大竹縣森林植被碳儲量及其價值評價

文 明，余小晏

(1.四川省林業勘察設計研究院，四川 成都 610081；2.四川省林業和草原局，四川 成都 610081)

1 引言

中共中央、國務院于2021年10月發布了《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》 ，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和的目標，并強調要將碳達峰、碳中和納入我國生態文明建設整體布局[1～3]。而森林、草原、濕地等生態系統對二氧化碳等溫室氣體具有良好的吸收、存儲、替代和適應等功能。因此在全球氣候治理新格局下，森林等自然生態系統將在實現碳中和這一目標過程中扮演越來越重要的角色[4,5]。森林是陸地生態系統中最大的碳庫，森林植物可吸收大氣中的二氧化碳并將其固定在植被或土壤中，從而降低二氧化碳在大氣中的濃度，減緩全球氣候變暖[6～8]。目前，我國森林植被總碳儲量已達92億t，平均每年可增加森林碳儲量2億噸以上，折合碳匯7～8億t[9～11]，森林固碳作為減緩氣候變化的重要途徑之一，在助推我國實現碳中和目標進程中具有巨大潛力。因此，全面評價區域森林植被碳儲量及其價值，對地方政府及時掌握當地森林資源數量和質量，制定符合林情的林業發展規劃，如期實現區域碳中和目標具有十分重要的意義。同時，科學評價區域森林植被碳儲量，對加速推動森林生態服務功能價值化，完善碳排放交易市場建設，實現林業綠色可持續發展具有重要意義[12,13]。

大竹縣地處川東丘陵區，作為長江上游生態屏障的重要組成部分，生態環境敏感而脆弱，生態區位極其重要。同時，近年來大竹縣先后通過退耕還林工程、自然保護地、天然林保護工程、沙化治理、濕地保護和修復等國家造林重大工程，使森林資源數量與質量都有了較大幅度的提升[14]。因此，本研究基于大竹縣2019年森林資源規劃設計調查(簡稱“二類調查”)數據和聯合國政府間氣候變化專門委員(IPCC)提供的相關參數[15,16]，并借鑒其他相關研究成果[17～19]，科學構建森林蓄積量擴展法等數量模型，全面評價了大竹縣2019森林植被碳儲量及其價值，并進一步分析了喬木林內部不同齡組、不同優勢樹種間碳儲量的構成，以為大竹縣及時掌握森林植被碳儲量和森林固碳潛力，制定區域碳中和目標計劃，提高森林生態系統服務功能，并進一步促進地方林草事業發展等提供一定的決策參考[20]。

2 研究區概況

大竹縣隸屬于四川省達州市，幅員面積2076 km2，地跨東經106°59′～107°32′，北緯30°20′～31°00′，東西寬45 km，南北長75 km，東鄰重慶市梁平區、墊江縣，南接鄰水縣，西臨廣安市、渠縣，北連達川區。處于四川盆地東部平行嶺谷區，地勢呈“川”字形，境內有三條山脈由北東、南西向平行排列，分別為華鎣山脈、銅鑼山脈、明月峽山脈。氣候屬四川盆地亞熱帶濕潤氣候區，雨量充沛，溫暖濕潤，無霜期長，但降雨時空分布不均，干旱時有發生，尤以伏旱嚴重，常有冰雹、大風、暴雨發生。全縣多年平均降水量為1179.1 mm，多年平均氣溫16.5 ℃，多年平均日照為1313.4 h，多年平均蒸發量898.4 mm，多年平均相對濕度85%，多年平均風速1.2 m/s，全年無霜日285 d。土壤類型有黃壤、紫色土、水稻土、新沖積土等4個土類，森林土壤主要以黃壤、紫色土為主，黃壤土類主要分布于境內低山的脊部至山腰一帶，土壤礦質膠體品質差，有機質含量較高，但土性涼冷，微生物活性弱，分解慢，有效養分較低，主要植被以馬尾松、杉木、白夾竹、茶、鐵芒箕為主；紫色土類廣泛分布于境內“山前”“山后”，即兩槽和山麓深丘一帶，土壤自然肥力高，礦物質養分豐富，一般成中性，主要植被為柏木，部分酸性紫色土壤生長馬尾松、映山紅等。大竹縣屬中亞熱帶常綠闊葉林區，全縣植物資源豐富，種類繁多，森林植物有松科、杉科、柏科、銀杏科、棕櫚科、楊柳科等62個科，127個種。

3 材料與方法

3.1 數據資料

以大竹縣2019年森林資源規劃設計調查數據為基礎資料，評價全縣森林植被碳儲量及其價值，主要包括喬木林、竹林、灌木林等植被的地上和地下部分碳儲量。根據森林資源規劃設計調查數據，大竹縣林地面積73603.47 hm2，其中，喬木林地48506.47 hm2，竹林地13107.02 hm2，灌木林地8032.68 hm2，未成林地、無立木林地、輔助生產林地等其他各類林地3957.3 hm2，2019年全縣森林覆蓋率達41.93%。

3.2 研究方法

3.2.1 喬木林碳儲量計算方法

喬木林碳儲量計算采用森林蓄積量擴展法，以森林蓄積為基礎，通過蓄積擴大系數[17～19]計算樹木生物量，然后通過容積密度(干重系數)計算生物量干重，最后通過含碳率計算其固碳量。計算公式如下：

(1)

式(1)中，C喬木林為林木的固碳量(萬t)；Vi為立木蓄積量(萬m3)；WDi為木材基本密度(t/m3)；BEFi為生物量擴展因子，即林木地上生物量與樹干生物量的比，為無量綱值，該研究中取IPPC的默認值：針葉樹1.3，闊葉樹1.4；R為根莖比，即林木地下生物量與地上生物量的比，為無量綱值，研究中取IPPC的默認值0.42；γ為碳轉化系數，國際上通常取0.5。

3.2.2 竹林碳儲量計算方法

竹林碳儲量為竹林生物量與碳含率的乘積，其計算公式如下：

C竹林=W×N×CF

(2)

式(2)中，C竹林為竹林碳儲量，W為竹林平均單株生物量(kg/株)，平均單株生物量值取10.44 kg/株；N為竹子株數(株)，CF為竹林碳含率，取0.5。

3.2.3 灌木林碳儲量計算方法

灌木林碳儲量為灌木林生物量與碳含率的乘積，其計算公式如下：

C灌木林=W×A×CF

(3)

式(3)中，C灌木林為灌木林碳儲量，W為灌木林單位面積生物量(t/hm2)，平均值取19.76t/hm2；A為灌木林面積(hm2)，CF為灌木林碳含率，取0.5。

4 結果與分析

4.1 不同森林類型碳儲量分析

基于大竹縣2019年森林資源規劃設計調查(簡稱“二調”)數據，并借鑒聯合國政府間氣候變化專門委員(IPCC)提供的相關參數，計算得出2019年大竹縣森林植被碳儲量為414.09萬t，相當于固定1518.47萬tCO2(表1)。其中，喬木林面積48506.47 hm2，碳儲量389.51萬t，占各森林類型總碳儲量比例最大，為94.06%；竹林面積13107.02 hm2，碳儲量16.64萬t，占各森林類型總碳儲量比例次之，為4.02%；灌木林面積8032.68 hm2，碳儲量7.94萬t，占各森林類型總碳儲量的比例最小，僅為1.92%。如果按照2019年9月北京碳排放權交易市場80元人民幣/tCO2的交易價格計算，大竹縣2019年森林植被碳儲量價值為121477.6萬元，占大竹縣2019年地區生產總值370.9億元的3.28%。

表1 不同森林類型碳儲量

4.2 喬木林中不同齡組碳儲量分析

由表2可知，大竹縣喬木林不同齡組中中齡林碳儲量最大，高達221.37萬t，占不同齡組碳儲量的56.83%，面積也最大，為24615.35hm2；近熟林次之，碳儲量為94.87萬t，占不同齡組碳儲量的24.36%，面積為10435.63 hm2；幼齡林和成熟林較小，碳儲量分別為42.05萬t和27.31萬t，占不同齡組碳儲量的10.80%和7.01%，面積分別為9007.63 hm2和3682.83 hm2；過熟林碳儲量最小，為3.91萬t，僅占不同齡組碳儲量的1.00%，面積為765.03 hm2。同時，由表2數據可知，大竹縣中齡林和近熟林面積較大，共35050.98 hm2，碳儲量共占全縣喬木林總碳儲量的81.19%，未來幾十年其固碳能力巨大。但從長遠來看，大竹縣幼齡林面積比例相對較小，固碳潛力隨著中齡林和近熟林進一步成熟將受到限制，因此需不斷加強管護，調整喬木林中不同齡組間相對結構，以實現森林固碳長期可持續發展。

表2 喬木林中不同齡組碳儲量構成

4.3 喬木林中不同優勢樹種碳儲量分析

大竹縣喬木林總面積48506.47 hm2，碳儲量共389.51萬t，主要優勢樹種(表3)有馬尾松、絲栗、柏木、槲櫟、杉木、青岡、喜樹、楝樹、樟樹、香椿、楓香、山礬、櫟、楓楊、鹽膚木、野桐等。其中，馬尾松碳儲量最大，為158.49萬t，占各優勢樹種總碳儲量的40.69%；絲栗、杉木碳儲量次之，分別為106.91萬t、40.76萬t，分別占各優勢樹種總碳儲量的27.45%和10.46%；青岡、喜樹、楝樹、樟樹、香椿、楓香、山礬、櫟、楓楊、鹽膚木、野桐、燈臺樹、黑殼楠等其他樹種碳儲量占比較小，除柏木為4.94%、槲櫟為5.59%、青岡為2.96%、喜樹為2.08%外，其余樹種占各優勢樹種總碳儲量均不足1.00%。

表3 喬木林中不同優勢樹種碳儲量構成

5 結論與討論

研究結果表明，2019年大竹縣森林植被碳儲量為414.09萬t，相當于固定CO21518.47萬t，按當年碳排放權交易市場價格折合人民幣121477.6萬元。從不同森林類型碳儲量看，喬木林碳儲量占各森林類型總碳儲量比例最大，高達94.06%；其次是竹林，占各森林類型總碳儲量的4.02%；灌木林占各森林類型總碳儲量的比例最小，僅為1.92%。從齡組構成來看，大竹縣喬木林不同齡組中中齡林碳儲量最大，占不同齡組碳儲量的56.83%；近熟林次之，占不同齡組碳儲量的24.36%；幼齡林和成熟林碳儲量較小，分別占不同齡組碳儲量的10.80%和7.01%；過熟林碳儲量最小，僅占不同齡組碳儲量的1.00%。同時，大竹縣中齡林和近熟林面積較大，碳儲量共占全縣喬木林總碳儲量的81.19%，而幼齡林面積比例相對較小，隨著中齡林和近熟林進一步成熟，大竹縣森林固碳潛力將受到限制，因此在后續的森林經營中，需注意調整優化喬木林不同齡組間相對結構，以實現森林固碳的長期可持續發展。從不同優勢樹種構成來看，大竹縣喬木林中馬尾松占各優勢樹種總碳儲量比例最大，為40.69%；其次是絲栗和杉木，分別占各優勢樹種總碳儲量的27.45%和10.46%；其他樹種碳儲量占比較小，除柏木為4.94%、槲櫟為5.59%、青岡為2.96%、喜樹為2.08%外，其余樹種占各優勢樹種總碳儲量均不足1.00%。

本研究雖基于大竹縣2019年森林資源規劃設計調查數據，并借鑒聯合國政府間氣候變化專門委員(IPCC)提供的相關參數，運用森林蓄積量擴展法等數量模型，較為全面的評價了大竹縣2019年森林植被碳儲量，但研究中仍存在一些不足，例如只探討了喬木林、竹林，以及灌木林等不同森林類型的碳儲量，而沒有進一步研究林分下層的草本、灌木、枯落物等的碳儲量，使本研究結果數據相對偏低。因此，在后續的研究中還需進一步完善評價方法和內容，構建更加科學可行的評價模型，以更加準確全面的掌握區域森林植被的碳儲量狀況，為區域提高森林生態服務功能、增強森林固碳能力等提供一定的決策參考。