世界银行贷款湖南森林恢复和发展项目基线碳汇研究

张开福

(湖南省农林工业勘察设计研究总院， 湖南 长沙 410007)

为遏制2008年南方严重冰雪灾害所造成的森林生态系统逆向演替趋势，在当年湖南省冰灾的重灾区，通过引进和采用新的森林经营模式[1]，使森林资源尽快得到增加和提升，进而提高生物多样性，改善和优化森林生态体系[2]，充分发挥森林的生态价值，保护湖南生态安全[1]。世界银行贷款湖南省森林恢复和发展项目(以下简称“项目”)于2013年启动实施[3]，共涉及湖南省22个县(市、区)，项目总建设规模58860.0 hm2，涉及8个森林经营模型。2014年度项目竣工面积21965.9 hm2。

项目基线碳汇研究是对该项目2014年度营造林的固碳效益进行基线碳汇进行调查研究，测定和计量项目的基线碳储量、项目边界内温室气体排放、碳泄漏等数据，采取固定标准地的连续测定方法测定项目区的碳储量、碳排放等，为项目的定期碳储量变化监测提供基础数据。

1 研究方法

1.1 分层

为提高生物量测算的精度，采取分层抽样法调查研究生物量。分层分为事前分层和事后分层。其中，事前分层又分为事前基线分层和事前项目分层，事前分层监测是2014年碳汇监测基线调查的主要目标。事前基线分层主要根据起源、龄组和地类进行分层[4]，共分4层(见表1)。

表1 事前基线分层表Tab.1 The baseline hierarchical table before the investigation事前基线碳层编号起源龄组地类适宜项目经营的模型BSL-1人工林幼龄林无立木林地或疏林地TSP1、TSP2、TSP3、TSP4(混交林造林型)BSL-2人工林中龄林疏林地TSP5、TSP6(混交林补植型)BSL-3人工林幼龄林、中龄林竹林地TSP7(竹乔混交林型)BSL-4天然林幼龄林疏林地或无立木林地TSP8(人工促进天然更新型)

事前项目分层主要以森林经营模式、优势树种做为主要指标，共分14层(见表2)。

表2 事前项目分层表Tab.2 The project hierarchical table before the investigation事前项目碳层编号森林经营模型树种森林经营模型号PROJ-1TSP1、针叶树+一般阔叶树杉木、檫树、枫香、栎木TSP1aPROJ-2TSP1、针叶树+一般阔叶树马尾松、枫树、木荷、檫树TSP1b、TPS1c、TSP1dPROJ-3TSP2、针叶树+珍贵阔叶树杉木、楠木、楸树、栎木TSP2aPROJ-4TSP2、针叶树+珍贵阔叶树马尾松、榉木、樟树、栎木TSP2b、TSP2dPROJ-5TSP2、针叶树+珍贵阔叶树柏树、槐树、合欢TSP2cPROJ-6TSP2、针叶树+珍贵阔叶树以样地为准(景观林)TSP2ePROJ-7TSP3、阔叶树混交林枫香、合欢、木莲TSP3a、TSP3bPROJ-8TSP4、珍贵高价值阔叶树楠木、槠树、阔叶树TSP4a、TSP4bPROJ-9TSP5、补植的针叶树+一般阔叶树杉木、檫树、枫香、栎木TSP5aPROJ-10TSP5、补植的针叶树+一般阔叶树马尾松、枫香、木荷、檫树TSP5b、TSP5cPROJ-11TSP6、补植的针叶树+珍贵阔叶树杉木、楠木、楸树、栎木TSP6aPROJ-12TSP6、补植的针叶树+珍贵阔叶树马尾松、榉树、樟树、栎木TSP6bPROJ-13TSP7、竹乔混交毛竹、阔叶林TSP7aPROJ-14TSP8、人工促进天然更新以样地为准(近自然阔叶树林)TSP8a

1.2 标准地布设

根据2014年度世行森林恢复与发展项目县竣工小班情况，先以森林经营模型进行分层，再以优势树种进行分层，每个分层布设标准地，共布设48个固定标准地、48个基线标准地。选择有地区特性的岳阳县、新邵县、宁乡市、资兴市、金洞管理区、麻阳县等6个县(市、区)中，且有代表性的项目竣工小班。

固定标准地(基线标准地)：乔木层调查样方为25.82 m× 25.82 m，灌木层调查样方为2 m×2 m，草本层调查样方为1 m×1 m。

1.3 调查

1.3.1 调查内容 调查研究在基线标准地和固定标准地进行。调查的内容主要有[5]：

(1)固定标准地(基线标准地)：优势树种、起源、郁闭度、龄组、林龄、胸径、平均树高，草本优势种、草本覆盖度、草本高度，枯落物厚度等。

(2)施肥：肥料种类、肥料含氮量、平均施用量、施用面积、施用时间等。

(3)营造林活动：使用机械种类、燃油种类、单位耗油量、作业时间、耗油量、运输距离等。

1.3.2 计量

(1)基线碳汇：在对基线碳储量变化进行计量时，可设定土壤有机碳[6]、枯枝落叶和枯死木三类碳库处于平衡状态，其碳储量没有变化[7]。从而只需考虑项目造林小班内现有零星散木生长引起的地上生物量和地下生物量，及碳库中的碳储量变化[8]。

(2)固定碳储量：由于本项目不准全垦炼山整地，土壤有机碳、枯落物和枯死木碳库不会出现长期下降情况。在事前计量碳储量变化时，可不考虑土壤有机碳、枯落物和枯死木碳库，只涉及地上生物量和地下生物量碳库，测算项目实施后的不同碳层、不同造林树种和造林时间林分的地上生物量和地下生物量[9]，及碳库中的碳储量。

(3)边界内温室气体排放：边界内温室气体排放是由人类活动造成，项目边界内温室气体排放的事前计量[10]，只考虑施用氮肥引起的N2O排放和生产中使用生产机具产生的CO2排放[11]。

(4)碳排放/碳泄漏：项目碳泄漏主要是汽车等燃油机具所造成的CO2排放。通过对固定标准地所在小班造林活动情况等进行调查。

(5)经营模型碳储量/碳汇量：根据事前项目分层，按项目要求分别测算各模型的碳储量/碳汇量。重组事前项目分层计算碳储量/碳汇量，以经营模型大类分层统计碳储量/碳汇量情况，分别计算出平均1hm2施肥产生的排放量、边界内燃油排放量以及乔木层、灌木草本的平均碳储量。

(6)优势树种碳储量/碳汇量：根据项目要求分别测算按优势树种分的碳储量/碳汇量，对标准地调查数据按优势树种进行分组，分别计算出各优势树种的平均1hm2施肥产生的排放量、边界内燃油排放量以及乔木层、灌木层、草本层的平均碳储量。

2 结果与分析

2.1 标准地

2.1.1 基线碳汇、固定碳储量、边界内温室气体排放、碳排放/碳泄漏单位计量结果 经标准地调查与计算，项目区单位面积基线碳储量为5.764 7 t·hm-2，项目区单位固定碳储量为5.855 0 t·hm-2，项目内温室气体排放量总计15.757 3 t·hm-2，项目边界外年泄漏15.760 0 t·hm-2。由于营造林生产活动涉及影响因素很多[12]，项目碳储量变化需要通过下次监测才能得出。

表3 基线碳汇、固定碳储量、边界内温室气体排放、碳排放/碳泄漏单位计量表 Tab.3 The measurement of baseline carbon sink, fixed carbon storage, greenhouse gas emission within the boundary, carbon e-mission and carbon leakage unit(t·hm-2)项目计量名称基线碳汇固定碳储量边界内温室气体排放碳排放/碳泄漏小计地上部分地下部分小计地上部分地下部分小计汽油排放燃油排放小计标准地类型基线标准地固定标准地固定标准地固定标准地结果5.764 74.412 01.352 75.855 04.552 31.302 715.757 32.775 212.982 115.760 0

2.1.2 经营模型碳储量/碳汇量单位计量结果 经标准地调查与计算，项目各经营模型碳储量/碳汇量单位计量结果详见表4。

表4 固定标准地按模型分的单位碳储量/碳汇量表Tab.4 Carbon storage and carbon sink of scale by model in a fixed standard land (t·hm-2)模型号氮量CO2排放量边界内CO2排放量运输CO2排放量乔木层碳储量灌木层碳储量草本层碳储量TSP16.466 8111.059 834.946 90.252 80.039 70.488 3TSP20.519 5227.012 05.721 91.632 60.086 10.260 7TSP31.315 30.000 046.145 20.491 50.026 80.569 2TSP40.524 0586.682 710.412 60.128 40.009 50.346 9TSP50.757 092.165 78.066 95.137 90.081 20.719 7TSP60.485 6293.581 56.307 412.842 30.311 20.383 9TSP70.236 80.000 04.754 118.951 00.093 60.104 6TSP81.183 80.000 08.664 33.364 30.180 40.337 5

2.1.3 优势树种碳储量/碳汇量单位计量结果 经标准地调查与计算，项目各优势树种碳储量/碳汇量单位计量结果详见表5。

表5 固定标准地不同优势树种的碳储量/碳汇量表Tab.5 Carbon storage and carbon sink of different dominant tree species in fixed standard land(t·hm-2)树种氮量CO2排放量边界内CO2排放量运输CO2排放量乔木层碳储量灌木层碳储量草本层碳储量柏木0.077 969.435 10.855 20.500 00.012 40.373 3阔叶树0.420 067.875 720.325 70.661 30.112 60.382 8杉木0.103 825.384 72.558 82.898 80.105 30.386 5马尾松1.919 76.336 811.680 37.961 20.157 50.483 1毛竹0.022 30.000 00.369 418.951 00.093 60.104 6

2.2 项目区

2.2.1 碳储量 森林是一种动态平衡生态系统，随着项目实施的不断推进，各林分林木的树高、胸径、树冠、树根将不断变化，数量不断增长，碳含量不断提高，需要定期或长期才能对项目的生态系统进行一个完整评价[13]。此次基线监测是后期项目期内碳汇监测的基础，也是计量碳排放、碳储量变化的重要参考。经计算，2014年项目区总活立生物碳储量为81397 t(地上部分61541 t，地下部分19856 t)，其中：乔木层碳储量为69557 t(地上生物量碳储量为56063 t，地下生物量碳储量为13494 t)；灌木层碳储量为1950 t，(地上生物量碳储量为1423 t，地下生物量碳储量为527 t)；草本层生物量碳储量为9891 t(地上生物量碳储量为4055 t，地下生物量碳储量为5836 t)(见表6)。

2.2.2 碳排放 项目边界内外的碳排放或碳泄漏，主要由于使用燃油等造成。根据调查，项目造林地整地方式主要有挖掘机整地和人工整地两种；防火林带施工采用推土机进行[14]；项目区苗木运输主要有外地调运和本地购进，部分小班所用苗木还需要进行人工二次搬运。经计算，项目边界内使用燃气机具引起的CO2的排放量为2991788 t，项目边界外使用运输机具引起的CO2的排放量为408718t(见表6)，合计CO2排放量为3400506 t。

表6 项目区分模型的碳储量/碳汇量Tab.6 Carbon storage and carbon sink of project in differentiation modelt模型号氮量CO2排放量边界内CO2排放量泄漏CO2排放量乔木层碳储量灌木层碳储量草本层碳储量TSP155 500953 138299 9212 1693414 190TSP22 4341 063 58726 8087 6494031 221TSP3457016 0451719198TSP4187209 4463 717463124TSP53 001365 30931 97420 3643222 853TSP6662400 3078 60017 511424523TSP718303 68014 6687281TSP82 455017 9726 978374700合计64 8792 991 788408 71869 5571 9509 891

为减少项目造林CO2的泄漏与排放，育苗地应建在离项目造林地最近区域，以便就近育苗，随起随栽。少用或不用运输机具进行苗木运输，从而减少CO2的泄漏与排放，整地不要进行深垦，尽量减少对项目造林的人工干预措施，施肥以有机肥为主，少施或不施氮肥，加强对项目造林地林木的管护，促进林木生长，提高森林及土壤对碳的吸纳和存储能力[15]，从而促使森林及土壤碳储量的不断增加。

3 结论与讨论

森林是生态环境的重要组成部分，在固定大气CO2及全球气候变化中有着非常积极的作用。森林碳储量与森林生物量成正相关，即森林生物量越大，碳储量越高。影响森林碳储量的因素很多，包括自然条件、人类活动、林分状况等。因此，要提高森林碳储量，必须从增加森林生物量考虑，如选择有利于林木生长的地段开展造林活动，采用吸纳CO2能力强的树种进行造林；加强对造林地抚育管理，促进林木生长；积极营造混交林，减少有害生物的危害；尽量降低人为活动干扰和使用运输等燃油机具，减少碳排放等。

加强碳汇监测是今后森林碳汇工作的重要内容之一。森林碳储量是处于一个不断变化的过程，因此，要定期进行森林碳汇的调查监测，掌握森林碳汇及其变化规律，为国民经济发展提供科学依据。同时，不断加大科技投入，对森林碳汇技术课题进行研究攻关，包括营造林与管理技术、监测技术与方法等。