基于森林資源規劃設計調查數據的森林碳儲量估算分析
——以鎮沅縣為例

勞 榮

(云南省林業調查規劃院昆明分院，云南 昆明 650200)

1 引言

森林資源是重要的可再生資源，在維持碳平衡、減緩全球氣候變暖方面發揮著至關重要的作用[1]。云南是我國林業大省，豐富的森林資源將為我國應對氣候變化作出巨大貢獻[2]，本文基于中小尺度區域，以云南省森林資源最豐富的州市之一——普洱市的鎮沅縣森林資源為對象，根據第四輪森林資源規劃設計調查數據，通過對縣域森林碳儲量及碳密度的研究，以期發現其生物量、碳儲量及碳密度特征，為地方森林今后的經營管理和林業可持續發展提供科學依據，同時為云南森林碳匯實踐提供參考。

2 研究區域概況

鎮沅縣位于普洱市北部，云南省西南部。地處東經100°21′～101°31′，北緯23°34′～24°22′之間。土地總面積414528 hm2，山地占全縣總面積的97.7%，是森林資源分布集中地區；河谷小壩占全縣總面積的2.3%，是全縣的主要經濟區。境內主要有瀾滄江、恩樂河、者干河、勐統河等，分屬于瀾滄江、紅河兩大水系，流域面積占全縣總面積的47.7%[3]。

鎮沅縣屬南亞熱帶山地季風氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑，雨熱同季，干濕分明。由于高原山地地貌影響，氣候垂直變化突出，立體氣候顯著，形成了熱帶、亞熱帶、暖溫帶3種氣候類型。全年平均溫度為19.6 ℃，極端最高氣溫36.3 ℃，最低氣溫4.9 ℃，年日照數1890.9 h，年降雨量1518 mm，全年太陽總輻射為126 kCal/cm2。

鎮沅縣森林植被植物資源豐富，在《云南植被》(1987年)的區劃系統中，屬滇西南中山山原河谷季風常綠闊葉林區?？蓜澐譃榧撅L常綠闊葉林、暖性針葉林、濕性常綠闊葉林、常綠闊葉林等類型。

3 數據來源及研究方法

3.1 數據來源

本研究數據來源于鎮沅縣2016年第四輪森林資源規劃設計調查(以下簡稱森林資源二類調查)數據，其中記錄了鎮沅縣各樹種的面積、蓄積、齡組、權屬等信息。

3.2 研究方法

本文主要采用生物量擴展因子法，以蓄積為基礎，通過蓄積擴大系數計算植被生物量，再以容積密度計算出其生物量干重，乘以含碳率計算出其碳儲量。在此基礎上，根據生物量、碳儲量與林下植物碳儲量之間的比重，以及其比例關系估算鎮沅縣森林植被碳儲量[4]。計算公式為：

C=V×BEF×D×(1+R)×CF×S

(1)

式(1)中：C為某一森林類型的碳儲量(tC)；V為某一森林類型的單位蓄積量(m3)；BEF為生物量擴展因子；D為某一植被的木材密度(td·m·m-3)；R為某一植被地下生物量/地上生物量的比值；CF為某一植被生物量的含碳率tC/(td·m)；S為某一優勢樹種的面積hm2。

鎮沅縣各優勢樹種生物量換算因子連續函數方程中的計算參數如表1所示。

因鎮沅縣本次調查數據中并沒有統計灌木林、經濟林、竹林的蓄積量，故估算方法采用生物量乘以碳轉換系數[5]，計算公式為：

B=ai×S

(2)

式(2)中：B為總生物量(t)；a為單位面積平均生物量(t/hm2)；S為總面積(hm2);i為灌木林、經濟林、竹林。

表1 各優勢樹種生物量換算因子連續函數方程中的計算參數

其中：a灌木林采秦嶺淮河以南的平均生物量：19.76 t/hm2；a經濟林采用我國經濟林的平均生物量：23.7；a竹林采用雜竹單位面積平均生物量：47.86 t/hm2。

4 結果與分析

4.1 森林各林型的碳儲量及分析

根據鎮沅縣森林資源二類調查數據，鎮沅縣森林林分面積為28.74×104hm2，蓄積為3415.60×104m3，生物量為5517.81×104t，單位生物量為191.99 t/hm2，碳密度為52.14 tC·hm-2，碳儲量為1498.48×104tC(表2)。對比針闊葉林數據可以看出，鎮沅縣針葉林面積是闊葉林的1.53倍，但闊葉林單位生物量、碳密度均高于針葉林，說明鎮沅縣闊葉林固碳能力較針葉林強，在森林碳匯中占主導地位，此結果同云南省研究結果相同[5]。

表2 鎮沅縣各森林類型生物量、碳密度及碳儲量計算結果

同時可以看出，鎮沅縣灌木林、經濟林及竹林面積較小，僅占全縣森林面積的3.57%，碳儲量僅占全縣森林的0.85%。鎮沅縣灌木林、經濟林及竹林的面積合計1.06×104hm2，三類碳儲量合計12.90×104tC，面積和碳儲量由高到低依次均為灌木林、經濟林、竹林，但是單位生物量與碳密度由高到低依次為竹林、經濟林、灌木林。這三類林型面積小且固碳能力較弱，只對鎮沅縣森林碳匯起輔助作用。

4.2 不同起源的森林類型的碳儲量及分析

根據鎮沅縣森林資源二類調查數據，按照起源將喬木林分成天然林、人工林及人工促進林。鎮沅縣天然林面積24.75×104hm2，蓄積3015.32×104m3，人工林(不包括喬木經濟林的面積)面積1.43×104hm2，蓄積101.75×104m3，人工促進林面積2.55×104hm2，蓄積298.53×104m3(表3)。林分中，天然林面積占比達86.11%，碳儲量占比達90.35%，人工林及人工促進林面積分別僅占5.00%和8.89%，碳儲量分別僅占3.00%和7.05%，且天然林的碳密度分別是人工林及人工促進林的2.02倍、1.32倍?？梢钥闯鲦傘淇h天然林在森林碳匯中占主導地位。

表3 鎮沅縣各起源森林的生物量、碳密度及碳儲量計算結果

由表4可以看出，天然林中，櫟類、思茅松、其他闊葉三類樹種碳儲量最大，三者碳儲量共占天然林的97.53%；人工林中，碳儲量排名前三的分別是思茅松、尾葉桉、杉木，三者碳儲量共占人工林的99.14%；人工促進林中僅有思茅松一個樹種。可見，天然林碳庫中闊葉林發揮著重要作用，而人工林碳庫中針葉林碳匯能力更強。

值得研究的是思茅松這一樹種，各類起源森林中都有思茅松這一樹種，且面積、蓄積、碳儲量都相對較大，對比依然是天然思茅松的碳密度最高，是人工思茅松碳密度的1.92倍，而人工促進的思茅松，碳密度與天然林接近，但也有一定的差距。由此可見，思茅松是鎮沅縣的主要優勢樹種，且天然思茅松在碳庫中占有重要地位。

從碳密度來看，其他闊葉、柳杉碳密度最大。而天然林的碳密度均大于人工林，這與森林面積和森林的結構功能有關[6]。但人工林生產周期較短，可快速增加碳儲量。

表4 各起源森林碳儲量占主導地位的優勢樹種(組)

4.3 不同齡組的碳儲量及分析

根據鎮沅縣森林資源二類調查數據，按齡組分為幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林?？梢钥闯?，碳儲量最大的為中齡林，碳儲量最小的是過熟林(表5)。但由于林齡的增長，林木的面積逐漸下降，導致了碳儲量的減少，碳密度的增加，所以過熟林的碳密度遠大于中齡林。

表5 鎮沅縣森林林分各齡組的碳儲量計算結果 tC

4.3.1 同一齡組中不同優勢樹種的碳儲量及分析

由表5可以看出，櫟類的碳儲量在幼齡林中最大，占比達75.19%；思茅松的碳儲量在中齡林、近熟林中均最大，占比分別為49.10%、61.69%；櫟類的碳儲量在成熟林及過熟林中最大，占比分別為57.20%、78.93%。可見，思茅松和櫟類在鎮沅縣森林資源各齡組中占據了主要地位。

4.3.2 不同齡組中同一優勢樹種的碳儲量及分析

由表5可以看出，優勢樹種中：油杉、柚木全部為幼齡林，故其碳幼齡林儲量最大；思茅松、櫟類、木荷、榿木、其他闊葉樹、杉木、柏木，碳儲量最大的為中齡林；云南松、樺類，碳儲量最大的為近熟林；其他硬闊、尾葉桉，儲量最大的為成熟林碳；鐵杉全部為過熟林，所以碳儲量最大是過熟林。說明同一優勢樹種碳儲量的差異主要與優勢樹種齡組結構相關。

4.3.3 不同齡組中闊葉林和針葉林的碳儲量及分析

由表5可以看出，闊葉林、針葉林中碳儲量最大的均為中齡林。而如圖1所示，隨著林齡的增長，闊葉林與針葉林碳儲量在中齡林后均逐步降低，且闊葉林下降速率更快，但在成熟林后，針葉林下降速率高于闊葉林。這可能與樹種分布以及生長環境、生長狀況有關。

圖1 針葉林及闊葉林各齡組碳儲量

4.3.4 不同起源中不同齡組的碳儲量及分析

不同起源中，天然林、人工林、人工促進中碳儲量最大的均為中齡林，占比分別為47.82%、37.57%、85.06%(表6)。說明不同的起源中不同齡組碳儲量所占比重也存在差異。

表6 鎮沅縣森林林分各齡組的碳儲量計算結果

4.4 優勢樹種(組)的碳儲量及分析

根據鎮沅縣森林資源二類調查資料，鎮沅縣統計到的優勢樹種共有15種。可見，思茅松和櫟類碳儲量相對較大，占比分別為48.36%、43.55%，其余樹種所占比例都在5%以下。優勢樹種中，柳杉碳密度最大，而杉木碳密度最小(表7)。

4.5 各鄉鎮的碳儲量及分析

鎮沅縣各鄉鎮森林碳儲量計算結果如表8所示。可以看出，勐大鎮森林碳儲量最大，和平鎮森林碳儲量最小?；旧厦娣e越大的鄉鎮，相應的碳儲量也越大，但九甲鎮卻例外，九甲鎮雖然面積較和平鎮小，碳儲量卻超過了和平鎮，這可能與優勢樹種或生長環境有關。

5 結論

根據計算結果，全國第四輪森林資源規劃設計調查中，鎮沅縣森林植被碳儲量總量為1511.38×104tC，其中：林分碳儲量為1498.48×104tC，灌木林、經濟林、竹林合計碳儲量為12.90×104tC；林分生物量為5517.81×104t，單位生物量為191.99 t/hm2；森林植被平均碳密度為50.71 tC/hm2，林分平均碳密度52.14 tC/hm2。均高于全省平均水平。

表7 鎮沅縣各優勢樹種生物量、碳密度及碳儲量計算結果

表8 鎮沅縣各鄉鎮森林生物量、碳密度、碳儲量計算結果

各樹種(組)間生長特性不同，林木密度、含碳率以及齡組、面積和蓄積量間的比例關系，都會影響森林植被碳儲量計算結果[7]。本研究結果顯示：不同森林類型中，闊葉林碳儲量最高，占森林植被碳儲量51.55%，其次為針葉林、灌木林、經濟林和竹林；不同起源中，天然林的碳儲量占到了林分總碳儲量的90.35%，因此鎮沅縣天然林在森林植被碳儲量中起到更大的作用；不同齡組中，中齡林碳儲量最高，占林分碳儲量的50.18%，其次為近熟林、成熟林、幼齡林、過熟林；優勢樹種(組)中，思茅松和櫟類碳儲量所占比例最大，分別占總碳儲量的48.36%和43.55%；各鄉鎮中，勐大鎮森林植被碳儲量最大，占全縣22.69%，和平鎮森林植被碳儲量最小，僅占全縣4.41%。雖然人工林碳儲量較少，但人工林發育成熟較快，是森林碳匯中必不可少的組成部分。

鎮沅縣現階段應加強對中幼林的撫育，以全面提高全縣森林碳匯能力為目標，著重提高林分質量，優化林分齡組結構。同時，需要及時更新全縣森林資源情況，以便精準地把握森林碳儲量及其動態變化，在造林工作中做出決策和改進。

本研究的不足在于，對于林分下層(草本層、灌木層、枯落物層及土壤層)的碳儲量并未討論研究，且計算方法、參數選擇較為局限，還需選取更為合適的參數估算體系和方法進一步開展研究。