新疆天然胡楊林固碳釋氧功能及價值評估分析

艾吉爾?阿不拉 劉茂秀 王新英 張優

摘要 以新疆森林資源面積和各林齡組面積、年凈生產力為基礎數據，按國家林業行業標準規定的方法，測算天然胡楊林不同林齡固碳量與釋氧量和貨幣價值量。結果表明：天然胡楊林固碳量為1 004 264.21 t/a，釋氧量為1 108 060.93 t/a；固碳價值為120 511.63萬元/a，釋氧價值為143 948.54萬元/a，總價值為 264 460.17萬元/a，南疆地區高于北疆；各齡組中，中齡林固碳釋氧功能量和價值量最高，達880 811.30 t/a和109 814.15萬元/a，過熟林最低，僅為65 297.09 t/a和8 114.36萬元/a。

關鍵詞 新疆；胡楊林；固碳釋氧；評估

中圖分類號 S 715.5? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2023）07-0122-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.07.029

Evaluation and Analysis of Carbon Fixation and Oxygen Release Function and Value of Natural Populus euphratica Forest in Xinjiang

Aijier·Abula1，2， LIU Mao-xiu1，2， WANG Xin-ying1，2 et al

（1.Research Institute of Afforestation and Desertification Control， Xinjiang Academy of Forestry Science， Urumqi， Xinjiang 830046;2.The Xinjiang Tarim Poplus Riparian Forest Ecosystem Research Station，Urumqi， Xinjiang? 830046）

Abstract According to method from the China National Forest Standard， the amount of carbon sequestrated and oxygen released， and currency value were calculated， based on the forest resource inventory data， the stand age area for management， and the net primary productivity in Xinjiang. The results showed that the annual total carbon sequestrationin of natural Populus euphratica in Xinjiang was 1 004 264.21 t/a， the oxygen release was 1 108 060.93 t/a;the carbon fixation value was 1 205 116 300 yuan/a， the oxygen release value was 1 439 485 400 yuan/a， and the total value was 2 644 602 300 yuan/a， which was higher in southern Xinjiang than in northern Xinjiang. In the all age， the function and value of carbon fixation and oxygen release in the middle aged forest are the highest， up to 880 811.30 t/a and 10.98 billion yuan/a， the oldest forest was the lowest， only 65 297.09 t/a and 0.8 billion yuan/a.

Key words Xinjiang;Populus euphratica forest;Carbon fixation and oxygen release;Assessment

基金項目 自治區公益性科研院所基本科研業務經費資助項目（KY-2019047）。

作者簡介 艾吉爾·阿不拉（1969—），女，新疆哈密人，助理研究員，從事荒漠化防治及林木育種研究。通信作者，副研究員，碩士，從事生態修復與重建研究。

收稿日期 2022-05-26

森林生態系統對全球生物圈CO2和O2的動態平衡、減少溫室效應以及提供人類的生存基礎有著巨大的不可替代的作用［1］。森林作為陸地生態系統的主體，發揮著重要的生態服務功能，森林固碳、釋放氧氣是其重要的生態功能之一［2］，固碳釋氧價值占其生態系統服務功能總價值的18.50%～32.59%［3］。如何量化森林的這部分價值，是當今生態經濟學研究的一個熱點和難點，它的應用將對國家森林資源的管理決策起著重要作用［4］。目前，王兵等［5-10］針對不同區域的森林固碳釋氧功能和價值進行了研究。筆者以新疆2014年天然胡楊林資源面積和各林齡組面積、年凈生產力為基礎數據，按中華人民共和國林業行業標準《森林生態系統服務功能評估規范》（GB/T 38582—2020）［11］（以下簡稱《規范》），測算森林固碳量與釋氧量、貨幣價值量，以了解碳匯、認知碳匯、關注碳匯，為推動生態文明建設和社會綠色可持續發展貢獻力量。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

新疆地處73°40′～96°18′E，34°25′～48°10′N，位于我國西北邊陲，東西長約2 000 km，南北寬約1 600 km，面積為166萬km2，約占全國總面積的16.67%，是我國面積最大的省份。新疆具有典型的溫帶大陸性氣候。氣溫溫差較大，日照時間充足（年日照時間達2 500～3 500 h），降雨量小，氣候干燥，年均降水量約150 mm。天然胡楊林在新疆南部和北部均有分布，南部主要分布于塔里木河流域，面積約為56.03萬hm2，占全疆天然胡楊林總面積的96.15%，北部面積約為2.24萬hm2，僅占全疆天然胡楊林總面積的3.85%。 新疆天然胡楊林生態系統喬木層為胡楊，灌木層以多枝檉柳（Tamarix ramosissima）、梭梭（Chenopodiaceae）為主，其他還有鈴鐺刺（Halimodendron halodeneron）、琵琶柴（Reaumuria songonica）、鹽穗木（Halostachys caspica）、野薔薇（Rosa multiflora）、白刺（Nitraria tangutorum），草本層以蘆葦（Phragmites communis）、芨芨草（Achnatherum splendens）、鹽草（Halophila ovalis）、蒿草（Kobresia myosuroides）等為主。土壤類型主要有灌淤土、灌耕土、草甸土、鹽土、棕漠土、沼澤土，以灌淤土為主。

1.2 樣地設置及樣品采集

根據天然胡楊林在新疆的分布特點，將其劃分為南疆和北疆區域。胡楊齡組的劃分參照王世績等［12］的方法，林齡分別為幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林，每個區域每個齡組設置3個標準樣地，共30塊標準樣地。標準樣地面積為1 hm2，規格為100 m×100 m的正方形，四角以管徑為3 cm的PVC管定點，四邊拉線。將每個標準樣地劃分為100個10 m×10 m的小樣方，采用每木檢尺的方法對胸徑>1.0 cm的喬木進行調查，主要測定喬木的胸徑、樹高、冠幅和密度等林分特征。試驗樣地概況見表1。

1.3 生物量測定

1.3.1 喬木生物量。

在標準樣地內以該樣地的平均胸徑及樹高選擇標準木，每個齡級選擇3株，共30株標準木。將標準木從根部伐倒進行樹干解析，分別測定其根、干、枝、葉的鮮重，并在各部位取500～1 000 g鮮樣帶回實驗室后置于80 ℃烘箱中烘至恒重，用以計算其生物量。在距地面30 cm處截取圓盤，帶回實驗室進行樹齡測定，計算林分凈生產力［13］。

1.3.2 灌木生物量。

標準樣地外設置5個2 m×2 m灌木樣方，確定灌木優勢種，調查各優勢種的多度、叢幅和高度；并測定各優勢種的基徑，求平均直徑和高。然后按平均直徑和高選取各優勢種標準株（叢），每個樣方按優勢種隨機選5標準株（叢），分別齊地面收割，并挖出地下部分，隨機抽取1 kg樣品帶回實驗室，在70～80 ℃烘干至恒重，求出干鮮重之比，再推算出整個灌木層生物量，計算林分凈生產力。

1.3.3 草木生物量。

在每個灌木樣方2個1 m×1 m小樣方中記錄物種名、蓋度、高度。 將每個小樣方中草本連根挖出，用水沖去泥土后風干稱鮮重，隨機抽取1 kg樣品帶回實驗室，求出干鮮重之比，再推算出整個草本層生物量，計算林分凈生產力［13］。

1.4 計算方法及數據來源

（1）根據《森林生態系統服務功能評估規范》（LY/T 1721—2008），對新疆天然胡楊林固碳釋氧的功能及價值進行測算：

G植被固碳=1.63R碳AB年

式中，G植被固碳為植被年固碳量，t/a；R碳為二氧化碳中碳的含量，為22.27%；A為林分面積，hm2；B年為林分凈生產力，t/（hm2·a）。

G土壤固碳=AN（X2-X1）

式中，G土壤固碳為土壤年固碳量，t/a；A為林分面積，hm2；N為土壤含氮量，%；X1為林地土壤侵蝕模數，t/（hm2·a）；X2為無林地土壤侵蝕模數，t/（hm2·a）。

G氧氣=1.19AB年

式中，G氧氣為林分年釋氧量，t/a；A為林分面積，hm2；B年為林分凈生產力，t/（hm2·a）。

U碳=AC碳［1.63R碳B年+ N（X2-X1）］

U氧=1.19AC氧B年

式中，U碳為林分年固碳價值，元/a；A為林分面積，hm2；N為土壤含氮量，%；B年為林分凈生產力，t/（hm2·a）；X1為林地土壤侵蝕模數，t/（hm2·a）；X2為無林地土壤侵蝕模數，t/（hm2·a）；C碳為固碳價格，為1 200 元/t；U氧為林分年釋氧價值，元/a；C氧為氧氣價格，為1 299.10 元/a；R碳為CO2中碳的含量，為27.27%。

（2）新疆天然胡楊林面積數據源自2014年新疆森林資源二類調查；固碳價格依據中華人民共和國林業行業標準《森林生態系統服務功能評估規范》（LY/T 1721—2008）：碳稅率150美元/t（根據人民幣兌美元現行匯率折合人民幣為1 200元/t）；參照2009—2012中國工業氧氣市場運行態勢及發展前景分析報告，確定工業制氧平均價格為1 299.10元/t。

1.5 數據處理

采用Excel 2021統計分析軟件進行數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1 胡楊林面積

由表2可知，新疆天然胡楊林總面積為582 705.43 hm2，其中南疆地區560 288.82 hm2，占總面積的96.15%，北疆地區22 416.61 hm2，占總面積的3.85%；從不同齡組構成來看，過熟林面積最大，達177 176.33 hm2，占總面積的30.41%；其次為近熟林，為176 733.85 hm2，占總面積的30.33%。幼齡林面積最小，僅11 488.84 hm2，僅占總面積的1.97%；北疆各齡組中，成熟林面積為8 284.82 hm2，占北疆天然胡楊林面積的36.96%，其次為中齡林和過熟林，分別占北疆總面積的24.62%和24.15%，近熟林和幼齡林面積分別占北疆總面積的8.40%和5.87%。

2.2 胡楊林固碳功能量及價值量

2.2.1 土壤固碳功能量及價值量。

2.2.1.1 土壤固碳功能量。

由表3可知，新疆天然胡楊林土壤總固碳功能量為590 369.88 t/a，其中南疆總固碳功能量為577 426.74 t/a，占新疆總固碳功能量的97.81%，北疆總固碳功能量為12 943.14 t/a，占2.19%。

按林齡分，中齡林土壤固碳量最大，達310 237.91 t/a，占總固碳功能量的52.55％；過熟林土壤固碳功能量最小，僅26 669.46 t/a，占總固碳功能量的4.52％。每個林齡按大小順序為中齡林（310 237.91 t/a，占52.55％）＞成熟林（139 702.33 t/a，占23.66％）＞近熟林（84 383.20 t/a，占14.29％）＞幼齡林（29 376.98 t/a，占4.98％）＞過熟林（26 669.46 t/a，占4.52％）。

2.2.1.2 土壤固碳價值量。

由表4可知，新疆天然胡楊林土壤固碳總價值量為70 844.37萬元/a，其中南疆總價值量為69 291.19萬元/a，北疆總價值量為1 553.18萬元/a，南疆遠高于北疆地區；按林齡分，價值量順序為中齡林（37 228.55萬元/a）＞成熟林（16 764.28萬元/a）＞近熟林（10 125.97萬元/a）＞幼齡林（3 525.23萬元/a）＞過熟林（3 200.34萬元/a）。

2.2.2 植被固碳功能量及價值量。

2.2.2.1 植被固碳功能量。

由表5可知，新疆天然胡楊林植被總固碳功能量為413 894.33 t/a，其中南疆總固碳功能量為404 829.05 t/a，占新疆總功能量的97.81%；北疆總固碳功能量為9 065.28 t/a，占2.19%。按林齡分，林分植被固碳量由高到低為中齡林（155 166.89 t/a）＞成熟林（137 367.69 t/a）＞近熟林（62 272.51 t/a）＞幼齡林（48 582.48 t/a）＞過熟林（10 504.76 t/a）。從群落垂直結構來看，喬木層植被固碳功能量最大，為411 475.30 t/a，占新疆總固碳功能量的99.42%；其次是草本層，為1 447.15 t/a，占新疆總固碳功能量的0.35%；最后是灌木層，為971.88 t/a，占新疆總固碳功能量的0.23%。

2.2.2.2 植被固碳價值量。

由表6可知，新疆天然胡楊林植被固碳總價值量為49 667.26萬元/a，其中南疆總價值量為48 579.45萬元/a，北疆總價值量為1 087.81萬元/a，南疆遠高于北疆地區。按林齡分，林分植被固碳價值量為中齡林（18 620.01萬元/a）＞成熟林（16 484.11萬元/a）＞近熟林（7 472.68萬元/a）＞幼齡林（5 829.89萬元/a）＞過熟林（1 260.57元/a）。群落垂直結構方面，總價值量表現為喬木層（49 377.01萬元/a）>草本層（173.65萬元/a）>灌木層（116.60萬元/a）。

2.3 胡楊林分釋氧功能及價值

2.3.1 植被釋氧功能量。

由表7可知，新疆天然胡楊林植被釋氧總功能量為1 108 060.93 t/a，其中南疆釋氧總功能量為1 083 791.71 t/a，占新疆釋氧總功能量的97.81%；北疆釋氧總功能量為24 269.22 t/a，占2.19%。按林齡分，林分植被釋氧量表現為中齡林（415 406.52 t/a）＞成熟林（367 755.19 t/a）＞近熟林（166 713.35 t/a）＞幼齡林（130 062.97 t/a）＞過熟林（28 122.90 t/a）。群落垂直結構方面，由高到低為喬木層（1 101 584.85 t/a）>草本層（3 874.24 t/a）>灌木層（2 601.84 t/a）。

2.3.2 植被釋氧價值量。

由表8可知，新疆天然胡楊林植被釋氧總價值量為143 948.54萬元/a，其中南疆總價值量為140 795.69萬元/a，北疆總價值量為3 152.85萬元/a，南疆遠高于北疆地區。按林齡分，林分植被釋氧價值量表現為中齡林（53 965.58萬元/a）＞成熟林（47 775.18萬元/a）＞近熟林（21 657.80萬元/a）＞幼齡林（16 896.53萬元/a）＞過熟林（3 653.45萬元/a）。群落垂直結構方面，喬木層植被釋氧價值量最大，達88 578.04萬元/a，占新疆總植被釋氧價值量的61.53%；其次是灌木層，其值為54 867.19萬元/a，占新疆總植被釋氧價值量的38.12%；最后是草本層，其值為503.31萬元/a，占新疆總植被釋氧價值量的0.35%。

3 結論

（1）以新疆現有森林資源面積和各林齡組面積、實測數據為基礎數據，按國家林業行業標準規定的方法，測算森林固碳量與釋氧量、價值量。測算結果表明：胡楊林固碳釋氧量為2 112 325.14 t/a，其中胡楊林土壤固碳量為590 369.88 t/a，占總固碳釋氧功能的27.95%；植被固碳量為413 894.33 t/a，占總固碳釋氧量的19.59%；植被釋氧量為1 108 060.93 t/a，占總固碳釋氧功能的52.46%。固碳釋氧價值為264 460.17萬元/a，其中土壤固碳價值為70 844.37萬元/a，占固碳釋氧總價值量的26.79％；植被固碳價值為49 667.26萬元/a，占總價值量的18.78％；植被釋氧價值為143 948.54萬元/a，占固碳釋氧總價值量的54.43％。從群落結構來看，喬木層固碳釋氧量（1 513 060.15 t/a）和價值（137 955.05萬元/a）占比最大。由于受胡楊林分布面積的影響，南疆地區天然胡楊林固碳釋氧的功能和價值均遠遠高于北疆地區。

（2）森林的固碳釋氧生態功能及價值效率取決于林分年凈生產力，經測算新疆胡楊林凈生產力平均為2.44 t/（hm2·a），遠低于暖溫帶落葉闊葉林平均水平［9.54 t/（hm2·a）］。林分結構不合理，質量差，近熟林和過熟林面積比重過大，生態功能及價值偏低是當前存在的主要問題。因此，應加強中幼齡林撫育管理，對低產低效林進行改造，提高森林質量，增加碳匯儲備基數，是提高森林生產能力及生態服務功能的根本途徑。

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