利用森林蓄積量生物量模型估算岫巖縣森林碳儲(chǔ)量

楊青川

(遼寧省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃監(jiān)測(cè)院，遼寧 沈陽(yáng) 110122)

1 引言

二氧化碳是使全球氣候變暖的罪魁禍?zhǔn)字?。隨著氣候的加劇變化，如何固定和減少排放二氧化碳逐漸成為研究熱點(diǎn)。森林通過光合作用，在陸地生態(tài)系統(tǒng)中吸收二氧化碳的能力最強(qiáng)，在固定二氧化碳和減緩全球氣候變化中承擔(dān)著重要作用[1]。因此，對(duì)森林碳儲(chǔ)量和碳儲(chǔ)密度的研究就顯得尤為重要。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)此做了大量研究。有學(xué)者基于森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)，采用生物量和蓄積量的統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)系的轉(zhuǎn)換函數(shù)，結(jié)合含碳系數(shù)，對(duì)省級(jí)尺度區(qū)域的生物量和碳儲(chǔ)量進(jìn)行估算[2，3]。有的對(duì)灌木林的碳儲(chǔ)量及驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了分析[4]。

岫巖地區(qū)自然資源豐富，在遼寧省內(nèi)位居前列。本文研究岫巖縣各優(yōu)勢(shì)樹種不同林齡的碳含量和碳儲(chǔ)密度，對(duì)掌握遼寧省東部山區(qū)的碳匯功能有重要的意義。為該地區(qū)的估算提供理論依據(jù)。

2 試驗(yàn)地概況

岫巖縣處于北緯40°～40°39′，東經(jīng)122°52′～123°41′之間。氣候類型屬于北溫帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，降雨多在夏季。水系屬渾河、太子河、大洋河水系。生態(tài)分區(qū)屬于遼東山區(qū)，轄區(qū)內(nèi)山地、丘陵較多，平原和盆地夾雜其中，面積較小，地勢(shì)南低北高，大部分屬于長(zhǎng)白山山脈?？偯娣e4502 km2，林地面積3297 km2，占比72.8%。

3 試驗(yàn)方法

3.1 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源于2015年岫巖縣森林資源變更數(shù)據(jù)。涵蓋縣內(nèi)所有森林林班小班，是完整的森林資源數(shù)據(jù)，可以全面完整地反映區(qū)域內(nèi)的森林資源情況。從中提取各優(yōu)勢(shì)樹種和不同齡組的數(shù)據(jù)用于生物量和碳儲(chǔ)量估算。

3.2 優(yōu)勢(shì)樹種生物量估算

目前，獲取森林植被生物量的方法有通過直接收獲樣地內(nèi)植被，測(cè)定生物量的收獲法，有通過測(cè)樹因子或者蓄積量建立生物量模型的模型模擬法以及通過測(cè)定二氧化碳濃度變化估算生物量的微氣象學(xué)法。

本文采用可以在較大尺度上應(yīng)用的蓄積量-生物量模型法，估算岫巖地區(qū)喬木林和疏林的生物量。具體如下式，即：

B=aV+b

(1)

式(1)中：B代表林木生物量(t)，V代表林木蓄積量(m3)，a、b是回歸方程的參數(shù)。采用已經(jīng)公布的各個(gè)優(yōu)勢(shì)樹種的最優(yōu)蓄積量-生物量回歸方程估算生物量，具體方程見表1。其中的方程參數(shù)是各優(yōu)勢(shì)樹種全國(guó)平均參數(shù)。個(gè)別沒有方程和參數(shù)的樹種，采用相似樹種值代替。經(jīng)濟(jì)林未劃分齡組，不參與計(jì)算。

表1 各優(yōu)勢(shì)樹種蓄積-生物量方程

3.3 優(yōu)勢(shì)樹種碳儲(chǔ)量估算

關(guān)于含碳量的測(cè)定，有的學(xué)者用元素分析儀測(cè)算[5]，有的用化學(xué)方法測(cè)定[6]，得出的結(jié)果各優(yōu)勢(shì)樹種的含碳率大多在一個(gè)區(qū)間范圍內(nèi)，即0.45～0.5之間。目前在大面積分析上，國(guó)內(nèi)學(xué)者大多采用生物量與含碳率的乘積計(jì)算碳儲(chǔ)量。由于本文研究對(duì)象包括不同樹種和不同齡組，含碳率有差異，不能采用統(tǒng)一數(shù)值估算。因此采用業(yè)內(nèi)認(rèn)可的《造林項(xiàng)目碳匯計(jì)量監(jiān)測(cè)指南》以及已經(jīng)公布的樹種的含碳率進(jìn)行碳儲(chǔ)量估算。目前還沒有確切參數(shù)的樹種采用含碳率0.5計(jì)算[3]。碳儲(chǔ)密度為碳儲(chǔ)量值與面積的比值。

4 結(jié)果與分析

4.1 岫巖縣天然林各優(yōu)勢(shì)樹種不同齡組碳儲(chǔ)量

經(jīng)過計(jì)算，岫巖縣天然林各優(yōu)勢(shì)樹種不同齡組的碳儲(chǔ)量見表2。天然林中柞樹碳儲(chǔ)量為1772323.22 t，占91.82%，其次為油松82211.68 t，水曲柳64774.50 t。其中柞樹幼齡林碳儲(chǔ)量為744258.37 t，在各優(yōu)勢(shì)樹種的各個(gè)齡組中碳儲(chǔ)量大，說明柞樹幼齡林對(duì)岫巖地區(qū)的天然林碳儲(chǔ)量貢獻(xiàn)最大。不同齡組從幼齡林到過熟林的碳儲(chǔ)量分別為835057.14 t，534332.11 t，231894.64 t，304362.35 t和24596.88 t。碳儲(chǔ)量多少的順序?yàn)橛g林>中齡林>成熟林>近熟林>過熟林。

從碳密度計(jì)算結(jié)果來看(表3)，天然林不同齡組碳儲(chǔ)密度中，成熟林最大，幼齡林最小，其大小順序?yàn)槌墒炝?近熟林>中齡林>過熟林>幼齡林。

4.2 岫巖縣人工林各優(yōu)勢(shì)樹種不同齡組碳儲(chǔ)量

經(jīng)過計(jì)算，岫巖縣人工林各優(yōu)勢(shì)樹種不同齡組的碳儲(chǔ)量見表4。人工林中落葉松碳儲(chǔ)量為1337310.43 t，占84.94%，其次為刺槐163692.55 t，紅松41586.42 t。其中落葉松中齡林碳儲(chǔ)量為589542.44 t，在各優(yōu)勢(shì)樹種的各個(gè)齡組中碳儲(chǔ)量大，說明落葉松中齡林對(duì)岫巖地區(qū)的人工林碳儲(chǔ)量貢獻(xiàn)最大。不同齡組碳儲(chǔ)量順序?yàn)橹旋g林>幼齡林>近熟林>成熟林>過熟林。

表2 岫巖縣天然林各優(yōu)勢(shì)樹種不同齡組碳儲(chǔ)量 t

表3 岫巖縣天然林不同齡組碳儲(chǔ)密度

表4 岫巖縣人工林各優(yōu)勢(shì)樹種不同齡組碳儲(chǔ)量 t

人工林碳儲(chǔ)密度計(jì)算結(jié)果見表5。人工林不同齡組碳儲(chǔ)密度中，中齡林最大，幼齡林最小，其大小順序?yàn)橹旋g林>成熟林>幼齡林>近熟林>過熟林。

表5 岫巖縣人工林各優(yōu)勢(shì)樹種不同齡組碳儲(chǔ)密度

4.3 岫巖縣森林不同齡組碳儲(chǔ)量估算

通過對(duì)岫巖縣天然和人工林生物量和碳儲(chǔ)量的估算，得出全縣各優(yōu)勢(shì)樹種不同齡組的碳儲(chǔ)量和碳儲(chǔ)密度，見表6。碳儲(chǔ)量最多的齡組為幼齡林1380343.02 t，最少的是過熟林44540.41 t，其大小順序?yàn)橛g林>中齡林>成熟林>近熟林>過熟林。碳儲(chǔ)密度最大的是中齡林31.95 t/hm2，順序是中齡林>成熟林>近熟林>過熟林>幼齡林。

表6 岫巖縣各優(yōu)勢(shì)樹種不同齡組碳儲(chǔ)量及碳儲(chǔ)密度

5 結(jié)論

通過計(jì)算，天然柞樹和人工落葉松對(duì)岫巖地區(qū)碳儲(chǔ)量貢獻(xiàn)最大，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他樹種，各林齡組中最多是幼齡林，齡組結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步優(yōu)化。因此在森林經(jīng)營(yíng)管理中，落葉松和柞樹的經(jīng)營(yíng)管理會(huì)很大程度地影響該地區(qū)的碳儲(chǔ)量。結(jié)果表明，岫巖縣人工林的碳儲(chǔ)密度普遍高于天然林。只有人工中齡林的碳儲(chǔ)密度達(dá)到57.86 t/hm2高于全國(guó)平均水平44.91 t/hm2[7],與世界平均水平還有很大的距離，森林質(zhì)量還需要進(jìn)一步提高。碳儲(chǔ)密度的變化趨勢(shì)是隨年齡增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，這與國(guó)內(nèi)大部分研究的結(jié)果一致[8～10]。