紫金山森林固氮釋氧量的研究

郭立春 陳 霞

1 中山園林建設（集團）有限公司 南京 210014

2 南京農業大學 南京 210014

3 中山陵園管理局 南京 210014

紫金山森林固氮釋氧量的研究

郭立春1，2陳 霞3

1 中山園林建設（集團）有限公司 南京 210014

2 南京農業大學 南京 210014

3 中山陵園管理局 南京 210014

基于紫金山森林資源清查資料,比較歷年的森林面積和蓄積量，分析紫金山森林增長速度快慢的原因，并從匯總出的2006年各優勢樹種蓄積量數據中，采用生物量換算因子連續函數法等研究方法，核算出森林的最新固碳釋氧量數據，突出自2004年大型環境綜合整治以來，紫金山森林生態系統中植物地上部分固碳釋氧的生態功能。結果表明: 固碳量為176 095.9t，釋氧量為129 641.2t，為今后紫金山植物栽植和配置、南京城市森林規劃和建設提供參考。

氣候變暖是人類面臨的十大生態問題之首, 而大量排放二氧化碳等溫室氣體形成的溫室效應則是氣候變暖的根源，利用森林的碳匯作用緩解CO2濃度上升是世界公認的最經濟有效的辦法[1]。森林固持二氧化碳、釋放氧氣,作為生態服務的重要功能之一,在全球溫室效應加劇的情況下,顯得更為重要,森林資源固碳釋氧對于維持人類的生存與發展具有重要意義。

1 調查地的基本概況

中山陵園風景區位于南京市城東，區內群山環抱，林海蒼茫，綠蔭掩映，是我國國家級風景名勝區，江蘇省首批國家AAAA級旅游風景區，也是一個重要的城市森林公園，風景區森林覆蓋率80%，占南京市森林面積的15．6%，是重要的城市森林綠地，對市區環境美化、空氣凈化、涵養水源、保持土壤、滯塵吸收、噪聲減弱、氣候調節，都起著極其重要的作用[2]。

調查在南京中山陵風景區進行，該地母體是紫金山，海拔448.9 m，地理位置118°48′00″～118°53′00″E,32°01′57″～32°06′15″N,亞熱帶氣候，年降雨量為900～1000 mm，年平均氣溫15.7 ℃，年積溫(≥10℃)4 897℃，無霜期233 d[2]。

調查地總面積為3 008.8hm2，其中林業用地面積2 401.255 hm2。植被具明顯過渡性，各類植物資源豐富，有喬木、灌木、藤本、草本共113科，600種以上，常見針葉樹種有馬尾松、黑松、濕地松、雪松、側柏等，落葉闊葉樹種有麻櫟、栓皮櫟、楓香樹、樸樹、榆樹等，常綠闊葉樹種主要有青岡、苦儲、石楠和冬青。據2009年最新動植物普查結果統計，有各類植物763種 ,鳥類昆蟲727種。

2 研究目的和方法

2.1 研究目的

本研究通過歷年掌握的森林資源調查狀況[3]，從面積蓄積量動態變化中得出增長速度，說明紫金山碳匯的可喜增長趨勢。對2006年的森林資源清查數據按各優勢樹種進行匯總，選擇相應的研究方法，計算不同樹種不同蓄積量引起的固碳釋氧量，得出2004年大型環境綜合整治以來的最新結論，為初步估算紫金山森林生態服務功能提供參考,為風景區森林資源的可持續經營利用提供科學依據。

2.2 數據來源

本研究所使用的數據來源于歷年國家林業局森林資源調查結果，數據為整理后獲得。各期調查的主要技術標準基本統一，包含的樹種/樹種組有馬尾松、黑松、柏樹、杉木、柳杉、櫟類、刺槐、硬闊類和軟闊類。2004年增加針葉混交林、針闊混交林、闊葉混交林3個樹種組。樣地優勢樹種/樹種組劃分與樹種/樹種組劃分標準相同。

2.3 生物量估計方法

森林生物量估計采用換算因子連續函數法[4]，其森林生物量估計回歸方程為:B=aV+b，式中:B為單位面積生物量(t/hm2)，V為單位面積蓄積量 (m3/hm2)，a和b為參數。表1列出了12組森林蓄積量-生物量轉換模型參數,分別對應1個或多個樹種/樹種組。其中,針葉混交林、針闊混交林和闊葉混交林3個樹種組采用了曾偉生[5]的參數。經濟林和灌木林采用Fang等[4]的方法估計, 經濟林:用單位面積生物量平均值與總面積估計,單位面積生物量平均值取23.70 t/hm2;灌木林:用單位面積生物量平均值乘以總面積估計,單位面積生物量平均值取19.76 t/hm2的方法估計。竹林采用周國模[6]的方法估計,用單株平均生物量與總株數估計,單株平均生物量取10.4423kg。

2.4 樹種/樹種組固碳釋氧量的計算

森林生態系統吸收空氣中的C O2,通過光合作用,生成葡萄糖等碳水化合物并放出O2,其光合作用方程式:CO2(264 g)+H2O(108 g)→葡萄糖(180 g)+O2(192 g)→多糖(162 g)。則林木每形成1t干物質，需吸收（固定）1.63t CO2，釋放1.2tO2。木材的組成從化學的角度是由纖維素、半纖維素和木質素組成的[7].其構成比根據樹種或部位的不同會有微小的變化,在全干狀態下從原子水平來看,碳、氫的氧和構成比大致是1.5∶2∶1.所有樹種基本上一致.碳的原子量是12、氫是1、氧是8;如果從這一構成和原子量的角度考慮,則質量的50%是碳,考慮到全干生物量與氣干生物量的關系，碳貯量采用劉盛[8]的方法：P=0.5[(a-0.04)M+b]，經濟林、灌木林、竹林按濕材變為干物質的45%計算[9]，固碳量為碳貯量的1.63倍，釋氧量為碳貯量的1.2倍。

3 結果與分析

3.1 森林面積、蓄積量的動態

森林面積、蓄積量的高低反映出生物量大小和綠化整體水平，可以作為森林動態分析的重要指標。從表2可以看出，近年紫金山森林蓄積呈大幅度增加趨勢。主要原因為：1953-1963年，林分以幼、中齡林居多，生長處于旺盛期；1963～2002年經歷“文革”時期、松材線蟲危害、道路建設和房地產開發等多方面原因，森林蓄積量增長速度大幅度減緩。2002年后，中山陵園管理局致力于生態環境的改造，特別是近4年的環境綜合整治，景區共添新綠466.67 hm2，森林覆蓋率也由72%上升到80%，年均增長速度提高很大，紫金山作為城市碳匯、城市氧吧的功能日益突出。

表1 森林蓄積量與生物量轉換模型參數

3.2 樹種/樹種組的固碳釋氧量

從表3可知：紫金山最新森林資源調查顯示，有林地蓄積為2 401.255h m2，生物量為226 427.3m3，換算到碳儲量為108 034.3t，固碳量為176 095.9t，釋氧量為129 641.2t。

表2 森林面積蓄積量動態

3.3 分析

中山陵園管理局進行的大型環境綜合整治從2004-2009年全部完成，景區共添新綠466.67hm2，森林覆蓋率也由70.2%上升到80%，而2006年底的資源調查雖為最新的國家森林資源調查結果，距今也已有3年多，加上近幾年加強了森林經營，所以現有紫金山森林固碳能力肯定大大超過目前測算結果。

[1]陳根長.林業的歷史性轉變與碳交換機制的建立[J].林業經濟問題,2005,25(1):32-38．

[2]徐海兵,余金保.南京中山陵園風景區森林資源消長變化情況調查與分析[J].江蘇林業科技,2004,2（1）:9-11．

[3]中山陵園管理局，江蘇省林業調查規劃設計院[R].中山陵園森林資源調查報告,2002．

[4]方精云,陳安平,趙淑清,等.中國森林生物量的估算:對Fang等Science一文(Science,2001,291:2320～2322)的若干說明[J]．植物生態學報, 2002,26(2):243-249.

[5]曾偉生.云南森林生物量與生產力研究[J].中南林業調查規劃,2005,24(4):1-13.

[6]周國模.毛竹林生態系統中碳儲量、固定及其分配與分布的研究[D].杭州：浙江大學, 2006.

[7]南京林業大學.木材化學[M].北京：中國林業出版社,1987.

[8]劉盛，李國偉.林分碳貯量測算方法的研究[J].北京林業大學學報,2007,29(4) :166-169.

[9]朗奎建.林業生態工程10種森林生態效益計量理論與方法[J].東北林業大學學報,2000.1(28):1-7.

Quanti fi cation of nitrogen fi xation and oxygen release of the forest in Zijin Mountain

Guo Lichun1，3，Chen Xia2
( 1 Zhongshan Landscape Construction(Group) Co., Ltd. Nanjing 210014；
2 Nanjing Agricultural University,Nanjing 210014；
3 Zhongshan Mausoleum Authority,Nanjing 210014)

The year to year forest areas and volumes in Zijin Mountain were compared based on forest resources inventory data to study the causes for different forest growth rate. The latest carbon sequestration and oxygen release of the forest in Zijin Mountain were quanti fi ed using methods such as biomass conversion with functional continuum,based on the volume of each dominant species measured in 2006. This study tries to highlight the ecological functions of carbon sequestration and oxygen release by the above-ground parts of the forest ecosystem in Zijin Mountain since the large-scale integrated environmental management in 2004. It was suggestedthat the volume of carbon sequestration was 176,095.9 tons and oxygen release was 129,641.2 tons, providing a reference for future planting and plant con fi guration of Zijin Mountain, as well as for urban forest planning and construction of Nanjing.

Forest resource inventory;Volume; Biomass; Carbon storage; Zijin Mountain

郭立春，中山園林建設(集團)有限公司工程師，南京農業大學風景園林專業在讀碩士研究生。

表3 紫金山2006年森林資源調查結果

2010-05-28