基于森林资源规划设计调查数据的乔木林地上生物量及碳储量估算分析——以香格里拉市为例

王继雄，唐文静

(1.云南省林业调查规划院昆明分院，云南 昆明 650200；2.云南省林业调查规划院，云南 昆明 650051)

1 引言

森林生态系统是陆地生态系统的主体，具有生态效益、社会效益和经济效益等多种价值，乔木林是森林资源的最重要组分，准确估算大尺度上的乔木林生物量是测算区域森林生物量的前提[1]。通过直接测量(收获法、平均木法、相对生长法)可准确地获取森林生物量数据，但是会消耗大量的人力物力，且会对生态系统造成一定的破坏[2]。而通过生物量模型、生物量估算参数[3](BEF、BCEF、RSR等)、3S技术等方法间接估测生物量，省时省力，在大范围森林生物量和碳储量估算中应用广泛。

在对森林生物量及碳储量进行估算时，常常会用到森林资源规划设计调查数据，因为森林资源调查的覆盖范围大，有较高的准确度。本文采用单木生物量模型，在香格里拉森林资源规划设计调查数据的基础上分别以冷杉Abiesfabri、高山松Pinusdensata、云杉Piceaasperata、栎类QuercusL、云南松Pinusyunnanensis、落叶松Larixgmelinii等乔木林优势树种为研究对象，通过对估算出的不同优势树种、龄组以及不同区域的乔木林生物量及碳储量作比较和分析，为香格里拉市生态建设和森林合理经营提供参考。

2 研究区概况

香格里拉市位于滇西北青藏高原东南部的滇藏川三省区结合部，是世界著名的“三江并流”世界自然遗产腹心地带，更是青藏高原东南缘国家生态安全的重要屏障。该市地势高耸，热量不足，气温偏低，属山地寒温带季风气候。具有干湿季分明，四季不明显，夏秋多雨，冬春干旱的气候特征。地处云南亚热带常绿阔叶林植被区向青藏高原高寒植被区过渡地带，植被分布南北差异明显，在环市境的东、南、西三面山体垂直分布完整而典型。按《云南植被》划分标准，市境内分布有10种植被类型，主要类型有温凉性针叶林、寒温性针叶林、暖性针叶林、落叶阔叶林、灌丛、草甸等，常见的森林类型有云冷杉林、高山松林、落叶松林、高山栎林等。

3 数据来源和研究方法

3.1 数据来源

森林资源规划设计调查，原则上每10年调查1次，目的是为了查清森林资源现状。本研究数据来源于香格里拉市2016年第四轮森林资源规划设计调查数据，其中记录了香格里拉市各乔木林小班的优势树种、蓄积、龄组、权属、平均胸径、平均树高、林木株数等信息。

3.2 研究方法

常见的立木生物量模型主要有一元、二元和多元生物量模型，一元生物量模型多选择林木胸径作为自变量，二元生物量模型则多选择胸径和树高[4]。本文根据国家林业局发布的《立木生物量模型及碳计量参数—冷杉》《立木生物量模型及碳计量参数—云杉》《立木生物量模型及碳计量参数—栎树》《立木生物量模型及碳计量参数—云南松》《立木生物量模型及碳计量参数—落叶松》《立木生物量模型及碳计量参数—冷杉》等林业行业标准和王柯人、舒清态等人对高山松单木地上生物量模型不确定性研究中给出的模型[5]，以及岳彩荣对香格里拉生物量遥感估测研究中的含碳系数[6]。其中所列的以胸径、树高两个因子为自变量的二元模型精度要高于以胸径为自变量的一元模型。因部分模型未给出根茎比函数，本研究仅按各小班平均胸径、平均树高按单木生物量模型推算单株乔木地上生物量，单株生物量与株数的乘积即为该小班生物量的乔木林地上生物量，碳储量按地上生物量与该小班优势树种含碳系数的乘积计算。

根据《云南省香格里拉市森林资源规划设计调查报告》(云南省林业调查规划院，2016)统计数据，因部分树种立木生物量模型未查询到有关资料，将香格里拉乔木林优势树种按冷杉、高山松、云杉、栎类、云南松、落叶松等主要优势树种及其他树种进行归并。因其他树种面积、蓄积在全市乔木林中的比例较低，其生物量按主要优势树种的总蓄积与总生物量的比值进行推算，碳储量按主要优势树种的总生物量与总碳储量的比值进行推算。香格里拉市主要优势树种选用立木生物量模型及含碳系数如表1所示。

表1 香格里拉市主要优势树种选用立木生物量模型及

表中：MA为地上生物量(单位kg)，D为胸径(单位cm)，H为树高(单位m)

4 结果与分析

4.1 不同区域乔木林地上生物量及碳储量分析

如表2所示，依据香格里拉市2016年森林资源规划设计调查数据测算，香格里拉市乔木林地上生物量总量为73454404 t，碳储量为36546066 tC，各乡镇乔木林地上生物量及碳储量分布不均匀。因格咱乡面积最大，各乡镇乔木林地上生物量及碳储量最多的也为格咱乡，地上生物量及碳储量占比分别达28.95%、28.88%；五境乡面积最小，各乡镇乔木林地上生物量及碳储量最小的也为五境乡，地上生物量及碳储量占比仅为3.87%、3.87%。

4.2 不同起源乔木林地上生物量及碳储量分析

如表3所示，香格里拉市起源为天然的乔木林地上生物量总量为72208153 t，碳储量为35915618 tC；起源为人工促进的乔木林地上生物量总量为727684 t，碳储量为375974 tC；起源为人工的乔木林地上生物量总量为518567 t，碳储量为254474 tC。天然林地上生物量及碳储量在香格里拉市乔木林优势树种生物量及碳储量中占绝对优势。

表2 不同区域乔木林地上生物量及碳储量

表3 不同起源乔木林地上生物量及碳储量

4.3 不同优势树种乔木林地上生物量及碳储量分析

如表4所示，香格里拉市冷杉林地上生物量为27685326 t，占37.69%、碳储量13723615 t，占37.55%；栎类林地上生物量为13369524 t，占18.20%、碳储量6453486 t，占17.66%；高山松地上生物量13347475 t，占18.17%、碳储量6918061 t，占18.93%；云杉地上生物量9483410 t，占12.91%、碳储量4651581 t，占12.73%；云南松地上生物量4739106 t，占6.46%、碳储量2419788 t，占6.62%；落叶松地上生物量2894369 t，占3.94%、碳储量1416781 t，占3.88%；其他树种地上生物量1935194 t，占2.63%、碳储量962754 t，占2.63%。冷杉、栎类、高山松与云杉的地上生物量及碳储量在香格里拉市乔木林优势树种生物量及碳储量中占绝对优势。

表4 不同优势树种乔木林地上生物量及碳储量

4.4 不同龄组乔木林地上生物量及碳储量分析

如表5所示，不同龄组乔木林地上生物量及碳储量总体趋势随着龄组的增加而增加，从大到小依次为成熟林、过熟林、近熟林、中龄林和幼龄林。其中成熟林、过熟林和近熟林对香格里拉市乔木林总地上生物量及碳储量影响较大，生物量分别占总龄组的41.53%，37.09%和14.11%；碳储量分别占总龄组的41.55%，36.95%和14.22%。

表5 不同龄组乔木林地上生物量及碳储量

5 讨论

本研究主要通过国家发布的立木生物量模型及碳计量参数，采用香格里拉市森林资源规划设计调查数据各乔木林小班的优势树种平均胸径、平均树高、林木株数来估算香格里拉市乔木林地上生物量及碳储量。研究表明，各乡镇单位面积乔木林地上生物量及碳储量有一定差异，但差异不是很大，空间分布上相对均衡；天然乔木林地及以冷杉、栎类、高山松为优势的乔木林地上生物量及碳储量在香格里拉市乔木林地生物量及碳储量中占绝对优势；近、成、过熟林对香格里拉市乔木林总地上生物量及碳储量影响较大。通过研究还发现栎类的生物量转换因子函数(BCF)与其他树种生物量转换因子函数存在明显差异，其主要原因为云南省所采用的二元材积模型(云南省森林调查常用树表，1984年编制，编制年代过久)与2016年国家林业局发布的《立木生物量模型及碳计量参数—栎树》中的二元材积模型存在较大差异所导致。因部分树种的立木生物量模型查询不到相关研究资料，本次研究只对乔木林地上生物量进行估算，且对部分树种进行了归并后推算，不可避免会产生一定的误差，但对全市总生物量及碳储量估算影响不大。因此利用森林资源规划设计调查数据估算该地区的生物量及碳储量可为该地区乔木林固碳能力和生产力评价提供参考[7]，也可为该地区其他方法估测生物量及碳储量的结果作为对照，亦可为其他地区估测生物量及碳储量提供一定的参照。