清原縣各優勢樹種碳儲量研究

楊青川

（遼寧省林業調查規劃監測院，遼寧 沈陽 110122）

二氧化碳是使全球氣候變暖的罪魁禍首之一。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。森林通過光合作用，在陸地生態系統中吸收二氧化碳的能力最強，在固定二氧化碳和減緩全球氣候變化中承擔著重要作用[1]。因此，對森林碳儲量和碳儲密度的研究就顯得尤為重要。國內學者對此做了大量研究。基于森林資源連續清查數據，采用生物量和蓄積量的統計學關系的轉換函數，結合含碳系數，對省級尺度區域的生物量和碳儲量進行估算[2-3]。有的對灌木林的碳儲量及驅動因素進行了分析[4]。

清原地區自然資源豐富，在遼寧省內位居前列。研究清原縣各優勢樹種不同林齡組的碳含量和碳儲密度，對掌握遼寧省東部山區的碳匯功能有重要的意義，可為該地區的森林碳儲量估算提供理論依據。

1 試驗地概況

清原縣地處遼東山地丘陵區，地勢東南高，西北低。吉林哈達嶺山脈在縣境北部呈東北西南走向。在中溫帶亞濕潤區內，屬溫帶大陸性季風氣候，雨熱同季，四季分明，冬季漫長寒冷，夏季炎熱多雨。年平均氣溫3.9～5.4 ℃，＞10 ℃的年活動積溫2 497.5～2 943.0 ℃，無霜期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，植物生長季在4～9月。清原縣境內河流、水庫眾多，遼河的一級支流渾河、清河、柴河與松花江的源頭之一柳河發源于清原縣境內，境內河流密布、水源充沛。

2 試驗方法

2.1 數據來源

本研究數據來源于2015 年清原縣森林資源變更數據。涵蓋縣內所有森林林班小班，是完整的森林資源數據，可以全面完整的反映該區域內的森林資源情況。從中提取各優勢樹種不同齡組的數據用于生物量和碳儲量估算。

2.2 優勢樹種生物量估算

獲取森林植被生物量的方法有通過直接收獲樣地內植被，測定生物量的收獲法，有通過測樹因子或者蓄積量建立生物量模型的模型模擬法以及通過測定二氧化碳濃度變化估算生物量的微氣象學法。

本研究采用可以在較大尺度上應用的蓄積量—生物量模型法，估算清原地區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。采用已經公布的各個優勢樹種的最優蓄積量—生物量回歸方程估算生物量，具體方程見表1。其中的方程參數是各優勢樹種全國平均參數。個別沒有方程和參數的樹種，采用相似樹種值代替。經濟林不參與計算。

表1 各優勢樹種蓄積—生物量方程

2.3 優勢樹種碳儲量估算

關于含碳量的測定，有的學者用元素分析儀測算[5]，有的用化學方法測定[6]，得出的結果各優勢樹種的含碳率大多在一個區間范圍內，即0.45～0.5 之間，一般采用統一數值進行計算。目前在大面積分析上，國內學者大多采用生物量與含碳率的乘積計算碳儲量。由于本研究對象包括不同優勢樹種，含碳率有差異，不能采用統一數值估算。同一樹種不同齡組的含碳率差異不大，因此采用業內認可的《造林項目碳匯計量監測指南》以及已經公布的同一樹種的平均含碳率進行碳儲量估算。目前還沒有確切參數的樹種采用含碳率0.5 計算[3]。碳儲密度為碳儲量值與面積的比值。

3 結果與分析

3.1 清原縣天然林各優勢樹種不同齡組碳儲量

經過計算，清原縣天然林各優勢樹種不同齡組的碳儲量見表2。從各優勢樹種的總碳儲量上看，天然林中柞樹碳儲量為4 103 549.46 t，占天然林總碳儲量的84.38%，其次為樺樹206 490.58 t，占天然林總碳儲量的4.25%，花曲柳碳儲量為175 376.26 t，占天然林總碳儲量的3.61%。從各優勢樹種的不同齡組碳儲量來看，幼齡林中碳儲量最多的為柞樹，其次是胡桃楸和樺樹；中齡林中碳儲量最多是柞樹，其次是花曲柳、胡桃楸；近熟林和成熟林中碳儲量最多的均是柞樹，其次均為樺樹和花曲柳。過熟林中碳儲量最多是白樺，其次是柞樹和楊樹。

表2 清原縣天然林各優勢樹種不同齡組碳儲量

柞樹幼齡林、中齡林、近熟林和成熟林的碳儲量都大于其他各優勢樹種。其中，柞樹中齡林碳儲量為1 269 887.48 t，在天然林各優勢樹種不同齡組中碳儲量大，說明柞樹中齡林對清原地區的天然林碳儲量貢獻最大。天然林不同齡組從幼齡林到過熟林的碳儲量分別為646 218.22 t，1 476 219.78 t，1 372 104.17 t，1 272 074.31 t和96 629.59 t。天然林各齡組碳儲量大小順序為中齡林＞近熟林＞成熟林＞幼齡林＞過熟林。

從碳密度計算結果來看（表3），天然林不同齡組碳儲密度中，成熟林最大，幼齡林最小，其大小順序為成熟林＞過熟林＞近熟林＞中齡林＞幼齡林。

表3 清原縣天然林不同齡組碳儲密度

3.2 清原縣人工林各優勢樹種不同齡組碳儲量

經過計算，清原縣人工林各優勢樹種不同齡組的碳儲量見表4。人工林中落葉松碳儲量為5 842 854.70 t，占人工林總碳儲量的87.43%，其次為油松387 920.83 t，占人工林總碳儲量的5.80 %。紅松270 078.67 t，占人工林總碳儲量的4.04%。從各優勢樹種的不同齡組碳儲量來看，幼齡林中碳儲量最多的為落葉松，其次是紅松和云冷杉；中齡林中碳儲量最多是落葉松，其次是樟子松，紅松；近熟林中碳儲量最多的是落葉松，其次為樟子松和油松；成熟林中碳儲量最多的是落葉松，其次為油松和樟子松；過熟林中碳儲量最多是落葉松，其次是油松和刺槐。

表4 清原縣人工林各優勢樹種不同齡組碳儲量

人工林中落葉松近熟林碳儲量為2 256 834.34 t，在各優勢樹種不同齡組中碳儲量最大，說明落葉松近熟林對清原地區的人工林碳儲量貢獻最大。人工林不同齡組碳儲量順序為近熟林＞中齡林＞成熟林＞幼齡林＞過熟林。

人工林碳儲密度計算結果見表5。人工林不同齡組碳儲密度中，中齡林最大，幼齡林最小，其大小順序為近熟林＞成熟林＞中齡林＞過熟林＞幼齡林。

表5 清原縣人工林各優勢樹種不同齡組碳儲密度

3.3 清原縣森林不同齡組碳儲量估算

通過對清原縣天然和人工林生物量和碳儲量的估算，得出全縣各優勢樹種不同齡組的碳儲量和碳儲密度，見表6。碳儲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，不同齡組碳儲量大小順序為近熟林＞中齡林＞成熟林＞幼齡林＞過熟林。碳儲密度最大的是成熟林65.08 t/hm2，順序是成熟林＞近熟林＞過熟林＞中齡林＞幼齡林。

表6 清原縣各優勢樹種不同齡組碳儲量及碳儲密度

4 結論

通過計算，清原地區碳儲量最大的三個優勢樹種分別是落葉松，柞樹和油松。天然林中碳儲量最大的三個優勢樹種分別是柞樹，樺樹和花曲柳。人工林中碳儲量最大的三個優勢樹種分別是落葉松，油松和紅松。從不同林齡組來看，碳儲量最大的是近熟林。因此，在森林經營管理中，落葉松的變化會很大程度地影響該地區的碳儲量。結果表明，清原縣人工林的碳儲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平均水平（44.91 t/hm2）[7]，森林質量較高。其中人工近熟林的碳儲密度值達到87.11 t/hm2，已經接近世界平均水平。碳儲密度的變化趨勢是隨年齡增長而增長，這與國內大部分研究結果一致。

因此，通過可持續經營，保護近、成、過熟林，增加其在森林資源中的比重，可以提高該地區森林碳儲密度。