不同优势树种组不同时期碳储量和碳密度研究

摘要为了解不同优势树种组在不同时期的碳储量和碳密度，以广西国有黄冕林场各优势树种为研究对象，通过生物量扩展因子法，估算了黄冕林场森林固碳能力。结果表明：（1）黄冕林场2014年、2019年总碳储量分别是562 040.09 t和826 000.61 t，2019年比2014年增加了47.0%，其中一般阔叶树的碳储量最大；（2）杉木类、松类、速生桉和一般阔叶林的碳密度随着龄级的增加逐渐增大，2019年比2014年分别增加了21.7%、61.2%、22.1%和41.3%，且杉木类、松类、一般阔叶林在过熟林时碳密度达到最大值，而速生桉则在近熟林时最大；（3）杉木类、松类、一般阔叶林的碳储量随着龄级的增加逐渐增大，在过熟林时碳储量最大，而速生桉则在近熟林时最大。

关键词生物量；碳储量；碳密度；森林经营

中图分类号：S718.56；S718.55文献标识码：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2024.05.014

Study on Carbon Storage and Carbon Density of Different Dominant Tree Species Groups in Different Periods

Tang Qingmei，Wu Lisu，Liu Songlin，Chen Jie，Lan Liufeng

（Stateowned Huangmian Forest Farm in Guangxi Zhuang Autonomous Region，Liuzhou 545600，China）

AbstractIn order to understand the carbon storage and carbon density of different dominant tree species groups in different periods，the dominant tree species in Huangmian Forest Farm of Guangxi were taken as the research objects，and the forest carbon sequestration capacity of Huangmian Forest Farm was estimated by biomass expansion factor method. The results showed as the following three aspects.（1）The total carbon reserves of Huangmian Forest Farm in 2014 and 2019 were 562 040.09 t and 826 000.61 t respectively. In 2019，it increased by 47.0% compared with 2014，and the carbon reserves of general broadleaf trees were the largest.（2）The carbon density of Chinese fir，pine，fastgrowing eucalyptus and general broadleaved forests increased gradually with the increase of age class，and the carbon density in 2019 increased by 21.7%，61.2%，22.1% and 41.3%，respectively，compared with that in 2014. The carbon density Chinese fir，pine and general broadleaved forests reached the highest value in overmature forest，while that of fastgrowing eucalyptus was the highest in nearmature forest.（3）The carbon reserves of Chinese fir，pine and general broadleaved forests increased gradually with the increase of age class，and the carbon reserves of overmature forest were the largest，while those of fastgrowing eucalyptus were the largest in nearmature forest.

Key wordsbiomass;carbon storage;carbon density;forest management

森林资源是重要的可再生资源，在维持碳平衡、减缓全球气候变暖方面发挥着至关重要的作用[1]，受到国内外的普遍关注。我国南方林区森林类型通常以用材林为主，普遍存在生态稳定性较差和生态服务功能较低等问题，因此，采用乡土阔叶树种改造针叶纯林已成为我国人工林经营的发展趋势[2]。在“碳中和”背景下，对森林固碳功能的研究越来越多，不同学者通过利用生物量清单法从不同龄级、不同优势树种方面估算森林碳储量[3，4]，但对不同年度的森林碳储量的动态分析相对较少[5]。

本文基于中小尺度区域，以广西国有黄冕林场森林资源为对象，根据两期森林资源规划设计调查数据，对场内森林碳储量及碳密度进行了研究，以期发现其不同优势树种组、不同龄级林分碳储量及碳密度在不同时期的特征，为林场今后的经营管理和林业可持续发展提供科学依据。

1材料与方法

1.1研究区概况

黄冕林场地处北回归线以北，是广西壮族自治区直属公益二类林场之一。属中亚热带气候，温暖多雨，光照充足，雨热同季，年均气温19 ℃，年均降水量1 750 mm，年均蒸发量1 426 mm。最高海拔895.9 m。低山地貌相对高差200 ～400 m，丘陵地带相对高差50～200 m。以丘陵地貌为主，约占林地面积的70%。林地成土母岩以砂页岩、灰泥岩和紫红砂砾岩为主，质地轻壤到中壤土，少量为壤土和黏土。林场属亚热带常绿阔叶针叶林区，针叶林主要代表树种有马尾松（Pinus massoniana）、杉木（Cunninghamia lanceolata），阔叶林主要代表树种有米槠（Castanopsis carlesii）、枫香（Liquidambar formosana）、樟树（Cinnamomum camphora）和木荷（Schima superba）等。人工植被主要是大叶桉（Eucalyptus robusta）、马尾松、杉木，兼有木荷、火力楠（Michelia macclurei）和毛竹（Phyllostachys edulis）。

1.2研究对象

根据森林资源特征，选取广西国有黄冕林场经营管

理的一般阔叶树、速生桉、松类、杉木、竹林和经济林为具体研究对象，涉及广西黄冕林场场内行政区域范围及场外租地经营范围，除场外租地经营调查范围发生变化外，2019年场内调查界线与2014 年调查范围基本一致。

1.3数据来源

本研究数据来源于广西国有黄冕林场2014年和2019年森林资源规划设计调查（森林资源二类调查）数据。

1.4研究方法

碳储量主要采用生物量扩展因子法进行计算。相关公式[6，7]如下：

C=V×BEF×D×（1+R）×CF×S

d=C/S

式中：C为某一林分类型的碳储量（t）；d为某一林分类型单位面积碳密度；V为某一林分类型的单位蓄积量（m3·hm-2）；BEF为生物量扩展因子；D为某一树种林分的木材密度；R为某一树种地下生物量/地上生物量的比值；F为某一树种生物量的含碳率；S为某一优势树种的面积（hm2）。优势树种（组）含碳率、木材密度、扩展因子[8]参考2013年中华人民共和国气候变化第二次国家信息通报中公布的数据。

黄冕林场森林植被碳储量各优势树种生物量换算因子连续函数方程中的计算参数如表1所示。

因经济林、竹林在清查数据资料中无蓄积量数据，故采用单位面积平均生物量乘以林分面积[9]进行计算。经济林单位面积的生物量为 23.7 t·hm-2，竹林的生物量为 47.86 t·hm-2。

不同优势树种林龄级划分如表2所示。

1.5数据处理

利用Excel 2013进行数据整理和统计，图表制作采用Sigmaplot 12.5。利用SPSS 22.0进行数据分析，主要对不同时期不同林龄组间的碳储量和碳密度进行差异性检验。

2结果与分析

2.1不同优势树种碳储量分析

由表3可知，与2014年相比，2019年黄冕林场场内经营范围森林面积增加511.43 hm2，蓄积增加54.69×104 m3。其中桉树面积减少11.9%，其他树种（组）面积均有不同程度的增加，各树种蓄积量也均增加。在6种优势树种组中，一般阔叶树的碳储量最多，其次是速生桉、松类、杉木，竹林和经济林2014年的碳储量相差不大，但在2019年经济林的碳储量远大于竹林，是因为2019年经济林的面积比2014年增加了84.5%。与2014年相比，2019年6种优势树种组的碳储量均大幅度增大，杉木、松类、速生桉、一般阔叶树、竹林和经济林分别增长105.7%、69.8%、7.6%、58.2%、15.4%和84.5%，增长幅度最大的是杉木类，其次是经济林类。黄冕林场2019年总碳储量比2014年增加了47.0%。

除了竹林和经济林外，与2014年相比，2019年其他4种优势树种组的碳密度均增大，杉木、松类、速生桉和一般阔叶树碳密度分别增加了21.7%、61.2%、22.1%和41.3%，其中松类碳密度增长幅度最大，其次是一般阔叶树。在2014年，碳密度最大的是竹林，其次是松类和一般阔叶树；在2019年，碳密度最大的是松类，其次是一般阔叶林、竹林，碳密度最小的是经济林。

2.2不同龄组的碳储量分析

由图1可知，杉木类、松类、一般阔叶林的碳储量随着龄级的增大逐渐增大，过熟林碳储量最大，而速生桉碳储量近熟林最大。 2014年时，杉木类幼龄林、中龄林和近熟林的碳储量差异显著，

中龄林、近熟林、成熟林和过树林的碳储量分别比幼龄林的碳储量增364.7%、1 250.4%、1 246.8%和1 185.2%；2019年时，杉木类中龄林、近熟林、成熟林和过熟林碳储量分别比幼龄林多88.1%、293.3%、551.9%和720.3%；不同时间段，在同龄组中，杉木类碳储量在幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林2019年的比2014年的分别高334.8%、76.0%、26.7%、110.5%和177.6%。

2014年时，松类中龄林、近熟林、成熟林和过熟林分别比幼龄林增大197.8%、353.0%、483.6%和427.8%；在2019年松类碳储量中龄林、近熟林、成熟林和过熟林分别比幼龄林增大406.1%、764.9%、957.5%和1 079.0%；在同龄组中，松类碳储量在幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林2019年分别比2014年高-12.6%、48.5%、66.8%、58.3%和95.1%。

2014年，一般阔叶树中龄林、近熟林、成熟林和过熟林分别比幼龄林增大162.3%、291.5%、449.0%和636.6%；2019年时，一般阔叶树碳储量中龄林、近熟林、成熟林和过熟林分别比幼龄林增大137.7%、196.9%、226.0%和251.5%；

在同龄组中，一般阔叶树碳储量在幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林2019年分别比2014年增加121.8%、100.9%、68.2%、31.5%和5.8%。从幼龄林、中龄林到近熟林速生桉碳储量依次增加，2014年中龄林和近熟林分别比幼龄林增加334.1%和38.2%；2019年分别比幼龄林增加428.3%、69.4%，在中龄林中增加幅度较大，而后在成熟林、过熟林阶段却减小，且成熟林和过熟林的碳储量差异不显著。

由图2可知，同碳储量一样，杉木类、松类、一般阔叶林的碳密度随着龄级的增大逐渐增大，并且过熟林碳密度达到最大值。

2014年，杉木类碳密度从幼龄林到近熟林大幅度上升，但在近熟林、成熟林和过熟林3个龄组中差异不显著；2019年时，杉木类碳密度均大幅度均匀增高，除近熟林外，其他龄组中2019年碳密度均比2014年大。

2014年松类碳密度随龄级的增大呈增大趋势，过熟林时存在小幅度减小，而2019年松类碳密度均随龄级的增大而逐渐增大。在幼龄林中，2014年和2019年碳密度差异不显著。

在同龄组不同期中对比分析，速生桉碳密度在幼龄林和中龄林中两期碳密度差异不显著，而在近熟林、成熟林和过熟林中差异均显著；随着林龄的增大，速生桉碳密度幼龄林到近熟林逐级增大，在成熟林阶段减少，而在过熟林阶段增大。在两期碳密度动态分析中，一般阔叶树碳密度均随龄级的增大而逐渐增大，且不同龄级间差异均显著，除过熟林外，其他龄组中2019年的碳密度均比2014年的碳密度大，不同期的碳密度差异显著（P＜0.05）。

3讨论与结论

本文采取科学合理的方法对森林生态系统碳含量进行测算，并对不同年度的森林碳储量动态进行分析。与2014年相比，黄冕林场2019年桉树面积减少的主要原因是桉树采伐后改种杉木、松类、珍贵阔叶树等，杉木、松类、一般阔叶树面积增加很大一部分原因也是由桉树面积转化而来。

在6种优势树种组中，一般阔叶树的碳储量最大，其次是速生桉、松类、杉木，竹林和经济林的碳储量差异不显著。因此为扩大森林面积，增加森林碳储量，可以适当扩大阔叶树种面积，营造针阔混交林，有利于提高森林碳储量[10]。松类、杉木类针叶林碳储量也较大，且杉木类碳密度最大。因此，为提高森林的固碳能力，应适当采取针阔混交的种植模式，及时改善全省森林资源状况，以便精准地把握森林碳储量及其动态变化，在造林工作中做出决策和改进。各个优势树种组的植被碳密度随着龄级的增大显著增加，说明年龄较大的林木拥有较大的固碳能力。为提高森林碳汇、维持碳平衡、减缓全球气候变暖[11]，应加强对高龄级林分的抚育，切实加强林木、林地管理，严防乱砍滥伐林木，以全面提高森林碳汇能力为目标，着重提高林分质量，优化林分龄组结构。在大部分优势树种组以及不同龄级中，2019年碳储量和碳密度均比2014年大，说明黄冕林场通过优化林分结构，树种结构日趋合理，森林生态系统稳定性增强。同时林场内近成过熟林较多，可利用森林资源充足。林场用材林的幼龄林、中龄林、近成过熟林的龄组面积、蓄积比分别为12∶21∶67和3∶14∶83，说明林场近期可利用资源相对较多，要科学规划森林采伐，加强中幼林抚育，提高森林质量，促进森林经营向可持续方向发展[12]。

本文根据不同森林类型估算其碳储量，但估算的范围只涉及一般阔叶树、速生桉、松类、杉木类，以及竹林和经济林的碳含量，不能充分反映全部森林生态系统的碳储量，下一步需进一步深入研究不同树种以及树种混交的碳储量，采取更加科学合理的方法对全省森林生态系统碳含量进行测算。

参考文献：

[1]胡培兴，白建华，但新球.石漠化治理树种选择与模式[M].北京：中国林业出版社，2015

[2] 刘恩.南亚热带典型人工林碳储量研究[D].北京：中国林业科学研究院，2012

[3] 伍格致，周妮笛.湖南省森林碳储量及其经济价值测算研究[J].中南林业科技大学学报，2015，35（8）：127，132

[4] 王效科，冯宗炜，欧阳志云.中国森林生态系统的植物碳储量和碳密度研究[J].应用生态学报，2001，12（1）：13，16

[5] 邓永红，肖丰.基于森林资源规划设计调查的云南省森林碳储量研究[J].林业调查规划，2020，45（2）：9-14，20

[6] 戴铭，周涛，杨玲玲，等.基于森林详查与遥感数据降尺度技术估算中国林龄的空间分布[J].地理研究，2011，30（1）：172-184

[7] 劳荣.基于森林资源规划设计调查数据的森林碳储量估算分析——以镇沅县为例[J].绿色科技，2020，58（6）：71-74，79

[8] 苏伟.中华人民共和国气候变化第二次国家信息通报[M].北京：中国经济出版社，2013

[9] 赵林，殷鸣放，陈晓非，等.森林碳汇研究的计量方法及研究现状综述[J].西北林学院学报，2008，23（1）：59-63

[10] 王宁.山西森林生态系统碳密度分配格局及碳储量研究[D].北京：北京林业大学，2014

[11] 杨文龙.湖南省主要用材林森林抚育综合效益研究[D].长沙：中南林业科技大学，2012

[12] 王淑华.“双碳”背景下国有林场多功能分区及发展对策[D].泰安：山东农业大学，2019