江西铜鼓县森林植被碳储量及碳密度研究.pdf

第 6 卷 第 2 期2023 年 6 月Vol.6,No.2Jun.,2023温带林业研究JournalofTemperateForestryResearch收稿日期：2023-02-07作者简介：杨 杰（1992），男，硕士，工程师，主要研究方向：林业资源调查监测、林业碳汇计量监测。E-mail：。*通讯作者：邓清华（1978），男，本科，高级工程师，主要研究方向：林业资源调查监测、林业碳汇计量监测。E-mail：。DOI：10.3969/j.issn.2096-4900.2023.02.003江西铜鼓县森林植被碳储量及碳密度研究杨 杰，黄国贤，田立新，邓清华*（江西省林业资源监测中心，南昌 330046）摘 要：【目的】开展森林植被碳储量和碳密度研究对更准确的了解和把握森林碳储量及其空间分布特征具有重要意义。【方法】基于2019年森林资源二类调查数据，采用生物量转换因子法对江西铜鼓森林植被碳储量进行研究。【结果】研究表明：铜鼓县森林植被碳储量为 4 618.48103t，平均碳密度为 32.23 thm-2；碳储量主要集中在阔叶混交林和杉木林中，分别占比 35.85%和 20.95%；铜鼓县中龄林和幼龄林是碳储量的主要贡献者，占比达 67.25%，具有巨大的碳汇潜力；从起源来看，天然林碳储量占 84.92%，是铜鼓县森林碳储量的主体；就不同林种而言，水土保持林和短轮伐期用材林占总碳储量的比例最高，达到了 92.08%。【结论】铜鼓县森林植被具有较大的碳汇潜力，本研究将为铜鼓县森林资源的经营管理和林业可持续发展提供参考。关键词：森林；碳储量；碳密度；二类森林调查资料；铜鼓县中图分类号：S718.5 文献标识码：A 文章编号：2096-4900（2023）02-0017-07Study on Carbon Storage and Carbon Density of Forest Vegetation in Tonggu County，Jiangxi ProvinceYANG Jie，HUANG Guo-xian，TIAN Li-xin，DENG Qing-hua*（Jiangxi Forestry Resources Monitoring Center，Nanchang 330046）Abstract：【Objective】It is of great significance to study the carbon storage and density of forest vegetation for more accurate understanding of forest carbon storage and its spatial distribution characteristics.【Method】Based on the second-class survey data of forest resources in 2019，the carbon storage of forest vegetation in Tonggu county was studied by biomass conversion factor method.【Result】The results showed the carbon storage of forest vegetation in Tonggu county is 4 618.48103t，and the average carbon density is 32.23 thm-2.Carbon storage is mainly concentrated in broad-leaved mixed and Chinese fir forest，accounting for 35.85%and 20.95%respectively.In Tonggu county，mature and young forests are the major contributors to carbon storage，accounting for 67.25%，which has a huge carbon sink potential.From the origin，the natural forest carbon storage account for 84.92%，which is the main body of forest carbon storage in Tonggu county.In terms of different forest category，the proportion of soil and water conservation forest and short-rotation forest accounted for 92.08%of the total carbon storage.【Conclusion】In conclusion，the forest vegetation in Tonggu county has great potential of carbon sink.This study will provide reference for the management of forest resources and the sustainable development of forestry in Tonggu county.Key words:forest；carbon storage；carbon density；the 2nd forestry resource survey；Tonggu county陆地生态系统的固碳功能，即碳汇，在碳中和背景下具有重要意义1。森林作为陆地生态系统的重要组成部分，存储着大量碳，在缓解全球气候变化和平衡全球碳循环方面发挥着不可替代的作 用2。作为陆地碳汇的主体，森林碳汇是抵消碳排放的有效途径，甚至可以说是实现“碳中和”目标的主要途径1。森林碳储量是研究森林与大气碳交换的基本参数3，只有准确估算森林的碳储量和生物量才能进一步研究森林在全球碳循环中所起的作用，同时为区域森林资源的经营管理和林业可持续发展提供重要的数据支撑和理论依据。铜 鼓 县 林 业 资 源 丰 富，林 地 总 面 积138 738.3 hm2，占土地总面积的 89.3%，森林覆盖率 88.04%，天然林面积占比 80%以上，森林类型多样4。开展铜鼓县森林植被碳储量和碳密度研究对更准确的了解和把握森林碳储量及其空间分布特温 带 林 业 研 究第 6 卷18征具有重要意义。1 研究地区及研究方法1.1 研究区概况铜鼓县隶属于江西省宜春市，位于赣西北边陲，修河上游，国土总面积 1 552 km2，地理坐标为 114511444 E，28222850 N。该 县 属于中亚热带北部湿润气候区，气候温和，年均气温 16.4 ；雨量充沛，年均降雨量 1 771.4 mm；光照充足，无霜期年均 265 d。铜鼓县境内分布有常绿阔叶林、针叶林、针阔混交林等主要森林植被类型；主要优势树种有杉木（Cunninghamia lanceolata）、马尾松（Pinus massoniana）、毛竹（Phyllostachys edulis）等。1.2 数据来源本研究使用铜鼓县 2019 年森林资源二类调查数据资料，资料包括铜鼓县各森林类型的面积、蓄积量、林种、起源以及龄组等数据。1.3 研究方法1.3.1 生物量估算基于铜鼓县 2019 年森林资源二类调查数据，提取铜鼓县主要植被类型：马尾松、其他松类、杉木、其他杉类、栎类、硬阔类、软阔类、针叶混交林、针阔混交林、阔叶混交林、经济林、毛竹林。植被类型生物量测算采用方精云5生物量转换因子法，其中阔叶混交林引用曾伟生方程参数6。竹林利用单株平均生物量与总株数之积估算竹林的生物量，单株平均生物量取 22.5 kg，经济林采用单位面积生物量乘以总面积，单位面积生物量平均值取 23.7 thm-27。生物量转换因子法的公式为：Y=aX+b。（1）式（1）中：Y 为生物量（thm-2），X 为单位面积活立木蓄积量（m3hm-2），a 和 b 为换算因子相关系数（表 1）。表 1 不同森林类型生物量参数及含碳率表Tab.1 Biomassparametersandcarboncontentofdifferentforesttypes森林类型ab含碳率马尾松0.510 11.045 10.541其他松类0.516 833.237 80.521杉木0.399 922.541 00.505其他杉类0.399 922.5410.5栎类1.145 38.547 30.446硬阔类0.756 48.310 30.5软阔类0.475 430.603 40.5针叶混交林0.589 424.515 10.5针阔混交林0.714 316.965 40.5阔叶混交林0.839 29.415 70.5毛竹林-0.484经济林-0.51.3.2 碳储量估算本研究受限于基础参数等原因，只估算森林植被的碳储量，不对地下生物量层、灌木层、草本层、枯枝落叶层、土壤层的碳储量进行估算。森林植被的碳储量为小班生物量乘以树种含碳率得到8（表 1）。2 结果与分析2.1 不同森林类型碳储量和碳密度分析铜鼓县森林植被总生物量为 9 252.55103 t，总碳储量为 4 618.48103 t。其中，阔叶混交林的生物量和碳储量最高，分别为 3 311.88103 t 和1 655.94103 t，占全县的比例分别为 35.79%和35.85%；其他杉类林最低，分别为 2.57103 t 和1.29103 t，仅占全县的 0.03%。全县不同森林类型的生物量和碳储量排序一致，具体为：其他杉类林经济林其他松类林软阔林栎类林针叶混交林马尾松林硬阔林针阔混交林毛竹林杉木林阔叶混交林（表 2）。以碳密度而言，全县平均碳密度为32.23 thm-2，最大的为阔叶混交林，达到了 56.36 thm-2，最小杨 杰等：江西铜鼓县森林植被碳储量及碳密度研究第 2 期19的为经济林，仅有 11.85 thm-2，具体排序为：经济林其他杉类林其他松林毛竹林杉木林软阔类林马尾松林针阔混交林栎类林针叶混交林硬阔类林阔叶混交林（表 2）。就低于全县平均碳密度来看，铜鼓县的经济林、软阔类林以及各种针叶林（除针阔混交林和针叶混交林）具有较大碳汇潜力，其中经济林的潜力最大。表 2 不同森林类型碳储量和碳密度表Tab.2 Carbonstorageandcarbondensityofdifferentforesttypes森林类型生物量/103t单位面积生物量/（thm-2）碳储量/103 t碳密度/（thm-2）马尾松159.5959.0286.3431.93其他松类8.7737.424.5719.5杉木1 916.2747.65967.7224.07其他杉类2.5734.181.2917.09栎类28.5597.6312.7343.55硬阔类1 042.697.31521.348.65软阔类15.8154.077.9127.03针叶混交林147.0587.8173.5243.9针阔混交林1 204.8486.05602.4243.03阔叶混交林3 311.88112.721 655.9456.36毛竹林1 410.3340.84682.619.77经济林4.2923.72.1411.852.2 不同林种碳储量和碳密度分析江西铜鼓林种包括防风固沙林、水土保持林、果木林、药用林、风景林、薪炭林、速丰用材林等13 大亚林种，各林种的碳储量及碳密度详见表 3。铜鼓县森林碳储量大多集中在水土保持林和短轮伐期用材林，占总碳储量的 92.08%。各亚林种碳储量从小到大排序为护岸林防风固沙林一般用材林药用林食用原料林其它防护林薪炭林果木林速丰用材林自然保护林风景林水土保持林短轮伐期用材林。不同林种的平均碳密度为 30.16 thm-2，其中，防风固沙林的碳密度最高，为 84.72 thm-2，药用林最低，只有 11.85 thm-2。不同林种碳密度排序依次为药用林食用原料林自然保护林风景林一般用材林短轮伐期用材林护岸林其它防护林速丰用材林薪炭林果木林水土保持林防风固沙林。表 3 不同林种碳储量和碳密度表Tab.3 Carbonstorageandcarbondensityofdifferentforestspecies林种亚林种生物量/103 t单位面积生物量/（thm-2）碳储量/103 t碳密度/（thm-2）防护林防风固沙林009169430058472护岸林00460020023001其它防护林02963340143167水土保持林2 3535474671 173853724经济林果木林2892371453724食用原料林0252370131185药用林0222370111185特用林风景林63473666131841185自然保护林791589139441185薪炭林薪炭林10856340543341用材林短轮伐期用材林6 1691167443 078742937速丰用材林1107425563291一般用材林01386860062817温 带 林 业 研 究第 6 卷202.3 不同起源碳储量和碳密度分析江西铜鼓天然林中无其他松林，其余森林类型的平均单位生物量为 70.05 thm-2，平均碳密度为34.68 thm-2。其中，阔叶混交林的单位生物量和碳密度均最高，分别为 113.54 thm-2和 56.77 thm-2；其他杉类林的单位生物量和碳密度最小，仅有29.99 thm-2和 14.99 thm-2（表 4）。各森林类型单位生物量和碳密度的排序一致，均为：其他杉林毛竹林软阔林杉木林马尾松林针叶混交林针阔混交林栎类林硬阔林阔叶混交林。人工林中无栎类林，其余森林类型的平均单位生物量为66.44 thm-2，平均碳密度为33.56 thm-2。其中，阔叶混交林的单位面积生物量和碳密度最高，达到了 104.3 thm-2和 52.15 thm-2；其他杉类林的单位生物量和碳密度最小，只有34.87 thm-2和 17.44 thm-2（表 4）。各森林类型单位生物量的排序为：其他杉林其他松林毛竹林杉木林软阔林马尾松林针阔混交林硬阔林针叶混交林阔叶混交林；碳密度排序为：其他杉林其他松林毛竹林杉木林软阔林针阔混交林马尾松林硬阔林针叶混交林阔叶混交林。通过对比分析天然林和人工林单位生物量和碳密度发现，整体而言天然林的平均单位生物量和碳密度要高于人工林；但是，其他杉类林、杉木林、软阔林、马尾松林以及针叶混交林人工林的单位生物量和碳密度要高于天然林（表 4）。表 4 不同起源碳储量和碳密度表Tab.4 Carbonstorageandcarbondensityofdifferentorigins森林类型天然林人工林生物量/103t单位面积生物量/（thm-2）碳储量/103t碳密度/（thm-2）生物量/103t单位面积生物量/（thm-2）碳储量/103t碳密度/（thm-2）马尾松105.6453.5657.1528.9753.9673.7429.1939.89其他松类-8.7737.424.5719.5杉木1 073.8846.85542.3123.66842.3948.73425.4124.61其他杉类0.3229.990.1614.992.2534.871.1317.44栎类28.5597.6312.7343.55-硬阔类904.1299.11452.0649.55138.4886.9969.2443.5软阔类7.0946.813.5523.48.7261.874.3630.94针叶混交林122.0385.9961.024325.0297.8912.5148.95针阔混交林1 187.9886.18593.9943.0916.8577.768.4338.88阔叶混交林3 040.79113.541 520.3956.77271.09104.3135.5452.15毛竹林1 401.940.84678.5219.778.4440.844.0819.772.4 不同龄组碳储量和碳储量分析铜鼓县不同龄组的总生物量和总碳储量大小排序一致，均为：中龄林幼龄林近熟林成过熟林。通过数据表可以看出，中龄林的植被生物量和碳储量占绝对优势，占全县的比例达到了48%。不同龄组各森林类型生物量和碳储量占比表现不一。幼龄林中，阔叶混交林碳储量占比最大，为 36.6%，软阔类的占比最小；中龄林中，阔叶混交林碳储量占比最大，为 30.2%，其他杉类林的占比最小；近熟林中，杉木林的碳储量占比最大，为45.7%，栎类林的占比最小；成过熟林中，阔叶混交林的碳储量占比最大，为 54.1%，其他杉类林的占比最小。总之，除近熟林外，均是阔叶混交林的生物量和碳储量占据绝对优势（表 5）。以碳密度而言，近熟林的平均碳密度最高（40.86 thm-2），幼龄林的碳密度最低（30.6 thm-2），具体排序为：近熟林成过熟林中龄林幼龄林。3 结论与讨论铜鼓县森林植被碳储量为 4 618.48103 t，生物量为 9 252.55103 t，平均碳密度为 32.23 thm-2。利用 2019 年森林资源二类调查数据计算的铜鼓 县 碳 密 度（32.23 thm-2）要 高 于“十 五”（20012005）期间江西省森林植被的平均碳密度（26.27 thm-2）3，说明封山育林、生态公益林保护等工程的实施成效显著，提高了铜鼓县森林植被的固碳能力。但是，铜鼓县的平均碳密度显著低于杨 杰等：江西铜鼓县森林植被碳储量及碳密度研究第 2 期21表 5 不同龄组碳储量和碳密度表Tab.5 Carbonstorageandcarbondensityofdifferentagegroups森林类型幼龄林中龄林近熟林成过熟林生物量/103 t单位面积生物量/（thm-2）碳储量/103 t碳密度/（thm-2）生物量/103 t单位面积生物量/（thm-2）碳储量/103 t碳密度/（thm-2）生物量/103 t单位面积生物量/（thm-2）碳储量/103 t碳密度/（thm-2）生物量/103 t单位面积生物量/（thm-2）碳储量/103 t碳密度/（thm-2）马尾松36.445.3519.6924.53116.3164.1762.9234.726.8977.253.7341.79-其他松类3.1923.111.6612.041.4327.340.7414.254.1594.462.1649.21-杉木126.1628.5863.7114.43527.0846.77266.1723.62687.9151.17347.3925.84575.1351.88290.4426.2其他杉类0.6615.970.337.980.0939.410.0519.711.1262.840.5631.420.750.360.3525.18栎类6.22112.672.7750.2522.2594.129.9241.980.0899.530.0344.39-硬阔类551.19104.19275.5952.0937992.07189.546.0361.1488.8830.5744.4451.2882.7725.6441.38软阔类0.0449.320.0224.661.4367.650.7133.826.149.173.0524.588.2456.294.1228.14针叶混交林8.2987.894.1543.9431.886.5815.943.2966.9589.7733.4844.884085.612042.81针阔混交林394.8873.11197.4436.56657.1889.48328.5944.74142.98123.9271.4961.969.7995.694.947.89阔叶混交林655.91100.7327.9650.351 337.04107.63668.5253.81504.42122.32252.2161.16814.51128.88407.2564.44毛竹林2.4440.841.1819.771 377.6840.84666.819.7730.2140.8414.6219.77-温 带 林 业 研 究第 6 卷22全国水平，甚至与 19992003 年中国森林植被碳密度（41 thm-2）都存在较大差距9。这可能与影响碳密度的生物和非生物因素密切相关，有研究表明，林分的结构、多样性以及气候条件的不同等均会导致碳储量及碳密度差异显著，而且不同因素的影响程度不同10。同时，人为活动也会影响碳密度的大小。铜鼓县中心城区的碳储量和碳密度较边缘地区较低（图 1，图 2），表明人类集中活动对碳储量具有负作用，且人口越密集地区碳储量和碳密度越小11。图 1 铜鼓县森林植被碳储量空间分布特征Fig.1 Spatial distribution characteristics of forest carbon storage in Tonggu county图 2 铜鼓县森林植被碳密度空间分布特征Fig.2 Spatial distribution characteristics of carbon density of forest vegetation in Tonggu county就森林类型来说，铜鼓县碳储量主要集中在阔叶混交林和杉木林中，分别占比 35.85%和20.95%。一方面，碳储量与物种多样性密切相关，物种丰富度高的森林碳储量也通常较高12。阔叶混交林相较于其他森林类型具有更高的物种丰富度，所以其碳储量较高。另一方面，林业产业是铜鼓县经济发展、林农增收的重要支柱产业之一，而林农来自以杉木为主的木材加工和生产的收入占50%以上13。因此，铜鼓县杉木林也是其主要的森林类型之一，碳储量占比可观。杨 杰等：江西铜鼓县森林植被碳储量及碳密度研究第 2 期23森林的固碳能力与森林的起源类型密切相关，铜鼓县天然林碳储量占比更大，为 84.92%。相比于人工林，天然林的群落结构复杂、物种丰富，具有较大的生物量。本研究各森林类型中，除其他杉类和软阔类天然林碳储量低于人工林外，其余均高于人工林。这与天然林具有复杂的群落结构、较高的生产力密切相关，与前人的研究结果一致14。本研究还发现，马尾松、软阔林以及针叶混交林人工林的碳密度高于天然林，说明人为的经营活动（如抚育间伐）也可能提高森林的固碳能力，丁易等15发现抚育间伐可以提高地上生物量，促进次生林的恢复。森林的固碳能力还与森林的年龄密不可分，铜鼓县中龄林碳储量占比最大，为 47.86%，其次为幼龄林，占比为 19.38%。这符合森林的生长特性，随着年龄的增加，森林生物量呈先增加后降低的趋势。从森林植被碳储量结构特征可知，中幼林碳储量优势明显，但是碳密度较低，未来在正确的林业管理措施下，具有巨大的碳汇潜力，其碳库也将越来越大。最后，本文只计算了森林生态系统地上碳储量及碳密度，对于地下碳储量及其他碳层并没有进一步深入研究。在未来的工作中，要加大对地下生物量层、灌木层、草本层、凋落物层、枯死木层以及土壤层等的基础研究，从而更精确的掌握碳储量，进而为林业的固碳增汇提供参考16。参考文献1 杨元合，石 岳，孙文娟，等.中国及全球陆地生态系统碳源汇特征及其对碳中和的贡献 J.中国科学：生命科学，2022，52（4）：534-574.2 刘国华，傅伯杰，方精云.中国森林碳动态及其对全球碳平衡的贡献 J.生态学报，2000（5）：733-740.3 李 鑫，欧阳勋志，刘琪璟.江西省 20012005 年森林植被碳储量及区域分布特征 J.自然资源学报，2011，26（4）：655-665.4 陈友根，张茜茜，沈敦鋆，等.铜鼓县林木种质资源调查研究及保护利用对策 J.南方林业科学，2022，50（1）：51-55+72.5 Fang J，Chen A，Peng C，et al.Changes in forest biomass carbon storage in China between 1949 and 1998J.Science，2001，292（5525）：2320-2322.6 曾伟生.云南省森林生物量与生产力研究 J.中南林业调查规划，2005（4）：3-5+15.7 张茂震，王广兴.浙江省森林生物量动态 J.生态学报，2008（11）：5665-5674.8 王 兵，魏文俊.江西省森林碳储量与碳密度研究 J.江西科学，2007（6）：681-687.9 方精云，郭兆迪，朴世龙，等.1981 2000 年中国陆地植被碳汇的估算 J.中国科学：地球科学，2007（6）：804-812.10 Poorter L，Van D，Arets E，et al.Biodiversity and climate determine the functioning of Neotropical forests J.Global Ecology and 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