广州市森林碳汇分析学习资料.doc

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广州市森林碳汇分析－现状与前景

《京都议定书》已于2005年2月16 日正式生效。它规定作为碳源的国家或地区必须通过减排、限排的方式以减少向大气中排放CO2的量，提出了联合履约、排放贸易的机制，作为碳源的国家或地区向作为碳汇的国家或地区支付CO2排放的补偿费，籍此达到向大气中减排和限排CO2的目的。现阶段我国虽无温室气体减排义务，但对森林碳汇大小的估算以及对区域森林碳吸存潜力的正确评价，寻求CO2 减排与增汇的对策技术同样是关系到我国政治经济国际地位和发展趋势的重要举措。广州市的社会经济经过了长时间的高速发展，而且必然再高速发展下去，由此带来的能源消耗和CO2排放也将持续增加。寻求节能减排技术的同时，显著地提高广州市森林及其它类型生态系统CO2固定能力是保证经济持续发展的根本途径，在一定程度上决定了广州市社会经济发展的上限。
本文根据广州市林业“十一五”发展规划和“青山绿地工程”的执行状况，以广州市林业“一城三地五极七带多点”的森林生态网络体系为基础，选择典型森林类型；在对广州市林业碳储量现状与固碳潜力、化石燃料消耗结构动态及发展趋势综合分析的基础上，对广州市现有森林的碳汇功能作出评价，并据此提出提高林业碳汇能力的几点建议。
2、经济发展与化石能源消费状况
广州市 2006年GDP约为1978年的140倍。十五”时期GDP年均增长13.82%，由2001年的2841.65亿元增长到2005年的5154.23亿元，高于同期全国平均增长幅度。产业结构上，第一产业所占比例逐渐下降，第三产业逐渐成为地区生产总值的主要部分，“十五”期间第一、第二、第三产业占GDP的平均比例分别为2.9%、39.3%和57.8%。
随着GDP的增长，化石燃料消耗所释放的碳量由1985的538.3万吨增加到2006年的2807.61万吨，但单位GDP能耗释放的CO2量持续下降，由1985年的4.33顿(碳)/万元下降至2006年的0.46 顿(碳)/万元，说明节能减排技术的进步。“十五”期间能源消耗年均增长11.91%，根据广州市能源发展规划，“十一五”期间能源消费年均增长8%，由此预计2010年将达到近6000万吨标准煤，释放4300万吨以上的碳。
3、广州市森林碳动态
3.1 森林生态系统碳储量及密度变化
从1993年到2006年，森林生态系统总碳储量从1.69×107 顿增加至5.09×107 顿，年均增长0.39×106 顿。其中，植被碳储量从2.81×106顿 增长至5.32×106顿，年均增长0.19×106顿；土壤碳储量从1.41×107 顿增加至1.67×107顿，年均增长0.20×106顿。碳密度由1993年的59.9顿/公顷提高到2006年的65.9顿/公顷，其中，植被碳密度从1993年的9.93顿/公顷提高到2006年的15.9顿/公顷，此期间森林面积由1993年的2.83×105公顷扩大到2006年的3.34×105公顷，平均每年增加3973.6公顷。说明广州市森林在此期间为碳汇，碳汇平均增长率为7.59顿/公顷/年。
上述土壤碳储量是以平均碳密度为50顿/公顷估算得到的，其变化规律目前我们没有掌握，需要进一步研究。这里主要讨论植被碳库的动态。
11种优势林型在面积和碳储量方面占有绝对优势，分别都超过了总面积和总碳储量的80%，是构成森林碳汇的主要森林类型。以下主要从森林类型、龄级结构、空间分布方面对植被碳储量及碳密度动态进行讨论。
森林类型 19932006年间，以阔叶林对总碳库的贡献最大，为57.3%，并有逐年递增的趋势，由1993年的46%增加至2006年的74.4%；针叶林次之为26.2%，并有逐年下降的趋势，由1993年的34%下降至2006年的14%；针阔混交林对总碳库的贡献最小为16.5%，亦呈逐年下降的趋势，由1993年的19.3%下降至2006年的11%。阔叶林类型中，以阔叶混交林碳储量最大(0.76-1.93×106顿)，针叶林类型中以马尾松林碳储量最大(0.28-0.69×106顿)。三大森林类型碳密度均表现出逐渐增加的趋势。针叶林的平均碳密度由1993年的6.1顿/公顷增长至2006年的11.2顿/公顷，针阔混交林的平均碳密度由1993年的12.6顿/公顷增长至2006年的18.2顿/公顷，阔叶林的平均碳密度由1993年的12.8顿/公顷增长至2006年的18.7顿/公顷。
年龄结构 广州森林主要是由幼龄林和中龄林构成的未成熟森林，其碳储量占总碳储量的50%以上。近十年来，广州市未成熟森林和成熟森林碳储量都明显增加，但成熟森林的碳储量增加更为显著，由1993年的0.7×106 顿增加至2006年的2.1×106顿。不同优势树种碳储量的年龄结构存在一定的差异。碳储量以未成熟林占优势的林型包括：桉树、阔叶混交林、马尾松、杉木、针阔混交林和针叶混交林；碳储量以成熟林占优势的林型包括：黎蒴、湿地松、木麻黄、南洋楹和相思。
空间格局 2004-2006年期间广州市各区的森林碳储量都有增加，其中从化和番禺的碳储量都以0.1×106 顿/年的速率增加。各区碳储量差异较大，且年间趋势一致，总体呈从化>增城>广州市辖区>花都>番禺的趋势。以2006年为例，总碳储量最大的区为从化，达1.79×106顿，是总碳储量最小的番禺区(0.10×106顿)的1.5倍多。各区的碳密度则与碳储量大致呈相反的趋势，碳密度最大的为番禺，平均碳密度超过30顿/公顷，其次为广州市辖区(21顿/公顷），花都与从化相当，平均碳密度约为15顿/公顷，碳密度最低的区为增城，约为12顿/公顷。
3.2 森林碳汇潜力分析
1981-2000年广州市森林净初级生产力以碳量计算平均值为7.2±0.7顿/公顷/年，略高于珠江三角洲森林净初级生产力平均水平(5.1顿/公顷/年，杨昆和管东生，2006)。森林净初级生产力的增加潜力巨大。前面的分析指出三大森林类型碳密度变化以阔叶林的增长最快，其次为针阔叶混交林，针叶林碳密度增长最慢，结合三大类森林的分布面积动态，以及本区域森林碳储量、碳密度随演替阶段发展的趋势(周国逸等，2005），可以预计，随着针叶林向针阔混交林、以及针阔混交林向阔叶林演替，本区域的森林碳密度将增加。未成熟林是目前构成广州市森林碳汇的主要部分，随着森林成熟度的增加，区域森林碳汇功能将增加。土壤是陆地生态系统最大的碳库，其碳汇功能不可忽视，全球厚度为1米的土壤层碳储量是植被碳储量的4.5倍(Lal, 2004)。尽管土壤碳积累速率低于植被碳积累速率，但由于土壤碳库周转时间长(几个月至数百年乃至千年，Potter et al, 1993)，能够将碳长期地储存于生态系统中，毫无疑问，土壤的碳汇潜力是巨大的。研究证明(李跃林等, 2002)，马占相思人工林14年后，土壤碳储量以2.66顿/公顷/年的速率增加。Zhou et al (2006)对南亚热带常绿阔叶林的研究发现，即使是被认为净生产力为零的成熟森林，其土壤碳储量仍然具有较强的碳汇功能，仅表层土壤(0-20cm)碳积累速率就达到0.61顿/公顷/年。结合前面所述的植被碳汇增长速度，广州市森林生态系统(植被+土壤)碳汇增长速度达到10.3顿/公顷/年。
4、广州市二氧化碳吸排及其分析
表1为广州市2006年CO2排放和吸收状况。包括园林绿地在内的森林生态系统当年碳储量增量为1209754顿，可以抵消化石燃料释放CO2总量的4.3%。
表1 广州市2006年CO2排放量与生态系统固定量
化石燃料排放CO2量(以碳量计，单位：顿)
生态系统固定CO2量(以碳量计，单位：顿)
煤炭
14,161,707
森林植被
192,921
原油
6,199,060
土壤
848,642
燃料油
2,639,950
园林绿地
168,191
汽油
1,742,565
湿地*
861,787
柴油
2,493,059

煤油
837,945

合计
28,076,086
合计
2,071,541
*湿地碳增量由当年湿地面积与湿地平均净初级生产力(10顿/公顷/年，Aselmann and Crutzen, 1989)
据测算，如果将煤炭使用量降低1%，CO2的排放总量将减少0.74%，但在现今技术条件下，GDP将下降0.64%，居民福利降低0.60%，减少470多万个就业岗位，引发一系列社会问题。由此可见，单纯依靠工业减排CO2的难度很大。相比之下，林业碳汇成本较工业减排成本低，造林固定1顿CO2的价格约2.8-5.0美元，因此发挥包括林业在内的生物固碳潜力至关重要。
1993-2006年期间，广州森林碳汇总体呈增加趋势，平均年增长率为0.19×106顿。这一方面是森林面积扩大(增长率为3973.6公顷/年)的结果，同时也是碳密度增加的结果。近10年来，广州森林的平均碳密度由1993年的9.93顿/公顷增加至2006年的15.9顿/公顷，年均增长率为0.46顿/公顷/年，约为同期广东省碳汇增长率0.29顿/公顷/年的1倍。广州市森林平均碳密度低于同期全省碳密度(21.2±0.9顿/公顷，周传艳等2007)。其原因主要包括以下两个方面，① 仅考虑了乔木的碳密度，未考虑经济林、疏林、竹林等的碳密度，也未考虑凋落物、四旁树等的碳密度，这部分碳库量占总量的12.5%左右(周传艳等，2007)；② 广州市在近10年先后提出了“青山绿地工程 ”、“广州市林业十一五发展规划”等措施，进行了大量的造林和森林更新，森林年龄结构以幼龄林、中龄林和近成熟林等未成熟林为主，这样的林龄结构必然使林分碳密度偏低。随着时间推移，森林整体成熟度不断增加，在森林经营管理水平跟上的前提下，森林植被碳密度将在长时间内持续上升，碳储量也有同样趋势。本文只考虑了森林地上部分的碳储量及动态，而未考虑地下部分及土壤碳库的动态，实际上，土壤碳库量为植被碳库量的4.5倍(Lal，2004)。研究发现，造林等土地利用方式改变(这里指由农田或荒山变为森林)不仅提高植被碳储量，还能增加土壤碳储量(李跃林，2002)。最新的研究成果表明年龄大于100年的成熟森林仍然是一个非常活跃的碳汇(Zhou et al, 2006；Luyssaert et al, 2008)，这就彻底解决了森林生态系统可以作为长期碳汇所涉及到的理论问题，解除了对森林成熟后是否有固碳能力的担忧。
广州市到2010年化石燃料消耗量将达到6000万顿标准煤，释放出约43163024顿碳。若保持目前的森林和园林绿地面积，通过经营管理达到10.3 顿/公顷/年的碳积累速率，则到2010年广州市森林生态系统碳储量将达到50659017顿，当年森林生态系统净碳累积量为4495552顿，可以抵消当年碳排放量的10.4%。
5、有关森林碳汇问题的政策建议
① 借鉴国际碳汇交易做法，制定相关政策措施，提出森林碳汇交易规则、利益分配、管理机制
广州作为国内经济总量第三的区域中心城市，汽车、石化、钢铁等重工业发达，势力雄厚的外资、合资企业多，形成了许多CO2排放的源头，这些众多的企业具有CO2减排的义务。通过制定相关政策措施引导他们植树造林或购买碳排放指标抵减其排放，这样既可促进企业承担应有的社会责任，也有助于改变生态建设单纯依靠政府投资的格局，拓宽林业发展的资金渠道。
② 先建立企业投资造碳汇林的试点，推进广州建立森林碳汇交易的进程
③ 在全国率先建立区域性的森林碳汇交易平台
碳汇是森林的一种生态效益，属于公共产品，具有很强的外部性，长期以来难以实现价值补偿。通过碳交易，可以将森林固碳效益通过市场机制实现价值补偿，使森林吸收CO2、减少地球温室气体的生态功能有形化、货币化、市场化，促使林业碳汇的交易真正进入到经济社会中。这是一种机制创新，将来可以减轻政府对生态公益林的补偿投入，对于进一步完善现行森林生态效益补偿制度具有积极意义。近年来，广州投入巨大的人力、物力和财力致力于林业建设，有大面积的以改善生态环境为目标的生态公益林，目前绝大部分森林处于生长前期，生长力旺盛，具有强大的固定大气中CO2的作用，碳汇功能显著。加之广州优越的地缘环境和经济势力与影响力，已基本具备了建立区域性森林碳汇交易平台的基础。

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