黑龍江省森工林區天然用材林碳匯價值研究

國 徽，張思沖，許瀛元，張人月，邢 爽

(黑龍江省高校地理資源與環境遙感重點實驗室 (哈爾濱師范大學)，哈爾濱150080)

溫室效應是人類面臨的重大生態問題之一，已受到全球各界的廣泛關注。森林生態系統是陸地生態系統中最大的碳庫［1］，其增加或減少都會對大氣溫度產生重要的影響，對全球碳循環和平衡起著重要作用。天然林作為森林生態系統的基礎資源，通過光合作用吸收了大氣中大量的CO2，減緩了溫室效應和氣候變暖的速度，發揮著重要的碳匯作用。

森林碳匯是指森林植物通過光合作用，吸收大氣中的二氧化碳并固定在土壤和植物中，從而降低大氣中二氧化碳濃度的過程［2］。森林碳匯價值的大小是由森林碳匯量和碳匯價格所決定的。黑龍江省森工林區作為全國最大的林區，是東北糧倉的天然屏障。本文選取森工林區天然用材林的碳匯價值作為研究對象，為研究森工林區的生態建設和開展林業碳匯及其經濟貿易活動提供參考依據。

1 研究區概況

黑龍江省森工林區是全國最大的國有林區和森林工業基地。地處東經 127°00'56″～ 134°05'00″，北緯 43°25'00″～ 49°08'24″之間，位于小興安嶺、張廣才嶺、老爺嶺、完達山和長白山之中。黑龍江省森工林區由伊春、牡丹江、松花江和合江4個林業管理局所管轄的，40個森工企業局和森工系統的直屬單位組成，總經營面積為1 005.40萬hm2，約占黑龍江省土地面積的1/4，其中林地面積837.73萬hm2，占土地面積的83.32%。森林面積為806.37萬hm2，森林覆蓋率為80.20%［3］。活立木總蓄積2000年為67 294.23萬m3，天然林蓄積2000年為56 687.56萬m3，其中用材林51 664.33萬m3，占有林地蓄積面積85%［4］。從以上現有森林資源統計與分析看，天然林作為保持生態環境的基礎資源，為我省維持林業發展起到不可替代的作用。

森工林區活立木總蓄積1986年為69 271.37萬 m3，1990年為 73 151.93萬 m3，1995年為71 325.21萬m3，2000年為 67 294.23萬 m3。2000年總蓄積比1986年減少了1 977.14萬 m3。主要原因是超限額采伐、濫砍濫伐、毀林開荒及穩權劃界劃“兩荒”所致。森工林區天然用材林林分優勢種蓄積統計見表1。

2 森工林區天然用材林碳匯價值研究

2.1 研究方法

以IPCC土地利用、土地利用變化和林業(LULUCF)優良做法指南［5］為根據，其中森林碳匯計量，指的是森林生物量計量其碳儲量的變化。因此，研究的森工林區天然用材林碳儲量的變化量，就是研究森工林區天然用材林碳匯量［4］。森林碳儲量的常見估算方法有:基于遙感技術模型模擬法、渦度相關法、森林資源清查法［6－9］。

本文研究森工林區天然用材林的碳匯價值目的是對碳匯經濟進行評價，以便于開展碳匯貿易，基于計算方法的實用性和可操作性考慮，以森林碳匯自然科學計算方法和研究結果對碳匯量進行計算，應用這些自然科學研究的成果，提出研究方法:森林蓄積換算因子法［10］。

表1 森工林區天然用材林林分優勢種蓄積統計表(萬m3)Tab.1 Statistics of accumulation of dominant species in natural timber forest

2.2 應用模型簡介

森林蓄積換算因子法可以分為兩部分基本內容。

(1)首先由森林蓄積 (樹干材積)，采用蓄積擴大系數計算得出樹木 (包括枝材、樹根)的生物量，然后運用容積密度 (干重系數)計算得出生物量的干重、再乘上含碳率計算得出固碳量。以此計算得出以立木為主體的森林生物量碳匯量;

(2)如果要對森林自然固碳量進行計算，首先計算出森林生物量的固碳量，再運用森林生物量固碳量和林下植固碳量之比、森林生物量固碳量和林地固碳量之比計算出森林全部的固碳量［11］。以此方法，建立了森林全部固碳量的計算模型。

森林全部固碳量的模型，如下:

森林全部固碳量=樹木生物量固碳量+林下植物固碳量+林地固碳量=∑ (Sij×Cij)+α∑ (Sij×Cij)+β∑ (Sij×Cij)，其中:Cij=Vij×δ×ρ×γ。式中:Sij為第i類地區第j類森林類型的面積;Cij為第i類地區第j類森林類型的生物量碳密度;Vij為第i類地區第j類森林類型單位面積蓄積量;δ為生物量擴大系數;α為林下植物碳轉換系數;β為林地碳轉換系數;ρ為容積系數 (容積密度);γ為含碳率。

本文將采用全部固碳量模型形式計算森工林區天然用材林的碳匯量。

2.3 參數確定

在計算森工林區碳匯潛力量的分析中，本文各參數均取IPCC的默認值［12］。

(1)森林資源蓄積擴大系數δ。通過森林資源蓄積擴大系數，樹木為主體的生物蓄積量可以由樹木蓄積量換算得出。國際通用IPCC的默認值為1.90。

(2)容積密度ρ。通過容積密度系數，干重的換算系數可以由森林全部生物量蓄積轉換得出。一般取0.45～0.5，本文采用國際通用IPCC的默認值為0.5。

(3)含碳率γ。通過含碳量系數，固碳量的換算系數可以由生物量干重轉換得出。我國的闊葉樹一般含碳率值都低于0.5，而針葉樹的的平均含碳率一般等于或者高于0.5，取0.5作為平均含碳率計算出森林中喬木層碳儲量的結果是比較客觀真實的［13］。IPCC默認為0.5，本文采用IPCC的默認值0.5。

(4)林下植物固碳量換算系數α。通過林下植物固碳量系數，林下植物 (含凋落物)的固碳量可以由森林生物量轉換得出。國際通用的IPCC默認值為0.195。

(5)林地固碳量換算系數β。通過林地固碳量系數，林地固碳量可以由森林生物量固碳量轉換得出。國際通用的IPCC默認值為1.244。

需要說明的是，基于本文宏觀研究的需要，以上參數的確定都是取平均值。

2.4 森工林區天然用材林碳匯價值

應用上述方法計算森林碳匯量，可以得出:

(1)只計算林木生物量固碳量的森林碳匯量。

林木生物量碳儲量=森林蓄積×擴大系數×容積系數×含碳率=V×1.9×0.5×0.5。

(2)包括林木生物量固碳量、林下植物固碳量和林地固碳量的森林碳匯量。

森林全部碳儲量=樹木生物量固碳量+林下植物固碳量+林地固碳量=∑ (Sij×Cij)+α∑ (Sij×Cij)+β∑ (Sij×Cij)=V×1.9×0.5×0.5+0.195(V×1.9×0.5×0.5)+1.244(V×1.9×0.5×0.5)=2.4395(V×1.9×0.5×0.5)。

由 (2)計算出森工林區天然用材林優勢種的全部森林碳匯量見表2。

表2 森工林區天然用材林林分優勢樹種碳匯量 (億t)Tab.2 Carbon sequestration of dominant species in natural timber forest (100 million ton)

碳匯價格由于受到市場的供求變化影響，基于保守性原則，根據李怒云［14］對林業碳匯在國際碳匯市場中的價格分析，本文選取較低的價格區間0.71～2.06 美元/t，計量依據為中間價 1.5 美元/t［3］。根據表3碳匯量估算結果，可推算森工林區天然用材林碳匯價值:1986年碳匯價值10.110 3億美元，1990年碳匯價值10.630 1億美元，1995年碳匯價值10.266 3億美元，2000年碳匯價值8.980 1億美元。

3 結論與展望

以黑龍江省森工林區第3次、第4次、第5次和第6次的森林資源清查數據為基礎，運用碳匯量估算公式得出森工林區天然用材林碳匯量見表2。由表2可知，1990年碳匯量估算結果比1986年碳匯量增長5.14%，而1995年和2000年都呈現下降趨勢，1995年比1990年下降3.54%，2000年比1995年下降了14.32%。天然用材林優勢樹種中，闊葉混交林和針葉混交林碳匯量逐年增長，紅松、落葉松、楊樹和樺木類等其余優勢樹種碳匯量都有不同程度的下降。經研究表明，產生碳匯量下降是由于該樹種的面積和蓄積量相應減少造成的。闊葉林和針葉林碳匯量3.265 4億t，占總體碳匯量的54.54%，較其他樹種優勢明顯。可見，闊葉林和針葉林是黑龍江省森工林區天然用材林重要碳庫樹種，為發展森工林區林業碳匯將起到重要作用。在開采利用天然林資源的過程中，必須統籌兼顧森林的經濟、生態、社會三大效益，更好的發揮出現有天然林的生態效益，才能達到森林資源的永續利用。

黑龍江省森工林區是全國最大的林區，在我國東北乃至我國北方正發揮著無可替代的生態保護作用。積極的開展固碳功能和森林碳匯量的研究，才可以更進一步的促進森工林區的生態建設，才能為管理森林資源和開展林業碳匯提供有力依據［15］。同時，進行碳匯貿易將必將成為森林生態效益價值補償的一種重要途徑［16］，為發展森工林區提供更廣闊的發展空間。

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