山西省森林植被的碳貯量研究

馮建成

(山西省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,山西 太原 030012)

山西省森林植被的碳貯量研究

馮建成

(山西省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,山西 太原 030012)

以山西省 2005年的森林資源清查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用生物量換算因子法,建立了不同林分優(yōu)勢(shì)樹種生物量與蓄積量之間的回歸方程,并對(duì)山西省森林的碳貯量進(jìn)行了推算。結(jié)果表明:山西省森林的總碳貯量為4 684.56×104t C,平均碳密度為 21.99t C/hm2;其中針葉林碳貯量為 1 689.69×104t C,闊葉林碳貯量為2 994.87×104t C,分別占全省森林總碳貯量的36.07%和 63.93%。闊葉林為山西省森林碳貯量的主要貢獻(xiàn)者。

森林;生物量;蓄積量;碳貯量

作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體,森林可以吸收大氣中的二氧化碳,并將其固定在森林植物體內(nèi)和森林土壤中,這被公認(rèn)為是最有效的固碳方式。隨著《京都議定書》的正式實(shí)施,林業(yè)碳匯研究日益成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。我國(guó)政府積極采取措施增加碳匯,對(duì)減少溫室氣體排放、應(yīng)對(duì)全球氣候變化做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。但我國(guó)的森林依然存在資源分布不均、森林結(jié)構(gòu)不合理、林地生產(chǎn)力低等現(xiàn)狀,森林整體碳匯功能和整體效益還有待提高,而山西省在低碳經(jīng)濟(jì)的浪潮中形勢(shì)不容樂觀。因此,正確評(píng)估山西省森林植被的碳貯量,不僅可以為山西省森林資源的經(jīng)營(yíng)管理和林業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供重要的科學(xué)依據(jù),而且對(duì)山西省在碳平衡交易中爭(zhēng)取主動(dòng),大力發(fā)展碳匯林業(yè)具有十分重要的意義。

1 研究區(qū)概況

山西省地處黃河中游,黃土高原東部,地理坐標(biāo)為 110°15′～ 114°33′E,34°34′～ 40°43′N,南 北 長(zhǎng)628 km,東西寬 385 km?？偯娣e 15 166×104km2,占全國(guó)總土地面積的 1.63%。境內(nèi)山巒疊嶂,丘陵起伏,溝壑縱橫,山地、丘陵面積占 80.3%,盆地、平原面積僅占 19.7%,大部分地區(qū)海拔在 1 000 m～2 000 m。屬于溫帶大陸性氣候,冬季漫長(zhǎng)寒冷;夏季南長(zhǎng)北短,溫度高且多雨,7月氣溫約 21°C～ 26°C;春季短,風(fēng)沙多,常干旱;秋季較短,天氣暖和,晴朗。年均氣溫 -4°C～ 14°C,年降水量 400 mm～650 mm,但分布不勻。

山西省的植被類型主要有6個(gè)植被型組,即針葉林、闊葉林、灌叢與灌草叢、草原、草甸以及沼澤與水生植被。平川和黃土丘陵區(qū)多已開墾為農(nóng)田,自然植被稀少。天然林主要分布在中條山、呂梁山、太岳山、太行山、關(guān)帝山、管涔山、五臺(tái)山和黑茶山等 8大國(guó)有林區(qū)。森林群落建群種主要有油松、白皮松、云杉、華北落葉松、側(cè)柏、杜松、華山松等針葉樹種,遼東櫟、栓皮櫟、槲櫟等落葉櫟類,山楊、白樺、紅樺、榆樹等小葉落葉樹種。

2 研究資料和方法

2.1 研究資料

本研究所采用的是山西省第 5次(2005年)森林資源連續(xù)清查資料。

2.2 研究方法

森林碳貯量的估算是以森林生物量為基礎(chǔ)的。森林資源清查資料提供的主要是森林面積和蓄積的數(shù)據(jù)。在森林生物量的組成中,林木蓄積所占的比例較大,且林木蓄積量與總生物量之間存在著較大關(guān)系。因此,可以通過(guò)建立生物量與蓄積量之間的相關(guān)關(guān)系,由林木蓄積量推算總生物量,繼而估算碳貯量。

2.2.1 生物量計(jì)算

森林生物量的計(jì)算屬于區(qū)域尺度的范疇,本文根據(jù)方精云等提出的生物量換算因子(Biomass Expansion Factor,BEF)的計(jì)算方法估算山西省森林生物量,生物量與林木蓄積量之間的回歸方程為:

式中:B為每公頃的生物量;V為每公頃蓄積量;a和b為參數(shù)。

2.2.2 碳貯量計(jì)算

劉盛等通過(guò)對(duì)光合作用及其化學(xué)過(guò)程進(jìn)行分析表明:從分子水平來(lái)看,在全干狀態(tài)下,碳、氫、氧的構(gòu)成比大致是 1.5∶2∶1,故碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 50%,所有樹種基本一致。即森林碳貯量為森林生物量乘以系數(shù)0.5。單位面積上對(duì)應(yīng)的碳貯量稱為碳密度,則有:

式中:P為碳密度;B為每公頃生物量;C為某省市的森林植被碳貯量;S為某省市的總森林面積。

3 結(jié)果與分析

3.1 林分優(yōu)勢(shì)樹種生物量和蓄積量回歸參數(shù)

在森林資源連續(xù)清查中,按優(yōu)勢(shì)樹種(組)將山西省的森林植被劃分為35個(gè)林分類型。本研究從山西省各地在推算森林生物量的研究資料中收集到了云杉、落葉松、油松(含樟子松、華山松等)、側(cè)柏、櫟類、其他硬闊類以及山楊 (樺樹 )、楊樹 (柳樹 )、闊葉混交林、針闊混交林等10個(gè)優(yōu)勢(shì)樹種類型的生物量與蓄積量回歸參數(shù),這些林分類型基本涵蓋了山西省的主要樹種。對(duì)于缺乏回歸方程參數(shù)的林分類型,采用劃歸到相近林分類型的方法進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 山西省林分優(yōu)勢(shì)樹種生物量和蓄積量回歸方程參數(shù)

3.2 經(jīng)濟(jì)林的生物量參數(shù)

目前關(guān)于經(jīng)濟(jì)林在區(qū)域尺度上的碳貯量研究,尚無(wú)生物量與蓄積量之間換算因子參數(shù)的相關(guān)報(bào)道,加之在山西省森林資源的連續(xù)清查工作中,經(jīng)濟(jì)林并不納入清查統(tǒng)計(jì)范圍。為此,根據(jù)方精云等對(duì)全國(guó)經(jīng)濟(jì)林的估算結(jié)果,以全國(guó)經(jīng)濟(jì)林的單位生物量23.7 t/hm2的指標(biāo)為依據(jù),推算山西省經(jīng)濟(jì)林的生物量及碳貯量。

3.3 山西省森林的總碳貯量

根據(jù)森林資源清查資料和各林分優(yōu)勢(shì)樹種的生物量與蓄積量回歸模型,計(jì)算出山西省林分碳貯量及碳密度(見第 18頁(yè)表 2)。

由表 2可知,山西省經(jīng)濟(jì)林的生物量為970.28×104t,全省森林總生物量為 9 369.11×104t,碳貯量為 4 684.56×104t C,碳密度為 21.99 t C/hm2,山西省森林平均碳密度遠(yuǎn)小于全國(guó)的森林平均碳密度44.91 t C/hm2(1998年 )和世界的 86.00 t C/hm2。山西省針葉林主要包括云杉、落葉松、油松(樟子松、華山松、針葉混)、側(cè)柏等 4個(gè)優(yōu)勢(shì)樹種(組),以及針闊混交林中的針葉樹部分。針闊混交林中針葉樹面積與碳貯量按 1/2計(jì)算,則全省針葉林總面積為73.85×104hm2,占全省森林總面積的 35.66%,其碳貯量為 1 689.69×104t C,占全省森林總碳貯量的36.07%。闊葉林包括櫟類、其他硬闊類(板栗、其他 )、山楊 (樺樹 )、楊樹、闊葉混交林 (其他軟闊類 )、經(jīng)濟(jì)林等 6個(gè)優(yōu)勢(shì)樹種(組),以及針闊混交林中的闊葉樹部分。針闊混交林中的闊葉樹也按 1/2計(jì)算,則全省闊葉林面積為 139.20×104hm2,占全省森林總面積 65.34%,碳貯量為 2 994.87× 104t C,占全省森林總碳貯量的 63.93%。表2中,櫟類的碳密度較大為31.55 t C/hm2,經(jīng)濟(jì)林的碳密度最小為11.85 t C/hm2。闊葉林的平均碳密度為21.52 t C/hm2,針葉林為 22.88 t C/hm2,兩者基本相當(dāng)。

表2 2005年山西省各森林類型碳貯量和碳密度統(tǒng)計(jì)

在闊葉林中,櫟類和楊樹兩個(gè)樹種的總面積為70.85× 104hm2,碳貯量為 2 026.48× 104t C,共占全省闊葉林面積的 50.90%,碳貯量的 67.67%。這兩個(gè)樹種在全省闊葉林乃至整個(gè)森林的碳貯量中占主導(dǎo)地位。可見闊葉林是山西省森林碳貯量的主要貢獻(xiàn)者。

4 結(jié)論與討論

1)山西省森林總碳貯量為 4 684.56×104t C,平均碳密度為 21.99 t C/hm2,遠(yuǎn)低于全國(guó)和世界的平均水平。究其原因,主要是山西省 90%的森林屬于中幼林,森林質(zhì)量不高,多數(shù)原始森林已經(jīng)退化為次生林,甚至是低價(jià)的疏林。

2)山西省森林的碳貯量主要集中在闊葉林。在闊葉林中,櫟類和楊樹兩個(gè)樹種所占比重較大,因此,這兩個(gè)樹種碳的動(dòng)態(tài)變化極大地影響著山西省整個(gè)森林的碳貯量。

3)森林植被碳貯量和碳密度較低,擴(kuò)大森林面積,對(duì)減緩大氣中 CO2濃度上升和維護(hù)未來(lái)氣候穩(wěn)定具有重要意義。根據(jù)我省的林齡結(jié)構(gòu),對(duì)現(xiàn)有中、幼齡林森林進(jìn)行合理的撫育,對(duì)成過(guò)熟林科學(xué)地更新采伐,充分發(fā)揮森林經(jīng)營(yíng)的作用,對(duì)提高森林生產(chǎn)力、發(fā)揮森林生態(tài)系統(tǒng)最佳的固碳效益具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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Carbon Storage of Forest Vegetation in Shanxi Province

Feng Jiancheng
(Shanxi Forestry Survey and Design Institute,030012 Taiyuan,China)

Based on the basis of forest resource data investigated in Shanxi province in 2005,the regression equation between biomass and the amount of growing stock in different stand dominant species was built and carbon storage of forest vegetation in Shanxi province was calculated.The results showed that:the total carbon storage of forest vegetation in Shanxi province is4 684.56×104t C;the average of carbon density is21.99t C/hm2,of which coniferous forest is 1 689.69× 104t C,broadleaf forest is 2 994.87× 104t C,accounting for 36.07%and63.93% of the total carbon storage of the whole province forest,respectively.Broadleaf forest is the main contributor to the carbon storage of the Shanxi province forest.

forest;biomass;stand volume;carbon storage

S316.23

A

1007-726X(2010)01-0016-03

2009-12-02

馮建成(1963- ),男,山西離石人,1984年畢業(yè)于山西農(nóng)業(yè)大學(xué),高級(jí)工程師。