孫輝祥，宋 玥，孫智勇

（東北林業(yè)大學(xué)，哈爾濱150040）

1 引言

自《京都協(xié)議書》的簽訂以來，全世界范圍內(nèi)碳金融領(lǐng)域也隨之蓬勃發(fā)展。碳匯作為碳金融的重點內(nèi)容之一，主要是指陸地生態(tài)系統(tǒng)吸收并儲存的二氧化碳的多少。根據(jù)德國全球變化咨詢委員會的估算，森林碳匯在陸地生態(tài)系統(tǒng)二氧化碳的總儲量中占比最大[1]，同時造林再造林的清潔發(fā)展機制（CMD）項目也逐漸受到了各國的重視。因此森林碳儲量的變化作為森林碳匯的重要因素、CMD 項目的重點問題，其價值愈發(fā)重要。自20 世紀90 年代以來，全世界范圍內(nèi)的專家學(xué)者都對森林碳匯進行了大量調(diào)查研究，但是不同區(qū)域都有著各自的特點不能一概而論，所以區(qū)域森林碳匯的估算便顯得尤為重要。

黑龍江省作為全國最大的重點國有林區(qū)，擁有著豐富的森林碳匯資源，因此對全國森林碳匯的影響更加深遠。目前對森林碳儲量的估算方法主要包括以下三種：生物量法、渦度相關(guān)法以及模型模擬法[2]。本文主要采用生物量法對黑龍江省的森林碳儲量進行預(yù)測。

2 研究方法及數(shù)據(jù)來源

2.1 研究方法

2.1.1 森林生物量的估算

目前對于森林生物量的估算方法主要有直接收獲法和模型估算法兩種，因前者需要耗費大量的人力物力，所以目前主要以模型估算法中的生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法為主。不同的森林種類、氣候條件等因素對森林蓄積量的影響是不同的，但是我國學(xué)者方精云等人[3]通過大量的實驗發(fā)現(xiàn)了不同類型的森林種類的森林生物量和林分蓄積量之間存在著一定的關(guān)系

針對于喬木林生物量的計算：

其中：B 為某一樹種的單位面積林分生物量（t/hm2），V 為某一樹種單位面積林分蓄積量（m3/hm2），a 和b 為參數(shù)。林分生物量指的是林木的活生物量，其中包括地上生物量（樹干、樹枝、樹葉和樹皮等）以及地下生物量（樹根），但并不包括森林生態(tài)系統(tǒng)中的灌木層、草本層、枯枝落葉層、森林土壤層以及枯死木等生物量。根據(jù)各專家學(xué)者的調(diào)查研究[4-7]，本文將其參數(shù)取值整理如表1，對于暫無明確轉(zhuǎn)換模型參數(shù)的樹種以近似樹種進行替代。

針對于經(jīng)濟林生物量的計算：

其中：S 為某一樹種的面積，c 為平均生物量密度。根據(jù)方精云等人的調(diào)查，c取23.7Mg/hm2。

2.1.2 森林碳儲量的估算

目前，國際上針對森林碳儲量的具體估算方法通常使用森林生物量乘以生物碳含量計算得到。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會推薦的生物碳含量參數(shù)為0.5，但是不同的樹齡、樹種之間含碳量各不相同，同時對于所有樹種均采用固定含碳系數(shù)也會造成很大程度的誤差。為了提高精度、縮小誤差，本研究中生物碳含量前人已有研究成果[8-9]中各樹種含碳率為依據(jù)進行測算,對于尚未建立含碳率模型的樹種，使用近似樹種或地區(qū)樹種平均值進行替代，具體數(shù)據(jù)見表1。

2.2 數(shù)據(jù)來源

本文主要采用黑龍江省第六次（1999—2003年）；第七次（2004—2008 年）；第八次（2009—2013 年）連續(xù)三次森林資源清查資料，由于在第六次森林資源清查中，喬木林優(yōu)勢樹種數(shù)據(jù)未將天然林和人工林進行分開統(tǒng)計，因此采用天然林、人工林面積之和進行分析。且黑龍江省緯度較高不適宜竹林生長，因此將喬木林和經(jīng)濟林作為森林類型分析對象。經(jīng)濟林以喬木經(jīng)濟林為主，因此將其計入喬木林中進行統(tǒng)計。

表1 優(yōu)勢樹種參數(shù)

3 估算結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

3.1 數(shù)據(jù)分類思路

由于本文采用的數(shù)據(jù)中對于森林類型的劃分采用了林型，林齡，起源方式等多重劃分標準，因此估算采用了類似的劃分思路進行分析，以尋找出碳儲量及密度較高的樹種及林齡段。

3.2 不同林型的碳儲量及碳密度

根據(jù)第六次到第八次全國森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)可以計算得出黑龍江省不同種類、不同時期的森林碳儲量及密度，具體統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表2。據(jù)估算，黑龍江省森林碳儲量總量由2003年的587.71Tg 增加到2008 年的615.75Tg，增量為28.03Tg，同比增長4.77%；又增加到2013 年的688.57Tg，增加量為72.82Tg，同2008 年比增長了11.8%。由此可見，黑龍江省森林碳儲量處于逐年增加趨勢，碳匯能力也逐年增強。從結(jié)構(gòu)占比上來說，黑龍江省碳儲量以喬木林為主，近三次統(tǒng)計數(shù)據(jù)，黑龍江省喬木林碳儲量占總碳儲量的99.9%，99.74%，96.11%，總體來說呈下降趨勢，其碳密度自2008 年起呈增加趨勢；而經(jīng)濟林比重由0.1%上升到3.89%，但是在碳密度方面仍然與喬木林有一定差距。

3.3 不同林齡喬木林優(yōu)勢樹種的碳儲量及碳密度

不同的樹種根據(jù)林齡不同可以劃分為幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林以及過熟林五種。由于黑龍江省樹種繁多，將作為研究對象的二十余種樹種三次請查數(shù)據(jù)逐一列出過于繁冗，因此選擇了每種樹齡在各次清查中排名靠前的樹種進行比較研究，其中碳儲量相近的樹種則在括號內(nèi)標注（見表3）。

在近三次黑龍江省森林清查中中齡林的碳儲量占的比重最大，占喬木林總碳儲量的42.75%～46.78%，近熟林碳儲量占喬木林總碳儲量的比重為22.26%～27.12%，成熟林碳儲量占喬木林總碳儲量的比重為10.28%～13.46%，幼齡林碳儲量占喬木林總碳儲量的比重為9.47%～10.45%，過熟林碳儲量占喬木林總碳儲量比重為6.90%～10.28%；根據(jù)不同林齡占喬木林總碳儲量的比重排序為：中齡林＞近熟林＞成熟林＞幼齡林＞過熟林。

從變化趨勢上進行分析，中齡林、成熟林在近三次統(tǒng)計中總量占比呈下降趨勢，共計下降了4.02%和3.04%，近熟林、過熟林、幼齡林總量占比呈上升趨勢，共計上升了4.86%、2.09% 和0.12%；根據(jù)近三次統(tǒng)計不同林齡碳儲量占總碳儲量的增長趨勢排序為：近熟林＞過熟林＞幼齡林＞成熟林＞中齡林。

在第六次清查中可以看見，落葉松除了在近熟林這一林齡段沒有排入前三外，在其他林齡的分類中一直處于碳儲量最高的地位，而在第七次與第八次的清查數(shù)據(jù)的各林齡段中其碳儲量排名也位居前列。櫟類與闊葉混的碳儲量雖然有波動但也排名靠前，值得注意的是，在三次的清查數(shù)據(jù)中櫟類與樺木在中齡林的碳儲量十分接近，因此也將其列入排名之中（表4）。

不同的林齡在碳密度方面也存在顯著差異，總的來說，近熟林和過熟林的碳密度較大，幼齡林的碳密度較小，在第八次清查結(jié)果中不同林齡的碳密度按大小排序為：過熟林＞近熟林＞中齡林＞成熟林＞幼齡林。

根據(jù)數(shù)據(jù)進行排列分析，由于第六次清查數(shù)據(jù)中樹種較少，因此增加了后面兩次清查數(shù)據(jù)的排行以增加可比性，并反映出第六次清查數(shù)據(jù)中碳密度較高樹種的變化趨勢。

碳密度作為單位面積碳儲量的指標，拋開了面積的影響，在幼齡林中，第八次清查中的楓樺與櫟類的碳密度最高，第六次的數(shù)據(jù)中碳密度最高的樟子松在后兩次的清查數(shù)據(jù)中顯得十分普通，卻在中齡林的碳密度中排名靠前，可能是由于樹齡增長而沒有幼齡樟子松的緣故，中齡林中櫟類的碳儲密度也處于較為穩(wěn)定的地位。實際上三次清查數(shù)據(jù)中，櫟類在各林齡段的碳密度均處于前列，在中齡林中，水胡黃碳密度也大；在近熟林中，除去櫟類外，其他碳密度較高的樹種排名波動較大，成熟林中，針葉松、紅松等松類碳密度較高；在過熟林中，樟子松、針葉混碳密度較高，落葉松排名波動比較劇烈，但總體數(shù)值卻比較穩(wěn)定。

3.4 不同起源喬木林中優(yōu)勢樹種的碳儲量與碳密度

根據(jù)已有數(shù)據(jù)進行計算，可得第七、八次森林資源清查中不同起源喬木林中優(yōu)勢樹種的碳儲量與碳密度，見表8。從總體上進行分析，第七次森林資源清查中碳儲量總量為1 247.81Tg，第八次森林資源清查中碳儲量總量為1 346.20Tg，同比上漲了7.89%；從起源上進行分析，天然林碳儲量占碳儲量總量的比重最大，兩次統(tǒng)計分別占91.77%和90.78%，人工林碳儲量兩次統(tǒng)計占比分別為8.23%和9.22%；從樹種方面進行分析，在天然林中平均碳密度較高的樹種依次為櫟類、樟子松、紅松和水胡黃，在人工林中平均碳密度較高的樹種依次為樟子松、水曲柳和闊葉混。

表2 不同類型、不同時期的森林碳儲蓄及密度

表3 碳儲蓄排行

表4 碳密度排行

4 總結(jié)與討論

4.1 研究結(jié)論

黑龍江省森林碳儲量自第六次全國森林資源清查中的587.71Tg提高到第八次的688.57Tg，同比增長17.16%，根據(jù)李奇等人[10]的研究，第八次全國森林資源清查全國森林植被碳儲量為6 135.68T，黑龍江省的森林碳儲量占全國碳儲量的12%，其中不同森林類型固碳能力差異顯著，喬木林作為黑龍江省碳儲備量最大的植被類型，喬木林碳儲量在三次清查中占比有下降趨勢，但絕對量卻在上升。不同類型喬木林植被碳儲量差異顯著，其中闊葉混、落葉松、櫟類等樹種為黑龍江省森林碳儲量主要貢獻樹種，在第八次清查中合計占黑龍江省喬木林碳儲量62.17%。黑龍江省喬木林從林齡的角度分析，中齡林和近熟林占了絕大多數(shù)，兩者碳儲備量之和占黑龍江省喬木林植被碳儲備量65%～73.9%。

在第八次全國森林資源清查中，全國森林植被碳密度為37.28Mg/hm2，黑龍江省的森林碳密度為31.44Mg/hm2，其中喬木林的碳密度也最高，為33.94Mg/hm2，不同類型的喬木林之間差異也十分明顯，在天然林中平均碳密度較高的樹種依次為櫟類、樟子松、紅松和水胡黃，在人工林中平均碳密度較高的樹種依次為樟子松、水曲柳和闊葉混。

4.2 結(jié)果討論

森林碳儲量對與森林碳匯的影響至關(guān)重要，同時也對陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫有著不可替代的作用。定期的森林資源清查對森林碳匯的估算起到了關(guān)鍵性作用，對清查結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析也顯得尤為重要。

黑龍江省森林絕對面積的上升說明黑龍江省近年來封山育林等政策對森林質(zhì)量的提高有著明顯的幫助。碳儲量作為一個總數(shù)據(jù)，在優(yōu)先重點保護的樹種選擇上有重要指導(dǎo)作用，這將保證黑龍江的碳儲總量在兼顧林產(chǎn)品開發(fā)使用的同時不會造成劇烈波動，而碳密度去除了面積的影響，在擴增新樹林的樹種選擇上兼顧生態(tài)平衡，將使在有限面積上獲得最大的碳儲量。黑龍江省在碳儲量方面應(yīng)當優(yōu)先保護中齡林與近熟林，并在木材砍伐等方面盡量避免這一林齡段的樹種，并保護落葉松、櫟類、闊葉混、白樺等樹種以保證碳儲量總量不會有太大波動，且需要加強對這一類樹種幼苗的撫育，不斷提升其蓄積量，增加碳儲量。而對于新的經(jīng)濟林的培育，應(yīng)當在兼顧經(jīng)濟利益與生態(tài)平衡的情況下，優(yōu)先選擇楓樺、樟子松、水曲柳、櫟類等碳密度較高的樹種，將有限的面積最大化地用于增加碳儲量。

雖然天然林在碳儲量和碳密度方面均優(yōu)于人工林，但是近年來天然林碳密度有下降趨勢，該趨勢的影響因素眾多，還有待專家學(xué)者進一步分析。

本研究主要采用生物量法進行估算，因此會產(chǎn)生一定程度的誤差。在參數(shù)選擇方面，本文選取的蓄積量）—生物量轉(zhuǎn)換參數(shù)（a 和b）取值在測算建模時可能會有一定差異，不同地區(qū)、不同時期、不同方法條件下計算出來的參數(shù)是不同的。其次，由于目前研究有限，一些樹種尚未建立估算模型，因此只能選擇相近參數(shù)進行分析，但是在實際應(yīng)用中會產(chǎn)生一定的誤差。同時在對經(jīng)濟林進行估算時，采用了平均生物量方法來進行計算，不同環(huán)境下平均生物量不同，本文選取了全國平均水平，會產(chǎn)生一定程度上的不確定性，為了提高精度需要進一步對不同種類的平均生物量分區(qū)研究。最后，由于含碳量的取值不同，可能會造成對于同一樹種進行計算時的結(jié)果產(chǎn)生差異，并且本文計算過程忽略了地下植被及枯落物層碳儲量的模擬，也會對碳儲量和碳密度產(chǎn)生一定程度的影響。