俞淑紅，周國(guó)模，施擁軍，呂玉龍，沈振明

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 臨安 311300；2.浙江農(nóng)林大學(xué) 亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，浙江 臨安 311300；3.浙江省安吉縣林業(yè)局，浙江 安吉313300；4.浙江省臨安市林業(yè)技術(shù)服務(wù)總站，浙江 臨安311300）

YU Shuhong1，2，ZHOU Guomo1，2，SHI Yongjun1，2，Lü Yulong3，SHEN Zhenming4

（1.Zhejiang Provincial Key Laboratory of Carbon Cycling in Forest Ecosystems and Carbon Sequestration，Zhejiang A &F University，Lin’an 311300，Zhejiang，China；2.The Nurturing Station for the State Key Laboratory of Subtropical Silviculture，Zhejiang A&F University，Lin’an 311300，Zhejiang，China；3.Forest Enterprise of Anji County，Anji 313300，Zhejiang，China；4.Lin’an Forest Technical Service Station，Lin’an 311300，Zhejiang，China）

收稿日期：2015-11-13；修回日期：2015-12-11

基金項(xiàng)目：“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAD22B0503）；國(guó)家林業(yè)局引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)計(jì)劃（“948”計(jì)劃）項(xiàng)目（2013-4-71）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31370637）；浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（Y5110145）

作者簡(jiǎn)介：俞淑紅，從事森林碳匯計(jì)量與監(jiān)測(cè)研究。E-mail：ysh20060@163.com。通信作者：施擁軍，副教授，從事森林碳匯計(jì)量與監(jiān)測(cè)研究。E-mail：syjwwh@163.com

毛竹碳匯造林初期凈碳匯量監(jiān)測(cè)與不確定性分析

俞淑紅1，2，周國(guó)模1，2，施擁軍1，2，呂玉龍3，沈振明4

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 臨安 311300；2.浙江農(nóng)林大學(xué) 亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，浙江 臨安 311300；3.浙江省安吉縣林業(yè)局，浙江 安吉313300；4.浙江省臨安市林業(yè)技術(shù)服務(wù)總站，浙江 臨安311300）

竹林是熱帶和亞熱帶地區(qū)一種分布廣泛的森林資源類型。由于其優(yōu)良的固碳功能，在林業(yè)應(yīng)對(duì)氣候變化的背景下，以積累碳匯和實(shí)現(xiàn)碳匯交易為目的的毛竹Phyllostachys edulis林營(yíng)造活動(dòng)日益增多。跟蹤調(diào)查整個(gè)毛竹造林過程，連年監(jiān)測(cè)毛竹碳儲(chǔ)量變化和土壤有機(jī)碳變化，結(jié)合基線碳儲(chǔ)量和造林活動(dòng)過程排放泄漏估測(cè)，探究?jī)籼紖R量變化積累特征。結(jié)果表明：①項(xiàng)目區(qū)毛竹碳匯造林初期（1～5 a）凈碳匯量二氧化碳當(dāng)量（CO2-e）為443.77 t，累計(jì)凈碳匯量二氧化碳當(dāng)量為9.30 t·hm-2；②項(xiàng)目區(qū)在組成凈碳匯量的多個(gè)分量中，只有毛竹碳儲(chǔ)量變化起正面影響，而土壤有機(jī)碳變化、施肥排放和運(yùn)輸泄漏均對(duì)凈碳匯量積累造成負(fù)面影響，5 a二氧化碳當(dāng)量分別為-292.90，-18.99和-8.27 t；③毛竹造林初期（1～5 a），毛竹碳儲(chǔ)量（地上、地下）變化和凈碳匯量變化速率并不均勻；④毛竹造林過程中的土壤擾動(dòng)，對(duì)凈碳匯量會(huì)帶來顯著影響，造林初期甚至?xí)霈F(xiàn)凈排放。圖3表8參26

森林生態(tài)學(xué)；毛竹；碳匯林；凈碳匯量；年變化；土壤擾動(dòng)

YU Shuhong1，2，ZHOU Guomo1，2，SHI Yongjun1，2，Lü Yulong3，SHEN Zhenming4

（1.Zhejiang Provincial Key Laboratory of Carbon Cycling in Forest Ecosystems and Carbon Sequestration，Zhejiang A &F University，Lin’an 311300，Zhejiang，China；2.The Nurturing Station for the State Key Laboratory of Subtropical Silviculture，Zhejiang A&F University，Lin’an 311300，Zhejiang，China；3.Forest Enterprise of Anji County，Anji 313300，Zhejiang，China；4.Lin’an Forest Technical Service Station，Lin’an 311300，Zhejiang，China）

收稿日期：2015-11-13；修回日期：2015-12-11

基金項(xiàng)目：“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAD22B0503）；國(guó)家林業(yè)局引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)計(jì)劃（“948”計(jì)劃）項(xiàng)目（2013-4-71）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31370637）；浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（Y5110145）

作者簡(jiǎn)介：俞淑紅，從事森林碳匯計(jì)量與監(jiān)測(cè)研究。E-mail：ysh20060@163.com。通信作者：施擁軍，副教授，從事森林碳匯計(jì)量與監(jiān)測(cè)研究。E-mail：syjwwh@163.com

全球氣候變化對(duì)人類的生存和發(fā)展帶來巨大的影響和挑戰(zhàn)。如何控制溫室氣體排放，減少大氣中以二氧化碳（CO2）為代表的溫室氣體濃度，減緩氣候變化成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)。森林生態(tài)系統(tǒng)具有良好的固碳釋氧功能，匯集了全球植被碳庫的86%和土壤碳庫的73%，在調(diào)節(jié)全球碳平衡以及應(yīng)對(duì)氣候變化方面具有不可替代的重要作用［1-3］。自2005年《京都議定書》生效以來，通過造林再造林、加強(qiáng)森林經(jīng)營(yíng)等措施來提高區(qū)域森林固碳能力和作為應(yīng)對(duì)氣候變化的重要手段，備受國(guó)際社會(huì)關(guān)注和認(rèn)可［4］。中國(guó)政府提出 “森林雙增方案”，多次強(qiáng)調(diào)通過森林恢復(fù)和增長(zhǎng)，增加森林碳匯，促進(jìn)碳匯交易，以更好應(yīng)對(duì)全球氣候變化。竹林是中國(guó)南方地區(qū)十分重要的森林資源類型，適生能力強(qiáng)，廣泛分布于浙江、福建、江西、湖南、安徽等16個(gè)省區(qū)，加工利用方便、綜合效益良好、深受林農(nóng)喜愛。竹林面積和竹產(chǎn)業(yè)快速增長(zhǎng)，竹林在保護(hù)生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。同時(shí)，竹林具有優(yōu)良的固碳能力，毛竹Phyllostachys edulis林喬木層固碳量達(dá)5.097 t·hm-2·a-1，是速生階段杉木Cunninghamia lanceolata的1.46倍、熱帶山地雨林的1.33倍和蘇南27年杉木林的2.16倍［5-9］。根據(jù)毛竹林的碳水通量觀測(cè)研究，毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的年凈固碳量甚至可以達(dá)到6.629 t·hm-2·a-1［10］。因此，在林業(yè)應(yīng)對(duì)氣候變化的背景下，以積累碳匯和實(shí)現(xiàn)碳匯交易為目的的毛竹林營(yíng)造活動(dòng)日益增多。無論是清潔發(fā)展機(jī)制（CDM）框架、國(guó)際核證碳減排標(biāo)準(zhǔn)（VCS），還是中國(guó)自愿減排項(xiàng)目（CCER），都要求對(duì)碳匯造林活動(dòng)進(jìn)行科學(xué)監(jiān)測(cè)，提供精度可靠的年凈碳量或年減排量數(shù)據(jù)，以滿足可測(cè)量、可報(bào)告、可核查的要求，監(jiān)測(cè)結(jié)果還需要進(jìn)行不確定性分析，以此作為核減和簽發(fā)碳減排量的依據(jù)。雖然周國(guó)模等［11-13］，范葉青等［14］，顧蕾等［15］，周宇峰等［16］對(duì)毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的碳積累、碳分配和碳轉(zhuǎn)移特征等進(jìn)行了大量研究，張文俊等［17］，周偉等［18］對(duì)新疆楊樹Populus alba var.pyramidalis，杉木等樹種造林后的碳積累效果和綜合效益也進(jìn)行了相關(guān)研究，但是基于竹子造林項(xiàng)目活動(dòng)，引起植被、土壤碳庫變化并考慮活動(dòng)過程的溫室氣體排放、泄漏的定期監(jiān)測(cè)研究卻少見報(bào)道。關(guān)于不確定性分析，在森林碳核算與碳監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，學(xué)者較多關(guān)注的是由單一監(jiān)測(cè)變量所產(chǎn)生的不確定性問題［19-20］，但由于竹子造林，會(huì)涉及多個(gè)碳層和植被、土壤等多個(gè)碳庫，碳匯造林后總碳儲(chǔ)量變化的不確定性來源于多個(gè)變量的監(jiān)測(cè)誤差，需要通過誤差逐級(jí)傳遞分析才能獲得［21］。作者主要研究毛竹造林活動(dòng)的碳匯監(jiān)測(cè)方法和初期凈碳匯量的變動(dòng)特征，探討不同監(jiān)測(cè)變量對(duì)總體不確定性的影響，以期為竹子碳匯造林活動(dòng)和竹林碳匯交易提供借鑒。

1　研究區(qū)概況

研究區(qū)試驗(yàn)毛竹林位于浙江省臨安市藻溪鎮(zhèn)境內(nèi)，是中國(guó)綠色碳匯基金會(huì)資助、浙江農(nóng)林大學(xué)營(yíng)建的全球首個(gè)毛竹碳匯林基地，面積為47.72 hm2，中心地理坐標(biāo)為30°10′20″N，119°29′40″E，平均海拔為550 m，土壤為紅壤，呈酸性，年平均氣溫為15.8℃，年降水量1 500.0 mm左右。試驗(yàn)毛竹林于2008年通過母竹移栽方式新造，初植密度為450株·hm-2，在發(fā)育成林初期階段，撫育措施為夏季除草1次·a-1，隔2 a采用溝施方式施用竹林復(fù)合肥［m（氮N）∶m（磷P2O5）∶m（鉀K2O）=13∶3∶2］300～450 kg· hm-2，除挖取退筍、敗筍外，全部留筍長(zhǎng)竹，不進(jìn)行伐竹作業(yè)。

2　研究方法

2.1碳庫選擇及溫室氣體排放源確定

本研究考慮毛竹生物學(xué)特點(diǎn)，主要選取地上生物量、地下生物量和土壤有機(jī)碳三大碳庫進(jìn)行計(jì)量與監(jiān)測(cè)。由于造林過程中不使用整地機(jī)械、油鋸等燃油機(jī)械設(shè)備，因此涉及的溫室氣體排放源主要是運(yùn)輸苗木、肥料中所使用的運(yùn)輸工具消耗的化石燃料燃燒引起的二氧化碳排放和在造林和森林管理活動(dòng)中施用竹林復(fù)合肥引起的直接一氧化二氮（N2O）排放。

2.2野外調(diào)查方法

2.2.1植被生物量調(diào)查①基線散生木與林下植被生物量調(diào)查。在造林實(shí)施前，根據(jù)造林地涉及的小班資料和植被狀況將基線劃分為2個(gè)碳層（BSL-1和BSL-2），按各碳層面積比例分配，設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行調(diào)查（BSL-1設(shè)立14個(gè)樣地，BSL-2設(shè)立6個(gè)樣地）。樣地利用全站儀設(shè)置，大小為20 m×20 m、朝向正北，每木調(diào)查測(cè)定樣地內(nèi)散生木的樹種、年齡、胸徑、樹高，同時(shí)在每個(gè)樣地四角和中心點(diǎn)分別設(shè)立5個(gè)灌木樣方和草本樣方，灌木樣方面積為4 m×4 m，草本植被樣方面積為1 m×1 m，測(cè)定記錄灌草平均高度后，將樣方里所有灌木和草本植被全部收割并稱鮮質(zhì)量，挖出地下部分稱出鮮質(zhì)量。取樣帶回實(shí)驗(yàn)室，在70℃通風(fēng)干燥箱內(nèi)烘干48 h至恒量，計(jì)算含水率，然后計(jì)算樣方內(nèi)灌木和草本的生物量干質(zhì)量，再根據(jù)含碳率系數(shù)將生物量轉(zhuǎn)化為碳儲(chǔ)量，灌木平均含碳率為0.49，草本平均含碳率為0.47。②造林5 a后（2013年）毛竹生物量監(jiān)測(cè)調(diào)查。根據(jù)毛竹造林模式（造林方式、單位面積施肥量）的不同，將試驗(yàn)毛竹林劃分為2個(gè)碳層（PROJ-1和PROJ-2），按面積比例分配監(jiān)測(cè)固定樣地?cái)?shù)量（PROJ-1設(shè)立6個(gè)樣地，PROJ-2設(shè)立10個(gè)樣地）。樣地利用全站儀設(shè)置，大小為20 m×20 m、朝向正北，樣地四角用水泥樁標(biāo)記。每木檢尺樣地內(nèi)各株毛竹的年齡、胸徑、樹高，再根據(jù)單株生物量模型計(jì)算各株的生物量及碳儲(chǔ)量，累計(jì)獲得樣地生物量并推算項(xiàng)目區(qū)總體生物量。項(xiàng)目監(jiān)測(cè)時(shí)，不調(diào)查和不考慮林下灌木和草本生物量。

2.2.2土壤調(diào)查與測(cè)定在樣地內(nèi)中心點(diǎn)及4個(gè)角樁點(diǎn)分別設(shè)置5個(gè)采樣點(diǎn)，用土鉆或挖掘土壤剖面分層（如0～10 cm，10～30 cm和30～50 cm）采取土壤，按土層充分混合后，用四分法分別取200～300 g土壤樣品，去除全部直徑大于2 mm石礫、根系和其他死有機(jī)殘?bào)w，帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干、粉碎，過2 mm篩，采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定土壤有機(jī)碳。在每個(gè)采樣點(diǎn)，用環(huán)刀（200 cm3）分層各取原狀土樣1個(gè)，用電子天平稱土壤濕質(zhì)量，估計(jì)直徑大于2 mm石礫、根系和其他死有機(jī)殘?bào)w的體積百分比。分層取混合土樣1個(gè)·樣地-1，帶回室內(nèi)105℃烘干至恒量，測(cè)定土壤含水率，計(jì)算環(huán)刀內(nèi)土壤的干質(zhì)量和各土層平均容重。

2.3碳匯計(jì)量方法

由于造林項(xiàng)目活動(dòng)涉及基線、邊界內(nèi)溫室氣體源排放和邊界外泄漏等問題，因此，項(xiàng)目實(shí)際產(chǎn)生的凈碳匯量為造林t a后的項(xiàng)目碳儲(chǔ)量，減去項(xiàng)目邊界內(nèi)增加的排放量，減去造林項(xiàng)目引起的泄漏，再減去基線碳儲(chǔ)量變化量。

2.3.1基線碳儲(chǔ)量變化計(jì)算基線碳儲(chǔ)量變化是指在基線情景下（不實(shí)施造林活動(dòng)）項(xiàng)目實(shí)地的碳儲(chǔ)量變化，預(yù)估它是由土壤碳儲(chǔ)量變化與植被生物量碳儲(chǔ)量變化2部分構(gòu)成。在基線情景下，認(rèn)為土壤碳儲(chǔ)量變化量為0，而由于項(xiàng)目實(shí)施地存在一定數(shù)量的散生杉木，散生杉木的生長(zhǎng)會(huì)引起植被生物量碳儲(chǔ)量的變化。本研究采用杉木人工林生長(zhǎng)收獲模型［22］lnM2=1.504 8-137.100 5（t2×ISI）-1+0.430 2lnISI+（3.129 5+ 0.262 0lnISI）×（1-t1/t2）+0.912 1t1/t2×lnG1（其中：M為因變量，t為林分年齡，ISI為地位指數(shù)，G為林分?jǐn)嗝娣e）來估算不同時(shí)間的杉木蓄積變化，然后使用生物量擴(kuò)展因子法計(jì)算基線情景下散生杉木地上和地下生物量碳儲(chǔ)量［1，23］，其中杉木木材密度取0.307 t·m-3，杉木生物量擴(kuò)展因子取1.530，杉木平均含碳率取0.470，生物量根莖比取0.220。

2.3.2造林后毛竹碳儲(chǔ)量變化計(jì)算根據(jù)樣地每木檢尺結(jié)果（竹齡、胸徑）和毛竹單株地上部分生物量方程［24-25］：M=747.787 0D2.771［0.014 8A/（0.028 0+A）5.555+3.772 0］（其中 M為生物量，D為胸徑，A為林齡），累計(jì)得到各樣地地上生物量，再根據(jù)各碳層樣地單位面積生物量和造林面積獲得毛竹地上生物量?？紤]毛竹各器官的平均含碳率（地上為0.504 2，地下為0.493 5）和地下生物量與地上生物量之比（0.32），把毛竹地上生物量轉(zhuǎn)化為毛竹碳儲(chǔ)量。

2.3.3造林后土壤碳儲(chǔ)量變化計(jì)算在調(diào)查測(cè)定得到各土層土壤有機(jī)碳和容重后，采用式（1）計(jì)算樣地單位面積土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量［21］：

式（1）中：CSOC，m，i，p表示第m年i碳層p樣地單位面積土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量（t·hm-2），CSOC，m，i，p，l表示l土層土壤有機(jī)碳［g·（100 g土壤）-1］，BBD，m，i，p，l表示l土層土壤容重（g·cm-3），F(xiàn)m，i，p，l表示直徑大于2 mm石礫、根系和其他死有機(jī)殘?bào)w的體積百分比（%），Ddepth，l則指各土層厚度（cm）。由此得到：第m年i碳層平均土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量為：

2.3.4項(xiàng)目邊界內(nèi)的溫室氣體排放本研究中項(xiàng)目邊界內(nèi)溫室氣體（GHG）排放的事前計(jì)量?jī)H考慮因施用含氮肥料引起的一氧化二氮直接排放。碳層PROJ-1和PROJ-2施用竹林專用復(fù)合肥分別為300 kg·hm-2和450 kg·hm-2。具體計(jì)算公式如下［21］：

式（3）和式（4）中：FSN，t表示第t年施用的含氮肥經(jīng)氨（NH3）和一氧化二氮（N2O）揮發(fā)后的量（t·a-1），F(xiàn)EF，l為氮肥施用一氮化二氮排放因子（PCC缺省值為0.01），WMWN2O表示一氧化二氮與氮的分子量比（取值44/ 28），GGWPN2O表示一氧化二氮全球增溫趨勢(shì)（IPCC缺省值為310.00），MMSF，j，t表示第t年施用的含氮肥j的量（t·a-1），NNCSF，j表示含氮肥j的含氮率（取0.50% ），F(xiàn)fracGASM表示施用含氮肥的氨和一氧化二氮的揮發(fā)比例（IPCC缺省值為0.20）。

2.3.5項(xiàng)目邊界外的溫室氣體泄漏泄漏主要考慮使用運(yùn)輸工具燃燒化石燃料引起的二氧化碳排放。本研究中造林活動(dòng)主要涉及運(yùn)輸肥料和苗木。苗木運(yùn)輸?shù)钠嚻骄d苗量為300株·車-1，平均運(yùn)輸距離60 km，苗量按實(shí)際使用苗量的110%計(jì)算；肥料運(yùn)輸?shù)钠嚻骄d質(zhì)量為5 t·車-1，平均運(yùn)輸距離30 km，運(yùn)輸?shù)姆柿狭堪丛O(shè)計(jì)施肥量計(jì)算。100 km耗柴油量12.0 L，計(jì)算得到運(yùn)輸引起的泄漏。公式如下［21］：

式（5）和式（6）中：LLKvehicle，t表示第t年項(xiàng)目邊界外運(yùn)輸引起的二氧化碳排放當(dāng)量（t·a-1），F(xiàn)EFCO2表示燃油的二氧化碳排放因子（柴油為0.074 1 t·GJ-1），VNCV表示燃油的熱值（柴油為0.035 8 GJ·L-1），CFC，t指燃油消耗量（取值1.0），n表示車輛回程裝載因子（滿載時(shí)n=1，空駛時(shí)n=2），TMTv，i，t表示第t年車輛運(yùn)輸物資的總量（m3或t），LTLv，i表示車輛裝載量（m3·車-1或t·車-1），DAD v，t指單程運(yùn)輸距離（km），而CSECKv，t則表示單位消耗量（L·km-1）。

2.4不確定性分析方法

監(jiān)測(cè)結(jié)果不確定性分析主要針對(duì)基于固定樣地的抽樣監(jiān)測(cè)進(jìn)行。由于基線碳匯量變化、溫室氣體排放和泄漏監(jiān)測(cè)都不是基于固定樣地進(jìn)行的，所以本研究中主要考慮單位面積項(xiàng)目生物量碳儲(chǔ)量和項(xiàng)目土壤碳儲(chǔ)量監(jiān)測(cè)誤差引起的單位面積項(xiàng)目總碳儲(chǔ)量的不確定性。

碳儲(chǔ)量變化的抽樣監(jiān)測(cè)是分層進(jìn)行的，因此先以碳層為單位，分別計(jì)算碳層內(nèi)單位面積生物量碳儲(chǔ)量、土壤有機(jī)質(zhì)碳儲(chǔ)量的標(biāo)準(zhǔn)差，然后采用誤差傳遞方法得到單位面積碳層碳儲(chǔ)量的標(biāo)準(zhǔn)差，最終可以獲得單位面積項(xiàng)目總體碳儲(chǔ)量的標(biāo)準(zhǔn)差。對(duì)于某個(gè)分層監(jiān)測(cè)的變量估計(jì)值，其標(biāo)準(zhǔn)差按式（7）計(jì)算：

式（7）中：wi碳層i在項(xiàng)目總面積中的面積權(quán)重，無量綱S2某個(gè)監(jiān)測(cè)變量單位面積（生物量碳儲(chǔ)量、土壤有機(jī)質(zhì)碳儲(chǔ)量）的方差（t·hm-2）2，Si2某個(gè)監(jiān)測(cè)變量i項(xiàng)目碳層單位面積的方差（t·hm-2）2。n個(gè)估計(jì)值之和或差（項(xiàng)目碳儲(chǔ)量）的總體標(biāo)準(zhǔn)差（Sproj）和不確定性（Uproj），按式（8）傳遞和計(jì)算：

式（8）中：Ci表示i碳層單位面積碳儲(chǔ)量（t·hm-2），Si表示單位面積碳儲(chǔ)量標(biāo)準(zhǔn)差，Uproj表示項(xiàng)目總體不確定性，CProj表示項(xiàng)目碳儲(chǔ)量，SProj表示項(xiàng)目總體標(biāo)準(zhǔn)差，tα指顯著性水平α下的t分布值，取1.96。

3　結(jié)果與分析

3.1造林前分層與造林后分層

在造林前基線情景下，造林地根據(jù)原有土地覆蓋利用情況和植被狀況分為2個(gè)碳層。其中，BSL-1中含少量散生杉木，而BSL-2中則只有灌木和草本（表1），2個(gè)碳層林地均屬于無立木林地。造林后，根據(jù)毛竹造林模式的不同，項(xiàng)目地被劃分為2個(gè)碳層（PROJ-1和PROJ-2），其中，PROJ-1以散狀勻栽為主，PROJ-2以團(tuán)狀叢栽為主（表2）。分碳層計(jì)量能達(dá)到用更少的樣地?cái)?shù)量得到可靠結(jié)果的目的。

表1　造林前基線分層Table 1　Baseline stratification before afforestation

表2　造林后項(xiàng)目分層Table 2　Project stratification after afforestation

3.2各組分變化監(jiān)測(cè)

計(jì)算得到造林前1～5 a的基線碳儲(chǔ)量變化（表3）和造林后1～5 a試驗(yàn)地竹林碳儲(chǔ)量變化（表4）。其中，5 a的基線碳儲(chǔ)量有292.51 t，而造林后竹林的碳儲(chǔ)量為316.01 t，比基線累計(jì)增加了23.50 t。圖1和圖2分別表明了基線與項(xiàng)目2種情景下的每年碳儲(chǔ)量的變化趨勢(shì)，圖2表明了1～5 a期間的項(xiàng)目碳儲(chǔ)量變化量并沒有像基線預(yù)測(cè)（圖1）的那樣呈逐年增長(zhǎng)規(guī)律。

表3　基線情景下1～5 a的碳儲(chǔ)量計(jì)量結(jié)果Table 3　The 1-5 years measurement result of carbon storage in the baseline scenario

表4　項(xiàng)目情景下1～5 a竹林碳儲(chǔ)量變化結(jié)果Table 4　The 1-5 years monitoring result of carbon storage in the project scenario

圖1　預(yù)估基線碳儲(chǔ)量年變化Figure 1　Annual change of baseline carbon storage

圖2　1～5 a項(xiàng)目毛竹碳儲(chǔ)量變化Figure 2　Annual change of project bamboo forest carbon storage

由2.3.3節(jié)中所述方法計(jì)算得到2008-2013年的土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量變化量為-79.88 t（表5）。由于土壤是隔5 a測(cè)得，因此其年變化量由每年平均所得。

表5　土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量變化Table 5　Change of soil carbon storage

由2.3.4節(jié)與3.3.5節(jié)所述方法計(jì)算得到項(xiàng)目邊界內(nèi)的溫室氣體排放的二氧化碳當(dāng)量和泄漏的二氧化碳當(dāng)量分別為19.00 t和8.27 t（表6），其中2 a施1次肥，因此，第2年與第4年不產(chǎn)生排放和泄漏，而苗木運(yùn)輸只發(fā)生在第1年，所以第2～5年苗木運(yùn)輸?shù)男孤?。

表6　項(xiàng)目邊界內(nèi)的溫室氣體排放和泄漏量Table 6　Greenhouse gas emissions and leakage within the project boundaries

3.3項(xiàng)目?jī)籼紖R量

項(xiàng)目造林后1～5 a期間，項(xiàng)目?jī)籼紖R量變化結(jié)果見表7。造林第1年由于造林活動(dòng)對(duì)土壤擾動(dòng)影響劇烈表現(xiàn)為 “碳凈排放”，約有116.31 t二氧化碳排放到大氣中去。從第2年開始，項(xiàng)目逐漸轉(zhuǎn)換為“碳凈吸收”。5 a后，項(xiàng)目累計(jì)凈碳匯量二氧化碳當(dāng)量為443.77 t，單位面積累計(jì)凈碳匯量二氧化碳當(dāng)量為9.30 t·hm-2。在對(duì)項(xiàng)目?jī)籼紖R量構(gòu)成負(fù)面影響的3個(gè)主要變量中，土壤有機(jī)碳變化占了91.49%，而溫室氣體排放和泄漏則分別占了5.93%和2.58%。圖3中可以看出除了溫室氣體排放與泄漏變化不明顯外，其他分量均呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，且變化越來越快。

表7　項(xiàng)目?jī)籼紖R量Table 7　Project of net carbon sink

3.4不確定性分析結(jié)果

由2.4方法得到各監(jiān)測(cè)變量標(biāo)準(zhǔn)差傳遞和項(xiàng)目總體不確定性結(jié)果（表8）。對(duì)于項(xiàng)目碳層PROJ-1，單位面積竹林生物量碳儲(chǔ)量（含地上、地下）變化的標(biāo)準(zhǔn)差為2.08 t·hm-2，單位面積土壤有機(jī)質(zhì)碳儲(chǔ)量（2013年）測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)差為2.35 t·hm-2；對(duì)于項(xiàng)目碳層PROJ-2，單位面積竹林生物量碳儲(chǔ)量（含地上、地下）變化的標(biāo)準(zhǔn)差為3.21 t·hm-2，單位面積土壤有機(jī)質(zhì)碳儲(chǔ)量（2013年）測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)差為1.90 t·hm-2。根據(jù)各碳層和各碳庫的樣地監(jiān)測(cè)結(jié)果，計(jì)算得到項(xiàng)目碳儲(chǔ)量變化測(cè)定和監(jiān)測(cè)的總體標(biāo)準(zhǔn)差為2.72 t·hm-2，在95.00%的可靠性水平下，項(xiàng)目總體監(jiān)測(cè)結(jié)果不確定性為10.29%。

表8　各監(jiān)測(cè)變量標(biāo)準(zhǔn)差傳遞和項(xiàng)目總體不確定性Table 8　Monitoring variables standard deviation and the overall uncertainty of the project

4　結(jié)論與討論

碳匯造林項(xiàng)目與普通造林相比，主要區(qū)別在于需要確定造林地的基線情景，同時(shí)對(duì)造林項(xiàng)目活動(dòng)實(shí)施事前計(jì)量和事后的定期監(jiān)測(cè)，以獲得滿足額外性要求且具有可靠精度保證的凈碳匯量或減排量，才有可能實(shí)現(xiàn)碳匯交易。研究表明：在項(xiàng)目區(qū)，按照450株·hm-2的初植密度實(shí)施毛竹碳匯造林，5 a后，可實(shí)現(xiàn)累計(jì)凈碳匯量二氧化碳當(dāng)量為443.77 t· hm-2，期間凈碳匯量二氧化碳當(dāng)量為1.86 t·hm-2· a-1。這與孫成等［10］在浙江安吉利用碳水通量觀測(cè)得到的毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的凈固碳量二氧化碳當(dāng)量24.31 t·a-1相比有較大差距，主要原因在于碳水通量觀測(cè)的竹林已經(jīng)處于成林穩(wěn)定階段且生長(zhǎng)旺盛，而本研究竹林尚未成林，同時(shí)又考慮了項(xiàng)目施肥和運(yùn)輸所導(dǎo)致的溫室氣體排放影響。在組成項(xiàng)目?jī)籼紖R量的多個(gè)分量中，只有毛竹碳儲(chǔ)量變化起正面影響，而土壤有機(jī)碳變化、施肥排放和運(yùn)輸泄漏均對(duì)凈碳匯量積累造成不利影響。

圖3　1～5 a期間項(xiàng)目?jī)籼紖R量各組分累計(jì)變化量Figure 3　Accumulative total variation of each feature in 1-5 years

毛竹造林初期（1～5 a），毛竹碳儲(chǔ)量（地上、地下）變化和項(xiàng)目?jī)籼紖R量變化速率并不均勻。這說明對(duì)于毛竹造林來說，仿照喬木造林采用定期平均變化法來計(jì)量預(yù)估毛竹碳儲(chǔ)量的變化量并不合適，非常需要建立毛竹發(fā)育成林階段（一般為1～8 a）的立竹密度、平均胸徑、生物量或碳儲(chǔ)量的異速生長(zhǎng)方程，才能滿足毛竹林項(xiàng)目的碳匯計(jì)量需要。另外，毛竹造林過程中的土壤擾動(dòng)，對(duì)項(xiàng)目?jī)籼紖R量會(huì)帶來顯著影響，造林初期甚至?xí)纱艘痦?xiàng)目呈現(xiàn)凈排放，與劉娟等［26］竹林經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度越高土壤溫室氣體排放越大的研究結(jié)論是相一致的，因此，今后實(shí)施毛竹碳匯造林項(xiàng)目，建議不能忽略土壤有機(jī)碳庫，在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)還需要嚴(yán)格控制土壤擾動(dòng)強(qiáng)度和頻率。項(xiàng)目運(yùn)輸苗木、肥料等引起的二氧化碳排放和由于施用含氮肥料引起的直接一氧化二氮排放計(jì)量過程復(fù)雜，監(jiān)測(cè)工作量和成本也很高，雖然施肥排放和運(yùn)輸泄漏均會(huì)對(duì)項(xiàng)目?jī)籼紖R量帶來負(fù)面影響，但所占比例很小，分別只占5.93%和2.58%，考慮碳匯項(xiàng)目成本有效性原則，可以忽略其影響，不進(jìn)行計(jì)量監(jiān)測(cè)。

本研究采用分別碳層進(jìn)行計(jì)量和監(jiān)測(cè)，按照現(xiàn)有的樣地布置和數(shù)量，在95.00%的可靠性水平下，項(xiàng)目總體監(jiān)測(cè)結(jié)果不確定性（相對(duì)誤差）為10.29%，即監(jiān)測(cè)結(jié)果精度達(dá)到89.71%，高于竹子造林項(xiàng)目方法學(xué)的要求。在后續(xù)的監(jiān)測(cè)過程中，還可以考慮適當(dāng)減少樣地?cái)?shù)量，以降低監(jiān)測(cè)成本。

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Net carbon sinks in the initial stages of moso bamboo stands

Due to climate change problems，afforestation activities with bamboo，a widely distributed forest-type resource in tropical and subtropical regions，to accumulate carbon sinks and to foster carbon sink trade have been increasing because of bamboo’s strong carbon sequestration capability.This study followed the entire carbon process in bamboo stands to monitor the annual storage change of moso bamboo（Phyllostachys edulis）carbon and soil organic carbon（SOC）by establishing 36 plots with 20m×20m size，and then explored the accumulation and change characteristics of net carbon sequestration by considering baseline carbon storage and emission leakage estimates with afforestation activities.Results showed that 1）in the initial stage（1-5 years）for moso bamboo carbon sink stands，the net carbon sink was 443.77 t CO2-equivalent（e），and the cumulative net carbon sink was 9.30 t CO2-e per hectare.2）Only moso Bamboo carbon sink change had a positive impact on the project’s net carbon sink；whereas，five year accumulation changes in t CO2-e for SOC（-292.90），fertilization emission（-18.99），and transportation leakage（-8.27）revealed adverse effects.3）However，therate-of-change for bamboo carbon（aboveground and underground）was not uniform.4）Also，soil disturbance during moso bamboo afforestation had a strong negative influence on the net carbon sink，even causing net emissions（-116.31）in the early stages of afforestation.［Ch，3 fig.8 tab.26 ref.］

forest ecology；moso bamboo（Phyllostachys edulis）；carbon sequestration forest；net carbon sink；annual variation；soil disturbance

S718.5

A

2095-0756（2016）05-0807-09

10.11833/j.issn.2095-0756.2016.05.012

浙 江 農(nóng) 林 大 學(xué) 學(xué) 報(bào)，2016，33（5）：807-815

Journal of Zhejiang A＆F University