山西省森林植被的碳貯量研究

馮建成

(山西省林業調查規劃院,山西 太原 030012)

山西省森林植被的碳貯量研究

馮建成

(山西省林業調查規劃院,山西 太原 030012)

以山西省 2005年的森林資源清查數據為基礎,采用生物量換算因子法,建立了不同林分優勢樹種生物量與蓄積量之間的回歸方程,并對山西省森林的碳貯量進行了推算。結果表明:山西省森林的總碳貯量為4 684.56×104t C,平均碳密度為 21.99t C/hm2;其中針葉林碳貯量為 1 689.69×104t C,闊葉林碳貯量為2 994.87×104t C,分別占全省森林總碳貯量的36.07%和 63.93%。闊葉林為山西省森林碳貯量的主要貢獻者。

森林;生物量;蓄積量;碳貯量

作為陸地生態系統的主體,森林可以吸收大氣中的二氧化碳,并將其固定在森林植物體內和森林土壤中,這被公認為是最有效的固碳方式。隨著《京都議定書》的正式實施,林業碳匯研究日益成為人們關注的重點。我國政府積極采取措施增加碳匯,對減少溫室氣體排放、應對全球氣候變化做出了應有的貢獻。但我國的森林依然存在資源分布不均、森林結構不合理、林地生產力低等現狀,森林整體碳匯功能和整體效益還有待提高,而山西省在低碳經濟的浪潮中形勢不容樂觀。因此,正確評估山西省森林植被的碳貯量,不僅可以為山西省森林資源的經營管理和林業可持續發展提供重要的科學依據,而且對山西省在碳平衡交易中爭取主動,大力發展碳匯林業具有十分重要的意義。

1 研究區概況

山西省地處黃河中游,黃土高原東部,地理坐標為 110°15′～ 114°33′E,34°34′～ 40°43′N,南 北 長628 km,東西寬 385 km。總面積 15 166×104km2,占全國總土地面積的 1.63%。境內山巒疊嶂,丘陵起伏,溝壑縱橫,山地、丘陵面積占 80.3%,盆地、平原面積僅占 19.7%,大部分地區海拔在 1 000 m～2 000 m。屬于溫帶大陸性氣候,冬季漫長寒冷;夏季南長北短,溫度高且多雨,7月氣溫約 21°C～ 26°C;春季短,風沙多,常干旱;秋季較短,天氣暖和,晴朗。年均氣溫 -4°C～ 14°C,年降水量 400 mm～650 mm,但分布不勻。

山西省的植被類型主要有6個植被型組,即針葉林、闊葉林、灌叢與灌草叢、草原、草甸以及沼澤與水生植被。平川和黃土丘陵區多已開墾為農田,自然植被稀少。天然林主要分布在中條山、呂梁山、太岳山、太行山、關帝山、管涔山、五臺山和黑茶山等 8大國有林區。森林群落建群種主要有油松、白皮松、云杉、華北落葉松、側柏、杜松、華山松等針葉樹種,遼東櫟、栓皮櫟、槲櫟等落葉櫟類,山楊、白樺、紅樺、榆樹等小葉落葉樹種。

2 研究資料和方法

2.1 研究資料

本研究所采用的是山西省第 5次(2005年)森林資源連續清查資料。

2.2 研究方法

森林碳貯量的估算是以森林生物量為基礎的。森林資源清查資料提供的主要是森林面積和蓄積的數據。在森林生物量的組成中,林木蓄積所占的比例較大,且林木蓄積量與總生物量之間存在著較大關系。因此,可以通過建立生物量與蓄積量之間的相關關系,由林木蓄積量推算總生物量,繼而估算碳貯量。

2.2.1 生物量計算

森林生物量的計算屬于區域尺度的范疇,本文根據方精云等提出的生物量換算因子(Biomass Expansion Factor,BEF)的計算方法估算山西省森林生物量,生物量與林木蓄積量之間的回歸方程為:

式中:B為每公頃的生物量;V為每公頃蓄積量;a和b為參數。

2.2.2 碳貯量計算

劉盛等通過對光合作用及其化學過程進行分析表明:從分子水平來看,在全干狀態下,碳、氫、氧的構成比大致是 1.5∶2∶1,故碳的質量分數為 50%,所有樹種基本一致。即森林碳貯量為森林生物量乘以系數0.5。單位面積上對應的碳貯量稱為碳密度,則有:

式中:P為碳密度;B為每公頃生物量;C為某省市的森林植被碳貯量;S為某省市的總森林面積。

3 結果與分析

3.1 林分優勢樹種生物量和蓄積量回歸參數

在森林資源連續清查中,按優勢樹種(組)將山西省的森林植被劃分為35個林分類型。本研究從山西省各地在推算森林生物量的研究資料中收集到了云杉、落葉松、油松(含樟子松、華山松等)、側柏、櫟類、其他硬闊類以及山楊 (樺樹 )、楊樹 (柳樹 )、闊葉混交林、針闊混交林等10個優勢樹種類型的生物量與蓄積量回歸參數,這些林分類型基本涵蓋了山西省的主要樹種。對于缺乏回歸方程參數的林分類型,采用劃歸到相近林分類型的方法進行計算,計算統計結果見表1。

表1 山西省林分優勢樹種生物量和蓄積量回歸方程參數

3.2 經濟林的生物量參數

目前關于經濟林在區域尺度上的碳貯量研究,尚無生物量與蓄積量之間換算因子參數的相關報道,加之在山西省森林資源的連續清查工作中,經濟林并不納入清查統計范圍。為此,根據方精云等對全國經濟林的估算結果,以全國經濟林的單位生物量23.7 t/hm2的指標為依據,推算山西省經濟林的生物量及碳貯量。

3.3 山西省森林的總碳貯量

根據森林資源清查資料和各林分優勢樹種的生物量與蓄積量回歸模型,計算出山西省林分碳貯量及碳密度(見第 18頁表 2)。

由表 2可知,山西省經濟林的生物量為970.28×104t,全省森林總生物量為 9 369.11×104t,碳貯量為 4 684.56×104t C,碳密度為 21.99 t C/hm2,山西省森林平均碳密度遠小于全國的森林平均碳密度44.91 t C/hm2(1998年 )和世界的 86.00 t C/hm2。山西省針葉林主要包括云杉、落葉松、油松(樟子松、華山松、針葉混)、側柏等 4個優勢樹種(組),以及針闊混交林中的針葉樹部分。針闊混交林中針葉樹面積與碳貯量按 1/2計算,則全省針葉林總面積為73.85×104hm2,占全省森林總面積的 35.66%,其碳貯量為 1 689.69×104t C,占全省森林總碳貯量的36.07%。闊葉林包括櫟類、其他硬闊類(板栗、其他 )、山楊 (樺樹 )、楊樹、闊葉混交林 (其他軟闊類 )、經濟林等 6個優勢樹種(組),以及針闊混交林中的闊葉樹部分。針闊混交林中的闊葉樹也按 1/2計算,則全省闊葉林面積為 139.20×104hm2,占全省森林總面積 65.34%,碳貯量為 2 994.87× 104t C,占全省森林總碳貯量的 63.93%。表2中,櫟類的碳密度較大為31.55 t C/hm2,經濟林的碳密度最小為11.85 t C/hm2。闊葉林的平均碳密度為21.52 t C/hm2,針葉林為 22.88 t C/hm2,兩者基本相當。

表2 2005年山西省各森林類型碳貯量和碳密度統計

在闊葉林中,櫟類和楊樹兩個樹種的總面積為70.85× 104hm2,碳貯量為 2 026.48× 104t C,共占全省闊葉林面積的 50.90%,碳貯量的 67.67%。這兩個樹種在全省闊葉林乃至整個森林的碳貯量中占主導地位。可見闊葉林是山西省森林碳貯量的主要貢獻者。

4 結論與討論

1)山西省森林總碳貯量為 4 684.56×104t C,平均碳密度為 21.99 t C/hm2,遠低于全國和世界的平均水平。究其原因,主要是山西省 90%的森林屬于中幼林,森林質量不高,多數原始森林已經退化為次生林,甚至是低價的疏林。

2)山西省森林的碳貯量主要集中在闊葉林。在闊葉林中,櫟類和楊樹兩個樹種所占比重較大,因此,這兩個樹種碳的動態變化極大地影響著山西省整個森林的碳貯量。

3)森林植被碳貯量和碳密度較低,擴大森林面積,對減緩大氣中 CO2濃度上升和維護未來氣候穩定具有重要意義。根據我省的林齡結構,對現有中、幼齡林森林進行合理的撫育,對成過熟林科學地更新采伐,充分發揮森林經營的作用,對提高森林生產力、發揮森林生態系統最佳的固碳效益具有重要的現實意義。

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Carbon Storage of Forest Vegetation in Shanxi Province

Feng Jiancheng
(Shanxi Forestry Survey and Design Institute,030012 Taiyuan,China)

Based on the basis of forest resource data investigated in Shanxi province in 2005,the regression equation between biomass and the amount of growing stock in different stand dominant species was built and carbon storage of forest vegetation in Shanxi province was calculated.The results showed that:the total carbon storage of forest vegetation in Shanxi province is4 684.56×104t C;the average of carbon density is21.99t C/hm2,of which coniferous forest is 1 689.69× 104t C,broadleaf forest is 2 994.87× 104t C,accounting for 36.07%and63.93% of the total carbon storage of the whole province forest,respectively.Broadleaf forest is the main contributor to the carbon storage of the Shanxi province forest.

forest;biomass;stand volume;carbon storage

S316.23

A

1007-726X(2010)01-0016-03

2009-12-02

馮建成(1963- ),男,山西離石人,1984年畢業于山西農業大學,高級工程師。