大煙筒林場森林資源調查及喬木層碳儲量估算

孫美歐，潘鵬旭，孫　虎

(1.黑龍江帶嶺林業科學研究所，黑龍江 伊春 153106；2.黑龍江林業監測規劃院，哈爾濱 150040；

3.東北林業大學 涼水自然保護區，黑龍江 伊春 153106)

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大煙筒林場森林資源調查及喬木層碳儲量估算

孫美歐1，潘鵬旭2，孫虎3

(1.黑龍江帶嶺林業科學研究所，黑龍江 伊春 153106；2.黑龍江林業監測規劃院，哈爾濱 150040；

3.東北林業大學 涼水自然保護區，黑龍江 伊春 153106)

摘要：經過對大煙筒林場進行二類調查，本研究掌握了大煙筒林場森林資源的基本數據，基于該林場的數據，作者對大煙筒林場森林進行了區劃，劃分了立地類型，分析了森林資源現狀及特點；同時基于森林調查數據，選取合適的生物量-蓄積量轉換方程估算大煙筒林場喬木層碳儲量。經過統計分析，本研究估算出本期大煙筒林場喬木層總碳儲量為3.362 8×105t，喬木層碳儲量密度為29.59 t/hm2。其中天然林喬木層碳儲量為2.555 1×105t，是人工林和人工混交林總和的3.16倍，各齡組碳儲量大小為中齡林(1.669 9×105t)>幼齡林(1.214 0×105t)>近熟林(0.466 6×105t)>成熟林(0.0123 3×105t)，幼、中齡林是目前大煙筒林場碳儲量的主體，占喬木層碳儲量的85.7%；各林型喬木層碳儲量密度差異較大，其中樟子松人工林碳儲量密度最高，達到了51.24 t/hm2，人工軟闊葉混交林最低，僅為4.72 t/hm2。

關鍵詞：二類調查；森林區劃；立地類型劃分；喬木層碳儲量

引文格式：孫美歐，潘鵬旭，孫虎，等.大煙筒林場森林資源調查及喬木層碳儲量估算[J].森林工程，2016，32(1)：16-20.

0引言

森林資源調查的目的在于了解森林資源的數量、質量以及消長變化狀況與規律，客觀反映森林生長的自然條件、經濟條件和社會條件，并進行綜合分析和評價，為國家和地區森林經營單位制定林業方針政策，編制林業區劃與規劃，指導林業生產提供依據，進而實現森林資源的科學管理、合理經營、永續利用和持續發展[1-2]。我國的森林資源調查體系包括森林資源連續清查(一類清查)、森林資源規劃設計調查(二類調查)、作業設計調查(三類調查) 三類。其中森林資源連續清查體系是以掌握宏觀森林資源現狀與動態為目的，利用固定樣地為主，采用系統抽樣方式，進行定期復查 (間隔期 5 a)的森林資源調查方法，是森林資源與生態狀況綜合監測體系的重要組成部分。森林生態系統是陸地森林生態系統的主體，也是最重要的陸地碳庫之一，其碳儲量占整個陸地植被碳儲量的 76%～98%[3]。作為全球氣候系統的重要組成部分，森林在陸地生態系統碳循環研究中占有十分重要的地位。森林生態系統的碳儲量是研究森林生態系統與大氣間碳交換的基本參數，也是估算森林生態系統向大氣吸收和排放含碳氣體的關鍵因子，森林的碳匯功能與人類對森林的經營和森林生態系統的恢復有著重要關系，恢復和保護森林資源是緩解全球氣候變化最根本的措施之一[4-6]。

五常市林業局大煙筒林場分別在1962年以及2004年組織進行了二次森林資源規劃設計調查。1990年由五常市林業局組織進行了第二次群眾性森林資源調查。2004年以后，經過十余年的森林培育和開發利用，森林資源數量、質量及生態功能發生了較大變化，現行的森林資源數據已經不能真實的反映資源現狀。通過在林場級別區域范圍內對森林資源進行調查，可以為編制該地區林業規劃設計以及森林作業設計提供最基礎數據，同時也提高了估算小區域森林生態系統碳儲量的準確性。

1研究地區概況

大煙筒林場位于黑龍江省五常市東北部，距五常市區50 km，總經營面積為14 549.81 hm2，地理位置為東經127°19′30″~127°39′22″，北緯45°00′55″~45°10′10″。東北和北部與尚志市帽兒山林場接壤，西南和南部與二河鄉、志廣鄉、小山子鎮為鄰，西部與平房店林場施業區相連。本區域山脈屬于長白山山系，張廣才嶺西坡低山丘陵地帶，地勢東、北高，西、南低，最高海拔820 m，最低海拔225 m，平均海拔410 m。本區域氣候屬溫帶季風型大陸性氣候，冬季漫長干燥，最低氣溫為-35℃，夏季溫暖而濕潤，最高氣溫為35℃，植物生長期為125 d，年日照時數2 576 h，年降水量為550 mm，年蒸發量1 376 mm，平均溫度為3.5℃，年>10℃的積溫2 410℃，初霜期為9月中旬，終霜期在翌年5月中旬，冰凍期為11月中旬，解凍期為翌年3月中旬。本區域水系屬于松花江拉林河水系，拉林河在林場施業區南部自東向西流程30 km，為松花江一級支流，在林場所在地東7.5 km處，由牛虻河、葦沙河、大泥河三股水系匯入拉林河，所以形成了至東向西橫跨整個施業區南部的河流水系。本區域土壤有暗棕壤和沼澤土兩個土類，共12個亞類，以暗棕壤亞類為主。

2主要研究方法和研究內容

本次森林調查主要根據國家林業局2003年頒布的《森林資源規劃設計調查主要技術規定》、黑龍江省林業廳2004年頒布的《黑龍江省市縣林區森林資源規劃設計調查操作細則》和2014年《五常市林業局二類調查技術方案》等技術方案進行，主要進行權屬調查、面積調查、蓄積量調查和其他專項調查。通過森林二類調查，得到了大煙筒林場各森林類型蓄積量，參考王敏等、程堂仁等、焦艷等和方精云等學者的研究[7-11]，根據材積源生物量法，選取適合本地區森林蓄積量-生物量的轉換方程，將各林型蓄積量轉換為生物量，再乘以含碳率轉化系數，就可以得到喬木層碳儲量。對于含碳率轉化系數，不同學者選取的數值有所差異，郭純子[12]在估算天童國家森林公園森林植被碳儲量時選取了0.50，賈黎明等[13]在研究我國楊樹林碳儲量和碳密度時采取了0.48作為含碳率轉化系數，耿麗君等[14]在研究燕山北部山地華北落葉松人工林生物量和碳儲量時對喬木層不同器官采取了不同的含碳率，林下植被和凋落物層含碳率采用了0.50。綜合考慮本研究選取目前通用的0.50作為碳轉換系數計算大煙筒林場喬木層碳儲量，再根據各林型面積就可以得到各林型喬木層碳儲量密度，具體計算公式見表1。

表1　大煙筒林場各林型蓄積量-生物量轉化方程

3結果與分析

本次二類調查將大煙筒林場區劃為55個林班，1 383個小班，區劃為防護林和用材林2個林種區，進一步根據森林生態區位及森林功能，又劃分為生態公益林和商品林兩部分。以森林生態學為理論基礎，依據地貌、土壤和森林植被類型等生態特征因子將大煙筒林場共劃分為12個立地類型，見表2。

表2　大煙筒林場立地類型劃分表

3.1森林資源現狀與特點

全場經營總面積為14 549.81hm2。其中：用材林林種區面積3 616.59 hm2，防護林林種區面積10 933.22 hm2，分別占林場經營總面積的24.9%和75.1%，經營面積全部為林地面積。在林地面積中，有林地面積為11 376.04 hm2，占林地面積的78.2%；疏林地面積28.28 hm2，占林地面積的0.2%；灌木林地面積64.27 hm2，占林地面積的0.4%；未成林地面積53.41 hm2，占林地面積的0.4%；無立木林地面積4.67 hm2，所占比例不到0.1%，計為0；宜林地面積18.45 hm2，占林地面積的0.1%；輔助生產用地面積3 004.69 hm2，占林地面積的20.7%。在有林地面積中，純林面積1 245.86 hm2，混交林面積10 130.18 hm2，分別占有林地面積的11%和89%。在未成林地面積中，未成林造林地面積53.41 hm2，且全部為未成林造林地。在宜林地面積中，宜林荒山荒地面積18.45 hm2，且全部為宜林荒山荒地。在輔助生產用地中，生產設施用地面積5.71 hm2，所占比例不到0.2%；沼澤地228.18 hm2，占輔助生產用地的7.6%；其它(主要為林輔農田、林輔水域等)2 770.8 hm2，占輔助生產用地的92.2%。綜上所述，大煙筒林場森林覆蓋率為78.91%，如圖1所示。

全場活立木總蓄積為1 013 890 m3。其中有林地蓄積992 323 m3，占活立木總蓄積的97.9%；疏林地蓄積250 m3，所占比例不到0.1%；散生木蓄積21 317 m3，占活立木總蓄積的2.1%。在活立木總蓄積中：用材林活立木總蓄積279 476 m3，占全場活立木總蓄積的27.6%；防護林區活立木總蓄積734 414 m3，占全場活立木總蓄積的72.4%。在有林地蓄積中，純林蓄積109 227 m3，占有林地蓄積的11%；混交林蓄積883 096 m3，占有林地蓄積的89%。如圖2所示。有林地面積按齡組分布：以中齡林面積最多，面積5 110.96 m3，占有林地面積的44.9%；其后依次為：幼齡林面積5 049.77 m3，占有林地面積的44.4%；近熟林面積1 182.09 m3，占有林地面積的10.4%；成熟林面積33.22 m3，占有林地面積的0.3%。有林地蓄積按齡組分布：以中齡林蓄積最多，蓄積501 642 m3，占有林地蓄積的50.5%；其后依次為：幼齡林蓄積352 297 m3，占有林地蓄積的35.5%；近熟林蓄積134 679 m3，占有林地蓄積的13.6%；成熟林蓄積3 705 m3，占有林地蓄積的0.4%。如圖3所示。

圖1　大煙筒林場各林地面積類型所占比例Fig.1 The proportion of each forest land area in Dayantong forest farm

圖2　大煙筒林場各林地蓄積量Fig.2 The volume of each forest land in Dayantong forest farm

圖3　大煙筒林場森林各齡組蓄積量Fig.3 The volume of forest stand at each forestage in Dayantong forest farm

3.2喬木層碳儲量

通過參考焦燕等和方精云等學者的研究成果[9-10]，估測了大煙筒林場不同起源各齡組林分喬木層碳儲量。本研究得到大煙筒林場喬木層碳儲量總量為3.362 8×105t。按林分起源統計，天然林喬木層碳儲量為2.555 1×105t，是人工林和人工混交林總和的3.16倍；如按照齡組統計，各齡組碳儲量大小為中齡林(1.669 9×105t)>幼齡林(1.214 0×105t)>近熟林(0.466 6×105t)>成熟林(0.012 33×105t)，說明幼、中齡林是目前大煙筒林場碳儲量的主體，占喬木層碳儲量的85.7%；全場森林碳儲量密度為29.59 t/hm2，見表3。

表3　大煙筒林場主要林分類型喬木層碳儲量

結合森林調查得到各林分類型面積數據，根據表4中各林分類型碳儲量，可以得到各林型碳儲量密度，如圖4(a)、(b)、(c)所示。各林型隨著林分年齡的增大，碳儲量密度都隨著增長，但是人工落葉松林和人工針闊混交林成熟林碳儲量密度都低于近熟林，說明為了維持林分能有較高的儲碳能力，對人工林而言，要及時改造利用；在調查的幾個林齡組范圍內，落葉松人工林都保持了高碳儲量密度，落葉松人工中齡林最高達到了85.75 t/hm2，軟闊葉混交人工林幼齡林碳儲量密度最低，僅為4.72 t/hm2；如果不考慮林分年齡對各林型碳儲量密度進行分析后發現，各林型碳儲量密度差異較大，樟子松人工林碳儲量密度(51.24 t/hm2)最高，其次是落葉松人工林(42.57 t/hm2)，然后是人工針闊混交林(40.66 t/hm2)，人工軟闊葉混交林(4.72 t/hm2)依然最低。

4討論

(1)大煙筒林場森林資源特點

大煙筒林場經營面積和林地面積相同，有林地占林地面積最大，森林覆蓋率為78.19%。天然林面積9 375.79 hm2，占有林地面積的82.59%，人工林面積1 980.25hm2，占有林地面積17.41%，全場天然林和人工林面積比為4.7∶1。全場林業輔助生產用地3 004.69 hm2，占經營面積的20.7%，其中沼澤地面積228.18 hm2，占林業輔助生產用地面積的7.6%，占經營面積的1.6%。中齡林蓄積量為501 642 m3，占有林地蓄積的50.6%；其后依次為：幼齡林蓄積352 297 m3，占有林地蓄積的35.5%；近熟林蓄積134 679 m3，占有林地蓄積的13.6%；成熟林蓄積3 705 m3，占有林地蓄積的0.4%；全場有林地單位蓄積87.2 m3/hm2，其中幼齡林單位蓄積69.8 m3/hm2，中齡林單位蓄積98.2 m3/hm2，近熟林單位蓄積113.9 m3/hm2，成熟林單位蓄積111.5 m3/hm2。

(a)

(b)

(c)

(2)喬木層碳儲量

經過統計分析，本研究得到了大煙筒林場喬木層總碳儲量為3.362 8×105t，喬木層碳儲量密度為29.59 t/hm2，低于焦燕等[9]研究得到的黑龍江省2003年森林碳儲量密度33.44 t/hm2，也低于李海奎等[15]根據全國森林清查數據得到的東北地區喬木碳密度49.05 t/hm2和黑龍江省喬木林碳儲量密度值45.06 t/hm2，但是高于樊登星等[16]研究北京市森林碳儲量得到的碳儲量密度22.53 t/hm2，說明大煙筒林場森林碳儲量密度還具有較大提升的空間。大煙筒林場天然林喬木層碳儲量為2.555 1×105t，是人工林和人工混交林總和的3.16倍，各齡組碳儲量大小為中齡林(1.669 9×105t)>幼齡林(1.214 0×105t)>近熟林(0.466 6×105t)>成熟林(0.012 33×105t)，幼、中齡林是目前大煙筒林場碳儲量的主體，占喬木層碳儲量的85.7%。

大煙筒林場各林型碳儲量密度都有隨著林齡增大而增大的趨勢，和李平等[17]研究天津平原楊樹人工林生態系統碳儲量得到的結論一致，但是對人工林而言當林分成熟時碳儲量密度出現了下降的現象，這和王新闖等[18]研究吉林省森林生態系統碳儲量、碳密度得到的結論是一致的。在所有林型中，樟子松人工林碳儲量密度最高，達到了51.24 t/hm2，稍低于李海奎等[15]研究得到的樟子松林碳儲量密度55.41 t/hm2，高于賈煒瑋等[19]研究黑龍江省樟子松林27 a生時的喬木層碳儲量密度32.90 t/hm2，低于44 a生時喬木層碳儲量密度156.50 t/hm2。

以上分析說明本研究得到的結果和其他很多學者的研究結果不盡相同，再次證明了森林碳儲量研究的確存在很大的估測精度問題。本研究在二類調查的基礎上，結合前人研究估計了大煙筒林場喬木層碳儲量，在林場級碳儲量估計中可信度較高。

(3)經營利用意見

通過森林資源清查，本研究提出了大煙筒林場今后合理化經營的若干意見：以生態建設為重點，在保護好現有森林資源前提下，加大造林力度，提高造林成活率和保存率；積極進行森林撫育，提高單位面積森林蓄積，綜合改善林分質量；科學合理的利用林冠下資源，從而增加職工收入。最終實現建生態、資源好、富職工的生態資源經濟的可持續發展道路。在今后林場級森林調查中，在情況容許的條件下，應對林下灌木、草本和凋落物層生物量以及土壤層碳儲量進行調查，以進一步完善林場級森林生態系統碳儲量估測。

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Forest Resource Survey and Tree Layer Carbon StorageEstimation of Dayantong Forest Farm

Sun Meiou1，Pan Pengxu2，Sun Hu3

(1 Dailing Forestry Science Research Institute，Yichun 153106，Heilongjiang Province；

2. Heilongjiang Forestry Monitoring and Planning Institute，Harbin 150040；

3. Liang Shui National Nature Reserve,Northeast Forestry University,Yichun 153106 Heilongjiang Province)

Abstract：Through forest survey on Dayantong forest farm，the basic characteristics of forest resources were obtained.Based on the survey data，the forest was divided by site types and the present situation and characteristics of forest resources in this forest farm were analyzed.Meantime，based on the data of forest survey，the proper biomass and volume transformation equations were selected to estimate the layer carbon storage of forest stand in this forest farm.The results showed that the total carbon storage of tree layer in Dayantong forest farm was 3.362 8×105t，and the density of carbon storage of tree layer was 29.59 t/hm2. The tree layer carbon storage of natural forest was 2.555 1×105t which was 3.16 times of the sum of plantation stands and mixed plantations.The order of carbon storage was middle age stand(1.669 9×105t)>young age stand(1.214 0×105t)> near-mature stand(0.466 6×105t)> mature stand(0.012 33×105t).Young and middle age stands are the main body of carbon storage in this forest farm，accounting for 85.7% of the total carbon storage.The difference of carbon density on each forest stand was obvious；Pinus sylvestris plantation stand had the highest carbon storage density which was 51.24 t/hm2.Soft broad-leaved mixed forest plantation’s carbon storage density was the lowest，which was only 4.72 t/hm2.

Keywords：forest management inventory；forest districts；site division；tree layer carbon storage

*通信作者：孫虎，碩士。研究方向：森林經理、林業碳匯。E-mail：Hu_S2012@163.com

作者簡介：第一孫美歐，碩士研究生。研究方向：森林經理。

基金項目：中央高?；究蒲袠I務費專項資金項目資助(2572014BA07)；黑龍江省森林工業總局青年基金項目(sgzjQ2015003)

收稿日期：2015-09-11

中圖分類號：S 791.247

文獻標識碼：A

文章編號：1001-005X(2016)01-0016-05