楊 帆，劉金山，賀東北

(國(guó)家林業(yè)局中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，長(zhǎng)沙410014)

我國(guó)森林碳庫(kù)特點(diǎn)與森林碳匯潛力分析

楊 帆，劉金山，賀東北

(國(guó)家林業(yè)局中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，長(zhǎng)沙410014)

森林生態(tài)系統(tǒng)在穩(wěn)定全球碳循環(huán)和緩解全球氣候變暖方面發(fā)揮著重要的作用，合理發(fā)展林業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)固碳增匯，是緩解全球氣候變化的重要措施。綜述了森林碳庫(kù)的重要地位、我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)特點(diǎn)，分析了通過(guò)增加森林面積和提高森林經(jīng)營(yíng)水平來(lái)增加森林碳匯的潛力。

森林;碳匯;固碳;氣候變化

引言

大氣CO2濃度升高和全球變暖是不爭(zhēng)的事實(shí)，在科學(xué)界已經(jīng)達(dá)成共識(shí)。CO2濃度升高主要?dú)w因于大量化石燃料的燃燒、土地利用方式的改變、森林的極度破壞等。陸地生態(tài)系統(tǒng)中的植被通過(guò)光合作用固定大氣中的CO2，轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，從而降低大氣中的溫室氣體濃度，通過(guò)固碳增匯，達(dá)到減緩氣候變化的目的。森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，每年固定的碳約占整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳量的三分之二［1，2］。森林生態(tài)系統(tǒng)在維持全球碳循環(huán)、減緩溫室氣體濃度升高速率以及調(diào)節(jié)全球氣候變化方面發(fā)揮著重要作用。森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在固碳增匯方面發(fā)揮著十分重要的作用，《京都議定書》中就把植樹(shù)造林等行為確立為“碳匯”途徑。通過(guò)適宜的林業(yè)活動(dòng)，如造林再造林、森林管理、減少毀林等，可以實(shí)現(xiàn)溫室氣體減量目的，是緩解全球氣候變化的重要措施。

1 森林碳庫(kù)在全球碳庫(kù)中的重要地位

陸地生態(tài)系統(tǒng)受人類干擾劇烈，碳庫(kù)變化大、情況復(fù)雜，在全球碳循環(huán)中要考慮的因子很多。陸地生態(tài)系統(tǒng)主要包括森林、草原、荒漠、農(nóng)田和凍原生態(tài)系統(tǒng)等，碳庫(kù)分布受緯度、氣候、植被和土壤類型等多因素共同影響，不同生態(tài)系統(tǒng)其碳庫(kù)分布和碳密度有明顯差別。表1是全球植被和土壤的碳儲(chǔ)量。［3］

從表1中可以看出，就植被碳庫(kù)而言，面積僅占28%的森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量占陸地植被碳儲(chǔ)量的77%。其中面積占12%的熱帶森林碳儲(chǔ)量占森林系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的59%，占整個(gè)植被系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的45%。與植被碳庫(kù)相比，土壤貯藏了更多的有機(jī)碳，約為植被碳庫(kù)的4．3倍。在植被碳庫(kù)和土壤碳庫(kù)中，森林生態(tài)系統(tǒng)都占了很高比例。整個(gè)陸地系統(tǒng)碳庫(kù)合計(jì)約為24 770億t碳，其中森林部分碳庫(kù)為11 460億t碳，約占46%。森林生態(tài)系統(tǒng)占陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)的比例最大，森林植被碳庫(kù)的大小及其變化在很大程度上影響了碳庫(kù)總量和通量大小。因此，對(duì)森林碳庫(kù)的研究是碳循環(huán)研究最重要的部分。

表1 全球植被和土壤碳儲(chǔ)量

森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生物圈的主體，作為最主要的植被類型，森林的生物量和凈生產(chǎn)力分別約占整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)的86%和70%［4］，森林碳庫(kù)是全球陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的有機(jī)碳庫(kù)［5］。因此，森林的面積和森林植被生長(zhǎng)狀況在很大程度上影響了陸地生物圈碳庫(kù)的大小。與其它陸地生態(tài)系統(tǒng)相比，森林生態(tài)系統(tǒng)具有較高的生產(chǎn)力和單位面積生物量，碳密度也相應(yīng)較高。森林生態(tài)系統(tǒng)中的平均植物碳貯存密度為86 t/hm2［5］，而草原和農(nóng)田的植物碳貯存密度分別為21 t/hm2和 5 t/hm2［6］，分別為森林生態(tài)系統(tǒng)的 24．4%和5．8%。森林土壤碳庫(kù)是土壤有機(jī)碳庫(kù)的重要組成部分，也是森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)的重要組成部分，在全球碳循環(huán)中發(fā)揮著重要作用。森林土壤碳庫(kù)對(duì)維持全球碳平衡和減少大氣中的CO2濃度具有顯著作用。森林植被［7］和森林土壤［8］巨大的碳庫(kù)，使得森林在全球碳平衡中發(fā)揮著重要作用，對(duì)于全球碳循環(huán)具有重要意義。

2 我國(guó)森林碳庫(kù)的特點(diǎn)

森林在我國(guó)陸地植被碳庫(kù)中發(fā)揮著主導(dǎo)作用。森林緩解氣候變化的能力取決于其現(xiàn)有碳庫(kù)的大小和固碳速率，而碳儲(chǔ)量在很大程度上受森林生物量的影響。方精云等［9］利用我國(guó)第三次森林資源清查成果資料，率先應(yīng)用森林蓄積量推算森林生物量和凈生產(chǎn)量的方法，估算出了我國(guó)森林植被的生物生產(chǎn)力。結(jié)果表明，約占我國(guó)國(guó)土面積12．3%的森林蘊(yùn)藏著中國(guó)陸地植被生態(tài)系統(tǒng)總生物量的69．5%，即91億t干物質(zhì)。周玉榮等［4］根據(jù)我國(guó)第四次森林資源清查成果資料，估算出我國(guó)主要森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量為281億t碳，其中森林植被、森林土壤和森林凋落物分別儲(chǔ)存了62億 t，210 億 t，8.92 億 t碳。李克讓等［10］估算出中國(guó)森林土壤碳儲(chǔ)量為105億t，約占中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)的66%。唐守正［11］等利用第七次全國(guó)森林資源清查數(shù)據(jù)研究得出，我國(guó)森林植被生物量為157．7億t，其中喬木林133．9億t(占84．91%)，單位面積生物量為86．07 t/hm2;我國(guó)森林植被碳儲(chǔ)量為78．1億t，其中喬木林66．6 億 t(占85．29%)，喬木林碳密度為42．82 t/hm2。從地區(qū)來(lái)看，森林植被碳儲(chǔ)量主要集中在東北和西南兩大區(qū)域，分別約占全國(guó)的20%和40%。

森林碳庫(kù)的大小，受森林面積和碳密度的雙重影響。我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)碳密度變化基本趨勢(shì)是隨緯度的增加而增加;其中植被平均碳密度隨緯度的增加而減小;土壤平均碳密度約是植被碳密度的3．4倍，其區(qū)域分布特點(diǎn)與植被碳密度呈相反趨勢(shì)，隨緯度升高而增加［4］。這與Dixon等［5］關(guān)于植被和土壤碳庫(kù)比例隨緯度變化趨勢(shì)的報(bào)道相一致。王效科等［12］研究了人為干擾對(duì)森林植被碳密度的影響，結(jié)果表明，中國(guó)森林植物碳密度較高的省份為黑龍江、吉林和西藏，森林生態(tài)系統(tǒng)的植物碳密度有從東南向東北和西部增加的趨勢(shì)，其分布規(guī)律與我國(guó)人口密度變化趨勢(shì)正好相反，兩者呈顯著的對(duì)數(shù)相關(guān)關(guān)系。隨著人類活動(dòng)對(duì)森林資源的利用和森林的干擾加劇，人為干擾程度在一定程度上掩蓋了地理和氣候條件對(duì)森林植物碳密度的影響。

3 我國(guó)森林碳匯潛力分析

幾十年來(lái)，通過(guò)大力開(kāi)展植樹(shù)造林、加大森林撫育和管理力度、實(shí)行森林限額采伐制度，中國(guó)森林資源實(shí)現(xiàn)了持續(xù)快速增長(zhǎng)。第一次全國(guó)森林資源清查(1973—1976年)到第七次全國(guó)森林資源清查(2004—2008年)間，森林面積由12 186.00萬(wàn) hm2增加到19 545．22 萬(wàn) hm2，森林蓄積由 865 579．00 萬(wàn) m3增加到1 372 080．36萬(wàn) m3，森林覆蓋率由12．7%增加到20．36%，資源增長(zhǎng)顯著［13］。方精云等［14］利用上世紀(jì)70年代中期以后各時(shí)段森林資源清查數(shù)據(jù)，分析得出全國(guó)各省(區(qū))總平均生物量與總平均蓄積量之間呈良好的線性關(guān)系。由于森林植被含碳量穩(wěn)定，碳儲(chǔ)量的增長(zhǎng)與生物量的增長(zhǎng)緊密相關(guān)，因此森林蓄積量的增長(zhǎng)意味著碳儲(chǔ)量的增長(zhǎng)。

我國(guó)森林固定CO2的能力平均為91．75 t/hm2，大大低于全球中高緯度地區(qū)157．81 t/hm2的平均水平［15］，這主要是由于森林植被的生物量密度較低造成的。我國(guó)森林植被碳密度平均為 38．05 t/hm2［16］，只有美國(guó)森林植被碳密度的62．4%［12］。主要原因是森林單位面積蓄積量低，造成森林碳積累總量不高，碳密度因此較低。造成我國(guó)森林單位面積蓄積量低的主要原因有兩個(gè)［17］:一是森林齡組結(jié)構(gòu)不合理，中幼林比例高;二是森林經(jīng)營(yíng)水平不高，森林質(zhì)量低，低質(zhì)低效林面積較大。

就森林生長(zhǎng)發(fā)育不同階段而言，幼齡林時(shí)期林木地上部分生長(zhǎng)緩慢，碳累積速度也較慢;中齡林時(shí)期林木高生長(zhǎng)和直徑生長(zhǎng)都很快，材積生長(zhǎng)量旺盛，碳累積也相應(yīng)最快;近熟林和成熟林時(shí)期林木生長(zhǎng)日趨緩慢，而過(guò)熟林時(shí)期林木開(kāi)始衰老甚至出現(xiàn)負(fù)生長(zhǎng)現(xiàn)象，此三個(gè)階段碳收支基本平衡或者碳消耗大于吸收。尚未進(jìn)入成熟期的森林，其碳貯存密度尚未達(dá)到最大，隨著林木的生長(zhǎng)，這些林木還能夠固定一定量的CO2。從第七次全國(guó)森林資源清查數(shù)據(jù)［18］分析，我國(guó)喬木林各齡組面積比例為幼齡林33.82%、中齡林33.43%、近熟林14.82%、成熟林12.03%、過(guò)熟林5.90%，中幼齡林面積比例高，達(dá)67.23%;而從單位面積蓄積量來(lái)看，幼齡林 28.27 m3/hm2、中齡林 74.24 m3/hm2、近熟林 114．94 m3/hm2、成熟林 168．80 m3/hm2、過(guò)熟林239．91 m3/hm2，很顯然，中幼齡林單位面積蓄積量低，其蓄積量的增長(zhǎng)空間很大。也就是說(shuō)，當(dāng)前和今后一段時(shí)間，我國(guó)以中幼林為主的現(xiàn)有森林將保持較強(qiáng)的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，擁有巨大的碳累積潛力。

另一方面，我國(guó)喬木林平均蓄積僅85.88 m3/hm2，是世界平均水平(110 m3/hm2)的78%，只有發(fā)達(dá)國(guó)家林分(210 ～300 m3/hm2)［15］的 1/3，說(shuō)明我國(guó)森林質(zhì)量不高。全球森林中，原生林面積占36%。我國(guó)除西南、東北等少數(shù)地區(qū)尚保有少量原生林外，多數(shù)天然林已演替為次生林，原生林和接近原生狀態(tài)的森林僅占5%，只有世界平均水平的13.9%。由于管理不善、人為干擾大以及自然災(zāi)害等原因，不少森林已成為低質(zhì)低效林分。在我國(guó)的喬木林中，平均郁閉度為0．2～0．4的森林面積占30．30%，僅在中齡林和近熟林中，這部分森林面積就達(dá)2 443．98萬(wàn)hm2，占喬木林面積的15．71%。這部分森林的林木蓄積量與總生物量低，單位面積碳儲(chǔ)量不高。通過(guò)采取撫育經(jīng)營(yíng)等森林經(jīng)營(yíng)措施，森林質(zhì)量尚有較大的提升空間，其固碳增匯也有很大的發(fā)展?jié)摿?。?jù)吉林臨江林業(yè)局中幼齡林撫育試驗(yàn)［19］，撫育后人工林生長(zhǎng)量比撫育前提高了65%?？鄢ＩL(zhǎng)量，僅以額外增加15%蓄積量測(cè)算，我國(guó)10 463．33萬(wàn)hm2中幼林，通過(guò)撫育經(jīng)營(yíng)，即具有80 237．81萬(wàn)m3的林木蓄積增長(zhǎng)空間。如按每立方米林木平均吸收 CO21．83 t［20］計(jì)算，可多吸收CO2146 835．20萬(wàn)t。就是只對(duì)3 031萬(wàn)hm2人工喬木林中幼林進(jìn)行撫育經(jīng)營(yíng)，其蓄積的額外增量也高達(dá)17 706．88 萬(wàn) m3，即可多吸收 CO232 403．59 萬(wàn) t。

據(jù)《全國(guó)造林綠化規(guī)劃綱要(2011—2020年)》統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有6 605萬(wàn)hm2宜林地、疏林地、一般灌木林地可用于植樹(shù)造林;另外還有1 118萬(wàn)hm2陡坡(25°以上)及嚴(yán)重沙化耕地、其它可造林地，由于糧食產(chǎn)量低且不穩(wěn)、水土流失和風(fēng)沙危害嚴(yán)重等可用于恢復(fù)森林植被?？稍炝值刭Y源達(dá)到7 723萬(wàn)hm2，為擴(kuò)大森林面積和固碳增匯提供了豐富的土地資源。《全國(guó)造林綠化規(guī)劃綱要(2011—2020年)》據(jù)此制定了今后10年造林5 700萬(wàn)hm2的任務(wù)。據(jù)調(diào)查，我國(guó)近年人工造林成林率約為70%，考慮到現(xiàn)有可造林地大多數(shù)分布在內(nèi)蒙和西北等困難立地條件地區(qū)，造林后成林率較低，按照62%的綜合成林率(據(jù)營(yíng)造林綜合核查統(tǒng)計(jì)，2006、2007年，西北五省區(qū)及內(nèi)蒙古成林率為61．83%)計(jì)算，可增加森林3 534萬(wàn)hm2。10年后，按當(dāng)前幼齡林平均蓄積(28．27 m3/hm2)的 70%(19.88 m3/hm2)估算，也可增加林木蓄積69 934萬(wàn)m3。如按每立方米林木平均吸收 CO21．83 t［20］計(jì)算，可多吸收CO2127 979萬(wàn)t。

2009年9月，國(guó)家主席胡錦濤在聯(lián)合國(guó)氣候變化峰會(huì)上莊嚴(yán)承諾，中國(guó)將大力增加森林碳匯，爭(zhēng)取到2020年森林面積比2005年增加4 000萬(wàn)hm2，森林蓄積量比2005年增加13億m3。胡錦濤主席的承諾，明確了我國(guó)森林碳匯的發(fā)展目標(biāo)，發(fā)展森林碳匯成為我國(guó)政府應(yīng)對(duì)氣候變化的戰(zhàn)略選擇，為我國(guó)林業(yè)迎來(lái)了一個(gè)難得的發(fā)展機(jī)遇期?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著造林綠化綱要的實(shí)施，森林撫育工程的開(kāi)展，森林限額采伐制度的深入執(zhí)行，我國(guó)森林面積必然擴(kuò)大，森林質(zhì)量將逐漸提高，我國(guó)森林蓄積和森林碳匯必將快速增加，森林作為我國(guó)最大有機(jī)碳庫(kù)的地位，將得到進(jìn)一步的鞏固和發(fā)展。

4 結(jié)論

1)森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，森林碳庫(kù)是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的有機(jī)碳庫(kù)。

2)我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)的植物碳密度從東南向東北和西部增加，受人類活動(dòng)的干擾，在一定程度上掩蓋了地理和氣候條件對(duì)森林植物碳密度的影響。

3)根據(jù)我國(guó)森林資源現(xiàn)狀分析，通過(guò)加強(qiáng)森林經(jīng)營(yíng)、提高森林質(zhì)量和開(kāi)展植樹(shù)造林均可大幅度地提高森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳增匯功能。

［1］Kramer P J．Carbon dioxide concentration，Photosynthesis，and matter production［J］．BioScience，1981，31:29 －33．

［2］ Waring R H，Schlesinger W H．Forest Ecosystems:Concepts and Management［M］．Orlando，F(xiàn)lorida，USA:Academic Press，1985．

［3］ IPCC．Land use，land-use change，and forestry，A special report of the IPCC［M］．UK:Cambridge University Press，2000．

［4］周玉榮，于振良，趙士洞．我國(guó)主要森林生態(tài)系統(tǒng)碳貯量和碳平衡［J］．植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2000，24(5):518 －522．

［5］Dixon R K，Solomon A M，Brown S，et al．Carbon pools and flux of global forest ecosystems．Science，1994，263(5144):185 －190．

［6］Ajtay，G L，Ketner P，Duvigncaud P．Terrestrial primary production and phytomass［A］．In Bobin B，Degens E T，Kempe S，and Ketner．The Global Carbon Cycle［M］．Chichester，UK:John Wiley and Sons，inc，1979:129 －181．

［7］Woodwell G M，Whittaker R H，Reiners W A，et al．The biota and the world carbon budget［J］．Science，1978，199(4325):141 －146．

［8］Schimel D S．Terrestrial ecosystems and the carbon cycle［J］．Global change Biology，1995，1:77 －91．

［9］方精云，劉國(guó)華，徐嵩齡．我國(guó)森林植被的生物量和凈生產(chǎn)量［J］．生態(tài)學(xué)報(bào)，1996，16(5):497 －508．

［10］李克讓．土地利用變化和溫室氣體凈排放與陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)［M］．北京:氣象出版社，2002．

［11］馮宗煒．中國(guó)森林對(duì)全球碳循環(huán)及氣候變化做貢獻(xiàn)［N］．科技日?qǐng)?bào)，2010－06－08(5)．

［12］王效科，馮宗煒，歐陽(yáng)志云．中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)的植物碳儲(chǔ)量和碳密度研究［J］．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，12(1):13 －16．

［13］國(guó)家林業(yè)局森林資源管理司．第七次全國(guó)森林資源清查及森林資源狀況［J］．林業(yè)資源管理，2010，(1):1 －8．

［14］方精云，陳安平．中國(guó)森林植被碳庫(kù)的動(dòng)態(tài)變化及其意義［J］．植物學(xué)報(bào)，2001，43(9):967 －973．

［15］賈治邦．論森林在應(yīng)對(duì)氣候變化中的重大作用［EB/OL］．(2007－10 －12)［2007 －11 －26］．http://www．forestry．gov．cn．

［16］方精云，陳安平，趙淑清，等．中國(guó)森林生物量的估算:對(duì)Fang等 Science一文(Science，2001，291:2320 －2322)的若干說(shuō)明［J］．植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，26(2):243 －249．

［17］李文華，李飛．中國(guó)森林資源研究［M］．北京:中國(guó)林業(yè)出版社，1996．

［18］賈治邦．中國(guó)森林資源報(bào)告:第七次全國(guó)森林資源清查［M］．北京:中國(guó)林業(yè)出版社，2009．

［19］柏廣新．加大森林撫育力度．［N/OL］．香港商報(bào)，(2010－03－13)［2011 －12 －10］．http://www．hkcd．com．hk/content．

［20］國(guó)家林業(yè)局．應(yīng)對(duì)氣候變化林業(yè)行動(dòng)計(jì)劃［M］．北京:中國(guó)林業(yè)出版社，2010．

Analysis of Forestry Carbon Pool Characteristic and Carbon Sink Potential in China

YANG Fan，LIU Jinshan，HE Dongbei

(Central South Forest Inventory and Planning Institute of State Forestry Administration，Changsha 410014，Hunan，China)

Abstyact:Forest ecosystem plays an important role on stabling global carbon cycle and alleviating global warming．It can achieve carbon sequestration and increase forest carbon sink by rationally developing forest，it is an important measure to alleviate global climate change．The important position and its characteristic of forest carbon pool in china were reviewed，and the carbon sink potential by increasing forest area，improving forest management level was analyzed．

forest;carbon sink;carbon sequestration;climate change

S 718．55

A

1003—6075(2012)01—0001—04

2012—02—10

楊帆(1965—)，男，重慶人，高級(jí)工程師，從事林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。