豫西杜仲碳汇造林碳储量预测

赵江红

(国家林业局调查规划设计院，北京 100714)

豫西杜仲碳汇造林碳储量预测

赵江红

(国家林业局调查规划设计院，北京 100714)

在项目区典型布设生物量调查样方15个，经过采样、称质量、烘干等环节，测算出基线情景碳储量；根据给定的杜仲林5、10、15、20年的平均胸径(D)和平均树高(H)，利用生物量扩展因子法预测杜仲的碳储量；从而算出杜仲碳汇造林项目的净碳储量。

生物量；碳储量；杜仲

前言

碳汇造林是指在确定了基线的土地上，以增加碳汇为主要目的，并对造林及其林分(木)生长过程实施碳汇计量和监测，而开展的有特殊要求的营造林活动。预测碳汇造林林木碳储量大小是碳汇造林投资项目前期咨询必不可少的环节。本文以豫西杜仲(Eucommiaulmoides)碳汇造林为研究对象，通过布设样方测算出基线情景碳储量，并利用生物量扩展因子法预测杜仲碳储量，从而算出杜仲碳汇造林项目的净碳储量，为碳汇造林项目碳储量预测研究抛砖引玉，为碳汇造林投资项目前期咨询提供参考。

1 项目区概况

造林地位于在河南省三门峡市灵宝市，海拔在700 m～1 500 m，坡度在5°～30°。现有植被以草本、小灌木为主，灌木主要有野枣、连翘、绣线菊、荆条等，覆盖度5%左右；草本主要有白草、羊胡草等，盖度80%～90%。土壤为棕壤，质地多为中壤，pH值在7～7.5之间。附近有水源，有乡村公路通达。该造林地权属清晰，具有县级以上人民政府核发的土地权属证书；自2000年1月1日以来一直处于荒芜状态，且适宜杜仲生长，符合《碳汇造林技术规定(试行)》中有关碳汇造林对土地类型要求的条件。

碳汇造林土地基线是指能合理地代表在没有开展项目活动时的碳吸收或碳排放状况，本项目基线情景是退化牧地，植物种类以草本、小灌木为主。

2 杜仲特性及其碳汇造林技术要求

杜仲(属杜仲(Eucommiaceae)科，唯一种，是我国特有的经济树种，既是名贵的药用植物，又是温带最好的胶源植物，另外根系发达，树形优美，也是良好的园林绿化和水土保持树种。杜仲生长较快，树龄20 a左右即可开始被利用。杜仲在我国的自然分布区域，大体上在秦岭、黄河以南，五岭以北，黄海以西，云贵高原以东，地理位置约在25°--35°N，104°--119°E，垂直分布范围在海拔300 m～2 500 m之间，以次生天然林和半野生状态散生树为主。杜仲中心产区大致在陕南、湘西北、川东、川北、滇东北、黔北、黔西、鄂西、鄂西北、豫西南地区。河南省灵宝市是国内留存的杜仲生长地之一，灵宝杜仲历史悠久，素有“小秦岭杜仲”之称，目前全市已发展杜仲4万余hm2，其种植、抚育管理技术比较成熟。2006年“灵宝杜仲”被国家质量监督检验检疫总局确定为国家地理标志保护产品。

采用人工植苗造林，造林时全部选用I级苗木，苗木株高80 cm以上，地径0.75 cm以上，根系完整，无病虫危害；造林密度为山地上部4 m×4 m，山地下部4.5 m×4 m，台地5 m×4 m，平均630株/hm2；运用当地成熟的杜仲造林技术基础，建设过程中尽可能采用能控制和减少CO2排放和节约能源资源的方法，例如土地清理、整理时尽可能保留原有植被，抚育过程中减少松土，防治病虫害、火灾发生，确保杜仲健康生长。

3 生物量与碳储量预测

3.1 预测思路

植物通过光合作用将大气中的CO2吸收并固定在植被与土壤当中，造林项目碳汇为项目实施后增加的碳储量与项目实施过程中和实施后减少的碳储量之差。直接预测植物的碳储量难度较大，通常采用间接方法预测。研究表明，植物碳储量与生物量成正比，通常为一常数(即生物量含碳率，或称含碳系数)，如常用的平均含碳系数为0.47[1]。由此，可通过预测生物量而获得碳储量数据。

通过造林项目实施，可增加的生物量包括地上生物量和地下生物量，地上生物量又包括林木的干、枝和叶，地下生物量主要是根 ，同时也可能造成某些生物量的减少，一部分是林木占用土地空间或通过林下遮荫而使灌木、草本的生物量减，另一部分是使用化肥，消耗油料等造成的碳泄漏，即释放碳。

由此，净碳储量可用公式表示为：项目净碳储量=林木碳储量-灌木和草本减少的碳储量-直接消耗的化肥、油料等的碳含量。

根据本项目的性质和目的，为简化预测过程，在预测中仅考虑林木、灌木、草本等因素，而不考虑化肥、油料等碳泄漏因素。碳储量按照以下公式计算：项目净碳储量=林木碳储量-灌木和草本减少的碳储量。

3.2 杜仲碳储量预测

杜仲碳储量预测必须基于2个基本条件，一是没有项目实施用地维持现状不变，基线碳储量为静态，二是造林密度不低于630株/ hm2。

依据当地提供的杜仲林木生长状况数据可知，杜仲林5年、10年、15年、20年时的平均胸径和树高分别为D5=5.8 cm，H5=5.3 m；D10=11.2 cm，H10=8.6 m；D15=15.6 cm，H15=11.0 m；D20=18.3 cm，H20=13.2 m。林木含碳系数取0.47[1]。

生物量扩展因子法

根据上述杜仲林的平均胸径D(cm)和平均树高H(m)，利用二元立木材积公式计算平均单株材积V(m3)，然后再通过生物量扩展因子法计算出最终生物量碳库中的碳储量。

杜仲林碳储量的具体计算如表1。计算说明：单株材积由立木材积计算公式求得，其中形数f取0.37；单位面积株数根据造林密度设计确定；蓄积量为单株材积与株数之积，由于造林密度较小，在集约经营下，假定15年内没有林木死亡，20年时的林木枯损率为3%；绝干质量由蓄积量乘木材密度除以(1-含水率)求得，木材密度取0.85[2]，树干含水率取35%[2]；林木生物量按照树干生物量占林木总生物量的30%计算[1]；碳储量为林木生物量与含碳系数之积。

从表1中可看出，5年的杜仲林木总碳储量为2.83 t/hm2；第6～10年的5年间，林木碳储量为17.10 t/hm2；第11～15年的5年间，林木碳储量为42.42 t/hm2；第16～20年的5年间，林木碳储量为67.94 t/hm2。

表1 杜仲林单位面积林木碳储量计算表年龄/a胸径/cm树高/m树干单株材积/m3密度/(株/hm2)蓄积/m3绝干质量/(t/hm2)林木生物量/(t/hm2)碳储量/(t/hm2)55 85 30 00526303 261 86 002 831011 28 60 031363019 7510 936 3717 101515 611 00 077863049 0127 190 2642 422018 313 20 128561178 4943 4144 5567 94

3.3 基线碳储量计算

设置生物量调查样方，根据样方的鲜质量、风干质量和绝干质量推算草本、灌木的生物量和各样方生物量，取其平均值后，进而推算单位面积生物量和碳储量。基线灌木、草本的综合含碳系数取0.47。

1)样方设置

根据当地调查资料，造林地块基线情景为退化牧地，植物种类以草本、小灌木为主，盖度平均在80%～90%，不同坡向、坡位、坡度稍有差异。此次分别坡向、坡位、坡度，通过典型选样设置了15个生物量调查样方，样方面积为2 m2。在设置时，采用2 m×1 m的长方形样方，在坡地，长边沿等高线方向设置。

2)样方处理

按照生物量测定技术要求，分别草本地上、地下和灌木地上、地下采挖并测定各自鲜质量，并分类包装，风干后再称其质量，然后将草本样本持续烘干6 h、灌木样本持续烘干12 h，测定其绝干质量。

15个样方得到的草本、灌木的地上、地下鲜质量、风干质量和绝干质量见表2。

表2 15个样方的生物量测定结果表g 类型部位鲜质量风干质量绝干质量草本地上375330192072地下479938292269灌木地上243020691291地下310225271919

3)结果计算

由表2知，草本地上、 地下的绝干质量合计4 341 g；灌木地上、地下的绝干质量合计3 210 g。按照小灌木10年生长周期，灌木净生长量为321 g/a，则样方平均绝干质量为311 g/a，即生物量为1.6 t/(hm2.a)。由此可得基线碳储量为(1.6×0.47)0.75 t/(hm2.a)。

3.4 单位面积净碳储量预测

从理论上，单位面积碳储量等于林木碳储量与基线碳储量之差。但由于林分郁闭有个过程，在林分郁闭前，甚至在林分郁闭后，林内仍能生长草本、灌木，这相当于项目碳储量增加，或基线碳储量减少。根据实地调查，在造林后的5年内，平均每年有50%的区域能长草本、小灌木，高度、密度都较基线好；在造林10年后，约有20%的区域能长草本、小灌木。由此，项目在各预测时间点的净固碳总量计算如下：

第1年至第5年期间的净碳储量为2.83+(50%×0.75-0.75)×5=0.96(t/hm2)；

第6年至第10年期间的净碳储量为17.10+(20%×0.75-0.75)×5=14.10(t/hm2)；

第11年至第15年期间的净碳储量为42.42-0.75×5=38.67(t/hm2)

第16年至第20年期间的净碳储量为：67.94-0.75×5=64.19(t/hm2)

4 结语

1)造林项目的碳储量监测和计量是一项长期和复杂的工作，目前在技术上可参考的是国家林业局造林绿化管理司编制的《造林项目碳汇计量与监测指南》。对豫西杜仲碳储量的预测，在遵循基本原理的基础上，省略和简化了一些环节和因子，基本能反映杜仲在豫西山区造林后碳储量的变化过程和大小，可为类似项目在可行性研究阶段提供借鉴。

2)预测杜仲造林在第1～5年、6～10年、11～15年、16～20年四个阶段的净碳储量，表明：由于基线植物小灌木和草本的光合作用存在，加之杜仲前期生长较缓，在集约经营的条件下，杜仲林地在最初的1～5年内碳储量较小，随后由于生长能力的增强，碳储量才逐步增加。实践中，如果造林成活率不高，或者粗放经营、林木生长慢，那在最初的5年内极有可能碳泄漏大于碳吸收，不但不能增加碳汇，还会增加碳的排放。因此，保证造林成活率、集约经营促进林木健康成长是实现和增加林业碳汇的根本前提。

3)林木生长是一个几十年的漫长过程，计量林木碳储量需要有完善的方法、公式，更要有在生长过程中的可靠数据。在我国，后者比前者更有难度，一套客观的、严密的数据需要通过几十年的定期观测才能得到。目前，社会上动辄“有了多少钱、能种多少树、就能换算多少碳汇”，笔者认为只是一种宣传甚至是炒作，林木碳储量到底有多少，林业碳汇能否真正被认可、被交易，都需要持续的行动，要用林业人几十年坚持不懈的监测结果来证明。

[1] 国家林业局造林绿化管理司.造林项目碳汇计量监测指南[M].北京:中国林业出版社，2014.

[2] 方精云，郭兆迪，朴世龙，等.1981—2000年中国陆地植被碳汇的估算[J].中国科学：D辑：地球科学，2007，37(6):1-9.

[3] 梁宗锁.杜仲丰产栽培实用技术[M].北京:中国林业出版社，2011.

[4] 国家林业局.碳汇造林技术规定:试行[S].北京:国家林业局，2010.

[5] 孟宪宇主编.测树学：3版 [M].北京:中国林业出版社，2006.

[6] 王效科，冯宗炜，欧阳志云.中国森林生态系统的植物碳储量和碳密度研究[J].应用生态学报，2001，12(1):13-16.

[7] 曾伟生.云南森林生物量与生产力研究[J].中南林业调查规划，2005，24(4):1-13.

CarbonStorageForecastofEucommiaulmoidesAfforestationforCarbonSequestrationintheWesternHenan

ZHAO Jianghong

(State Forestry Bureaue Survey Scheme Designing Institute, Beijing 100714, China)

We typically set 15 biomass samples in the project area，then through the cutting，weighing and drying process，to measure the carbon storage of the baseline scenario; According to average diameter at breast height (D) and the average tree height (H) of the givenEucommiaulmoideswith 5，10，15，20 years of age with the，used the Biomass Expansion Factor Method to predict the carbon storage ofEucommiaulmoides; Finally calculate the net carbon storage of theEucommiaulmoidesproject in Afforestation of Carbon Sequestration.

biomass；carbon storage；Eucommiaulmoides

2015—04—09

2015—05—18

赵江红(1966—)，女，江西萍乡人，高级工程师，主要从事林业及生态工程规划、设计工作。

S 718.55+6

B

1003—6075(2015)02—0059—03

10.16166/j.cnki.cn43—1095.2015.02.015