海南省人工喬木林植被碳儲量及其分布規律研究

劉金山，胡 覺，張 蓓，周湘紅，肖前輝，梅 浩

(國家林業局中南林業調查規劃設計院，長沙 410014)

海南省人工喬木林植被碳儲量及其分布規律研究

劉金山，胡 覺，張 蓓，周湘紅，肖前輝，梅 浩

(國家林業局中南林業調查規劃設計院，長沙 410014)

利用第七次和第八次全國森林資源連續清查海南省喬木人工林樣地數據，估算人工林碳儲量和分樹種、齡組、林種的碳儲量分布情況，以及連續清查間隔期內的碳匯量。結果表明，截至2013年，海南省人工喬木林碳儲量為878.4萬t；近成過熟林儲存了大量的有機碳，同時鑒于中幼齡林所占面積比例超過60%，這部分人工林有望在未來發揮良好的碳匯功能；2008―2013年人工林碳匯量為41.3萬t/a，可抵消7.38%的工業碳排放份額，人工林生態系統碳匯可以抵消工業碳排放份額的11.7%～16.6%。

人工造林；植被；碳庫；碳匯

森林作為陸地生態系統的主體，是最主要的碳庫和碳匯的貢獻者[1]，其碳匯功能作為溫室氣體減排的途徑越來越受到人們的重視。近年來，我國持續不斷的推進植樹造林和生態綠化工作，人工林植被生長產生了大量的森林碳匯。徐新良等[2]研究表明人工林在發揮森林碳匯功能中占據了主體地位，在CO2的吸收固定及減緩全球氣候變化等方面發揮了越來越重要的作用[3]。據估計，我國人工林對森林總碳匯的貢獻率超過80%[4]。在1977—2008年間，人工林分生物量持續表現為碳匯，共吸收818 Tg (1 Tg=1012g) C，年均碳匯為30.3 Tg/a[5]。

海南省全年溫暖，雨水充沛，植被生長快，種類繁多，是熱帶雨林、熱帶季雨林的原生地。其熱帶森林是我國森林類型中的一個特殊類型，與其它森林類型相比，具有物種多樣性豐富、生物生產力高、生態功能強等顯著特點。豐富的人工林資源積累的碳匯對于減緩氣候變化，提高生態功能，改善和保護生態環境，推進經濟、社會的可持續發展具有極其重要的作用和意義。以第七次和第八次森林資源清查數據為基礎，通過生物量擴展因子法對2013年碳儲量及2008—2013年碳匯進行評估，掌握人工喬木林碳儲量及分布規律，旨在全面、科學的評價人工林碳匯量，為通過造林和森林資源管理等林業行為增加森林碳儲量及碳匯潛力提供基礎數據。

1 研究區概況

海南島位于我國最南端， 108°37′—111°05′E， 18°10′—20°10′N，是我國第二大島嶼。屬熱帶季風氣候和熱帶海洋氣候，全年溫暖，年平均氣溫23～26 ℃；雨水充沛，具有較明顯的干濕季節，年均降水量可達1 600 mm；年均日照1 750～2 650 h，氣候資源豐富。島內地貌類型多樣，地形以山地和丘陵為主，地貌特征以五指山和鸚哥嶺為隆起核心，向四周沿海拔逐級下降，梯級結構明顯。自然植被主要分布在中部山區，包括熱帶季雨林、熱帶雨林、常綠闊葉林、針葉林、灌叢和草原等；人工林主要分布在山地四周的臺地，有橡膠、桉樹、相思、木麻黃、果樹等。

2 研究方法

2.1 數據來源

基礎數據為第七次和第八次全國森林資源連續清查海南省喬木人工林樣地數據，樣地因子包括林齡、林種、樹種、蓄積等信息。

2.2 碳儲量估算

森林生物量和碳儲量估算使用IPCC(2006)[6]推薦的方法

Bi=Vi·Di·BEFi·(1+Ri)

(1)

式中，Bi為i樹種(組)生物量；Vi、Di、BEFi、Ri分別為i樹種(組)蓄積量、木材密度、地上部分生物量擴展因子、根莖比。

Ci=Bi·CFi

(2)

式中，Ci為i樹種(組)碳儲量；CFi為i樹種(組)生物量含碳率。

3 結果與分析

3.1 2013年人工林碳儲量

利用海南省連續清查數據，推算海南全省人工林主要優勢樹種碳儲量、碳密度見表1。截至2013年，海南人工喬木林碳儲量為878.4萬t。人工喬木林按優勢樹種(組)分，碳儲量排名前5位的優勢樹種(組)為相思、桉樹、橡膠、松樹、闊葉混，合計碳儲量805.0 萬t，占人工喬木林的91.6%。碳密度是指單位面積土地儲存的有機碳總量，是表征森林資源質量和儲碳能力的重要指標。表1可以看出，幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林的平均碳密度分別為4.7 t/hm2，20.3 t/hm2，29.5 t/hm2，36.4 t/hm2和49.0 t/hm2。表明隨著齡組變大，森林的碳密度相應增加。

表1 不同樹種(組)林分碳密度和碳儲量樹種(組)碳密度/(t/hm2)幼齡林中齡林近熟林成熟林過熟林碳儲量/萬t相思10 837 836 647 184 0219 2桉樹1 113 818 726 837 7206 9橡膠5 717 819 832 851 9189 9松類1 138 441 155 5—108 8闊葉混8 417 720 525 557 080 2木麻黃8 012 247 252 751 954 0楠木——51 2——6 1杉木——0 047 0—5 2其它軟闊類24 7————2 9其它硬闊類16 0————1 9楝樹14 0————1 7針闊混——13 2——1 6全省4 720 329 536 449 0878 4注：“—”指某一樹種(組)中無該齡組的林分。

人工喬木林碳儲量按林種分，防護林391.6萬t，占44.6%；特用林81.6萬t，占9.3%；用材林405.2萬t，占46.1%(表2)。由碳密度來看，防護林、特用林要高于用材林，這是由于海南營造的人工用材林中有相當的比例為以生產紙漿材及特殊工業用木質原料為主要目的的短輪伐期用材林，如桉樹占用材林的面積比例為63.2%，較短的輪伐期影響了生物量和有機碳的積累。由全省平均碳密度來看，基本上與中齡林的碳密度持平。不同齡組林分的面積構成中，幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林所占比例分別為34.71%，26.56%，16.50%，12.69%和9.55%。幼齡林和中齡林所占面積比例超過60%，導致了平均碳密度不高，隨著林分自然生長和林齡的增加，這部分林分有望在未來發揮良好的碳匯功能。

表2 不同林種林分碳密度和碳儲量林種碳密度/(t/hm2)平均幼齡林中齡林近熟林成熟林過熟林碳儲量/萬t防護林25 77 527 634 952 163 8391 6特用林26 23 018 146 428 284 481 6用材林17 53 216 821 928 839 3405 2

3.2 2008—2013年人工林碳匯

利用2008年和2013年連續清查數據，推算了不同齡組人工林碳密度、碳儲量，見圖1～圖2。2008年和2013年人工林平均碳密度分別為14.9 t/hm2和21.2 t/hm2，除幼齡林碳密度外，2013年其它齡組碳密度均高于2008年，表明隨著林分的自然生長輔以人工管理，單位面積林分儲碳能力增強。此外，2008—2013年間，幼齡林、中林齡面積均有減少，近成過熟林面積增加。近成過熟林面積的增加與碳密度的增加，使得碳儲量相應增加。2008—2013年，近、成、過熟林碳密度分別增加了28%，25%，24%；碳儲量分別增加了114%，62%，71%。

圖1 兩期人工林碳密度對比

圖2 兩期人工林碳儲量對比

2008年，人工喬木林碳儲量為671.7萬t，至2013年增加了206.7萬t，平均碳匯量41.3萬t/a。岳超等[7]計算了全國及各省區化石燃料碳排放與水泥生產碳排放量，2005—2007年海南年均工業碳排放560萬t，人工林碳匯可抵消7.38 %的份額。郭兆迪等[5]研究表明，中國森林生物量碳匯可以抵消7.8%的化石燃料CO2排放，其中人工林分生物量碳匯可抵消3.0%的化石燃料CO2排放。海南省良好的水熱條件使得植被碳匯可抵消更多份額的工業CO2排放。按照Pan等[8]的研究，森林生物量碳匯占森林(包含枯死木、枯落物、收獲的木材產品、生物量和土壤)碳匯的44.4%～63.2%，按該比例粗略估算，兩次森林資源連續清查間隔期內，人工林生態系統碳匯為(65.3～93.0)萬t/a，可以抵消化石燃料CO2排放的11.7%～16.6%。由此可見，海南省人工林碳匯在抵消工業碳排放，減緩溫室氣體排放方面發揮了重要的作用。

4 展望

基于兩期森林資源連續清查數據，通過生物量擴展因子法，研究了海南省人工林碳儲量及碳匯。鑒于清查結果綜合反映了人工林自然生長與森林培育、撫育、更新、保護、利用等人工管理措施對生物量及碳儲量的影響，因此基于活立木蓄積為基礎計算的碳儲量及碳匯能真實反映人工林植被碳庫及其實際變化情況。本文中對碳儲量及碳匯的估算只包括了植被部分，因基礎數據的不完善，未涵蓋整個生態系統中的枯落物、枯死木和土壤碳庫部分，應在今后重點進行研究。同時，從前述用材林碳密度較低可以看出，以短輪伐期為主的用材林結構影響了人工林生態系統有機碳的積累，這也從另一個方面說明，部分有機碳以木質林產品的形式轉出了人工林生態系統，該部分有機碳仍能固定數年到數十年甚至上百年，應當按照周轉量及周轉速度對生物量進行計量，以便完整的評估人工林資源對固碳減排的作用。

[1]劉金山，張萬林，楊傳金，等.西藏自治區人工林碳儲量估算[J].中南林業調查規劃，2013，32(1)：42-44.

[2]徐新良，曹明奎，李克讓.中國森林生態系統植被碳儲量時空動態變化研究[J].地理科學進展，2007，26(6)：5-7.

[3]吳鵬飛，朱波，劉世榮，等.不同林齡榿—柏混交林生態系統的碳儲量及其分配[J].應用生態學報，2008，19(7)：1419-1424.

[4]Fang JY，Chen AP，Peng CH，etal．Changes in Forest Biomass Carbon Storage in China Between 1949 and 1998[J].Science，2001，292 ：2320-2322．

[5]郭兆迪，胡會峰，李品，等. 1977—2008年中國森林生物量碳匯的時空變化[J].中國科學：生命科學，2013，43(5)：421-431.

[6]IPCC. Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories[M].UK：Cambridge University Press，2006.

[7]岳超，胡雪洋，賀燦飛，等.1995—2007年我國省區碳排放及碳強度的分析[J].北京大學學報：自然科學版，2010，46(4)：510-516.

[8]Pan Y，Birdsey RA，Fang JY，etal. A Large and Persistent Carbon Sink in the World’s Forests[J].Science，2011，333：988-993.

StudyonCarbonStorageandItsDistributionLawofPlantationVegetationinHainan

LIU Jinshan, HU Jue, ZHANG Bei,ZHOU Xianghong，XIAO Qianhui, MEI Hao

(Central South Forest Inventory and Planning Institute of State Forestry Administration,Changsha 410014，Hunan，China)

Using data of the seventh and eighth national forest resources continuous inventory, the paper estimated carbon storage of plantations and the distribution of carbon stock in different tree species,age groups and forest species, carbon sink during continuous inventory intervals was estimated simultaneously. The results showed that by 2013, the carbon storage of artificial trees in Hainan was 8 784 000 t. Nearly mature, mature and too mature forest storaged a large number of organic carbon, and in view of the proportion of young forest was more than 60 %, this part of plantation was expected to play continuous carbon sink function in the future.Carbon sink of artificial forest from 2008 to 2013 was 413 Gg/a, offsetting 7.38 percent of industrial carbon footprint. Carbon sink of plantation ecosystem can offset industrial carbon emissions by 11.7 percent to 16.6 percent. The paper provided basic data for increasing forest carbon stocks and carbon sequestration potential through forestry practices such as afforestation and forest resource management.

afforestation；vegetation；carbon pool；carbon sink

2017—04—27

劉金山(1986—)，男，山東煙臺人，碩士，主要從事森林資源監測、林業碳匯計量監測等工作。

S 718.55+6

A

1003—6075(2017)02—0052—03

10.16166/j.cnki.cn43—1095.2017.02.012