大烟筒林场森林资源调查及乔木层碳储量估算

孙美欧，潘鹏旭，孙　虎

(1.黑龙江带岭林业科学研究所，黑龙江 伊春 153106；2.黑龙江林业监测规划院，哈尔滨 150040；

3.东北林业大学 凉水自然保护区，黑龙江 伊春 153106)



大烟筒林场森林资源调查及乔木层碳储量估算

孙美欧1，潘鹏旭2，孙虎3

(1.黑龙江带岭林业科学研究所，黑龙江 伊春 153106；2.黑龙江林业监测规划院，哈尔滨 150040；

3.东北林业大学 凉水自然保护区，黑龙江 伊春 153106)

摘要：经过对大烟筒林场进行二类调查，本研究掌握了大烟筒林场森林资源的基本数据，基于该林场的数据，作者对大烟筒林场森林进行了区划，划分了立地类型，分析了森林资源现状及特点；同时基于森林调查数据，选取合适的生物量-蓄积量转换方程估算大烟筒林场乔木层碳储量。经过统计分析，本研究估算出本期大烟筒林场乔木层总碳储量为3.362 8×105t，乔木层碳储量密度为29.59 t/hm2。其中天然林乔木层碳储量为2.555 1×105t，是人工林和人工混交林总和的3.16倍，各龄组碳储量大小为中龄林(1.669 9×105t)>幼龄林(1.214 0×105t)>近熟林(0.466 6×105t)>成熟林(0.0123 3×105t)，幼、中龄林是目前大烟筒林场碳储量的主体，占乔木层碳储量的85.7%；各林型乔木层碳储量密度差异较大，其中樟子松人工林碳储量密度最高，达到了51.24 t/hm2，人工软阔叶混交林最低，仅为4.72 t/hm2。

关键词：二类调查；森林区划；立地类型划分；乔木层碳储量

引文格式：孙美欧，潘鹏旭，孙虎，等.大烟筒林场森林资源调查及乔木层碳储量估算[J].森林工程，2016，32(1)：16-20.

0引言

森林资源调查的目的在于了解森林资源的数量、质量以及消长变化状况与规律，客观反映森林生长的自然条件、经济条件和社会条件，并进行综合分析和评价，为国家和地区森林经营单位制定林业方针政策，编制林业区划与规划，指导林业生产提供依据，进而实现森林资源的科学管理、合理经营、永续利用和持续发展[1-2]。我国的森林资源调查体系包括森林资源连续清查(一类清查)、森林资源规划设计调查(二类调查)、作业设计调查(三类调查) 三类。其中森林资源连续清查体系是以掌握宏观森林资源现状与动态为目的，利用固定样地为主，采用系统抽样方式，进行定期复查 (间隔期 5 a)的森林资源调查方法，是森林资源与生态状况综合监测体系的重要组成部分。森林生态系统是陆地森林生态系统的主体，也是最重要的陆地碳库之一，其碳储量占整个陆地植被碳储量的 76%～98%[3]。作为全球气候系统的重要组成部分，森林在陆地生态系统碳循环研究中占有十分重要的地位。森林生态系统的碳储量是研究森林生态系统与大气间碳交换的基本参数，也是估算森林生态系统向大气吸收和排放含碳气体的关键因子，森林的碳汇功能与人类对森林的经营和森林生态系统的恢复有着重要关系，恢复和保护森林资源是缓解全球气候变化最根本的措施之一[4-6]。

五常市林业局大烟筒林场分别在1962年以及2004年组织进行了二次森林资源规划设计调查。1990年由五常市林业局组织进行了第二次群众性森林资源调查。2004年以后，经过十余年的森林培育和开发利用，森林资源数量、质量及生态功能发生了较大变化，现行的森林资源数据已经不能真实的反映资源现状。通过在林场级别区域范围内对森林资源进行调查，可以为编制该地区林业规划设计以及森林作业设计提供最基础数据，同时也提高了估算小区域森林生态系统碳储量的准确性。

1研究地区概况

大烟筒林场位于黑龙江省五常市东北部，距五常市区50 km，总经营面积为14 549.81 hm2，地理位置为东经127°19′30″~127°39′22″，北纬45°00′55″~45°10′10″。东北和北部与尚志市帽儿山林场接壤，西南和南部与二河乡、志广乡、小山子镇为邻，西部与平房店林场施业区相连。本区域山脉属于长白山山系，张广才岭西坡低山丘陵地带，地势东、北高，西、南低，最高海拔820 m，最低海拔225 m，平均海拔410 m。本区域气候属温带季风型大陆性气候，冬季漫长干燥，最低气温为-35℃，夏季温暖而湿润，最高气温为35℃，植物生长期为125 d，年日照时数2 576 h，年降水量为550 mm，年蒸发量1 376 mm，平均温度为3.5℃，年>10℃的积温2 410℃，初霜期为9月中旬，终霜期在翌年5月中旬，冰冻期为11月中旬，解冻期为翌年3月中旬。本区域水系属于松花江拉林河水系，拉林河在林场施业区南部自东向西流程30 km，为松花江一级支流，在林场所在地东7.5 km处，由牛虻河、苇沙河、大泥河三股水系汇入拉林河，所以形成了至东向西横跨整个施业区南部的河流水系。本区域土壤有暗棕壤和沼泽土两个土类，共12个亚类，以暗棕壤亚类为主。

2主要研究方法和研究内容

本次森林调查主要根据国家林业局2003年颁布的《森林资源规划设计调查主要技术规定》、黑龙江省林业厅2004年颁布的《黑龙江省市县林区森林资源规划设计调查操作细则》和2014年《五常市林业局二类调查技术方案》等技术方案进行，主要进行权属调查、面积调查、蓄积量调查和其他专项调查。通过森林二类调查，得到了大烟筒林场各森林类型蓄积量，参考王敏等、程堂仁等、焦艳等和方精云等学者的研究[7-11]，根据材积源生物量法，选取适合本地区森林蓄积量-生物量的转换方程，将各林型蓄积量转换为生物量，再乘以含碳率转化系数，就可以得到乔木层碳储量。对于含碳率转化系数，不同学者选取的数值有所差异，郭纯子[12]在估算天童国家森林公园森林植被碳储量时选取了0.50，贾黎明等[13]在研究我国杨树林碳储量和碳密度时采取了0.48作为含碳率转化系数，耿丽君等[14]在研究燕山北部山地华北落叶松人工林生物量和碳储量时对乔木层不同器官采取了不同的含碳率，林下植被和凋落物层含碳率采用了0.50。综合考虑本研究选取目前通用的0.50作为碳转换系数计算大烟筒林场乔木层碳储量，再根据各林型面积就可以得到各林型乔木层碳储量密度，具体计算公式见表1。

表1　大烟筒林场各林型蓄积量-生物量转化方程

3结果与分析

本次二类调查将大烟筒林场区划为55个林班，1 383个小班，区划为防护林和用材林2个林种区，进一步根据森林生态区位及森林功能，又划分为生态公益林和商品林两部分。以森林生态学为理论基础，依据地貌、土壤和森林植被类型等生态特征因子将大烟筒林场共划分为12个立地类型，见表2。

表2　大烟筒林场立地类型划分表

3.1森林资源现状与特点

全场经营总面积为14 549.81hm2。其中：用材林林种区面积3 616.59 hm2，防护林林种区面积10 933.22 hm2，分别占林场经营总面积的24.9%和75.1%，经营面积全部为林地面积。在林地面积中，有林地面积为11 376.04 hm2，占林地面积的78.2%；疏林地面积28.28 hm2，占林地面积的0.2%；灌木林地面积64.27 hm2，占林地面积的0.4%；未成林地面积53.41 hm2，占林地面积的0.4%；无立木林地面积4.67 hm2，所占比例不到0.1%，计为0；宜林地面积18.45 hm2，占林地面积的0.1%；辅助生产用地面积3 004.69 hm2，占林地面积的20.7%。在有林地面积中，纯林面积1 245.86 hm2，混交林面积10 130.18 hm2，分别占有林地面积的11%和89%。在未成林地面积中，未成林造林地面积53.41 hm2，且全部为未成林造林地。在宜林地面积中，宜林荒山荒地面积18.45 hm2，且全部为宜林荒山荒地。在辅助生产用地中，生产设施用地面积5.71 hm2，所占比例不到0.2%；沼泽地228.18 hm2，占辅助生产用地的7.6%；其它(主要为林辅农田、林辅水域等)2 770.8 hm2，占辅助生产用地的92.2%。综上所述，大烟筒林场森林覆盖率为78.91%，如图1所示。

全场活立木总蓄积为1 013 890 m3。其中有林地蓄积992 323 m3，占活立木总蓄积的97.9%；疏林地蓄积250 m3，所占比例不到0.1%；散生木蓄积21 317 m3，占活立木总蓄积的2.1%。在活立木总蓄积中：用材林活立木总蓄积279 476 m3，占全场活立木总蓄积的27.6%；防护林区活立木总蓄积734 414 m3，占全场活立木总蓄积的72.4%。在有林地蓄积中，纯林蓄积109 227 m3，占有林地蓄积的11%；混交林蓄积883 096 m3，占有林地蓄积的89%。如图2所示。有林地面积按龄组分布：以中龄林面积最多，面积5 110.96 m3，占有林地面积的44.9%；其后依次为：幼龄林面积5 049.77 m3，占有林地面积的44.4%；近熟林面积1 182.09 m3，占有林地面积的10.4%；成熟林面积33.22 m3，占有林地面积的0.3%。有林地蓄积按龄组分布：以中龄林蓄积最多，蓄积501 642 m3，占有林地蓄积的50.5%；其后依次为：幼龄林蓄积352 297 m3，占有林地蓄积的35.5%；近熟林蓄积134 679 m3，占有林地蓄积的13.6%；成熟林蓄积3 705 m3，占有林地蓄积的0.4%。如图3所示。

图1　大烟筒林场各林地面积类型所占比例Fig.1 The proportion of each forest land area in Dayantong forest farm

图2　大烟筒林场各林地蓄积量Fig.2 The volume of each forest land in Dayantong forest farm

图3　大烟筒林场森林各龄组蓄积量Fig.3 The volume of forest stand at each forestage in Dayantong forest farm

3.2乔木层碳储量

通过参考焦燕等和方精云等学者的研究成果[9-10]，估测了大烟筒林场不同起源各龄组林分乔木层碳储量。本研究得到大烟筒林场乔木层碳储量总量为3.362 8×105t。按林分起源统计，天然林乔木层碳储量为2.555 1×105t，是人工林和人工混交林总和的3.16倍；如按照龄组统计，各龄组碳储量大小为中龄林(1.669 9×105t)>幼龄林(1.214 0×105t)>近熟林(0.466 6×105t)>成熟林(0.012 33×105t)，说明幼、中龄林是目前大烟筒林场碳储量的主体，占乔木层碳储量的85.7%；全场森林碳储量密度为29.59 t/hm2，见表3。

表3　大烟筒林场主要林分类型乔木层碳储量

结合森林调查得到各林分类型面积数据，根据表4中各林分类型碳储量，可以得到各林型碳储量密度，如图4(a)、(b)、(c)所示。各林型随着林分年龄的增大，碳储量密度都随着增长，但是人工落叶松林和人工针阔混交林成熟林碳储量密度都低于近熟林，说明为了维持林分能有较高的储碳能力，对人工林而言，要及时改造利用；在调查的几个林龄组范围内，落叶松人工林都保持了高碳储量密度，落叶松人工中龄林最高达到了85.75 t/hm2，软阔叶混交人工林幼龄林碳储量密度最低，仅为4.72 t/hm2；如果不考虑林分年龄对各林型碳储量密度进行分析后发现，各林型碳储量密度差异较大，樟子松人工林碳储量密度(51.24 t/hm2)最高，其次是落叶松人工林(42.57 t/hm2)，然后是人工针阔混交林(40.66 t/hm2)，人工软阔叶混交林(4.72 t/hm2)依然最低。

4讨论

(1)大烟筒林场森林资源特点

大烟筒林场经营面积和林地面积相同，有林地占林地面积最大，森林覆盖率为78.19%。天然林面积9 375.79 hm2，占有林地面积的82.59%，人工林面积1 980.25hm2，占有林地面积17.41%，全场天然林和人工林面积比为4.7∶1。全场林业辅助生产用地3 004.69 hm2，占经营面积的20.7%，其中沼泽地面积228.18 hm2，占林业辅助生产用地面积的7.6%，占经营面积的1.6%。中龄林蓄积量为501 642 m3，占有林地蓄积的50.6%；其后依次为：幼龄林蓄积352 297 m3，占有林地蓄积的35.5%；近熟林蓄积134 679 m3，占有林地蓄积的13.6%；成熟林蓄积3 705 m3，占有林地蓄积的0.4%；全场有林地单位蓄积87.2 m3/hm2，其中幼龄林单位蓄积69.8 m3/hm2，中龄林单位蓄积98.2 m3/hm2，近熟林单位蓄积113.9 m3/hm2，成熟林单位蓄积111.5 m3/hm2。

(a)

(b)

(c)

(2)乔木层碳储量

经过统计分析，本研究得到了大烟筒林场乔木层总碳储量为3.362 8×105t，乔木层碳储量密度为29.59 t/hm2，低于焦燕等[9]研究得到的黑龙江省2003年森林碳储量密度33.44 t/hm2，也低于李海奎等[15]根据全国森林清查数据得到的东北地区乔木碳密度49.05 t/hm2和黑龙江省乔木林碳储量密度值45.06 t/hm2，但是高于樊登星等[16]研究北京市森林碳储量得到的碳储量密度22.53 t/hm2，说明大烟筒林场森林碳储量密度还具有较大提升的空间。大烟筒林场天然林乔木层碳储量为2.555 1×105t，是人工林和人工混交林总和的3.16倍，各龄组碳储量大小为中龄林(1.669 9×105t)>幼龄林(1.214 0×105t)>近熟林(0.466 6×105t)>成熟林(0.012 33×105t)，幼、中龄林是目前大烟筒林场碳储量的主体，占乔木层碳储量的85.7%。

大烟筒林场各林型碳储量密度都有随着林龄增大而增大的趋势，和李平等[17]研究天津平原杨树人工林生态系统碳储量得到的结论一致，但是对人工林而言当林分成熟时碳储量密度出现了下降的现象，这和王新闯等[18]研究吉林省森林生态系统碳储量、碳密度得到的结论是一致的。在所有林型中，樟子松人工林碳储量密度最高，达到了51.24 t/hm2，稍低于李海奎等[15]研究得到的樟子松林碳储量密度55.41 t/hm2，高于贾炜玮等[19]研究黑龙江省樟子松林27 a生时的乔木层碳储量密度32.90 t/hm2，低于44 a生时乔木层碳储量密度156.50 t/hm2。

以上分析说明本研究得到的结果和其他很多学者的研究结果不尽相同，再次证明了森林碳储量研究的确存在很大的估测精度问题。本研究在二类调查的基础上，结合前人研究估计了大烟筒林场乔木层碳储量，在林场级碳储量估计中可信度较高。

(3)经营利用意见

通过森林资源清查，本研究提出了大烟筒林场今后合理化经营的若干意见：以生态建设为重点，在保护好现有森林资源前提下，加大造林力度，提高造林成活率和保存率；积极进行森林抚育，提高单位面积森林蓄积，综合改善林分质量；科学合理的利用林冠下资源，从而增加职工收入。最终实现建生态、资源好、富职工的生态资源经济的可持续发展道路。在今后林场级森林调查中，在情况容许的条件下，应对林下灌木、草本和凋落物层生物量以及土壤层碳储量进行调查，以进一步完善林场级森林生态系统碳储量估测。

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Forest Resource Survey and Tree Layer Carbon StorageEstimation of Dayantong Forest Farm

Sun Meiou1，Pan Pengxu2，Sun Hu3

(1 Dailing Forestry Science Research Institute，Yichun 153106，Heilongjiang Province；

2. Heilongjiang Forestry Monitoring and Planning Institute，Harbin 150040；

3. Liang Shui National Nature Reserve,Northeast Forestry University,Yichun 153106 Heilongjiang Province)

Abstract：Through forest survey on Dayantong forest farm，the basic characteristics of forest resources were obtained.Based on the survey data，the forest was divided by site types and the present situation and characteristics of forest resources in this forest farm were analyzed.Meantime，based on the data of forest survey，the proper biomass and volume transformation equations were selected to estimate the layer carbon storage of forest stand in this forest farm.The results showed that the total carbon storage of tree layer in Dayantong forest farm was 3.362 8×105t，and the density of carbon storage of tree layer was 29.59 t/hm2. The tree layer carbon storage of natural forest was 2.555 1×105t which was 3.16 times of the sum of plantation stands and mixed plantations.The order of carbon storage was middle age stand(1.669 9×105t)>young age stand(1.214 0×105t)> near-mature stand(0.466 6×105t)> mature stand(0.012 33×105t).Young and middle age stands are the main body of carbon storage in this forest farm，accounting for 85.7% of the total carbon storage.The difference of carbon density on each forest stand was obvious；Pinus sylvestris plantation stand had the highest carbon storage density which was 51.24 t/hm2.Soft broad-leaved mixed forest plantation’s carbon storage density was the lowest，which was only 4.72 t/hm2.

Keywords：forest management inventory；forest districts；site division；tree layer carbon storage

*通信作者：孙虎，硕士。研究方向：森林经理、林业碳汇。E-mail：Hu_S2012@163.com

作者简介：第一孙美欧，硕士研究生。研究方向：森林经理。

基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金项目资助(2572014BA07)；黑龙江省森林工业总局青年基金项目(sgzjQ2015003)

收稿日期：2015-09-11

中图分类号：S 791.247

文献标识码：A

文章编号：1001-005X(2016)01-0016-05