王文波 姜喜麟 趙鵬武

(國家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院，北京，100714) (國家林業(yè)局發(fā)展規(guī)劃與資金管理司) (內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學)

責任編輯:張 玉。

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，是國家、民族生存的資本和根基。僅占陸地面積的27%的全球森林面積保存著陸地生物量的85%，儲存著全球植被碳儲量的80%以上和全球土壤碳儲量的40%以上的碳［1－2］，在調(diào)節(jié)氣候變化、減緩溫室效應(yīng)方面具有不可替代的作用［1－3］。森林碳儲量的估算，目前主要有蓄積量法、生物量法、基于蓄積量法、生物量法的生物清單法。但是，實質(zhì)上準確估算森林植被碳儲量的前提，是準確估算其生物量。森林資源清查資料，具有分布范圍廣、森林類型全、時間連續(xù)性強等優(yōu)點，進行區(qū)域森林植被碳儲量的估測具有一定優(yōu)勢［4］。

我國大尺度碳儲量估算方法的探索，始于上世紀90年代中期。方精云等［5－6］利用野外實測結(jié)合全國森林資源清查資料，開始探討大尺度的森林碳儲量估算;李?？龋?］以回歸模型估計法，推算區(qū)域喬木林碳儲量;劉國華等［8］利用森林資源清查資料，推算了我國近20 a 森林碳儲量動態(tài);徐新良等［9］在分析研究我國森林生態(tài)系統(tǒng)主要優(yōu)勢樹種生物量和蓄積量關(guān)系的基礎(chǔ)上，根據(jù)全國森林資源清查資料，得出了我國70年代以來森林生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲量的時空動態(tài)變化特點和規(guī)律［10］。近些年，隨著方法體系的不斷成熟和行業(yè)的需求，河北、福建、黑龍江、云南、河南、山西、遼寧、浙江、江蘇、廣東、內(nèi)蒙古等地，均通過森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)進行大尺度的森林碳儲量估算［11－21］。

本文以呼倫貝爾地區(qū)2010年森林資源二類清查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)推薦方法進行了內(nèi)蒙古呼倫貝爾地區(qū)森林碳儲量評估，旨在為區(qū)域碳平衡研究提供基礎(chǔ)資料，為國家實施天然林全面禁伐，增強生態(tài)功能措施，制定區(qū)域應(yīng)對氣候變化方案提供參考。

1 研究區(qū)概況

內(nèi)蒙古呼倫貝爾市，地處東經(jīng)115°31'～126°4'、北緯47°5'～53°20'。東西630 km、南北700 km，總面積2.53×107hm2。境內(nèi)內(nèi)蒙古大興安嶺林區(qū)東西寬約384 km、南北長約696 km，與俄羅斯和蒙古邊境線長約440 km;地理坐標為東經(jīng)119°36'～125°19'、北緯47°3'～53°20';內(nèi)蒙古大興安嶺林區(qū)總面積1.067×107hm2，約占整個大興安嶺林區(qū)面積的47%，占全國國有林區(qū)的11.0%。呼倫貝爾地區(qū)，大多數(shù)地區(qū)屬于溫帶大陸性季風氣候，≥10 ℃積溫1 600～1 800 ℃，年平均氣溫在0.6～1.0 ℃之間;無霜期120 d 左右;年降水量400～450 mm。北部林區(qū)，屬于寒溫帶大陸性氣候，≥10 ℃積溫1 400～1 700 ℃，最冷月平均氣溫－24 ℃以下，極端最低氣溫達－53.2 ℃;年降水量大于400 mm，濕潤度0.6 以上。地帶性森林植被有溫帶針闊混交林、夏綠闊葉林、寒溫帶明亮針葉林等森林植被，主要植物種類以耐寒冷的興安落葉松(Larix gmelinii)占優(yōu)勢，其次為樟子松(Pinius sylvestris)，伴生樹種為白樺(Betula plathylla)、黑樺(B.dahurica)、山楊(Populus davidiana)、蒙古櫟(Quercus mongolica)等。

2 研究方法

2.1 生物量換算

主要采用《2006年IPCC 國家溫室氣體清單指南》推薦方法，IPCC 法森林生物量估算公式為［22－23］:mt=Vt×ρ×Fbe2×(1+R)。式中:mt為某一樹種(森林類型)的總生物量;Vt為某一樹種(森林類型)的總蓄積量;ρ 為某一樹種組(森林類型)的木材密度;Fbe2為生物量擴展因子;R 為根莖比。此公式實際上屬于材積源生物量法，也稱生物量轉(zhuǎn)換因子法(BEF)，是利用林分生物量與木材材積比值的平均值，乘以該森林類型的總蓄積量，得到該類型森林的總生物量的方法。Fbe=ρ×Fbe2×(1+R)。以上公式涉及的ρ、Fbe2、R 為缺省值，也可稱為是缺省參數(shù)，需要在國家尺度或區(qū)域尺度進行確定;這些值的確定，有很大不確定性，對評估結(jié)果影響較大。本研究在IPCC 推薦使用的缺省值和《中國初始國家信息通報》(2006)給出的參考值的基礎(chǔ)上，根據(jù)研究區(qū)實際情況和以往研究文獻［24－25］，對ρ、Fbe2、R 進行了適當調(diào)整。

2.2 碳儲量計算

目前，無論在森林群落或森林生態(tài)系統(tǒng)尺度上，還是在區(qū)域、國家尺度，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會等國際組織以及世界各國對森林碳儲量的估計，普遍采用的方法，是通過直接或間接測定森林生物量再乘以生物量中碳元素的含量(含碳率)推算而得。本研究中含碳率，參考IPCC 碳計量參數(shù)的缺省值和以往研究文獻［24－29］獲取。mc=mt×wc。式中:mc為某一樹種(森林類型)的碳儲量;mt為某一樹種(森林類型)的總生物量;wc為某一樹種的含碳率。

3 結(jié)果與分析

3.1 森林碳儲量與分配

內(nèi)蒙古呼倫貝爾地區(qū)有林地面積1.226 65×107hm2，森林植被碳儲量為5.39×108t(此研究結(jié)論包括呼倫貝爾地區(qū)地方林業(yè)局和內(nèi)蒙古森工集團所屬的呼倫貝爾地區(qū)天然林和人工林，不包括灌木林)，相當于固定7.55×108t 標準煤燃燒排放的二氧化碳量，此研究結(jié)論占內(nèi)蒙古森林碳儲量6.9×108t的78%［7］，與閆德仁等［33］研究呼倫貝爾市林木碳儲量為5.7×108t(包括灌木林)結(jié)論相近。其中:用材林碳儲量為4.595 501×108t，占總碳儲量的85%;防護林碳儲量為5.694 54×107t，占總碳儲量的11%;用材林和防護林碳儲量占呼倫貝爾地區(qū)森林總碳儲量的96%，是森林碳儲量最核心的部分。呼倫貝爾地區(qū)有林地面積中78%的用材林占據(jù)了區(qū)域森林碳儲量的85%，不同森林類型對森林碳儲量的影響顯著。結(jié)論符合以往研究結(jié)論［3］。此外，散生木碳儲量1.713 58×107t、疏林地碳儲量4.047×105t、特用林碳儲量4.595 4×106t、四旁樹碳儲量1.578×105t，合計占森林總碳儲量的4%(見表1)。綜上所述，加強森林資源保護，提高森林防火，減少森林資源損失，能夠大大提升當?shù)氐纳痔紖R能力［30］。全面停止商業(yè)性采伐，以提高森林質(zhì)量來提高森林碳匯功能十分必要而緊迫。

3.2 不同樹種碳儲量及碳密度

由表2可見:內(nèi)蒙古呼倫貝爾地區(qū)主要由興安落葉松、樟子松、白樺等11 個優(yōu)勢樹種構(gòu)成了不同的森林景觀類型，其碳儲量合計5.39×108t。其中:興安落葉松林碳儲量3.108 857×108t，占總碳儲量58%，比例最大;其次是白樺林碳儲量1.617 049×108t，占總碳儲量的30%;此外，樟子松、蒙古櫟、山楊林碳儲量比例相當，合計占總碳儲量的10%。11個優(yōu)勢樹種林分碳密度分配，依然興安落葉松最大(50.79 t·hm－2);其次是樟子松林、白樺林、山楊林等主要林分，分別為50.62、44.08、32.20 t·hm－2。岳華林碳密度較大，但是在內(nèi)蒙古呼倫貝爾地區(qū)沒有集中連片的大面積分布。

興安落葉松、樟子松、白樺和山楊等優(yōu)勢樹種，是內(nèi)蒙古呼倫貝爾地區(qū)的主要建群種，占呼倫貝爾地區(qū)森林面積的85%，卻占據(jù)了該區(qū)域森林碳儲量的98%以上;僅落葉松和白樺林就占區(qū)域森林碳儲量的88%;顯然不同優(yōu)勢樹種對區(qū)域森林碳儲量的影響顯著。此結(jié)論與國內(nèi)諸多研究相吻合［3，10，21，30］。如果 興 安 落 葉 松 林 經(jīng) 過 采 伐 或 火 燒后，迅速由白樺林及山楊林或針闊混交林替代，成為次生林，森林質(zhì)量下降，森林碳匯能力也隨之下降。此外，興安落葉松是寒溫帶明亮針葉林的重要組成部分，有學者研究認為，由于氣候變化及人為干擾，內(nèi)蒙古大興安嶺地區(qū)多年凍土南界北移，可能會造成興安落葉松林北移出境［32］。依據(jù)此論斷，應(yīng)加強森林資源培育保護工程，保證鄉(xiāng)土優(yōu)勢樹種的培育和經(jīng)營，保證森林質(zhì)量及其服務(wù)、減緩氣候變化進程、促進森林可持續(xù)發(fā)展，保證北方針葉林的巨大碳匯功能。

表1 不同森林類型碳儲量及其分配

表2 不同優(yōu)勢樹種森林面積、蓄積及碳儲量分配

3.3 不同齡組用材林森林碳儲量分配特征

內(nèi)蒙古呼倫貝爾地區(qū)用材林面積9.594 5×106hm2，森林碳儲量4.595 501×108t。其中:幼齡林1.177 1×106hm2，碳儲量1.252 28×107t;中齡林4.765 4×106hm2，碳儲量1.732 748×108t;近成熟林1.378 6×106hm2，碳儲量7.662 69×107t;成熟林1.721 6×106hm2，碳儲量1.413 827×108t;過熟林5.518×105hm2，碳儲量5.574 29×107t。不同齡組用材林碳儲量分布中齡林最高，其次是成熟林，在內(nèi)蒙古呼倫貝爾地區(qū)成過熟林仍然是最大的碳庫。在內(nèi)蒙古呼倫貝爾地區(qū)，由于多年的采伐，森林結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化，中幼林分布面積較大，成過熟林面積大幅縮減，使得中齡林碳儲量較大，這與我國東北天然林保護工程碳儲量評估結(jié)果相似［30］。

表3 不同齡組森林碳儲量及其分配

內(nèi)蒙古呼倫貝爾地區(qū)單位面積碳儲量(碳密度)，從大到小依次為過熟林、成熟林、近成熟林、中齡林、幼齡林。不同齡組用材林碳密度隨林齡的增加而增大。此研究結(jié)論與以往研究結(jié)論相似［3－4，22］。呼倫貝爾地區(qū)內(nèi)蒙古大興安嶺北部原始林區(qū)等生產(chǎn)難度較大的偏遠山區(qū)，還保留著一些成過熟林，雖然面積不大，但是保存著巨大的生物量;因此其碳儲量，尤其是碳密度非?？捎^。此結(jié)論符合成過熟林仍然能夠發(fā)揮巨大“碳匯”作用的結(jié)論［31］。內(nèi)蒙古呼倫貝爾地區(qū)森林資源主要分布在內(nèi)蒙古森工集團所管轄的范圍，以興安落葉松林為主的北方針葉林達到成熟林需要100 a，達到過熟林需要140 a，能夠持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)揮固碳能力需要1～2代人的努力使森林休養(yǎng)生息。所以，國家采取全面停止天然林商業(yè)性采伐，“把所有天然林都保護起來”，實施國家儲備林建設(shè)工程、國有林場森林資源保護培育工程、山體生態(tài)修復工程等生態(tài)建設(shè)是最佳的選擇。

4 結(jié)束語

森林減緩氣候變化進程，是因為森林能夠通過光合作用吸收大氣中的CO2等溫室氣體，具有很強的固碳釋氧、凈化大氣等生態(tài)服務(wù)功能。森林碳儲量的核算，其核心是準確核算其生物量，然后乘以相應(yīng)的含碳率。但是，不同研究方法得到的結(jié)果差異較大。本研究通過IPCC 評估指南提供的缺省值，結(jié)合前人研究文獻進行參數(shù)調(diào)整，獲得與相關(guān)研究相近的結(jié)論［7，33］。但是，通過加強基礎(chǔ)研究，進行不同區(qū)域、不同優(yōu)勢樹種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(生物量、含碳率、根莖比等)的更新和完善，必將提高碳儲量評估的精度［24］，也為不同研究方法體系的精度調(diào)整和技術(shù)完善，為森林碳儲量的動態(tài)評價積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

通過本研究，已經(jīng)明確加強森林資源培育保護工程，提高森林質(zhì)量，是保持森林巨大碳儲量的措施之一。我國未來的林業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，將是繼續(xù)深化林業(yè)改革、全面保護天然林、大力營造人工林，加強生態(tài)保護、推進科學修復，為生態(tài)文明建設(shè)創(chuàng)造更好的生態(tài)條件。2015年2月中發(fā)6 號文確定國有林場和國有林區(qū)改革方案，要加強森林資源培育保護工程，實行最嚴格的森林資源資產(chǎn)管理制度和監(jiān)管體制;4月份，重點國有林區(qū)停止天然林商業(yè)性采伐范圍擴大到黑龍江、吉林和內(nèi)蒙古等地。森林質(zhì)量的優(yōu)化和改善，必將提高森林應(yīng)對氣候變化，促進人類經(jīng)濟社會綠色發(fā)展的進程;森林碳儲量等生態(tài)服務(wù)的研究，將是更好地量化森林資源培育保護工程績效的重要內(nèi)容之一。

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