西藏人工喬木林碳儲(chǔ)量空間分布特征

張 蓓，劉金山，林 慧，彭泰來(lái)，陸 翔

(國(guó)家林業(yè)和草原局中南調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，長(zhǎng)沙 410014)

在生態(tài)建設(shè)為背景的發(fā)展戰(zhàn)略下，我國(guó)林業(yè)啟動(dòng)了一系列重點(diǎn)生態(tài)工程，在保護(hù)天然林的同時(shí)，大力發(fā)展人工林資源[1]。由于多年來(lái)大規(guī)模的植樹(shù)造林，我國(guó)人工林面積已位居世界首位[2-3]，從而貢獻(xiàn)了大部分的森林碳匯[4-5]。據(jù)《西藏自治區(qū)第二次森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查成果報(bào)告》顯示，與第一次全區(qū)森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查相比，西藏人工林資源面積增長(zhǎng)了217.24%。根據(jù)以前的研究[6]，使用IPCC材積源生物量模型法，西藏人工喬木林碳儲(chǔ)量為1 135 812 Mg，平均碳密度為13.1 Mg/ hm2；同時(shí)研究了影響林分碳密度的樹(shù)種和齡組等林分因素，表明碳密度隨齡組的增加而增加、各齡組碳密度差別較大。受特殊自然地理?xiàng)l件和氣候條件的影響，西藏人工林分布與生長(zhǎng)狀況有著顯著的地域性差別，分析喬木林碳儲(chǔ)量在地理位置、海拔、坡位、坡向和坡度上的空間分布特征，掌握喬木林儲(chǔ)碳量高值區(qū)域，對(duì)于造林地的選擇具有參考意義。

1 數(shù)據(jù)與方法

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為2012—2013年西藏自治區(qū)森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)，使用IPCC(2006)推薦的方法，進(jìn)行人工林生物量、碳儲(chǔ)量及碳密度估算。計(jì)量參數(shù)采用《中華人民共和國(guó)氣候變化第二次國(guó)家信息通報(bào)》“土地利用變化與林業(yè)溫室氣體清單”(2013)和《碳匯造林項(xiàng)目方法學(xué)》提供的相關(guān)參數(shù)。

2 人工林空間分布特征

2.1 地理位置

人工林主要分布在88.0°―93.9°E和28.0°―29.9°N之間。29.0°―29.9°N和28.0°―28.9°N，分別分布著人工林面積的73.32%和13.42%(圖1)；雅魯藏布江與拉薩河交匯處的三角地帶是人工林的傳統(tǒng)種植區(qū)和核心分布區(qū)，地處29.0°―29.9°N和90°―91.9°E之間，分布了人工林面積的38.86%，地處該區(qū)域的城關(guān)區(qū)、曲水縣、貢嘎縣、扎囊縣人工林面積占國(guó)土面積的比例均超過(guò)2%，其中貢嘎縣更高達(dá)3.64%。

圖1 不同經(jīng)緯度人工林分布面積注：每個(gè)數(shù)值點(diǎn)表示相應(yīng)經(jīng)度或緯度區(qū)間(1°)的中值，下同

碳密度在各區(qū)域表現(xiàn)出明顯的不均衡(圖2)。隨著緯度的升高，碳密度呈降低趨勢(shì)。在26.0°―29.9°N碳密度較高，平均碳密度均高于11 Mg/hm2；緯度>30.0°后，碳密度銳減至4 Mg/hm2以下。碳密度隨經(jīng)度的變化規(guī)律呈中間高、兩端低的“∧”形， 89.5―96.5°E是碳密度的高值區(qū)。

圖2 不同經(jīng)緯度人工林碳密度

人工林碳儲(chǔ)量主要分布在29.0°―29.9°N和90°―94.9°E之間，占總碳儲(chǔ)量的72.55%；其中在東經(jīng)90.0°―90.9°E，91.0°―91.9°E和94.0°―94.9°E之間人工林碳儲(chǔ)量分別占18.6%，38.91%和10.28%。綜合分析，雅魯藏布江中下游、察隅河流域的林芝市及喜馬拉雅山南坡中段高山峽谷區(qū)具有較高的碳密度。

2.2 海拔

人工林主要分布于海拔2500～4499 m之間，占95.14%(表1)。其中3500～3999 m之間是人工林的主要分布區(qū)，占全部人工林的63.56%。碳儲(chǔ)量最大值在海拔3500～3999 m之間，為688 487Mg，占60.62%。就碳密度來(lái)看，0 ～ 2499 m區(qū)間內(nèi)碳密度較大；海拔達(dá)到2000 m后隨著海拔升高，碳密度逐漸降低。需要指出的是，海拔在1500～1999 m之間時(shí)碳密度較低，平均碳密度只有3.9Mg/hm2，該海拔區(qū)間內(nèi)油桐面積占77.01%，平均林齡為6.6 a，截至調(diào)查時(shí)較短的生長(zhǎng)年齡影響了蓄積和碳密度的累積。

表1 不同海拔區(qū)間人工林碳密度和碳儲(chǔ)量海拔區(qū)間/m面積/hm2碳儲(chǔ)量/Mg碳密度/(Mg/hm2)0～49910762207020.5500～9997002520136.01000～14993501236235.31500～1999135153013.92000～24996292327037.02500～299952169650318.53000～34991245521079916.93500～39995523668848712.54000～44999778513185.24500～49991195004.2合計(jì) 86909113581213.1

2.3 坡度、坡位、坡向

不同坡度人工林分布規(guī)律(表2)：①隨著坡度增加，人工林面積減少，其中63.36%的人工林分布在0°～5°之間，16.85%的人工林分布在6°～15°之間；②隨著坡度增加，碳儲(chǔ)量逐漸減少，其中人工林在0°～5°和6°～15°分別儲(chǔ)存了66.07%、17.95%的生物質(zhì)碳；③就碳密度來(lái)看，人工林碳密度在0°～5°和6°～15°間要大于16°～25°和26°～35°，而在46°以上要大于36°～45°。

表2 不同坡度人工林碳儲(chǔ)量和碳密度坡度級(jí)面積/hm2碳儲(chǔ)量/Mg碳密度/(Mg/hm2)平坡5506775047713.6緩坡1464020383413.9斜坡83558811310.5陡坡69397709811.1急坡1445112337.8險(xiǎn)坡464505710.9

不同坡位人工林分布規(guī)律(表3)：①人工林面積由大到小分布情況為，平地>下坡>山谷>中坡>上坡>全坡>脊部，平地、下坡和山谷分布了人工林面積的90.04%，這與水源的分布有著密切關(guān)系；②碳儲(chǔ)量與人工林面積的分布規(guī)律基本一致；③就碳密度來(lái)看，平地碳密度最高，山谷和全坡碳密度最低。

表3 不同坡位人工林碳儲(chǔ)量和碳密度坡位面積/hm2碳儲(chǔ)量/Mg碳密度/(Mg/hm2)脊部1214011.4上坡12271623513.2中坡69208328712.0下坡1890723350912.4山谷157011516349.7平地4364764849314.9全坡49525145.1

不同坡向人工林分布規(guī)律(表4)：①各個(gè)坡向中，無(wú)坡向分布了人工林面積的63.37%，其它坡向分布面積較為均勻；②就碳密度來(lái)看，東南坡>西坡>無(wú)坡向>西南坡>東坡>南坡>北坡>東北坡、西北坡，東南坡的碳密度最大，達(dá)16.2 Mg/hm2，而東北坡的碳密度最小，僅為7.8 Mg/hm2。

表4 不同坡向人工林碳儲(chǔ)量和碳密度坡向面積/hm2碳儲(chǔ)量/Mg碳密度/(Mg/hm2)北4098396719.7東北3675285207.8東50505561811.0東南41976783216.2南63686544210.3西南36774485612.2西31694995815.8西北1599125087.8無(wú)坡向5507777140714.0

3 分流域碳儲(chǔ)量

不同流域人工林碳密度和碳儲(chǔ)量見(jiàn)表5。就不同流域人工喬木林碳儲(chǔ)量而言，雅魯藏布江>瀾滄江>金沙江>怒江>藏西諸河；就不同流域人工喬木林碳密度而言，瀾滄江>雅魯藏布江>金沙江>藏西諸河>怒江。雅魯藏布江與瀾滄江人工林種植面積與碳密度較高，怒江與藏西諸河碳密度較低。不同流域人工林樹(shù)種種植結(jié)構(gòu)不同，且不同流域、不同樹(shù)種間碳密度相差較大，反映了區(qū)域自然條件的影響和林分生長(zhǎng)蓄積碳能力的差異。

表5 不同流域人工林碳密度和碳儲(chǔ)量流域面積/hm2碳儲(chǔ)量/Mg碳密度/(Mg/hm2)平均林齡/a雅魯藏布江75031103823913.812.9瀾滄江46337262015.79.5怒江4618974831.86.2金沙江1992124876.38.7藏西諸河106549834.77.9合計(jì)86909113581213.112.5

雅魯藏布江發(fā)源于阿里地區(qū)普蘭縣境內(nèi)的杰馬央宗冰川，是世界海拔最高、水能資源最豐富的河流之一，也是西藏主要的國(guó)際河流之一。該流域是人工喬木林的主要分布區(qū)，分布了86.3%的人工喬木林，碳儲(chǔ)量占人工喬木林碳儲(chǔ)量的91.4%,流域內(nèi)人工林樹(shù)種多達(dá)20種，但以楊樹(shù)、柳樹(shù)類(lèi)為主，分別占流域人工林面積的49.1%和31.9%。楊樹(shù)類(lèi)按照碳密度從大到小分別為：藏川楊>銀白楊>北京楊>新疆楊；柳樹(shù)類(lèi)按照碳密度從大到小分別為：左旋柳>垂柳>旱柳>烏柳(細(xì)葉紅柳)>竹柳。平均碳密度大于15 Mg/hm2的樹(shù)種包括左旋柳、垂柳、藏川楊、銀白楊、旱柳、樺木、高山松和闊葉混。

瀾滄江流域針葉林、闊葉林面積相當(dāng)，主要樹(shù)種為云杉、旱柳、藏川楊和核桃；所占比例分別為47.2%，20.8%，16.8%和11%。核桃樹(shù)平均林齡為32.5 a，碳密度高達(dá)104.5 Mg/hm2；藏川楊、旱柳的林齡為7 a，碳密度較低；云杉的林齡為8 a，碳密度最低；闊葉林的碳密度要高于針葉林，從碳蓄積的角度來(lái)看，該流域適宜發(fā)展闊葉林。

怒江流域主要種植樹(shù)種為云杉、油桐、藏川楊、旱柳、榆樹(shù)、大果圓柏；所占比例分別為24.2%，21.0%，19.7%，14.4%，8.0%和5.7%。各樹(shù)種平均林齡在5～7 a之間，碳密度在0.6～3.1 Mg/hm2之間，林木生長(zhǎng)和碳密度累積速度很慢。

金沙江流域針葉林、闊葉林面積相當(dāng)，主要種植樹(shù)種為云杉、藏川楊、樺木和榆樹(shù)；所占比例分別為43.2%，21%，14.7%和11.2%。林齡以中幼齡林為主，平均林齡在7～10 a之間。各闊葉樹(shù)種平均碳密度為藏川楊>榆樹(shù)>樺木；云杉等針葉林的平均碳密度最低，僅為2.9 Mg/hm2，表明該流域適宜種植闊葉樹(shù)。

藏西諸河流域氣候干旱、寒冷，人工林主要為楊樹(shù)、柳樹(shù)，主要分布樹(shù)種為新疆楊、班公柳、竹柳；所占比例分別為35.6%，27.9%和19.2%。各樹(shù)種平均林齡和碳密度均較低。

4 小結(jié)

受特殊的自然地理?xiàng)l件和氣候條件的影響，西藏人工林分布與生長(zhǎng)狀況、碳密度、碳儲(chǔ)量有著顯著的地域性差別。雅魯藏布江流域是人工喬木林的主要分布區(qū)，分布了86.3%的人工喬木林，碳儲(chǔ)量占人工喬木林碳儲(chǔ)量的91.4%；隨著緯度的升高，碳密度呈降低趨勢(shì)，在北緯26.0°～29.9°碳密度較高；隨著經(jīng)度的增加，碳密度先增加后降低?？傮w來(lái)看，雅魯藏布江中下游、察隅河流域的林芝市及喜馬拉雅山南坡中段高山峽谷區(qū)具有較高的碳密度。