康開權(quán)

(福建省連江國有林場，福建 福州 350500)

森林生態(tài)系統(tǒng)中的綠色植物可以通過光合作用吸收CO2和釋放O2，來稀釋大氣中CO2含量，對于延緩全球溫室效應(yīng)的發(fā)生具有非常重要的作用[1]。常用的森林碳匯量估算方法有遙感估算法、森林蓄積量因子換算法和生物量法等。遙感估算法通過建立遙感特征指標(biāo)和樣地生物量或蓄積量的模型關(guān)系來對森林碳儲量進(jìn)行估算[2]；森林蓄積量因子換算法通過建立蓄積量與實測生物量的統(tǒng)計模型，利用林木含碳量估算生物碳匯量，再根據(jù)地下部分與地上部分比例測算出總的碳匯量；生物量法是以林木的生物量數(shù)據(jù)作為估算基礎(chǔ)的碳估算方法。侯元兆等在20世紀(jì)90年代中期運(yùn)用光合作用和呼吸作用方程式估算出我國森林一年的固碳量[3]；李意德等在20世紀(jì)90年代末通過查閱尖峰嶺1992年森林資源清查資料的相關(guān)碳計量參數(shù)，通過樹木地上部分和地下部分的生物量估算出我國熱帶地區(qū)天然林碳儲量[4]；侯振宏等在2012年根據(jù)UNFCCC推薦的碳計量方法學(xué)，估算出20世紀(jì)90年代以來我國30個省(市、區(qū))森林經(jīng)營的林分碳匯量[5]。2014年頒布的《森林經(jīng)營碳匯項目方法學(xué)》就是基于森林蓄積量因子換算法編制[6-10]。

1 研究區(qū)概況

以羅源、連江兩縣的省屬國有林場為研究對象。基于《森林經(jīng)營碳匯項目方法學(xué)》(以下簡稱《方法學(xué)》)[9]，以2011年1月5日為森林經(jīng)營碳匯項目起始時間，以省林業(yè)廳規(guī)定的2017年8月11日為截止時間，將幼、中齡林的濕地松、馬尾松、杉木等優(yōu)勢樹種小班作為碳匯測算對象。項目第一監(jiān)測期為6.6 a。根據(jù)森林經(jīng)營碳匯項目方法學(xué)中第三種方法采用1︰10 000的地形圖結(jié)合GPS實地測量各項目小班邊界及面積。項目總面積2 634.16 hm2，共434個小班，其中羅源國有林場178個小班共1 188.13 hm2；連江國有林場256個小班共1 446.03 hm2。

2 碳匯計算方法

2.1 碳庫和溫室氣體排放源選擇

采用《方法學(xué)》作為溫室氣體自愿減排交易方法學(xué)[9，11-12]，據(jù)規(guī)定方法將測算區(qū)域內(nèi)地上生物量和地下生物量確定為碳庫。根據(jù)計入期內(nèi)是否發(fā)生森林火災(zāi)作為溫室氣體排放源的選擇依據(jù)。

2.2 碳層劃分

根據(jù)《方法學(xué)》要求和實地調(diào)查情況，項目區(qū)按優(yōu)勢樹種分為杉木、馬尾松、濕地松三類；按齡組分為幼齡林和中齡林兩類；按郁閉度的不同分為0.2～0.4、0.5～0.7、0.8以上三類。項目碳匯量的估算，保留基線碳層劃分時對優(yōu)勢樹種、齡組的劃分，根據(jù)國有林場經(jīng)營措施、優(yōu)勢樹種和齡組來劃分項目碳層(PROJ)。本文將測算區(qū)分為16個基線碳層(BSL)和15個項目碳層(表1)。

表1 基線碳層和項目碳層的劃分

2.3 基線碳匯量

測算活動事前選擇采用不考慮基線情景下火災(zāi)因生物質(zhì)燃燒所產(chǎn)生的溫室氣體排放，步驟如下：

(1)在選定的預(yù)測基線情景下，采用《方法學(xué)》中的蓄積—生物量相關(guān)方程法計算各基線碳層在計入期各年份的基線林木蓄積量(重量)：

BTREE_BSL,i,j,t=fAB,j(VTREE_BSL,i,j,t*(1+Rj)*ATREE_BSL,i

(1)

式中BTREE_BSL,i,j,t為第t年基線i碳層樹種j的林木生物量；fAB,j(V)為樹種j的林分平均單位面積地上生物量與林分平均單位面積蓄積量之間的相關(guān)方程；VTREE_SBL,i,j,t為第t年基線i碳層樹種j的林分平均蓄積量；Rj為樹種j的地上生物量；ATREE_BSL,i為基線i碳層的面積。

通過查閱資料選出優(yōu)勢樹種的單木材積生長方程[13-14]。

杉木單木材積生長方程V=1.711 331(1-e-0.000 189A1.840 173)

(2)

馬尾松單木材積生長方程V=0.56(1-e-0.05A)400 3

(3)

式中V代表材積；A代表樹齡。

(2)林木生物質(zhì)碳儲量計算是通過將林木生物量轉(zhuǎn)化為碳含量，再利用CO2中C的分子量比(44/12)，將碳含量轉(zhuǎn)換為二氧化碳當(dāng)量(t CO2-e)。

(4)

式中CTREE_BSL,i,t表示第t年基線i碳層林木生物量的碳儲量；CFj表示樹種j的生物含碳率。

(3)通過計算兩次監(jiān)測或核查間隔期(T=t2-t1)內(nèi)的碳儲量年均變化量獲得基線情景下各碳層林木生物質(zhì)碳儲量的變化。

(4)基線碳匯量是假設(shè)在未受到人為干擾情況下區(qū)域內(nèi)碳庫中碳儲量的變化之和。由于本文所選碳庫是基于保守性原則下選擇未發(fā)生火燒山。因此，基線碳匯量等于基線林木生物碳儲量的年變化量。

2.4 項目碳匯量

根據(jù)所采用的方法學(xué)及碳庫選擇結(jié)果，假設(shè)項目活動無潛在泄漏，先計算得出林木生物質(zhì)碳儲量，再計算得出碳庫中碳儲量年變化量，最終碳庫碳儲量年變化量減去項目內(nèi)溫室氣體排放量得出項目碳匯量：

(5)

式中CTREE_PROJ,i,t表示第t年項目i碳層林木生物量的碳儲量；VTREE_PROJ,i,j,t表示第t年項目i碳層j樹種的單位面積蓄積量；Ai,t表示第t年項目i碳層的面積。

2.5 項目減排量

項目活動所產(chǎn)生的減排量為項目碳匯量減去泄漏量再減去基線碳匯量，測算步驟如下。

(1)在每一個測算年份，開展樣地內(nèi)優(yōu)勢樹種每木檢尺，分樹種記錄每株林木的胸徑和樹高，起測胸徑5.0 cm，測算初期要標(biāo)記清楚散生木，避免在測算期內(nèi)重復(fù)測量。

(2)通過優(yōu)勢樹種一元材積方程計算單株林木材積[15-16]，得樣地內(nèi)林木的總蓄積量。采用公式(1)蓄積轉(zhuǎn)化生物量的相關(guān)方程法計算得到樣地內(nèi)各樹種的林木生物量(t/hm2)。通過各樹種的含碳率，運(yùn)用公式(4)將各樹種的生物量換算為生物質(zhì)碳儲量，累加得到樣地內(nèi)的林木生物質(zhì)碳儲量(t/hm2)。

(6)

(7)

濕地松單株材積V=0.000 052 846D2.779 867

(8)

式中V為單株林木材積；D為樣地樹種胸徑。

(3)計算得出研究區(qū)內(nèi)林分生物質(zhì)碳儲量。

(9)

式中CTREE,t表示第t年單位面積生物質(zhì)碳儲量；CTREE,p,i,t表示第t年i碳層p樣地林分單位面積生物質(zhì)碳儲量；Ap表示樣地面積。

(4)項目總面積乘以項目林分單位面積生物質(zhì)碳儲量得到每一年項目的林木生物質(zhì)總碳儲量。同理可計算研究區(qū)內(nèi)林木生物質(zhì)碳儲量每一年的變化量。

3 結(jié)果

計算得到項目計入期內(nèi)基線林木生物質(zhì)碳儲量的年變化量。項目計入期內(nèi)基線碳匯量合計438 356 tCO2-e。同時，根據(jù)方法學(xué)的適用條件，項目活動可以不考慮森林火災(zāi)造成的項目邊界內(nèi)溫室氣體排放，即GHGE,t=0，

可計算得出項目事前預(yù)估的項目碳匯量合計725 161 tCO2-e，預(yù)估20 a計入期年數(shù)的項目減排量累積為286 805 tCO2-e，年均項目減排量為14 340 tCO2-e(表2)。

表2 項目碳匯量、減排量和減排量累計值變化 tCO2-e

項目第一監(jiān)測期內(nèi)森林經(jīng)營的林木生物質(zhì)碳儲量為798 031 tCO2-e，經(jīng)營活動開始前的基線林木生物質(zhì)碳儲量為532 175 tCO2-e，由此計算得到第一監(jiān)測期，即2011年1月5日—2017年8月11日，計6.6 a項目邊界內(nèi)林木生物質(zhì)碳儲量的年均變化量為40 281 tCO2-e。

按照方法學(xué)對項目活動林木生物量的測算精度的要求，第一測算期內(nèi)測算數(shù)據(jù)的相對誤差值為6.65%，小于《方法學(xué)》內(nèi)允許的抽樣誤差10%，達(dá)到精度要求，故本測算數(shù)據(jù)不需精度校正，即項目活動產(chǎn)生的減排量等于項目碳匯量減去基線碳匯量(表3)。

表3 項目實際減排量 tCO2-e

4 結(jié)語

項目實施可有效提高國有林場森林經(jīng)營知名度，又可促使林場在森林經(jīng)營上增加投入，為國有林場改革發(fā)展提供新經(jīng)驗，獲得巨大的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。2021年4月在福州舉辦的第四屆數(shù)字中國建設(shè)峰會，首次采用碳中和林的方式抵消會議的碳排放，采取在永泰大湖國有林場在大湖工區(qū)葛嶺鎮(zhèn)葛嶺村種植12.8 hm2碳中和林實現(xiàn)碳中和，預(yù)計經(jīng)過6 a的森林經(jīng)營，完全抵消峰會會議產(chǎn)生的溫室氣體，實現(xiàn)零碳會議目標(biāo)。在我國實現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和的目標(biāo)上，國有林場將發(fā)揮越來越重要的作用。