中國森林植被固碳現(xiàn)狀評價

中國森林植被固碳現(xiàn)狀評價

森林生態(tài)系統(tǒng)在世界碳循環(huán)中起著重要作用，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳儲量，占陸地生態(tài)系統(tǒng)總碳儲量的56%。（2）單位面積碳儲存密度較大，達到198mghm-2。森林面積的變化直接影響到陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源碳的組合。（3）森林植被的碳積累速度很快，即森林固定大氣的碳含量顯著增加。為此森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳措施,包括造林、森林采伐和再造林,已經(jīng)被納入到旨在減少全球大氣CO2排放的《京都議定書》中。世界各國科學家都在不斷探討和估算全球和區(qū)域的森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力。中國森林植被的固碳能力一直受到國際社會的高度關注,目前已經(jīng)有不同的作者對中國森林植被的碳貯量、固碳現(xiàn)狀和潛力進行了估算,但這些研究大都基于1998年前的全國森林普查資料。近年來,隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,林業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中的地位也發(fā)生了變化,從以木材生產(chǎn)為主的國民經(jīng)濟生產(chǎn)部門變成為以多種林產(chǎn)品生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境保護并重的經(jīng)濟部門。一系列新的林業(yè)舉措,如森林禁采和限采政策的推行和六大林業(yè)工程(天然林資源保護工程、退耕還林工程、三北長江流域等重點防護林建設工程、環(huán)北京地區(qū)防沙治沙工程、全國野生動植物保護及自然保護區(qū)建設工程和重點地區(qū)速生豐產(chǎn)用材林基地建設工程)的展開,對森林資源的開發(fā)強度有所減緩,森林的面積逐步擴大。中國的森林覆蓋率由1998年的16.55%增加到2003年的18.21%。這些變化都會影響到森林生態(tài)系統(tǒng)的碳源碳匯特征和固碳潛力。本文根據(jù)近3次森林資源普查資料和六大林業(yè)工程規(guī)劃估算了中國森林植被的固碳現(xiàn)狀和潛力,為我國參與全球CO2減排的“后京都”談判提供科學根據(jù)。1學習方法1.1森林植被固碳現(xiàn)狀的評價由于考慮到我國森林資源清查有關林地的定義標準在第4次森林資源清查結(jié)束前進行了修改,將第4次以后的森林資源清查資料和以前的清查資料比較上存在一定的困難,因此這里只采用了我國第4、5和6次森林資源清查數(shù)據(jù)的分省統(tǒng)計結(jié)果,進行中國森林植被固碳現(xiàn)狀的評價。并根據(jù)六大林業(yè)工程項目規(guī)劃資料,估算了2010年以后中國森林植被的固碳潛力。1.2估計方法1.2.1森林植被區(qū)域劃分對于森林植物固碳現(xiàn)狀和潛力的估算,以省市自治區(qū)為單位?？紤]到估算過程中的參數(shù)資料的可獲得性和中國森林植被的區(qū)域差異,在估算時將全國分成4個地帶:寒溫帶溫帶、暖溫帶、亞熱帶和熱帶(表1)。本研究中的植被分區(qū)和省區(qū)的劃分原則主要是依據(jù)各省區(qū)的氣候差異和典型地帶性植被差異來確定的。1.2.2年碳庫增量的測算首先將森林資源清查資料統(tǒng)計中的森林蓄積量資料根據(jù)林木密度、樹干與總生物量的比例、林木碳含量轉(zhuǎn)變成森林植物碳貯量(式1),然后將兩次碳貯量的差值換算成森林植物的年碳庫增量(式2)即可:式中,Cpool、V、D、R和Ca分別是森林植物碳貯量、森林蓄積量、林木密度、樹干與總生物量的比例和林木碳含量(取0.5)。林木密度和樹干與生物量的比例是基于我國各氣候帶主要林木的木材物理性質(zhì)測定和主要林分生物量的調(diào)查資料(表2)。式中,C為森林固碳現(xiàn)狀,Cpool,i和Cpool,i-1分別為i次森林清查的植被碳貯量與其前一次清查的植被碳貯量,t為連續(xù)兩次森林清查的時間間隔(5a)。1.2.3按林分密度和固碳速率確定的修正因子森林植被固碳潛力的估算首先要依據(jù)各林業(yè)工程的規(guī)劃林業(yè)建設面積(表3)和各植被帶的林木碳積累速率,再考慮到不同林業(yè)建設措施的差異引入修正因子?？捎孟率奖硎?式中,A、ΔC和α分別是規(guī)劃林業(yè)建設面積、林木碳積累速率和修正因子。規(guī)劃的林業(yè)建設面積采用六大林業(yè)工程分省的規(guī)劃面積。林木碳積累速率是根據(jù)森林分類經(jīng)營的林型差異分別估算。在我國的造林活動中,有生態(tài)林、經(jīng)濟林和用材林之分。對于生態(tài)林及用于大徑級木材和人造板生產(chǎn)的用材林,可以采用根據(jù)我國現(xiàn)有的森林生物量調(diào)查資料推算的林木平均碳積累速率(表2)。經(jīng)濟林的生長周期較短,一般5～6a后由于人類定向培育,生長非常緩慢,只具有短期的固碳能力,這里將不予以計算,其林木固碳速率設為0。經(jīng)濟林在造林中的比重,可直接采用六大林業(yè)工程規(guī)劃中的分省市地區(qū)的數(shù)據(jù),天然林資源保護工程、三北長江流域等重點防護林建設工程和環(huán)北京地區(qū)防沙治沙工程的經(jīng)濟林比重缺乏統(tǒng)計,這里假設只有5%。在重點地區(qū)速生豐產(chǎn)用材林基地建設工程中,漿紙林的比重已經(jīng)在六大林業(yè)工程規(guī)劃明確給出,可以作為計算的根據(jù)。修正因子要根據(jù)林業(yè)建設的方式設定。在我國六大林業(yè)工程規(guī)劃,林業(yè)建設分為封山育林、飛播造林和人工造林3種措施。人工造林的合格率2004年為90.2%,即修正因子取0.902。封山育林主要是通過減少人類活動干擾來提高林地的生產(chǎn)力,一般封山育林后的林木生長量比封山前要提高174%和198%,為了簡單起見,這里取其平均值為196%。據(jù)此,森林植被的固碳潛力估算時碳積累速率修正因子為0.66。飛播造林的效果是用飛播造林的有效面積表示的。有效面積是能夠達到造林密度等要求的造林地面積。因此,在估算飛播造林的固碳潛力時也可以用造林有效面積比例作為修正因子。早期的飛播有效面積比例較小,甚至不到30%,現(xiàn)在由于飛播技術水平的提高和后期管理措施的加強,飛播的成活面積有了很大提高,平均可達70%左右,因此,飛播造林的修正因子取0.7。在速生豐產(chǎn)林建設中,有一半多的林地是低產(chǎn)林改造。低產(chǎn)林改造后的森林碳積累速率的調(diào)查數(shù)據(jù)很少,這里仍然采用修正因子辦法。根據(jù)經(jīng)過改造后的灌木林材積年平均增加了13.6%和落葉松林材積年平均增加了3.4%,取平均數(shù)8.5%。據(jù)此,速生豐林的森林植被的固碳潛力估算時碳積累速率修正因子為0.08。2結(jié)果2.1森林植物的年固碳量我國森林植物的碳貯量從第4次森林清查的4220.45TgC增加到第6次森林清查的5156.71TgC(表4),平均年增長率為1.6%。年固碳量為85.30～101.95Tg·a-1(表4)。第5、6次清查期間的固碳量比第4、5次清查的要高。從全國地區(qū)間差異看,在第5、6次清查間,黑龍江、天津和寧夏的年固碳量是負的(表4),表明這些省市區(qū)的森林植物是大氣的一個源;此期間,森林植物固碳量較多的省市區(qū)依次為:西藏、四川、內(nèi)蒙古、云南、江西、廣東、廣西、福建和湖南等,這9省市區(qū)的年固碳量均大于5Tg·a-1,占全國固碳量的84%。2.2工程建設進展情況根據(jù)我國林業(yè)工程建設規(guī)劃,到2010年規(guī)劃完成時,林業(yè)工程每年新增的固碳潛力為115.46Tg·a-1,其中天然林資源保護工程、退耕還林工程、三北、長江流域等重點防護林建設工程、環(huán)北京地區(qū)防沙治沙工程和重點地區(qū)速生豐產(chǎn)用材林基地建設工程到2010年新增的固碳潛力分別為48.55、16.25、32.59、3.75Tg·a-1和14.33Tg·a-1。從全國區(qū)域分布看,內(nèi)蒙古、四川、陜西、貴州、云南、甘肅、湖北、湖南、廣西等省的新增固碳潛力均大于6Tg·a-1,總和占整個新增固碳潛力的55%。3討論3.1森林固碳潛力估算中國森林植被碳庫及其變化已經(jīng)有很多報道,由于各作者采用的方法和引用的參數(shù)差異,植被碳庫一般介于3.2～5.4PgC,植被碳積累量為0.02～0.5Pg·a-1。本研究植被碳庫和碳積累的估算值分別為4.22～5.16PgC和0.085～0.101Pg·a-1(表4),在現(xiàn)有的估算值的范圍內(nèi),可以認為是基本反映了我國森林植被的碳庫和固碳現(xiàn)狀。近些年來,我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和國家經(jīng)濟勢力的增強,林業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)了從提供木材向多種經(jīng)營和生態(tài)環(huán)境建設的新林業(yè)轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)有的森林資源保護得到了廣泛重視,同時也開始了一系列重大的森林生態(tài)建設活動,特別是六大林業(yè)工程建設。本研究估算了我國六大林業(yè)工程建設為115.46Tg·a-1,為我國目前森林植物碳積累量(0.085～0.101Pg·a-1)的1.5～1.1倍。這與Zhang和Xu的估計2008～2012年中國森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳潛力(90.4～133Tg·a-1)差別不大。目前,國外有關森林固碳潛力的估算不同作者考慮了不同的條件和限制,估算結(jié)果差異很大。我國六大林業(yè)工程完成后的固碳潛力與GurneyandNeff1對加拿大、美國和俄羅斯的森林施肥和森林防火的固碳潛力之和差別不大。在我國未來森林固碳潛力估算時,森林禁伐和森林防火所減少的碳損失也應該是固碳潛力的重要一部分。但目前由于資料缺乏還難以估算。3.2區(qū)域重疊,資料缺乏盡管森林生態(tài)系統(tǒng)的造林、再造林和毀林已經(jīng)被《京都議定書》納入了全球CO2減排技術措施考慮的范圍內(nèi),但發(fā)達國家對森林固碳潛力的興趣有限。主要原因除需要考慮到基線、泄露、人為活動、附加性及其監(jiān)測等問題外,區(qū)域固碳潛力估算的不確定性也是需要重點考慮的問題。在本研究中,森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳潛力的估算同樣存在很大的不確定性。主要是來源于以下方面:(1)規(guī)劃面積的重疊盡管我國林業(yè)部門的林業(yè)發(fā)展規(guī)劃有六大工程項目的提出,但從大的區(qū)域上,存在一定的重疊,如環(huán)北京地區(qū)防沙治沙工程與退耕還林工程和“三北”防護林工程有區(qū)域重疊。由于沒有非常詳細的地塊規(guī)劃,因而這種重疊的數(shù)量還難以估算。(2)樹種和立地條件的差異在進行固碳潛力估算時,采用的是分地帶的植物碳積累速率參數(shù)。事實上,同一氣候帶內(nèi),林木種類和立地條件的差異,可能會造成植物碳積累速率參數(shù)的較大差異。并且由于全國的林業(yè)工程規(guī)劃中缺乏地塊規(guī)劃,因而也就難以確定具體造林地點的立地狀況。(3)森林清查資料的限制在進行森林生態(tài)系統(tǒng)植物固碳潛力的估算時,主要根據(jù)森林資源清查資料的有商業(yè)價值的蓄積量統(tǒng)計資料。但由