北京大興區森林植被碳儲量計算及價值分析

周 靜，呂曉琪

(北京市大興區林業工作站,北京 102600)

1 引言

森林碳匯是應對氣候變化經濟有效的方式之一，在實現碳中和目標過程中扮演著重要的角色。因此，科學核算森林植被碳儲量，對政府相關部門及時掌握當地森林資源碳儲量情況、制定符合林情的林業發展規劃，如期實現區域碳達峰、碳中和目標具有重要意義。同時，科學評估區域森林植被碳儲量，在發揮森林碳匯的價值和作用、提高森林經營管理水平、完善碳排放交易市場建設、實現林業綠色可持續發展方面具有重要意義[1，2]。大興區地處北京市東南部，受風沙影響較大，生態環境脆弱。近年來，在市園林綠化局和區委、區政府的領導下，全區緊緊抓住京津冀生態協同發展、大興國際機場及臨空經濟區建設、新一輪城南行動計劃和北京市百萬畝平原造林等重大發展機遇，扎實推進森林綠化各項建設，使得全區森林資源數量與質量都有了較大的提升。本研究基于大興區2019年森林資源規劃設計調查(以下簡稱“二類調查”)數據和《造林項目碳匯計量監測指南》[10]《林業碳匯計量監測技術規程》[11]提供的IPCC相關參數，并借鑒其他相關研究成果，采用生物量擴展因子法和平均生物量法，較全面地評估了大興區森林植被碳儲量及其價值，并進一步分析了各林地、喬木林中不同齡組不同優勢樹種間碳儲量和森林固碳潛力[3～6]。

2 研究概況

大興區地處東經116°13′～116°43′，北緯39°26′～39°51′)，總面積1036 km2，東臨通州區，南臨河北省固安縣、霸州市等，西與房山區隔永定河為鄰，北接豐臺區、朝陽區，全境屬永定河沖積平原。大興區地勢自西北向東南緩傾，大部分地區海拔14～52.0 m之間。氣候屬暖溫帶半濕潤大陸季風氣候，年平均氣溫為11.6 ℃，年平均降水量568.9 mm，降雨主要集中在6～8月份，占全年降水量1/2以上。全境土壤以沙壤土為主，通透性好，但pH值為8.25～8.39，蓄水保肥能力差[7，8]。

3 材料與方法

3.1 研究材料

3.1.1 森林面積

以大興區2019年“二類調查”數據為基礎資料，評估全區森林植被碳儲量及其價值，主要包括喬木林、灌木林等植被的地上和地下部分碳儲量，由于竹林地面積很小，不足1 hm2，碳儲量極小，因此本研究不計算竹林地碳儲量。根據“二類調查”數據，大興區國土總面積103632 hm2，林地總面積38917.86 hm2，占國土面積37.6%，其中喬木林地面積27281.72 hm2，灌木林地面積6363.37 hm2，竹林地面積0.11 hm2，疏林地、未成林造林地、苗圃地、跡地等其他各類林地5272.66 hm2，2019年大興區森林覆蓋率達32.44%(表1)。

3.1.2 森林蓄積

大興區2019年活立木總蓄積198×104m3，其中森林蓄積177×104m3，喬木林單位面積蓄積量64.9 m3/hm2(表2)。

3.2 研究方法

3.2.1 喬木林碳儲量估算方法

喬木林碳儲量計算采用生物量轉換因子法進行估算，以喬木林各優勢樹種的蓄積量為基礎，通過生物量擴展因子計算各優勢樹種的生物量[9]。計算公式如下：

C喬木林=V×D×BEF×(1+R)×CF

(1)

式(1)中，C喬木林為林木的碳儲量(萬t)；V為立木蓄積量(萬m3)；D為木材基本密度(t/m3)[10]；BEF為生物量擴展因子[10]，即林木地上生物量與樹干生物量的比，為無量綱值；R為根莖比[11]，即林木地下生物量與地上生物量的比，為無量綱值；CF為生物量含碳率[11]，為無量綱值。

3.2.2 灌木林碳儲量計算方法

灌木林碳儲量采用平均生物量法估算[12]，計算公式為：

C灌木林=A×B×CF

(2)

式(2)中，C灌木林為灌木林碳儲量；A為灌木林面積(hm2)；B為灌木林單位面積平均生物量(t/hm2)，大興區灌木林主要以桃、梨、桑樹等灌木經濟林為主，灌木經濟林占灌木林總面積的99.5%，參考方精云等關于我國森林植被的生物量和凈生產量研究中經濟林平均生物量[13]計算結果，平均生物量取值23.7 t/hm2；CF為經濟林碳含率，取值0.47[11]。

4 結果與分析

4.1 不同森林類型碳儲量分析

根據大興區2019年“二類調查”，并借鑒《造林項目碳匯計量監測指南》《林業碳匯計量監測技術規程》提供的IPCC相關參數，計算得出2019年大興區森林植被碳儲量為93.0127萬t，相當于固定CO2341.07萬t(表3)。其中，喬木林面積27281.72 hm2，碳儲量85.9245萬t，占各森林類型總碳儲量比例最大，為92.38%；灌木林面積6363.37 hm2，碳儲量7.0882萬t，占各森林類型總碳儲量比例次之，為7.62%。按照2019年12月北京碳排放權交易市場均值73元/tCO2交易價格計算，大興區2019年森林類型碳儲量價格為2.49億元。

表3 不同森林類型碳儲量

4.2 喬木林不同齡組碳儲量分析

由表4可知，大興區喬木林不同齡組間面積和碳儲量最大的為幼齡林，分別為19073.43 hm2和29.6995萬t，占不同齡組碳儲量的34.56%；中齡林面和積碳儲量次之，分別為4445.81 hm2和27.6762萬t，占不同齡組碳儲量的32.21%；近熟林和成熟林的面積和碳儲量較小，分別為1776.51 hm2、12.9306萬t和1521.25 hm2、12.5133萬t，占不同齡組碳儲量的15.05%和14.56%；過熟林面積和積碳儲量最小，分別為464.72 hm2和3.1049萬t，占不同齡組碳儲量的3.62%。根據表4還可知，除過熟林外，平均碳密度隨著齡組增加而增加，并且大興區幼齡林和中齡林面積較大，共23519.24 hm2，占全區喬木林總面積的86.21%，未來固碳能力巨大，因此需要加強對林地的養護管理，尤其是新植造林地，從而實現森林固碳的長期可持續發展。

表4 喬木林中不同齡組碳儲量

4.3 喬木林不同優勢樹種碳儲量分析

大興區喬木林總面積27281.72 hm2，總碳儲量85.9245萬t，大興區主要優勢樹種為油松、側柏、楊樹、刺槐、柳樹、榆樹、國槐、臭椿、白蠟、銀杏、欒樹、懸鈴木、其他松類、其他硬闊類和其他軟闊類。由圖1可知，其中楊樹碳儲量最大，為39.5570萬t，占優勢樹種總碳儲量的46.04%；其他硬闊類次之，碳儲量為11.5701萬t，占優勢樹種總碳儲量的13.47%；油松、刺槐、柳樹、榆樹、國槐、白蠟、銀杏、懸鈴木、其他軟闊類碳儲量占比較少，均不超過10.00%；側柏、臭椿、欒樹和其他松類碳儲量占比最少，均不足1.00%(圖1)。

圖1 喬木林中不同優勢樹種碳儲量占比

5 結論與討論

5.1 結論

(1)根據大興區2019年“二類調查”結果估算，大興區森林碳儲量為93.0127萬t，相當于固定CO2341.07萬t其中喬木林碳儲量為85.9245萬t，占比最大為92.38%；灌木林碳儲量為7.0882萬t，占比次之為7.62%。相比王光華等基于TM影像和森林資源二類調查數據的北京森林碳儲量估算[14]中關于大興區2004年8種森林類型碳儲量14.0678萬t，增長了6.6倍。

(2)2018年我國森林平均碳密度為44.3 t/hm2[15],2019年大興區喬木林的平均碳密度為31.50 t/hm2，顯著低于國家平均水平，說明大興區喬木林林分質量還有待進一步提高，結合現行林分結構調整舉措，通過合理的疏密移植等方式，對現有森林開展更好經營和管理，提高喬木林的固碳能力，進而提高大興區森林碳儲量。

(3)從2019年喬木林不同齡組的面積可以看出，幼齡林和中齡林所占比例最大，為23519.24 hm2，占喬木林總面積86.21%，并且除過熟林外，各森林類型平均碳密度隨著齡組增加而增加，說明未來隨著喬木林不斷的生長，碳儲量將會顯著增加，伴隨著森林的逐漸成熟，大興區森林固碳能力將會大幅提高。

(4)研究結果表明，以2019年“二類調查”數據為依據，2019年大興區森林植被碳儲量為93.0127萬t，相當于固定CO2341.07萬t，按當年年末碳排放權交易市場平均價格折合人民幣2.49億元。

5.2 討論

本研究依據大興區2019年“二類調查”數據，并借鑒《造林項目碳匯計量監測指南》《林業碳匯計量監測技術規程》提供的IPCC相關參數，運用生物量擴展因子法和平均生物量法進行計算，較全面的估算出大興區2019年森林植被碳儲量，但本文僅探討了喬木林、灌木林的碳儲量，沒有進一步研究林分下層的草本層、枯落物層和土壤層，因此可能會導致本研究結果相對偏低，需要在后續的研究中進一步完善評估方法和內容。