喀喇沁旗旺业甸实验林场不同森林类型碳储量评估.pdf

第 卷 第 期 年 月内 蒙 古 林 业 科 技 .收稿日期:修回日期:资助项目:亚太森林恢复与可持续管理组织多功能林业示范基地建设试点示范项目()内蒙古自治区林业科技支撑项目(内林科研 号)作者简介:于洪波()男(蒙古族)内蒙古赤峰人高级工程师从事森林经营研究:.通信作者:白玉茹()女内蒙古赤峰人研究员从事森林经营、森林碳汇研究:.喀喇沁旗旺业甸实验林场不同森林类型碳储量评估于洪波惠建平白玉茹李仕新孟庆丽张春泽(.喀喇沁旗旺业甸实验林场内蒙古 赤峰 .赤峰市林业科学研究所内蒙古 赤峰 .敖汉旗国营双井林场内蒙古 赤峰)摘 要:不同森林类型的碳汇计量与监测对区域碳汇能力的巩固提升具有重要意义 本研究采用标准地调查法对赤峰市喀喇沁旗旺业甸实验林场的天然次生林白桦()、黑桦()、山杨()、蒙古栎()、榛()、山杏()和人工林华北落叶松(.)、油松()、白杄()、樟子松(.)等林内乔木、灌木、草本、枯落物及土壤的碳含量、碳密度与碳储量进行调查研究 结果表明:旺业甸实验林场森林总面积 .总碳储量为 .平均碳储量为.其中乔木林面积 .碳储量为 .平均碳储量为.灌木林面积.碳储量为 .平均碳储量为.山杨的碳密度最高达.以幼龄林为主的针叶混交林最低仅为.阔叶混交林对碳储量贡献最大达.油松林、华北落叶松林、白桦林分别为.、.、.关键词:碳含量碳密度碳储量森林类型中图分类号:.文献标识码:文章编号:()(.):.:内 蒙 古 林 业 科 技第 卷 年中国政府向国际社会承诺二氧化碳排放力争于 年前达到峰值努力争取 年前实现碳中和 森林作为最重要的陆地生态系统在实现碳达峰和碳中和目标中发挥着重要作用森林植被碳库占陆地植被碳库的 森林土壤碳库占陆地土壤碳库的 通过森林可持续经营决策能够很大程度上提高森林碳储量和碳汇能力贡献碳中和战略目标 不同树种的碳汇能力不同并且同一树种的不同器官固碳能力也存在差异定量评价森林碳储量及其碳汇价值有助于科学评估森林减缓气候变化的潜在贡献 本研究以内蒙古赤峰市喀喇沁旗旺业甸实验林场天然次生乔、灌木林和华北落叶松(.)、油松()、樟子松(.)等人工林为研究对象对研究区不同森林类型进行碳储量评估对完善区域森林碳汇数据、提升碳汇计量与监测能力具有一定意义 研究区概况研究区位于赤峰市喀喇沁旗旺业甸实验林场林场位于喀喇沁旗西南部地处燕山山脉北麓七老图山支脉地理位置 地形地貌为中山山地海拔 处于温带半干旱区域具有明显的大陆性季风气候冬季漫长年均降水量 左右年蒸发量 左右降水多集中在 月无霜期 土壤为棕壤 林场有林地面积为.人工林.人工乔木树种主要有华北落叶松、油松和樟子松 天然乔木树种主要有白桦()、蒙古栎()、黑桦()、山杨()、油松、元宝枫()、蒙椴()、白杄()等 天然灌木树种主要有山杏()、榛()等 研究方法.样地设置 年在喀喇沁旗旺业甸实验林场选择不同林龄、不同立地条件的华北落叶松、油松、白桦、黑桦、蒙古栎、山杨、山杏、榛等林分设置乔木样地大小为.灌木样地大小为.对样地内树木进行每木调查记录样地内株(丛)数、株高、胸径(基径)及冠幅等因子.样地确定首先确定林场各主要森林类型再根据龄组采用分层抽样方法确定各森林类型的样地数量共计 块根据公式()考虑 的保险系数且保证每层至少有 个样地 其中油松林 块华北落叶松林 块樟子松林 块阔叶混交林 块针阔混交林 块白桦林 块黑桦林 块蒙古栎林 块针叶混交林 块灌木林 块灌木林中有少量榆树()、油松分布()()()式中:为估算碳储量所需的监测样地数量为可靠性指标 的可靠性下取值为.为项目生物质碳储量估计值允许的误差范围(即置信区间的一半)为林场第 碳层的面积权重为第 项目碳层碳储量估计值的标准差为分配到各层的监测样地数量采用最优分配法.碳参数调查采用标准地调查法 在每个 样地除开展每木检尺外还通过设置灌木、草本、枯落物样地取样获取生物量鲜重同时采用环刀和土钻取样测定土壤容重和有机碳含量 最后得到各类型单元单位面积灌木层、草本层、枯落物层和土壤层的碳储量 按 、个土壤层次来计算土壤有机碳含量 将取回的土样在实验室进行风干测定含水量后再均匀混合采用四分法取少量样品再利用 筛去除植物根系及石砾再经研磨后过筛用于土壤有机碳含量测定按公式()计算土壤有机碳储量():()()式中:为土壤面积 为土壤层数 为土层代号为 层土壤有机碳含量为第 层的土壤容重为 层土壤的厚度为第 层中 石砾的体积比含量.含碳率测定乔木采用平均标准木法每个树种选择 株平均标准木伐倒分别测定树干、枝条、叶片鲜重挖.范围内的根系称全部鲜重 分别选取标准木各器官(枝条、叶片、树皮、根系)的样品各 份每份约 植物样在 的烘箱中烘干土样在 的烘箱中烘干测定其干重灌木生物量是将样地内所有植物全部收获称鲜重挖.范围内的根系称全部 第 期于洪波等:喀喇沁旗旺业甸实验林场不同森林类型碳储量评估 鲜重 选取枝、叶、根样本各 份每份约 左右称鲜重后烘干测定其干重草本样品在.草本样地内收割样地内所有的草本地上部分记录样地内草本的鲜重另取样品 以上带回室内烘干后测定其干重枯落物样品在.草本样地内收取未分解的枯落物部分称鲜重另取样品 以上带回室内烘干后测定其干重乔、灌、草和枯落物样品粉碎后采用重铬酸钾硫酸氧化法测定植物含碳率土壤有机碳的测定采用重铬酸钾氧化分光光度法.数据处理生物量、碳储量具体估算公式如下:单实()()()()()()式中:单为单株根系生物量实为单株根系实测生物量为乔木层碳密度 为植株密度为乔木单株生物量 为平均含碳率为乔木林碳汇量为乔木林面积为灌木层碳密度为灌木单株生物量为平均含碳率为灌木林碳汇量为灌木林面积.碳储量计量方法利用旺业甸实验林场 年森林资源二类调查数据统计各小班树种、林龄、面积首先基于森林资源二类调查中的各小班样地数据通过单木生物量方程得到各样地的生物量和碳储量转化为公顷碳储量再乘以小班面积得到小班乔木层生物量和碳储量乔样地()式中:乔为小班乔木层碳储量样地为小班内样地的平均碳储量 为小班面积 结果与分析.树种碳含量差异如表 所示山杨、桦树、蒙古栎、油松、华北落叶松、樟子松、山杏、榛等树种各器官的碳含量为.碳含量在不同树种间存在一定的差异性表 主要树种不同器官碳含量统计表.树种碳含量()枝叶干根山杨.桦树.蒙古栎.油松.华北落叶松.樟子松.山杏.榛.注:黑桦按白桦近似计算.乔灌林地碳密度差异经测算(表)旺业甸实验林场乔木林平均碳储量为.其中乔木层为.占.灌木层为.占.草本层为.占.枯落物层为.占.土壤层为.占.灌木林平均碳储量为.其中乔木层为.占.灌木层为.占.草本层为.占.枯落物层为.占.土壤层为.占.森林平均碳储量为.其中乔木层为.占.灌木层为.占.草本层为.占.枯落物层为.占.土壤层为.占.表 旺业甸实验林场平均碳储量统计表.地类项目平均碳储量()乔木层灌木层草本层枯落物层土壤层小计乔木林地数量.比例.灌木林地数量.比例.合计数量.比例.内 蒙 古 林 业 科 技第 卷 森林碳储量按森林类型统计(表)研究区共有 种纯林(白桦、黑桦、华北落叶松、山杨、油松、白杄、蒙古栎、樟子松)种混交林(阔叶混交林、针叶混交林、针阔混交林)和灌木林 其中阔叶混交林碳 储 量 最 大 占.其 次 为 油 松 林(.)、华 北 落 叶 松 林(.)、白 桦 林(.)其他森林类型均小于.就碳密度而言山杨最高为.针叶混交林(均为幼龄林)最低为.天然林乔木树种排序为山杨白桦黑桦蒙古栎 混交林中阔叶混交林针阔混交林针叶混交林阔叶混交林最高为.针叶混交林为.表 旺业甸实验林场碳储量按森林类型统计表.森林类型面积项目碳储量乔木层灌木层草本层枯落物层土壤层小计比例碳密度()乔木林白桦.黑桦.山杨.蒙古栎.油松.华北落叶松.白杄.樟子松.阔叶混交林.针阔混交林.针叶混交林.小计 .灌木林 .合计 .数量.比例.数量.比例.数量.比例.数量.比例.数量.比例.数量.比例.数量.比例.数量.比例.数量.比例.数量.比例.数量.比例.数量 .比例.数量.比例.数量 .比例.碳储量研究.各层碳储量分析旺业甸实验林场森林总面积 .森林总碳储量为 .其中乔木层碳储量(含灌 木 林 中 零 星 榆 树 和 油 松 等 乔 木 层)为 .占总碳储量的.灌木层碳储量为 .占总碳储量的.草本层碳储量为 .占总碳储量的.枯落物层碳储量为 .占总碳储量的.土壤层碳储量为 .占总碳储量的.乔木林碳储量分析旺业甸实验林场乔木林面积 .乔木林碳储量为 .平均碳储量为.其中乔木层碳储量 .占乔木林总碳储量的.灌木层碳储量 .占乔木林总碳储量的.草本层碳储量 .占乔木林总碳储量的.枯落物层碳储量.占乔木林总碳储量的.土壤层碳 第 期于洪波等:喀喇沁旗旺业甸实验林场不同森林类型碳储量评估 储量 .占乔木林总碳储量的.灌木林碳储量分析旺业甸实验林场灌木林面积.灌木林碳储量为 .平均碳储量为.其中乔木层碳储量 .占灌木林总碳储量的.灌木层碳储量.占灌木林总碳储量的.草本层碳储量 .占灌木林总碳储量的.枯落物层碳储量.占灌木林总碳储量的.土壤层碳储量 .占灌木林总碳储量的.讨论与结论.讨论森林碳储量是由林地单位面积生物量、林地面积、乔灌木碳密度高低来体现的 林地单位面积固碳量多少主要在于林分质量通过对人工林不同的经营手段和对天然林保护的措施可提高林分质量同时提高林分单位面积生物量和碳储量 旺业甸实验林场森林碳储量主要由天然林和人工林组成天然林主要由白桦、黑桦、山杨、蒙古栎、山杏、榛等树种构成由于天然林自然形成各个龄组树木混合在一起就会影响单位面积生物量和碳密度的测算 人工林主要由华北落叶松、油松、白杄、樟子松等树种构成林龄、密度较清晰测算的单位面积生物量和碳密度相对较为准确 在外业调查时受各种因素影响选择标准地及测定生物量的样本数有限同样会影响单位面积碳储量的准确性本研究在旺业甸实验林场按森林类型确定的样地数量共计 块统计可靠性达 以上基本满足了森林碳汇计量与监测的相关要求旺业甸实验林场森林以乔木林为主灌木林比例占总面积的.在灌木林中混生少量乔木树种导致乔木层碳储量大于灌木层、草本层、枯落物层 在乔木林中乔木层和土壤层碳储量占乔木林平均碳储量的.灌木林中土壤层碳储量占灌木林平均碳储量的.因此调查乔木层和土壤碳储量就能够达到全部碳储量的 以上.结论()旺业甸实验林场以阔叶混交林类型最大占比.油 松 林 为.、华 北 落 叶 松 林 为.、白桦林为.其他类型均小于.()旺业甸实验林场天然林乔木树种碳密度排序为:山杨 白桦 黑桦 蒙古栎山杨最高为.在混交林中碳密度排序为:阔叶混交林针阔混交林针叶混交林阔叶混交林最高为.以幼龄林为主的针叶混交林最低仅为.()旺业甸实验林场森林总面积 .总碳储量为 .平均碳储量为.其中乔木林面积 .碳储量为 .平均碳储量为.灌木林面积.碳储量为 .平均碳储量为.参考文献:中华人民共和国国务院新闻办公室.政府白皮书:中国应对气候变化的政策与行动.().:.刘小丽 贾维海 乔宏龙 等.呼和浩特市森林碳储量及其经济价值初步研究.内蒙古林业调查设计 ():.方精云 郭兆迪 朴世龙 等.年中国陆地植被碳汇的估算.中国科学:辑 地球科学 ():.李奇 朱建华 范立红 等.西南地区乔木林碳储量及木材生产潜力预测.生态环境学报 ():.李文臣 马成功 金玉栋 等.喀喇沁旗旺业甸实验林场森林可持续经营模式.内蒙古林业调查设计 ():.陈华豪 丁思统 蔡贤如 等.林业应用数理统计.大连:大连海运学院出版社.白云庆 郝文康 蒋伊尹 等.测树学.哈尔滨:东北林业大学出版社.环境保护部科技标准司.土壤 有机碳的测定 重铬酸钾氧化分光光度法:.北京:中国环境科学出版社:.乌志颜 程瑞春 白玉茹 等.旺业甸实验林场华北落叶松大径级林木胸径生长潜力分析.内蒙古农业大学学报(自然科学版)():.惠建平 李文臣 白玉茹 等.赤峰地区天然次生林主要树种碳储量及其经济价值估算.内蒙古林业科技 ():.郭淑文 冯昭辉 赵鸥 等.赤峰地区油松人工林碳储量研究.内蒙古林业科技 ():.