李碧霞，區(qū)余端

(廣東海洋大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣東 湛江 524088)

廣東三嶺山森林公園主要人工林碳匯功能及其經(jīng)濟(jì)價值評價

李碧霞，區(qū)余端＊

(廣東海洋大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣東 湛江 524088)

本文以廣東三嶺山森林公園的馬尾松、尾葉桉、大葉相思人工林為研究對象，研究對比它們的碳儲量和碳匯經(jīng)濟(jì)價值，為評價廣東的3個優(yōu)勢造林樹種的碳匯能力及為廣東的造林選擇提供依據(jù)。結(jié)果表明：3種人工林樹種單位碳儲量由大到小排列次序為：尾葉桉(166.89 t·hm-2)＞大葉相思(128.72 t·hm-2)＞馬尾松(70.12 t·hm-2)。3種人工林平均碳匯經(jīng)濟(jì)價值按大小排列次序為：尾葉桉(45 611.04 元·hm-2)＞大葉相思(35 179.18 元·hm-2)＞馬尾松(19 163.80 元·hm-2)。尾葉桉是這3種人工林中碳儲量的主要部分，對廣東三嶺森林公園發(fā)揮著巨大的碳匯功能并具有強(qiáng)大的碳匯經(jīng)濟(jì)價值。因此，可以考慮在廣東省碳匯造林時選擇尾葉桉種植。

人工林；碳儲量；碳匯經(jīng)濟(jì)價值

2009年底在哥本哈根大會上，中國政府向世界做出了到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放比2005年下降40% ～ 50%的鄭重承諾，并作為約束性指標(biāo)納入了國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的中長期規(guī)劃[1]。因此，如何做好“節(jié)能減排”工作不僅是我國主要研究問題，也是目前各國集中研究的焦點問題之一[2]。有關(guān)資料表明，森林面積雖然只占陸地總面積的 1/3，但森林植被區(qū)的碳儲量幾乎占到了陸地碳庫總量的2/3[3]，因而其在調(diào)節(jié)全球碳平衡、減少日益加劇的溫室效應(yīng)和維持氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定中起到至關(guān)重要的作用。

由徐新良等[4]的中國森林生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲量時空動態(tài)變化研究結(jié)果表明：“20世紀(jì)80年代以來，我國森林植被一直起著明顯的CO2碳匯作用，從碳密度的變化可見中國森林植被的碳匯功能主要來自于人工林的貢獻(xiàn)?！辈⑶矣捎谌斯ち止烫纪顿Y少、代價低、綜合效益大，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)可行性和現(xiàn)實操作性，因此，人工林被認(rèn)為是用來提高森林覆蓋率，實施碳減排計劃最主要的媒介之一，也是清潔發(fā)展機(jī)制(Clean Development Mechanism，CDM)中增強(qiáng)陸地碳匯功能最主要的途徑之一[5-6]。我國人工林面積5.3 × 107hm2，居世界第一[7]，其在節(jié)能減排中發(fā)揮著重要作用，大力發(fā)展人工林將成為今后改善我國生態(tài)環(huán)境并實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要工作之一。

人工林碳匯研究的重點之一是了解人工林碳匯功能的形成機(jī)制和調(diào)控技術(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)人工林生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)營管理措施來增強(qiáng)人工林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能[8]。另一方面，國內(nèi)學(xué)者對森林碳匯的計量方法做了大量的研究，但是專門針對人工林的碳匯計量方法的研究卻不夠[9-11]。對人工林進(jìn)行碳匯估計采用森林碳匯的計量方法，最普遍的就是通過測量生物量或測量蓄積量，然后推算出碳儲量[12-14]。

尾葉桉(Eucalyptus urophylla)、馬尾松(Pinus massoiana)、大葉相思(Acacia auriculiformis)是廣東的幾個優(yōu)勢造林樹種。至今沒有較好地對該3個優(yōu)勢造林樹種進(jìn)行碳匯能力的對比研究。本文比較了廣東3個優(yōu)勢造林樹種的碳匯能力及其經(jīng)濟(jì)價值，以期為廣東的造林選擇提供參考，使有限土地面積上的林分發(fā)揮最大的碳匯功能和經(jīng)濟(jì)效益。

1 試驗地概況

廣東三嶺山森林公園處于湛江市霞山區(qū)西南部3.5 km。地理位置為東經(jīng)110°17′30″ ～ 110°21′42″，北緯21°8′15″ ～ 21°11′21″。地形屬中低丘，西北高，東南低，地勢自西北向東南傾斜。公園氣候?qū)俦睙釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候，春秋短，炎夏漫長，冬季則溫和宜人，偶有霜凍，陽光充足，四季常青，夏秋臺風(fēng)暴雨較多，冬春時有干旱。根據(jù)氣象部門統(tǒng)計，年平均氣溫22.7 ～ 23.3℃，最高月(7月)平均氣溫28.4 ～ 28.9℃，極端高溫37.4 ～ 38.8℃，最低月(1月)平均氣溫14.9 ～ 16.3℃，極端低溫?1.4℃，由于公園處于低緯度地區(qū)，日照較強(qiáng)，年日照時數(shù)在1 900 h以上。每年5—9月為雨季，年降雨量1 417～ 1 802 mm，雨量充沛，降水強(qiáng)度大，夏秋常有陣雨，冬春雨較少。年蒸發(fā)量較大，年平均蒸發(fā)量1 803.6 mm，年均相對濕度82% ～ 84%。園內(nèi)土壤主要為磚紅壤和砂礫土，成土母巖為花崗巖、砂頁巖，土層中厚，含沙量較大，有機(jī)質(zhì)含量1.5%[15]。

公園總面積1 641.9 hm2，其中旅游區(qū)有林地面積511.1 hm2，均為人工林，多為中幼林地，以窿緣桉(E. exserta)、尾葉桉、馬尾松、濕地松(P. elliottii)、大葉相思、加勒比松(P. caribaea)為主[15]。

2 研究方法

2.1 樣地調(diào)查

2012年7月初，在廣東三嶺山森林公園對8年生尾葉桉、馬尾松、大葉相思3種人工林生長情況進(jìn)行樣地調(diào)查，在各人工林里選取具代表性的地段，各設(shè)置5個10 m × 10 m的樣方，共15個樣方。在各樣方地內(nèi)進(jìn)行每木調(diào)查。

2.2 蓄積量計算

本文采用廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院(2006年)提供的二元立木材積式[16]來求算各林分蓄積量，其中，

馬尾松二元立木材積式為：

尾葉桉二元立木材積式為：

大葉相思二元立木材積式為：

式中：V為單株蓄積量(m3)；D為喬木胸徑(cm)；H為樹高(m)。

2.3 生物量計算

本文的3種人工林的生物量估算利用劉國華等[3]所建立的各個林分分布生物量與蓄積量之間回歸關(guān)系，計算出相應(yīng)林分生物量。本文中人工林的碳儲量僅指林木的活生物量，并未包括人工林生態(tài)系統(tǒng)中的枯死木、草本層、枯枝落葉層等的碳庫，因為人工林里的枯死木、草本植物和枯枝落葉都會定期清理。

尾葉桉生物量(B)?蓄積(V)回歸方程：

馬尾松生物量(B)?蓄積(V)回歸方程：

大葉相思生物量(B)?蓄積(V)回歸方程：

式中，B為林分平均生物量(t·hm-2)，V為林分平均蓄積量(m3·hm-2)。

2.4 碳儲量計算

蓄積量或生物量估算的林分碳儲量公式較多[17]，本文主要運用以下生物量—碳儲量公式進(jìn)行林分碳儲量估算：

式中：Tc為森林碳儲量；Bt為森林植被的總生物量；Cc為單位生物量的C含量值(即生物量與碳轉(zhuǎn)換系數(shù))，取0.5。

目前較常用的計算固定 CO2價值的方法有兩種，即造林成本法和碳稅率法。本文采用造林成本法，選取和本文較具相關(guān)性的273.30元·t-1(碳)作為碳匯單價[18]，對各林分的碳匯經(jīng)濟(jì)價值進(jìn)行對比分析。

2.6 數(shù)據(jù)處理

本文使用Statistica 7.0、Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 3種人工林的胸徑、樹高分析

由表1可知，廣東三嶺山森林公園3種人工林中馬尾松胸徑的標(biāo)準(zhǔn)差最小，說明其集中趨勢最大，而大葉相思的胸徑標(biāo)準(zhǔn)差最大，說明其偏散程度最大。3種人工林的胸徑和樹高集中趨勢依次為：馬尾松＞尾葉桉＞大葉相思與尾葉桉＞馬尾松＞大葉相思。

表1 不同林分的胸徑與樹高及標(biāo)準(zhǔn)差

由圖1可看出3種樹種中，馬尾松和尾葉桉的中位數(shù)線相當(dāng)接近，說明馬尾松和尾葉桉的中位數(shù)相近，但是，尾葉桉的方箱長度相對較短，表示該樹種的胸徑較均一，馬尾松的方箱長度最長，這表示該樹種的主體胸徑不集中，大葉相思的方箱長度最短，表示該樹種主體胸徑最均一，但出現(xiàn)較多異常值。方差檢驗結(jié)果顯示P＞0.05，說明不同林分胸徑差異沒有達(dá)到顯著水平。

老鄧為了慎重起見，最后把卸貨的米九，措姆和登子都喊了過來。這三人一頭霧水，大家都覺得太多余了，這些人除了把貨物背到倉庫里外，什么都不可能干，也什么都干不了，因為他們的整個卸貨過程有甲洛洛和丁主任監(jiān)督，而且還不能帶任何有包的東西進(jìn)出倉庫。

由圖2可知尾葉桉的樹高明顯高于其他2個樹種，說明尾葉桉樹高具有明顯優(yōu)勢，馬尾松樹高與大葉相思樹高相近，但馬尾松樹高主體相對較分散，而大葉相思出現(xiàn)個別異常值，說明其樹高總體不穩(wěn)定。方差分析結(jié)果顯示不同林分樹高差異極顯著(P＜0.01)。

3.2 3種人工林的蓄積量比較

通過二元立木材積式分別計算3種林分的蓄積量。由圖3可知，廣東三嶺山森林公園3種人工林的單位蓄積量排序為：尾葉桉(414.10 m3·hm-2)＞大葉相思(266.09 m3·hm-2)＞馬尾松 (207.10 m3·hm-2)，其中，尾葉桉人工林蓄積量最大，這除了與其胸徑樹高有關(guān)之外，還與其保存率有關(guān)，尾葉桉單位面積平均立木數(shù)稍低于大葉相思，明顯高于馬尾松。通過單因素方差分析得知同一立地條件、氣候條件的廣東三嶺山森林公園3種人工林的蓄積量有顯著性差異(P＜0.05)，除了保存率之外，不同林分生長周期差異，林分生長特征差異都可能是導(dǎo)致蓄積量差異的原因。

3.3 3種人工林的生物量比較

通過生物量―蓄積量回歸方程分別計算出3種林分的生物量。由圖3可知，廣東三嶺山森林公園3種人工林的單位生物量按大小排列次序為：尾葉桉(333.78 t·hm-2)＞大葉相思(257.44 t·hm-2)＞馬尾松(140.23 t·hm-2)，這個生物量排序基本反映了3種林分的特點，尾葉桉生長速度相對較快，而且種植密度相對較大，所以生物量有一定優(yōu)勢，馬尾松的生物量最小，這與馬尾松的保存率不高有一定關(guān)系。

3.4 3種人工林的碳儲量比較

通過生物量―碳儲量公式計算出的 3種林分單位碳儲量由大到小排列次序為(表 2)：尾葉桉(166.89 t·hm-2)＞大葉相思(128.72 t·hm-2)＞馬尾松(70.12 t·hm-2)。林分碳儲量的大小與林分生物量的大小有直接關(guān)系。尾葉桉的碳儲量達(dá)到 166.89 t·hm-2，處于較高水平，這說明尾葉桉碳匯能力較強(qiáng)。

通過3種林分的面積可得出3種人工林的總碳儲量。由表2可知，廣東三嶺山森林公園3種人工林中尾葉桉發(fā)揮著重大的碳匯作用，其次是大葉相思，最后是馬尾松。尾葉桉的林分面積雖然不是最大，但其碳匯量卻較大幅度地領(lǐng)先其他2個樹種，說明尾葉桉的碳匯功能較優(yōu)秀，是較優(yōu)良的樹種。

表2 不同林分樣地的單位碳儲量和總碳儲量

3.5 3種人工林的碳匯經(jīng)濟(jì)價值

碳稅法計算得出的碳儲量價值比按造林成本法計算的碳儲量價值要高很多。通過造林成本法計算出 3種林分平均碳匯經(jīng)濟(jì)價值按大小排列次序為：尾葉桉(45 611.04 元·hm-2)＞大葉相思(35 179.18元·hm-2)＞馬尾松(19 163.80 元·hm-2)，其中，尾葉桉人工林的林分碳匯經(jīng)濟(jì)價值最大，馬尾松人工林的林分碳匯經(jīng)濟(jì)價值最小。碳匯經(jīng)濟(jì)價值與碳儲量成正比，尾葉桉每公頃的碳匯經(jīng)濟(jì)價值達(dá)到人民幣4萬元以上，具有明顯的經(jīng)濟(jì)價值，而且造林成本法計算出來的碳匯經(jīng)濟(jì)價值偏低，從全國范圍來看，整個桉樹的碳匯經(jīng)濟(jì)價值是相當(dāng)可觀的。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

(1) 尾葉桉人工林的單位碳儲量最大，達(dá)到166.89 t·hm-2，說明尾葉桉能較好地發(fā)揮碳匯功能，是較優(yōu)良的碳匯樹種。相對來說，馬尾松的單位碳儲量要低很多，馬尾松的平均胸徑并不小，但其保存率不高，導(dǎo)致其碳儲量不高。

(2) 廣東三嶺山森林公園3種人工林的總碳儲量為55 285.92 t。其中，尾葉桉的碳儲量最大，占了45.87%，其次是大葉相思和馬尾松，它們碳儲量分別是33.22%、20.91%，這說明廣東三嶺山森林公園3種人工林分布不均勻，也反映了尾葉桉的碳匯能力在這3種人工林中占據(jù)了主導(dǎo)性作用。尾葉桉是一種常綠喬木，生長迅速，喜歡溫暖潮濕而陽光充足的環(huán)境，適宜種植于排水良好的土壤上。而廣東三嶺山森林公園的氣候、土壤剛好適宜尾葉桉的生長，同時尾葉桉也可在貧瘠、干燥、堅硬的土壤上正常生長，是較佳的造林樹木。

(3) 根據(jù)造林成本法，廣東三嶺山森林公園 3種人工林碳匯總價值為1 510.96萬元，其中以尾葉桉人工林的經(jīng)濟(jì)價值最高。本文所調(diào)查的3種樹種屬于中齡林，正處于胸徑生長的旺盛期，因此這 3種人工林碳匯經(jīng)濟(jì)價值有著較好的發(fā)揮潛力，可為廣東三嶺山的生態(tài)建設(shè)做出舉足輕重的貢獻(xiàn)。

4.2 討論

(1) 本文運用二元立木材積式測算林分蓄積量是基于實測每木胸徑和樹高的基礎(chǔ)上，由于條件限制，林分的樹高調(diào)查往往不能很精確測算，這導(dǎo)致了之后的計算會有少量偏差，但不影響總體的結(jié)果。

(2) 根據(jù)林分蓄積量，可通過劉國華等[3]提出的蓄積量―生物量經(jīng)驗公式進(jìn)行相關(guān)林分的生物量計算。然而，劉國華等[3]提出的公式是基于1949—1998年的資源清查數(shù)據(jù)，而且部分用于歸納經(jīng)驗公式的調(diào)查樣地只有少數(shù)幾個，所劃分的森林類型也僅有幾種。劉國華等[3]提出的經(jīng)驗公式能否適用于現(xiàn)今的人工林林分生物量估算還需進(jìn)一步通過調(diào)查研究分析。

(3) 伴隨市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和全球日益變暖的趨向，研究林分碳儲量具有重要意義。它不僅便于計算林分的固碳效能，促進(jìn)綠色 GDP的核算，還可以結(jié)合國際市場碳匯價格，估算出林分的碳儲量價值，進(jìn)一步促進(jìn)國際間的碳交易。除此之外，探究不同立地性質(zhì)不同林分的碳儲量，為以碳儲量為基礎(chǔ)的人工林建設(shè)提供重要的指導(dǎo)作用。對廣東三嶺山森林公園3種林分的碳儲量研究可為篩選適合的林分改造模式提供依據(jù)。

[1] 匡耀求,歐陽婷萍,鄒毅,等.廣東省碳源碳匯現(xiàn)狀評估及增加碳匯潛力分析[J].中國人口·資源與環(huán)境,2010,20 (12):56?61.

[2] 陳曉進(jìn).國外二氧化碳減排研究及對我國的啟示[J].國際技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究,2006,9(3):21?25.

[3] 劉國華,傅伯杰,方精云.中國森林碳動態(tài)及其對全球碳平衡的貢獻(xiàn)[J].生態(tài)學(xué)報,2000,20(5):733?740.

[4] 徐新良,曹明奎,李克讓.中國森林生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲量時空動態(tài)變化研究[J].地理科學(xué)進(jìn)展,2007,26(6):1?10.

[5] 馮瑞芳,楊萬勤,張健.人工林經(jīng)營與全球變化減緩[J].生態(tài)學(xué)報,2006,26(11):3870?3877.

[6] 林德榮,李智勇.中國CDM造林再造林碳匯項目的政策選擇[J].世界林業(yè)研究,2006,19(4):52?56.

[7] 彭舜磊,王得祥,趙輝,等.我國人工林現(xiàn)狀與近自然經(jīng)營途徑探討[J].西北林學(xué)院學(xué)報,2008,23(2):184?188.

[8] 黃從德,張國慶.人工林碳儲量影響因素[J].世界林業(yè)研究,2009,22(2):34?37.

[9] 趙林,殷鳴放,陳曉非,等.森林碳匯研究的計量方法及研究現(xiàn)狀綜述[J].西北林學(xué)院學(xué)報,2008,23(1):59?63.

[10] 樊曉亮,閆平.森林固碳能力估測方法及其研究進(jìn)展[J].防護(hù)林科技,2010,1(1):60?63.

[11] 方精云,陳安平,趙淑清,等.中國森林生物量的估算:對Fang等Science一文(Science,2001,291:2320?2322)的若干說明[J].植物生態(tài)學(xué)報,2002,26(2):243?249.

[12] 段曉云.陽泉地區(qū)不同樹種碳匯能力的比較[J].綠色科技,2010,11(11):94?95.

[13] 黃方,張合平,陳遐林.湖南主要森林類型碳匯功能及其經(jīng)濟(jì)價值評價[J].廣西林業(yè)科學(xué),2007,36(1):56?60.

[14] 葉金盛,余光輝.廣東省森林植被碳儲量動態(tài)研究[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報,2010,34(4):7?12.

[15] 廣東三嶺山森林公司管理處.三嶺山國家森林公園可行性研究報告[EB/OL].(2005?7?30)[2013?5?13].http:// www.docin.com/p-403828259.htm l.

[16] 茹正忠,陳啟基,潘文.廣東省濕地松二元材積表及林分蓄積量方程[J].廣東林業(yè)科技,1995,11(4):46?48.

[17] 劉華,雷瑞德.我國森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量和碳平衡的研究方法及進(jìn)展[J].西北植物學(xué)報,2005,25(4):835?843.

[18] 余新曉,秦永勝,陳麗華.北京山地森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價值初步研究[J].生態(tài)學(xué)報,2004,22(5):783?786.

The Evaluation of Carbon Sink Function and Econom ic Value of Plantations in Guangdong Three Ridge Hill Forest Park

LI Bi-xia, OU Yu-duan
(Agricultural College, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, Guangdong, China)

Pinus massoiana, Eucalyptus urophylla and Acacia auriculiformis plantations in Guangdong Three Ridge Hill Forest Park were studied to evaluate carbon sink capacity of three predominant forestation trees used in Guangdong, and provide the basis for further forestation efforts in this province. The results showed that carbon storage was highest in E. urophylla plantations (166.89 t·hm-2), followed by Acacia auriculiformis plantations (128.72 t·hm-2) whilst Pinus massoniana plantations (70.12 t·hm-2) had the lowest carbon storage of the three species. The average economic values of carbon sinks of stands of the three species order by decreasing value were: Eucalyptus urophylla plantations (45 611.04 CNY·hm-2) ＞ Acacia auriculiformis plantations (35 179.18 CNY·hm-2) ＞ Pinus massoniana plantations (19 163.80 CNY·hm-2). Carbon storage provide Eucalyptus urophylla plantations in this part of Guangdong already far exceeds that provided by the other two species, and its plantations function as important carbon sinks providing strong potential econom ic benefits.

plantation; carbon storage; economic value

S718.5

A

2015-11-09

湛江市第四批非資助項目—雷州半島鄉(xiāng)土闊葉樹種生態(tài)式樣研究及種質(zhì)資源構(gòu)建(2012C3104009)；國家級星火計劃項目—低效人工林改造與林下經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式構(gòu)建與推廣(2014GA780042)

收稿日期：李碧霞(1990— )，女，本科，主要從事環(huán)境科學(xué)相關(guān)工作

＊通訊作者：區(qū)余端（1983— ），女，博士，講師，從事森林生態(tài)、環(huán)境科學(xué)研究.E-mail:ouyuduan@126.com