湘鄉(xiāng)市森林林木碳匯量分析

熊志祥，陳傳勝

(1.湖南省湘鄉(xiāng)市林業(yè)局，湖南 湘鄉(xiāng) 411400；2.中南林業(yè)科技大學，湖南 長沙 410004)

湘鄉(xiāng)市森林林木碳匯量分析

熊志祥1，陳傳勝2

(1.湖南省湘鄉(xiāng)市林業(yè)局，湖南 湘鄉(xiāng) 411400；2.中南林業(yè)科技大學，湖南 長沙 410004)

指出了森林碳匯是森林生態(tài)效益的組成部分，是衡量生態(tài)文明城市創(chuàng)建的重要指標之一。以湘鄉(xiāng)市主要森林類型為研究對象，利用蓄積量法對湘鄉(xiāng)市森林林木碳匯量進行了分析。以期挑選出固碳能力強、碳匯效益好的骨干樹種及森林群落類型，為湘鄉(xiāng)市生態(tài)文明城市建設和林業(yè)資源的合理利用提供數(shù)據(jù)支持和理論基礎。

碳匯；生態(tài)文明城市；蓄積量法；林木碳匯量；湘鄉(xiāng)市

1 引言

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，森林碳匯功能，指森林生態(tài)系統(tǒng)通過植被光合作用、土壤動物和微生物固定碳素的功能[1，2]。森林生態(tài)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)全球碳平衡、減緩溫室氣體濃度上升以及維護全球氣候等方面中起到了不可替代的作用。保護森林資源，維護森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，是維護地球碳庫、促進生態(tài)平衡的重要途徑之一。森林碳匯功能是森林生態(tài)建設的重要組成部分，是衡量區(qū)域生態(tài)建設的主要標準之一，也是現(xiàn)代林業(yè)研究的重要課題之一。

湖南省湘鄉(xiāng)市位于湖南省中部，北靠韶山，東鄰長沙，為長株潭城市群資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會建設綜合配套改革實驗區(qū)的重要工業(yè)基地和休閑旅游城市，目前生態(tài)文明城市的建設，成為湘鄉(xiāng)市林業(yè)建設工作的重要組成部分。隨著湘鄉(xiāng)市生態(tài)文明城市的創(chuàng)建，林業(yè)得到了較大的發(fā)展。湘鄉(xiāng)市依托自身的地理區(qū)位條件，以及自然資源優(yōu)勢，堅持將加快城鄉(xiāng)綠化、發(fā)展森林城市擺在十分重要的位置，積極改善城鄉(xiāng)生態(tài)狀況，促進城鄉(xiāng)一體化發(fā)展，使得湘鄉(xiāng)市森林事業(yè)快速穩(wěn)定的發(fā)展。

2 湘鄉(xiāng)市森林資源現(xiàn)狀分析

2.1 湘鄉(xiāng)市主要森林類型面積現(xiàn)狀

地處亞熱帶季風氣候的湘鄉(xiāng)市，擁有豐富的植物種類。常見的樹種主要有：樟樹、杉木、馬尾松、國外松、石櫟等?；谑×挚圃?014年森林資源統(tǒng)計年報數(shù)據(jù)，筆者采用典型調(diào)查法對湘鄉(xiāng)市的杉木林、馬尾松林、國外松林、速生闊葉樹林、中生闊葉樹林以及慢生闊葉樹林進行研究。研究的林地共9506.5 hm2，約占湘鄉(xiāng)市總面積的84.41%，基本覆蓋整個湘鄉(xiāng)市的林地面積。其中杉木林地6289.4 hm2，占林地總面積的66.16%；馬尾松289.2 hm2，占林地總面積的3.04%；國外松772.6 hm2，占林地總面積的8.13%；速生闊葉林地887.8 hm2，占林地總面積的9.23%；中生闊葉林地87.2 hm2，占林地總面積的0.92%；慢生闊葉林地1190.3 hm2，占林地總面積的12.52%。湘鄉(xiāng)市森林類型主要以杉木林為主，其次為慢生闊葉林，中生闊葉林地最少僅占總林地0.92%，林地形式較為單一。湘鄉(xiāng)市的林地結(jié)構(gòu)中，主要以人工林地(杉木林、馬尾松林、國外松林)為主，約占林地總面積的77.33%，而天然林地較少，僅為林地總面積的22.67%。一方面，推動了湘鄉(xiāng)市林業(yè)種植戶的經(jīng)濟收入，但另一方面，這種林地結(jié)構(gòu)形式也阻礙了湘鄉(xiāng)市的林業(yè)多樣性、穩(wěn)定性的發(fā)展。

2.2 湘鄉(xiāng)市主要森林類型林齡現(xiàn)狀

通過數(shù)據(jù)收集，按幼、中、近熟、成熟林來對湘鄉(xiāng)市主要森林類型現(xiàn)狀進行統(tǒng)計，見表1。

表1 湘鄉(xiāng)市不同林齡林地面積表 hm2

注：“-”表示統(tǒng)計年報沒有該數(shù)據(jù)

由表1可以得出，湘鄉(xiāng)市不同林齡林地主要以中齡林和幼齡林為主，其中，中齡林6664 hm2，占林地總面積的70.10%；幼齡林2470.5 hm2，占林地總面積的25.99%；近熟林307 hm2，占林地總面積的3.23%；成熟林較少，僅為65 hm2，占林地總面積的0.68%。從中可以得出湘鄉(xiāng)市的林齡林地主要處在中齡林和幼齡林，占總林地的96.09%。未來幾年，在合理的保護和管理機制下，湘鄉(xiāng)市森林資源將會得到更大的發(fā)展。

2.3 湘鄉(xiāng)市主要森林類型蓄積量現(xiàn)狀

通過對湘鄉(xiāng)市二類資源清查相關數(shù)據(jù)的收集和整理，得到湘鄉(xiāng)市主要森林類型蓄積量基本情況，見表2。

表2 湘鄉(xiāng)市主要森林類型林地資源調(diào)查表

3 湘鄉(xiāng)市森林類型林木碳匯量分析

3.1 不同森林類型林木蓄積量分析

本文采用蓄積量法對湘鄉(xiāng)市森林碳匯進行研究。根據(jù)對森林主要樹種抽樣實測和森林的總蓄積量求出生物量，再根據(jù)生物量與植物固碳量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，來求出森林植被的固碳量。不同森林類型單位面積蓄積量，見表3。

表3 湘鄉(xiāng)市不同森林類型單位面積蓄積量 m3/hm2

由表3可以得出，湘鄉(xiāng)市主要森林類型林木單位面積蓄積量平均為44.65 m3/hm2，其中慢生闊葉林單位面積蓄積量最高為59.55 m3/hm2，其次為杉木林，單位面積蓄積量為48.61 m3/hm2，速生闊葉林單位面積蓄積量最少為3.27 m3/hm2，其它森林類型林木單位面積蓄積量依次為國外松林39.55 m3/hm2、中生闊葉林39.38 m3/hm2、馬尾松林38.00 m3/hm2。從不同林齡層的不同森林類型的林木單位面積蓄積量來看，幼齡林的慢生闊葉林單位面積蓄積量最高為110.98 m3/hm2，其次為成熟林的國外松林71.88 m3/hm2。其中，幼齡慢生闊葉林、中齡杉木林、中齡慢生闊葉林、近熟杉木林、國外松林、以及成熟杉木林和國外松林均高于湘鄉(xiāng)市林木單位面積蓄積量的平均水平。

不同森林類型的單位面積蓄積量隨林齡、森林類型不同呈現(xiàn)不規(guī)律性，這與湘鄉(xiāng)市的林地結(jié)構(gòu)以及湘鄉(xiāng)市林木的種植方式有較為緊密的聯(lián)系。但從總體來看，湘鄉(xiāng)市森林林木單位面積蓄積量隨著林木的生長成上升趨勢。

3.2 不同森林類型林木生物量分析

根據(jù)森林植物的光合作用原理，植物在每生產(chǎn)1t的干物質(zhì)需要固定1.63 t的CO2，同時釋放出1.19 t O2[3]。方精云等人研究了我國多種森林類型蓄積量與生物量之間的函數(shù)關系，在對每一種森林類型函數(shù)關系研究中采取的樣本多，所得函數(shù)相關系數(shù)基本都在0.95以上，方程擬合效果好。本文結(jié)合其森林類型函數(shù)方程來推算生物量，所得結(jié)果在允許誤差范圍內(nèi)。見公式(1)、(2)、(3)。

闊葉混交林：B=0.6255V+91.0013 (R=0.93，n=19)

(1)

杉木林：B=0.3999V+22.5410 (R=0.97，n=56)

(2)

馬尾松：B=0.52V

(3)

式中：V為植被蓄積量；B為植被生物量；R為相關系數(shù)；n是樣本數(shù)。

由公式(1)、(2)、(3)即植物生物量與蓄積量之間的轉(zhuǎn)換關系，可以得出，湘鄉(xiāng)市不同森林類型林木單位面積生物量。見表4。

表4 湘鄉(xiāng)市不同森林類型單位面積生物量 t/hm2

由表4可以得出，杉木林的單位面積生物量為41.98 t/hm2，馬尾松林的單位面積生物量為19.76 t/hm2，國外松林的單位面積生物量為20.57 t/hm2，速生闊葉林的單位面積生物量為93.05 t/hm2，中生闊葉林的單位面積生物量為115.63 t/hm2，慢生闊葉林的單位面積生物量為128.25 t/hm2。從而得出湘鄉(xiāng)市不同森林類型林地單位面積生物量平均為69.87 t/hm2。從不同林齡層的不同森林類型的林木單位面積生物量來看，幼齡林的慢生闊葉林單位面積生物量最高為160.42 t/hm2，其次為中齡林的慢生闊葉林121.44 t/hm2。其中，不同林齡階段的闊葉林單位面積生物量均高于湘鄉(xiāng)市不同森林類型林地單位面積生物量平均水平，而不同林齡階段的杉木林、馬尾松林和國外松林單位面積生物量均低于湘鄉(xiāng)市不同森林類型林地單位面積生物量平均水平。其中，幼齡林的馬尾松林單位面積生物量僅為1.87 t/hm2。

圖1 湘鄉(xiāng)市不同森林類型林木單位面積生物量柱狀

由圖1可以得出，湘鄉(xiāng)市不同森林單位面積生物量因林種的不同，呈現(xiàn)不規(guī)律性。湘鄉(xiāng)市不同森林類型單位面積生物量表現(xiàn)為：慢生闊葉林(128.25 t/hm2)>中生闊葉林(115.63 t/hm2)>速生闊葉林(93.05 t/hm2)>杉木林(41.98 t/hm2)>國外松林(20.57 t/hm2)>馬尾松林(19.76 t/hm2)。

3.3 不同森林類型林木碳匯量分析

根據(jù)植物光合作用反應方程式，植物每制造1t干物質(zhì)需要固定1.63 t CO2，其中CO2中碳占27.27%t。因此，湘鄉(xiāng)市不同森林類型林木單位面積碳匯量情況，見表5。

表5 湘鄉(xiāng)市不同森林類型林木單位面積碳匯量

t/hm2

由表5可以得出：湘鄉(xiāng)市不同森林類型林木單位面積碳匯量因森林類型以及林齡的不同而不同。從不同的森林類型來看，湘鄉(xiāng)市林木單位面積的碳匯量不同，具體表現(xiàn)為：慢生闊葉林(57.01 t/hm2)>中生闊葉林(51.40 t/hm2)>速生闊葉林(41.36 t/hm2)>杉木林(18.66 t/hm2)>國外松林(9.14 t/hm2)>馬尾松林(8.78 t/hm2)。從不同的林齡層次來看，不同林齡階段的慢生闊葉林林木單位面積碳匯量都較其他森林類型的林木單位面積的碳匯量高。這與林木本身生長特性有關。不同森林類型按林齡看，其蓄積情況見表6。

由表6可以得出：從總體來看，湘鄉(xiāng)市不同森林類型森林林木總碳匯量為2331137.43 t。從不同的森林類

表6 湘鄉(xiāng)市不同森林類型林木總碳匯量 t

型來看，杉木林總碳匯量最高為117367.40 t，其次為慢生闊葉林67856.28 t，馬尾松林最少僅為2540.67 t。從不同的林齡階段來看，中齡林最高為159815.55 t，其次為幼齡林63701.93 t，成熟林最少為1023.27 t。從整體來看，中齡林的杉木林總碳匯量最高為96440.84 t。這與湘鄉(xiāng)市林地現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)，以及林木本身的生長特性有關，因為湘鄉(xiāng)市現(xiàn)有林地中中齡林的杉木林地較多，而有些林齡階段的不同森林類型的林地較少，可以忽略不計。

[1]賈治邦.積極發(fā)揮森林在應對氣候變化中的重大作用[J].資源與環(huán)境，2008(4):50～51.

[2]Lashof D A.The dynamic greenhouse: feedback proccsses that may influence concentrations of atmospheric trace gases and climate change[J].Climate Change，1989(14):213～242.

[3]方精云，劉國華，徐高齡.我國森林植被的生物量和凈生產(chǎn)量[J].生態(tài)學報，1996，16(5)：497～508.

2016-08-06

中南林業(yè)科技大學引進人才基金項目(編號：104-0088)；湖南省高校改革項目(編號：000121)

熊志祥(1975—)，男，主要從事林業(yè)生態(tài)工程方面的工作

陳傳勝(1970—)，男，副教授，博士，碩士生導師，主要從事環(huán)境生態(tài)工程方面的工作。

S7

A

1674-9944(2016)17-0105-03