福建省森林占有舉足輕重的地位，這也與福建省“八山一水一分田”及其較高的森林覆蓋率的現(xiàn)狀相符。

(2)從福建省1998、2003、2008年3期的森林碳儲(chǔ)量及其密度的變化分析，在林業(yè)用地總量基本不變(或微變)的前提下，福建省森林總碳儲(chǔ)量與平均密度增量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，這與國(guó)家的林業(yè)政策轉(zhuǎn)變、市場(chǎng)體制改革、經(jīng)營(yíng)思想與實(shí)踐的轉(zhuǎn)變有著直接的關(guān)系，福建省森林質(zhì)量進(jìn)一步改善，森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)能力進(jìn)一步提高。

(3)根據(jù)1998、2003、2008年3期的喬木林碳儲(chǔ)量及其密度的齡組結(jié)構(gòu)分析，中幼齡林在喬木類森林的碳儲(chǔ)量分布中仍占主導(dǎo)地位，隨著近年來森林經(jīng)營(yíng)管理的發(fā)展，其比重逐步下降，近熟林以上林分碳儲(chǔ)量呈上升趨勢(shì)，這將進(jìn)一步改善福建省森林碳儲(chǔ)量的供給結(jié)構(gòu)，值得注意的，近熟林以上林分的碳密度有下降趨勢(shì)，林分質(zhì)量的下降問題應(yīng)引起重視。

(4)森林碳儲(chǔ)量研究已成為森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)管理研究的一個(gè)重要問題，本文對(duì)于森林碳儲(chǔ)量的計(jì)算分析僅包括喬木林、灌木林以及竹林的碳儲(chǔ)量，盡管其結(jié)果不影響本研究對(duì)于福建省森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的借鑒意義，但由于未包括林下草本層、凋落物層及林木根系等碳儲(chǔ)量的計(jì)算，受數(shù)據(jù)來源的限制等原因也限制了其作用的程度與范圍，希翼未來能就福建省森林碳儲(chǔ)量的樹種結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)及其他因子的相互作用作進(jìn)一步的研究。

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