劉金山，張萬林，楊傳金，黃 哲

(國(guó)家林業(yè)局中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院， 長(zhǎng)沙 410014)

西藏自治區(qū)人工林碳儲(chǔ)量估算

劉金山，張萬林，楊傳金，黃 哲

(國(guó)家林業(yè)局中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院， 長(zhǎng)沙 410014)

科學(xué)估算人工林碳儲(chǔ)量是了解人工造林固碳功能的基礎(chǔ)。我國(guó)人工林齡組成以幼齡林、中齡林為主，其中胸徑小于5cm的幼樹占一定的比例。林業(yè)上對(duì)胸徑小于5cm的喬木不計(jì)算其蓄積量，因此在應(yīng)用生物量—蓄積轉(zhuǎn)換模型估算人工林碳儲(chǔ)量時(shí)會(huì)導(dǎo)致估計(jì)值小于真實(shí)值。以西藏自治區(qū)人工林為例，通過建立單位面積蓄積—林齡的相關(guān)關(guān)系，提出了解決胸徑不足5cm的喬木碳儲(chǔ)量估算的方法，進(jìn)而估算了人工林植被碳儲(chǔ)量。

人工造林；碳庫(kù)；胸徑；西藏

引言

森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，是最主要的生物量和生產(chǎn)力的貢獻(xiàn)者，相應(yīng)的也是碳庫(kù)和碳匯的重要組成部分。通過增加森林面積和蓄積，減少森林損耗可以實(shí)現(xiàn)森林的碳匯功能?！毒┒甲h定書》規(guī)定中允許將通過造林、再造林和減少毀林等活動(dòng)獲得的碳匯用于部分抵消工業(yè)和能源部門的溫室氣體減排，并規(guī)定了可通過包括林業(yè)活動(dòng)在內(nèi)的項(xiàng)目活動(dòng)獲得的碳匯來抵消減限排額度。近年來，我國(guó)大力發(fā)展植樹造林，推進(jìn)國(guó)土綠化工作，人工林植被生長(zhǎng)產(chǎn)生了大量的森林碳匯。第二次至第五次森林資源連續(xù)清查期間，森林生態(tài)系統(tǒng)總碳匯為0.37Pg(1Pg=10億t)，其中人工林固定了0.39Pg 的碳，而天然林作為碳源釋放了0.02Pg 的碳[1]?？梢钥闯?，發(fā)展人工造林，增加森林碳匯，對(duì)于抵消工業(yè)二氧化碳排放，提升我國(guó)對(duì)溫室氣體減排負(fù)責(zé)任的大國(guó)形象和參與國(guó)際氣候談判提供有力的幫助。近年來，西藏自治區(qū)克服了冬春低溫干旱、夏秋干熱洪澇等惡劣的自然條件和地質(zhì)災(zāi)害的影響，大力發(fā)展人工林資源，人工造林面積逐年增加，為維護(hù)生態(tài)安全、鞏固生態(tài)屏障和增加森林碳庫(kù)做出了不懈的努力。

1 碳庫(kù)估算方法

利用西藏自治區(qū)人工林資源調(diào)查成果資料[2]中喬木林各小班優(yōu)勢(shì)樹種、面積、林齡和蓄積數(shù)據(jù)，通過分析主要人工林樹種單位面積蓄積量與林齡的關(guān)系，探尋蓄積量變化規(guī)律，進(jìn)而估算林木蓄積。參考全國(guó)人工林生物量—蓄積量模型[3]及各樹種含碳率[4]，估算人工林碳庫(kù)大小。

2 人工林單位面積蓄積—林齡模型

統(tǒng)計(jì)西藏人工喬木林各優(yōu)勢(shì)樹種(組)所占面積比例，楊樹類占51.24%，柳樹類占27.29%，云冷杉類占11.77%，闊葉混占2.49%。通過對(duì)西藏人工林資源調(diào)查數(shù)據(jù)按優(yōu)勢(shì)樹種(組)進(jìn)行整理，對(duì)不同樹種進(jìn)行單位面積蓄積—林齡建模，結(jié)果見表1。表中可以看出，占人工林面積比例較大的北京楊、藏川楊、新疆楊、竹柳、云杉、闊葉混，其林齡和單位面積蓄積相關(guān)性均為極顯著相關(guān)，表明林齡是影響西藏人工林單位面積蓄積的重要因素，通過林齡及小班面積可以估計(jì)小班蓄積。

表1 西藏人工林單位面積蓄積—林齡擬合方程優(yōu)勢(shì)樹種公 式北京楊y=784.8/(1+100.7×exp(-0.11x));r=0.85,n=931,P<0.001藏川楊y=379.28/(1+152.82×exp(-0.13x));r=0.73,n=436,P<0.001新疆楊y=24.9/(1+309.4×exp(-1.00x));r=0.39,n=206,P<0.001竹柳y=36.65/(1+8.94×exp(-0.20x));r=0.73,n=99,P<0.001云杉y=99.3/(1+413233×exp(-0.70x));r=0.94,n=23,P<0.001闊葉混y=39.4/(1+22.2×exp(-0.297x));r=0.68,n=47,P<0.001 注:x為林齡/n,y為單位面積蓄積/(m3/hm2),r為相關(guān)系數(shù),n為樣本數(shù)。

3 人工林碳儲(chǔ)量

人工林生物量估算與森林生物量估算一樣，需要建立生物量—蓄積量擬合關(guān)系。李克讓等[3]使用材積源生物量法，基于搜集整理的1209個(gè)人工林樣地實(shí)測(cè)生物量、蓄積量數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)回歸分析建立我國(guó)人工林分森林類型、分齡組的生物量—蓄積量線性擬合方程。利用西藏自治區(qū)人工林資源調(diào)查數(shù)據(jù)，結(jié)合生物量—蓄積量線性擬合方程，就可以推算出西藏人工林生物量大小，根據(jù)各樹種含碳率進(jìn)而推算碳儲(chǔ)量。

人工林碳儲(chǔ)量計(jì)算公式為：

式中，Ct為人工林總碳儲(chǔ)量；Sij、tij和Cij%分別為某一樹種某一小班的面積、林齡和含碳率；m為樹種個(gè)數(shù)；n為某樹種小班個(gè)數(shù)；a，b，c，d和k為常數(shù)。

3.1 單位面積蓄積—林齡擬合方程的適用性驗(yàn)證

根據(jù)表1給出的不同樹種擬合方程，對(duì)林木平均胸徑大于5cm的小班進(jìn)行單位面積蓄積估計(jì)，結(jié)合小班面積推算小班蓄積。使用生物量—蓄積量擬合方程，分別對(duì)根據(jù)林齡推算的小班蓄積和實(shí)測(cè)小班蓄積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。結(jié)果表明，使用實(shí)測(cè)小班蓄積推算的人工林植被碳儲(chǔ)量為487960t。而使用按林齡估算蓄積法推算的人工林植被碳儲(chǔ)量為465970t，比實(shí)測(cè)小班蓄積推算的碳儲(chǔ)量低4.5%，表明林齡估算法可以用來估計(jì)西藏自治區(qū)地區(qū)尺度上的人工林蓄積。

3.2 胸徑小于5cm幼樹碳儲(chǔ)量

在估算該部分碳庫(kù)時(shí)，由于人工林中部分地塊為未成林造林地，對(duì)于將來能成林的部分假定其生長(zhǎng)正常，符合表1給出的生長(zhǎng)模型；將來不能成林的部分忽略植被的蓄積和碳儲(chǔ)量。根據(jù)西藏自治區(qū)人工林資源調(diào)查報(bào)告，西藏人工造林成林率為51.15%。因此在計(jì)算人工林蓄積和碳儲(chǔ)量時(shí)，未成林造林地的51.15%假定生長(zhǎng)良好，按照表1給出的蓄積量—林齡模型及李克讓等[3]建立的生物量—蓄積量模型分別估算蓄積和生物量；另外48.85%的造林地因未能成林，蓄積量和生物量忽略不計(jì)。經(jīng)計(jì)算，胸徑小于5cm幼樹碳儲(chǔ)量為86.73萬t。

3.3 人工林碳庫(kù)分樹種、分齡級(jí)分布

利用西藏自治區(qū)人工喬木林各樹種面積蓄積，結(jié)合人工林生物量—蓄積轉(zhuǎn)換模型，推算西藏全區(qū)人工林主要優(yōu)勢(shì)樹種碳儲(chǔ)量見表2。截至2010年，西藏人工林碳儲(chǔ)量為133.33萬t。

表2 人工林分樹種、分齡級(jí)碳庫(kù)主要優(yōu)勢(shì)樹種碳儲(chǔ)量/t合計(jì)未成林幼齡林中齡林近熟林成熟林過熟林北京楊13105727368195614047397501895814947藏川楊92277632218126807959242671227114新疆楊2832265240755496977606673589551873竹柳1312162017817561902069527117533177云杉38376924720011203024539———闊葉混502142438351251127049744239223

4 展望

由于西藏自治區(qū)近年來大力發(fā)展人工林，低林齡和低胸徑幼樹占了較大比例，而在目前的森林資源連續(xù)清查體系中胸徑達(dá)不到5cm的幼樹不予檢尺，因此無法計(jì)算蓄積及生物量。本文嘗試?yán)眯罘e量—林齡模型對(duì)胸徑小于5cm幼樹的蓄積進(jìn)行估算，進(jìn)而推算該部分生物量和碳儲(chǔ)量。由于條件限制，在建模過程中所利用的樣木蓄積數(shù)據(jù)均為胸徑>5cm的數(shù)據(jù)，因此使用該模型估算的人工林生物量比真實(shí)生物量偏低。在研究森林生物量的工作中為全面估算整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的植被生物量，可以通過對(duì)胸徑分布模型[5]的研究探討樣地內(nèi)胸徑<5cm的樣木其胸徑分布結(jié)構(gòu)、分布概率概算該部分蓄積從而對(duì)樣地蓄積(原蓄積為胸徑>5cm樣木蓄積累加)進(jìn)行校正，進(jìn)而建立更合理的生物量—林齡模型。

[1] Fang J Y，Chen A P，Peng C H，et a1．Changes in forests biomass carbon storage in China between 1949 and 1998[J]．Science，2001，292 :2320-2322．

[2] 西藏自治區(qū)林業(yè)局.西藏自治區(qū)人工林資源調(diào)查報(bào)告[R].2010.

[3] 李克讓，黃玫，陶波，等. 中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)過程及對(duì)全球變化響應(yīng)與適應(yīng)的模擬研究[M].北京: 氣象出版社, 2009.

[4] 李?？?，雷淵才. 中國(guó)森林植被生物量和碳儲(chǔ)量評(píng)估[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社，2010: 60.

[5] 曾偉生，廖志云. 西藏天然林直徑分布模型及其應(yīng)用研究[J].中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2008，27(3):4-7.

PlantationCarbonPoolEstimationofTibetAutonomousRegion

LIU Jinshan,ZHANG Wanlin,YANG Chuanjin,HUANG Zhe

(Central South Forest Inventory and Planning Institute of State Forestry Administration, Changsha 410014,Hunan,China)

Scientific estimation of plantation carbon stocks is the basis of understanding carbon sequestration function of afforestation.The most of plantation in China were young and middle-aged forest,there were a certain proportion of those saplings with the diameter at breast height of 5 minus cm in the total afforestation. Cerrently we don't calculated accumulation on those trees with DBH less than 5cm in forestry, thus it will cause the estimated value less than the true value in the application of biomass-accumulation convert models to estimate the plantation carbon stocks. Plantation of the tibet autonomous region, for example, through establishment of the relationship between unit stock volume and forest age, trees with DBH less than 5cm carbon stock estimation method was put forward, so as to estimate the plantation vegetation carbon stocks,.

afforestation;carbon pool;DBH;Tibet

2013-01-07

劉金山(1986-)，男，山東煙臺(tái)人，碩士，從事森林資源監(jiān)測(cè)、林業(yè)碳匯計(jì)量監(jiān)測(cè)等工作。

S718.55

B

1003-6075(2013)01-0042-03