2006—2016年昆明市西山林场森林资源碳储量动态分析

陈 洁,李红旭 ,王维芳

(1.昆明市西山林场,云南 昆明 650100；2.东北林业大学,黑龙江 哈尔滨 150040)

森林是陆地生态系统最大的碳库。森林生态系统在维护区域生态环境和全球碳平衡方面均起着极其重要和不可替代的作用，因此对森林地上碳储量的研究有重要意义[1]。昆明市西山林场的森林资源在改善昆明地区森林生态环境，调节气候、涵养水源、净化空气方面发挥着积极作用。本文基于2006年、2016年全省第三次、第四次森林资源清查数据，对昆明市西山林场森林资源对比研究，划分优势树种(组)华山松、柏木、云南松、栎类、桉类、油杉、其它硬阔、其它软阔、樟、杨、杉木 11个，运用生物量扩展因子法估算不同森林类型、不同起源、不同林龄结构生物量、碳储量以及碳密度，运用Excel按不同林龄组、林型、起源统计生物量、碳储量、碳密度，进而分析森林对大气中二氧化碳的吸收能力以及对生态环境的净化作用，并藉此对林场的经营管理提出建议。

1 研究区概况

1.1 地理概况

昆明市西山林场(以下简称林场)位于昆明市区的西北面，地理位置介于东经102°21′～102°42′,北纬24°59′～25°09′之间。林场经营总面积为 5 000.4 hm2，分布在西山区、五华区和楚雄彝族自治州禄丰县三个行政区(区县)。林场经营范围南起车家壁，北至长虫山，南北跨度17 km；东起春雨路，西至与禄丰县交界处的武家箐，东西跨度36 km。

林场区域属于滇中高原浅切割中山地形，“湖泊高原”盆地面山地貌，山脉呈南北延伸，地形变化不大。气候属于低纬度高海拔的亚热带半湿性季风气候，年平均气温14.1℃。绝对最低气温-5.6℃(一月份)，最热月年平均气温不超过20℃，绝对最高气温31.5℃(五月份)，气温年较差一般在10℃左右，气温日较差9.4～11.1℃。降雨量随海拔高度变化，年平均降雨量800～1 200 mm，旱季、雨季分明。

1.2 森林资源状况及变动

2006及2016年森林资源调查资料表明，林场经营范围没有变化，林地面积有所增加。有林地面积增加200.1 hm2，比上期增加6.05%，其中，有林地中的纯林面积增加721.1 hm2，混交林面积减少569.6 hm2；灌木林面积增加187.2 hm2，比上期增加152.07%，主要为其他灌木林地面积增加。详见表1。

表1 昆明市西山林场2006—2016年森林资源概况

2 数据来源和研究方法

2.1 数据来源

2006年森林资源统计报告、2016年森林资源规划设计调查报告，林班、小班数据，森林分布图。

2.2 研究方法

2.2.1优势树种生物量估算

运用生物量扩展因子法建立生物量与蓄积量间的关系，并采用2013年中华人民共和国气候变化第二次国家信息通报中公布的优势树种(组)含碳率、木材密度、扩展因子、地下/地上生物量比值参考值，估算林场森林资源中乔木林生物量。

Bt=Vt×D×BEF×(1+R)

(1)

式中：Bt为某一树种组(森林类型)的总生物量(t);Vt为某一树种组(森林类型)的总蓄积量;D为某一树种组(森林类型)的木材密度(td/hm2·m3);BEF为生物量扩展因子；R为根茎比。结果见表2。

2.2.2碳储量、碳密度估计方法

碳储量取决于生物量和含碳系数的大小，以各优势树种不同含碳率、不同地上生物量与地下生物量的关系，不同的木材密度等角度对各优势树种碳储量进行对比，进而估算林场森林植被碳储量[3]。

C=Bt×CF

(2)

PC=C/S

(3)

式中：C为某一森林类型的森林植被碳储量(tC);CF为某一树种生物量含碳率tC/(td·hm2);PC为碳密度(t/hm2)；S为某一优势树种面积hm2。

表2 云南省主要优势树种(组)基本木材密度、生物量含碳率、生物量扩展因子(BEF)地下生物量/地上生物比值参考值

注：参数来源于《中华人民共和国气候变化第二次国家信息通报》“土地利用变化与林业温室气体清单”(2003)。

2.2.3经济林、灌木林及竹林的生物量及碳储量估算方法

对经济林、灌木林及竹林，由于林地复杂，其储量无法准确测量，在清查数据中资料不详细，无法通过建立生物量与蓄积量的关系对其进行估算，采用单位面积平均生物量与面积的乘积，再采用生物量乘以生物量含碳率的方法进行估算。

经济林碳储量= 经济林单位面积生物量×面积×生物量含碳率

灌木林碳储量= 灌木林单位面积生物量×面积×生物量含碳率

竹林碳储量=竹林单位面积生物量×面积×生物量含碳率

我国经济林的平均生物量为23.7t/hm2，秦岭淮河以南的灌木林单位面积平均生物量为19.76 t/hm2，杂竹的平均生物量为47.86 t/hm2。

3 结果与分析

3.1 不同优势树种碳储量、碳密度动态变化

3.1.1不同优势树种碳储量、碳密度估算结果

依据2006年、2016年全省第三次、第四次森林资源清查数据,将林场优势树种分为11个，对其生物量、碳储量、碳密度进行了估算，结果如表3。

总体上，2016年林场森林面积、蓄积比2006年分别增加151 hm2、58 060 m3，碳储量增加 28 847.93 t。2006年调查时优势树种为13个，2016年调查时优势树种为21个，以云南省主要优势树种(组)基本木材密度(D)、生物量含碳率(CF)、生物量扩展因子(BEF)、地下生物量/地上生物比值参考值(R)进行划分，确定11个优势树种组，对优势树种的生物量、碳储量、碳密度进行了估算，2016年碳密度均大于2006年，各树种组除云南松、其它硬阔有所下降，其它树种均不同程度上升，增加最多的是柏树、桉树(图1)。

表3 各优势树种2006—2016年面积、蓄积、碳储量、碳密度

图1 各优势树种组碳密度、碳储量对比

3.1.2不同优势树种碳储量、碳密度分析

由于各优势树种的生长特点、木材密度不同，使得其碳储量、碳密度存在差异(图1)。2006年，11个优势树种组碳密度为15.34～47.44 tC/hm2，相差值31.1 t；柏树碳密度最高。2016年，11个优势树种组碳密度为13.40～51.31 tC/hm2，相差值37.91，桉树碳密度最高。

碳储量的变化与面积有相关性，相比2006年，2016年云南松、华山松、桉树、其它硬阔面积减少，云南松、其它硬阔、华山松碳储量有所下降，但是桉树面积也下降，碳储量却增加。相比2006年，2016年碳储量增长显著的有柏树、栎类、其它软阔。

3.2 不同起源林分碳储量、碳密度动态变化

3.2.1林分起源对碳储量、碳密度的影响

2006年碳储量，天然林为 51 798.81 t，人工林为 36 061.55 t；2016年，天然林碳储量为 58 669.61 t，比2006年增长了 6 870.8 t，人工林碳储量为 58 038.68 t，增加了 21 977.13 t，增加量最大。2016年天然林面积减少128.6 hm2，碳储量却增加了 6 870.8 t; 人工林面积增加279.5 hm2,碳储量增加21 977.13 t(表4)。

3.2.2林分不同起源碳储量、碳密度分析

天然林、人工林碳密度差异不显著，与2006年相比，碳密度分别增加了51.6 tC/hm2、49.63 tC/hm2。2006年，总碳储量为 87 860.36 t，天然林占比为59%，人工林占比为41%；2016年，天然林总碳储量为 116 708.29 t，比2006年增长了6 870.8 t，人工林碳储量占比为50%，相比2006年增加了 21 977.13 t，比例增加值最大。天然林碳储量为 58 669.61 t，相比2006年增加了 6 870.8 t，占2016年总碳储量的50%(图2)。

表4 林分不同起源生物量、碳储量、碳密度对比

图2 不同起源林分碳密度、碳储量对比

3.3 不同林龄碳储量、碳密度动态变化

3.3.1不同林龄碳储量、碳密度估算

2016年，幼龄林碳储量相比2006年下降了 13 212.82 t,原因为幼龄林面积下降了620 hm2，中龄林、近熟林、成熟林、过熟林面积分别增加146.2 hm2、175 hm2、338.8 hm2、110.9 hm2，碳储量也相应增加，中龄林>成熟林>近熟林>过熟林，碳储量增加与面积增加成正比关系(表5)。

表5 各林龄2006—2016面积、蓄积、碳储量、碳密度变化

3.3.2不同林龄面积、碳储量、碳密度分析

总体上来说，碳密度随着林龄增加而增长。2016年碳储量相比2006年显著增加，与林分生长有直接关系。现阶段西山林场幼龄林、中龄林分别占森林面积的26%、45%，随林龄结构的变化，碳密度、碳储量将逐年增加(图3)。

3.4 不同林分类型面积、碳储量、碳密度

3.4.1不同林分类型面积、碳储量、碳密度估算

乔木林碳储量2016年比2006年增加 22 912.3 t；针叶林面积增加了167.9 hm2，碳储量增加 16 143.33 t；阔叶林面积增加552.2 hm2，碳储量增加 26 051.33 t；混交林面积下降了569.6 hm2，碳储量减少 22 912.09 t。阔叶林碳储量增加明显。针叶林、阔叶林碳密度增加显著，相比2006年，2016年分别增长了8.84 tC/hm2、9.65 tC/hm2(表6)。

3.4.2不同林分类型碳储量、碳密度变化

2006—2016年十年间，林场有林地面积净增200.1 hm2，森林蓄积增加 58 050 m3。碳储量2016年达到 111 530.27 t，相比2006年的 86 299.63 t，森林碳储量增加了 25 230.64 t，比2006年增加了23%，呈增长趋势(图4)。

2006年总碳储量86 299.63 t，2016年总碳储量 111 530.27 t，增加 25 230.64 t，每年碳储量增加 2 523 t。2006年总碳储量中，针叶林占28%，阔叶林16%，混交林54%，经济林0.7%，灌木林1.3%。2016年总碳储量 111 530.27 t，比2006年增加了23%。其中，针叶林碳储量 40 144.45 t，相比2006年增加 16 143.33 t(图4)；2016年碳储量中，针叶林占36%，阔叶林36%，混交林24.4%，经济林1%，灌木林2.6%。

图3 各林龄林分碳储量、碳密度对比

表6 不同森林类型2006—2016面积、蓄积、碳储量、碳密度对比

图4 2006年与2016年各森林类型碳储量对比

4 结论与讨论

1)各森林类型碳储量的变化与相应的面积变化成正比，面积增加则碳储量相应增加；碳密度与林龄成正相关关系。

2)林场森林资源年龄结构较为年轻，幼、中龄林面积、碳储量所占比重大。随着林龄结构的变化，中龄林、近熟林将不断增加，碳储量、碳密度相应增长，因此昆明市西山林场的森林资源是一个潜在碳库。

3)近年来林场加大了人工造林力度，森林资源得到了合理保护，增大了阔叶树种的种植面积，森林碳储量逐年增加，阔叶林碳储量增加显著,森林所提供的生态效益随之提高。