基于森林资源连续清查的森林碳储量估算1)——以内蒙古呼伦贝尔地区为例

王文波 姜喜麟 赵鹏武

(国家林业局调查规划设计院，北京，100714) (国家林业局发展规划与资金管理司) (内蒙古农业大学)

责任编辑:张 玉。

森林是陆地生态系统的主体，是国家、民族生存的资本和根基。仅占陆地面积的27%的全球森林面积保存着陆地生物量的85%，储存着全球植被碳储量的80%以上和全球土壤碳储量的40%以上的碳［1－2］，在调节气候变化、减缓温室效应方面具有不可替代的作用［1－3］。森林碳储量的估算，目前主要有蓄积量法、生物量法、基于蓄积量法、生物量法的生物清单法。但是，实质上准确估算森林植被碳储量的前提，是准确估算其生物量。森林资源清查资料，具有分布范围广、森林类型全、时间连续性强等优点，进行区域森林植被碳储量的估测具有一定优势［4］。

我国大尺度碳储量估算方法的探索，始于上世纪90年代中期。方精云等［5－6］利用野外实测结合全国森林资源清查资料，开始探讨大尺度的森林碳储量估算;李海奎等［7］以回归模型估计法，推算区域乔木林碳储量;刘国华等［8］利用森林资源清查资料，推算了我国近20 a 森林碳储量动态;徐新良等［9］在分析研究我国森林生态系统主要优势树种生物量和蓄积量关系的基础上，根据全国森林资源清查资料，得出了我国70年代以来森林生态系统植被碳储量的时空动态变化特点和规律［10］。近些年，随着方法体系的不断成熟和行业的需求，河北、福建、黑龙江、云南、河南、山西、辽宁、浙江、江苏、广东、内蒙古等地，均通过森林资源连续清查数据进行大尺度的森林碳储量估算［11－21］。

本文以呼伦贝尔地区2010年森林资源二类清查数据为基础，以联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)推荐方法进行了内蒙古呼伦贝尔地区森林碳储量评估，旨在为区域碳平衡研究提供基础资料，为国家实施天然林全面禁伐，增强生态功能措施，制定区域应对气候变化方案提供参考。

1 研究区概况

内蒙古呼伦贝尔市，地处东经115°31'～126°4'、北纬47°5'～53°20'。东西630 km、南北700 km，总面积2.53×107hm2。境内内蒙古大兴安岭林区东西宽约384 km、南北长约696 km，与俄罗斯和蒙古边境线长约440 km;地理坐标为东经119°36'～125°19'、北纬47°3'～53°20';内蒙古大兴安岭林区总面积1.067×107hm2，约占整个大兴安岭林区面积的47%，占全国国有林区的11.0%。呼伦贝尔地区，大多数地区属于温带大陆性季风气候，≥10 ℃积温1 600～1 800 ℃，年平均气温在0.6～1.0 ℃之间;无霜期120 d 左右;年降水量400～450 mm。北部林区，属于寒温带大陆性气候，≥10 ℃积温1 400～1 700 ℃，最冷月平均气温－24 ℃以下，极端最低气温达－53.2 ℃;年降水量大于400 mm，湿润度0.6 以上。地带性森林植被有温带针阔混交林、夏绿阔叶林、寒温带明亮针叶林等森林植被，主要植物种类以耐寒冷的兴安落叶松(Larix gmelinii)占优势，其次为樟子松(Pinius sylvestris)，伴生树种为白桦(Betula plathylla)、黑桦(B.dahurica)、山杨(Populus davidiana)、蒙古栎(Quercus mongolica)等。

2 研究方法

2.1 生物量换算

主要采用《2006年IPCC 国家温室气体清单指南》推荐方法，IPCC 法森林生物量估算公式为［22－23］:mt=Vt×ρ×Fbe2×(1+R)。式中:mt为某一树种(森林类型)的总生物量;Vt为某一树种(森林类型)的总蓄积量;ρ 为某一树种组(森林类型)的木材密度;Fbe2为生物量扩展因子;R 为根茎比。此公式实际上属于材积源生物量法，也称生物量转换因子法(BEF)，是利用林分生物量与木材材积比值的平均值，乘以该森林类型的总蓄积量，得到该类型森林的总生物量的方法。Fbe=ρ×Fbe2×(1+R)。以上公式涉及的ρ、Fbe2、R 为缺省值，也可称为是缺省参数，需要在国家尺度或区域尺度进行确定;这些值的确定，有很大不确定性，对评估结果影响较大。本研究在IPCC 推荐使用的缺省值和《中国初始国家信息通报》(2006)给出的参考值的基础上，根据研究区实际情况和以往研究文献［24－25］，对ρ、Fbe2、R 进行了适当调整。

2.2 碳储量计算

目前，无论在森林群落或森林生态系统尺度上，还是在区域、国家尺度，联合国政府间气候变化专门委员会等国际组织以及世界各国对森林碳储量的估计，普遍采用的方法，是通过直接或间接测定森林生物量再乘以生物量中碳元素的含量(含碳率)推算而得。本研究中含碳率，参考IPCC 碳计量参数的缺省值和以往研究文献［24－29］获取。mc=mt×wc。式中:mc为某一树种(森林类型)的碳储量;mt为某一树种(森林类型)的总生物量;wc为某一树种的含碳率。

3 结果与分析

3.1 森林碳储量与分配

内蒙古呼伦贝尔地区有林地面积1.226 65×107hm2，森林植被碳储量为5.39×108t(此研究结论包括呼伦贝尔地区地方林业局和内蒙古森工集团所属的呼伦贝尔地区天然林和人工林，不包括灌木林)，相当于固定7.55×108t 标准煤燃烧排放的二氧化碳量，此研究结论占内蒙古森林碳储量6.9×108t的78%［7］，与闫德仁等［33］研究呼伦贝尔市林木碳储量为5.7×108t(包括灌木林)结论相近。其中:用材林碳储量为4.595 501×108t，占总碳储量的85%;防护林碳储量为5.694 54×107t，占总碳储量的11%;用材林和防护林碳储量占呼伦贝尔地区森林总碳储量的96%，是森林碳储量最核心的部分。呼伦贝尔地区有林地面积中78%的用材林占据了区域森林碳储量的85%，不同森林类型对森林碳储量的影响显著。结论符合以往研究结论［3］。此外，散生木碳储量1.713 58×107t、疏林地碳储量4.047×105t、特用林碳储量4.595 4×106t、四旁树碳储量1.578×105t，合计占森林总碳储量的4%(见表1)。综上所述，加强森林资源保护，提高森林防火，减少森林资源损失，能够大大提升当地的森林碳汇能力［30］。全面停止商业性采伐，以提高森林质量来提高森林碳汇功能十分必要而紧迫。

3.2 不同树种碳储量及碳密度

由表2可见:内蒙古呼伦贝尔地区主要由兴安落叶松、樟子松、白桦等11 个优势树种构成了不同的森林景观类型，其碳储量合计5.39×108t。其中:兴安落叶松林碳储量3.108 857×108t，占总碳储量58%，比例最大;其次是白桦林碳储量1.617 049×108t，占总碳储量的30%;此外，樟子松、蒙古栎、山杨林碳储量比例相当，合计占总碳储量的10%。11个优势树种林分碳密度分配，依然兴安落叶松最大(50.79 t·hm－2);其次是樟子松林、白桦林、山杨林等主要林分，分别为50.62、44.08、32.20 t·hm－2。岳华林碳密度较大，但是在内蒙古呼伦贝尔地区没有集中连片的大面积分布。

兴安落叶松、樟子松、白桦和山杨等优势树种，是内蒙古呼伦贝尔地区的主要建群种，占呼伦贝尔地区森林面积的85%，却占据了该区域森林碳储量的98%以上;仅落叶松和白桦林就占区域森林碳储量的88%;显然不同优势树种对区域森林碳储量的影响显著。此结论与国内诸多研究相吻合［3，10，21，30］。如果 兴 安 落 叶 松 林 经 过 采 伐 或 火 烧后，迅速由白桦林及山杨林或针阔混交林替代，成为次生林，森林质量下降，森林碳汇能力也随之下降。此外，兴安落叶松是寒温带明亮针叶林的重要组成部分，有学者研究认为，由于气候变化及人为干扰，内蒙古大兴安岭地区多年冻土南界北移，可能会造成兴安落叶松林北移出境［32］。依据此论断，应加强森林资源培育保护工程，保证乡土优势树种的培育和经营，保证森林质量及其服务、减缓气候变化进程、促进森林可持续发展，保证北方针叶林的巨大碳汇功能。

表1 不同森林类型碳储量及其分配

表2 不同优势树种森林面积、蓄积及碳储量分配

3.3 不同龄组用材林森林碳储量分配特征

内蒙古呼伦贝尔地区用材林面积9.594 5×106hm2，森林碳储量4.595 501×108t。其中:幼龄林1.177 1×106hm2，碳储量1.252 28×107t;中龄林4.765 4×106hm2，碳储量1.732 748×108t;近成熟林1.378 6×106hm2，碳储量7.662 69×107t;成熟林1.721 6×106hm2，碳储量1.413 827×108t;过熟林5.518×105hm2，碳储量5.574 29×107t。不同龄组用材林碳储量分布中龄林最高，其次是成熟林，在内蒙古呼伦贝尔地区成过熟林仍然是最大的碳库。在内蒙古呼伦贝尔地区，由于多年的采伐，森林结构发生了巨大的变化，中幼林分布面积较大，成过熟林面积大幅缩减，使得中龄林碳储量较大，这与我国东北天然林保护工程碳储量评估结果相似［30］。

表3 不同龄组森林碳储量及其分配

内蒙古呼伦贝尔地区单位面积碳储量(碳密度)，从大到小依次为过熟林、成熟林、近成熟林、中龄林、幼龄林。不同龄组用材林碳密度随林龄的增加而增大。此研究结论与以往研究结论相似［3－4，22］。呼伦贝尔地区内蒙古大兴安岭北部原始林区等生产难度较大的偏远山区，还保留着一些成过熟林，虽然面积不大，但是保存着巨大的生物量;因此其碳储量，尤其是碳密度非常可观。此结论符合成过熟林仍然能够发挥巨大“碳汇”作用的结论［31］。内蒙古呼伦贝尔地区森林资源主要分布在内蒙古森工集团所管辖的范围，以兴安落叶松林为主的北方针叶林达到成熟林需要100 a，达到过熟林需要140 a，能够持续稳定地发挥固碳能力需要1～2代人的努力使森林休养生息。所以，国家采取全面停止天然林商业性采伐，“把所有天然林都保护起来”，实施国家储备林建设工程、国有林场森林资源保护培育工程、山体生态修复工程等生态建设是最佳的选择。

4 结束语

森林减缓气候变化进程，是因为森林能够通过光合作用吸收大气中的CO2等温室气体，具有很强的固碳释氧、净化大气等生态服务功能。森林碳储量的核算，其核心是准确核算其生物量，然后乘以相应的含碳率。但是，不同研究方法得到的结果差异较大。本研究通过IPCC 评估指南提供的缺省值，结合前人研究文献进行参数调整，获得与相关研究相近的结论［7，33］。但是，通过加强基础研究，进行不同区域、不同优势树种基础数据库(生物量、含碳率、根茎比等)的更新和完善，必将提高碳储量评估的精度［24］，也为不同研究方法体系的精度调整和技术完善，为森林碳储量的动态评价积累基础数据。

通过本研究，已经明确加强森林资源培育保护工程，提高森林质量，是保持森林巨大碳储量的措施之一。我国未来的林业发展战略，将是继续深化林业改革、全面保护天然林、大力营造人工林，加强生态保护、推进科学修复，为生态文明建设创造更好的生态条件。2015年2月中发6 号文确定国有林场和国有林区改革方案，要加强森林资源培育保护工程，实行最严格的森林资源资产管理制度和监管体制;4月份，重点国有林区停止天然林商业性采伐范围扩大到黑龙江、吉林和内蒙古等地。森林质量的优化和改善，必将提高森林应对气候变化，促进人类经济社会绿色发展的进程;森林碳储量等生态服务的研究，将是更好地量化森林资源培育保护工程绩效的重要内容之一。

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