呼倫貝爾市森林碳儲量動態變化特征

昭日格　陳德華　烏仁陶格斯

摘要利用呼倫貝爾市《內蒙古自治區森林資源統計年報》資料，依據不同森林類型生物量和蓄積量之間的回歸方程，估算了呼倫貝爾市Ⅲ期（1984年）、Ⅴ期（1995年）、Ⅶ期（2008年）的森林生物量、碳儲量、碳密度，并分析其動態變化特征。結果表明，第Ⅲ期到第Ⅶ期呼倫貝爾市天然林面積由961.39萬hm2下降至341.72萬hm2，蓄積量由78 053.37萬m3下降到24 392.02萬m3；人工林面積由10.47萬hm2增加到26.47萬hm2，蓄積量由221.87萬m3增加到1 308.55萬m3。第Ⅲ期到第Ⅶ期呼倫貝爾市天然林碳儲量呈下降趨勢，由2 277.91 TgC減少到637.47 TgC；人工林碳儲量呈現上升趨勢，由58.01 TgC增長到404.54 TgC。不同森林類型碳儲量變化趨勢與森林面積變化呈正相關關系。幼齡林的面積和碳儲量最大，森林的年齡結構以幼齡林、中齡林為主。隨著時間推移，成熟林所占比例不斷增大，碳儲量和碳密度隨之增加。各林型和不同齡級碳密度值在整體上呈現增加趨勢。

關鍵詞森林資源；碳儲量；碳密度；呼倫貝爾市

中圖分類號S718.55文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）20-0141-05

AbstractMaking use of the annual report of the Inner Mongolia Autonomous Region Forest resources in Hulunbuir，based on the regression equation between biomass and stock of different forest types， the forest biomass， carbon storage， and carbon density in the phase Ⅲ（in 1984）， phaseⅤ（1995） and phase Ⅶ（2008） of Hulunbuir City were estimated， and its dynamic characteristics was analyzed. The results showed that according to the phaseⅢ checked to the phase Ⅶ， the area of natural forest in Hulunbuir City has decreased from 9.613 9 million hm2 to 3.417 2 million hm2， volume decreased from 780.533 7 million m3 to 243.920 2 millionm m3. Plantation area increased from 0.104 7 million hm2 to 0.264 7 million hm2； volume increased from 2.2187 million m3 to 13.0855 million m3. According to the phaseⅢ checked to the phase Ⅶ， Hulunbuir natural forest carbon storage showed a downward trend from 2 277.91 TgC reduced to 637.47 TgC. Plantation area carbon storage showed an upward trend， from 58.01 TgC to 404.54 TgC. There was a positive correlation between the change trend of carbon storage and the change of forest area. The area of the young forest and the carbon storage are the largest， and the age structure of the forest is dominated by young forest and middle age forest. Over time， due to the change in the age structure of the forest， the increasing proportion of mature forests， and with the increase in carbon storage and carbon density. The carbon density of each forest type and different age showed an increasing trend as a whole.

Key wordsForest resources；Carbon storage；Carbon density；Hulunbuir City

森林是地球上最大的陸地碳庫，約占陸地總碳庫的46%，對全球碳循環和碳平衡至關重要[1]。全球85%的陸地生物量集中在森林植被中，森林植被碳庫貯量成為研究森林生態系統向大氣吸收和排放CO2的關鍵因子[2]。近年來，碳循環研究成為全世界各國關注的焦點問題。碳循環對全球氣溫變化的影響至關重要，尤其是森林生態系統碳儲量研究已成為全球碳循環研究的熱點之一[3-5]。

呼倫貝爾市有林地面積1 426.78萬hm2，占全市土地總面積的50.0%，占自治區林地總面積的83.7%，森林覆蓋率49.0%[6]。呼倫貝爾市豐富的森林資源形成了巨大的碳庫，隨著天保 Ⅱ 期和公益林生態效益補償的深入實施，碳匯效益會更加顯著，將為呼倫貝爾市乃至國家的生態安全和生態文明做出巨大貢獻[7]。

筆者利用呼倫貝爾市Ⅲ期（1984年）、Ⅴ期（1995年）、Ⅶ期（2008年）森林資源清查資料《內蒙古自治區森林資源統計年報》，依據不同森林類型生物量和蓄積量之間的回歸方程，估算呼倫貝爾市Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ期的森林生物量、碳儲量、碳密度，并分析其動態變化特征。

1研究區概況與方法

1.1研究區概況

呼倫貝爾市位于115°31′～126°04′ E，47°05′～53°20′ N[8]。全市南北長630 km，東西寬700 km，面積25.34×104 km2[7]。其東部氣候類型為季風氣候區，西部氣候類型為大陸氣候區[8]。東部為半濕潤性氣候，年降水量500～800 mm；西部為半干旱性氣候，年降水量300～500 mm[9]。年氣候特征為冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨[10]。年溫度差、日期溫差大。呼倫貝爾市森林資源面積大、類型豐富，主要包括樟子松（Pinus sylvestris var.mongolica Litv）、白樺（Betula platyphylla Fisch et Trautv）、山楊（Populus cathayana Rehd）、落葉松（Larix gmelinu Rupr）等；落葉松、樟子松、云杉（Picea asperata Mast.）等人工林。灌叢有黃柳（Salix gordejevu Y.L.Chang et Skv.）、小葉錦雞兒（Caragana microphylia Lam.）、貝加爾針茅（Stipa baicalensis Roshen）等[11]。

1.2研究方法

1.2.1數據來源。

按照統計學原理，查找歷年呼倫貝爾市《內蒙古自治區森林資源統計年報》[12-14]。到林業部門收集相關數據、資料，采取面談、座談等方式進行詳細調研。確保數據的準確性，取得第一手材料，并進行加工整理，為該研究提供可靠資料。

1.2.2森林生物量計算。

目前估測森林生物量的方法較多，材積源生物量法是常用方法。該研究采用方精云等[15]建立的回歸方程對森林生物量進行估計，其回歸方程為

B=aV+b（1）

式（1）中，B 為森林生物量（t）；V為森林蓄積量（m3）；a和b為參數[16]。不同樹種生物量計算方法見表1。

1.2.3碳儲量和碳密度。

根據全國森林資源清查資料，利用式（1）計算生物量，進而對森林碳儲量進行計算[17]。碳儲量：

C=BCC（2）

式（2）中，C為碳儲量（TgC）；B為森林生物量（t）；CC為含碳率[18]。碳密度：

ρC=C/S（3）

式（3）中，ρC為碳密度（t/hm2）；C為碳儲量（TgC）；S為面積（hm2）。筆者推算森林碳儲量時含碳率為0.5[19]。

該研究不包括森林生態系統中的枯死木、下木層、草本層、枯枝落葉層及森林土壤層等。碳庫森林的碳儲量僅指林木的活生物量[20]。

2結果與分析

2.1不同時期天然林各齡級碳儲量變化特征

2.1.1天然林蓄積量。

對呼倫貝爾市天然林面積、蓄積量進行比較，第Ⅲ期天然林面積為961.39萬hm2，蓄積量為78 053.37萬m3，其中幼齡林面積較大，但是蓄積量不高；成熟林面積最大，蓄積量也最高；中齡林、成熟林面積、蓄積量分別占森林總面積、森林蓄積量的70%和80%，呈現出中間大、兩頭小的特征。第Ⅴ期天然林面積為1 058.82萬hm2，蓄積量為77 290.55萬m3，其中中齡林面最大，蓄積量也最高，近、過熟林面積最小，蓄積量不高，幼、中齡林、成熟林面積占總面積的87%，蓄積量占總蓄積量的82%，呈現出“一頭大一頭小”的特征。在第Ⅶ期天然林面積為341.72萬hm2，蓄積量為24 392.02萬m3，其中中齡林面最大，蓄積量也最高，近、成、過熟林面積校小，蓄積量不高，幼、中齡林面積占總面積的89%，蓄積量占總蓄積量的84%，呈現“一頭大一頭小”的特征（表2）。

2.1.2人工林蓄積量。

對呼倫貝爾市人工林面積、蓄積量進行比較，第Ⅲ期人工林面積為10.471萬hm2，蓄積量為221.87萬m3，其中幼齡林面積最大，占總面積的93.51%，蓄積量最高，占總蓄積量的98.42%。其他齡級面積、蓄積量均很低，呈現“一邊倒”的趨勢。第Ⅴ期人工林面積為28.02萬hm2，蓄積量為945.66萬m3，其中幼齡林面積最大，占總面76.66%，蓄積量占總蓄積量的37.04%；中齡林面積不大，占總面積的16.10%，蓄積量最高，占總蓄積量的40.99%；其他齡級面積、蓄積量均較低，呈現出一頭大的特征。在Ⅶ期人工林面積為36.47萬hm2，蓄積量為1 708.55萬m3，其中幼齡林面最大，占總面的67.48%，蓄積量最高，占總蓄積量的51.44%；中齡林面積占總面積的21.99%，蓄積量占總蓄積量的27.42%。幼齡林到過熟林呈現逐漸減少的趨勢（表2）。

2.1.3碳儲量與碳密度。

第Ⅲ期天然林成熟林生物量最高，達到26 860.17萬t，近熟林生物量最低，為146.34萬t；第Ⅴ期中齡林生物量最高，達到16 274.33萬t，近熟林生物量最低，為449.84萬t；第Ⅶ期中齡林生物量最高，達到9 740.61萬t，過熟林生物量最低，為99.41萬t。天然林總生物量呈下降趨勢。不同時期天然林總碳儲量和碳密度隨時間的變化均呈下降趨勢，尤其是碳儲量積累逐漸減少，由Ⅲ期的2 277.91 TgC減少到Ⅴ期的2 091.15 TgC，到第Ⅶ期碳儲量為637.47 TgC。碳密度由Ⅲ期的38.25 t/hm2減少到Ⅴ期的3493 t/hm2，到Ⅶ期的33.96 t/hm2（表2）。

不同時期呼倫貝爾市天然林不同齡級碳儲量呈動態變化，成熟林呈下降趨勢，其他齡級呈先增長后下降的趨勢，這與呼倫貝爾市天然林面積的變化有著密切關系。呼倫貝爾市天然林不同齡級的碳密度呈動態變化，不同時期幼齡林、中齡林的碳密度呈增加趨勢；近熟林、過熟林的碳密度呈先增長后增加的趨勢；成熟林的碳密度呈先下降后增長的趨勢。

不同時期呼倫貝爾市人工林不同齡級碳儲量呈動態變化，幼齡林碳儲量明顯占優勢，過熟林碳儲量最低。不同時期各齡級碳儲量均呈增加的趨勢。這與呼倫貝爾市人工林面積逐漸增長有著密切關系。

呼倫貝爾市人工林各齡級的碳密度呈動態變化，在不同時期成熟林的碳密度呈增加趨勢；中齡林、近熟林、過熟林的碳密度也呈增加趨勢；幼齡林的碳密度呈先下降后增長的變化趨勢。

2.2不同時期天然林不同物種碳儲量變化特征

呼倫貝爾市天然林各森林類型面積均有不同比例的變化趨勢，自Ⅲ期至Ⅶ期落葉松面積由416.60萬hm2下降到62.28萬hm2，降幅達到85%，蓄積量由42 049.88萬m3降低到6 239.21萬m3；白樺、樟子松的面積呈下降趨勢，蓄積量也呈下降趨勢（表3）。

第Ⅲ期落葉松林、白樺林生物量最高，達40 672.20萬和20 636.54萬t；榆樹林生物量最低，僅11.37萬t；第Ⅴ期落葉松林生物量最高，達41 417.52萬t，雜木林生物量最低，為10.22萬t；第Ⅶ期白樺林生物量最高，達到9 807.45萬t，雜木林生物量最低，為8.87萬t。天然林生物量呈下降趨勢。不同時期天然林總碳儲量和碳密度隨時間的變化均呈現下降趨勢，尤其是碳儲量積累逐漸減少，由Ⅲ期的3 777.66 TgC減少到Ⅴ期的3 698.59 TgC，Ⅶ期碳儲量為1 160.44 TgC。碳密度由Ⅲ期的38.25 t/hm2減少到Ⅴ期的34.93 t/hm2，到Ⅶ期的33.96 t/hm2。

2.3不同時期人工林不同物種碳儲量變化特征

呼倫貝爾市人工林各森林類型Ⅲ期至Ⅴ期落葉松面積由8.96萬hm2增長到25.08萬hm2，蓄積量由199.89萬m3增長到908.76萬m3；自Ⅲ期至Ⅶ期云杉面積由0增長到24.64萬hm2，蓄積量增長到1 156.80萬m3，增幅達100%。不同時期人工林總面積、蓄積量呈增加趨勢。第Ⅲ期落葉松林生物量最高，達到199.07萬t；雜木林生物量最低，僅8.31萬t；第Ⅴ期落葉松林生物量最高，達到884.62萬t，雜木林生物量最低，為9.23萬t；第Ⅶ期云杉、樟子松生物量最高，分別達584.49萬和522.51萬t，雜木林生物量最低，為0。人工林總生物量呈增加趨勢。不同時期天然林碳儲量、碳密度隨時間的延長均呈增長趨勢，碳儲量由Ⅲ期的162.83 TgC增加到Ⅴ期的493.32 TgC，到第Ⅶ期的639.47 TgC。碳密度由Ⅲ期的15.55 t/hm2增加到Ⅴ期的17.61 t/hm2，到第Ⅶ期的18.70 t/hm2（表4）。

3結論與討論

（1）第Ⅲ期到第Ⅶ期呼倫貝爾市天然林面積由961.39萬hm2下降到341.72萬hm2，蓄積量由78 053.37萬m3下降到24 392.02萬m3。這可能是由于對天然林管理不夠嚴格，導致面積、蓄積量有明顯降低。

（2）第Ⅲ期到第Ⅶ期呼倫貝爾市的人工林面積由10.47萬hm2增加到36.47萬hm2；蓄積量由221.87萬m3增加到1 708.55萬m3，森林總面積、總蓄積量呈增加的趨勢。這得益于內蒙古從1978年啟動“三北”防護林工程；1997年開始實施天然林保護工程；2000年啟動了京津風沙源工程和2003年實施的退耕還林、還草工程等。人工林面積不斷增加，致使呼倫貝爾市森林面積逐年增加，森林生態環境效益得到顯著提高。

（3）自第Ⅲ期到第Ⅶ期呼倫貝爾市天然林碳儲量呈下降趨勢，由2 277.91 TgC減少到637.47 TgC。人工林碳儲量呈增加趨勢，由58.01 TgC增長到404.54 TgC。不同林型碳儲量與面積變化趨勢呈正相關關系。呼倫貝爾市森林中，幼齡林面積、碳儲量所占比例最大，因此森林的年齡結構為年輕。隨著時間的推移，成熟林所占比例不斷增加，林齡結構也會發生變化，森林碳儲量、碳密度會相應增加。因此，呼倫貝爾市的森林將是一個潛在的巨大碳庫。

（4）由不同齡級和各林型的碳密度變化可以看出，碳密度呈上升趨勢，表明呼倫貝爾市森林年齡結構較合理，森林質量比較穩定。但仍要加強對現有森林人工林、天然林的撫育和管理，不斷提升呼倫貝爾市森林質量，發揮森林植被生態系統的碳匯。

（5）基于呼倫貝爾市不同時期天然林、人工林的面積、蓄積量、生物量、碳儲量、碳密度的動態變化分析，雖然森林碳儲量總量較小，但是比內蒙古自治區的其他地區有著更大的潛在固碳潛力。這主要是由人工林碳庫的增加所致。人工林碳庫的增加速度很快，但是人工造林的成效要低于天然林的成效，因此當地林業管理部門應該加強天然林的維護和管理力度，遵循因地制宜的原則發展人工林的占地面積，加強現有人工林的栽培和維護。

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