重大森林恢复计划下的碳增汇效应——基于石柱县两次森林资源二类清查的分析

廖明蓉，邵景安,*，郭 跃，黄志霖，吴朝平

(1. 重庆师范大学 地理与旅游学院， 重庆 400047；2. 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所/国家林业局森林生态环境重点实验室， 北京 100091)

重大森林恢复计划下的碳增汇效应
——基于石柱县两次森林资源二类清查的分析

廖明蓉1，邵景安1,*，郭 跃1，黄志霖2，吴朝平1

(1. 重庆师范大学 地理与旅游学院， 重庆 400047；2. 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所/国家林业局森林生态环境重点实验室， 北京 100091)

利用两次森林资源二类调查数据和林业工程数据，运用换算因子连续函数法，基于林分(小班)尺度测定森林含碳量，估算2002—2012年的10年间样区恢复计划实现的碳增汇贡献。结果表明：(1)近10年样区森林资源碳贮量和碳密度均获得较大程度的增加，碳贮量增加1.00TgC，平均碳密度增加2.13MgC/hm2；(2)森林碳贮量和碳密度的增加因重大森林恢复计划实施的非均衡性在空间上呈现显著差异，尤其方斗-七曜所夹槽谷区和七曜山南部中山区增幅较快；(3)关键林分因子，碳增汇能力最强的是松、杉、柏及针阔混，累计达1.36TgC，且主要集中于中、幼龄林阶段，累计碳增量0.94TgC；(4)近10年样区重大森林恢复计划共实现碳增汇0.97TgC，占同期森林碳增量的97.66%；平均碳密度增量7.64MgC/hm2，明显高于恢复计划未覆盖范围的森林碳密度增加值，尤其是天然林保护工程碳增量最大，占恢复计划实现碳增汇总量的85.57%；(5)更为重要的，因碳增汇主要发生在中、幼龄林阶段，在中、幼龄林向近、成熟林演化过程中，伴随森林碳密度的增加，仍会展现出较大的碳增汇潜力；(6)研究有助于丰富人们对现已开展的重大森林恢复计划成效的理解和认识，为未来应对和减缓气候变化适应性对策的制定提供科学依据。

重大森林恢复计划；碳增汇效应；关键林分因子；森林资源二类清查；石柱县

森林生态系统作为陆地生态系统的主体，在维持全球碳平衡和应对气候变化中占有特殊地位[1- 5]。造林、再造林以及加强对现有森林资源的管护是国际社会公认的森林碳增汇基本途径[6- 10]。中国自1998年以来相继开展六大林业工程，如基于农耕地的造林-退耕还林，恢复森林植被的再造林和对现有森林的管护-天然林保护。无论是在未种植过树木的土地上造林，还是在已造林砍伐迹地上重新造林，亦或是对现有退化森林生态功能完整性的恢复，都将对大气中的CO2起到很好的消纳作用，对中国林业碳增汇贡献巨大[11- 12]，有助于国家层面政府承诺的“413”目标的实现(“413”是中国林业应对全球气候变化的国家承诺之一，即以2005年为基期年，2020年为目标年，2020年森林面积较2005年增加4000万hm2，蓄积量较2005年增加13亿m3，简称为“413”目标)。

已有文献对国家和地区尺度某一林业工程的碳增汇潜力或效应评价的研究较多，如王效科等[13]基于近三次森林资源清查资料和六大林业规划估算中国森林植被的固碳现状和潜力，胡会峰和刘国华等[14]基于第四次清查资料估算天然林保护工程实施头5年的固碳能力，等等。但对区域林业工程碳增汇效应的系统估算、评价较少。重庆森林作为西南林区的主体之一，大多分布于长江上游地区，具有重要的水源涵养与防护功能，是维系长江流域生态平衡的主要天然屏障[15]。在区域上，重庆主要实施天然林保护、退耕还林、石漠化治理、重庆森林工程、自然保护区建设等林业工程。本研究选取重庆市森林大县之一的石柱县为样区，通过对各大林业工程的碳增汇数据分析，评估各林业工程的碳增汇效应与潜力，为今后重庆乃至中国森林碳汇管理提供科学决策依据。

1 材料与方法

1.1 区域概况

石柱县(108°00′—108°29′E，29°39′—30°33′N)地处渝东地区，幅员3012.24km2。地势东高西低，拥有“两山夹一槽”的地貌格局，境内以中低山占93.79%。气候属盆周山地中亚热带湿润季风气候区。植物类型主要为亚热带、温带植被，在原四川省植被区划中属达县-涪陵植被区。海拔1000m以下为亚热带偏湿性常绿阔叶林、亚热带竹林，海拔1000—1500m地带为亚热带常绿阔叶林，海拔1200m以下槽洼地带有马尾松。海拔1500m以上地带为亚热带常绿与落叶阔叶混交林带(图1)。

石柱县森林资源较为丰富，是重庆市森林资源大县之一，位居第四位。自1998年以来，先后实施以天然林保护、自然保护区建设、退耕还林、石漠化治理、重庆森林工程等为主的五大林业建设工程。现有林地20.72万hm2，森林覆盖率52.8%，林木覆盖率71.3%，活立木蓄积113万m3。

图1 样区位置、地貌格局、重大森林恢复计划的空间分布Fig.1 The sampling site, its relief patterns and thespatial distribution of major forest recovery plana为沿江一层山脊平坝区，b为方斗-七曜所夹槽谷区，c为方斗山中低山区，d为七曜山南部中山区，e为七曜山北部高山区

1.2 数据来源

基础数据来源 经矫正处理的2010年11月的SPOT- 5遥感影像图(2.5m分辨率，145景)来源于重庆市森林资源监测中心；1∶1万标准分幅地形图(.dwg格式，136幅)、分社行政区划矢量图、以乡镇为单位的2010年森林分类经营区划成果图(.psd格式，32幅)来源于样区林业局。

森林资源二类调查数据 2002年1∶1万森林资源二类清查矢量图和调查报告来源于样区林业局，包括林分(小班)类型、组成树种、林分面积以及林分立木蓄积信息，同时还提供样区1988年森林资源的总面积、总蓄积。2012年森林资源二类清查资料由本课题组与重庆市林业科学研究院、重庆市林业规划设计院历时16月共同完成，涉及2012年森林调查矢量图、调查报告、DEM数字高程模型。

林业工程数据 石漠化治理工程矢量图来源于重庆市森林资源监测中心；天然林保护工程图(.jpg格式)，自然保护区建设工程图(.jpg格式)，用于提取退耕还林工程(371幅)、森林工程(215幅)的1∶1万工程竣工验收图(.psd格式，A4纸大小，北京54坐标)来源于样区林业局。

1.3 数据处理

(1)2012年清查资料处理 首先，野外实地调查，建立遥感解译标志，此基础上，结合地形图开展室内人工目视解译(小班区划)，尤其对影像去云后仍不易判别的则依据等高线的疏密和地类分布间的关系进行区划；其次，开展外业核查，将解译完成后按村生成小班区划图，实地进行到社小班界核实、修正、调绘，填写小班测树因子信息，拍摄小班照片；最后，对照野核查结果给予室内小班区划的修正和补充，录入并导入小班卡片数据，最终生成2012年森林资源调查矢量图。关键林分因子既包括林分(森林)类型又囊括主要的小班的主要因子(尤其林龄和起源)，为便于分析不同森林类型、林龄和起源的碳增汇效应，研究将它们归结为关键林分因子。

(2)2002年清查资料处理 坐标转换，2002年森林调查矢量图采用北京54坐标，而2012年森林调查矢量图采用西安80坐标，为方便数据分析，对2002年森林调查矢量图进行坐标转换；空间矫正，根据最新1∶1万地形图对2002年森林调查矢量图进行空间矫正；县界统一，由于行政县界发生变化，为使本研究严格保证在同一区域，利用2012年最新县界对2002年森林调查矢量图进行矫正。

(3)林业工程图处理 图幅号转换，.psd格式的林业工程图均为北京54地形图上直接勾绘的图片格式，借助图幅号工具转换为新图幅号展开位置对应；位置矫正，在CAD中利用2010年矢量化地形图，比对近似地物矫正工程图位置；数字化工程图，在CAD中数字化林业工程图斑，得到.dwg格式林业工程图；在ArcGIS中将.dwg格式林业工程图转换为.shp格式，得到各工程界线的矢量图；对工程重合部分依据“退耕还林>自然保护建设>天然林保护>重庆森林工程>石漠化治理”原则进行去重处理，然后对照2012森林调查矢量图和影像图，再次核对各森林工程，对工程图斑明显落在耕地的小班，咨询样区村林业员进行核实，如为林地则根据小地名进行位置调整(图1B)。

1.4 数据分析

(1)碳贮量计算 采用方精云等[16- 17]换算因子连续函数法，基于林分(小班)尺度计算森林碳汇。生物量计算模型：

式中，D为生物量；Sij、Vij分别为第i类森林第j林分(小班)面积和蓄积；m、n分别为森林类型、林分(小班)数量；a、b为各森林类型换算因子参数，取值参见文献[16- 17]。文中计算的森林碳贮量仅指林木的活生物量，生物量蓄积转换系数取0.5[18- 19]。运用FMGIS软件计算林分蓄积，进而测算林分(小班)碳贮量和碳密度及区域碳贮量。

图2 数据分析流程Fig.2 The flowchart of data analysis in this study

(2)空间叠加分析 利用两期森林调查矢量图及与林业工程矢量图的空间耦合关系，运用空间叠加分析，在ArcGIS中生成2002—2012年新增林地矢量图、2002—2012年非乔木林地演变为乔木林地矢量图、2002—2012年皆为林地的矢量图。此基础上，使用上述碳贮量计算方法，计算出2002—2012年间不同森林资源变化条件下的碳贮量变化。同时，将各林业工程类型界线矢量图与其进行叠加，生成各林业工程森林资源碳贮量变化矢量图，测算各工程带来的碳贮量变化(图2)。

2 结果与分析

2.1 森林碳增汇效应总体特征

样区森林资源碳贮量和碳密度均获得较大程度的增加。表1可看出，10年间样区森林资源碳贮量由2.16TgC增加到3.16TgC，年均增长率3.88%，远高于全国年均增长率(1.6%[13])；平均碳密度由18.39MgC/hm2增加到20.48MgC/hm2，年均增长率1.08%。森林碳贮量的增加不仅得益于退耕还林、石漠化治理等造林、再造林带来的森林面积增加(10年间样区森林面积增加3.64×104hm2，年均增加2.64×103hm2)；而且得益于同期天然林保护、自然保护区建设等驱动的现有森林植被恢复，大大提高森林完整性，使非乔木林演化为乔木林，原乔木林树高、胸径均有很大幅度的增长。

样区森林碳贮量增加空间上呈显著的区域差异性格局。表1和图3可看出，10年间碳贮量增加量最大的是方斗-七曜所夹槽谷区，达0.42TgC，其次是七曜山南部中山区为0.34TgC，而最低的是沿江一层山脊平坝区和七曜山北部高山区。样区近10年森林碳贮量增加量和变率最大的均出现在基底植被较差且生态环境较为脆弱的方斗-七曜所夹槽谷区，而植被本身较好的七曜山北部高山区相对较低，即森林碳储量基底较多的七曜山北部高山区则基本处于平衡状态。植被基底本身较好的七曜山北部高山区，海拔最高、植被保存完整，又是大风堡市级自然保护区的腹地，人为扰动强度较低，以增加森林面积为主的退耕还林、森林重庆、石漠化治理等重大森林恢复计划很少布局，而植被相对较差的方斗-七曜所夹槽谷区则较多，从而导致森林碳贮量和变化率的大幅度增加。

表1 样区不同区域森林碳贮量、碳密度及其动态变化

样区森林碳密度增加在空间上呈现明显的区域差异性。2002—2012年，样区森林碳密度变化较大的出现在七曜山南部中山区和方斗-七曜所夹槽谷区，分别增加4.08MgC/hm2和3.96MgC/hm2，其次是方斗山中低山区为3.16MgC/hm2，而增加最少的发生在七曜山北部高山区，仅为0.62MgC/hm2(表1和图3)。较2002年的变率看，最大的是方斗-七曜所夹槽谷区，为30.51%，其次是七曜山南部中山区(22.62%)，而最低的是七曜山北部高山区，仅为2.64%。整体上看，森密度增加量和变化率，七曜山南部中山区和方斗-七曜所夹槽谷区高于方斗山中低山区和沿江一层山脊平坝区，而最低的均是七曜山北部高山区。产生样区近10年森林碳密度增加的原因与碳贮量变化的类似。

分析发现，样区多属水土流失和石漠化严重的生态脆弱区，尤其沿长江及主要支流流域的生态治理和水土保持压力巨大，为营造良好的生态屏障，提高林农福祉，大量森林恢复计划在此开展和示范，特别是速生丰产林的种植，对样区森林碳增汇的贡献巨大。特别是，天然林保护工程实施后，因禁扰封育，林农及相关林业生产与占用行为的扰动大大减弱，在湿热气候条件下，大量无立木林地、宜林荒山地、疏林地朝灌木林地向有林地方向演化，这一过程对森林碳增汇效应有显著影响。加之，偏远区未实施天保工程封山育林的宜林地因人为扰动的减少或程度的降低，逐渐演化为林地，也有助于森林碳汇的增加。然而，高山区因多为天然林，长势较好，生态系统完整，成熟林或过熟林主要分布在这一地区，当然，碳增汇的空间和势头(潜力)较人工林区相对较少。

图3 样区2002和2012年森林碳密度及其动态变化Fig.3 Carbon density in 2002 and 2012, and its dynamic changesduring 2002-2012 in the study site

2.2 关键林分因子碳增汇效应

主要森林类型碳增汇能力以松、杉、柏及针阔混较显著。近10年样区松、杉、柏及针阔混累计增加碳贮量1.36TgC，但增汇最大的不是面积大、分布广的马尾松，而是针阔混，增加0.68TgC，杂木林因面积急剧萎缩(10.18hm2)，碳贮量减少0.57TgC(表2)。碳密度增加量较大的是柏木类和落叶松，分别增加16.84MgC/hm2和16.29MgC/hm2，其次是杉木10.84MgC/hm2，而增量最低的则是优势树种马尾松，仅增加3.22MgC/hm2。不同森林类型碳贮量和碳密度增幅看，近10年碳贮量增幅最大的是针阔混，为2002年的8.5倍，其次是柳杉、水杉等为7.0倍，而再次是杉木和柏木类分别为2.6倍和2.8倍。马尾松因2002年本身的基数较大，仅增加35.52%。尽管主要森林类型碳贮量和碳密度总体均有一定程度的增加，但不同森林类型的增幅与增量因基底数值的差异并不呈相同趋势。

主要森林类型碳贮量和碳密度的增加不是由单一的重大森林恢复计划的作用所诱发，而是其中一个或两个工程主导，其他工程协同作用的结果。天然林保护和自然保护区建设，促使大量灌木林正向演化为针阔混；退耕还林和森林重庆驱使马尾松面积的增加，而天然林保护和自然保护区建设又使其质量大大提升。然而，柏木类因对困难立地(立地条件较差，如土层较薄、土壤贫瘠、坡度较陡等，常常是造林的难点地区)的适应性较强，成为退耕还林、石漠化治理和森林重庆(尤其通道森林)的适生植物种类，柳杉较为适宜于在水系周围布局而成为森林重庆(特别水系森林)的首选。而且，受经济利益驱动，部分杂木林被开发用作用材林或经济林种植。这样，在主要森林类型面积和质量双重提高的情况下，碳贮量和碳密度定会获得较大程度的增加。

不同龄级森林碳增汇能力主要集中于近熟林及以下龄级。近10年样区幼龄林、中龄林和近熟林累计碳增量0.94TgC，占总碳贮量动态的94.00%，尤其是幼龄林碳增量占63.00%(表3)。但是，碳密度动态随龄级的演替呈先升高至成熟林阶段而至过熟林时期降低的倒“U”型格局，在成熟林处增量达到最高8.09MgC/hm2，其次是近熟林4.13MgC/hm2，而过熟林因处演化后期则增量降低2.03MgC/hm2。不同龄级森林碳贮量和碳密度增幅趋势一致，但呈后者低于前者的态势。10年间样区碳贮量和碳密度增幅最大的是成熟林，分别为2002年的2.67倍和41.07%，其次是近熟林增幅分别为1.43倍和19.69%，而增幅最小的是中龄林，仅分别为7.97%和11.39%。

表2 样区不同森林类别碳贮量、碳密度及其动态变化

幼林龄和中龄林在面积上的增幅占据样区森林主要龄级动态的基本格局，但因大多属2002年以来退耕还林、森林重庆和石漠化治理中造林或天然林保护和自然保护区建设中森林恢复的结果，未来朝以下逐龄级演化的空间较大，碳密度增加潜力显著。成熟林和近熟林固然碳密度较高，但在天然林保护和自然保护区建设中伴随高碳密度马尾松、杉木、柏木类等朝成熟林和近熟林方向演进，碳密度增加较快。过熟林碳密度增加处“峰”值后的下滑阶段，10年间除部分过熟林被砍伐外尚有部分已经老化，结果出现在面积减少的同时碳密度增加也呈降低趋势。为此，提升样区森林的碳增汇能力，最为重要的是实施人工促进更新，加快中、幼龄林向近熟林及以下龄级的演变。

表3 样区不同森林龄级碳贮量、碳密度及其动态变化

不同起源森林碳增汇能力呈天然林显著高于人工林。近10年样区无论是碳贮量还是碳密度动态，天然林均是碳增汇的主要贡献者，在碳贮量增加中占85.00%，人工林增量仅是天然林的1/6，而碳密度增加上天然林高达1.69MgC/hm2，人工林仅为天然林增量的41.42%(表4)。比较不同起源森林碳贮量和碳密度的增幅发现，碳贮量增幅人工林高于天然林，而碳密度则相反。10年间人工林碳贮量增幅为58.85%，碳密度增幅为3.92%，而天然林的相应增幅分别为44.74%和8.83%。

人工林碳贮量增幅快于天然林主要源于10年间退耕还林、森林重庆和石漠化治理的实施，驱使6.68×103hm2人工林的种植(尤其是经济林木)，为2002年面积的44.30%，而尽管天然林的面积因天然林保护和自然保护区建设的开展也获得很大程度的增加，达2.97×103hm2，但因本底基数大，增幅仅为28.96%。天然林碳密度增幅高于人工林的原因在于，在天然林保护和自然保护区建设下不同龄级森林逐渐向下一级演化，如幼龄林转换为中龄林、中林龄转换为近熟林等，从而促使碳密度的增加，而人工林因由林业工程而来，种植时间段，如2002年退耕还林、2008年森林重庆等，致使大部分人工林处于幼、中林龄阶段，碳密度增长幅度较低，但未来碳增汇潜力较大。

表4 样区不同森林起源碳贮量、碳密度及其动态变化

3 讨论

表5可看出，近10年样区重大森林恢复计划共实现碳增汇0.97TgC，占同期森林碳增加量的97.66%；平均碳密度增量7.64MgC/hm2，明显高于恢复计划未覆盖范围的森林碳密度增加值。可以说，重大森林恢复计划对样区森林碳增汇功能的发挥起到关键作用，碳增汇效应十分显著。

表5 样区重大森林恢复计划下的碳增量和碳密度变化

3.1 天然林保护工程的碳增汇贡献

天然林保护工程碳增量最大，达0.83TgC，占恢复计划实现碳增汇总量的85.57%。天然林保护工程属实施最早、覆盖范围最广的林业工程，达1.11×105hm2，占森林恢复计划实施面积的87.89%，主要发生于“两山”区，尤其是七曜山北部高山区(扣除大风堡自然保护区)和南部低山区最为集中。不同工程上封山育林碳增汇贡献最大(占61.20%)，不同龄级上中、幼龄林是碳增汇的主要贡献者(占84.15%)。中、幼龄林主导，表明未来天然林保护区未来碳增汇潜力巨大。

对难依靠自然恢复的天然林施加人工促进更新造林是最直接、最有效的恢复路径，且这一过程森林碳增汇效应显著高于天然林保护工程实现碳增量的平均水平。表6可看出，10年间样区天然林保护工程实施人工造林7.70×103hm2，碳增量0.13TgC，占天然林保护工程碳增汇的15.85%。困难立地和种源匮乏条件下，特殊生态脆弱区的森林不能通过保护、封禁措施提高生态系统完整性，需要借助适生乡土树种补植实施外界人为的促进，达到林地健康演替和生态完整性提升。

封山育林是基于立地条件较好、种源较丰富且能依托保护促进幼树更新的恢复措施，因实施范围广，且封山前植被长势较差，碳增汇效应最大，贡献率最高。10年间样区封山育林2.02×104hm2，碳增量0.51TgC，占天然林工程碳增汇的62.20%(表6)。不同林龄级的碳增汇贡献上，中、幼龄林显著高于近、成熟林，分别为(43.14%和41.18%)和(7.84%和7.84%)。封山育林主要发生在无立木林地、宜林荒山荒地区，森林恢复后的自然演化较慢，需要很长时间才能由中、幼龄林发展到近、成熟林，致使封山育林区近、成熟林相对较少，碳增量较低。然而，伴随封山育林时间的延伸，未来中、幼龄林朝近、成熟林演化的空间较大，能够实现更大的碳增汇贡献。

表6 样区天然林保护工程碳增量及其在不同龄组下的分布

森林管护是实现对现有天然林实施保护、减少商品性砍伐、降低资源消耗的最佳人为措施，覆盖范围广，因管护前植被长势较好且多处于中、幼龄林阶段，碳增汇效应低于森林恢复计划的平均水平。表6发现，10年间样区天然林保护工程中实施森林管护1.11×105hm2，碳增量0.18TgC，占天然林工程碳增汇的21.95%。而且，中、幼龄林仍然是碳增汇的主要贡献者，分别占50.00%和33.33%，过、成熟林因面积较小，碳增汇效应不显著，但类似于封山育林，未来碳增汇的空间较大。

3.2 退耕还林工程的碳增汇贡献

退耕还林碳增量0.05TgC，占恢复计划实现碳增汇总量的5.15%。退耕还林工程覆盖样区24个乡(镇)，重点分布在沿江一层山脊平坝区、方斗山中低山区和方斗-七曜所夹槽谷区，主要树种有马尾松、柏木、柳杉、桤木、白杨等(表7)。退耕还林工程起止于2002—2006年，森林龄级至目前多以中、幼龄林为主，达4.65×103hm2，占退耕还林工程中已演化为森林面积的93.15%，近、成熟林仅占6.85%。这样，中、幼龄林碳贮量达45088.17MgC，占退耕还林工程总碳增量的90.18%，近、成熟林的碳贮量仅占9.82%。然而，退耕还林工程森林平均碳密度10.02MgC/hm2，其中，中、幼龄林平均碳密度9.70MgC/hm2，近、成熟林平均碳密度14.33MgC/hm2。不难看出，对于退耕还林工程而言，伴随大量中、幼龄林朝近、成熟林的演化，未来仍有较大碳增汇潜力和空间。

不同森林类型看，退耕还林工程中马尾松实现碳增汇最多，达22881.52MgC，占工程总碳增汇的45.76%，平均碳密度为13.68MgC/hm2，较样区平均水平高出3.66MgC/hm2。而且，中、幼林马尾松的碳贮量占马尾松全龄级的比重分别为65.25%和32.04%。即是说，中龄林马尾松是样区退耕还林工程碳增汇的主要贡献者。柏木林属退耕还林工程中仅次于马尾松的碳增汇提供者，占工程总碳增汇的30.92%，平均碳密度17.12MgC/hm2，显著高于样区平均水平70.01%。柏木类幼龄林占据退耕还林工程中柏木类种植面积的98.23%，而且，中龄林碳密度较幼龄林高6.01%，伴随柏木幼龄林朝中龄林及以下龄级转化，退耕还林工程中的柏木类仍有较大的碳增汇空间。其他森林类型碳增汇效应较小，累计占工程总碳增汇的23.32%，平均碳密度仅为4.83MgC/hm2，约是样区平均水平的1/2。当然，伴随森林龄级由幼龄林向成熟林的演化，其他森林类型未来也有一定的碳增汇潜力。

表7 样区退耕还林工程碳增量在不同树种和龄组下的分布

样区林业局数据显示，退耕还林工程实施总面积(实际补偿给农户的)共10771.57hm2。但本文使用的具有一定碳增汇效应的成林面积尚未占到工程实施规模的一半(46.32%)，且以幼龄林为主，这在很大程度削弱了退耕还林工程理应可能发挥的碳增汇效应。样区农民外出胁迫下退耕还林的森林经理欠账太大，造林成效较差，成林缓慢，是诱发退耕还林工程成林面积较小的主要动因。而且，实施过程中“适地适树”把握欠佳，造成的退耕还林树种因不适合特定的立地条件而展开更换或补植，从而出现树种林龄较小，达不到成林统计的要求。因此，加强退耕还林的经营和管理，强化和巩固退耕还林工程成效，有助于增强样区退耕还林工程碳增汇效应的人为调控。

3.3 其他恢复计划的碳增汇贡献

样区其他恢复计划共产生碳增汇0.10TgC，占恢复计划实现碳增汇总量的9.28%，其中，自然保护区建设碳增汇0.07TgC，石漠化治理碳增汇0.01TgC，重庆森林工程碳增汇0.01Tg1C(表5)。

自然保护区建设中的碳增汇以马尾松和柳杉、水杉为主，分别分解保护区建设碳增汇的46.14%和46.49%，其他森林类型碳增汇仅占7.37%(表8)。不同龄级看，中、幼龄林碳增汇达63111.63MgC，占保护区总碳增汇的87.97%，近、成熟林碳增汇比重较小。为此，自然保护区内伴随中、幼龄林向近、成熟林的演化，将释放较大的碳增汇潜力和空间。目前，自然保护区内受到来自两个方面的扰动胁迫，对碳增汇能力的发挥构成较大影响，如国家重点工程-万胜坝水库建设对林地的淹没且就地后靠移民产生的相对集中对林地保护的压力、沪蓉高速与冷黄路的连接贯通对林地的破坏等。

表8 样区自然保护区建设工程碳增量在不同树种和龄组下的分布

石漠化治理工程中的碳增汇以马尾松和杉木林为主，分别占治理工程碳增汇的45.33%和35.91%，其他森林类型占18.76%(表9)。不同龄级看，中、幼龄林碳增汇达6223.68MgC，占治理工程总碳增汇的96.45%，近、成熟林所占比重甚微。而且，中、幼龄林高达8.27×102hm2，平均碳密度的增量为7.53MgC/hm2，近、成熟林0.76×102hm2，平均碳密度的增量为6.01MgC/hm2。石漠化治理工程中，在中、幼龄林朝近、成熟林龄级演化时，将实现巨大的碳增汇潜力。但是，因样区石漠化重点发生在乌江水系和“两山区”，尤其是七曜山海拔1400m以上区最为严重，这里，土壤瘠薄、水土流失和漏失突出，治理后树木生长缓慢，“小老树”普遍出现，致使碳增汇能力较弱。

表9 样区石漠化治理工程碳增量在不同树种和龄组下的分布

重庆森林工程碳增汇以杂木林和马尾松为主，分别占森林工程碳增汇的41.99%和28.71%，其他森林类型占29.30%(表10)。不同龄级看，中、幼龄林碳增汇8922.13MgC，占工程碳增汇总量的93.95%，近、成熟林仅占6.05%。而且，中、幼龄林1.07×103hm2，平均碳密度的增量为8.34MgC/hm2，近、成熟林0.69×102hm2，平均碳密度的增量为8.32MgC/hm2。这样，在中、幼龄林演化为近、成熟林也将释放较大的碳增汇潜力。但是，重庆森林工程因实施时间较短，新造林多为中、幼龄林，而且，除石漠化治理工程外，一旦重庆森林工程与其他工程重叠时都归并到其他工程范围内，使得本文重庆森林工程碳增汇效应测算面积较实际实施面积小，进而体现为森林工程碳增汇能力较弱。

表10 样区重庆森林工程碳增量在不同树种和龄组下的分布

4 结语

2002—2012年的10年间，样区实现碳增汇1.00TgC，年均增长率3.88%，平均碳密度增加2.13MgC/hm2，年均增长率1.08%。样区碳增汇(碳贮量和碳密度)呈现显著的区域差异，尤其是天然林保护和退耕还林工程实施较多的方斗-七曜所夹槽谷区和七曜山南部中山区。

关键林分因子，碳增汇能力最强的是松、杉、柏及针阔混，累计达1.36TgC，而单一针阔混的碳增量占50.00%，碳密度增加最大的是柏木和杉木，优势树种马尾松增加最低。而且，中、幼龄林及以下龄级累计碳增量0.94TgC，占总碳贮量动态的94.00%，尤其是幼龄林碳增量达0.63TgC，占63.00%，碳密度动态随龄级的演替呈倒“U”型格局，在成熟林处增量达到最高8.09MgC/hm2。

近10年，样区重大森林恢复计划实现碳增汇0.97TgC，占该时期总碳增汇的97.66%，且平均碳密度增量7.64MgC/hm2，明显高于恢复计划未覆盖范围的森林碳密度增加值。其中，天然林保护工程碳增量最大，达0.83TgC，占恢复计划实现碳增汇总量的85.57%，其次是退耕还林工程，碳增汇0.05TgC，占恢复计划实现碳增汇总量的5.15%，而其他恢复计划共产生碳增汇0.10TgC，占恢复计划实现碳增汇总量的9.28%。更为重要的，样区重大森林恢复计划的碳增汇主要发生在中、幼龄林阶段，在中、幼龄林向近、成熟林演化过程中，随着森林碳密度的增加，仍会展现出较大的碳增汇潜力。

本研究的数据基础主要使用样区两次“森林二类清查”信息，虽然在清查的过程中注重样方调查和抽样调查验证，但这里的样方和抽样与严格意义上的森林生物量或蓄积量的样方调查有很大不同。为此，未来的工作重点即是在样区针对特定立地条件，布局森林生物量计量测算样方，同时，增补资源类型核查野外踏勘点，进一步矫正二类清查资源分布图。但是，本研究获得的基本结果和结论总体上反映样区森林碳增汇的宏观格局，尤其是重大森林恢复计划在其中的贡献和未来潜力，它不会因数据精度的核查而发生较大的变化。因此，研究有助于提高人们对人为调控气候变化的理解和认识，为未来从国家或区域层面制定人为应对气候变化的措施提供科学依据和数据支撑。

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Estimatingcarbon sequestrationof the major forest recovery plan:based on the analysis of forest inventory data of Shizhu County

LIAO Mingrong1, SHAO Jing′an1,*, GUO Yue1, HUANG Zhilin2, WU Zhaoping1

1ChongqingNormalUniversity,GeographyandTourismCollege,Chongqing400047,China2KeyLaboratoryofForestEcologyandEnvironment,StateForestryAdministration,ResearchInstituteofForestEcologyEnvironmentandProtection,ChineseAcademyofForestry,Beijing100091,China

Since the late 1990s, the Chinese government has implemented six major forestry projects to increase forest carbon sequestration through afforestation, reforestation, and forest restoration. This paper estimatedthe amount of forest carbon sinks,using forest resource inventory data and forestry engineering data and conversion factors continuous function method. The amount of carbon sequestration of the last 10 years has been estimated to find out the major forest recovery plan′s effect of carbon sinks. The results showed that:(1)In the past 10 years, carbon storage and density forest resources in sample have greatly increased. Carbonsequestration of forest has increased 1.00TgC and average carbon density of forest has increased 2.13MgC/hm2.(2) There was a significant regional difference in the forest carbon sequestration and carbon density increases due to thenon-equilibriumof the major forest recovery plan. The increase of the forest carbon sequestration and carbon density was occurred mainly in the valley between the Fangdou Mountain and Qiyao Mountain, because the Natural Forest Protection Project and the Grain for Green Projectcarried out more here. (3) Carbon sinks of pine, cedar, cypress and mixed coniferous increased as many as 1.36TgC. Carbon sinks of nearly mature forest and middle-aged forest and young forest increased more.Carbon sinks of middle-aged and young forest increased as many as 0.94TgC. Natural forest can save more carbon the plantation. (4) In the past 10 years, 97.66% carbon sequestration was caused by the major forest recovery plan. The average carbon density has increased 7.64MgC/hm2and it was higher than areas not covered by the major forest recovery plan. Carbon sequestration caused by the Natural Forest Protection Project was the most and it accounted for 85.57% of the total.Carbon sequestration caused by the Grain for Green Project was just 0.05TgC because of the late implementation time and bad effectiveness. (5) Carbonsequestration caused by the major forest recovery plan was mainly focus on middle-aged forest and young forest. Middle-aged forest and young forest have great potential to increase carbon sinks when they evolve into nearly mature forest and mature forest. (6) This study helps people to understand and recognize the effectiveness of the major forest recovery plan, and provides a scientific basis for developing policy to respond to and slow down global change.

major forest recovery plan; carbonsequestration;key stand factors;forest resource inventory; Shizhu

国家科技支撑计划项目(2011BAD38B04); 教育部科学技术研究重点项目(210181); 重庆市科委自然科学基金(2009BB7239)

2013- 07- 28;

2014- 06- 13

10.5846/stxb201307281964

*通讯作者Corresponding author.E-mail: shao_ja2003@sohu.com

廖明蓉，邵景安，郭跃，黄志霖，吴朝平.重大森林恢复计划下的碳增汇效应——基于石柱县两次森林资源二类清查的分析.生态学报,2014,34(16):4707- 4719.

Liao M R, Shao J A, Guo Y, Huang Z L, Wu Z P.Estimatingcarbon sequestrationof the major forest recovery plan:based on the analysis of forest inventory data of Shizhu County.Acta Ecologica Sinica,2014,34(16):4707- 4719.