基于森林資源二類調查數據的大冶市森林植被碳儲量和碳密度測算

付甜　楊佳偉　陳明震　漆小兵　胡定邦　王曉榮　曾照波

摘要：森林通過吸收大氣中的二氧化碳固定到碳庫中，在“雙碳”目標中起著碳中和的重要作用。本研究基于大冶市2019年林業資源二類調查小班數據，采用材積源生物量法對大冶市森林資源的植被碳儲量和碳密度進行測算，結果表明：大冶市現有森林植被碳儲量114.36×10⁴t，平均植被碳密度為23.66 t·hm^-2；碳儲量較高的區域主要集中分布在大冶南部山區，灌木林碳儲量占比最高，其次為馬尾松林；馬尾松林的平均植被碳密度最高，達到35.64 t·hm^-2。該測算結果可為大冶市實現“雙碳”目標以及森林資源的科學管理提供數據基礎和決策依據。

關鍵詞：二類調查；森林植被；碳儲量；碳密度

中圖分類號：S753.3文獻標識碼：A文章編號：1004-3020（2023）03-0001-06

Carbon Storage and Densityestimate of Forest Vegetation in Daye Based on Forest Resource Inventory Data

Fu Tian Yang Jiawei Chen Mingzhen Qi Xiaobing Hu Dingbang Wang Xiaorong Zeng Zhaobo

（1.Hubei Academy of ForestryWuhan430075；2.Forest Ecosystem Positioning Research Station of Daba MountainShiyan442200；

3.Natural Resources and Planning Bureau of DayeHuangshi435100；4.Jiuhuashan Forest Farm of ZhushanShiyan442200）

Abstract：Forest plays an important role in the “carbon peak，carbon neutral” goal by absorbing carbon dioxide from the atmosphere and fixing it into the carbon pool.In this study，the vegetation carbon storage and carbon density of the forest resources in Daye City were calculated using the volumn to biomass method based on the forest resource inventory data in 2019.The results showed that the carbon storage of existing forest in Daye was 114.36×10⁴t，and the average vegetation carbon density was 23.66 t·hm^-2.The areas with higher carbon storage were mainly distributed in the southern mountain area of Daye，and the shrub forest had the highest carbon storage，followed by Pinus massoniana forest.The average vegetation carbon density of P.massoniana forest was the highest，reaching 35.64 t·hm^-2.The measurement results can provide data basis and decision-making basis for the realization of the “carbon peak，carbon neutral” goal and the scientific management of forest resources in Daye City.

Key words：forest resource inventory；forest vegetation；carbon storage；carbon density

引言

森林主要通過光合作用將大氣中的二氧化碳以有機物的形式固定到植物體和土壤中，在一定時期內起到減少溫室氣體積累的作用，因此在溫室氣體減排中扮演著重要的角色［1］。森林生態系統是陸地生態系統的最大碳庫，儲存了約1萬億t有機碳，占整個陸地生態系統的2/3以上［2，3］。在多次IPCC報告以及中國自主貢獻目標中，均將增加森林植被面積和蓄積作為一種重要的增匯措施。監測森林碳儲量和碳密度的大小及其空間分布，對于理解陸地碳循環過程和不同區域的碳源/碳匯格局均具有重要意義［4］。大冶市擁有豐富的礦產資源，是全國縣域經濟百強縣市，但也面臨著能源消耗過大、環境破壞、資源枯竭等問題。近些年，大冶在造林綠化、礦山修復等方面做了大量工作，積極尋求“兩山”轉化的新路徑。在國家大力開展生態文明建設和努力實現“雙碳”目標的大背景下，大冶市森林資源的固碳能力既可以在碳中和中發揮一定的作用，也能為今后的“兩山”轉化提供一個新渠道。準確估算區域森林碳儲量及其固碳特征，能為評價該地區森林碳匯功能提供數據基礎，也能為“雙碳”目標背景下的林業發展規劃提供決策依據。

1材料與方法

1.1研究區概況

大冶市位于長江中游南岸，湖北省東南部，地處幕阜山北麓，東北瀕臨長江，地理位置為東經114°31′33″～115°10′38″，北緯29°51′16″～30°19′41″。大部分區域海拔120～200 m。地形分布是南山北丘東西湖，南高北低東西平。屬亞熱帶大陸性季風氣候，年平均氣溫16.9 ℃，極端最高氣溫40.1 ℃，極端最低氣溫-10 ℃，年均無霜期261 d，年均降水量為1 385.8 mm。全市喬灌木樹種共有87科215屬392種，其中屬被子植物門的272種，屬裸子植物門的120種。天然林的主要樹種有馬尾松Pinus massoniana、楓香樹Liquidambar formosana、櫟類、其他軟闊、其他硬闊。全市森林按植被類型劃分，南部屬鄂南丘陵青岡Quercus glauca、櫧栲類植被區，北部屬江漢平原栽培植被、水生植被區。主要原生植被有馬尾松針葉林、常綠櫟類闊葉林、軟闊落葉闊葉林、針闊混交林等。

1.2數據來源

基礎數據來源于2019年大冶市第五次森林資源二類調查成果數據庫。森林資源二類調查每10年開展1次，采用調查時間節點的高分辨率衛星影像圖在GIS系統中根據小班區劃條件進行內業區劃，主要調查因子包括地類、優勢樹種、起源、林分年齡等小班因子和胸徑、樹高、斷面積等測樹因子，主要查清各類森林面積和森林蓄積量。大冶市2019年二類調查共完成11個鄉鎮、5個街道辦事處、2個國有林場、1個國有農場、2個湖泊管理處的森林資源調查。區劃林班411個，小班45 825個。全市國土總面積155 466.36 hm²，林地面積58 066.72 hm²，森林面積47 698.95 hm²，活立木蓄積175.63萬m³。森林資源主要分布在南部山區，其次是中部丘陵和東北部的黃荊山脈周圍鄉鎮，其他地區則多呈零星分布。

1.3測算方法

森林碳儲量包括植被碳儲量和土壤碳儲量兩個部分。植被碳儲量的測算方法一般是基于生物量換算，如樣地實測法、材積源生物量法（BEF）［5］。樣地實測法通過樣地實測直接獲得生物量和土壤碳儲量數據，累加得到森林生態系統碳儲量。由于森林的生物量與其自身的蓄積量、林齡等生物學特性之間存在密切的關系，奠定了生物量與蓄積量模型估算生物量參數的理論基礎。材積源生物量法（BEF）則利用森林生物量與蓄積量的函數關系推算森林生物量的方法［6］。依據行業標準《森林生態系統碳儲量計量指南》（LY/T 2988-2018）［7］，在大冶市現有資源數據條件下，本測算采用材積源生物量法，蓄積量與生物量的轉換參數選用標準中的參數。森林碳庫包括地上部分、地下部分、枯落物、枯死木和土壤碳庫。森林地上部分碳庫在植被碳庫中占比相對較大，包括地上喬木層、灌木層、草本層、凋落物層和枯死木，其他部分碳庫如喬木層地下部分碳庫可根據與地上部分的相關關系獲得，灌木層、草本層和凋落物層等采用國家溫室氣體排放清單編制指南中的林業參數。森林資源二類清查一般不對土壤和枯死木進行調查，大冶也未開展過土壤碳的專項調查，缺乏計量土壤碳儲量和枯死木生物量的基礎條件。因此，本研究主要估測森林生態系統的植被碳儲量（包括喬木層、灌木層、草本層和凋落物層），不考慮土壤碳庫及枯死木碳庫。

1.3.1喬木林碳儲量

（1）喬木層

（2）灌木層

（3）草本層

（4）枯落物

1.3.2經濟林、灌木林、竹林碳儲量

2結果與分析

2.1森林植被碳儲量和碳密度的地理分布

根據對大冶現有森林資源的統計以及測算分析，2019年森林資源全面清查時，大冶市森林蓄積量為174.63萬m³，喬木林地單位面積蓄積量達到65.73 m³·hm^-2。全市森林植被總碳儲量（包括喬木林地、灌木林地和竹林地）為114.36×10⁴t。其中，森林面積較大的靈鄉鎮植被碳儲量為全市最高，達到22.58×10⁴t；其后是殷祖鎮、劉仁八鎮、金牛鎮、金湖街道辦事處、陳貴鎮，植被碳儲量分別達到17.03×10⁴、11.04×10⁴、10.84×10⁴、9.41×10⁴t和8.81×10⁴t。以上6個鄉鎮街道的碳儲量之和在全市植被碳儲量的占比達到70%，可見大冶市的森林資源相對比較集中（圖1、表1）。

全市森林植被平均碳密度即單位面積碳儲量為23.66 t·hm^-2，其中黃坪山林場的碳密度最高，達到28.57 t·hm^-2，大冶湖的碳密度最低，僅為16.47 t·hm^-2。黃坪山林場、云臺山林場、茗山鄉、靈鄉鎮、東風街道辦事處、金牛鎮、汪仁鎮和殷祖鎮的森林植被碳密度要高于全市平均水平（表1）。

2.2優勢樹種（組）的植被碳儲量和碳密度分配

大冶市森林植被碳儲量占比最大的是灌木林和馬尾松林，其碳儲量分別達到20.92×10⁴t和19.45×10⁴t，竹林碳儲量占比也較高，達到16.95×10⁴t。喬木林中除馬尾松林外，闊葉混交林、針闊混交林和楓香林的碳儲量都達到10×10⁴t以上，以上6種森林類型的植被碳儲量之和就已占全市森林植被碳儲量的81.5%。重點做好這幾種森林類型的經營管理，有助于穩定和提升大冶市森林碳匯能力。

從喬木林植被碳儲量的齡組分配來看，大冶市森林的幼齡林和中齡林占比較大，分別達到31.54×10⁴t和29.62×10⁴t，兩者之和幾乎占到全市森林植被碳儲量的一半。幼齡林中，闊葉混交林、楓香的碳儲量相對更高，分別為7.11×10⁴t和6.29×10⁴t。中齡林種，馬尾松的植被碳儲量以11.51×10⁴t占據首位，其次是針闊混交林6.88×10⁴t。除軟闊林外，各喬木樹種的近、成、過熟林的植被碳儲量占比均不高（表2）。

植被碳儲量能大致反映當地植被的生長情況，不同樹種不同齡組的植被碳密度能更直觀地展示各樹種的生長差異和碳匯能力。由表3可見，大冶市喬木林中，馬尾松林的平均植被碳密度最高，達到35.64 t·hm^-2，其次是針闊混交林、針葉混交林和楓香林，以上4種喬木林的平均碳密度均超過30 t·hm^-2，樟類、硬闊其他、杉木、闊葉混交林的平均碳密度相差不大，在24.64～27.75 t·hm^-2之間，均超過全市森林植被平均碳密度水平。柏木類和軟闊類的平均碳密度則相對較低，分別只為8.92 t·hm^-2和18.06 t·hm^-2。在大冶市森林中占主導地位的幼、中齡林中，還是以馬尾松類、針闊混交林、針葉混交林和楓香林的生長優勢更明顯。

從圖2可以看出，大部分針葉類的優勢樹種組的植被碳密度從幼齡到近熟階段是持續增高的，而從成熟開始就基本持平并有了下降趨勢，這也符合一般林分的生長規律；闊葉林生長速率則一直較為穩定，植被碳密度隨林齡增長呈持續升高趨勢。

3結論與討論

本研究采用材積源生物量法測算大冶市森林資源植被碳儲量，具體包括喬木固碳量，林下植被固碳量（灌草層和凋落物層），竹林和灌木林固碳量，并對其地理分布和樹種分配情況展開分析。主要結論如下：

（1）大冶市森林植被碳儲量分布較為集中。截至2019年，大冶市森林植被碳儲量114.36×10⁴t，其中，70%的碳儲量分布在大冶南部山地；灌木林面積在本地林地面積中的占比接近一半，故其碳儲量在總碳儲量中的比重最大，其次才是馬尾松林；喬木林的總植被碳儲量有80%來自幼齡林和中齡林。

（2）大冶市各鄉鎮森林植被平均碳密度差異不大，不同優勢樹種的森林類型間的植被碳密度差異較明顯。大冶市整體的森林植被碳密度為23.66 t·hm^-2，馬尾松林的平均植被碳密度是所有植被類型中最高的，達到35.64 t·hm^-2；灌木林的平均植被碳密度最低，僅為12.02 t·hm^-2。

總的來說，大冶市森林資源分布集中，喬木林也以中幼林為主，還處在茂盛生長階段，森林碳儲量的增長即森林碳匯具有較大的潛力。但是林地中灌木林占比太大，也存在林分類型較單一、各鄉鎮間發展不均等問題。在林地資源有限，立地條件約束的情況下，森林碳儲量和碳匯量的增加只能依靠低效林改造、精準質量提升等，提高整體經營管理水平，注重森林撫育，科學保護和利用，從根本上改善林分質量，增加森林蓄積量，從而達到擴大森林碳儲量增長的目的。另一方面，森林土壤碳儲量約占森林生態系統碳儲量的三分之二。通常情況下，由非森林轉變成森林，或地上生物量和凋落物的增加都會增加其土壤的碳含量［8］。目前，大冶

森林土壤碳儲量究竟有多大、固碳能力如何尚不確定，今后若要摸清森林生態系統總碳儲量還需進一步開展土壤碳調查及其碳匯監測研究。

參考文獻

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［7］國家林業和草原局.森林生態系統碳儲量計量指南（LY/T 2988-2018）［EB/OL］.（2018-12-29）［2022-12-01］.https：//www.renrendoc.com/paper/240557343.html.

［8］劉金山，張萬林，楊傳金，等．森林碳庫及碳匯監測概述［J］．中南林業調查規劃，2012.，31（1）：61-65.

（編校：唐嵐）