黑龙江省森工林区用材林不同林龄树种碳汇价值研究

许瀛元，张思冲，国 徽，邢 爽，张人月

(黑龙江省高校地理资源与环境遥感重点实验室哈尔滨师范大学，哈尔滨150080)

森林是陆地生态系统中最大的碳库，约占全球植被碳库的86%以上［1－2］，在降低大气中温室气体的浓度、减缓全球气候变暖中，具有十分重要的独特作用。它在生长过程中从大气中吸收并储存大量的二氧化碳;同时它又通过呼吸作用释放一定量的二氧化碳，与其它植物相比，森林具有显著的光合作用优势，比其它陆地生态系统更能有效地消耗、吸收、固定和储存二氧化碳，森林生态系统每年固定的碳约占整个陆地生态系统的2/3［3］。

森林碳汇计量实际上是指对森林生物量计量其碳储量变化，所以在此基础上，重点研究森林碳储量变化量，即森林碳汇量。碳储量的估算方法有很多，采取的手段各不相同，概括起来，常见的方法有:生物量法、蓄积量法和涡旋相关法。本文基于黑龙江省森工林区第六次森林资源一类清算结果，主要采用蓄积量法估算不同林龄树种生物量和碳储量，最终估算其碳汇量和碳汇价值，从而为黑龙江省未来发展森工林区碳汇提供数据支持。

1 研究区概况

黑龙江省森林工业总局林区 (以下简称森工林区)是全国最大的国有林区，黑龙江森工林区的发展对于区域经济的增长、林区社会的稳定、黑龙江省乃至更大尺度生态环境的保护都具有十分重要的意义。它位于小兴安岭、张广才岭、老爷岭、完达山和长白山之中。黑龙江省森工林区按自然地理位置，在经营上划分为4大林区:伊春、牡丹江、松花江和合江林区。地处东经127°00'56″～134°05'00″，北纬 43°25'00″～49°08'24″。自然环境和地理纬度的不同，所形成的森林类型亦异，属于地带性寒温带针叶林带、温带针叶林阔叶混交林带和落叶阔叶林带。

森工林区在1986～2000年间进行了4次森林资源一类清查，本文主要是依据2000年末第6次清查结果:共有施业区面积1005.4×104hm2，占全省林业经营总面积的39.4%;共有林地面积784×104hm2，比1986年增加154×104hm2;森林覆盖率为71.3%，比1986年增加14%;森林蓄积量为6.72×108m3，比1986年减少1977×104m3。

黑龙江省森工林区总面积为1099.92×104hm2。其中林业用地为856.28×104hm2，比1986年减少了42.13×104hm2，主要原因是推进熟化速生丰产林基地，发展林农符合经营工作，毁林开垦，超坡开荒及农民侵权开垦。而有林地面积为783.64×104hm2，林地面积的增加与林业部门开展的各项工作是密不可分的;非林业用地面积为243.64×104hm2。森工林区各类土地面积的百分比如图1所示。

图1 森工林区各类土地面积的百分比Fig.1 The percentage of forest land area in the forestry industry region

2 研究方法

2.1 黑龙江省森工林区用材林不同林龄碳储量估算方法

2.1.1 森林固碳量的估算

森林固碳量的估算有多种方法，主要有:生物量法、蓄积量法和涡旋相关法等，蓄积量法是生物量法的延伸，它继承了生物量法的优点，如操作简单、技术直接明了，有很强的实用性。蓄积量法是以森林蓄积量数据为基础的碳估算方法。根据对森林主要树种抽样实测，计算出森林中主要树种的平均容重 (T/M3)，根据森林的总蓄积量求出生物量，再根据生物量与碳量的转换系数求森林的固碳量［4］。从木材体积到碳吨数的换算因子为:1m3木材=0.28 t碳 (针叶树和杨树):1m3木材=0.30 t碳 (除杨树外的阔叶树)。阔叶树和杨树的树叶:3.4 t/hm2;针叶树的树叶:9.6 t/hm2［5］。

2.1.2 黑龙江省森工林区不同林龄林木生物量碳储量

本研究根据2000年黑龙江省森工林区面积蓄积统计资料，黑龙江省森工林区总面积1099.92×104hm2，用材林龄组平均公顷蓄积为77 m3，森工林区用材林龄组面积蓄积统计见表1。

表1 森工林区用材林龄组面积蓄积统计表Tab.1 Statistics of forest area and volume in different forest age groups

由于以上资料仅包括森工林区用材林和不同林龄林木的总面积和蓄积，不包括地下植物碳储量和林地碳储量。所以本文只考虑一种情况:森林碳汇量只计算林木生物量固碳量，则:

林木生物量碳储量=森林蓄积×扩大倍数×容积系数×含碳率=v×δ×ρ×γ=v×1.9×0.5×0.5。

其中，V为森林立木蓄积量;δ为蓄积扩大系数，值为1.9;ρ为容积系数，值为0.5;γ为树木含碳率，值为 0.5［6］。

由上式可得出森工林区不同林龄生物碳储量见表2。

表2 不同林龄林木生物量碳储量计算及结果Tab.2 Carbon storage capacity of forest biomass at different forest ages

由表2可以得出:黑龙江省森工林区用材林不同林龄林木总生物碳储量为26351×104t碳，其中幼龄林生物量碳储量占总碳储量的14.16%，中龄林碳储量占49.49%，近熟林碳储量占24.57%，成熟林占10.58%，过熟林占1.20%。说明中龄林和近熟林占比重比较大，而且占有绝对的优势，是该区域潜在的巨大碳库。由于树木碳储存密度一般随着龄级的增长而增加，到过熟林时森林碳密度达到最大［7］，因此随着幼龄林、中龄林、近熟林以及成熟林的不断生长，其碳密度会不断增大。随着幼龄林不断的生长，密度也会不断增加，因而具有很大的碳汇潜力。

2.2 黑龙江省森工林区用材林不同林龄生物碳汇价值估算

2.2.1 生物碳汇

碳汇是指森林吸收并储存二氧化碳的多少或者说是森林吸收并储存二氧化碳的能力。该观点强调，森林是陆地生态系统的主体，在生长过程中吸收并储存大气中的大量二氧化碳，同时森林的采伐和破坏，又将其储存的二氧化碳释放到大气中(即碳源)［8］。因此，森林既可以称为碳汇，又可以称为碳源。森林碳汇是指森林生态系统吸收大气中的二氧化碳并将其固定在植被和土壤中，从而减少大气中二氧化碳浓度的过程，属于自然科学范围，而林业碳汇是指通过实施造林、再造林和森林管理，减少毁林等活动，吸收大气中的二氧化碳并与碳汇交易相结合的过程、活动或机制。既有自然属性，也有社会经济属性［9］。因此，弄清楚碳汇的定义，是进行研究的前提。本文研究的森工林区碳汇主要属于其自然科学范畴。

2.2.2 森林生物碳汇价值估算方法

每年中国森林净固碳量为8.63×107t(碳重)，中国森林 (1990年)每年可以从大气中净吸收并储存3.16 ×108t CO2(CO2重)［10］，即固碳量是吸收并储存CO2的27.27%。森林生物碳汇价值计算如下:

采用国际CO2价格3美元/t，则每t碳价格为3× (44/12)=11美元;

按当前汇率1美元=6.31元人民币计算，则每t碳价格为69.41元;

吸收CO2量=碳汇量×(44/12);

释放O2量=碳汇量×(32/12);

氧气价格采用工业氧气售价600元/t。

2.2.3 黑龙江省森工林区用材林不同林龄生物碳汇价值估算

由表2计算可知，黑龙江省2000年森工林区用材林生物碳储量为26351×104t碳，按目前国际上碳汇价格每t碳为11美元计算，目前黑龙江省森工林区用材林生物碳汇价值为289861×104美元，合人民币182.9亿元。同时吸收CO29.66亿t，释放O27.03亿t，释放氧价值达4218亿元。不同林龄林木生物碳汇价值估算同理，估算结果见表3。

表3 不同林龄林木生物碳汇价值Tab.3 The biological carbon value of forest biomass at different forest ages

从经济学角度考虑，只有林木生物固碳量可以进入森林碳贸易过程，而林下植物和林地固碳量则不应参与到森林碳贸易中。因此，目前黑龙江省森工林区用材林生物碳汇价值可以有182.9亿元进入森林碳贸易市场。说明黑龙江省森工林区用材林对于黑龙江省碳汇价值有较大的贡献，如果能够保护好现有的森林资源，让其自然生长，黑龙江省森工林区用材林将发挥越来越重要的碳汇功能。

3 结论与讨论

3.1 结论

(1)由表2可以得出:黑龙江省森工林区用材林不同林龄林木总生物碳储量为26351×104t碳，其中幼龄林生物量碳储量占总碳储量的14.16%，中龄林碳储量占49.49%，近熟林碳储量占24.57%，成熟林占10.58%，过熟林占1.20%。说明中林龄和近熟林占比重比较大，而且占有绝对的优势，是该区域潜在的巨大碳库。

(2)由表3得出，目前黑龙江省森工林区用材林生物碳汇价值为289861×104美元，合人民币182.9亿元。同时吸收 CO29.66亿 t，释放O27.03亿t，释放氧价值达4218亿元。有182.9亿元进入森林碳贸易市场，其中中龄林为90.5亿元，占49.48%，贡献最大。因而我们需要在保护中龄林的同时不断发展幼龄林。

(3)不同林龄林木碳储量有较大的差异，中龄林的生物碳储量较高，幼龄林次之，过熟林最低。

3.2 讨论

(1)本文采用蓄积量法估算生物碳储量时只考虑了一种情况，即森林碳汇量只计算林木生物量固碳量，并未包括林木生物碳储量、林下植物碳储量和林地碳储量。所以所得的结论并不是很完善。

(2)由于森林生态系统本身的复杂，在对森林碳汇的估测中所使用的数据不够全面和完善，只用一种估算方法也比较局限，因而估计结果不够全面。大尺度、大范围研究多，小区域、小范围研究少［11］。

(3)由于蓄积量法是生物量法的继承也就在所难免的产生一些计量误差。在对转换系数的选择上只区分了树种，而对其它因素却并没有加以考虑，因而并没有实质性的突破。

［1］周晓峰.中国森林与生态环境［M］.北京:中国林业出版社，1999.

［2］袁嘉祖，范晓明.中国森林碳汇功能的成木效益分析［J］.河北林果研究，1997，12(l):20 －24.

［3］孙丽英，李惠民，董文绢.在我国开展森林碳汇项目的利弊分析［J］.生态科学，2005，24(1):42.

［4］杨海军，邵全琴，陈单奇，等.森林碳蓄积量估算方法及其应用分析［J］.地球信息科学，2007，9(4):5 －12.

［5］张 坤.森林碳汇计量和核查方法研究［D］.北京:北京林业大学，2007.

［6］张汉永，肖腊兴.软枝油茶扦插育苗技术［J］.广东林业科技，2005(2):76－78.

［7］王效科，冯宗炜.中国森林生态系统中植物固定大气碳的潜力［J］.生态学杂志，2000，19(4):72 －74.

［8］郭树平.黑龙江省碳储量及碳汇潜力分析［J］.森林工程，2011，27(3):9－11.

［9］李怒云.中国林业碳汇［M］.北京:中国林业出版社，2007.

［10］李 坚.生物质复合材料学［M］.北京:科学出版社，2008.

［11］杨水清，文 冰，方小林.基于web的森林碳汇信息服务系统的研究［J］.中国林业经济，2008(2):9，19.