西藏人工灌木林碳儲量研究

彭泰來，劉金山，汪 瑾，董雅雯

(國家林業(yè)和草原局中南調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院，長沙 410014)

灌木為多年生木本植物，樹高多在3 m以下，通常不超過5 m，莖干具有多個分枝且主干不明顯。與喬木林相比，灌木林物質(zhì)與能量積累速度慢，生產(chǎn)力較低，生態(tài)效益也相對較低。但在西藏高、旱、寒的惡劣生境下，灌木林充分發(fā)揮了耐干旱、土地貧瘠、風(fēng)沙侵蝕、高寒等環(huán)境的優(yōu)勢，生長范圍廣、生存空間大、適應(yīng)性強，有其特殊的存在價值。作為森林資源的重要組成部分，灌木林除了在維護區(qū)域生態(tài)安全、構(gòu)建生態(tài)安全屏障和抵御惡劣環(huán)境方面的重要貢獻，在應(yīng)對氣候變化中也發(fā)揮了重要作用。但在以往研究中，灌木林常被當(dāng)作介于森林和草地之間的一個過渡類型，并沒有得到足夠重視。在五年一次的森林資源連續(xù)清查工作中，灌木林也只有一個簡單的面積信息，對于其樹種、蓋度、高度、地徑等具體信息少有涉及，基礎(chǔ)信息和估算模型的缺乏，導(dǎo)致目前對灌木林生物量和碳密度方面的研究較少，遠遠滯后于森林和草地[1-2]，有關(guān)西藏灌木林生物量方面的研究更少[3-5]。灌木林植被的碳匯能力被認為是我國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯研究中最不確定的一個因素[6]。在西藏，灌木林廣泛分布于除羌塘高原西北部以外的區(qū)域，加強灌木林群落生物量和碳密度相關(guān)研究，對于準(zhǔn)確估算森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能和固碳潛力具有重要意義。

1 研究方法

1.1 灌木林碳儲量常用估算方法

目前對灌木林碳儲量的研究多為通過各種類型植被平均生物量估算法?？紤]到工作量及破壞性取樣對植被生長的不利影響，當(dāng)前的研究多數(shù)僅測量了灌木地上部分的生物量，缺乏其地下生物量數(shù)據(jù)[7]。胡會峰等[2]在計算中國主要灌木林植被碳儲量時，通過收集文獻中某一種灌木類型地上和地下生物量資料，對數(shù)據(jù)進行回歸擬合或計算兩者的比值，利用建立的地上和地下生物量關(guān)系進而推算該類型其它樣方的地下生物量，對有限個樣方的生物量進行平均計算即為樣方平均生物量，乘以相應(yīng)類型的灌木林面積得到總生物量。羅天祥等[8]基于有限樣點的資料，統(tǒng)計得出青藏高原主要灌木林的生物量為20～40 t /hm2，平均值為35.166 t /hm2。然而以上的方法和結(jié)果都是粗略的估計，建模樣本數(shù)量和估算樣本數(shù)量均較小，影響了估計精度。陶吉興[9]對浙江灌木林生物量測算時，根據(jù)相關(guān)文獻研究結(jié)果，分析估算灌木層單位面積生物量為17.75 t /hm2，以此為基礎(chǔ)，根據(jù)蓋度和高度對每個樣地采用調(diào)整系數(shù)進行生物量測算，調(diào)整系數(shù)如下式：

1.2 西藏灌木林碳密度估算方法

本研究前期開展了西藏自治區(qū)森林碳匯經(jīng)濟發(fā)展研究，按照代表性和全面性的原則對西藏灌木林進行了群落因子調(diào)查。

1)根據(jù)灌木林各類型分布情況，布設(shè)了740個樣地，調(diào)查因子包括樣地地理坐標(biāo)、海拔、坡度、坡向、坡位、土壤類型、土層厚度、蓋度等基本因子，以及優(yōu)勢樹種、平均年齡、株數(shù)或分枝數(shù)、地徑、高度、冠幅等生物因子。

2)生物量模型樣本調(diào)查。生物量模型樣本原則上按蓋度、高度等因子從小到大排列選取一系列的樣地開展調(diào)查，生物量調(diào)查及采樣方法分樣木法和樣方法[10]。對于主干明顯，且相對高大的灌木，采集“樣木法”樣本39個，記錄灌木地徑和灌木高度，挖取灌木進行破壞性采樣，分別稱取根、干、枝、葉的鮮重，并分別采集樣品測定各部位含水率，進而計算生物量；對于無明顯主干、叢生的灌木群落，采集“樣方法”樣本37個，測量灌叢高度、東西冠幅、南北冠幅，并采樣計算生物量。建立生物量與生物學(xué)因子的模型，并使用灌木林分樣木法和樣方法的建模方程將群落因子調(diào)查結(jié)果轉(zhuǎn)換為生物量和碳儲量，從而估算樣地尺度和地區(qū)尺度灌木林碳密度和碳儲量。各主要樹種平均碳密度見圖1。其中，碳密度大于20 t /hm2的樹種有柳灌和沙棘，水柏枝碳密度介于10～20 t /hm2之間，其它樹種碳密度小于10 t /hm2。

圖1 各主要樹種平均碳密度

崔光帥等[11]采用相對生長法對雅魯藏布江流域中段砂生槐灌叢植被碳密度進行了詳細計算，砂生槐灌叢植被平均碳密度為2.48 t /hm2，與我們對砂生槐灌木林碳密度的估算結(jié)果基本一致[12]，間接表明研究方法的可行性和研究結(jié)果的合理性。

1.3 西藏人工灌木林碳密度估算方法

利用《西藏自治區(qū)森林碳匯經(jīng)濟發(fā)展研究》調(diào)查的740個樣地的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，分樹種(組)計算平均蓋度、高度和碳密度；根據(jù)森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查人工灌木林小班數(shù)據(jù)，篩選出優(yōu)勢樹種、蓋度、高度信息，利用調(diào)整系數(shù)計算每個小班的碳密度。由于碳密度與森林資源的蓄積 和材積等類似，是一個三維意義上的度量，因此調(diào)整系數(shù)采取“蓋度·高度”的形式，如下式：

2 人工灌木林碳儲量

根據(jù)調(diào)整系數(shù)，利用西藏森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查中的人工灌木林小班信息，將小班生物學(xué)因子轉(zhuǎn)換為樣地單位面積生物量，即生物量密度。分樹種對全區(qū)人工林灌木林小班的調(diào)查因子進行轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計，得出全區(qū)人工灌木林平均碳密度為8.28 t /hm2，略小于灌木林平均碳密度(8.53 t /hm2)。全區(qū)人工灌木林面積為16 569.83 hm2，碳儲量為137 211.7 t。

各主要樹種碳儲量和平均碳密度見圖2。蘋果、烏柳、桃樹、竹柳碳密度較大，均大于15 t /hm2。而沙棘、砂生槐、蘋果和班公柳種植面積較大，4個樹種累計所占比例88.28%；分別占49.55%，15.68%，15.24%和7.81%。就碳儲量來看，蘋果、沙棘碳儲量最高，分別為47 679 t和47 149 t，分別占碳儲量的34.75%和34.36%。

圖2 灌木林分樹種碳儲量和碳密度

3 主要分布情況

全區(qū)人工灌木林分布在15個縣(區(qū))，主要集中在日喀則市和山南市，面積最大的10個縣(區(qū))為桑珠孜區(qū)、錯那縣、江孜縣、定結(jié)縣、噶爾縣、墨竹工卡縣、尼木縣、聶拉木縣、江達縣、洛扎縣，種植灌木林面積12 127.631 hm2，占全區(qū)人工灌木林面積的73.2%。詳見表1。

就碳儲量來看，碳儲量大于1.0×104t的縣有3個，分別是錯那縣、江孜縣和噶爾縣，碳儲量占全區(qū)人工灌木林碳儲量的45.4%；碳儲量在5.0×103～1.0×104t之間的縣(區(qū))有4個，分別是桑珠孜區(qū)、巴宜區(qū)、波密縣、札達縣，碳儲量占全區(qū)人工灌木林碳儲量的20.4%。

分縣(區(qū))對分布面積大于150 hm2的人工灌木林樹種對其碳密度進行計算分析。蘋果的碳密度最大，主要分布縣(區(qū))碳密度分別是巴宜區(qū)19.3 t /hm2、錯那縣18.9 t /hm2、札達縣15.5 t /hm2。江孜沙棘在薩迦縣、江孜縣碳密度較大，分別是12.3 t /hm2和11.4 t /hm2；在昂仁縣、墨竹工卡縣、林周縣碳密度僅有4.2 ，3.7 t /hm2和1.7 t /hm2。沙棘在定日縣、桑珠孜區(qū)碳密度較大，分別是12.8 t /hm2和11.6 t /hm2；在洛扎縣、江達縣、聶拉木縣、定結(jié)縣碳密度僅有7.2 ，4.4，1.4 t /hm2和0.8 t /hm2。砂生槐碳密度較低，在桑珠孜區(qū)、尼木縣分別只有2.3 t /hm2和0.8 t /hm2。

4 發(fā)展對策

西藏發(fā)展旅游為經(jīng)濟林產(chǎn)品的消費提供了機遇，需要充分挖掘西藏林業(yè)資源特色，大力推進高原特色經(jīng)濟林果產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高灌木林碳儲量。由于西藏多數(shù)宜林地立地質(zhì)量不高，對水利等設(shè)施的依賴性較強，適宜在河谷區(qū)域發(fā)展人工灌木林，重點發(fā)展區(qū)域為藏南谷地和藏東高山峽谷區(qū)。

立足區(qū)域資源特點，結(jié)合氣候特點，因地制宜、分類施策，加強經(jīng)濟林果產(chǎn)業(yè)發(fā)展，進一步豐富適宜品種，優(yōu)化經(jīng)濟林果主栽品種布局，如蘋果、桃、梨、蜜柚、蜜桔、山杏、獼猴桃、石榴等的栽培及管理。其中，巴宜區(qū)、察隅縣、米林縣、朗縣、波密縣、芒康縣、察雅縣等發(fā)展以蘋果為主的經(jīng)濟林果；墨脫縣開展蜜柚、花椒種植；八宿縣發(fā)展醉梨，洛隆縣發(fā)展山杏、水蜜桃及花椒等；左貢縣發(fā)展紅石榴、康巴蜜桔，芒康縣發(fā)展康巴蜜桔、蘋果，拉薩城關(guān)區(qū)、達孜縣發(fā)展油用牡丹、油桃及樹莓等；在江孜縣、拉孜縣、白朗縣、隆子縣、扎囊縣等發(fā)展沙棘產(chǎn)業(yè)。