云南省2008-2013年森林植被碳儲量變化研究

燕 騰，彭一航，王效科，蘇凱文，陳路紅，鄭 偉，鞏合德,*

（1. 西南林業大學，云南 昆明 650224；2. 中國科學院生態環境研究中心，北京 100080；3. 中國科學院成都生物研究所，四川 成都 610041）

云南省2008-2013年森林植被碳儲量變化研究

燕 騰1,3，彭一航1，王效科2，蘇凱文1，陳路紅1，鄭 偉1，鞏合德1,2*

（1. 西南林業大學，云南 昆明 650224；2. 中國科學院生態環境研究中心，北京 100080；3. 中國科學院成都生物研究所，四川 成都 610041）

根據第七、第八次全國森林資源連續清查數據，采用生物量擴展因子法，從不同齡組、林型、起源對云南省森林植被碳儲量和碳密度進行估算。結果表明，2008年云南省森林植被總碳儲量798.31×106t， 2013年增至831.81×106t；2013年的調查結果顯示各林型（除灌木林）碳儲量普遍增加，平均碳密度卻有所降低，由第七次調查時的49.98 t∕hm2，降至2013年的39.78 t∕hm2；人工林各齡組間碳儲量變化明顯，平均變化率達55.28%；天然林碳儲量卻只增加了23.02×106t，增長率為3.26%。適當擴大人工林面積可增加碳儲量，但這種方式已經不適合云南碳匯項目的發展。

碳儲量；碳密度；云南省；生物量擴展因子

森林植被碳儲量動態變化在維護全球碳平衡中起著至關重要的作用。對森林植被碳儲量的準確評估及動態變化研究，不僅是預測氣候變化及其對生態系統影響的關鍵，也是我國經濟的發展和人民生活的改善的關鍵。我國森林生物量及碳儲量的研究源于上世紀80年代，潘維儔等在1979年通過建立杉樹林的對數回歸方程，對湖南會同縣不同地區的生物量進行了分析比較[1]；王效科等以各林齡級森林類型為統計單位，采用建立生物量與蓄積量的關系的方法，對我國森林生態系統的植物碳儲量進行了估算，得出我國森林生態系統的植物碳貯量為3.26～3.73 Pg[2]；王雪軍等利用遼寧省1984-2003年間四次森林資源調查資料，運用各主要樹種的生物量模型和含碳量系數研究了二十年間森林碳儲量動態變化[3]；葉金盛等運用生物量換算因子連續函數法分析了廣東省1988-2007年間各林地種類和森林類型的碳儲量和碳密度變化[4]。

云南省作為我國四大重點林區省份之一，林業建設在應對氣候變化、降低大氣CO2濃度以及保護生物多樣性等方面具有重要意義。盡管云南森林資源豐富，森林碳匯項目起步較早，但缺乏對森林碳儲量和碳匯潛力的定量研究，對云南省森林資源碳儲量的研究也較少。本研究通過對 2004-2013年第七、第八次全國森林資源連續清查數據進行估算分析，對云南省森林植被碳儲量動態變化進行研究，為云南省森林碳匯項目的發展提供科學依據和理論基礎。

1 研究區域概況

云南省（97°31′ E～106°11′ E，21°8′ N～29°15′ N）地處我國西南邊陲，屬高原季風氣候，四季如春，降雨充沛，年均降水量1 100 mm左右；年平均氣溫5～24℃，光照充足，多數地區日照1 800～2 700 h，日溫差較大。云南省山地高原面積廣闊，約占其總土地面積383 210 km2的94%，土壤以紅壤系列為主；省內江河縱橫、高原湖泊眾多，省內湖泊總蓄水量達300億m3[5]。

云南省植物資源豐富，有高等植物274科2 076屬17 000種，種類繁多。至2013年，全省林地面積為2 501.04 萬hm2，森林面積達1 914.19萬hm2，森林覆蓋率50.03%。主要森林類型有寒溫性針葉林、暖性針葉林以及熱性闊葉林3類。

2 研究方法及數據來源

2.1 數據來源

研究所使用的數據來源于第七、第八次全國森林資源連續清查成果報告，由國家林業局森林資源管理司發行。該報告中詳細統計了云南省2008和2013年連續兩次森林資源調查結果，包括各優勢樹種（組）及其相應各齡組的面積、蓄積、單位蓄積量以及各地森林的歸屬權等詳細信息。

2.2 研究方法

本研究采用生物量擴展因子法，通過建立生物量與蓄積量間的關系，進而根據各優勢樹種（組）的不同含碳率、不同地上生物量與地下生物量的關系、不同的木材密度等角度對各優勢樹種（組）碳貯量進行對比研究，估算云南省森林植被碳儲量[6-10]。

采用的生物量擴展因子法計算公式如下：

式中，C為某一森林類型的森林植被碳儲量（t）；V為某一森林類型的單位蓄積量為某一森林類型的生物擴展因子；D為某一樹組的木材密度；R為某一樹組地下生物量與地上生物量的比值；CF為某一樹組生物量含碳率（td·m）；S為某一優勢樹種（組）的面積。

表1為本研究中優勢樹種（組）的擴展因子、木材密度、地下/地上生物量比值、含碳率參考值。

由于經濟林、竹林、灌木林在第七、八次全國森林資源連續調查數據中，相關資料不詳細，無法通過建立生物量與蓄積量的關系對其進行估算，故采用單位面積平均生物量乘以面積的方式計算其總生物量，進而通過含碳率計算得出其總的碳儲量[11]。我國經濟林的平均生物量為23.7 t/hm2；秦嶺淮河以南的灌木林平均生物量為19.76 t/hm2；雜竹的平均生物量為47.86 t/hm2。

3 結果與分析

3.1 森林各林型的碳儲量變化及分析

根據第七、第八次全國森林資源連續調查數據，對云南省森林植被碳儲量進行了計算。由表2可知，云南省2008年森林植被總碳儲量為798.31×106t，2013年增至831.81×106t，總增長量為33.50×106t，年均增長6.70×106t，年均增長率0.84%；森林植被平均碳密度卻有所降低，由2008年的49.98 t/hm2，降至2013年的39.78 t/hm2；在所有森林林型中，兩次森林資源調查相比，各林型（除灌木林）碳儲量普遍增加；闊葉林碳密度卻由58.85 t/hm2降至56.46 t/hm2，年均變化率為 -0.82%。

表1 優勢樹種（組）生物擴展因子、木材密度、地下/地上生物量比值、含碳率參考值Table 1 Biomass expansion factor，wood density，underground and aboveground biomass ratio and carbon content

表2 各林型的生物量、碳儲量及碳密度Table 2 Biomass，carbon stock and density of different forest types

森林植被碳儲量估算結果顯示，各林型（除灌木林外）的碳儲量普遍增加，總碳密度卻明顯降低，其原因可能為如表3所示。不同齡組的人工林面積有明顯增加，且人工林面積增量在總林分面積增量中所占比重較大。由于人工林與天然林生理性差異，人工林由幼齡發育成中齡及成熟林的時間較天然林更短，同時，人工林各齡組碳密度普遍低于天然林各齡組，從而導致總森林面積增加，森林植被總體碳密度卻降低。

表3 不同起源、不同齡組的森林類型在第七、第八次森林資源調查中的面積Table 3 Forest areas of different origin， different age and different forest types in two surveys

本研究中，第八次全國森林資源連續調查碳儲量估算結果，與李世東等2013年出版的《中國生態狀況調查—森林植被碳儲量動態變化研究》中關于在2009-2013年云南省森林碳儲量將達到913.24×106t的預測存在一定差異[12]，差異幅度 9.79%，且森林碳儲量年均增長率僅為 0.84%。根據第八次全國森林資源清查數據、第二次土壤普查的土地評價[5]及對比表2等，森林病蟲害、森林火災和當地的宜林地面積及其社會對土地的需求，都可能制約該地區森林植被碳儲量。云南省森林面積的年均增長呈現下滑趨勢，在滿足常用耕地及各類建設用地情況下，依靠不斷擴大森林面積增加森林碳儲量的方式，已經不再適合云南碳匯項目的發展建設。

3.2 不同起源、不同齡組的森林類型的碳儲量變化及分析

從表4可以看出，云南省森林林分總碳儲量在2008年為736.02×106t，至2013年增至775.30×106t，變化率為5.34%；人工林碳儲量由29.45×106t增長至45.73×106t，變化率達55.28%；天然林碳儲量卻只增加了23.02×106t，增長率為3.26%。

表4 不同起源、不同齡組的森林類型的碳儲量及碳密度變化Table 4 Carbon storage and density of forest with different origin， different age and different forest types in two surveys

不同起源的成熟林碳儲量遠大于中齡林和幼齡林的（表4），天然林碳儲量遠大于人工林的。由于人工林與天然林的生理性差異，人工林的生長速度快，由幼齡林發育成中齡林及成熟林的時間較天然林更短，在快速增加碳儲量方面更具優勢，這可能也是人工林在第七、八次調查中碳儲量明顯增加的主要原因。因此，云南省在發展森林植被碳儲量時，應適當發展部分人工林，增加森林植被碳儲量。

2008年和2013年，云南省各森林類型的不同齡組（除天然林中的幼齡林）碳儲量都有了普遍增加。人工林各齡組間碳儲量變化明顯，平均變化率為55.28%；天然林總增長量為3.26%，幼齡林碳儲量出現負增長，變化率為-0.38%。天然林中中齡林及成熟林碳儲量總增加23.51×106t。森林林分平均碳密度增加0.80 t∕hm2，增長率為 1.60%，總林分與天然林中成熟林碳密度變化明顯，面積增加卻負增長。原因可能是不同林型間的碳密度存在差異、森林病蟲害、森林火災等對部分碳密度較大的林型造成較大的損失。

由表4可知，各林型中，成熟林碳儲量最大，中齡林的次之，幼齡林的最小，此結果與李亮[13]的幼齡林碳儲量大于中齡林碳儲量的觀點存在不同。由于依靠增加森林面積提高碳儲量方式的減少，幼齡林的年增長量降低，齡組碳儲量相應減少。隨時間推移，幼齡林逐漸向中齡林過渡，中齡林碳儲量增加而幼齡林碳儲量減少。

3.3 優勢樹種（組）的碳儲量及分析

表5 優勢樹種（組）的碳儲量及碳密度Table 5 Carbon storage and density of dominant tree species in two surveys

不同起源及各優勢樹種（組）生長特性不同，擴展因子、木材密度及含碳率等存在差異，使各優勢樹種（組）的碳儲量及碳密度在不同起源的林型間也存在一定差異。從表5可以看出，森林林分碳儲量最多的優勢樹種（組）與天然林碳儲量最多的優勢樹種（組）相同，且碳儲量排名一直在前；闊葉混交林碳儲量增長明顯，櫟類碳儲量呈負增長。

在人工林中，桉樹碳儲量及碳密度明顯增加，由1.66×106t增至7.87×106t，碳密度由6.91 t∕hm2增至26.84 t∕hm2；云南松碳儲量由5.24×106t增加至5.93×106t。

對比各優勢樹種（組）碳儲量和碳密度變化，可以看出，闊葉混交林的碳密度明顯高于部分優勢樹種（組）的碳密度，且碳儲量含量高，因此混交林在擴大森林植被碳儲量方面具有一定優勢。

4 結論

根據第七、第八次全國森林資源連續清查數據，利用生物量擴展因子法，采用改良的計算參數，從不同齡組、林型、起源、優勢樹種等對云南省森林植被碳儲量及碳密度進行計算分析，并由此對云南省森林植被碳儲量的發展方向提出來相應建議。

云南省森林植被總碳儲量在2008年為798.31×106t，2013年增至831.81×106t；所有森林林型（除灌木林）碳儲量普遍增加，平均碳密度卻有所降低，由第七次調查時的49.98 t/hm2降至第八次的39.78 t/hm2。

2008－2013年，云南省各森林類型的不同齡組（除天然林中的幼齡林）碳儲量都有普遍增加。人工林碳儲量由29.45×106t增長至45.73×106t，各齡組碳儲量變化明顯，平均變化率55.28%；天然林碳儲量卻只增加了23.02×106t，增長率僅為3.26%，幼齡林碳儲量甚至出現負增長，為-0.38%，天然林中中齡林及成熟林碳儲量都明顯增加，共增加23.51×106t。

對比數據顯示2013年云南省森林面積增量顯著，但森林植被碳儲量增長緩慢，平均碳密度呈負增長。適當擴大人工林面積可增加碳儲量，但森林面積的年均增長已經呈現下滑趨勢，并且還得滿足耕地及各類建設用地，因此，依靠不斷擴大森林面積增加森林碳儲量的方式，不再適合云南碳匯項目的發展。

云南省未來的碳儲量變化，將減少擴大森林面積增加碳儲量的方式，幼齡林的面積年增長量降低，齡組碳儲量相應減少，同時，隨時間推移，幼齡林逐漸向中齡林、成熟林過渡，使中齡林、成熟林碳儲量增加而幼齡林碳儲量減少。中齡林、成熟林碳儲量將成為云南省碳儲量的主體；套種鄉土樹種將替代單一樹種，混交林可能取代單一林型，成為森林植被碳儲量的主體。

[1] 潘維儔，李利村，高正衡. 兩個不同地域類型杉木林的生物產量和營養元素分布[J]. 中南林業科技，1979，（4）：1-14.

[2] 王效科，馮宗煒，歐陽志云. 中國森林生態系統的植物碳儲量和碳密度研究[J]. 應用生態學報，2001，12（1）：13-16.

[3] 王雪軍，黃國勝，孫玉軍，等. 近20年遼寧省森林碳儲量及其動態變化[J]. 生態學報，2008，28（10）：4 757-4 764.

[4] 葉金盛，佘光輝. 廣東省森林植被碳儲量動態研究[J]. 南京林業大學學報: 自然科學版，2010，34（4）：7-12.

[5] 李燦光，普永宏，楊錦霞，等. 云南資料大全[M]. 昆明：云南人民出版社，2006，2-73

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[13] 李亮. 云南省1992-2007年森林植被碳儲量動態變化及其碳匯潛力分析[D]. 云南財經大學，2012.

Forest Carbon Storage in Yunnan during 2008-2013

YAN Teng1,3，PENG Yi-hang1，WANG Xiao-ke2，SU Kai-wen1，CHEN Lu-hong1，ZHENG Wei1，GONG He-de1,2*
（1. Southwest Forestry University, Kunming 650224, China; 2. Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China; 3. Chendu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Chendu 610041, China）

Estimation was made on forest carbon storage and density in Yunnan province based on continuous inventory for national forest resources in 2008 and 2013， by biomass extension factors and with forest age structure， type and origin. The results showed that forest carbon storage in Yunnan in 2008 was 798.31×106t and increased to 831.81×106t in 2013. Inventory in 2013 demonstrated that carbon storage of different forest types increased except shrub， but carbon density decreased from 49.98 t/ha in 2008 to 39.78t/ha. The forest carbon storage of the plantation had a significant change， instead， of the natural forest， increased by only 23.02×106t during 5 years. Forest carbon storage could be increased by more plantation area， which is not sustainable for Yunnan province.

carbon storage; carbon density; Yunnan province; biomass extension factor

S718.55

：A

1001-3776（2016）02-0015-05

2015-11-05；

：2016-02-17

國家自然科學基金項目（31200482）；國家自然科學基金（31560189）

燕騰（1989－），男，山東濰坊，農業推廣碩士研究生，主要森林生態學研究；*通訊作者。