新疆天然胡杨林固碳释氧功能及价值评估分析

艾吉尔•阿不拉 刘茂秀 王新英 张优

摘要 以新疆森林资源面积和各林龄组面积、年净生产力为基础数据，按国家林业行业标准规定的方法，测算天然胡杨林不同林龄固碳量与释氧量和货币价值量。结果表明：天然胡杨林固碳量为1 004 264.21 t/a，释氧量为1 108 060.93 t/a；固碳价值为120 511.63万元/a，释氧价值为143 948.54万元/a，总价值为 264 460.17万元/a，南疆地区高于北疆；各龄组中，中龄林固碳释氧功能量和价值量最高，达880 811.30 t/a和109 814.15万元/a，过熟林最低，仅为65 297.09 t/a和8 114.36万元/a。

关键词 新疆；胡杨林；固碳释氧；评估

中图分类号 S 715.5  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）07-0122-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.07.029

Evaluation and Analysis of Carbon Fixation and Oxygen Release Function and Value of Natural Populus euphratica Forest in Xinjiang

Aijier·Abula1，2， LIU Mao-xiu1，2， WANG Xin-ying1，2 et al

（1.Research Institute of Afforestation and Desertification Control， Xinjiang Academy of Forestry Science， Urumqi， Xinjiang 830046;2.The Xinjiang Tarim Poplus Riparian Forest Ecosystem Research Station，Urumqi， Xinjiang  830046）

Abstract According to method from the China National Forest Standard， the amount of carbon sequestrated and oxygen released， and currency value were calculated， based on the forest resource inventory data， the stand age area for management， and the net primary productivity in Xinjiang. The results showed that the annual total carbon sequestrationin of natural Populus euphratica in Xinjiang was 1 004 264.21 t/a， the oxygen release was 1 108 060.93 t/a;the carbon fixation value was 1 205 116 300 yuan/a， the oxygen release value was 1 439 485 400 yuan/a， and the total value was 2 644 602 300 yuan/a， which was higher in southern Xinjiang than in northern Xinjiang. In the all age， the function and value of carbon fixation and oxygen release in the middle aged forest are the highest， up to 880 811.30 t/a and 10.98 billion yuan/a， the oldest forest was the lowest， only 65 297.09 t/a and 0.8 billion yuan/a.

Key words Xinjiang;Populus euphratica forest;Carbon fixation and oxygen release;Assessment

基金項目 自治区公益性科研院所基本科研业务经费资助项目（KY-2019047）。

作者简介 艾吉尔·阿不拉（1969—），女，新疆哈密人，助理研究员，从事荒漠化防治及林木育种研究。通信作者，副研究员，硕士，从事生态修复与重建研究。

收稿日期 2022-05-26

森林生态系统对全球生物圈CO2和O2的动态平衡、减少温室效应以及提供人类的生存基础有着巨大的不可替代的作用［1］。森林作为陆地生态系统的主体，发挥着重要的生态服务功能，森林固碳、释放氧气是其重要的生态功能之一［2］，固碳释氧价值占其生态系统服务功能总价值的18.50%～32.59%［3］。如何量化森林的这部分价值，是当今生态经济学研究的一个热点和难点，它的应用将对国家森林资源的管理决策起着重要作用［4］。目前，王兵等［5-10］针对不同区域的森林固碳释氧功能和价值进行了研究。笔者以新疆2014年天然胡杨林资源面积和各林龄组面积、年净生产力为基础数据，按中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》（GB/T 38582—2020）［11］（以下简称《规范》），测算森林固碳量与释氧量、货币价值量，以了解碳汇、认知碳汇、关注碳汇，为推动生态文明建设和社会绿色可持续发展贡献力量。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

新疆地处73°40′～96°18′E，34°25′～48°10′N，位于我国西北边陲，东西长约2 000 km，南北宽约1 600 km，面积为166万km2，约占全国总面积的16.67%，是我国面积最大的省份。新疆具有典型的温带大陆性气候。气温温差较大，日照时间充足（年日照时间达2 500～3 500 h），降雨量小，气候干燥，年均降水量约150 mm。天然胡杨林在新疆南部和北部均有分布，南部主要分布于塔里木河流域，面积约为56.03万hm2，占全疆天然胡杨林总面积的96.15%，北部面积约为2.24万hm2，仅占全疆天然胡杨林总面积的3.85%。 新疆天然胡杨林生态系统乔木层为胡杨，灌木层以多枝柽柳（Tamarix ramosissima）、梭梭（Chenopodiaceae）为主，其他还有铃铛刺（Halimodendron halodeneron）、琵琶柴（Reaumuria songonica）、盐穗木（Halostachys caspica）、野蔷薇（Rosa multiflora）、白刺（Nitraria tangutorum），草本层以芦苇（Phragmites communis）、芨芨草（Achnatherum splendens）、盐草（Halophila ovalis）、蒿草（Kobresia myosuroides）等为主。土壤类型主要有灌淤土、灌耕土、草甸土、盐土、棕漠土、沼泽土，以灌淤土为主。

1.2 样地设置及样品采集

根据天然胡杨林在新疆的分布特点，将其划分为南疆和北疆区域。胡杨龄组的划分参照王世绩等［12］的方法，林龄分别为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林，每个区域每个龄组设置3个标准样地，共30块标准样地。标准样地面积为1 hm2，规格为100 m×100 m的正方形，四角以管径为3 cm的PVC管定点，四边拉线。将每个标准样地划分为100个10 m×10 m的小样方，采用每木检尺的方法对胸径>1.0 cm的乔木进行调查，主要测定乔木的胸径、树高、冠幅和密度等林分特征。试验样地概况见表1。

1.3 生物量测定

1.3.1 乔木生物量。

在标准樣地内以该样地的平均胸径及树高选择标准木，每个龄级选择3株，共30株标准木。将标准木从根部伐倒进行树干解析，分别测定其根、干、枝、叶的鲜重，并在各部位取500～1 000 g鲜样带回实验室后置于80 ℃烘箱中烘至恒重，用以计算其生物量。在距地面30 cm处截取圆盘，带回实验室进行树龄测定，计算林分净生产力［13］。

1.3.2 灌木生物量。

标准样地外设置5个2 m×2 m灌木样方，确定灌木优势种，调查各优势种的多度、丛幅和高度；并测定各优势种的基径，求平均直径和高。然后按平均直径和高选取各优势种标准株（丛），每个样方按优势种随机选5标准株（丛），分别齐地面收割，并挖出地下部分，随机抽取1 kg样品带回实验室，在70～80 ℃烘干至恒重，求出干鲜重之比，再推算出整个灌木层生物量，计算林分净生产力。

1.3.3 草木生物量。

在每个灌木样方2个1 m×1 m小样方中记录物种名、盖度、高度。 将每个小样方中草本连根挖出，用水冲去泥土后风干称鲜重，随机抽取1 kg样品带回实验室，求出干鲜重之比，再推算出整个草本层生物量，计算林分净生产力［13］。

1.4 计算方法及数据来源

（1）根据《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721—2008），对新疆天然胡杨林固碳释氧的功能及价值进行测算：

G植被固碳=1.63R碳AB年

式中，G植被固碳为植被年固碳量，t/a；R碳为二氧化碳中碳的含量，为22.27%；A为林分面积，hm2；B年为林分净生产力，t/（hm2·a）。

G土壤固碳=AN（X2-X1）

式中，G土壤固碳为土壤年固碳量，t/a；A为林分面积，hm2；N为土壤含氮量，%；X1为林地土壤侵蚀模数，t/（hm2·a）；X2为无林地土壤侵蚀模数，t/（hm2·a）。

G氧气=1.19AB年

式中，G氧气为林分年释氧量，t/a；A为林分面积，hm2；B年为林分净生产力，t/（hm2·a）。

U碳=AC碳［1.63R碳B年+ N（X2-X1）］

U氧=1.19AC氧B年

式中，U碳为林分年固碳价值，元/a；A为林分面积，hm2；N为土壤含氮量，%；B年为林分净生产力，t/（hm2·a）；X1为林地土壤侵蚀模数，t/（hm2·a）；X2为无林地土壤侵蚀模数，t/（hm2·a）；C碳为固碳价格，为1 200 元/t；U氧为林分年释氧价值，元/a；C氧为氧气价格，为1 299.10 元/a；R碳为CO2中碳的含量，为27.27%。

（2）新疆天然胡杨林面积数据源自2014年新疆森林资源二类调查；固碳价格依据中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721—2008）：碳税率150美元/t（根据人民币兑美元现行汇率折合人民币为1 200元/t）；参照2009—2012中国工业氧气市场运行态势及发展前景分析报告，确定工业制氧平均价格为1 299.10元/t。

1.5 数据处理

采用Excel 2021统计分析软件进行数据处理和分析。

2 结果与分析

2.1 胡杨林面积

由表2可知，新疆天然胡杨林总面积为582 705.43 hm2，其中南疆地区560 288.82 hm2，占总面积的96.15%，北疆地区22 416.61 hm2，占总面积的3.85%；从不同龄组构成来看，过熟林面积最大，达177 176.33 hm2，占总面积的30.41%；其次为近熟林，为176 733.85 hm2，占总面积的30.33%。幼龄林面积最小，仅11 488.84 hm2，仅占总面积的1.97%；北疆各龄组中，成熟林面积为8 284.82 hm2，占北疆天然胡杨林面积的36.96%，其次为中龄林和过熟林，分别占北疆总面积的24.62%和24.15%，近熟林和幼龄林面积分别占北疆总面积的8.40%和5.87%。

2.2 胡杨林固碳功能量及价值量

2.2.1 土壤固碳功能量及价值量。

2.2.1.1 土壤固碳功能量。

由表3可知，新疆天然胡杨林土壤总固碳功能量为590 369.88 t/a，其中南疆总固碳功能量为577 426.74 t/a，占新疆总固碳功能量的97.81%，北疆总固碳功能量为12 943.14 t/a，占2.19%。

按林龄分，中龄林土壤固碳量最大，达310 237.91 t/a，占总固碳功能量的52.55％；过熟林土壤固碳功能量最小，仅26 669.46 t/a，占总固碳功能量的4.52％。每个林龄按大小顺序为中龄林（310 237.91 t/a，占52.55％）＞成熟林（139 702.33 t/a，占23.66％）＞近熟林（84 383.20 t/a，占14.29％）＞幼龄林（29 376.98 t/a，占4.98％）＞过熟林（26 669.46 t/a，占4.52％）。

2.2.1.2 土壤固碳价值量。

由表4可知，新疆天然胡杨林土壤固碳总价值量为70 844.37万元/a，其中南疆总价值量为69 291.19万元/a，北疆总价值量为1 553.18万元/a，南疆远高于北疆地区；按林龄分，价值量顺序为中龄林（37 228.55万元/a）＞成熟林（16 764.28万元/a）＞近熟林（10 125.97万元/a）＞幼龄林（3 525.23万元/a）＞过熟林（3 200.34万元/a）。

2.2.2 植被固碳功能量及价值量。

2.2.2.1 植被固碳功能量。

由表5可知，新疆天然胡杨林植被总固碳功能量为413 894.33 t/a，其中南疆总固碳功能量为404 829.05 t/a，占新疆总功能量的97.81%；北疆总固碳功能量为9 065.28 t/a，占2.19%。按林龄分，林分植被固碳量由高到低为中龄林（155 166.89 t/a）＞成熟林（137 367.69 t/a）＞近熟林（62 272.51 t/a）＞幼龄林（48 582.48 t/a）＞过熟林（10 504.76 t/a）。从群落垂直结构来看，乔木层植被固碳功能量最大，为411 475.30 t/a，占新疆总固碳功能量的99.42%；其次是草本层，为1 447.15 t/a，占新疆总固碳功能量的0.35%；最后是灌木层，为971.88 t/a，占新疆总固碳功能量的0.23%。

2.2.2.2 植被固碳价值量。

由表6可知，新疆天然胡杨林植被固碳总价值量为49 667.26万元/a，其中南疆总价值量为48 579.45万元/a，北疆总价值量为1 087.81万元/a，南疆远高于北疆地区。按林龄分，林分植被固碳价值量为中龄林（18 620.01万元/a）＞成熟林（16 484.11万元/a）＞近熟林（7 472.68万元/a）＞幼龄林（5 829.89万元/a）＞过熟林（1 260.57元/a）。群落垂直结构方面，总价值量表现为乔木层（49 377.01万元/a）>草本层（173.65万元/a）>灌木层（116.60万元/a）。

2.3 胡杨林分释氧功能及价值

2.3.1 植被释氧功能量。

由表7可知，新疆天然胡杨林植被释氧总功能量为1 108 060.93 t/a，其中南疆释氧总功能量为1 083 791.71 t/a，占新疆释氧总功能量的97.81%；北疆释氧总功能量为24 269.22 t/a，占2.19%。按林龄分，林分植被释氧量表现为中龄林（415 406.52 t/a）＞成熟林（367 755.19 t/a）＞近熟林（166 713.35 t/a）＞幼龄林（130 062.97 t/a）＞过熟林（28 122.90 t/a）。群落垂直结构方面，由高到低为乔木层（1 101 584.85 t/a）>草本层（3 874.24 t/a）>灌木层（2 601.84 t/a）。

2.3.2 植被释氧价值量。

由表8可知，新疆天然胡杨林植被释氧总价值量为143 948.54万元/a，其中南疆总价值量为140 795.69万元/a，北疆总价值量为3 152.85万元/a，南疆远高于北疆地区。按林龄分，林分植被释氧价值量表现为中龄林（53 965.58万元/a）＞成熟林（47 775.18万元/a）＞近熟林（21 657.80万元/a）＞幼龄林（16 896.53万元/a）＞过熟林（3 653.45万元/a）。群落垂直结构方面，乔木层植被释氧价值量最大，达88 578.04万元/a，占新疆总植被释氧价值量的61.53%；其次是灌木层，其值为54 867.19万元/a，占新疆总植被释氧价值量的38.12%；最后是草本層，其值为503.31万元/a，占新疆总植被释氧价值量的0.35%。

3 结论

（1）以新疆现有森林资源面积和各林龄组面积、实测数据为基础数据，按国家林业行业标准规定的方法，测算森林固碳量与释氧量、价值量。测算结果表明：胡杨林固碳释氧量为2 112 325.14 t/a，其中胡杨林土壤固碳量为590 369.88 t/a，占总固碳释氧功能的27.95%；植被固碳量为413 894.33 t/a，占总固碳释氧量的19.59%；植被释氧量为1 108 060.93 t/a，占总固碳释氧功能的52.46%。固碳释氧价值为264 460.17万元/a，其中土壤固碳价值为70 844.37万元/a，占固碳释氧总价值量的26.79％；植被固碳价值为49 667.26万元/a，占总价值量的18.78％；植被释氧价值为143 948.54万元/a，占固碳释氧总价值量的54.43％。从群落结构来看，乔木层固碳释氧量（1 513 060.15 t/a）和价值（137 955.05万元/a）占比最大。由于受胡杨林分布面积的影响，南疆地区天然胡杨林固碳释氧的功能和价值均远远高于北疆地区。

（2）森林的固碳释氧生态功能及价值效率取决于林分年净生产力，经测算新疆胡杨林净生产力平均为2.44 t/（hm2·a），远低于暖温带落叶阔叶林平均水平［9.54 t/（hm2·a）］。林分结构不合理，质量差，近熟林和过熟林面积比重过大，生态功能及价值偏低是当前存在的主要问题。因此，应加强中幼龄林抚育管理，对低产低效林进行改造，提高森林质量，增加碳汇储备基数，是提高森林生产能力及生态服务功能的根本途径。

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