楊青川

（遼寧省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃監(jiān)測(cè)院，遼寧 沈陽(yáng) 110122）

二氧化碳是使全球氣候變暖的罪魁禍?zhǔn)字?。隨著氣候的加劇變化，如何固定和減少排放二氧化碳逐漸成為研究熱點(diǎn)。森林通過(guò)光合作用，在陸地生態(tài)系統(tǒng)中吸收二氧化碳的能力最強(qiáng)，在固定二氧化碳和減緩全球氣候變化中承擔(dān)著重要作用[1]。因此，對(duì)森林碳儲(chǔ)量和碳儲(chǔ)密度的研究就顯得尤為重要。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)此做了大量研究?；谏仲Y源連續(xù)清查數(shù)據(jù)，采用生物量和蓄積量的統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)系的轉(zhuǎn)換函數(shù)，結(jié)合含碳系數(shù)，對(duì)省級(jí)尺度區(qū)域的生物量和碳儲(chǔ)量進(jìn)行估算[2-3]。有的對(duì)灌木林的碳儲(chǔ)量及驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了分析[4]。

清原地區(qū)自然資源豐富，在遼寧省內(nèi)位居前列。研究清原縣各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種不同林齡組的碳含量和碳儲(chǔ)密度，對(duì)掌握遼寧省東部山區(qū)的碳匯功能有重要的意義，可為該地區(qū)的森林碳儲(chǔ)量估算提供理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

清原縣地處遼東山地丘陵區(qū)，地勢(shì)東南高，西北低。吉林哈達(dá)嶺山脈在縣境北部呈東北西南走向。在中溫帶亞濕潤(rùn)區(qū)內(nèi)，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，雨熱同季，四季分明，冬季漫長(zhǎng)寒冷，夏季炎熱多雨。年平均氣溫3.9～5.4 ℃，＞10 ℃的年活動(dòng)積溫2 497.5～2 943.0 ℃，無(wú)霜期120～139 d，平均日照2 433 h。年降水量700～850 mm，降雨量集中在6～8月份，植物生長(zhǎng)季在4～9月。清原縣境內(nèi)河流、水庫(kù)眾多，遼河的一級(jí)支流渾河、清河、柴河與松花江的源頭之一柳河發(fā)源于清原縣境內(nèi)，境內(nèi)河流密布、水源充沛。

2 試驗(yàn)方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究數(shù)據(jù)來(lái)源于2015 年清原縣森林資源變更數(shù)據(jù)。涵蓋縣內(nèi)所有森林林班小班，是完整的森林資源數(shù)據(jù)，可以全面完整的反映該區(qū)域內(nèi)的森林資源情況。從中提取各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種不同齡組的數(shù)據(jù)用于生物量和碳儲(chǔ)量估算。

2.2 優(yōu)勢(shì)樹(shù)種生物量估算

獲取森林植被生物量的方法有通過(guò)直接收獲樣地內(nèi)植被，測(cè)定生物量的收獲法，有通過(guò)測(cè)樹(shù)因子或者蓄積量建立生物量模型的模型模擬法以及通過(guò)測(cè)定二氧化碳濃度變化估算生物量的微氣象學(xué)法。

本研究采用可以在較大尺度上應(yīng)用的蓄積量—生物量模型法，估算清原地區(qū)喬木林和疏林的生物量。具體模型如下式，即：

其中：用B 代表林木生物量（t），用V 代表林木蓄積量（m3），a、b 是回歸方程的參數(shù)。采用已經(jīng)公布的各個(gè)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的最優(yōu)蓄積量—生物量回歸方程估算生物量，具體方程見(jiàn)表1。其中的方程參數(shù)是各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種全國(guó)平均參數(shù)。個(gè)別沒(méi)有方程和參數(shù)的樹(shù)種，采用相似樹(shù)種值代替。經(jīng)濟(jì)林不參與計(jì)算。

表1 各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種蓄積—生物量方程

2.3 優(yōu)勢(shì)樹(shù)種碳儲(chǔ)量估算

關(guān)于含碳量的測(cè)定，有的學(xué)者用元素分析儀測(cè)算[5]，有的用化學(xué)方法測(cè)定[6]，得出的結(jié)果各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的含碳率大多在一個(gè)區(qū)間范圍內(nèi)，即0.45～0.5 之間，一般采用統(tǒng)一數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。目前在大面積分析上，國(guó)內(nèi)學(xué)者大多采用生物量與含碳率的乘積計(jì)算碳儲(chǔ)量。由于本研究對(duì)象包括不同優(yōu)勢(shì)樹(shù)種，含碳率有差異，不能采用統(tǒng)一數(shù)值估算。同一樹(shù)種不同齡組的含碳率差異不大，因此采用業(yè)內(nèi)認(rèn)可的《造林項(xiàng)目碳匯計(jì)量監(jiān)測(cè)指南》以及已經(jīng)公布的同一樹(shù)種的平均含碳率進(jìn)行碳儲(chǔ)量估算。目前還沒(méi)有確切參數(shù)的樹(shù)種采用含碳率0.5 計(jì)算[3]。碳儲(chǔ)密度為碳儲(chǔ)量值與面積的比值。

3 結(jié)果與分析

3.1 清原縣天然林各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種不同齡組碳儲(chǔ)量

經(jīng)過(guò)計(jì)算，清原縣天然林各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種不同齡組的碳儲(chǔ)量見(jiàn)表2。從各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的總碳儲(chǔ)量上看，天然林中柞樹(shù)碳儲(chǔ)量為4 103 549.46 t，占天然林總碳儲(chǔ)量的84.38%，其次為樺樹(shù)206 490.58 t，占天然林總碳儲(chǔ)量的4.25%，花曲柳碳儲(chǔ)量為175 376.26 t，占天然林總碳儲(chǔ)量的3.61%。從各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的不同齡組碳儲(chǔ)量來(lái)看，幼齡林中碳儲(chǔ)量最多的為柞樹(shù)，其次是胡桃楸和樺樹(shù)；中齡林中碳儲(chǔ)量最多是柞樹(shù)，其次是花曲柳、胡桃楸；近熟林和成熟林中碳儲(chǔ)量最多的均是柞樹(shù)，其次均為樺樹(shù)和花曲柳。過(guò)熟林中碳儲(chǔ)量最多是白樺，其次是柞樹(shù)和楊樹(shù)。

表2 清原縣天然林各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種不同齡組碳儲(chǔ)量

柞樹(shù)幼齡林、中齡林、近熟林和成熟林的碳儲(chǔ)量都大于其他各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種。其中，柞樹(shù)中齡林碳儲(chǔ)量為1 269 887.48 t，在天然林各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種不同齡組中碳儲(chǔ)量大，說(shuō)明柞樹(shù)中齡林對(duì)清原地區(qū)的天然林碳儲(chǔ)量貢獻(xiàn)最大。天然林不同齡組從幼齡林到過(guò)熟林的碳儲(chǔ)量分別為646 218.22 t，1 476 219.78 t，1 372 104.17 t，1 272 074.31 t和96 629.59 t。天然林各齡組碳儲(chǔ)量大小順序?yàn)橹旋g林＞近熟林＞成熟林＞幼齡林＞過(guò)熟林。

從碳密度計(jì)算結(jié)果來(lái)看（表3），天然林不同齡組碳儲(chǔ)密度中，成熟林最大，幼齡林最小，其大小順序?yàn)槌墒炝郑具^(guò)熟林＞近熟林＞中齡林＞幼齡林。

表3 清原縣天然林不同齡組碳儲(chǔ)密度

3.2 清原縣人工林各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種不同齡組碳儲(chǔ)量

經(jīng)過(guò)計(jì)算，清原縣人工林各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種不同齡組的碳儲(chǔ)量見(jiàn)表4。人工林中落葉松碳儲(chǔ)量為5 842 854.70 t，占人工林總碳儲(chǔ)量的87.43%，其次為油松387 920.83 t，占人工林總碳儲(chǔ)量的5.80 %。紅松270 078.67 t，占人工林總碳儲(chǔ)量的4.04%。從各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的不同齡組碳儲(chǔ)量來(lái)看，幼齡林中碳儲(chǔ)量最多的為落葉松，其次是紅松和云冷杉；中齡林中碳儲(chǔ)量最多是落葉松，其次是樟子松，紅松；近熟林中碳儲(chǔ)量最多的是落葉松，其次為樟子松和油松；成熟林中碳儲(chǔ)量最多的是落葉松，其次為油松和樟子松；過(guò)熟林中碳儲(chǔ)量最多是落葉松，其次是油松和刺槐。

表4 清原縣人工林各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種不同齡組碳儲(chǔ)量

人工林中落葉松近熟林碳儲(chǔ)量為2 256 834.34 t，在各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種不同齡組中碳儲(chǔ)量最大，說(shuō)明落葉松近熟林對(duì)清原地區(qū)的人工林碳儲(chǔ)量貢獻(xiàn)最大。人工林不同齡組碳儲(chǔ)量順序?yàn)榻炝郑局旋g林＞成熟林＞幼齡林＞過(guò)熟林。

人工林碳儲(chǔ)密度計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。人工林不同齡組碳儲(chǔ)密度中，中齡林最大，幼齡林最小，其大小順序?yàn)榻炝郑境墒炝郑局旋g林＞過(guò)熟林＞幼齡林。

表5 清原縣人工林各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種不同齡組碳儲(chǔ)密度

3.3 清原縣森林不同齡組碳儲(chǔ)量估算

通過(guò)對(duì)清原縣天然和人工林生物量和碳儲(chǔ)量的估算，得出全縣各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種不同齡組的碳儲(chǔ)量和碳儲(chǔ)密度，見(jiàn)表6。碳儲(chǔ)量最多的齡組為近熟林3 682 312.62 t，最少的是幼齡林1 868 288.69 t，不同齡組碳儲(chǔ)量大小順序?yàn)榻炝郑局旋g林＞成熟林＞幼齡林＞過(guò)熟林。碳儲(chǔ)密度最大的是成熟林65.08 t/hm2，順序是成熟林＞近熟林＞過(guò)熟林＞中齡林＞幼齡林。

表6 清原縣各優(yōu)勢(shì)樹(shù)種不同齡組碳儲(chǔ)量及碳儲(chǔ)密度

4 結(jié)論

通過(guò)計(jì)算，清原地區(qū)碳儲(chǔ)量最大的三個(gè)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種分別是落葉松，柞樹(shù)和油松。天然林中碳儲(chǔ)量最大的三個(gè)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種分別是柞樹(shù)，樺樹(shù)和花曲柳。人工林中碳儲(chǔ)量最大的三個(gè)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種分別是落葉松，油松和紅松。從不同林齡組來(lái)看，碳儲(chǔ)量最大的是近熟林。因此，在森林經(jīng)營(yíng)管理中，落葉松的變化會(huì)很大程度地影響該地區(qū)的碳儲(chǔ)量。結(jié)果表明，清原縣人工林的碳儲(chǔ)密度普遍高于天然林。除幼齡林和天然中齡林外，其他齡組的碳密度均高于全國(guó)平均水平（44.91 t/hm2）[7]，森林質(zhì)量較高。其中人工近熟林的碳儲(chǔ)密度值達(dá)到87.11 t/hm2，已經(jīng)接近世界平均水平。碳儲(chǔ)密度的變化趨勢(shì)是隨年齡增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，這與國(guó)內(nèi)大部分研究結(jié)果一致。

因此，通過(guò)可持續(xù)經(jīng)營(yíng)，保護(hù)近、成、過(guò)熟林，增加其在森林資源中的比重，可以提高該地區(qū)森林碳儲(chǔ)密度。