龙岩市新罗区曹溪街道乔木林分碳储量估算分析

林思明

(龙岩市新罗区曹溪林业站,福建 龙岩 364000)

森林是陆地生态系统的主体,是陆地生态系统中最大的碳贮存库,具有巨大的固碳功能,其碳汇作用对于缓解大气中CO2浓度上升是最经济、最有效的办法。2016年9月3日,我国正式加入《巴黎气候变化协定》,成为第23个完成了批准协定的缔约方［1］,开始积极参与气候履约的实际行动。而如今在应对气候变化工作的新形势下,各级相关部门已将森林碳储量纳入反映林业生态建设成就的重要指标,因此为响应新罗区生态文明示范区建设,正确处理好保护森林与发展经济的关系,这对乡镇级森林碳储量及碳汇开展研究具有重大意义。该研究在对曹溪街道2013、2018和2022年的森林资源状况进行分类、汇总的基础上,运用转换因子连续函数法对其乔木林分碳储量及碳密度进行估算与分析,并对其碳汇潜力和经济价值进行估算,为曹溪街道提高森林经营管理水平,掌握区域森林碳汇发展潜力,为未来开展林业碳汇工作和制定相关林业方针政策提供数据参考。

1 区域概况

曹溪街道位于新罗区东南隅,是新罗区中心城区所在地,位于24°58′34″～25°5′46″ N,116°59′24″～117°11′20″ E,年平均气温19.7 ℃,1月平均气温11 ℃,7月平均气温27℃;无霜期291d, 平均初霜日在11月上旬,平均终霜日在3月中旬。雨量充沛,年降水量1 700 mm, 境内的降水量分布总趋势是由南往北递减。多年平均降水量为1 700 mm,2-4月为春雨季。平均海拔560 m。土壤主要有3大类型:红黄壤、黄壤和红壤。气候属亚热带海洋性季风气候。 曹溪是闽西较早的中央苏区重镇,拥有新罗全区最多的革命据点村,天马山、大锦山、奇迈山、红尖山和小溪河等山川河流坐落境内。街道土地总面积为1.305万hm2,林地面积1.019万hm2,森林覆盖率为73.33%。其中,有林地面积0.957万hm2(林分0.854万hm2,竹林地0.098万hm2,经济林地0.005万 hm2),人工未成造林地0.013 7 万hm2,疏林地0.001万hm2,灌木林地0.003万hm2,无立木林地0.044万hm2。

2 数据来源

该次研究采用2013、2018以及2022年的森林资源调查数据,由于曹溪街道森林资源调查未涉及枯枝落叶层、植被地下层和土壤层等数据的调查,地上部分主要为乔木层林分,因此该次森林碳储量估算以地上部分的乔木层林分为主。各优势树种(组)的面积、蓄积(表1),数据统计分析均采用Excel 2007。

表1 2013—2022年曹溪街道各优势树种(组)的面积、蓄积

3 计算方法

3.1 森林生物量的估算

森林蓄积量是森林生长的综合反映。根据以往学者研究,森林生物量与蓄积量存在着良好的线性回归关系,该研究采用方精云等［2］拟合的生物量-蓄积量转换模型对乔木层林分各树种的生物量进行估算,各优势树种含碳率采用《全国林业碳汇计量监测技术指南及附件(试行)》中推荐的各树种(组)碳含率参数［3］,相关模型方程及含碳率参数(表2)。

表2 各优势树种(组)生物量转换方程及碳含率表

3.2 碳储量和碳密度计算

根据计算得出的各树种生物量,分别对其碳储量和碳密度进行计算,计算公式如下:

C=A×B×CF

ρc=C/A

式中:C 为碳储量(单位:t);A 为林分面积(单位:hm2);B 为单位面积林分生物量(单位:t/hm2);CF为含碳率;ρc为碳密度(单位:t/hm2)

3.3 碳汇计算

根据计算得出的碳储量进行碳汇计算,计算公式采用《全国林业碳汇计量监测技术指南及附件(试行)》中的计算公式如下:

△Ct1,t2=( Ct2- Ct1) × 44/12

式中: △Ct1,t2为时间区间t1～t2内的项目碳汇(单位:tCO2e),Ct1、Ct2指不同年度的碳储量(单位:t)。

4 结果及分析

4.1 2013年至2022年曹溪街道林分碳储量和碳密度分析

根据曹溪街道碳储量和碳密度计算结果(表3),2013年时曹溪街道的林分碳密度达到54.31 t/hm2,已高于同时期福建省的碳密度平均值［4］48.87 t/hm2。2013—2022年曹溪街道林分平均碳储量53.23万t,平均碳密度62.08 t/hm2,表明曹溪街道的森林资源固碳能力属于较高水平。从总体上看,2013—2022年曹溪街道林分面积稳定在0.857万hm2,蓄积量由90.16万m3增加到102.44万m3,单位面积蓄积量由104.47 m3/hm2增加到120.09 m3/hm2,而在此期间碳储量和碳密度也呈稳步增长趋势,2018年、2022年林分碳储量和碳密度同比增幅分别为18.4%、3.3%,19.2%和3.7%,碳汇能力逐渐增强,表明固碳能力增加和单位面积蓄积量的增长有关。

表3 2013—2022年曹溪街道林分碳储量和碳密度

4.2 不同树种碳储量和碳密度分析

根据各树种碳储量计算结果(表4),2013—2022年硬阔类树种碳储量占比最高,平均占比为83.56%,马尾松和杉木次之,桉树和软阔类树种最小。从碳密度计算结果可知,硬阔类树种的碳密度最高,其平均碳密度为83.28 t/hm2,大约是针叶类树种的3倍;马尾松和杉木树种的平均碳密度为28.2 t/hm2;桉树最低,其平均碳密度为16.37 t/hm2。由此可见,硬阔类树种是曹溪街道主要碳储备库。

表4 2013—2022年各优势树种(组)碳储量和碳密度

2013—2022年不同树种碳储量变化存在差异,其中硬阔类树种碳储量占同时期总碳储量的比重分别为75.38%、87.3%和86.67%,而马尾松树种占比为11.46%、6.54%和6.79%,可以看到2013年至2022年马尾松树种碳储量占比下降,而同期硬阔类树种碳储量占比上升,主要原因为曹溪街道自2016年以来一方面加大松材线虫病防治力度,为了优化地方树种结构,促进地带性植被恢复,采取“去针套阔”、稀疏林“补阔”等措施,提高了硬阔类树种造林。另一方面,严格执行天然林、生态林禁伐等措施,使得这几年硬阔类树种的蓄积量稳步上升,进而使得其整体碳储量提升。

4.3 不同龄组碳储量和碳密度分析

根据对不同龄级结构碳储量进行分析可知(图1),曹溪街道不同龄组的碳储量大小依次为:中龄林>近熟林>成熟林>幼龄林>过熟林。中龄林的平均碳储量占比达到42.26%,在各龄组碳储量中占据绝对的优势。中龄林、近熟林及成熟林共占92.6%,幼龄林和过熟林共占7.4%,幼龄林碳储量占比偏低。由图1可以看出不同龄组的碳密度大小依次为:成熟林>过熟林>近熟林>中龄林>幼龄林。基本上随年龄的增大,碳密度不断增大。前期幼龄林到中龄林间的增长变化幅度最大,明显高于其他各龄组间的变化幅度,可见幼龄林到中龄林的生长过程对林木的碳密度影响最大。因此,在幼龄林到中龄林的生长过程中,对这一阶段的林木实行合理的管护措施非常必要,以提高林分整体碳密度与质量,促进其整体碳储量增加。

图1 各龄组碳储量和碳密度分布

4.4 2013年至2022年曹溪街道林分碳汇分析

根据(表5)可知2013—2022年曹溪街道林分碳汇都为正值,平均碳汇19.14万tCO2e,表明近年来碳储量逐年增加,街道林分面积和质量稳步提升,但前期2013—2018年碳汇明显高于后期2018—2022年碳汇,其原因为前期2013—2018年期间进行了一系列比如松材线虫病防治林分改造、天然林禁伐等经营措施使得硬阔类树种林分蓄积大幅增加,碳储量也随之大幅提升。

表5 2013—2022年曹溪街道碳储量及碳汇

4.5 2013年至2022年曹溪街道林分碳储量、碳汇经济价值估算

森林碳汇经济价值的估算主要是碳汇价格,福建碳交易市场已于2016 年12 月开市,该次研究碳汇经济价值以福建碳交易市场的碳汇价格进行估算,以碳汇交易最低价格18元/tCO2e作为测算标准,折算成碳储量平均价格为66元/t［5］。

根据估算2013年至2022年曹溪街道林分碳储量平均经济价值0.35亿元, 2022年价值达到最大,为0.38亿元。碳汇平均经济价值0.034亿元,最大值出现在2013—2018年,达到0.057亿元。

5 结论与讨论

该次研究发现曹溪街道2013—2022年在林分面积基本保持不变的情况下,随着蓄积量的增加,碳储量也相应增加,说明林分蓄积量的增加有利于提高区域的碳储量［6］。2013—2022年街道林分碳密度也保持稳步增长趋势,林分碳汇都为正值。该次研究表明近年来曹溪街道林分碳储量总体保持较高水平,森林资源的固碳水平在逐渐提高,碳汇能力也逐渐增强,发展碳汇的基础较好,具有一定的经济价值,未来有很大的发展空间。

对不同树种碳储量及碳密度分析发现,硬阔类树种的碳储量占比最大,各时期占比超过75%,硬阔类树种碳密度也最高,说明硬阔类树种碳储能力远高于其他树种,是曹溪街道最主要的碳储备库。因此未来街道应结合自身区域特点以硬阔类树种为主进行林分改造以提高林分碳储量,比如以沿高速公路(铁路)和国省道、沿小溪河及主要支流、环城一重山为重点,营造多树种的混交阔叶林,打造“二沿一环”乔木林分质量提升景观带,不仅可以增强森林生态效能,保护生物多样性,提高整个森林的碳储量,还可以有效提高森林生态系统抵御自然灾害的能力,有效降低森林火灾、病虫害和山体滑坡等灾害发生的可能［7］。对不同龄组的碳储量及碳密度分析发现,树种在中龄林时期的碳储量占有绝对优势,但幼龄林碳储量占比偏低。随着年龄的增大,对应龄组的碳密度也不断增大,尤其在幼龄林到中龄林这一阶段,因此未来应该加强该阶段的抚育和管护,提高造林树木成活率,保证幼龄林的林分面积稳步提升,以提高林分整体碳密度和质量,促进整体碳储量增加［8］。

该研究通过对2013—2022年曹溪街道乔木林分碳储量进行估算和分析,旨在为提高曹溪街道森林经营管理水平,为增加其林分碳汇潜力提供参考。由于森林碳储量共由地上部分、地下部分、枯落物和土壤有机质4个碳库组成,该次研究仅测算了乔木林分碳储量情况,未将森林中其它植被的碳储量纳入测算,且计算过程中采用的参数均是全国的计算平均参数,因此,该研究还存在一些局限性和不足之处,待今后在获取更多相关参数后将再做进一步研究。