西藏人工灌木林碳储量研究

彭泰来，刘金山，汪 瑾，董雅雯

(国家林业和草原局中南调查规划设计院，长沙 410014)

灌木为多年生木本植物，树高多在3 m以下，通常不超过5 m，茎干具有多个分枝且主干不明显。与乔木林相比，灌木林物质与能量积累速度慢，生产力较低，生态效益也相对较低。但在西藏高、旱、寒的恶劣生境下，灌木林充分发挥了耐干旱、土地贫瘠、风沙侵蚀、高寒等环境的优势，生长范围广、生存空间大、适应性强，有其特殊的存在价值。作为森林资源的重要组成部分，灌木林除了在维护区域生态安全、构建生态安全屏障和抵御恶劣环境方面的重要贡献，在应对气候变化中也发挥了重要作用。但在以往研究中，灌木林常被当作介于森林和草地之间的一个过渡类型，并没有得到足够重视。在五年一次的森林资源连续清查工作中，灌木林也只有一个简单的面积信息，对于其树种、盖度、高度、地径等具体信息少有涉及，基础信息和估算模型的缺乏，导致目前对灌木林生物量和碳密度方面的研究较少，远远滞后于森林和草地[1-2]，有关西藏灌木林生物量方面的研究更少[3-5]。灌木林植被的碳汇能力被认为是我国陆地生态系统碳汇研究中最不确定的一个因素[6]。在西藏，灌木林广泛分布于除羌塘高原西北部以外的区域，加强灌木林群落生物量和碳密度相关研究，对于准确估算森林生态系统碳汇功能和固碳潜力具有重要意义。

1 研究方法

1.1 灌木林碳储量常用估算方法

目前对灌木林碳储量的研究多为通过各种类型植被平均生物量估算法。考虑到工作量及破坏性取样对植被生长的不利影响，当前的研究多数仅测量了灌木地上部分的生物量，缺乏其地下生物量数据[7]。胡会峰等[2]在计算中国主要灌木林植被碳储量时，通过收集文献中某一种灌木类型地上和地下生物量资料，对数据进行回归拟合或计算两者的比值，利用建立的地上和地下生物量关系进而推算该类型其它样方的地下生物量，对有限个样方的生物量进行平均计算即为样方平均生物量，乘以相应类型的灌木林面积得到总生物量。罗天祥等[8]基于有限样点的资料，统计得出青藏高原主要灌木林的生物量为20～40 t /hm2，平均值为35.166 t /hm2。然而以上的方法和结果都是粗略的估计，建模样本数量和估算样本数量均较小，影响了估计精度。陶吉兴[9]对浙江灌木林生物量测算时，根据相关文献研究结果，分析估算灌木层单位面积生物量为17.75 t /hm2，以此为基础，根据盖度和高度对每个样地采用调整系数进行生物量测算，调整系数如下式：

1.2 西藏灌木林碳密度估算方法

本研究前期开展了西藏自治区森林碳汇经济发展研究，按照代表性和全面性的原则对西藏灌木林进行了群落因子调查。

1)根据灌木林各类型分布情况，布设了740个样地，调查因子包括样地地理坐标、海拔、坡度、坡向、坡位、土壤类型、土层厚度、盖度等基本因子，以及优势树种、平均年龄、株数或分枝数、地径、高度、冠幅等生物因子。

2)生物量模型样本调查。生物量模型样本原则上按盖度、高度等因子从小到大排列选取一系列的样地开展调查，生物量调查及采样方法分样木法和样方法[10]。对于主干明显，且相对高大的灌木，采集“样木法”样本39个，记录灌木地径和灌木高度，挖取灌木进行破坏性采样，分别称取根、干、枝、叶的鲜重，并分别采集样品测定各部位含水率，进而计算生物量；对于无明显主干、丛生的灌木群落，采集“样方法”样本37个，测量灌丛高度、东西冠幅、南北冠幅，并采样计算生物量。建立生物量与生物学因子的模型，并使用灌木林分样木法和样方法的建模方程将群落因子调查结果转换为生物量和碳储量，从而估算样地尺度和地区尺度灌木林碳密度和碳储量。各主要树种平均碳密度见图1。其中，碳密度大于20 t /hm2的树种有柳灌和沙棘，水柏枝碳密度介于10～20 t /hm2之间，其它树种碳密度小于10 t /hm2。

图1 各主要树种平均碳密度

崔光帅等[11]采用相对生长法对雅鲁藏布江流域中段砂生槐灌丛植被碳密度进行了详细计算，砂生槐灌丛植被平均碳密度为2.48 t /hm2，与我们对砂生槐灌木林碳密度的估算结果基本一致[12]，间接表明研究方法的可行性和研究结果的合理性。

1.3 西藏人工灌木林碳密度估算方法

利用《西藏自治区森林碳汇经济发展研究》调查的740个样地的基础数据，分树种(组)计算平均盖度、高度和碳密度；根据森林资源规划设计调查人工灌木林小班数据，筛选出优势树种、盖度、高度信息，利用调整系数计算每个小班的碳密度。由于碳密度与森林资源的蓄积 和材积等类似，是一个三维意义上的度量，因此调整系数采取“盖度·高度”的形式，如下式：

2 人工灌木林碳储量

根据调整系数，利用西藏森林资源规划设计调查中的人工灌木林小班信息，将小班生物学因子转换为样地单位面积生物量，即生物量密度。分树种对全区人工林灌木林小班的调查因子进行转换、统计，得出全区人工灌木林平均碳密度为8.28 t /hm2，略小于灌木林平均碳密度(8.53 t /hm2)。全区人工灌木林面积为16 569.83 hm2，碳储量为137 211.7 t。

各主要树种碳储量和平均碳密度见图2。苹果、乌柳、桃树、竹柳碳密度较大，均大于15 t /hm2。而沙棘、砂生槐、苹果和班公柳种植面积较大，4个树种累计所占比例88.28%；分别占49.55%，15.68%，15.24%和7.81%。就碳储量来看，苹果、沙棘碳储量最高，分别为47 679 t和47 149 t，分别占碳储量的34.75%和34.36%。

图2 灌木林分树种碳储量和碳密度

3 主要分布情况

全区人工灌木林分布在15个县(区)，主要集中在日喀则市和山南市，面积最大的10个县(区)为桑珠孜区、错那县、江孜县、定结县、噶尔县、墨竹工卡县、尼木县、聂拉木县、江达县、洛扎县，种植灌木林面积12 127.631 hm2，占全区人工灌木林面积的73.2%。详见表1。

就碳储量来看，碳储量大于1.0×104t的县有3个，分别是错那县、江孜县和噶尔县，碳储量占全区人工灌木林碳储量的45.4%；碳储量在5.0×103～1.0×104t之间的县(区)有4个，分别是桑珠孜区、巴宜区、波密县、札达县，碳储量占全区人工灌木林碳储量的20.4%。

分县(区)对分布面积大于150 hm2的人工灌木林树种对其碳密度进行计算分析。苹果的碳密度最大，主要分布县(区)碳密度分别是巴宜区19.3 t /hm2、错那县18.9 t /hm2、札达县15.5 t /hm2。江孜沙棘在萨迦县、江孜县碳密度较大，分别是12.3 t /hm2和11.4 t /hm2；在昂仁县、墨竹工卡县、林周县碳密度仅有4.2 ，3.7 t /hm2和1.7 t /hm2。沙棘在定日县、桑珠孜区碳密度较大，分别是12.8 t /hm2和11.6 t /hm2；在洛扎县、江达县、聂拉木县、定结县碳密度仅有7.2 ，4.4，1.4 t /hm2和0.8 t /hm2。砂生槐碳密度较低，在桑珠孜区、尼木县分别只有2.3 t /hm2和0.8 t /hm2。

4 发展对策

西藏发展旅游为经济林产品的消费提供了机遇，需要充分挖掘西藏林业资源特色，大力推进高原特色经济林果产业发展，提高灌木林碳储量。由于西藏多数宜林地立地质量不高，对水利等设施的依赖性较强，适宜在河谷区域发展人工灌木林，重点发展区域为藏南谷地和藏东高山峡谷区。

立足区域资源特点，结合气候特点，因地制宜、分类施策，加强经济林果产业发展，进一步丰富适宜品种，优化经济林果主栽品种布局，如苹果、桃、梨、蜜柚、蜜桔、山杏、猕猴桃、石榴等的栽培及管理。其中，巴宜区、察隅县、米林县、朗县、波密县、芒康县、察雅县等发展以苹果为主的经济林果；墨脱县开展蜜柚、花椒种植；八宿县发展醉梨，洛隆县发展山杏、水蜜桃及花椒等；左贡县发展红石榴、康巴蜜桔，芒康县发展康巴蜜桔、苹果，拉萨城关区、达孜县发展油用牡丹、油桃及树莓等；在江孜县、拉孜县、白朗县、隆子县、扎囊县等发展沙棘产业。