基于森林資源建檔數據的碳儲量研究

邱清海

摘 要：該文以2014年惠安縣森林資源建檔數據為基礎，采用生物量轉換因子連續函數法，對惠安縣林分生物量進行估算，并采用平均生物量法估算惠安縣經濟林、疏林、灌木林、竹林和未成林造林地的生物量。以估算的森林生物量為基礎，采用國家認可的生物量碳儲量轉換系數，估算了惠安縣的森林碳儲量。

關鍵詞：森林資源；建檔數據；縣域；碳儲量

中圖分類號 S757.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2015）14-123-04

20世紀80年代末以來，由于二氧化碳等溫室氣體在大氣層中的積累造成溫室效應而導致的全球氣候變化成為人類面臨的重大環境問題。森林作為陸地生態系統的主體，對維持陸地生態平衡、維護生態安全、防止生態危機等起著十分重要的作用。為充分發揮森林在應對氣候變暖方面的積極作用，政府間氣候變化專業委員會（IPCC）提出了估計、測量和監測土地利用、土地利用變化和林業活動導致的碳變化和溫室氣體排放量的計算方法和措施（GPG-LULUCF，2003）。中國是《聯合國氣候變化框架公約》的締約國，積極參與氣候履約的實際行動，并取得了一定的成果，近年來發布實施了一系列的應對措施和實施策略。為了適應全國林業應對氣候變化工作的新形勢，準確掌握全國林業碳匯現狀、變化、分布、潛力，2010年國家林業局造林司積極推進全國林業碳匯計量與監測體系建設，分別在山西、遼寧、四川開展了全國林業碳匯計量與監測體系建設第一批試點工作，并發布了《全國林業碳匯計量監測技術指南》（試行）。

為貫徹落實黨的十八屆三中全會《中共中央關于全面深化改革若干重大問題的決定》的精神，2014年福建省政府效能辦辦公室宣布對34個縣（市）取消GDP考核，取而代之的是以農業生產和生態保護優先的考核方式。縣域森林碳儲量是反映縣域林業生態建設成就的重要指標，建立縣域森林碳儲量監測體系對于科學合理地評價該縣“綠色GDP”水平具有重要的指導作用。本研究旨在利用森林資源建檔數據的基礎上進行縣域尺度碳儲量研究探討，為縣級政府應對區域氣候變化制定相應政策提供決策依據，并且對建立碳計量和碳交易的激勵機制，確保縣域生態保護財力轉移支付制度的落實具有重要的現實意義[1]。

1 研究區概況

惠安縣地處福建省東南沿海中部，位于泉州灣與湄洲灣之間的海岸突出部，東臨臺灣海峽，西接洛江區，北鄰泉港區，南隔泉州灣與晉江市、石獅市相望。介于東經118°38′～119°05′，北緯24°49′～25°15′。惠安縣林地面積16 015.915 8hm2，森林覆蓋率31.02%。其中：有林地面積15 367.909 1hm2（林分12 284.018 1hm2，經濟林地3 079.565 8hm2，竹林地4.325 2hm2），疏林地43.020 2hm2，灌木林地84.238 4hm2，人工未成林造林地155.738 3hm2，無林地365.009 5hm2，非規劃造林地680.971 4hm2。

2 研究方法

2.1 數據來源 統計數據采用惠安縣2014年森林資源建檔數據。統計軟件采用ArcGIS 10.0和Excel2007。

2.2 計算方法 本文計算采用《全國林業碳匯計量監測技術指南》（以下簡稱《指南》）發布的模型和優勢樹種（組）生物量擴展因子參數進行計算[2-5]。

2.2.1 林分

2.2.1.1 喬木層 根據惠安縣2014年森林資源規劃設計調查小班數據庫的森林類型、齡組和立木蓄積量等數據，采用換算因子連續函數法將各小班的林分蓄積量換算為生物量。

（1）模型與參數選擇。蓄積量與生物量換算關系模型：

[BEF=B/M=a+b/M] （1）

[B=aM+b] （2）

式中，BEF為各樹種的生物量擴展因子，B為單位面積生物量，M為單位面積蓄積量，a、b為參數。

本文采用《全國林業碳匯計量監測技術指南》（以下簡稱《指南》）發布的模型和優勢樹種（組）生物量擴展因子參數進行計算。

（2）生物量計算。按照分類和相應的模型參數分別計算各林分小班喬木層生物量。

[Wij=Ai?Bij=Ai?（aMij+b）] （3）

式中，i為第i小班，j為j樹種，Wij為第i小班j樹種的生物量，Ai為第i小班的面積，Bij為第i小班j樹種的單位面積生物量，Mij為第i小班j樹種的每hm2蓄積，a和b為常數。

（3）碳儲量計算。以2013年森林資源規劃設計調查小班的優勢樹種（組）為依據，將小班生物量乘以相應樹種（組）的碳含率計算得到各林分小班喬木層碳儲量。式中，Wij為第i小班j樹種的生物量，CFj為j樹種的碳含率。

各優勢樹種（組）碳含率采用《指南》發布的各樹種（組）碳含率參數。

2.2.1.2 灌木層 （1）灌木層生物量。采用單位面積系數估算法。

[Wijk=Aijk?εijk] （5）

式中，i為第i小班，j為森林類型，k為齡組，[Aijk]為相應面積，[εijk]為各類型單位面積灌木層生物量換算系數。不同區域不同森林類型灌木生物量換算系數見《指南》。

（2）灌木層碳儲量。通過式（5）估算灌木層生物量，然后乘以碳含率計算得到各林分小班灌木層碳儲量。

[C灌=i，j=1n.，mWij?CF] （6）

式中，i為第i小班，j為森林類型。CF取0.467 2（《指南》建議值）。

2.2.1.3 草本層 （1）草本層生物量。與灌木層生物量計量方法一致，采用單位面積系數估算法。

[Wijk=Aijk?εijk] （7）

式中，i為第i小班，j為森林類型，k為齡組，[Aijk]為相小班應面積，[ε]為各類型單位面積草本層生物量換算系數。不同森林類型草本生物量換算系數詳見《指南》。

（2）草本層碳儲量。通過式（7）估算草本層生物量，然后乘以相應碳含率估算出草本層碳儲量。

[C草=i，j=1n.，mWij?CF] （8）

式中，i為第i小班，j為森林類型。CF取0.327 0（《指南》建議值）。

2.2.1.4 地下庫 （1）地下生物量。目前，森林地下生物量估算主要是喬木地下生物量。采用根冠比估算法計算，即：地下生物量=喬木層生物量/根冠比。

[Wijk地下=Wijk喬/R] （9）

式中，i為第i小班，j為森林類型，k為齡組，R為根冠比。

根冠比參數參考各森林類型地下生物量換算參數，詳見《指南》。

（2）地下碳儲量。在確定各森林類型地下生物量和碳含率基礎上計算地下碳儲量。即：

[C地下=i，j=1n.，mWij?CF] （10）

式中，i為第i小班。

碳含率根據不同的地下生物量類型取值，通常取值在0.44～0.55。本次研究取平均值0.47（IPCC缺省參數）。

2.2.1.5 枯落物庫 （1）枯落物生物量。枯落物生物量計量采取單位面積系數估算法。

[Wijk=Aijk?εijk] （11）

式中，[Aijk]為相小班應面積，[ε]為各類型單位面積草本層生物量換算系數。i為第i小班，j為森林類型，k為齡組，[Aijk]為相應面積，[εijk]為各類型單位面積枯落物生物量換算系數。不同森林類型枯落物生物量換算系數參考《指南》。

（2）枯落物碳儲量。通過式（12）估算林分枯落物小班生物量，然后乘以各樹種（組）相應碳含率估算出枯落物碳儲量。

[C枯落物=i，j=1n.，mWij?CF] （12）

式中，i為第i小班，j為樹種。

枯落物碳含率CFj采用《指南》公布的數據。

2.2.2 經濟林 （1）經濟林生物量。經濟林生物量計量采取面積估算法。其中，單位面積生物量采取《指南》的經驗值進行估算。

[Wi=Ai?ε] （13）

式中，i為第i小班，[Ai]為相小班應面積，[ε]為經濟林單位面積生物量換算系數。[ε]取平均值23.7Mg/hm2。

（2）經濟林碳儲量。通過式（13）估算經濟林生物量，然后乘以相應碳含率估算出經濟林碳儲量。式中，i為第i小班。CF取0.470 0（《指南》建議值）。

2.2.3 疏林 疏林的生境和立木生長類型與林分近似，其生物量和碳儲量計量目前還沒有獨立的方法，本研究參照林分生物量和碳儲量的計量方法進行估算。

2.2.4 灌木林 （1）灌木林生物量。灌木林生物量計量采取面積估算法。其中，單位面積生物量采取《指南》的經驗值進行估算。

[Wi=Ai?ε] （15）

式中，i為第i小班，[Ai]為相小班應面積，[ε]為灌木林單位面積生物量換算系數。[ε]取平均值19.76t/hm2。

（2）灌木林碳儲量

通過式（15）估算灌木林生物量，然后乘以相應碳含率估算出灌木林碳儲量。

[C灌木林=i=1nWi?CF] （16）

式中，i為第i小班。CF取0.467 2（《指南》建議值）。

2.2.5 竹林 考慮到研究區竹林地中都是雜竹，其生境和立木生長類型與灌木林相似，故本次研究林分生物量和碳儲量的計量方法進行估算。

2.2.6 未成林 未成林的生物量和碳儲量計量方法目前仍十分匱乏，按照其生長階段和生長特征，其生物量和碳儲量的計量參照林分計量灌木層和草本層的方法進行估算。

3 結果與分析

3.1 碳儲量總量狀況 依據惠安縣2014年森林資源規劃設計調查小班數據測算，惠安縣碳儲量總量為467 108t。其中林分碳儲量426 274t，占91.26%；竹林46t，占0.01%；經濟林38 025t，占8.14%；疏林1 449t，占0.31%；其它灌木林778t，占0.17%；未成林536t，占0.11%。可見林分碳儲量在森林植被中占絕對優勢。

表1 惠安縣森林植被生物量統計

惠安縣林地碳密度29.17t/hm2，林分平均碳密度34.70t/hm2，低于全國35～39t/hm2的平均水平，也遠低于世界平均水平的86t/hm2，說明惠安縣碳儲量發展空間很大。

3.2 不同鄉鎮碳儲量狀況 由表2可知，惠安縣各鄉鎮中碳儲量占比最大的鄉鎮為紫山鎮，占32.77%；各鄉鎮碳儲量主要集中在紫山鎮、涂寨鎮和黃塘鎮，3個鄉鎮總儲量占到全縣碳儲量的59.3%，碳儲量在各鄉鎮中分布極不平衡。

表2 惠安縣各鄉鎮碳儲量

3.3 不同樹種組碳儲量狀況 由表3可知，杉木、馬尾松類、闊葉樹類、桉樹類4種樹種的碳儲量是惠安縣森林碳儲量的主體，占到總碳儲量的91.68%。其中：碳儲量最大的是馬尾松類，為245 890.083 6t，占57.42%；其次為闊葉樹類，為146 461.239 4t，占34.2%。惠安縣碳儲量主要集中在馬尾松類和闊葉樹類，但是馬尾松類樹種病蟲害較多，一旦發生病蟲害，對縣域范圍內的碳儲量穩定將產生影響。因此，未來惠安縣要加強樹種結構的調整，保證碳儲量穩定性。

表3 林分不同樹種（組）碳儲量

4 結論與討論

開展縣域森林碳儲量計量工作是摸清現有森林碳儲量及未來碳匯潛力的基礎工作，是建立與森林連續清查體系相配套的森林碳匯監測體系的積極探索。本研究通過采用《指南》發布的認可的模型和優勢樹種（組）生物量擴展因子參數以及平均生物量法進行計算惠安縣林分、經濟林、疏林、灌木林、竹林以及未成林造林地的生物量。以估算的森林生物量為基礎，采用國家認可的生物量碳儲量轉換系數，估算了惠安縣的森林碳儲量，并通過分鄉鎮，分樹種分析了惠安縣域內碳儲量狀況。

研究結果表明：惠安縣碳儲量總量較低，總儲量為467 108t，其中林分碳儲量就占到91.26%；縣域碳密度總體較低，其中林地碳密度為29.17t/hm2，林分平均碳密度為34.70t/hm2，均低于國家的平均水平；碳儲量分布極不平衡，紫山鎮、涂寨鎮和黃塘鎮3個鄉鎮儲量就占到全縣碳儲量的59.3%。未來惠安縣需要通過調整樹種結構，改善林分狀況，重點加強林分質量的培育，提高林分平均碳密度，來提高縣域范圍內的碳儲量。

基于碳儲量估算的保守性原則，本次研究未對非規劃造林地碳、土壤碳和枯倒木碳進行估算，未來研究還應加強這方面的估算。

參考文獻

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