許瀛元，張思沖，國 徽，邢 爽，張人月

(黑龍江省高校地理資源與環(huán)境遙感重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室哈爾濱師范大學(xué)，哈爾濱150080)

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，約占全球植被碳庫的86%以上［1－2］，在降低大氣中溫室氣體的濃度、減緩全球氣候變暖中，具有十分重要的獨(dú)特作用。它在生長(zhǎng)過程中從大氣中吸收并儲(chǔ)存大量的二氧化碳;同時(shí)它又通過呼吸作用釋放一定量的二氧化碳，與其它植物相比，森林具有顯著的光合作用優(yōu)勢(shì)，比其它陸地生態(tài)系統(tǒng)更能有效地消耗、吸收、固定和儲(chǔ)存二氧化碳，森林生態(tài)系統(tǒng)每年固定的碳約占整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)的2/3［3］。

森林碳匯計(jì)量實(shí)際上是指對(duì)森林生物量計(jì)量其碳儲(chǔ)量變化，所以在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究森林碳儲(chǔ)量變化量，即森林碳匯量。碳儲(chǔ)量的估算方法有很多，采取的手段各不相同，概括起來，常見的方法有:生物量法、蓄積量法和渦旋相關(guān)法。本文基于黑龍江省森工林區(qū)第六次森林資源一類清算結(jié)果，主要采用蓄積量法估算不同林齡樹種生物量和碳儲(chǔ)量，最終估算其碳匯量和碳匯價(jià)值，從而為黑龍江省未來發(fā)展森工林區(qū)碳匯提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究區(qū)概況

黑龍江省森林工業(yè)總局林區(qū) (以下簡(jiǎn)稱森工林區(qū))是全國最大的國有林區(qū)，黑龍江森工林區(qū)的發(fā)展對(duì)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)、林區(qū)社會(huì)的穩(wěn)定、黑龍江省乃至更大尺度生態(tài)環(huán)境的保護(hù)都具有十分重要的意義。它位于小興安嶺、張廣才嶺、老爺嶺、完達(dá)山和長(zhǎng)白山之中。黑龍江省森工林區(qū)按自然地理位置，在經(jīng)營(yíng)上劃分為4大林區(qū):伊春、牡丹江、松花江和合江林區(qū)。地處東經(jīng)127°00'56″～134°05'00″，北緯 43°25'00″～49°08'24″。自然環(huán)境和地理緯度的不同，所形成的森林類型亦異，屬于地帶性寒溫帶針葉林帶、溫帶針葉林闊葉混交林帶和落葉闊葉林帶。

森工林區(qū)在1986～2000年間進(jìn)行了4次森林資源一類清查，本文主要是依據(jù)2000年末第6次清查結(jié)果:共有施業(yè)區(qū)面積1005.4×104hm2，占全省林業(yè)經(jīng)營(yíng)總面積的39.4%;共有林地面積784×104hm2，比1986年增加154×104hm2;森林覆蓋率為71.3%，比1986年增加14%;森林蓄積量為6.72×108m3，比1986年減少1977×104m3。

黑龍江省森工林區(qū)總面積為1099.92×104hm2。其中林業(yè)用地為856.28×104hm2，比1986年減少了42.13×104hm2，主要原因是推進(jìn)熟化速生豐產(chǎn)林基地，發(fā)展林農(nóng)符合經(jīng)營(yíng)工作，毀林開墾，超坡開荒及農(nóng)民侵權(quán)開墾。而有林地面積為783.64×104hm2，林地面積的增加與林業(yè)部門開展的各項(xiàng)工作是密不可分的;非林業(yè)用地面積為243.64×104hm2。森工林區(qū)各類土地面積的百分比如圖1所示。

圖1 森工林區(qū)各類土地面積的百分比Fig.1 The percentage of forest land area in the forestry industry region

2 研究方法

2.1 黑龍江省森工林區(qū)用材林不同林齡碳儲(chǔ)量估算方法

2.1.1 森林固碳量的估算

森林固碳量的估算有多種方法，主要有:生物量法、蓄積量法和渦旋相關(guān)法等，蓄積量法是生物量法的延伸，它繼承了生物量法的優(yōu)點(diǎn)，如操作簡(jiǎn)單、技術(shù)直接明了，有很強(qiáng)的實(shí)用性。蓄積量法是以森林蓄積量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的碳估算方法。根據(jù)對(duì)森林主要樹種抽樣實(shí)測(cè)，計(jì)算出森林中主要樹種的平均容重 (T/M3)，根據(jù)森林的總蓄積量求出生物量，再根據(jù)生物量與碳量的轉(zhuǎn)換系數(shù)求森林的固碳量［4］。從木材體積到碳噸數(shù)的換算因子為:1m3木材=0.28 t碳 (針葉樹和楊樹):1m3木材=0.30 t碳 (除楊樹外的闊葉樹)。闊葉樹和楊樹的樹葉:3.4 t/hm2;針葉樹的樹葉:9.6 t/hm2［5］。

2.1.2 黑龍江省森工林區(qū)不同林齡林木生物量碳儲(chǔ)量

本研究根據(jù)2000年黑龍江省森工林區(qū)面積蓄積統(tǒng)計(jì)資料，黑龍江省森工林區(qū)總面積1099.92×104hm2，用材林齡組平均公頃蓄積為77 m3，森工林區(qū)用材林齡組面積蓄積統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 森工林區(qū)用材林齡組面積蓄積統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Statistics of forest area and volume in different forest age groups

由于以上資料僅包括森工林區(qū)用材林和不同林齡林木的總面積和蓄積，不包括地下植物碳儲(chǔ)量和林地碳儲(chǔ)量。所以本文只考慮一種情況:森林碳匯量只計(jì)算林木生物量固碳量，則:

林木生物量碳儲(chǔ)量=森林蓄積×擴(kuò)大倍數(shù)×容積系數(shù)×含碳率=v×δ×ρ×γ=v×1.9×0.5×0.5。

其中，V為森林立木蓄積量;δ為蓄積擴(kuò)大系數(shù)，值為1.9;ρ為容積系數(shù)，值為0.5;γ為樹木含碳率，值為 0.5［6］。

由上式可得出森工林區(qū)不同林齡生物碳儲(chǔ)量見表2。

表2 不同林齡林木生物量碳儲(chǔ)量計(jì)算及結(jié)果Tab.2 Carbon storage capacity of forest biomass at different forest ages

由表2可以得出:黑龍江省森工林區(qū)用材林不同林齡林木總生物碳儲(chǔ)量為26351×104t碳，其中幼齡林生物量碳儲(chǔ)量占總碳儲(chǔ)量的14.16%，中齡林碳儲(chǔ)量占49.49%，近熟林碳儲(chǔ)量占24.57%，成熟林占10.58%，過熟林占1.20%。說明中齡林和近熟林占比重比較大，而且占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，是該區(qū)域潛在的巨大碳庫。由于樹木碳儲(chǔ)存密度一般隨著齡級(jí)的增長(zhǎng)而增加，到過熟林時(shí)森林碳密度達(dá)到最大［7］，因此隨著幼齡林、中齡林、近熟林以及成熟林的不斷生長(zhǎng)，其碳密度會(huì)不斷增大。隨著幼齡林不斷的生長(zhǎng)，密度也會(huì)不斷增加，因而具有很大的碳匯潛力。

2.2 黑龍江省森工林區(qū)用材林不同林齡生物碳匯價(jià)值估算

2.2.1 生物碳匯

碳匯是指森林吸收并儲(chǔ)存二氧化碳的多少或者說是森林吸收并儲(chǔ)存二氧化碳的能力。該觀點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在生長(zhǎng)過程中吸收并儲(chǔ)存大氣中的大量二氧化碳，同時(shí)森林的采伐和破壞，又將其儲(chǔ)存的二氧化碳釋放到大氣中(即碳源)［8］。因此，森林既可以稱為碳匯，又可以稱為碳源。森林碳匯是指森林生態(tài)系統(tǒng)吸收大氣中的二氧化碳并將其固定在植被和土壤中，從而減少大氣中二氧化碳濃度的過程，屬于自然科學(xué)范圍，而林業(yè)碳匯是指通過實(shí)施造林、再造林和森林管理，減少毀林等活動(dòng)，吸收大氣中的二氧化碳并與碳匯交易相結(jié)合的過程、活動(dòng)或機(jī)制。既有自然屬性，也有社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性［9］。因此，弄清楚碳匯的定義，是進(jìn)行研究的前提。本文研究的森工林區(qū)碳匯主要屬于其自然科學(xué)范疇。

2.2.2 森林生物碳匯價(jià)值估算方法

每年中國森林凈固碳量為8.63×107t(碳重)，中國森林 (1990年)每年可以從大氣中凈吸收并儲(chǔ)存3.16 ×108t CO2(CO2重)［10］，即固碳量是吸收并儲(chǔ)存CO2的27.27%。森林生物碳匯價(jià)值計(jì)算如下:

采用國際CO2價(jià)格3美元/t，則每t碳價(jià)格為3× (44/12)=11美元;

按當(dāng)前匯率1美元=6.31元人民幣計(jì)算，則每t碳價(jià)格為69.41元;

吸收CO2量=碳匯量×(44/12);

釋放O2量=碳匯量×(32/12);

氧氣價(jià)格采用工業(yè)氧氣售價(jià)600元/t。

2.2.3 黑龍江省森工林區(qū)用材林不同林齡生物碳匯價(jià)值估算

由表2計(jì)算可知，黑龍江省2000年森工林區(qū)用材林生物碳儲(chǔ)量為26351×104t碳，按目前國際上碳匯價(jià)格每t碳為11美元計(jì)算，目前黑龍江省森工林區(qū)用材林生物碳匯價(jià)值為289861×104美元，合人民幣182.9億元。同時(shí)吸收CO29.66億t，釋放O27.03億t，釋放氧價(jià)值達(dá)4218億元。不同林齡林木生物碳匯價(jià)值估算同理，估算結(jié)果見表3。

表3 不同林齡林木生物碳匯價(jià)值Tab.3 The biological carbon value of forest biomass at different forest ages

從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度考慮，只有林木生物固碳量可以進(jìn)入森林碳貿(mào)易過程，而林下植物和林地固碳量則不應(yīng)參與到森林碳貿(mào)易中。因此，目前黑龍江省森工林區(qū)用材林生物碳匯價(jià)值可以有182.9億元進(jìn)入森林碳貿(mào)易市場(chǎng)。說明黑龍江省森工林區(qū)用材林對(duì)于黑龍江省碳匯價(jià)值有較大的貢獻(xiàn)，如果能夠保護(hù)好現(xiàn)有的森林資源，讓其自然生長(zhǎng)，黑龍江省森工林區(qū)用材林將發(fā)揮越來越重要的碳匯功能。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

(1)由表2可以得出:黑龍江省森工林區(qū)用材林不同林齡林木總生物碳儲(chǔ)量為26351×104t碳，其中幼齡林生物量碳儲(chǔ)量占總碳儲(chǔ)量的14.16%，中齡林碳儲(chǔ)量占49.49%，近熟林碳儲(chǔ)量占24.57%，成熟林占10.58%，過熟林占1.20%。說明中林齡和近熟林占比重比較大，而且占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，是該區(qū)域潛在的巨大碳庫。

(2)由表3得出，目前黑龍江省森工林區(qū)用材林生物碳匯價(jià)值為289861×104美元，合人民幣182.9億元。同時(shí)吸收 CO29.66億 t，釋放O27.03億t，釋放氧價(jià)值達(dá)4218億元。有182.9億元進(jìn)入森林碳貿(mào)易市場(chǎng)，其中中齡林為90.5億元，占49.48%，貢獻(xiàn)最大。因而我們需要在保護(hù)中齡林的同時(shí)不斷發(fā)展幼齡林。

(3)不同林齡林木碳儲(chǔ)量有較大的差異，中齡林的生物碳儲(chǔ)量較高，幼齡林次之，過熟林最低。

3.2 討論

(1)本文采用蓄積量法估算生物碳儲(chǔ)量時(shí)只考慮了一種情況，即森林碳匯量只計(jì)算林木生物量固碳量，并未包括林木生物碳儲(chǔ)量、林下植物碳儲(chǔ)量和林地碳儲(chǔ)量。所以所得的結(jié)論并不是很完善。

(2)由于森林生態(tài)系統(tǒng)本身的復(fù)雜，在對(duì)森林碳匯的估測(cè)中所使用的數(shù)據(jù)不夠全面和完善，只用一種估算方法也比較局限，因而估計(jì)結(jié)果不夠全面。大尺度、大范圍研究多，小區(qū)域、小范圍研究少［11］。

(3)由于蓄積量法是生物量法的繼承也就在所難免的產(chǎn)生一些計(jì)量誤差。在對(duì)轉(zhuǎn)換系數(shù)的選擇上只區(qū)分了樹種，而對(duì)其它因素卻并沒有加以考慮，因而并沒有實(shí)質(zhì)性的突破。

［1］周曉峰.中國森林與生態(tài)環(huán)境［M］.北京:中國林業(yè)出版社，1999.

［2］袁嘉祖，范曉明.中國森林碳匯功能的成木效益分析［J］.河北林果研究，1997，12(l):20 －24.

［3］孫麗英，李惠民，董文絹.在我國開展森林碳匯項(xiàng)目的利弊分析［J］.生態(tài)科學(xué)，2005，24(1):42.

［4］楊海軍，邵全琴，陳單奇，等.森林碳蓄積量估算方法及其應(yīng)用分析［J］.地球信息科學(xué)，2007，9(4):5 －12.

［5］張 坤.森林碳匯計(jì)量和核查方法研究［D］.北京:北京林業(yè)大學(xué)，2007.

［6］張漢永，肖臘興.軟枝油茶扦插育苗技術(shù)［J］.廣東林業(yè)科技，2005(2):76－78.

［7］王效科，馮宗煒.中國森林生態(tài)系統(tǒng)中植物固定大氣碳的潛力［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2000，19(4):72 －74.

［8］郭樹平.黑龍江省碳儲(chǔ)量及碳匯潛力分析［J］.森林工程，2011，27(3):9－11.

［9］李怒云.中國林業(yè)碳匯［M］.北京:中國林業(yè)出版社，2007.

［10］李 堅(jiān).生物質(zhì)復(fù)合材料學(xué)［M］.北京:科學(xué)出版社，2008.

［11］楊水清，文 冰，方小林.基于web的森林碳匯信息服務(wù)系統(tǒng)的研究［J］.中國林業(yè)經(jīng)濟(jì)，2008(2):9，19.