熊志祥，陳傳勝

(1.湖南省湘鄉(xiāng)市林業(yè)局，湖南 湘鄉(xiāng) 411400；2.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

湘鄉(xiāng)市森林林木碳匯量分析

熊志祥1，陳傳勝2

(1.湖南省湘鄉(xiāng)市林業(yè)局，湖南 湘鄉(xiāng) 411400；2.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

指出了森林碳匯是森林生態(tài)效益的組成部分，是衡量生態(tài)文明城市創(chuàng)建的重要指標(biāo)之一。以湘鄉(xiāng)市主要森林類型為研究對(duì)象，利用蓄積量法對(duì)湘鄉(xiāng)市森林林木碳匯量進(jìn)行了分析。以期挑選出固碳能力強(qiáng)、碳匯效益好的骨干樹(shù)種及森林群落類型，為湘鄉(xiāng)市生態(tài)文明城市建設(shè)和林業(yè)資源的合理利用提供數(shù)據(jù)支持和理論基礎(chǔ)。

碳匯；生態(tài)文明城市；蓄積量法；林木碳匯量；湘鄉(xiāng)市

1 引言

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，森林碳匯功能，指森林生態(tài)系統(tǒng)通過(guò)植被光合作用、土壤動(dòng)物和微生物固定碳素的功能[1，2]。森林生態(tài)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)全球碳平衡、減緩溫室氣體濃度上升以及維護(hù)全球氣候等方面中起到了不可替代的作用。保護(hù)森林資源，維護(hù)森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，是維護(hù)地球碳庫(kù)、促進(jìn)生態(tài)平衡的重要途徑之一。森林碳匯功能是森林生態(tài)建設(shè)的重要組成部分，是衡量區(qū)域生態(tài)建設(shè)的主要標(biāo)準(zhǔn)之一，也是現(xiàn)代林業(yè)研究的重要課題之一。

湖南省湘鄉(xiāng)市位于湖南省中部，北靠韶山，東鄰長(zhǎng)沙，為長(zhǎng)株潭城市群資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)綜合配套改革實(shí)驗(yàn)區(qū)的重要工業(yè)基地和休閑旅游城市，目前生態(tài)文明城市的建設(shè)，成為湘鄉(xiāng)市林業(yè)建設(shè)工作的重要組成部分。隨著湘鄉(xiāng)市生態(tài)文明城市的創(chuàng)建，林業(yè)得到了較大的發(fā)展。湘鄉(xiāng)市依托自身的地理區(qū)位條件，以及自然資源優(yōu)勢(shì)，堅(jiān)持將加快城鄉(xiāng)綠化、發(fā)展森林城市擺在十分重要的位置，積極改善城鄉(xiāng)生態(tài)狀況，促進(jìn)城鄉(xiāng)一體化發(fā)展，使得湘鄉(xiāng)市森林事業(yè)快速穩(wěn)定的發(fā)展。

2 湘鄉(xiāng)市森林資源現(xiàn)狀分析

2.1 湘鄉(xiāng)市主要森林類型面積現(xiàn)狀

地處亞熱帶季風(fēng)氣候的湘鄉(xiāng)市，擁有豐富的植物種類。常見(jiàn)的樹(shù)種主要有：樟樹(shù)、杉木、馬尾松、國(guó)外松、石櫟等?；谑×挚圃?014年森林資源統(tǒng)計(jì)年報(bào)數(shù)據(jù)，筆者采用典型調(diào)查法對(duì)湘鄉(xiāng)市的杉木林、馬尾松林、國(guó)外松林、速生闊葉樹(shù)林、中生闊葉樹(shù)林以及慢生闊葉樹(shù)林進(jìn)行研究。研究的林地共9506.5 hm2，約占湘鄉(xiāng)市總面積的84.41%，基本覆蓋整個(gè)湘鄉(xiāng)市的林地面積。其中杉木林地6289.4 hm2，占林地總面積的66.16%；馬尾松289.2 hm2，占林地總面積的3.04%；國(guó)外松772.6 hm2，占林地總面積的8.13%；速生闊葉林地887.8 hm2，占林地總面積的9.23%；中生闊葉林地87.2 hm2，占林地總面積的0.92%；慢生闊葉林地1190.3 hm2，占林地總面積的12.52%。湘鄉(xiāng)市森林類型主要以杉木林為主，其次為慢生闊葉林，中生闊葉林地最少僅占總林地0.92%，林地形式較為單一。湘鄉(xiāng)市的林地結(jié)構(gòu)中，主要以人工林地(杉木林、馬尾松林、國(guó)外松林)為主，約占林地總面積的77.33%，而天然林地較少，僅為林地總面積的22.67%。一方面，推動(dòng)了湘鄉(xiāng)市林業(yè)種植戶的經(jīng)濟(jì)收入，但另一方面，這種林地結(jié)構(gòu)形式也阻礙了湘鄉(xiāng)市的林業(yè)多樣性、穩(wěn)定性的發(fā)展。

2.2 湘鄉(xiāng)市主要森林類型林齡現(xiàn)狀

通過(guò)數(shù)據(jù)收集，按幼、中、近熟、成熟林來(lái)對(duì)湘鄉(xiāng)市主要森林類型現(xiàn)狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表1。

表1 湘鄉(xiāng)市不同林齡林地面積表 hm2

注：“-”表示統(tǒng)計(jì)年報(bào)沒(méi)有該數(shù)據(jù)

由表1可以得出，湘鄉(xiāng)市不同林齡林地主要以中齡林和幼齡林為主，其中，中齡林6664 hm2，占林地總面積的70.10%；幼齡林2470.5 hm2，占林地總面積的25.99%；近熟林307 hm2，占林地總面積的3.23%；成熟林較少，僅為65 hm2，占林地總面積的0.68%。從中可以得出湘鄉(xiāng)市的林齡林地主要處在中齡林和幼齡林，占總林地的96.09%。未來(lái)幾年，在合理的保護(hù)和管理機(jī)制下，湘鄉(xiāng)市森林資源將會(huì)得到更大的發(fā)展。

2.3 湘鄉(xiāng)市主要森林類型蓄積量現(xiàn)狀

通過(guò)對(duì)湘鄉(xiāng)市二類資源清查相關(guān)數(shù)據(jù)的收集和整理，得到湘鄉(xiāng)市主要森林類型蓄積量基本情況，見(jiàn)表2。

表2 湘鄉(xiāng)市主要森林類型林地資源調(diào)查表

3 湘鄉(xiāng)市森林類型林木碳匯量分析

3.1 不同森林類型林木蓄積量分析

本文采用蓄積量法對(duì)湘鄉(xiāng)市森林碳匯進(jìn)行研究。根據(jù)對(duì)森林主要樹(shù)種抽樣實(shí)測(cè)和森林的總蓄積量求出生物量，再根據(jù)生物量與植物固碳量的轉(zhuǎn)換系數(shù)，來(lái)求出森林植被的固碳量。不同森林類型單位面積蓄積量，見(jiàn)表3。

表3 湘鄉(xiāng)市不同森林類型單位面積蓄積量 m3/hm2

由表3可以得出，湘鄉(xiāng)市主要森林類型林木單位面積蓄積量平均為44.65 m3/hm2，其中慢生闊葉林單位面積蓄積量最高為59.55 m3/hm2，其次為杉木林，單位面積蓄積量為48.61 m3/hm2，速生闊葉林單位面積蓄積量最少為3.27 m3/hm2，其它森林類型林木單位面積蓄積量依次為國(guó)外松林39.55 m3/hm2、中生闊葉林39.38 m3/hm2、馬尾松林38.00 m3/hm2。從不同林齡層的不同森林類型的林木單位面積蓄積量來(lái)看，幼齡林的慢生闊葉林單位面積蓄積量最高為110.98 m3/hm2，其次為成熟林的國(guó)外松林71.88 m3/hm2。其中，幼齡慢生闊葉林、中齡杉木林、中齡慢生闊葉林、近熟杉木林、國(guó)外松林、以及成熟杉木林和國(guó)外松林均高于湘鄉(xiāng)市林木單位面積蓄積量的平均水平。

不同森林類型的單位面積蓄積量隨林齡、森林類型不同呈現(xiàn)不規(guī)律性，這與湘鄉(xiāng)市的林地結(jié)構(gòu)以及湘鄉(xiāng)市林木的種植方式有較為緊密的聯(lián)系。但從總體來(lái)看，湘鄉(xiāng)市森林林木單位面積蓄積量隨著林木的生長(zhǎng)成上升趨勢(shì)。

3.2 不同森林類型林木生物量分析

根據(jù)森林植物的光合作用原理，植物在每生產(chǎn)1t的干物質(zhì)需要固定1.63 t的CO2，同時(shí)釋放出1.19 t O2[3]。方精云等人研究了我國(guó)多種森林類型蓄積量與生物量之間的函數(shù)關(guān)系，在對(duì)每一種森林類型函數(shù)關(guān)系研究中采取的樣本多，所得函數(shù)相關(guān)系數(shù)基本都在0.95以上，方程擬合效果好。本文結(jié)合其森林類型函數(shù)方程來(lái)推算生物量，所得結(jié)果在允許誤差范圍內(nèi)。見(jiàn)公式(1)、(2)、(3)。

闊葉混交林：B=0.6255V+91.0013 (R=0.93，n=19)

(1)

杉木林：B=0.3999V+22.5410 (R=0.97，n=56)

(2)

馬尾松：B=0.52V

(3)

式中：V為植被蓄積量；B為植被生物量；R為相關(guān)系數(shù)；n是樣本數(shù)。

由公式(1)、(2)、(3)即植物生物量與蓄積量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，可以得出，湘鄉(xiāng)市不同森林類型林木單位面積生物量。見(jiàn)表4。

表4 湘鄉(xiāng)市不同森林類型單位面積生物量 t/hm2

由表4可以得出，杉木林的單位面積生物量為41.98 t/hm2，馬尾松林的單位面積生物量為19.76 t/hm2，國(guó)外松林的單位面積生物量為20.57 t/hm2，速生闊葉林的單位面積生物量為93.05 t/hm2，中生闊葉林的單位面積生物量為115.63 t/hm2，慢生闊葉林的單位面積生物量為128.25 t/hm2。從而得出湘鄉(xiāng)市不同森林類型林地單位面積生物量平均為69.87 t/hm2。從不同林齡層的不同森林類型的林木單位面積生物量來(lái)看，幼齡林的慢生闊葉林單位面積生物量最高為160.42 t/hm2，其次為中齡林的慢生闊葉林121.44 t/hm2。其中，不同林齡階段的闊葉林單位面積生物量均高于湘鄉(xiāng)市不同森林類型林地單位面積生物量平均水平，而不同林齡階段的杉木林、馬尾松林和國(guó)外松林單位面積生物量均低于湘鄉(xiāng)市不同森林類型林地單位面積生物量平均水平。其中，幼齡林的馬尾松林單位面積生物量?jī)H為1.87 t/hm2。

圖1 湘鄉(xiāng)市不同森林類型林木單位面積生物量柱狀

由圖1可以得出，湘鄉(xiāng)市不同森林單位面積生物量因林種的不同，呈現(xiàn)不規(guī)律性。湘鄉(xiāng)市不同森林類型單位面積生物量表現(xiàn)為：慢生闊葉林(128.25 t/hm2)>中生闊葉林(115.63 t/hm2)>速生闊葉林(93.05 t/hm2)>杉木林(41.98 t/hm2)>國(guó)外松林(20.57 t/hm2)>馬尾松林(19.76 t/hm2)。

3.3 不同森林類型林木碳匯量分析

根據(jù)植物光合作用反應(yīng)方程式，植物每制造1t干物質(zhì)需要固定1.63 t CO2，其中CO2中碳占27.27%t。因此，湘鄉(xiāng)市不同森林類型林木單位面積碳匯量情況，見(jiàn)表5。

表5 湘鄉(xiāng)市不同森林類型林木單位面積碳匯量

t/hm2

由表5可以得出：湘鄉(xiāng)市不同森林類型林木單位面積碳匯量因森林類型以及林齡的不同而不同。從不同的森林類型來(lái)看，湘鄉(xiāng)市林木單位面積的碳匯量不同，具體表現(xiàn)為：慢生闊葉林(57.01 t/hm2)>中生闊葉林(51.40 t/hm2)>速生闊葉林(41.36 t/hm2)>杉木林(18.66 t/hm2)>國(guó)外松林(9.14 t/hm2)>馬尾松林(8.78 t/hm2)。從不同的林齡層次來(lái)看，不同林齡階段的慢生闊葉林林木單位面積碳匯量都較其他森林類型的林木單位面積的碳匯量高。這與林木本身生長(zhǎng)特性有關(guān)。不同森林類型按林齡看，其蓄積情況見(jiàn)表6。

由表6可以得出：從總體來(lái)看，湘鄉(xiāng)市不同森林類型森林林木總碳匯量為2331137.43 t。從不同的森林類

表6 湘鄉(xiāng)市不同森林類型林木總碳匯量 t

型來(lái)看，杉木林總碳匯量最高為117367.40 t，其次為慢生闊葉林67856.28 t，馬尾松林最少僅為2540.67 t。從不同的林齡階段來(lái)看，中齡林最高為159815.55 t，其次為幼齡林63701.93 t，成熟林最少為1023.27 t。從整體來(lái)看，中齡林的杉木林總碳匯量最高為96440.84 t。這與湘鄉(xiāng)市林地現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)，以及林木本身的生長(zhǎng)特性有關(guān)，因?yàn)橄驵l(xiāng)市現(xiàn)有林地中中齡林的杉木林地較多，而有些林齡階段的不同森林類型的林地較少，可以忽略不計(jì)。

[1]賈治邦.積極發(fā)揮森林在應(yīng)對(duì)氣候變化中的重大作用[J].資源與環(huán)境，2008(4):50～51.

[2]Lashof D A.The dynamic greenhouse: feedback proccsses that may influence concentrations of atmospheric trace gases and climate change[J].Climate Change，1989(14):213～242.

[3]方精云，劉國(guó)華，徐高齡.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.

2016-08-06

中南林業(yè)科技大學(xué)引進(jìn)人才基金項(xiàng)目(編號(hào)：104-0088)；湖南省高校改革項(xiàng)目(編號(hào)：000121)

熊志祥(1975—)，男，主要從事林業(yè)生態(tài)工程方面的工作

陳傳勝(1970—)，男，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從事環(huán)境生態(tài)工程方面的工作。

S7

A

1674-9944(2016)17-0105-03