福建省森林碳储量估算与动态变化分析

郑德祥，廖晓丽，李成伟，叶倩玲，陈平留

(1.福建农林大学 林学院，福建 福州 350002;2.闽江学院，福建 福州 350002;3.福建省建瓯市林业局，福建 南平353100)

森林是陆地生物圈的主体，它不仅对维护区域生态环境上有着重要作用，而且为全球碳平衡做出了巨大的贡献。这是由于森林本身维持着大量的碳库(约占全球植被碳库的86%以上)，同时森林也维持着巨大的土壤碳库(约占全球土壤碳库的73%)，此外，与其它陆地生态系统相比，森林生态系统具有较高的生产力，每年固定的碳约占整个陆地生态系统的三分之二[1]。因此，森林生态系统在调节全球碳平衡、减缓大气中CO2等温室气体浓度上升以及维护全球气候等方面具有不可替代的作用。福建地处东南沿海，与台湾隔海相望，陆地面积12.14万km2，海域面积13.6万km2，属亚热带，气候温和、雨量充沛、光照充足、土壤肥沃，具有发展林业得天独厚的自然条件。全省山地面积约占土地面积的80%，素有“八山一水一分田”之称。森林资源对于福建省经济发展与国土生态安全具有重大意义，故本研究拟以福建省一类调查数据为基础，计算分析近十余年的碳储量和碳密度变化，为福建省区域生态环境建设和碳储量管理提供理论依据。

1 福建省森林资源状况变化分析

森林资源连续清查体系(简称一类调查)是我国森林资源监测体系的重要构成部分，是掌握森林资源宏观现状，消长动态，制定和调整林业方针政策、计划的重要依据。因此本研究以福建省森林资源连续清查数据为基础进行碳储量估算，我国的森林资源连续清查体系为每5年1次，福建省自1998年以来近3期的森林资源连续清查结果统计如表1所示。

表1 1998—2008年福建省森林资源连续清查统计数据Tab.1 Statistical data of Fujian Province continuous forest inventory from 1998 to 2008

表1数据表明:自1998年至2003年，福建省林业用地面积略有增加，其中有林地面积增加明显，一方面与1998年以来天然林保护及生态公益林建设工程实施紧密相关，天然林及生态林保护使林地破坏相对减少，另一方面则与林业政策改革及市场经济变化有关，尤其是2001年的林业税费减负与木材市场回暖，大大促进了普通林农的营林积极性，从而提高了活立木蓄积，并使无林地比例下降。2008年由于第7次调查技术标准将原属于有林地的经济林调整为乔木经济林和灌木经济林，从而使有林地面积减少而灌木林林地面积有较大的增长。结合1998—2008年的林地地类变化可见，随着林业政策改革与市场经济的发展，福建省森林资源整体质量有所提高，主要表现在全省森林面积稳中略升，无林地的减少与未成林造林地的增加，而单位活立木蓄积量也有了明显的提高，森林覆盖率得以提高，这将有利于全省生态环境的进一步改善。

2 森林碳储量估算方法

目前国际通用的森林生物量区域尺度推算方法有3类:平均生物量法、平均换算因子法、换算因子连续函数法[2]。本文所使用数据为统计数据，选用换算因子连续函数法作为生物量估算的方法。即以方精云等[2]建立的各个林分类型生物量与蓄积量之间的回归方程，根据资源清查资料中已有的各林分蓄积量，计算其相应的生物量。而后将森林生物量乘以转换系数(采用目前国际上常用的转换系数0.5，即每克干物质的碳储量)从而得到各森林类型碳储量。各森林类型生物量计算方法如下:

(1)乔木林生物量的计算:

(1)式中:Y为每公顷生物量，x为每公顷蓄积量，a和b为参数。各优势树种的计算参数见表2[3]。

(2)灌木林生物量的计算。由于福建省森林资源清查数据中只提供了各地区灌木林的面积，因而对于灌木林生物量的估算，依据公式:灌木总生物量=单位面积灌木生物量×面积[4]来计算。灌木林的生物量利用我国秦岭淮河以南的灌木林平均生物量值19.76 t/hm2[5]。

(3)竹林生物量的计算。竹林的总生物量是由总株数和平均单株生物量来推算。在全省森林资源清查资料中，以毛竹为主，毛竹的单株生物量为22.5 kg/株[5]。

表2 各优势树种生物量与蓄积量回归方程参数Tab.2 Parameters of dominant tree species biomass and volume regression equation

(4)经济林生物量的计算。经济林的生物量=单位面积平均生物量×面积。单位面积平均生物量采用我国经济林的平均生物量23.7 t/hm2[5]。

3 福建省各森林类型碳储量、平均碳密度空间分布及其动态变化

根据上述生物量与碳储量估算方法，以表1、表2中1998—2008年3期福建省森林资源数据为基础，运用换算因子连续函数法计算1998、2003、2008年福建省各森林类型的碳储量和碳密度结果如表3所示。

表3 1998—2008年福建省乔木林类森林面积蓄积量Tab.3 Forest area and volume of arbors in Fujian Province from 1998 to 2008

表4 1998—2008年福建省非乔木类森林面积与株数Tab.4 Forest area and tree number of Non －arbors in Fujian Province from 1998 to 2008

由表5计算可得，1998—2003年，福建省森林碳储量由2 152 993 t增长到2 508 537 t，增长总量为355 544 t，年均增长 71 108.8 t，年均增长率为 3.3%，平均碳密度由38.55 t/hm2上升到57.56 t/hm2，至2008年，全省碳储量增长至2 753 146 t，5年共增加244 609 t，年均每年增长48 921.8 t，年均增长率2.0%，平均碳密度则升至65.65 t/hm2。综上数据表明自1998年以来，福建省森林碳储量提高明显，至2003年的平均碳密度已超过中国森林平均碳密度水平(41.1 t/hm2)，并保持稳步增长趋势。

从乔木类与非乔木类森林类型的碳储量动态变化分析，1998—2008年，乔木类森林无论是针叶类还是阔叶类的森林总碳储量均有较大幅度的提高，阔叶类森林碳储量增长幅度大于针叶类碳储量增长幅度，究其原因与1998年中国实行天然林保护工程后尤其是天然阔叶林的限制性利用有着直接的关系。而2003—2008年由于木材市场回暖、林权制度改革与国家林业政策(如中央9号文件)的调整，使多数林农更倾向于速生针叶林的经营，从而针叶类森林碳储量增加明显，但阔叶类森林如果排除乔木类经济林(多数乔木经济林为阔叶类乔木)的因素后，其增长并不明显，碳密度甚至有下降趋势，应引起足够重视。

表5 1998—2008年福建省森林碳储量、平均碳密度Tab.5 Forest carbon storage and average density in Fujian Province from 1998 to 2008

4 福建省森林的碳储量龄组结构动态变化

与森林资源的年龄结构一样，森林碳储量的年龄结构及其变化将直接影响其可持续利用，乔木类森林作为福建省森林碳储量的主体构成部分，其年龄结构合理性与变化对于森林碳储量具有举足轻重的影响，为此以下就福建省1998—2008年乔木类森林各龄组的碳储量和平均碳密度进行比较分析，计算结果如表6所示。

表6 1998—2008年福建省不同龄组森林碳储量及碳密度Tab.6 Forest carbon storage and density of different age groups in Fujian Province from 1998 to 2008

由表6分析，1998、2003、2008年3期的碳储量龄组结构分布有所改善，幼龄林与中龄林的碳储量占乔木层总储量的比例虽然仍达到60%以上，但其比重呈下降趋势，已由1998年的80.49%下调至2003年的68.34%与2008年的63.54%。与之对应的则是近熟林以上林分的碳储量增加，比重由1998年不足20%提高至2008年的36.45%，增长幅度明显，其增长的原因主要是近、成熟林面积的增加，这表明福建省森林资源年龄结构得以一定程度的优化调整。然而从碳密度的年龄变化分析，与1998年相比，除幼龄林及2003年的过熟林的碳密度有所增加外，其他各龄组的碳密度均呈下降趋势，中龄林与过熟林下降相对较少，而近熟林与成熟林林分下降幅度均超过了15%以上，在一定程度反映出了近熟林及成熟林林分质量的下降，这将不利于森林碳储量的持续利用，如何提高可利用森林的林分质量成为今后森林碳利用的一个主要问题之一。

5 小结与讨论

(1)福建省森林碳储量主要集中于乔木类森林，根据1998、2003、2008年3期的福建省森林资源连续清查数据测算表明，乔木类森林碳储量占森林总碳储量的比例均超过了85%以上，分别为86.34%，87.81%和89.43%，可见乔木类森林在福建省森林占有举足轻重的地位，这也与福建省“八山一水一分田”及其较高的森林覆盖率的现状相符。

(2)从福建省1998、2003、2008年3期的森林碳储量及其密度的变化分析，在林业用地总量基本不变(或微变)的前提下，福建省森林总碳储量与平均密度增量呈增长趋势，这与国家的林业政策转变、市场体制改革、经营思想与实践的转变有着直接的关系，福建省森林质量进一步改善，森林可持续经营能力进一步提高。

(3)根据1998、2003、2008年3期的乔木林碳储量及其密度的龄组结构分析，中幼龄林在乔木类森林的碳储量分布中仍占主导地位，随着近年来森林经营管理的发展，其比重逐步下降，近熟林以上林分碳储量呈上升趋势，这将进一步改善福建省森林碳储量的供给结构，值得注意的，近熟林以上林分的碳密度有下降趋势，林分质量的下降问题应引起重视。

(4)森林碳储量研究已成为森林可持续经营管理研究的一个重要问题，本文对于森林碳储量的计算分析仅包括乔木林、灌木林以及竹林的碳储量，尽管其结果不影响本研究对于福建省森林可持续经营的借鉴意义，但由于未包括林下草本层、凋落物层及林木根系等碳储量的计算，受数据来源的限制等原因也限制了其作用的程度与范围，希翼未来能就福建省森林碳储量的树种结构、空间结构及其他因子的相互作用作进一步的研究。

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