山西省桑干河杨树丰产林实验局森林碳储量及碳密度分析研究

苏晶晶

(山西省桑干河杨树丰产林实验局，山西 大同 037000)

1 研究区概况

山西省桑干河杨树丰产林实验局(下简称杨树林局)是山西省九大国有林局之一。林局地处黄土高原北部东侧，雁门关外和内外长城之间，海拔在1000～1500m之间。林局所辖地区属温带半干旱大陆性季风气候，土壤以栗钙土为主，主要树种包括小叶杨、油松、樟子松等。截至2019年，林局经营总面积105172.77hm2，总蓄积1878104.79m3，森林覆盖率78.5%[1]。

2 数据来源及计量对象

本文所使用的数据来源于杨树林局2019年森林资源二类调查数据，包括小班面积、蓄积、地类、优势树种、土层厚度等详细信息。

本次研究对杨树林局对乔木林地、疏林地、灌木林地的乔木林层、灌木林层、枯落物层和土壤层四个碳库进行计量。

3 研究方法

3.1 乔木林层碳储量计算

3.1.1 乔木林

3.1.1.1 有蓄积的小班

(1)计算生物量

BEF=a+b/V[1]

式中：BEF为生物量换算因子(t/m3)；

Bi为不同优势树种的生物量(t/hm2)；

V为林分蓄积量 (m3/hm2)；

a、b为常数。

(2)计算乔木林层碳储量

式中：Si为小班面积(hm2)；

CFi为优势树种含碳率(%)。

3.1.1.2 无蓄积的小班

无蓄积的小班，生物量(B)缺省值为17.99[2]。

3.1.2 疏林地

3.1.2.1 有蓄积的小班

3.1.2.2 无蓄积的小班

无蓄积的小班不计算碳储量。

3.2 乔木林灌木层及灌木林碳储量计算

3.2.1 乔木林灌木层

式中：Ti为生物量换算系数(t/hm2)；

灌木层含碳率(CF)缺省值0.4672。

3.2.2 灌木林

灌木林生物量(B)不分灌木种类，以7.627计算；

灌木林含碳率(CF)缺省值0.4672。

3.3 枯落物层碳储量计算

本次只研究乔木林地的枯落物。

枯落物层含碳率(CF)缺省值0.44。

3.4 土壤碳储量计算

式中：D为土壤容重(g/cm3)，缺省值0.5；

E为土壤厚度(cm)；

SOC为土壤有机质含量(%)，缺省值0.2237；

3.5 总碳储量

总碳储量为乔木层、灌木层、枯落物层、土壤层的碳储量之和。即：

C总=C乔1+C乔2+C疏+C灌1+C灌2+C枯+C土

3.6 碳密度

碳密度为单位面积的碳储量。

P=C/S

4 结果与分析

4.1 不同地类碳储量、碳密度分析

表1 不同地类碳储量、碳密度统计

由表1分析得出，乔木林地碳储量最大，占95.98%，疏林地最小，只占1.5%；乔木林地碳密度最大，灌木林地碳密度最小。

4.2 乔木层按龄组分析

表2 乔木层不同龄组的碳储量、碳密度

由表2分析得出，过熟林所占比例最大，幼龄林次之，成熟林最小。近熟林碳密度最大，幼龄林次之，成熟林最小。

4.3 乔木层按优势树种分析

表3 乔木层各优势树种的碳储量、碳密度

由表3分析得出，杨树碳储量最大，占59.45%，针阔混交林次之，最小为刺槐，占0.02%。阔叶混交林碳密度最大，针阔混交林次之，最小为刺槐。

5 结论与建议

5.1 乔木林是林局森林固碳的主体

杨树林局乔木林碳储量占总碳储量的95.98%，说明乔木林是林局森林固碳的主体[3]。因此，要继续增加造林面积，加强森林保护，合理经营森林，以便充分发挥森林的固碳功能，增加碳汇潜力[2]。

5.2 中、幼龄林潜力巨大

杨树林局幼龄林及中龄林面积占乔木林面积的19.46%，但碳密度均高于林分总碳密度，具有巨大的发展潜力。但林局近成过熟林比例过大，基本为杨树“小老树”，中幼龄林占比较小，基本为针叶林，森林龄组结构不合理，林地质量较低。因此，需加强中幼龄林抚育和退化林分修复，调整和优化林分树种结构、龄组结构和密度结构，使森林生态系统的结构更加稳定[3-7]。

5.3 营造混交林

杨树林局混交林碳密度明显高于纯林碳密度，森林固碳作用较大。但林局单一纯林还占有一定比例，混交林虽已初步形成复层异龄结构，但高层树木长势弱，濒于死亡，中层大部分为阳性树种，长势不旺，存在纯林多、混交林偏少偏弱的情况。因此，可适当扩大阔叶树种面积，根据林分生长状况和自然分化情况，通过引阔入针、林苗一体化等手段，逐渐形成以混交乔木林为顶层，灌木、草、次生林的复层异龄混交结构，建立较稳定的生态系统，提高林地种群的丰富度，提高森林碳储量[8-10]。

5.4 将碳储量估测纳入日常调查中

本研究对杨树林局森林碳储量和碳密度进行了估算，但本研究中的一些参数是参照山西省的平均值，目前尚缺少适合杨树林局各优势树种的参数。同时，本研究未估算草本层的碳储量，使研究结果未尽全面。因此，在今后开展森林调查中，应对优势树种、灌木、草本、枯落物生物量以及土壤层碳储量进行调查，以进一步完善森林生态系统碳储量估测，为林局科学经营、分类施策提供更有效的依据[11-12]。