基于森林資源規劃設計調查數據的喬木林地上生物量及碳儲量估算分析
——以香格里拉市為例

王繼雄，唐文靜

(1.云南省林業調查規劃院昆明分院，云南 昆明 650200；2.云南省林業調查規劃院，云南 昆明 650051)

1 引言

森林生態系統是陸地生態系統的主體，具有生態效益、社會效益和經濟效益等多種價值，喬木林是森林資源的最重要組分，準確估算大尺度上的喬木林生物量是測算區域森林生物量的前提[1]。通過直接測量(收獲法、平均木法、相對生長法)可準確地獲取森林生物量數據，但是會消耗大量的人力物力，且會對生態系統造成一定的破壞[2]。而通過生物量模型、生物量估算參數[3](BEF、BCEF、RSR等)、3S技術等方法間接估測生物量，省時省力，在大范圍森林生物量和碳儲量估算中應用廣泛。

在對森林生物量及碳儲量進行估算時，常常會用到森林資源規劃設計調查數據，因為森林資源調查的覆蓋范圍大，有較高的準確度。本文采用單木生物量模型，在香格里拉森林資源規劃設計調查數據的基礎上分別以冷杉Abiesfabri、高山松Pinusdensata、云杉Piceaasperata、櫟類QuercusL、云南松Pinusyunnanensis、落葉松Larixgmelinii等喬木林優勢樹種為研究對象，通過對估算出的不同優勢樹種、齡組以及不同區域的喬木林生物量及碳儲量作比較和分析，為香格里拉市生態建設和森林合理經營提供參考。

2 研究區概況

香格里拉市位于滇西北青藏高原東南部的滇藏川三省區結合部，是世界著名的“三江并流”世界自然遺產腹心地帶，更是青藏高原東南緣國家生態安全的重要屏障。該市地勢高聳，熱量不足，氣溫偏低，屬山地寒溫帶季風氣候。具有干濕季分明，四季不明顯，夏秋多雨，冬春干旱的氣候特征。地處云南亞熱帶常綠闊葉林植被區向青藏高原高寒植被區過渡地帶，植被分布南北差異明顯，在環市境的東、南、西三面山體垂直分布完整而典型。按《云南植被》劃分標準，市境內分布有10種植被類型，主要類型有溫涼性針葉林、寒溫性針葉林、暖性針葉林、落葉闊葉林、灌叢、草甸等，常見的森林類型有云冷杉林、高山松林、落葉松林、高山櫟林等。

3 數據來源和研究方法

3.1 數據來源

森林資源規劃設計調查，原則上每10年調查1次，目的是為了查清森林資源現狀。本研究數據來源于香格里拉市2016年第四輪森林資源規劃設計調查數據，其中記錄了香格里拉市各喬木林小班的優勢樹種、蓄積、齡組、權屬、平均胸徑、平均樹高、林木株數等信息。

3.2 研究方法

常見的立木生物量模型主要有一元、二元和多元生物量模型，一元生物量模型多選擇林木胸徑作為自變量，二元生物量模型則多選擇胸徑和樹高[4]。本文根據國家林業局發布的《立木生物量模型及碳計量參數—冷杉》《立木生物量模型及碳計量參數—云杉》《立木生物量模型及碳計量參數—櫟樹》《立木生物量模型及碳計量參數—云南松》《立木生物量模型及碳計量參數—落葉松》《立木生物量模型及碳計量參數—冷杉》等林業行業標準和王柯人、舒清態等人對高山松單木地上生物量模型不確定性研究中給出的模型[5]，以及岳彩榮對香格里拉生物量遙感估測研究中的含碳系數[6]。其中所列的以胸徑、樹高兩個因子為自變量的二元模型精度要高于以胸徑為自變量的一元模型。因部分模型未給出根莖比函數，本研究僅按各小班平均胸徑、平均樹高按單木生物量模型推算單株喬木地上生物量，單株生物量與株數的乘積即為該小班生物量的喬木林地上生物量，碳儲量按地上生物量與該小班優勢樹種含碳系數的乘積計算。

根據《云南省香格里拉市森林資源規劃設計調查報告》(云南省林業調查規劃院，2016)統計數據，因部分樹種立木生物量模型未查詢到有關資料，將香格里拉喬木林優勢樹種按冷杉、高山松、云杉、櫟類、云南松、落葉松等主要優勢樹種及其他樹種進行歸并。因其他樹種面積、蓄積在全市喬木林中的比例較低，其生物量按主要優勢樹種的總蓄積與總生物量的比值進行推算，碳儲量按主要優勢樹種的總生物量與總碳儲量的比值進行推算。香格里拉市主要優勢樹種選用立木生物量模型及含碳系數如表1所示。

表1 香格里拉市主要優勢樹種選用立木生物量模型及

表中：MA為地上生物量(單位kg)，D為胸徑(單位cm)，H為樹高(單位m)

4 結果與分析

4.1 不同區域喬木林地上生物量及碳儲量分析

如表2所示，依據香格里拉市2016年森林資源規劃設計調查數據測算，香格里拉市喬木林地上生物量總量為73454404 t，碳儲量為36546066 tC，各鄉鎮喬木林地上生物量及碳儲量分布不均勻。因格咱鄉面積最大，各鄉鎮喬木林地上生物量及碳儲量最多的也為格咱鄉，地上生物量及碳儲量占比分別達28.95%、28.88%；五境鄉面積最小，各鄉鎮喬木林地上生物量及碳儲量最小的也為五境鄉，地上生物量及碳儲量占比僅為3.87%、3.87%。

4.2 不同起源喬木林地上生物量及碳儲量分析

如表3所示，香格里拉市起源為天然的喬木林地上生物量總量為72208153 t，碳儲量為35915618 tC；起源為人工促進的喬木林地上生物量總量為727684 t，碳儲量為375974 tC；起源為人工的喬木林地上生物量總量為518567 t，碳儲量為254474 tC。天然林地上生物量及碳儲量在香格里拉市喬木林優勢樹種生物量及碳儲量中占絕對優勢。

表2 不同區域喬木林地上生物量及碳儲量

表3 不同起源喬木林地上生物量及碳儲量

4.3 不同優勢樹種喬木林地上生物量及碳儲量分析

如表4所示，香格里拉市冷杉林地上生物量為27685326 t，占37.69%、碳儲量13723615 t，占37.55%；櫟類林地上生物量為13369524 t，占18.20%、碳儲量6453486 t，占17.66%；高山松地上生物量13347475 t，占18.17%、碳儲量6918061 t，占18.93%；云杉地上生物量9483410 t，占12.91%、碳儲量4651581 t，占12.73%；云南松地上生物量4739106 t，占6.46%、碳儲量2419788 t，占6.62%；落葉松地上生物量2894369 t，占3.94%、碳儲量1416781 t，占3.88%；其他樹種地上生物量1935194 t，占2.63%、碳儲量962754 t，占2.63%。冷杉、櫟類、高山松與云杉的地上生物量及碳儲量在香格里拉市喬木林優勢樹種生物量及碳儲量中占絕對優勢。

表4 不同優勢樹種喬木林地上生物量及碳儲量

4.4 不同齡組喬木林地上生物量及碳儲量分析

如表5所示，不同齡組喬木林地上生物量及碳儲量總體趨勢隨著齡組的增加而增加，從大到小依次為成熟林、過熟林、近熟林、中齡林和幼齡林。其中成熟林、過熟林和近熟林對香格里拉市喬木林總地上生物量及碳儲量影響較大，生物量分別占總齡組的41.53%，37.09%和14.11%；碳儲量分別占總齡組的41.55%，36.95%和14.22%。

表5 不同齡組喬木林地上生物量及碳儲量

5 討論

本研究主要通過國家發布的立木生物量模型及碳計量參數，采用香格里拉市森林資源規劃設計調查數據各喬木林小班的優勢樹種平均胸徑、平均樹高、林木株數來估算香格里拉市喬木林地上生物量及碳儲量。研究表明，各鄉鎮單位面積喬木林地上生物量及碳儲量有一定差異，但差異不是很大，空間分布上相對均衡；天然喬木林地及以冷杉、櫟類、高山松為優勢的喬木林地上生物量及碳儲量在香格里拉市喬木林地生物量及碳儲量中占絕對優勢；近、成、過熟林對香格里拉市喬木林總地上生物量及碳儲量影響較大。通過研究還發現櫟類的生物量轉換因子函數(BCF)與其他樹種生物量轉換因子函數存在明顯差異，其主要原因為云南省所采用的二元材積模型(云南省森林調查常用樹表，1984年編制，編制年代過久)與2016年國家林業局發布的《立木生物量模型及碳計量參數—櫟樹》中的二元材積模型存在較大差異所導致。因部分樹種的立木生物量模型查詢不到相關研究資料，本次研究只對喬木林地上生物量進行估算，且對部分樹種進行了歸并后推算，不可避免會產生一定的誤差，但對全市總生物量及碳儲量估算影響不大。因此利用森林資源規劃設計調查數據估算該地區的生物量及碳儲量可為該地區喬木林固碳能力和生產力評價提供參考[7]，也可為該地區其他方法估測生物量及碳儲量的結果作為對照，亦可為其他地區估測生物量及碳儲量提供一定的參照。