吉林西部森林植被碳汇功能的研究

孙 伟，任 军，林玉梅，王鸿钧，张立民

(1.吉林省林业科学研究院，吉林 长春 130033;2.吉林省林业调查规划院，吉林长春 130022)

全球气候变化是人类社会当今面临的重大生态环境问题，温室气体(CO2、N2O、CH4等)的增加是全球气候变化的主要因素［1］。而作为主要的温室气体CO2(占温室气体总量的65%～75%)含量的变化，对全球气候变化起到重要作用。森林是陆地生物光合作用产物的主体，也是陆地生态系统最大的碳库，森林植被碳汇功能是评价森林生态系统结构、功能及森林质量的重要指标。为了掌握吉林西部森林植被的碳汇状况，笔者对吉林省西部地区森林植被的碳储量和固碳能力进行了研究，旨在为节能减排和低碳经济发展提供理论基础和决策依据。

1 自然概况

吉林省西部地区位于松嫩平原的西南部，主要包括白城和松原两个地区，地理坐标为123°09'～124°22'E、44°57'～ 45°46'N 之间［2］。该区总土地面积 468.45万 hm2，林地面积74.87 万 hm2，活立木总蓄积 3 508.03 m3，森林覆盖率为10.8%(表1)。在自然因素和人为干扰的影响下，吉林省西部地区生态系统破坏严重，森林和草原资源减少，荒漠化、盐碱化趋势明显。

表1 吉林西部2010年森林资源情况表

2 森林植被的碳汇功能

本研究基于2010年白城和松原两个地区的森林资源档案数据，采用IPCC清单法［3］建立蓄积量与生物量之间的换算关系，求算森林植被单位面积生物量，再通过含碳率和乔木林各优势树种(组)的生长率、消耗率获得各类型林分的碳储量、碳密度和年固碳量，测算结果见图1、表2。

图1 吉林西部地区森林年固碳量分布图

2.1 森林植被碳储量

依下式分别计算乔木林、散生木、四旁树、疏林量、灌木林和经济林的碳储量。

式中:Vi为乔木林第 i树种(组)蓄积量(m3);SVDi为乔木林第i树种(组)的基本木材密度(t·m－3);BEF全林i为乔木林第 i树种(组)的全林生物量转换系数，即全林生物量与树干生物量的比值(无量纲);CFi为乔木林第i树种(组)的含炭率(无量纲)。

式中:V散四疏为散生木、四旁树、疏林的总蓄积量为乔木林各优势树种(组)基本木材密度的加权平均值为乔木林各优势树种(组)的全林生物量转换系数的加权平均值。

式中:C灌/经为灌木林、经济林生物量总碳贮量(t);A灌/经为灌木林、经济林总面积(hm2);B灌/经为灌木林、经济林平均单位面积生物量(t·hm－2)。

2.2 森林植被年固碳量

森林植被年固碳量包括乔木林、散生木、四旁树、疏林、灌木林和经济林生物量生长引起的碳储量增加和活立木采伐、枯损等消耗引起的碳储量减少，即:

式中:△C森林为森林生物量碳储量变化(t);△C乔为乔木林生物量生长碳吸收(t);△C散四疏为散生木、四旁树、疏林生物量生长碳吸收(t);△C灌/经为灌木林、经济林生物量贮碳量变化(t);△C消耗为活立木消耗生物量碳排放(t)。

其中:

式中:GR1为乔木林第i树种(组)蓄积量年生长率(%);GR林木为活立木蓄积量年生长率(%);△C灌/经为灌木林、经济林生物量碳贮量变化(t);△A灌/经为灌木林、经济林面积年变化(hm2);GR总为乔木林各树种(组)蓄积量年总消耗率(%)。

表2 吉林西部地区森林植被碳储量

3 结论和建议

3.1 结论

3.1.1 森林植被生物量

吉林省西部地区森林总生物量为3 015.91 万 t，其中:乔木林为2 828.63 万 t，占总生物量的93.29%;散生木、四旁树和疏林为121.29 万 t，占总生物量的 4.02%;灌木林和经济林为65.99万 t，占总生物量的2.19%。西部地区森林的单位面积生物量为55.65 t·hm－2，其中:乔木林单位面积生物量为61.78 t·hm－2;灌木林单位面积生物量为17.99 t·hm－2;经济林为 35.21 t·hm－2。散生木、四旁树和疏林因森林资源档案里没有统计面积而不考虑其单位面积生物量和碳密度。

3.1.2 森林植被碳储量

西部地区总碳储量为1 494.67万t，其中:乔木林为 1 400.88万 t，占总碳储量的93.73%;散生木、四旁树和疏林为60.64万 t，占总碳储量的4.06%;灌木林和经济林为33.15万t，占总碳储量的2.22%。西部地区森林碳密度为27.58 t·hm－2，其中乔木林碳密度为 30.06 t·hm－2，灌木林碳密度为 8.99 t·hm－2，经济林为 17.61 t·hm－2。

3.1.3 森林植被年固碳量

吉林省西部地区的年固碳量为26.89万t·a－1，其中:乔木林生长碳吸收为 55.01 万 t·a－1，散生木、四旁树和疏林林木生长碳吸收为2.29万 t·a－1，灌木林和经济林面积变化引起的碳吸收为0.28万 t·a－1，而活立木消耗(包括采伐消耗和枯损消耗)引起的碳排放为30.69 万 t·a－1。

3.2 建议

西部平原地区是吉林省主要的农业区域，人口密度比较大，人为活动干扰频繁，严重破坏了原生森林植被，并逐渐被次生林或人工林替代，加之该地区的降水量偏少，导致西部地区的森林生物量和碳储量较低，森林年固碳量也不高。

而森林是最经济的碳吸收库，在低碳经济发展中具有重要的地位。因此，通过退耕还林工程、“三北”防护林工程的持续开展，加快造林速度，提高造林质量，是促进吉林省西部地区森林植被碳汇功能显著增加的有效手段。另外，吉林省西部也是我省最适合开展碳汇造林项目的地区，建议该地区的林业部门提高碳汇意识和森林的经营、管理水平，关注碳汇造林项目的动态，积极争取CDM国际合作项目在西部地区的投资。

［1］方精云，刘国华，徐高龄.中国陆地生态系统碳库［A］.王如松，方精云，高林，等.现代生热点问题研究［C］.北京:中国科技出版社，1986.251－277.

［2］姜玲玲，林年丰，唐晓慧，等.吉林西部生态环境研究及质量评价［J］.干旱区研究，2005，22(6):246－250.

［3］张小全，陈先刚，武曙红.土地利用变化和林业活动碳贮量变化测定与监测中的方法学问题［J］.生态学报，2011，24(9):2068 －2073.