北京大興區(qū)森林植被碳儲量計算及價值分析

周 靜，呂曉琪

(北京市大興區(qū)林業(yè)工作站,北京 102600)

1 引言

森林碳匯是應對氣候變化經(jīng)濟有效的方式之一，在實現(xiàn)碳中和目標過程中扮演著重要的角色。因此，科學核算森林植被碳儲量，對政府相關(guān)部門及時掌握當?shù)厣仲Y源碳儲量情況、制定符合林情的林業(yè)發(fā)展規(guī)劃，如期實現(xiàn)區(qū)域碳達峰、碳中和目標具有重要意義。同時，科學評估區(qū)域森林植被碳儲量，在發(fā)揮森林碳匯的價值和作用、提高森林經(jīng)營管理水平、完善碳排放交易市場建設、實現(xiàn)林業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展方面具有重要意義[1，2]。大興區(qū)地處北京市東南部，受風沙影響較大，生態(tài)環(huán)境脆弱。近年來，在市園林綠化局和區(qū)委、區(qū)政府的領(lǐng)導下，全區(qū)緊緊抓住京津冀生態(tài)協(xié)同發(fā)展、大興國際機場及臨空經(jīng)濟區(qū)建設、新一輪城南行動計劃和北京市百萬畝平原造林等重大發(fā)展機遇，扎實推進森林綠化各項建設，使得全區(qū)森林資源數(shù)量與質(zhì)量都有了較大的提升。本研究基于大興區(qū)2019年森林資源規(guī)劃設計調(diào)查(以下簡稱“二類調(diào)查”)數(shù)據(jù)和《造林項目碳匯計量監(jiān)測指南》[10]《林業(yè)碳匯計量監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》[11]提供的IPCC相關(guān)參數(shù)，并借鑒其他相關(guān)研究成果，采用生物量擴展因子法和平均生物量法，較全面地評估了大興區(qū)森林植被碳儲量及其價值，并進一步分析了各林地、喬木林中不同齡組不同優(yōu)勢樹種間碳儲量和森林固碳潛力[3～6]。

2 研究概況

大興區(qū)地處東經(jīng)116°13′～116°43′，北緯39°26′～39°51′)，總面積1036 km2，東臨通州區(qū)，南臨河北省固安縣、霸州市等，西與房山區(qū)隔永定河為鄰，北接豐臺區(qū)、朝陽區(qū)，全境屬永定河沖積平原。大興區(qū)地勢自西北向東南緩傾，大部分地區(qū)海拔14～52.0 m之間。氣候?qū)倥瘻貛О霛駶櫞箨懠撅L氣候，年平均氣溫為11.6 ℃，年平均降水量568.9 mm，降雨主要集中在6～8月份，占全年降水量1/2以上。全境土壤以沙壤土為主，通透性好，但pH值為8.25～8.39，蓄水保肥能力差[7，8]。

3 材料與方法

3.1 研究材料

3.1.1 森林面積

以大興區(qū)2019年“二類調(diào)查”數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)資料，評估全區(qū)森林植被碳儲量及其價值，主要包括喬木林、灌木林等植被的地上和地下部分碳儲量，由于竹林地面積很小，不足1 hm2，碳儲量極小，因此本研究不計算竹林地碳儲量。根據(jù)“二類調(diào)查”數(shù)據(jù)，大興區(qū)國土總面積103632 hm2，林地總面積38917.86 hm2，占國土面積37.6%，其中喬木林地面積27281.72 hm2，灌木林地面積6363.37 hm2，竹林地面積0.11 hm2，疏林地、未成林造林地、苗圃地、跡地等其他各類林地5272.66 hm2，2019年大興區(qū)森林覆蓋率達32.44%(表1)。

3.1.2 森林蓄積

大興區(qū)2019年活立木總蓄積198×104m3，其中森林蓄積177×104m3，喬木林單位面積蓄積量64.9 m3/hm2(表2)。

3.2 研究方法

3.2.1 喬木林碳儲量估算方法

喬木林碳儲量計算采用生物量轉(zhuǎn)換因子法進行估算，以喬木林各優(yōu)勢樹種的蓄積量為基礎(chǔ)，通過生物量擴展因子計算各優(yōu)勢樹種的生物量[9]。計算公式如下：

C喬木林=V×D×BEF×(1+R)×CF

(1)

式(1)中，C喬木林為林木的碳儲量(萬t)；V為立木蓄積量(萬m3)；D為木材基本密度(t/m3)[10]；BEF為生物量擴展因子[10]，即林木地上生物量與樹干生物量的比，為無量綱值；R為根莖比[11]，即林木地下生物量與地上生物量的比，為無量綱值；CF為生物量含碳率[11]，為無量綱值。

3.2.2 灌木林碳儲量計算方法

灌木林碳儲量采用平均生物量法估算[12]，計算公式為：

C灌木林=A×B×CF

(2)

式(2)中，C灌木林為灌木林碳儲量；A為灌木林面積(hm2)；B為灌木林單位面積平均生物量(t/hm2)，大興區(qū)灌木林主要以桃、梨、桑樹等灌木經(jīng)濟林為主，灌木經(jīng)濟林占灌木林總面積的99.5%，參考方精云等關(guān)于我國森林植被的生物量和凈生產(chǎn)量研究中經(jīng)濟林平均生物量[13]計算結(jié)果，平均生物量取值23.7 t/hm2；CF為經(jīng)濟林碳含率，取值0.47[11]。

4 結(jié)果與分析

4.1 不同森林類型碳儲量分析

根據(jù)大興區(qū)2019年“二類調(diào)查”，并借鑒《造林項目碳匯計量監(jiān)測指南》《林業(yè)碳匯計量監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》提供的IPCC相關(guān)參數(shù)，計算得出2019年大興區(qū)森林植被碳儲量為93.0127萬t，相當于固定CO2341.07萬t(表3)。其中，喬木林面積27281.72 hm2，碳儲量85.9245萬t，占各森林類型總碳儲量比例最大，為92.38%；灌木林面積6363.37 hm2，碳儲量7.0882萬t，占各森林類型總碳儲量比例次之，為7.62%。按照2019年12月北京碳排放權(quán)交易市場均值73元/tCO2交易價格計算，大興區(qū)2019年森林類型碳儲量價格為2.49億元。

表3 不同森林類型碳儲量

4.2 喬木林不同齡組碳儲量分析

由表4可知，大興區(qū)喬木林不同齡組間面積和碳儲量最大的為幼齡林，分別為19073.43 hm2和29.6995萬t，占不同齡組碳儲量的34.56%；中齡林面和積碳儲量次之，分別為4445.81 hm2和27.6762萬t，占不同齡組碳儲量的32.21%；近熟林和成熟林的面積和碳儲量較小，分別為1776.51 hm2、12.9306萬t和1521.25 hm2、12.5133萬t，占不同齡組碳儲量的15.05%和14.56%；過熟林面積和積碳儲量最小，分別為464.72 hm2和3.1049萬t，占不同齡組碳儲量的3.62%。根據(jù)表4還可知，除過熟林外，平均碳密度隨著齡組增加而增加，并且大興區(qū)幼齡林和中齡林面積較大，共23519.24 hm2，占全區(qū)喬木林總面積的86.21%，未來固碳能力巨大，因此需要加強對林地的養(yǎng)護管理，尤其是新植造林地，從而實現(xiàn)森林固碳的長期可持續(xù)發(fā)展。

表4 喬木林中不同齡組碳儲量

4.3 喬木林不同優(yōu)勢樹種碳儲量分析

大興區(qū)喬木林總面積27281.72 hm2，總碳儲量85.9245萬t，大興區(qū)主要優(yōu)勢樹種為油松、側(cè)柏、楊樹、刺槐、柳樹、榆樹、國槐、臭椿、白蠟、銀杏、欒樹、懸鈴木、其他松類、其他硬闊類和其他軟闊類。由圖1可知，其中楊樹碳儲量最大，為39.5570萬t，占優(yōu)勢樹種總碳儲量的46.04%；其他硬闊類次之，碳儲量為11.5701萬t，占優(yōu)勢樹種總碳儲量的13.47%；油松、刺槐、柳樹、榆樹、國槐、白蠟、銀杏、懸鈴木、其他軟闊類碳儲量占比較少，均不超過10.00%；側(cè)柏、臭椿、欒樹和其他松類碳儲量占比最少，均不足1.00%(圖1)。

圖1 喬木林中不同優(yōu)勢樹種碳儲量占比

5 結(jié)論與討論

5.1 結(jié)論

(1)根據(jù)大興區(qū)2019年“二類調(diào)查”結(jié)果估算，大興區(qū)森林碳儲量為93.0127萬t，相當于固定CO2341.07萬t其中喬木林碳儲量為85.9245萬t，占比最大為92.38%；灌木林碳儲量為7.0882萬t，占比次之為7.62%。相比王光華等基于TM影像和森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)的北京森林碳儲量估算[14]中關(guān)于大興區(qū)2004年8種森林類型碳儲量14.0678萬t，增長了6.6倍。

(2)2018年我國森林平均碳密度為44.3 t/hm2[15],2019年大興區(qū)喬木林的平均碳密度為31.50 t/hm2，顯著低于國家平均水平，說明大興區(qū)喬木林林分質(zhì)量還有待進一步提高，結(jié)合現(xiàn)行林分結(jié)構(gòu)調(diào)整舉措，通過合理的疏密移植等方式，對現(xiàn)有森林開展更好經(jīng)營和管理，提高喬木林的固碳能力，進而提高大興區(qū)森林碳儲量。

(3)從2019年喬木林不同齡組的面積可以看出，幼齡林和中齡林所占比例最大，為23519.24 hm2，占喬木林總面積86.21%，并且除過熟林外，各森林類型平均碳密度隨著齡組增加而增加，說明未來隨著喬木林不斷的生長，碳儲量將會顯著增加，伴隨著森林的逐漸成熟，大興區(qū)森林固碳能力將會大幅提高。

(4)研究結(jié)果表明，以2019年“二類調(diào)查”數(shù)據(jù)為依據(jù)，2019年大興區(qū)森林植被碳儲量為93.0127萬t，相當于固定CO2341.07萬t，按當年年末碳排放權(quán)交易市場平均價格折合人民幣2.49億元。

5.2 討論

本研究依據(jù)大興區(qū)2019年“二類調(diào)查”數(shù)據(jù)，并借鑒《造林項目碳匯計量監(jiān)測指南》《林業(yè)碳匯計量監(jiān)測技術(shù)規(guī)程》提供的IPCC相關(guān)參數(shù)，運用生物量擴展因子法和平均生物量法進行計算，較全面的估算出大興區(qū)2019年森林植被碳儲量，但本文僅探討了喬木林、灌木林的碳儲量，沒有進一步研究林分下層的草本層、枯落物層和土壤層，因此可能會導致本研究結(jié)果相對偏低，需要在后續(xù)的研究中進一步完善評估方法和內(nèi)容。