海南省人工乔木林植被碳储量及其分布规律研究

刘金山，胡 觉，张 蓓，周湘红，肖前辉，梅 浩

(国家林业局中南林业调查规划设计院，长沙 410014)

海南省人工乔木林植被碳储量及其分布规律研究

刘金山，胡 觉，张 蓓，周湘红，肖前辉，梅 浩

(国家林业局中南林业调查规划设计院，长沙 410014)

利用第七次和第八次全国森林资源连续清查海南省乔木人工林样地数据，估算人工林碳储量和分树种、龄组、林种的碳储量分布情况，以及连续清查间隔期内的碳汇量。结果表明，截至2013年，海南省人工乔木林碳储量为878.4万t；近成过熟林储存了大量的有机碳，同时鉴于中幼龄林所占面积比例超过60%，这部分人工林有望在未来发挥良好的碳汇功能；2008―2013年人工林碳汇量为41.3万t/a，可抵消7.38%的工业碳排放份额，人工林生态系统碳汇可以抵消工业碳排放份额的11.7%～16.6%。

人工造林；植被；碳库；碳汇

森林作为陆地生态系统的主体，是最主要的碳库和碳汇的贡献者[1]，其碳汇功能作为温室气体减排的途径越来越受到人们的重视。近年来，我国持续不断的推进植树造林和生态绿化工作，人工林植被生长产生了大量的森林碳汇。徐新良等[2]研究表明人工林在发挥森林碳汇功能中占据了主体地位，在CO2的吸收固定及减缓全球气候变化等方面发挥了越来越重要的作用[3]。据估计，我国人工林对森林总碳汇的贡献率超过80%[4]。在1977—2008年间，人工林分生物量持续表现为碳汇，共吸收818 Tg (1 Tg=1012g) C，年均碳汇为30.3 Tg/a[5]。

海南省全年温暖，雨水充沛，植被生长快，种类繁多，是热带雨林、热带季雨林的原生地。其热带森林是我国森林类型中的一个特殊类型，与其它森林类型相比，具有物种多样性丰富、生物生产力高、生态功能强等显著特点。丰富的人工林资源积累的碳汇对于减缓气候变化，提高生态功能，改善和保护生态环境，推进经济、社会的可持续发展具有极其重要的作用和意义。以第七次和第八次森林资源清查数据为基础，通过生物量扩展因子法对2013年碳储量及2008—2013年碳汇进行评估，掌握人工乔木林碳储量及分布规律，旨在全面、科学的评价人工林碳汇量，为通过造林和森林资源管理等林业行为增加森林碳储量及碳汇潜力提供基础数据。

1 研究区概况

海南岛位于我国最南端， 108°37′—111°05′E， 18°10′—20°10′N，是我国第二大岛屿。属热带季风气候和热带海洋气候，全年温暖，年平均气温23～26 ℃；雨水充沛，具有较明显的干湿季节，年均降水量可达1 600 mm；年均日照1 750～2 650 h，气候资源丰富。岛内地貌类型多样，地形以山地和丘陵为主，地貌特征以五指山和鹦哥岭为隆起核心，向四周沿海拔逐级下降，梯级结构明显。自然植被主要分布在中部山区，包括热带季雨林、热带雨林、常绿阔叶林、针叶林、灌丛和草原等；人工林主要分布在山地四周的台地，有橡胶、桉树、相思、木麻黄、果树等。

2 研究方法

2.1 数据来源

基础数据为第七次和第八次全国森林资源连续清查海南省乔木人工林样地数据，样地因子包括林龄、林种、树种、蓄积等信息。

2.2 碳储量估算

森林生物量和碳储量估算使用IPCC(2006)[6]推荐的方法

Bi=Vi·Di·BEFi·(1+Ri)

(1)

式中，Bi为i树种(组)生物量；Vi、Di、BEFi、Ri分别为i树种(组)蓄积量、木材密度、地上部分生物量扩展因子、根茎比。

Ci=Bi·CFi

(2)

式中，Ci为i树种(组)碳储量；CFi为i树种(组)生物量含碳率。

3 结果与分析

3.1 2013年人工林碳储量

利用海南省连续清查数据，推算海南全省人工林主要优势树种碳储量、碳密度见表1。截至2013年，海南人工乔木林碳储量为878.4万t。人工乔木林按优势树种(组)分，碳储量排名前5位的优势树种(组)为相思、桉树、橡胶、松树、阔叶混，合计碳储量805.0 万t，占人工乔木林的91.6%。碳密度是指单位面积土地储存的有机碳总量，是表征森林资源质量和储碳能力的重要指标。表1可以看出，幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林的平均碳密度分别为4.7 t/hm2，20.3 t/hm2，29.5 t/hm2，36.4 t/hm2和49.0 t/hm2。表明随着龄组变大，森林的碳密度相应增加。

表1 不同树种(组)林分碳密度和碳储量树种(组)碳密度/(t/hm2)幼龄林中龄林近熟林成熟林过熟林碳储量/万t相思10 837 836 647 184 0219 2桉树1 113 818 726 837 7206 9橡胶5 717 819 832 851 9189 9松类1 138 441 155 5—108 8阔叶混8 417 720 525 557 080 2木麻黄8 012 247 252 751 954 0楠木——51 2——6 1杉木——0 047 0—5 2其它软阔类24 7————2 9其它硬阔类16 0————1 9楝树14 0————1 7针阔混——13 2——1 6全省4 720 329 536 449 0878 4注：“—”指某一树种(组)中无该龄组的林分。

人工乔木林碳储量按林种分，防护林391.6万t，占44.6%；特用林81.6万t，占9.3%；用材林405.2万t，占46.1%(表2)。由碳密度来看，防护林、特用林要高于用材林，这是由于海南营造的人工用材林中有相当的比例为以生产纸浆材及特殊工业用木质原料为主要目的的短轮伐期用材林，如桉树占用材林的面积比例为63.2%，较短的轮伐期影响了生物量和有机碳的积累。由全省平均碳密度来看，基本上与中龄林的碳密度持平。不同龄组林分的面积构成中，幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林所占比例分别为34.71%，26.56%，16.50%，12.69%和9.55%。幼龄林和中龄林所占面积比例超过60%，导致了平均碳密度不高，随着林分自然生长和林龄的增加，这部分林分有望在未来发挥良好的碳汇功能。

表2 不同林种林分碳密度和碳储量林种碳密度/(t/hm2)平均幼龄林中龄林近熟林成熟林过熟林碳储量/万t防护林25 77 527 634 952 163 8391 6特用林26 23 018 146 428 284 481 6用材林17 53 216 821 928 839 3405 2

3.2 2008—2013年人工林碳汇

利用2008年和2013年连续清查数据，推算了不同龄组人工林碳密度、碳储量，见图1～图2。2008年和2013年人工林平均碳密度分别为14.9 t/hm2和21.2 t/hm2，除幼龄林碳密度外，2013年其它龄组碳密度均高于2008年，表明随着林分的自然生长辅以人工管理，单位面积林分储碳能力增强。此外，2008—2013年间，幼龄林、中林龄面积均有减少，近成过熟林面积增加。近成过熟林面积的增加与碳密度的增加，使得碳储量相应增加。2008—2013年，近、成、过熟林碳密度分别增加了28%，25%，24%；碳储量分别增加了114%，62%，71%。

图1 两期人工林碳密度对比

图2 两期人工林碳储量对比

2008年，人工乔木林碳储量为671.7万t，至2013年增加了206.7万t，平均碳汇量41.3万t/a。岳超等[7]计算了全国及各省区化石燃料碳排放与水泥生产碳排放量，2005—2007年海南年均工业碳排放560万t，人工林碳汇可抵消7.38 %的份额。郭兆迪等[5]研究表明，中国森林生物量碳汇可以抵消7.8%的化石燃料CO2排放，其中人工林分生物量碳汇可抵消3.0%的化石燃料CO2排放。海南省良好的水热条件使得植被碳汇可抵消更多份额的工业CO2排放。按照Pan等[8]的研究，森林生物量碳汇占森林(包含枯死木、枯落物、收获的木材产品、生物量和土壤)碳汇的44.4%～63.2%，按该比例粗略估算，两次森林资源连续清查间隔期内，人工林生态系统碳汇为(65.3～93.0)万t/a，可以抵消化石燃料CO2排放的11.7%～16.6%。由此可见，海南省人工林碳汇在抵消工业碳排放，减缓温室气体排放方面发挥了重要的作用。

4 展望

基于两期森林资源连续清查数据，通过生物量扩展因子法，研究了海南省人工林碳储量及碳汇。鉴于清查结果综合反映了人工林自然生长与森林培育、抚育、更新、保护、利用等人工管理措施对生物量及碳储量的影响，因此基于活立木蓄积为基础计算的碳储量及碳汇能真实反映人工林植被碳库及其实际变化情况。本文中对碳储量及碳汇的估算只包括了植被部分，因基础数据的不完善，未涵盖整个生态系统中的枯落物、枯死木和土壤碳库部分，应在今后重点进行研究。同时，从前述用材林碳密度较低可以看出，以短轮伐期为主的用材林结构影响了人工林生态系统有机碳的积累，这也从另一个方面说明，部分有机碳以木质林产品的形式转出了人工林生态系统，该部分有机碳仍能固定数年到数十年甚至上百年，应当按照周转量及周转速度对生物量进行计量，以便完整的评估人工林资源对固碳减排的作用。

[1]刘金山，张万林，杨传金，等.西藏自治区人工林碳储量估算[J].中南林业调查规划，2013，32(1)：42-44.

[2]徐新良，曹明奎，李克让.中国森林生态系统植被碳储量时空动态变化研究[J].地理科学进展，2007，26(6)：5-7.

[3]吴鹏飞，朱波，刘世荣，等.不同林龄桤—柏混交林生态系统的碳储量及其分配[J].应用生态学报，2008，19(7)：1419-1424.

[4]Fang JY，Chen AP，Peng CH，etal．Changes in Forest Biomass Carbon Storage in China Between 1949 and 1998[J].Science，2001，292 ：2320-2322．

[5]郭兆迪，胡会峰，李品，等. 1977—2008年中国森林生物量碳汇的时空变化[J].中国科学：生命科学，2013，43(5)：421-431.

[6]IPCC. Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories[M].UK：Cambridge University Press，2006.

[7]岳超，胡雪洋，贺灿飞，等.1995—2007年我国省区碳排放及碳强度的分析[J].北京大学学报：自然科学版，2010，46(4)：510-516.

[8]Pan Y，Birdsey RA，Fang JY，etal. A Large and Persistent Carbon Sink in the World’s Forests[J].Science，2011，333：988-993.

StudyonCarbonStorageandItsDistributionLawofPlantationVegetationinHainan

LIU Jinshan, HU Jue, ZHANG Bei,ZHOU Xianghong，XIAO Qianhui, MEI Hao

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

Using data of the seventh and eighth national forest resources continuous inventory, the paper estimated carbon storage of plantations and the distribution of carbon stock in different tree species,age groups and forest species, carbon sink during continuous inventory intervals was estimated simultaneously. The results showed that by 2013, the carbon storage of artificial trees in Hainan was 8 784 000 t. Nearly mature, mature and too mature forest storaged a large number of organic carbon, and in view of the proportion of young forest was more than 60 %, this part of plantation was expected to play continuous carbon sink function in the future.Carbon sink of artificial forest from 2008 to 2013 was 413 Gg/a, offsetting 7.38 percent of industrial carbon footprint. Carbon sink of plantation ecosystem can offset industrial carbon emissions by 11.7 percent to 16.6 percent. The paper provided basic data for increasing forest carbon stocks and carbon sequestration potential through forestry practices such as afforestation and forest resource management.

afforestation；vegetation；carbon pool；carbon sink

2017—04—27

刘金山(1986—)，男，山东烟台人，硕士，主要从事森林资源监测、林业碳汇计量监测等工作。

S 718.55+6

A

1003—6075(2017)02—0052—03

10.16166/j.cnki.cn43—1095.2017.02.012