基于森林資源規劃設計調查數據的平昌縣森林植被碳儲量分析

陳天文吳威楊建勇

(1.四川省長江造林局，四川 宜賓 644000；2.平昌縣林業局，四川 平昌 636400；3.四川省林業和草原調查規劃院，四川 成都 610081)

森林是陸地生態系統中最大的碳庫，森林植物可吸收大氣中的二氧化碳并將其固定在植被或土壤中，從而降低二氧化碳在大氣中的濃度，減緩全球氣候變暖[1-3]。2020年9月，國家領導人在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上提出，中國“二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”，為實現《巴黎協定》確定的全球綠色低碳轉型目標作出更大努力和貢獻[4-6]。而森林植被作為二氧化碳的優質吸收器、貯存庫和緩沖器，將在實現碳中和目標過程中扮演越來越重要的角色[7,8]。目前，我國森林植被總碳儲量已達92億t，平均每年可增加森林碳儲量2億t以上，折合碳匯7～8億t[9-11]，由此可見，森林固碳作為減緩氣候變化的重要途徑之一，在我國實現碳中和這一目標中優勢明顯，潛力巨大。因此，全面評價區域森林植被碳儲量及其固碳潛力，對地方政府及時掌握當地森林資源數量和質量，制定相應林業生產經營政策，如期實現區域碳中和目標具有十分重要的意義。同時，科學計算區域森林植被碳儲量，充分培育和挖掘林業碳匯市場交易價值[12,13]，對加速推動森林生態服務功能價值化，完善碳排放交易市場建設，實現林業綠色可持續發展也具有重要意義。

近年來，平昌縣先后實施了天然林資源保護工程、退耕還林及后續產業發展工程，開展了集體林權制度改革、森林分類區劃界定、林地保護利用規劃等工作，森林資源的數量與質量都有了較大幅度提升[14]。同時，平昌縣作為長江上游重要水源涵養區和秦巴山生物多樣性生態功能區的重要組成部分，生態地位極其重要。因此，本研究基于平昌縣2016年森林資源規劃設計調查(簡稱“二類調查”)數據和聯合國政府間氣候變化專門委員(IPCC)提供的相關參數[15,16]，并借鑒其它相關研究成果[17-19]，科學構建森林蓄積量擴展法等數量模型，較為全面地計算了平昌縣2016森林植被碳儲量，并進一步分析了喬木林內部不同林分、不同齡組間碳儲量構成，以為平昌縣摸清森林植被碳儲量和森林固碳潛力，制定林業發展建設政策，提升區域森林質量，并進一步提高森林生態服務功能、森林固碳能力[20]等提供一定的數據支撐。

1 研究區概況

平昌縣位于四川盆地東北邊緣米倉山南麓，幅員面積2228.79km2，地理位置介于E106°50′～107°34′，N31°16′～31°52′，東鄰萬源、宣漢，南接達川、渠縣，西臨營山、儀隴，北與通江、巴州區、恩陽區接壤。地貌以低山和深丘為主，地勢北高南低，由東北向西南傾斜，境內山巒起伏，溝谷縱橫，地形破碎。屬亞熱帶濕潤季風氣候區，氣候溫和，雨量充沛，光照適宜，四季分明，冬暖春旱，無霜期長。但冷空氣活動頻繁，氣候不穩定，常有倒春寒、冬干旱、夏季和伏旱等災害性天氣發生。年均氣溫16.8℃，年均日照1365.5h，年均相對濕度79%，無霜期298d，常年降水量1138.2mm，各氣候因子對植物生長較為有利。平昌縣森林土壤有紫色土、黃壤、新沖積土等3個土類，以紫色土和黃壤居多。在四川植被分區中位于川東盆地及川西南山地常綠闊葉林地帶、川東盆地偏濕性常綠闊葉林亞帶、盆地北部低中山植被地區。受山體絕對高度的制約，植被垂直地帶性不明顯，但境內植物資源豐富，種類繁多，有杉科、樟科、柏科、樺木科、殼斗科、茶木犀科等喬、灌木50余科，160余種。

2 材料與方法

2.1 數據資料

以平昌縣2016年森林資源規劃設計調查數據為基礎資料，估算全縣森林植被碳儲量，主要包括喬木林、經濟林、竹林、灌木林等植被的地上和地下部分碳儲量。根據森林資源規劃設計調查數據，平昌縣林地面積103671.21hm2，其中，喬木林地97645.67hm2，竹林地1297.45hm2，灌木林地1422.54hm2，經濟林地2860.31hm2，其它林地445.24hm2；2016年全縣森林覆蓋率為45.68%，2020年全縣森林覆蓋率已達54.14%。

2.2 研究方法

2.2.1 喬木林碳儲量計算方法

喬木林碳儲量計算采用森林蓄積量擴展法[17-19]，以森林蓄積為基礎，通過蓄積擴大系數計算樹木生物量，通過容積密度(干重系數)計算生物量干重，通過含碳率計算其固碳量。計算公式：

式中，C喬木林為林木的固碳量，萬t；Vi為立木蓄積量，萬m3；WDi為木材基本密度，t·m-3；BEFi為生物量擴展因子，即林木地上生物量與樹干生物量的比，為無量綱值，該研究中取IPPC的默認值，針葉樹1.3，闊葉樹1.4；R為根莖比，即林木地下生物量與地上生物量的比，為無量綱值，研究中取IPPC的默認值0.42；γ為碳轉化系數，國際上通常取0.5。

2.2.2 經濟林碳儲量計算方法

經濟林碳儲量為經濟林生物量與碳含率的乘積，計算公式：

C經濟林=W經濟林A經濟林CF經濟林

式中，C經濟林為經濟林碳儲量；W經濟林為經濟林單位面積生物量，t·hm-2，平均值取23.70t·hm-2；A經濟林為經濟林面積，hm2；CF經濟林為經濟林碳含率，取0.47。

2.2.3 竹林碳儲量計算方法

竹林碳儲量為竹林生物量與碳含率的乘積，計算公式：

C竹林=W竹林N竹林CF竹林

式中，C竹林為竹林碳儲量；W竹林為竹林平均單株生物量，kg/株，平均單株生物量值取10.44kg/株；N竹林為竹子株數，株；CF竹林為竹林碳含率，取0.5。

2.2.4 灌木林碳儲量計算方法

灌木林碳儲量為灌木林生物量與碳含率的乘積，計算公式：

C灌木林=W灌木林A灌木林CF灌木林

式中，C灌木林為灌木林碳儲量；W灌木林為灌木林單位面積生物量，t·hm-2，平均值取19.76t·hm-2；A灌木林為灌木林面積，hm2；CF灌木林為灌木林碳含率，取0.5。

3 結果與分析

3.1 不同森林類型碳儲量分析

根據平昌縣森林資源規劃設計調查數據和聯合國政府間氣候變化專門委員(IPCC)提供的相關參數，計算出2016年平昌縣森林植被碳儲量為594.73萬t，相當于固定2180.87萬t二氧化碳，見表1。其中，喬木林碳儲量582.64萬t，占各森林類型總碳儲量的比例最大，高達97.97%；經濟林碳儲量3.19萬t，占各森林類型總碳儲量的0.54%；竹林碳儲量7.49萬t，占各森林類型總碳儲量的1.26%；灌木林碳儲量1.41萬t，占各森林類型總碳儲量的比例最小，僅為0.24%。如果按照2016年11月北京碳排放權交易市場60元·t-1二氧化碳的交易價格計算，平昌縣2016年森林植被碳儲量價值為130852.2萬元，占平昌縣2016年地區生產總值131.49億元的9.95%。

表1 不同森林類型碳儲量

3.2 喬木林中闊葉林、針葉林、針闊混交林碳儲量分析

平昌縣喬木林總面積97645.67hm2，碳儲量共582.64萬t，折合成二氧化碳達2136.54萬t，見表2。其中，針葉林面積83024.20hm2，碳儲量527.81萬t，占各林分總碳儲量的90.59%；闊葉林面積13071.68hm2，碳儲量54.04萬t，占各林分總碳儲量的9.28%；針闊混面積1549.79hm2，碳儲量0.79萬t，占各林分總碳儲量的0.14%。

表2 喬木林中不同林分碳儲量構成

3.3 喬木林中不同齡組碳儲量分析

由表3可知，平昌縣喬木林不同齡組中中齡林碳儲量最大，達217.15萬t，占不同齡組碳儲量的37.27%，面積也最大，為39152.72hm2；近熟林和幼齡林次之，碳儲量分別為147.58萬t和132.60萬t，占不同齡組碳儲量的25.33%和22.76%，面積分別為19385.81hm2和29441.72hm2；成熟林碳儲量較小，為74.81萬t，占不同齡組碳儲量的12.84%，面積為8408.00hm2；過熟林碳儲量最小，為10.50萬t，占不同齡組碳儲量的1.80%，面積為1257.42hm2。同時，由表3數據可知，平昌縣幼齡林和中齡林面積較大，共68594.44hm2，占全縣喬木林總面積的70.25%，隨著幼齡林和中齡林的不斷生長，其固碳作用潛力較大。

表3 喬木林中不同齡組碳儲量構成

4 結論與討論

研究結果表明，2016年平昌縣森林植被碳儲量為594.73萬t，相當于固定二氧化碳2180.87萬t，按當年碳排放權交易市場價格折合人民幣高達130852.2萬元。從不同森林類型碳儲量看，喬木林碳儲量占各森林類型總碳儲量比例最大，高達97.97%；其次是竹林和經濟林，分別占各森林類型總碳儲量的1.26%和0.54%；灌木林占各森林類型總碳儲量的比例最小，僅為0.24%。而在由闊葉林、針葉林、針闊混交林構成的喬木林中，針葉林占各林分總碳儲量比例最大，高達90.59%；闊葉林次之，占各林分總碳儲量的9.28%；針闊混交林最小，僅占各林分總碳儲量的0.14%。從齡組構成來看，平昌縣喬木林不同齡組中中齡林碳儲量最大，占不同齡組碳儲量的37.27%；近熟林和幼齡林次之，占不同齡組碳儲量的25.33%和22.76%；成熟林碳儲量較小，占不同齡組碳儲量的12.84%；過熟林碳儲量最小，僅占不同齡組碳儲量的1.80%。同時，幼齡林和中齡林面積較大，占全縣喬木林總面積的70.25%，隨著幼齡林和中齡林的快速生長，其固碳作用潛力較大。因此，要加強對中幼齡林的培育和經營，提高林分質量，促進林木生長，增加闊葉林和針闊混交林的面積占比，進一步提高平昌縣森林固碳能力，以為區域如期實現碳中和發揮作用。

本研究雖已通過運用森林蓄積量擴展法等數量模型和聯合國政府間氣候變化專門委員(IPCC)提供的相關參數較為全面地計算了平昌縣2016森林植被碳儲量，但研究中仍存在一些不足，如只探討了喬木林、竹林、灌木林，以及經濟林等不同森林類型的碳儲量，而沒有進一步研究林分下層的草本、灌木、枯落物等的碳儲量，使本研究結果數據相對偏低。因此，在后續的研究中還需進一步完善評價方法和內容，同時考慮構建動態評價模型，以更加準確全面地評估區域森林植被的碳儲量狀況。