云南松林計(jì)劃燒除地表碳損失量及碳排放量估算

宋燈輝，付迪，黎建強(qiáng)，付釔珊，邢學(xué)霞，田原

西南林業(yè)大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，云南 昆明 650224

近年來(lái)，由于大氣中CO2濃度增加導(dǎo)致的全球氣候變暖已引起全世界的關(guān)注，如何降低碳排放則成為全球性重大生態(tài)與環(huán)境的安全問(wèn)題（Mbow et al.，2017）。森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，也是最大的碳庫(kù)，森林生長(zhǎng)需要吸收大量的CO2，并以生物量的形式固定下來(lái)，每年的碳固定量約占整個(gè)陸地生物碳固定的2/3（Valliant et al.，2013；Yang et al.，2018），在一定程度上減少了溫室氣體的累積，在調(diào)節(jié)全球碳平衡、緩解溫室氣體濃度上升以及維護(hù)全球氣候方面有著不可替代的作用（Boer et al.，2020；宋瑞朋等，2022）。

森林火災(zāi)對(duì)森林碳儲(chǔ)量變化有重要影響，不僅把生物碳釋放到大氣中，而且對(duì)土壤碳庫(kù)也會(huì)造成部分損失，經(jīng)火燒后植被固碳量也會(huì)受到影響（張志華等，2008）。森林火災(zāi)造成的多重影響，不利于自然生態(tài)建設(shè)、環(huán)境保護(hù)以及應(yīng)對(duì)全球氣候變暖（Li et al.，2021）。為減少森林火災(zāi)發(fā)生的頻率與強(qiáng)度，“計(jì)劃燒除”（Prescribed burning）被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中（Wiedinmyer et al.，2010）。計(jì)劃燒除作為重要的營(yíng)林措施，是利用低強(qiáng)度火燒的有利方面，燒除林下累積過(guò)多的可燃物，改變可燃物的數(shù)量和連續(xù)性，從而減少在火災(zāi)易發(fā)地區(qū)的特重大森林火災(zāi)的潛在發(fā)生和程度（馬愛麗等，2009；Bradstock et al.，2012；張清等，2016）。然而，計(jì)劃燒除一方面燃燒過(guò)程可以直接導(dǎo)致草灌層、枯落物層和土壤有機(jī)質(zhì)層中的碳以氣態(tài)的形式損失（Volkova et al.，2021），另一方面引起土壤碳輸入、土壤環(huán)境及生物因素的改變，從而對(duì)土壤碳儲(chǔ)存和碳排放產(chǎn)生重要影響（Korontzi et al.，2003；Scharko et al.，2019）。因此，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)計(jì)劃燒除對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響，對(duì)于提高森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理的水平和制定科學(xué)有效的林火管理策略等具有重要意義。

目前，有關(guān)林火對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳排放的影響主要集中在森林火災(zāi)過(guò)程中生物質(zhì)燃燒釋放的含碳痕量氣體估算（羅碧珍，2020；胡海清等，2020；羅碧珍等，2023）和土壤生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中呼吸作用的變化，即火災(zāi)后土壤生態(tài)系統(tǒng)向大氣排放碳量的過(guò)程（田曉瑞等，2003；Hu et al.，2016；胡同欣等，2018；孫龍等，2019）。上述研究成果均是基于低頻率、高強(qiáng)度的森林火災(zāi)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳排放的影響。而與森林火災(zāi)相比，計(jì)劃燒除具有強(qiáng)度低和頻率高的特點(diǎn)，計(jì)劃燒除過(guò)程中地表碳損失量及含碳?xì)怏w排放量估算的相關(guān)研究還鮮有報(bào)道。因此亟待對(duì)計(jì)劃燒除過(guò)程中地表碳損失量及含碳?xì)怏w排放量進(jìn)行估算，從而準(zhǔn)確評(píng)價(jià)計(jì)劃燒除過(guò)程中的碳排放量。云南松林是云南省主要的鄉(xiāng)土樹種，約占云南森林總面積的70%，是云南乃至中國(guó)西南部最重要的森林資源（鄧喜慶等，2013；王秋華等，2018），而且是計(jì)劃燒除實(shí)施的主要對(duì)象，因此本研究以云南松林為研究對(duì)象，對(duì)計(jì)劃燒除過(guò)程中云南松林地地表碳損失量進(jìn)行估算，研究結(jié)果可為定量評(píng)估云南松林計(jì)劃燒除對(duì)土壤碳源/匯的影響提供數(shù)據(jù)支撐，對(duì)于森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理和林火管理策略的制定具有重要的理論和實(shí)踐意義。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南省新平縣，地理位置為23°38′15″－24°26′05″N、101°16′30″－102°16′50″E，屬溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫18.1 ℃，年最高氣溫32.8 ℃，年最低氣溫1.30 ℃，年降水量869 mm，總?cè)照諘r(shí)數(shù)2.84×103h，無(wú)霜期316 d。全縣有林面積32.0×104hm2，森林覆蓋率61%，是滇中重點(diǎn)火險(xiǎn)區(qū)，也是全國(guó)森林火災(zāi)高危區(qū)（王秋華等，2018）。云南松林是新平縣的主要林種，20 世紀(jì)80 年代進(jìn)行的飛播造林，后經(jīng)疏伐及撫育管理后形成云南松林，林分郁閉度0.85，平均樹高15 m，平均胸徑16.1 cm，樹齡約為30 a。林下植被主要有帽斗櫟（Quercus guyavifoliaH. Léveillé）、紫莖澤蘭（Ageratina adenophora(Sprengel) R. M. King & H.Robinson）、柯（Lithocarpus glaber(Thunb.) Nakai）、香薷（Elsholtzia ciliata(Thunb.) Hyland.）、斑鳩菊（Strobocalyx esculenta(Hemsley) H. Robinson et al.）等。研究區(qū)以一年為一個(gè)計(jì)劃燒除周期，于每年1月下旬至2 月中旬開展計(jì)劃燒除，已連續(xù)10 年以上，計(jì)劃燒除樣地火熏平均高度為1.48 m，為低強(qiáng)度火燒，喬木層保留完整，林下灌木草本稀少，蓋度約為10%。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

于2020 年和2021 年在新平縣古城街道照壁山，平甸鄉(xiāng)磨盤山和揚(yáng)武鎮(zhèn)魯奎山開展了相關(guān)調(diào)查和實(shí)驗(yàn)。在3 個(gè)調(diào)查區(qū)域，選擇自然條件、土壤、坡度、坡向、林相等情況基本一致的計(jì)劃燒除（prescribed burning，BP）和未實(shí)施計(jì)劃燒除（unburned，UB）云南松林地分別設(shè)置6 個(gè)20 m×20 m 的樣地，在每個(gè)樣地內(nèi)于計(jì)劃燒除前一周內(nèi)分別設(shè)置3 個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)草灌層、枯落物層和土壤有機(jī)質(zhì)層的可燃物載量進(jìn)行調(diào)查。于實(shí)施計(jì)劃燒除后一周內(nèi)，在3 個(gè)調(diào)查區(qū)域計(jì)劃燒除云南松林地內(nèi)分別設(shè)置3 個(gè)20 m×20 m 的樣地，在每個(gè)樣地設(shè)置3 個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)草灌層、枯落物層和土壤有機(jī)質(zhì)層燃燒剩余量進(jìn)行調(diào)查。

2.2 樣品采集

如圖1 所示，根據(jù)計(jì)劃燒除和未實(shí)施計(jì)劃燒除樣地內(nèi)灌木、草本分布的均勻程度沿對(duì)角線設(shè)置3個(gè)2 m×2 m 的小樣方，對(duì)樣方內(nèi)的灌木進(jìn)行收割稱重并取樣；同樣的方法在樣地內(nèi)設(shè)置3 個(gè)1 m×1 m的小樣方，按草本、枯枝落葉和土壤有機(jī)質(zhì)（包括分解層和半分解層）種類分別收集樣方內(nèi)的草本、枯枝落葉和土壤有機(jī)質(zhì)，稱質(zhì)量并取樣，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行內(nèi)業(yè)測(cè)定及分析。

圖1 野外調(diào)查樣地樣方示意圖Figure 1 Schematic diagram of sample plot for field investigation

2.3 樣品測(cè)定及參數(shù)計(jì)算

2.3.1 可燃物載量的測(cè)定

采集得到的草灌層、枯落物層和土壤有機(jī)質(zhì)層樣品，在105 ℃烘箱中連續(xù)烘干24 h 至質(zhì)量恒定，用精度0.01 g 的電子稱稱質(zhì)量，通過(guò)換算得出單位面積內(nèi)可燃物載量（t·hm-2）。

2.3.2 可燃物碳含量及碳儲(chǔ)量的測(cè)定

將風(fēng)干的灌、草層、枯落物層和土壤有機(jī)質(zhì)層可燃物的實(shí)驗(yàn)樣品粉碎，經(jīng)100 目（0.15 mm）篩過(guò)濾，進(jìn)行預(yù)處理，然后用總碳分析儀（Vario TOC，德國(guó)）分別測(cè)定草灌層、枯落物層及土壤有機(jī)層可燃物全碳（TC）質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）?？扇嘉锾純?chǔ)量計(jì)算公式為（高仲亮等，2011；Li et al.，2021）：

式中：

Sc——單位面積內(nèi)可燃物碳儲(chǔ)量（t·hm-2）；

M——可燃物載量（t·hm-2）；

Tc——可燃物含碳量（%）。

2.3.3 燃燒效率的測(cè)定

燃燒效率是估算計(jì)劃燒除過(guò)程中碳損失量的關(guān)鍵參數(shù)，是指燃燒掉物質(zhì)的量占總質(zhì)量的比例。通過(guò)計(jì)劃燒除樣地調(diào)查，并在計(jì)劃燒除樣地內(nèi)布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)樣地進(jìn)行采樣，對(duì)計(jì)劃燒除后的殘余可燃物載量進(jìn)行調(diào)查，計(jì)算殘余可燃物載量，并結(jié)合計(jì)劃燒除前地表可燃物載量計(jì)算可燃物消耗量和燃燒效率（胡海清等，2012）。其計(jì)算公式為：

式中：

U——燃燒效率（%）；

Mi——可燃物消耗量（t·hm-2），即計(jì)劃燒除前可燃物載量-殘余可燃物載量；

M——可燃物載量（t·hm-2）。

2.3.4 排放因子測(cè)定

排放因子是指可燃物燃燒過(guò)程中排放的4 種含碳?xì)怏w，CO2、CO、CH4和和非甲烷烴（nonmethane hydrocarbons，NMHC）的量占總碳排放量的比值（胡海清等，2012）。排放因子測(cè)定通常是采用動(dòng)態(tài)燃燒系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定，應(yīng)用綜合煙氣分析儀（KANE，英國(guó)）進(jìn)行含碳?xì)怏w的連續(xù)分析，根據(jù)可燃物所排放的某種含碳?xì)怏w量和可燃物燃燒過(guò)程中總碳排放量的比例，計(jì)算出不同含碳?xì)怏w的排放因子。本研究參考胡海清等（Lü et al.，2005；Lu et al.，2011；Wei et al.，2011；Hu et al.，2012；胡海清等，2012）的方法進(jìn)行測(cè)定、計(jì)算。其計(jì)算公式為：

式中：

Efs——不同含碳?xì)怏w的排放因子(以 C計(jì))/(g·kg-1)；

Es——可燃物燃燒過(guò)程中排放的某種氣體量（t·hm-2）；

Ct——可燃物燃燒過(guò)程中總碳排放量（t·hm-2）。

2.3.5 總碳排放量計(jì)算

本文采用French 等修正后的火災(zāi)損失生物量模型（French et al.，2004；胡海清等，2013）對(duì)火災(zāi)過(guò)程中總碳排放量進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算公式為：

式中：

Ct——單位面積內(nèi)可燃物燃燒過(guò)程中地表碳損失的總碳量（t·hm-2）；

Ba——地上草灌層可燃物載量（t·hm-2）；

fca——地上草灌層物質(zhì)的碳所占比重（%）；

Ua——火災(zāi)過(guò)程中草灌層物質(zhì)的燃燒效率（%）；

CL——枯落物層碳密度（t·hm-2）；

UL——火災(zāi)過(guò)程中枯落物層物質(zhì)的燃燒效率（%）；

Cg——土壤有機(jī)質(zhì)層的碳密度（t·hm-2）；

Ug——火災(zāi)過(guò)程中土壤有機(jī)質(zhì)層物質(zhì)的燃燒效率（%）。

2.3.6 含碳?xì)怏w排放量計(jì)算

含碳?xì)怏w排放量采用排放因子法計(jì)算（Lü et al.，2005；胡海清等，2012），其計(jì)算公式為：

把公式（4）代入公式（5）可得：

利用公式（6）就可以對(duì)可燃物各組分的含碳?xì)怏w排放量進(jìn)行計(jì)算。

3 結(jié)果與分析

3.1 云南松林地可燃物載量及碳儲(chǔ)量

3.1.1 云南松林地可燃物載量

計(jì)劃燒除過(guò)程中的可燃物主要包括灌木、草本、枯落物和土壤有機(jī)質(zhì)層，計(jì)劃燒除林地和未實(shí)施計(jì)劃燒除林地可燃物載量見表1。從表1 可以看出實(shí)施計(jì)劃燒除能有效減少地表可燃物載量，未實(shí)施計(jì)劃燒除林地可燃物載量總和為41.4 t·hm-2，顯著（P＜0.05）高于計(jì)劃燒除林地，其可燃物載量總和為15.6 t·hm-2，經(jīng)過(guò)實(shí)施計(jì)劃燒除林地總可燃物載量減少了62.5%，就可燃物不同組分而言，實(shí)施計(jì)劃燒除林地的草灌層、枯落物層和土壤有機(jī)質(zhì)層的可燃物載量分別為2.27、7.18 和6.10 t·hm-2，顯著（P＜0.05）小于未實(shí)施計(jì)劃燒除林地各組分可燃物載量，未實(shí)施計(jì)劃燒除林地草灌層、枯落物層和土壤有機(jī)質(zhì)層的可燃物載量分別為4.32、15.9 和21.2 t·hm-2；實(shí)施計(jì)劃燒除林地草灌層、枯落物層和土壤有機(jī)質(zhì)層的可燃物載量比未燒除林地分別減少47.5%、54.9%和71.2%。

表1 云南松林地可燃物載量Table 1 Fuel load per unit area of Pinus yunnannensis forests

3.1.2 云南松林地地表可燃物含碳量及碳儲(chǔ)量

實(shí)施計(jì)劃燒除和未燒除云南松林地可燃物含碳率和碳儲(chǔ)量分別見表2 和圖2。由表2 可以看出實(shí)施計(jì)劃燒除和未燒除云南松林地可燃物含碳率介于44.1%－51.4%，平均值為48.9%。2 種林地草灌層和枯落物層含碳率無(wú)顯著差異（P＞0.05），而地表有機(jī)層含碳率差異顯著（P＜0.05）。2 種林地不同組分可燃物含碳率表現(xiàn)為草灌層＞枯落物層＞土壤有機(jī)質(zhì)層。

表2 云南松林地可燃物含碳率Table 2 Carbon content of fuel of Pinus yunnannensis forests

圖2 云南松林地可燃物碳儲(chǔ)量Figure 2 Carbon storage of fuel of Pinus yunnannensis forests

可燃物碳儲(chǔ)量與可燃物載量及含碳率關(guān)系密切，從圖2 可以看出實(shí)施計(jì)劃燒除顯著減少了林地地表碳儲(chǔ)量。實(shí)施計(jì)劃燒除林地地表碳儲(chǔ)量為7.61 t·hm-2，顯著（P＜0.05）小于未燒除林地，其地表碳儲(chǔ)量為19.5 t·hm-2，實(shí)施計(jì)劃燒除的林地地表碳儲(chǔ)量比未實(shí)施計(jì)劃燒除林地減少了60.9%。計(jì)劃燒除林地草灌層、枯落物層和土壤有機(jī)質(zhì)層的碳儲(chǔ)量分別為1.16、3.55 和2.90 t·hm-2，分別比未燒除云南松林地減小47.8%、55.1%和69%。

3.2 云南松林計(jì)劃燒除過(guò)程中燃燒效率及總碳排放量估算

3.2.1 云南松林計(jì)劃燒除過(guò)程中燃燒效率

云南松林計(jì)劃燒除過(guò)程中不同組分的可燃物載量、燃燒剩余量、燒損量和燃燒效率見表3。由表3 可以看出，計(jì)劃燒除過(guò)程中燒毀了一定量的地表可燃物，地表可燃物燒損總量為4.62 t·hm-2，以枯落物層燒損量最高為2.95 t·hm-2，草灌層次之，其燒損量為1.28 t·hm-2，土壤有機(jī)質(zhì)層燒損量最小，為0.39 t·hm-2。云南松林計(jì)劃燒除燃燒效率平均為34.6%，不同組分燃燒效率介于6.4%－56.4%，其中以草灌層燃燒效率最高，為56.4%，其次為枯落物層，燃燒效率為41.1%，而土壤有機(jī)質(zhì)層燃燒效率僅為6.4%。

表3 云南松林計(jì)劃燒除過(guò)程中燃燒效率Table 3 Fuel combustion efficiency of prescribed fire in Pinus yunnannensis forests

3.2.2 云南松林計(jì)劃燒除過(guò)程中總碳排放量

計(jì)劃燒除過(guò)程中不同組分碳排放量見圖3。由圖3 可以看出，云南松林計(jì)劃燒除過(guò)程中碳排放量總和為0.24 t·hm-2，其中以枯落物層燃燒過(guò)程中碳排放量最高，為0.15 t·hm-2，占總碳排放量的63.5%，草灌層燃燒過(guò)程中碳排放量為0.07 t·hm-2，占總碳排放量的28.5%，土壤有機(jī)質(zhì)層燃燒過(guò)程中碳排放量最小，為0.02 t·hm-2，僅占總碳排放量的8.1%。

圖3 云南松林計(jì)劃燒除過(guò)程中總碳排放量Figure 3 Total carbon emission of prescribed fire in Pinus yunnannensis forests

3.3 云南松林計(jì)劃燒除的含碳?xì)怏w排放因子及排放量估算

不同組分的可燃物排放含碳?xì)怏w的排放因子見表4。由表4 可以看出CO2排放因子以土壤有機(jī)質(zhì)層最高為3.43×103g·kg-1，草灌層次之，為3.36×103g·kg-1，而枯落物層最低，為3.02×103g·kg-1；土壤有機(jī)質(zhì)層和枯落物層CO 排放因子相當(dāng)，分別為219 g·kg-1和216 g·kg-1，草灌層最低，為177 g·kg-1；CH4排放因子范圍為7.60－10.6 g·kg-1，以土壤有機(jī)質(zhì)層最高；草灌層、枯落物層和土壤有機(jī)質(zhì)層NMHC 排放因子分別為6.80、5.90 和5.60 g·kg-1。計(jì)劃燒除過(guò)程中各層次含碳?xì)怏w排放量均以CO2最高，不同層次CO2排放量以枯落物層最高，為439 kg·hm-2，其次為草灌層，排放量為220 kg·hm-2，土壤有機(jī)質(zhì)層為63.6 kg·hm-2，分別占各層次總含碳?xì)怏w碳排放量的94.6%，92.9%和93.6%。

表4 云南松林計(jì)劃燒除過(guò)程中含碳?xì)怏w排放因子及排放量Table 4 Main Carbonaceous gases emission factors and emission of prescribed fire in Pinus yunnannensis forests

計(jì)劃燒除過(guò)程中含碳?xì)怏w排放總量見圖4。從圖4 可以看出云南松林計(jì)劃燒除過(guò)程中主要含碳?xì)怏w排放量總量為773 kg·hm-2，其中CO2、CO、CH4和NMHC 排放總量分別為723、47.1、1.90 和1.41 kg·hm-2，分別占主要含碳?xì)怏w排放總量的93.5%，6.1%，0.3%和0.2%。

圖4 云南松林計(jì)劃燒除過(guò)程中含碳?xì)怏w排放總量Figure 4 Total main Carbonaceous gases emission of prescribed fire in Pinus yunnannensis forests

4 討論

4.1 計(jì)劃燒除對(duì)云南松林地碳儲(chǔ)量和碳排放量的影響

計(jì)劃燒除作為一種實(shí)用、可行的營(yíng)林措施，具有操作簡(jiǎn)單、成本低、速度快等優(yōu)點(diǎn)，計(jì)劃燒除利用林火中有利的方面，減少林下地表過(guò)多的可燃物，燒除導(dǎo)致森林火災(zāi)發(fā)生的可燃物條件，起到預(yù)防森林火災(zāi)的作用（Scharko et al.，2019），從而降低森林火災(zāi)發(fā)生的頻率和強(qiáng)度，使其充分發(fā)揮在生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)作用，為森林可持續(xù)管理提供科學(xué)合理的路徑（Volkova et al.，2021）。本研究表明實(shí)施計(jì)劃燒除的云南松林地可燃物載量比未實(shí)施計(jì)劃燒除林地減少62.5%，這與張文文等（2022）研究的計(jì)劃燒除對(duì)云南松林地表可燃物燒除率達(dá)62%左右的結(jié)果相近，表明低強(qiáng)度、高頻率的計(jì)劃燒除能夠有效降低林下可燃物的積累，并且實(shí)施計(jì)劃燒除后林地可燃物在計(jì)劃燒除過(guò)程中發(fā)生碳化，燃燒效率降低，即使發(fā)生火災(zāi)也很難演變?yōu)闃涔诨?。從研究結(jié)果來(lái)看，未實(shí)施和實(shí)施計(jì)劃燒除的林下可燃物含碳率差異并不大，但實(shí)施計(jì)劃燒除的土壤有機(jī)質(zhì)層含碳率比未實(shí)施計(jì)劃燒除林地高，其原因是林下草灌層和枯落物層可燃物燒損后變成細(xì)小顆粒和灰分落入土壤有機(jī)質(zhì)層所致（高仲亮等，2011），且不同組分的含碳率結(jié)果與國(guó)內(nèi)外研究結(jié)果相近（田曉瑞等，2003；胡海清等，2012；魏書精等，2014）。雖然計(jì)劃燒除能夠有效降低林下可燃物的積累，但是計(jì)劃燒除也在一定程度上減少了林地地表的碳儲(chǔ)量。長(zhǎng)期實(shí)施計(jì)劃燒除林地地表碳儲(chǔ)量?jī)H為7.61 t·hm-2，比未實(shí)施計(jì)劃燒除林地減少了60.9%，主要是計(jì)劃燒除后林地可燃物儲(chǔ)量顯著減少所致。此外，計(jì)劃燒除后林地水土流失增加，林地土壤有機(jī)質(zhì)層沖刷嚴(yán)重（趙雨田等，2021），也會(huì)造成地表碳儲(chǔ)量減小。因此科學(xué)合理的計(jì)劃燒除能夠有效降低林下可燃物載量，是森林可持續(xù)管理和林火管理的一種重要手段，但是計(jì)劃燒除不利于地表碳的儲(chǔ)存，會(huì)造成一定程度的森林碳庫(kù)的損失。

國(guó)內(nèi)外對(duì)火災(zāi)過(guò)程中總碳排放量模型進(jìn)行了一系列的研究，提出了多個(gè)總碳排放量模型（Seiler et al.，1980；Levine et al.，1995；Kasischke et al.，1995），然而估算的單位面積內(nèi)碳損失量會(huì)小于實(shí)際單位面積內(nèi)碳損失量，因?yàn)槠浜雎粤说厣峡萋湮飳雍偷乇碛袡C(jī)層的物質(zhì)對(duì)碳損失量的貢獻(xiàn)。計(jì)劃燒除過(guò)程是在林下水平上進(jìn)行燃燒的，其可燃物在空間上主要包括草灌、枯枝落葉、土壤有機(jī)質(zhì)等，為了計(jì)量計(jì)劃燒除過(guò)程中碳排放量，本研究將可燃物分為3 個(gè)層次分別計(jì)量，分別測(cè)定了各層的碳排放計(jì)量參數(shù)，理論上更精確地對(duì)計(jì)劃燒除過(guò)程中碳排放量進(jìn)行了估算。計(jì)劃燒除過(guò)程中總碳和含碳?xì)怏w排放量的計(jì)量模型中涉及到一系列的計(jì)量參數(shù)，涉及到可燃物載量、可燃物碳含量、燃燒效率等（魏書精等，2014），在實(shí)際計(jì)量中還受火災(zāi)強(qiáng)度、火烈度、氣象條件等因子的影響（魏帽等，2022）。然而，僅僅通過(guò)模型手段或估測(cè)會(huì)導(dǎo)致計(jì)量結(jié)果的不確定性（French et al.，2000；胡海清等，2012；馮東陽(yáng)等，2017），因此為了更精確地測(cè)定計(jì)劃燒除過(guò)程中碳排放的計(jì)量參數(shù)，本研究通過(guò)野外計(jì)劃燒除跡地調(diào)查與室內(nèi)控制實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法確定了各計(jì)量參數(shù)。計(jì)劃燒除作為預(yù)防森林火災(zāi)的林火行為，是森林生態(tài)系統(tǒng)重要的干擾因子，計(jì)劃燒除過(guò)程中含碳?xì)怏w的排放對(duì)區(qū)域碳平衡及碳循環(huán)產(chǎn)生重要影響（胡海清等，2012；魏書精等，2014）。研究區(qū)云南松林單次計(jì)劃燒除過(guò)程中排放的總碳量為0.24 t·hm-2，含碳?xì)怏w排放量CO2、CO、CH4和NMHC 分別為723、47.1、1.90 和1.41 kg·hm-2。森林是陸地表面最大的碳庫(kù)，具有碳匯功能（曹吉鑫等，2009），而且森林具有吸收大氣CO2，緩解氣候變化的作用（劉魏魏等，2016），然而計(jì)劃燒除不僅造成了地表的碳損失，而且燒除過(guò)程中還向大氣排放含碳?xì)怏w，導(dǎo)致森林碳匯效應(yīng)降低，對(duì)區(qū)域碳平衡及碳循環(huán)產(chǎn)生重要影響。

4.2 計(jì)劃燒除對(duì)云南松林碳匯的影響

森林火災(zāi)干擾作為森林生態(tài)系統(tǒng)重要的干擾因子，通過(guò)破壞森林的碳匯功能和向大氣中排放含碳?xì)怏w，從而對(duì)區(qū)域乃至全球的碳循環(huán)與碳平衡產(chǎn)生重要影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)森林火災(zāi)年均排放碳量為1.10 t·hm-2，年均森林火災(zāi)各含碳?xì)怏w排放量CO2、CO、CH4和NMHC 分別為3.55×103、226、14.6 和7.17 kg·hm-2（Lü et al.，2006；魏書精等，2014），計(jì)劃燒除過(guò)程中年均排放量約占全國(guó)年均森林火災(zāi)排放碳量的21.8%，含碳?xì)怏w排放量CO2、CO、CH4和NMHC 分別占全國(guó)年均森林火災(zāi)各含碳?xì)怏w排放量的20.4%，20.9%，13%和19.6%。由此可見，計(jì)劃燒除過(guò)程中排放的總碳和含碳?xì)怏w遠(yuǎn)少于森林火災(zāi)。全球氣候逐漸變暖是全世界公認(rèn)的事實(shí)（Mbow et al.，2017），全球氣候變暖不僅為森林火災(zāi)直接提供了氣象條件，而且為其間接提供了可燃物條件及火源條件。有研究表明隨著全球氣溫不斷升高，森林火災(zāi)發(fā)生的強(qiáng)度和頻率也會(huì)隨之升高，各種預(yù)測(cè)模型也顯示，未來(lái)隨著全球氣溫升高，森林火災(zāi)干擾發(fā)生的強(qiáng)度和頻率將增加（胡海清等，2012；Pellegrini et al.，2018），如何降低森林火災(zāi)發(fā)生的強(qiáng)度和頻率則成為森林可持續(xù)管理中的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，計(jì)劃燒除是森林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理和林火管理的一種重要營(yíng)林措施，是降低森林火災(zāi)發(fā)生頻率和強(qiáng)度的有效措施，更是一種以小規(guī)模泄漏代替重特大森林火災(zāi)造成大量碳排放的森林管理模式（Wiedinmyer et al.，2010）。

5 結(jié)論

以云南松林為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)草灌層、枯落物層及土壤有機(jī)質(zhì)層可燃物載量的調(diào)查和含碳率的測(cè)定，對(duì)計(jì)劃燒除對(duì)地表可燃物載量和碳儲(chǔ)量的影響進(jìn)行了研究，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)計(jì)劃燒除燃燒效率、含碳?xì)怏w排放因子的測(cè)定，對(duì)計(jì)劃燒除過(guò)程中總碳和含碳?xì)怏w的排放量進(jìn)行了估算。研究結(jié)果表明：

1）計(jì)劃燒除能夠有效降低林下可燃物的積累，實(shí)施計(jì)劃燒除的云南松林地可燃物載量比未實(shí)施計(jì)劃燒除林地減少62.5%。

2）計(jì)劃燒除顯著減少了林地地表碳儲(chǔ)量，長(zhǎng)期實(shí)施計(jì)劃燒除林地地表碳儲(chǔ)量?jī)H為7.61 t·hm-2，比未實(shí)施計(jì)劃燒除林地減少了60.9%。

3）云南松林計(jì)劃燒除過(guò)程中主要含碳?xì)怏w排放量總量為773 kg·hm-2，其中CO2、CO、CH4和NMHC 排放總量分別為723、47.1、1.90 和1.41 kg·hm-2。

4）計(jì)劃燒除過(guò)程中總碳排放量和含碳?xì)怏w排放量顯著小于森林火災(zāi)，是一種以小規(guī)模泄漏代替重特大森林火災(zāi)造成大量碳排放的森林管理模式。