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九龙江流域龙岩段森林植被碳储量与碳汇分析

2024-12-17 82 上传者：管理员

摘要：以具有南方丘陵山地带典型特征的福建省九龙江流域龙岩段为研究区域，根据2016—2020年龙岩市森林资源清查数据，采取转换因子连续函数法对该区域的森林植被碳储量、碳密度、碳汇和固碳速率等指标进行分析。研究发现，乔木林为该区域森林植被碳储量的主体部分，不同优势树种（组）的平均碳密度从小到大依次为阔叶树、桉树、杉木、马尾松、毛竹，该区域年均碳汇量约577.5万tCO2e，固碳速率为12.4 tCO2e/（hm2·a）。

关键词：
九龙江流域
固碳速率
森林
植被碳储量
碳密度
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近年来，随着全球对气候变化问题的日益关注，人们对森林植被碳储量的研究愈发重视。森林植被碳储量既是评价森林生态系统结构、功能和质量的重要指标，也关系着地方实现碳中和目标的策略选择。目前，已有不少学者从国家及省域尺度对森林生态系统碳库特征进行了研究。例如，李海奎等[1]、王开德等[2]分别估算了全国和福建省的森林植被碳储量。从流域尺度和角度探究森林生态系统碳库特征的研究尚少。以福建九龙江流域龙岩段为研究区域分析森林植被碳储量和碳汇等指标，对探究南方丘陵山地带的森林生态系统碳库特征具有典型意义。

1、研究区域概况

九龙江是福建省第二大河流，源起龙岩市，流经漳州市，汇入厦门市。龙岩市是九龙江流域的源头和上游区域，也是南方重点集体林区、福建省三大林区之一，森林覆盖率高达79.21%，居福建省首位、全国前列，具有典型的南方丘陵山地带特征。

2、研究方法

2.1 研究范围

本文的核算范围主要包含位于龙岩市境内九龙江流域边界范围内的3个县（市、区），即新罗区（除大池镇）、漳平市（全境）、连城县（莒溪镇、曲溪乡、赖源乡）。基于数据可得性，核算的森林植被主要包括乔木林和毛竹林。核算时期为2016—2020年。

2.2 数据来源

本文采用的2016—2020年森林资源清查数据来源于龙岩市林业局。通过数据分析，九龙江流域龙岩段森林生态系统的优势树种（组）主要有桉树、马尾松、阔叶树、杉木、毛竹等。

2.3 计算方法

森林植被碳储量可以通过测算森林植被生物量并结合对应树种的含碳率计算获得。生物量法是目前估测森林植被碳储量最直接、应用最广泛的方法之一[3]。

2.3.1 乔木林生物量计算

生物量是指某一时刻单位面积内实际存活的有机物质（干重）总量。对于森林植被，通常采用转换因子连续函数法计算优势树种（组）的生物量。生物量回归方程参考吴文斌等[4]的研究内容，计算公式如下：

式中：B乔木，k———乔木林优势树种（组）k的单位面积林分生物量（干重），t/hm2;V———单位面积林分蓄积量，m3/hm2;a和b———模型回归参数。表1为乔木林优势树种（组）对应的转换因子和含碳率[4]。

表1 乔木林优势树种（组）对应的转换因子和含碳率

2.3.2 毛竹林生物量计算

毛竹林生物量通过平均单株生物量和总株数来计算，计算公式如下：

式中：B毛竹———毛竹林生物量，kg;DBH毛竹———胸径，cm;a毛竹、b毛竹———模型回归参数，无量纲，分别取0.178 2和2.100 3[5];n———毛竹株数，株。

2.3.3 碳储量与碳密度计算

本文研究的森林植被碳储量为乔木林碳储量与毛竹林碳储量之和。在计算出森林植被生物量的基础上，计算森林植被碳储量和碳密度如下：

式中：C———碳储量，tC;B———单位面积林分生物量（干重），t/hm2;S———林分面积，hm2;CF———含碳率，乔木含碳率参考表1，毛竹含碳率取0.5;i———森林植被类型；ρ———碳密度，即单位面积的森林植被碳储量，tC/hm2。

2.3.4 碳汇与固碳速率估算

估算碳汇和固碳速率，计算公式如下：

式中：ΔC———某一时段形成的碳汇量，tCO2e;Ct1、Ct2———不同年度的碳储量，t C；———年均碳汇量，tCO2e;A———固碳速率，即单位面积的年均碳汇量，tCO2e/（hm2·a）。

3、结果与分析

3.1 森林植被碳储量与碳密度的年度变化

图1为2016—2020年九龙江流域龙岩段森林面积、森林植被碳储量与碳密度。该区域森林面积从46.0万hm2增长至47.6万hm2。其中，乔木林从38.7万hm2增长至39.4万hm2，毛竹林从7.3万hm2增长至8.2万hm2。森林植被的自然增长因素叠加森林面积的变化直接影响森林植被碳储量。该区域森林植被碳储量从2 636.6万t C增长至3 266.6万t C，年均增长5.5%。其中，乔木林和毛竹林碳储量分别从2 449.7万tC、186.9万tC增长至3 000.8万tC、265.8万tC，年均增长率分别为5.2%和9.2%，乔木林和毛竹林碳储量的平均值分别占森林植被碳储量的92.1%和7.9%，可见乔木林贡献了大部分的森林植被碳储量。该区域森林植被碳密度从57.3 tC/hm2增长至68.6 tC/hm2。其中，乔木林碳密度（从63.2 t C/hm2增长至76.2 tC/hm2）均大于毛竹林碳密度（从25.5 t C/hm2增长至32.2 tC/hm2）。由此可见，近年来龙岩市通过林分改造、森林抚育等措施，提高林分质量，增加森林面积，使九龙江流域龙岩段森林植被碳储量和碳密度均得到了较大的提高。

图1 2016—2020年九龙江流域龙岩段森林面积、森林植被碳储量与碳密度

3.2 优势树种（组）碳储量与碳密度的差异

图2为2016—2020年九龙江流域龙岩段优势树种（组）碳储量与碳密度。其中，3个县（市、区）的阔叶树碳储量远大于其他优势树种（组），达1 817.7万tC。各优势树种（组）的平均碳储量占比依次为阔叶树（62.0%）、马尾松（17.0%）、杉木（10.8%）、毛竹（9.1%）、桉树（1.1%）。3个县（市、区）的阔叶树碳密度也远大于其他优势树种（组），不同优势树种（组）的平均碳密度从大到小依次为阔叶树（113.9 tC/hm2）、桉树（48.4 tC/hm2）、杉木（43.1 tC/hm2）、马尾松（38.3 tC/hm2）、毛竹（31.2 tC/hm2）。在森林管理和保护中，应重视阔叶树的保护和恢复工作，以提高森林的碳储存能力并发挥其生态功能。

图2 2016—2020年九龙江流域龙岩段优势树种（组）碳储量与碳密度

3.3 3个县（市、区）森林植被碳储量与碳密度的差异

图3为2016—2020年九龙江流域龙岩段3个县（市、区）森林面积与森林植被碳储量。其中，3个县（市、区）的平均森林植被碳储量从大到小依次为新罗区、漳平市、连城县。具体来说，新罗区乔木林碳储量略低于漳平市，但由于新罗区拥有更多的毛竹林株数与面积（新罗区历年平均毛竹林碳储量在全域占比56.0%），因此新罗区拥有九龙江流域龙岩段内最大的森林植被碳储量，从1 217.7万tC增长至1 519.1万tC。其中，乔木林和毛竹林的碳储量分别从1 113.5万tC、104.2万tC增长至1 373.7万tC、145.4万tC，其平均值分别占新罗区森林植被碳储量的90.5%和9.5%。漳平市的森林植被碳储量从1 218.4万tC增长至1 501.1万tC，从2018年开始略低于新罗区。其中，乔木林碳储量从1 166.7万tC增长至1 413.6万tC，毛竹林碳储量从51.7万tC增长至87.5万tC，其平均值分别占漳平市森林植被碳储量的94.8%和5.2%。连城县在九龙江流域范围内的面积最小，因此森林植被碳储量最低，其森林植被碳储量从200.5万t C增长至246.4万t C，乔木林和毛竹林碳储量分别从169.5万t C、31.0万t C增长至213.5万t C、32.9万t C，其平均值分别占连城县森林植被碳储量的85.2%和14.8%。

图3 2016—2020年九龙江流域龙岩段3个县（市、区）森林面积与森林植被碳储量

2016—2020年九龙江流域龙岩段3个县（市、区）森林植被碳密度（图4）均为增长趋势。这期间，新罗区森林植被碳密度均保持第一，但漳平市与连城县差异不大。截至2020年，3个县（市、区）的森林植被碳密度从大到小依次为新罗区、连城县、漳平市，分别为76.3 t C/hm2、63.8 t C/hm2、62.9 t C/hm2。3个县（市、区）的乔木林碳密度均大于毛竹林。

图4 2016—2020年九龙江流域龙岩段3个县（市、区）森林植被碳密度

3.4 森林植被年均碳汇与固碳速率

2016—2020年九龙江流域龙岩段森林植被年均碳汇与固碳速率分别为577.5万t CO2e、12.4 t CO2e/（hm2·a);3个县（市、区）森林植被年均碳汇从大到小依次为新罗区、漳平市、连城县，固碳速率从大到小依次为新罗区、漳平市、连城县，如表2所示。

表2 2016—2020年九龙江流域龙岩段森林植被年均碳汇与固碳速率

4、结语

本文对2016—2020年九龙江流域森林植被碳储量、碳密度、碳汇和固碳速率等指标进行研究。研究结果如下：①2016—2020年九龙江流域龙岩段森林植被碳储量从2 636.6万t C增长至3 266.6万t C；碳密度从57.3 t C/hm2增长至68.6 t C/hm2；乔木林为森林植被碳储量的主体部分，其中阔叶树的贡献最大。②不同优势树种（组）的平均碳密度从大到小依次为阔叶树、桉树、杉木、马尾松、毛竹。③3个县（市、区）中新罗区平均森林植被碳储量和固碳速率均最大。④九龙江流域龙岩段森林植被年均碳汇为577.5万t CO2e，固碳速率为12.4 t CO2e/（hm2·a）。研究仍存在不足：因数据原因，碳储量仅核算了林木的活生物量，未包括灌木层、草本层、死地被物层碳储量，也未将灌木林和经济林纳入整体核算，未来可结合样地调查进行深化研究。

参考文献:

[1]李海奎,雷渊才,曾伟生.基于森林清查资料的中国森林植被碳储量[J].林业科学,2011,47(7):7-12.

[2]王开德,邓璐莹.基于森林清查资料的福建森林植被碳储量及其动态变化[J].福建林学院学报,2014,34(2):145-151.

[3]张煜星,王雪军.全国森林蓄积生物量模型建立和碳变化研究[J].中国科学:生命科学,2021,51(2):199-214.

[4]吴文斌,黄朝法,郑德祥,等.福建省森林碳储量及碳密度特征分析[J].四川农业大学学报,2016,34(3):298-303.

[5]生态环境部办公厅.关于印发《温室气体自愿减排项目方法学造林碳汇(CCER-14-001-V01)》等4项方法学的通知(环办气候函[2023]343号)[A/OL].(2023-10-24)[2024-08-27].

基金资助:国家自然科学基金项目“亚热带森林固碳制图不确定性的源解析研究”(31972951);

文章来源:刘文娟.九龙江流域龙岩段森林植被碳储量与碳汇分析[J].低碳世界,2024,14(12):1-3.