基于古樹自然分布的碳匯樹種選擇研究

郭詩宇 王可民 彭呂長

摘 要： 森林具備碳匯功能。合理選擇碳匯樹種，對于提高森林碳匯能力至關(guān)重要。古樹壽命長、單株材積大，碳封存能力強，是選擇碳匯樹種的重要參考。通過湖北省2019年公布的1級古樹資料進行統(tǒng)計分析，并結(jié)合樹種生物學(xué)特性、樹種珍貴程度、樹種分布現(xiàn)狀以及湖北各地的氣候、土壤、海撥等因素綜合研判，在全省范圍內(nèi)較適合的碳匯樹種為銀杏、栓皮櫟、楓香、黃連木、樟樹，在石灰?guī)r山地或堿性土壤上較適合的碳匯樹種為柏木、圓柏，在平原和山區(qū)溝谷地帶較適合的碳匯樹種為楓楊，在湖北西部高海拔地區(qū)較適合的碳匯樹種為鐵堅油杉、油杉。另外，為使各地在碳匯樹種選擇上更加精準(zhǔn)，根據(jù)湖北省的地形地貌，把全省分為鄂東北、鄂東南、鄂西南、鄂西北和江漢平原五個區(qū)域，分別確定了各區(qū)域較適合的碳匯樹種。

關(guān)鍵詞： 應(yīng)對氣候變化;森林碳匯;碳封存;古樹;碳匯樹種

中圖分類號：S763 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? 文章編號：1004-3020（2020）03-0037-05

Abstract： Forests have carbon sink function. A reasonable selection of carbon sink tree species is very important for improving forest carbon sink capacity. Ancient trees have long life span， large volumeand strong carbon sequestration capacity， which are important references for selecting carbon sink species. According to the first class ancient trees information published by Hubei province in 2019， a selection in the entire province scope suitable for carbon sink tree species is made by the article through statistical analysis， studies about biological characteristics， and observation on tree species distribution status and factors such as climate， soil， and altitudes. These tree species are Ginkgo biloba， Quercus variabilis， Liquidambar formosana， Pistacia chinensis and Cinnamomum Camphora. In the limestone mountainous region or alkaline land， suitable carbon sink tree species are Cupressus funebris and Sabina chinensis. In plain valley area， suitable tree species is Pterocarya stenoptera. In high altitude areas in western Hubei， suitable tree species are Keteleeria davidiana and K.fortunei. In addition， in order to make the selection of carbon sink tree species more accurate， Hubei Province has been divided into five regions to discuss according to geomorphology. Namely， the northeast of Hubei province， the southeast of Hubei province， the southwest of Hubei province， the northwest of Hubei province and Jianghan Plain. Suitable carbon sink tree species in each region are determined respectively.

Key words： climate change mitigation;forest carbon sinks;carbon sequestration;ancient trees;carbon sink tree species

森林具有碳匯功能已經(jīng)成為國際社會的廣泛共識。《京都議定書》[1]和《巴黎協(xié)定》[2]將造林再造林、森林可持續(xù)經(jīng)營作為應(yīng)對氣候變化的重要措施。不同的樹種具有不同的碳匯能力，只有在造林再造林中選擇碳匯能力強的造林樹種，在森林經(jīng)營中保留碳匯能力強的目標(biāo)樹種，才能充分發(fā)揮森林的最大碳匯功能。古樹是大自然的瑰寶，是森林資源中的精華，在自然界存活了千百年，碳封存的效果最顯著。因此，本文根據(jù)湖北省2019年公布的Ⅰ級古樹資料，研究確定全省以及分區(qū)域最適合的碳匯樹種，以期為全省碳匯造林項目和森林經(jīng)營項目的樹種選擇提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況

湖北省位于長江中游，地跨東經(jīng)108°21′42″～116°07′50″、北緯29°01′53″～33°06′47″。屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫15～17 ℃，無霜期230～300 d，年降雨量800～1 600 mm。地勢大致為東、西、北三面環(huán)山，中間低平，略呈向南敞開的不完整盆地。全省總面積18.59萬km2，山地占56%，丘陵占24%，平原湖區(qū)占20%。

湖北省地處南北過渡地帶，自然地理條件優(yōu)越，海拔高低懸殊，樹種垂直分布層次分明。全省已發(fā)現(xiàn)的木本植物有117科420屬2 503種[3]。據(jù)國家林業(yè)和草原局2019年公布的第九次全國森林資源清查結(jié)果，湖北省森林面積736.27萬hm2，森林覆蓋率39.61%，活立木總蓄積量3.96億m3，森林植被總生物量4.93億t，總碳儲量2.44億t[4]。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

根據(jù)全國綠化委員會和國家林業(yè)局的統(tǒng)一安排部署，從2017年3月開始，湖北省組織各級林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院（隊）、縣（市、區(qū)）林業(yè)局和林業(yè)站工作人員共1 196人，對全省的古樹名木開展了第二次全面普查，到2018年底結(jié)束，歷時22個月，全面摸清了湖北省古樹名木的現(xiàn)狀。按照國家林業(yè)局的劃分標(biāo)準(zhǔn)，100～300年的樹木為Ⅲ級古樹，300～500年的樹木為Ⅱ級古樹，500年以上的樹木為Ⅰ級古樹[5-6]。樹越古老，碳封存的時間越長，對減緩氣候變化越有利。因此，本文采用湖北省2019年公布的Ⅰ級古樹資料，對碳匯樹種的選擇進行分析評價。

2.2 區(qū)域劃分

碳匯樹種的選擇除在全省范圍內(nèi)進行外，為使各地在選擇上更為精準(zhǔn)，本文還根據(jù)全省的地貌特征，把全省分為鄂東北、鄂東南、鄂西南、鄂西北、江漢平原五個區(qū)域進行分區(qū)評價。鄂東北主要是大別山、桐柏山區(qū)，包括黃岡市、孝感市、武漢市的所有縣（市、區(qū)）。鄂東南主要是幕阜山區(qū)，包括咸寧市、黃石市、鄂州市的所有縣（市、區(qū)）。鄂西南主要是武陵山區(qū)，包括恩施州、宜昌市的所有縣（市、區(qū)）。鄂西北主要是秦巴山區(qū)，包括十堰市、襄陽市、荊門市、隨州市的所有縣（市、區(qū)）和神農(nóng)架林區(qū)。江漢平原包括荊州市的所有縣（市、區(qū)）和天門市、潛江市、仙桃市。

2.3 評價方法

就全省和一個區(qū)域而言，某種一級古樹現(xiàn)存的株數(shù)越多、分布的范圍越廣，說明該樹種越適合作為本地區(qū)的碳匯樹種。因此，在評價全省的碳匯樹種時，將全省一級古樹區(qū)分不同的樹種，按株數(shù)和分布的縣（市、區(qū)）數(shù)進行統(tǒng)計，株數(shù)最多的、分布縣（市、區(qū)）最廣的，就是全省最適合的碳匯樹種。五個區(qū)域也采取相同的評價方法。

3 結(jié)果與分析

3.1 湖北省碳匯樹種選擇

按照湖北省公布的Ⅰ級古樹數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，全省現(xiàn)有Ⅰ級古樹3 550株，平均胸徑1.23 m，在全省105個縣（市、區(qū)）中，有84個縣（市、區(qū)）有Ⅰ級古樹分布。

在Ⅰ級古樹中，現(xiàn)存最多的是銀杏Ginkgo biloba，共有577株[7]，占全省一級古樹總株數(shù)的16.3%，平均胸徑1.51 m，分布在69個縣（市、區(qū)）。銀杏在山區(qū)、丘陵、平原都有分布，是全省是適合的碳匯樹種。按現(xiàn)存株數(shù)排名第2到第10位的樹種和按分布縣（市、區(qū)）數(shù)量排名，前10位的樹種見表1。

根據(jù)樹種的生物學(xué)特性、樹種珍貴程度、樹種的分布現(xiàn)狀以及湖北各地的氣候、土壤等因素綜合研判，在全省范圍內(nèi)較適合的前5種碳匯樹種為銀杏、栓皮櫟、楓香、黃連木、樟樹，其中樟樹不耐寒，最適合長江以南地區(qū)。在石灰?guī)r山地或堿性土壤上較適合的碳匯樹種為柏木和圓柏，在平原和山區(qū)溝谷地帶較適合的碳匯樹種為楓楊。

3.2 鄂東北碳匯樹種選擇

鄂東北的范圍包括黃岡市、孝感市、武漢市的30個縣（市、區(qū)），版圖面積3.75萬km2，其中林業(yè)用地面積117.04萬hm2，森林面積102.74萬hm2。現(xiàn)有Ⅰ級古樹561株，平均胸徑1.26 m，在30個縣（市、區(qū)）中除武漢市的7個城區(qū)、孝感市的云夢縣、漢川市和黃岡市的黃州區(qū)外，其他20個縣（市、區(qū)）均有分布。

在Ⅰ級古樹中，銀杏共有194株，占本區(qū)域Ⅰ級古樹總株數(shù)561株的34.6%，平均胸徑1.43 m，分布在14個縣（市、區(qū)），是本區(qū)域最適合的碳匯樹種。按現(xiàn)存株數(shù)排在第2位至第10位的和按分布縣（市、區(qū)）數(shù)量排名，前10位的樹種見表2。

綜合研判，在鄂東北較適合的前5種碳匯樹種為銀杏、楓香、黃連木、樟樹、青檀，在石灰?guī)r地區(qū)或堿性土壤上較適合的碳匯樹種為柏木、圓柏和刺柏。

3.3 鄂東南碳匯樹種選擇

鄂東南的范圍包括咸寧市、黃石市、鄂州市的15個縣（市、區(qū)），版圖面積1.60萬km2，其中林業(yè)用地面積84.34萬hm2，森林面積66.16萬hm2。現(xiàn)有Ⅰ級古樹718株，平均胸徑1.46m。在15個縣（市、區(qū)）中，除黃石市的黃石港區(qū)、西塞山區(qū)和鄂州市的華容區(qū)外，其他縣（市、區(qū)）均有分布。

在Ⅰ級古樹中，樟樹217株，占本區(qū)域Ⅰ級古樹總株數(shù)718株的30.2%，平均胸徑1.80m，分布在9個縣（市、區(qū)），是本區(qū)域最適合的碳匯樹種。按現(xiàn)存株數(shù)排在第2位至第10位的和按分布縣（市、區(qū)）數(shù)量排名，前10位的樹種見表3。

綜合研判，在鄂東南較適合的前5種碳匯樹種為樟樹、銀杏、苦櫧、楓香、紅豆杉，在石灰?guī)r地區(qū)或堿性土壤上較適合的碳匯樹種為柏木，在平原和山區(qū)溝谷地帶較適合的碳匯樹種為楓楊。

3.4 鄂西南碳匯樹種選擇

鄂西南的范圍包括恩施州、宜昌市的21個縣（市、區(qū)），版圖面積4.53萬km2，其中林業(yè)用地面積331.40萬hm2，森林面積292.02萬hm2。現(xiàn)有Ⅰ級古樹584株，平均胸徑1.29 m，在20個縣（市、區(qū)）中，除宜昌市的伍家崗區(qū)和猇亭區(qū)外，其他19個縣（市、區(qū)）均有分布。

在Ⅰ級古樹中，銀杏149株，占本區(qū)域Ⅰ級古樹總株數(shù)584株的25.5%，平均胸徑1.64 m，分布在16個縣（市、區(qū)），是本區(qū)域最適合的碳匯樹種。按現(xiàn)存株數(shù)排在第2位至第10位的和按分布縣（市、區(qū)）數(shù)量排名，前10位的樹種見表4。

綜合研判，在鄂西南較適合的前5種碳匯樹種為銀杏、樟樹、楓香、杉木、栓皮櫟，在石灰?guī)r山地或堿性土壤上較適合的碳匯樹種為柏木、刺葉櫟，在高海拔地區(qū)較適合的碳匯樹種為鐵堅油杉、油杉。

3.5 鄂西北碳匯樹種選擇

鄂西北的范圍包括十堰市、襄陽市、荊門市、隨州市、神農(nóng)架林區(qū)的28個縣（市、區(qū)），版圖面積6.87萬km2，其中林業(yè)用地面積414.55萬hm2，森林面積352.84萬hm2。現(xiàn)有Ⅰ級古樹1 672株，平均胸徑1.09 m，在28個縣（市、區(qū)）中，除荊門市的漳河新區(qū)和屈家?guī)X區(qū)外，其他26個縣（市、區(qū)）均有分布。

在Ⅰ級古樹中，銀杏207株，占本區(qū)域Ⅰ級古樹總株數(shù)1 672株的12.4%，平均胸徑1.51 m，分布在25個縣（市、區(qū)），是本區(qū)域最適合的碳匯樹種。按現(xiàn)存株數(shù)排在第2位至第10位的按分布縣（市、區(qū)）數(shù)量排名，前10位的樹種見表5。

綜合研判，在鄂西北較適合的前5種碳匯樹種為銀杏、黃連木、栓皮櫟、麻櫟、皂莢，在石灰?guī)r地區(qū)或堿性土壤上較適合的碳匯樹種為刺柏和柏木，在平原和山區(qū)溝谷地帶較適合的碳匯樹種為楓楊。

3.6 江漢平原碳匯樹種選擇

江漢平原的范圍包括荊州市、天門市、潛江市、仙桃市的11個縣（市、區(qū)），版圖面積2.13萬km2，其中林業(yè)用地面積25.38萬hm2，森林面積21.08萬hm2。現(xiàn)有Ⅰ級古樹15株，平均胸徑1.18 m，在15個縣（市、區(qū)）中，只有荊州區(qū)、沙市區(qū)、監(jiān)利縣、江陵縣、松滋市、天門市和仙桃市7個縣（市、區(qū)）有Ⅰ級古樹分布。

松滋市雖然屬于江漢平原，但其版圖一半是山區(qū)，一半是平原，其6株古樹中，有3棵樟樹和2棵銀杏生長在山區(qū)，因此這5株古樹不宜納入江漢平原進行統(tǒng)計，剔除這一因素后，江漢平原有古樹10棵，其中銀杏5株、重陽木2株、皂莢、棠梨、蠟梅各1棵。而棠梨、蠟梅不屬于喬木，因此也需剔除，剩下8株古樹，其中銀杏5株、重陽木2株，皂莢1株（見表6）。

經(jīng)實地調(diào)查，江漢平原有原生樹種楓楊，雖然其在江漢平原沒有Ⅰ級古樹分布，但在全省和鄂東南、鄂西北均進入Ⅰ級古樹前10名，其他區(qū)域也有一級古樹分布，因此，也可作為該區(qū)域碳匯樹種。另外，水杉Metasequoia glyptostroboides在江漢平原生長非常好，雖然沒有Ⅰ級古樹，其也可作為該區(qū)域的碳匯樹種。

綜合分析，江漢平原較適合的碳匯樹種為楓楊、水杉、銀杏、重陽木、皂莢。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

應(yīng)對氣候變化是國際社會普遍關(guān)心的問題。森林通過固碳釋氧在減緩氣候變化中發(fā)揮著重要作用，造林再造林、森林可持續(xù)經(jīng)營是林業(yè)落實減緩氣候變化的重要舉措。從古樹碳封存的角度選擇碳匯樹種，為實施國內(nèi)碳匯造林項目和森林經(jīng)營項目提供了一個全新的視角和思路。通過2019年湖北省公布的Ⅰ級古樹資料進行統(tǒng)計分析，并結(jié)合樹種生物學(xué)特性、樹種珍貴程度、樹種分布現(xiàn)狀以及湖北各地的氣候、土壤、海撥等因素綜合研判，在全省范圍內(nèi)較適合的碳匯樹種為銀杏、栓皮櫟、楓香、黃連木、樟樹，在石灰?guī)r山地或堿性土壤上較適合的碳匯樹種為柏木、圓柏，在平原和山區(qū)溝谷地帶較適合的碳匯樹種為楓楊，在湖北西部高海拔地區(qū)較適合的碳匯樹種為鐵堅油杉、油杉。具體到鄂東北、鄂東南、鄂西南、鄂西北和江漢平原五個區(qū)域，本文也提出了較適合的碳匯樹種。

4.2 討論

（1）在中國，實施造林再造林項目和森林經(jīng)營項目，一般以縣（市、區(qū)）為單位進行。本文選擇的較適合的碳匯樹種，是就一個省或一個比較大的區(qū)域而言的，如果有的縣（市、區(qū)）情況比較特殊，項目縣（市、區(qū)）在組織項目設(shè)計及施工時，可以按照本文的思路，根據(jù)本縣（市、區(qū)）一級古樹的分布情況，合理確定較適宜的碳匯樹種。

（2）本文分析采用的數(shù)據(jù)，是湖北省的Ⅰ級古樹，并沒有將Ⅱ、Ⅲ級古樹全部納入進來，主要是考慮到樹木越古老，其對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境越適應(yīng)，碳封存的時間越長，越有利于減緩氣候變化。對于具體的縣（市、區(qū)）而言，如果Ⅰ級古樹較少，可以考慮將Ⅱ、Ⅲ級古樹納入進來進行綜合分析判斷。

（3）在應(yīng)對氣候變化中，混交林比純林更有優(yōu)勢。混交林有良好的水平郁閉和垂直郁閉，有更強的搞風(fēng)倒、抗雪折、抗病蟲害的能力，群落更穩(wěn)定，生物量和碳儲量也更大。因此，在造林再造林項目中，要結(jié)合項目區(qū)的實際營造混交林;在森林可持續(xù)經(jīng)營項目中，要采用近自然的方法[8-9]，將純林改造為混交林，將單層或雙層混交林改造為多樹種、多層次、多齡級的混交林。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]京都議定書[EB/OL].（2011-02-19）[2020-05-16]http：//wenku.baidu.com/view/4a65ba5e312b3169a451a4b0.html.

[2]巴黎協(xié)定[EB/OL].（2017-06-30）[2020-05-16]http：//wenku.baidu.com/view/21077d69492fb4daa58da0116c175f0e7cd119f9.html.

[3]湖北省林業(yè)廳.2017湖北林業(yè)統(tǒng)計手冊[G].武漢.2017.

[4]國家林業(yè)局.中國森林資源報告（2014-2018）[M].北京：中國林業(yè)出版社，2019.

[5]國家林業(yè)局.古樹名木普查技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.

[6]國家林業(yè)局.古樹名木鑒定規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2016.

[7]劉鵬，徐立，吳盛德，等.湖北省銀杏古樹資源現(xiàn)狀及保護利用對策[J].湖北林業(yè)科技，2019，48（5）：27-30.

[8]章異平，徐軍亮，康慕誼，等.近自然林業(yè)的研究進展[J].水土保持研究，2007，14（3）：214-217.

[9]邵青還.林業(yè)和諧論的進展及持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略初析[J].自然雜志，2001，23（1）：1-10.

（責(zé)任編輯：唐嵐）