許瀛元，張思沖，國 徽，邢 爽，張人月

(黑龍江省高校地理資源與環(huán)境遙感重點實驗室哈爾濱師范大學，哈爾濱150080)

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，約占全球植被碳庫的86%以上［1－2］，在降低大氣中溫室氣體的濃度、減緩全球氣候變暖中，具有十分重要的獨特作用。它在生長過程中從大氣中吸收并儲存大量的二氧化碳;同時它又通過呼吸作用釋放一定量的二氧化碳，與其它植物相比，森林具有顯著的光合作用優(yōu)勢，比其它陸地生態(tài)系統(tǒng)更能有效地消耗、吸收、固定和儲存二氧化碳，森林生態(tài)系統(tǒng)每年固定的碳約占整個陸地生態(tài)系統(tǒng)的2/3［3］。

森林碳匯計量實際上是指對森林生物量計量其碳儲量變化，所以在此基礎上，重點研究森林碳儲量變化量，即森林碳匯量。碳儲量的估算方法有很多，采取的手段各不相同，概括起來，常見的方法有:生物量法、蓄積量法和渦旋相關法。本文基于黑龍江省森工林區(qū)第六次森林資源一類清算結果，主要采用蓄積量法估算不同林齡樹種生物量和碳儲量，最終估算其碳匯量和碳匯價值，從而為黑龍江省未來發(fā)展森工林區(qū)碳匯提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究區(qū)概況

黑龍江省森林工業(yè)總局林區(qū) (以下簡稱森工林區(qū))是全國最大的國有林區(qū)，黑龍江森工林區(qū)的發(fā)展對于區(qū)域經(jīng)濟的增長、林區(qū)社會的穩(wěn)定、黑龍江省乃至更大尺度生態(tài)環(huán)境的保護都具有十分重要的意義。它位于小興安嶺、張廣才嶺、老爺嶺、完達山和長白山之中。黑龍江省森工林區(qū)按自然地理位置，在經(jīng)營上劃分為4大林區(qū):伊春、牡丹江、松花江和合江林區(qū)。地處東經(jīng)127°00'56″～134°05'00″，北緯 43°25'00″～49°08'24″。自然環(huán)境和地理緯度的不同，所形成的森林類型亦異，屬于地帶性寒溫帶針葉林帶、溫帶針葉林闊葉混交林帶和落葉闊葉林帶。

森工林區(qū)在1986～2000年間進行了4次森林資源一類清查，本文主要是依據(jù)2000年末第6次清查結果:共有施業(yè)區(qū)面積1005.4×104hm2，占全省林業(yè)經(jīng)營總面積的39.4%;共有林地面積784×104hm2，比1986年增加154×104hm2;森林覆蓋率為71.3%，比1986年增加14%;森林蓄積量為6.72×108m3，比1986年減少1977×104m3。

黑龍江省森工林區(qū)總面積為1099.92×104hm2。其中林業(yè)用地為856.28×104hm2，比1986年減少了42.13×104hm2，主要原因是推進熟化速生豐產(chǎn)林基地，發(fā)展林農(nóng)符合經(jīng)營工作，毀林開墾，超坡開荒及農(nóng)民侵權開墾。而有林地面積為783.64×104hm2，林地面積的增加與林業(yè)部門開展的各項工作是密不可分的;非林業(yè)用地面積為243.64×104hm2。森工林區(qū)各類土地面積的百分比如圖1所示。

圖1 森工林區(qū)各類土地面積的百分比Fig.1 The percentage of forest land area in the forestry industry region

2 研究方法

2.1 黑龍江省森工林區(qū)用材林不同林齡碳儲量估算方法

2.1.1 森林固碳量的估算

森林固碳量的估算有多種方法，主要有:生物量法、蓄積量法和渦旋相關法等，蓄積量法是生物量法的延伸，它繼承了生物量法的優(yōu)點，如操作簡單、技術直接明了，有很強的實用性。蓄積量法是以森林蓄積量數(shù)據(jù)為基礎的碳估算方法。根據(jù)對森林主要樹種抽樣實測，計算出森林中主要樹種的平均容重 (T/M3)，根據(jù)森林的總蓄積量求出生物量，再根據(jù)生物量與碳量的轉換系數(shù)求森林的固碳量［4］。從木材體積到碳噸數(shù)的換算因子為:1m3木材=0.28 t碳 (針葉樹和楊樹):1m3木材=0.30 t碳 (除楊樹外的闊葉樹)。闊葉樹和楊樹的樹葉:3.4 t/hm2;針葉樹的樹葉:9.6 t/hm2［5］。

2.1.2 黑龍江省森工林區(qū)不同林齡林木生物量碳儲量

本研究根據(jù)2000年黑龍江省森工林區(qū)面積蓄積統(tǒng)計資料，黑龍江省森工林區(qū)總面積1099.92×104hm2，用材林齡組平均公頃蓄積為77 m3，森工林區(qū)用材林齡組面積蓄積統(tǒng)計見表1。

表1 森工林區(qū)用材林齡組面積蓄積統(tǒng)計表Tab.1 Statistics of forest area and volume in different forest age groups

由于以上資料僅包括森工林區(qū)用材林和不同林齡林木的總面積和蓄積，不包括地下植物碳儲量和林地碳儲量。所以本文只考慮一種情況:森林碳匯量只計算林木生物量固碳量，則:

林木生物量碳儲量=森林蓄積×擴大倍數(shù)×容積系數(shù)×含碳率=v×δ×ρ×γ=v×1.9×0.5×0.5。

其中，V為森林立木蓄積量;δ為蓄積擴大系數(shù)，值為1.9;ρ為容積系數(shù)，值為0.5;γ為樹木含碳率，值為 0.5［6］。

由上式可得出森工林區(qū)不同林齡生物碳儲量見表2。

表2 不同林齡林木生物量碳儲量計算及結果Tab.2 Carbon storage capacity of forest biomass at different forest ages

由表2可以得出:黑龍江省森工林區(qū)用材林不同林齡林木總生物碳儲量為26351×104t碳，其中幼齡林生物量碳儲量占總碳儲量的14.16%，中齡林碳儲量占49.49%，近熟林碳儲量占24.57%，成熟林占10.58%，過熟林占1.20%。說明中齡林和近熟林占比重比較大，而且占有絕對的優(yōu)勢，是該區(qū)域潛在的巨大碳庫。由于樹木碳儲存密度一般隨著齡級的增長而增加，到過熟林時森林碳密度達到最大［7］，因此隨著幼齡林、中齡林、近熟林以及成熟林的不斷生長，其碳密度會不斷增大。隨著幼齡林不斷的生長，密度也會不斷增加，因而具有很大的碳匯潛力。

2.2 黑龍江省森工林區(qū)用材林不同林齡生物碳匯價值估算

2.2.1 生物碳匯

碳匯是指森林吸收并儲存二氧化碳的多少或者說是森林吸收并儲存二氧化碳的能力。該觀點強調，森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在生長過程中吸收并儲存大氣中的大量二氧化碳，同時森林的采伐和破壞，又將其儲存的二氧化碳釋放到大氣中(即碳源)［8］。因此，森林既可以稱為碳匯，又可以稱為碳源。森林碳匯是指森林生態(tài)系統(tǒng)吸收大氣中的二氧化碳并將其固定在植被和土壤中，從而減少大氣中二氧化碳濃度的過程，屬于自然科學范圍，而林業(yè)碳匯是指通過實施造林、再造林和森林管理，減少毀林等活動，吸收大氣中的二氧化碳并與碳匯交易相結合的過程、活動或機制。既有自然屬性，也有社會經(jīng)濟屬性［9］。因此，弄清楚碳匯的定義，是進行研究的前提。本文研究的森工林區(qū)碳匯主要屬于其自然科學范疇。

2.2.2 森林生物碳匯價值估算方法

每年中國森林凈固碳量為8.63×107t(碳重)，中國森林 (1990年)每年可以從大氣中凈吸收并儲存3.16 ×108t CO2(CO2重)［10］，即固碳量是吸收并儲存CO2的27.27%。森林生物碳匯價值計算如下:

采用國際CO2價格3美元/t，則每t碳價格為3× (44/12)=11美元;

按當前匯率1美元=6.31元人民幣計算，則每t碳價格為69.41元;

吸收CO2量=碳匯量×(44/12);

釋放O2量=碳匯量×(32/12);

氧氣價格采用工業(yè)氧氣售價600元/t。

2.2.3 黑龍江省森工林區(qū)用材林不同林齡生物碳匯價值估算

由表2計算可知，黑龍江省2000年森工林區(qū)用材林生物碳儲量為26351×104t碳，按目前國際上碳匯價格每t碳為11美元計算，目前黑龍江省森工林區(qū)用材林生物碳匯價值為289861×104美元，合人民幣182.9億元。同時吸收CO29.66億t，釋放O27.03億t，釋放氧價值達4218億元。不同林齡林木生物碳匯價值估算同理，估算結果見表3。

表3 不同林齡林木生物碳匯價值Tab.3 The biological carbon value of forest biomass at different forest ages

從經(jīng)濟學角度考慮，只有林木生物固碳量可以進入森林碳貿易過程，而林下植物和林地固碳量則不應參與到森林碳貿易中。因此，目前黑龍江省森工林區(qū)用材林生物碳匯價值可以有182.9億元進入森林碳貿易市場。說明黑龍江省森工林區(qū)用材林對于黑龍江省碳匯價值有較大的貢獻，如果能夠保護好現(xiàn)有的森林資源，讓其自然生長，黑龍江省森工林區(qū)用材林將發(fā)揮越來越重要的碳匯功能。

3 結論與討論

3.1 結論

(1)由表2可以得出:黑龍江省森工林區(qū)用材林不同林齡林木總生物碳儲量為26351×104t碳，其中幼齡林生物量碳儲量占總碳儲量的14.16%，中齡林碳儲量占49.49%，近熟林碳儲量占24.57%，成熟林占10.58%，過熟林占1.20%。說明中林齡和近熟林占比重比較大，而且占有絕對的優(yōu)勢，是該區(qū)域潛在的巨大碳庫。

(2)由表3得出，目前黑龍江省森工林區(qū)用材林生物碳匯價值為289861×104美元，合人民幣182.9億元。同時吸收 CO29.66億 t，釋放O27.03億t，釋放氧價值達4218億元。有182.9億元進入森林碳貿易市場，其中中齡林為90.5億元，占49.48%，貢獻最大。因而我們需要在保護中齡林的同時不斷發(fā)展幼齡林。

(3)不同林齡林木碳儲量有較大的差異，中齡林的生物碳儲量較高，幼齡林次之，過熟林最低。

3.2 討論

(1)本文采用蓄積量法估算生物碳儲量時只考慮了一種情況，即森林碳匯量只計算林木生物量固碳量，并未包括林木生物碳儲量、林下植物碳儲量和林地碳儲量。所以所得的結論并不是很完善。

(2)由于森林生態(tài)系統(tǒng)本身的復雜，在對森林碳匯的估測中所使用的數(shù)據(jù)不夠全面和完善，只用一種估算方法也比較局限，因而估計結果不夠全面。大尺度、大范圍研究多，小區(qū)域、小范圍研究少［11］。

(3)由于蓄積量法是生物量法的繼承也就在所難免的產(chǎn)生一些計量誤差。在對轉換系數(shù)的選擇上只區(qū)分了樹種，而對其它因素卻并沒有加以考慮，因而并沒有實質性的突破。

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