免费文献传递   相关文献

Variation of forest vegetation carbon storage and carbon sequestration rate in Liaoning Province, Northeast China.

辽宁省森林植被碳储量和固碳速率变化


利用CBM-CFS3模型,结合森林资源相关数据,研究辽宁省森林植被碳储量和固碳速率;并基于是否造林的两种假设情境,预测了未来辽宁省森林植被碳储量、碳密度和固碳速率的时空变化趋势.结果表明: 2005年辽宁省森林植被碳储量为133.94 Tg,碳密度为25.08 t·hm-2,其中,栎类的碳储量最大,刺槐碳储量最小;落叶松和阔叶林碳密度较大,油松、栎类和刺槐碳密度基本相当.全省森林植被碳密度呈东高西低的分布规律,辽东地区由于森林多为成熟林和过熟林,未来植被碳密度增加潜力不大,辽宁南部和北部的中幼龄林未来将成为植被碳密度增长的高值区.在假设未来不造林的情景下,辽宁省森林植被碳储量上升缓慢,固碳速率下降较快;在无林地造林情景下,全省森林植被碳储量、固碳速率将明显提高.说明造林在增加森林植被碳储量和碳密度、提高森林的固碳速率中起到了重要作用.

The forest vegetation carbon stock and carbon sequestration rate in Liaoning Province, Northeast China, were predicted by using Canadian carbon balance model (CBMCFS3) combining with the forest resource data. The future spatiotemporal distribution and trends of vegetation carbon storage, carbon density and carbon sequestration rate were projected, based on the two scenarios, i.e. with or without afforestation. The result suggested that the total forest vegetation carbon storage and carbon density in Liaoning Province in 2005 were 133.94 Tg and 25.08 t·hm-2, respectively. The vegetation carbon storage in Quercus was the biggest, while in Robinia pseudoacacia was the least. Both Larix olgensis and broadleaved forests had higher vegetation carbon densities than others, and the vegetation carbon densities of Pinus tabuliformis, Quercus and Robinia pseudoacacia were close to each other. The spatial distribution of forest vegetation carbon density in Liaoning Province showed a decrease trend from east to west. In the eastern forest area, the future increase of vegetation carbon density would be smaller than those in the northern forest area, because most of the forests in the former part were matured or over matured, while most of the forests in the later part were young. Under the scenario of no afforestation, the future increment of total forest vegetation carbon stock in Liaoning Province would increase gradually, and the total carbon sequestration rate would decrease, while they would both increase significantly under the afforestation scenario. Therefore, afforestation plays an important role in increasing vegetation carbon storage, carbon density and carbon sequestration rate.


全 文 :辽宁省森林植被碳储量和固碳速率变化*
甄摇 伟1,2 摇 黄摇 玫1**摇 翟印礼2 摇 陈摇 珂2 摇 龚亚珍3
( 1中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101; 2沈阳农业大学经济管理学院, 沈阳 110866; 3中国人民大学环境学院,
北京 100872)
摘摇 要摇 利用 CBM鄄CFS3 模型,结合森林资源相关数据,研究辽宁省森林植被碳储量和固碳
速率;并基于是否造林的两种假设情境,预测了未来辽宁省森林植被碳储量、碳密度和固碳速
率的时空变化趋势. 结果表明: 2005 年辽宁省森林植被碳储量为 133. 94 Tg,碳密度为
25. 08 t·hm-2,其中,栎类的碳储量最大,刺槐碳储量最小;落叶松和阔叶林碳密度较大,油
松、栎类和刺槐碳密度基本相当.全省森林植被碳密度呈东高西低的分布规律,辽东地区由于
森林多为成熟林和过熟林,未来植被碳密度增加潜力不大,辽宁南部和北部的中幼龄林未来
将成为植被碳密度增长的高值区.在假设未来不造林的情景下,辽宁省森林植被碳储量上升
缓慢,固碳速率下降较快;在无林地造林情景下,全省森林植被碳储量、固碳速率将明显提高.
说明造林在增加森林植被碳储量和碳密度、提高森林的固碳速率中起到了重要作用.
关键词摇 辽宁省摇 碳收支模型 CBM鄄CFS3摇 森林植被碳储量摇 固碳速率摇 森林植被碳密度
文章编号摇 1001-9332(2014)05-1259-07摇 中图分类号摇 Q948; S718. 5摇 文献标识码摇 A
Variation of forest vegetation carbon storage and carbon sequestration rate in Liaoning
Province, Northeast China. ZHEN Wei1,2, HUANG Mei1, ZHAI Yin鄄li2, CHEN Ke2, GONG
Ya鄄zhen3 ( 1 Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of
Sciences, Beijing 100101, China; 2College of Economic and Management, Shenyang Agricultural
University, Shenyang 110866, China; 3School of Environment and Natural Resources, Renmin Uni鄄
versity of China, Beijing 100872, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(5): 1259-1265.
Abstract: The forest vegetation carbon stock and carbon sequestration rate in Liaoning Province,
Northeast China, were predicted by using Canadian carbon balance model (CBM鄄CFS3) combining
with the forest resource data. The future spatio鄄temporal distribution and trends of vegetation carbon
storage, carbon density and carbon sequestration rate were projected, based on the two scenarios,
i. e. with or without afforestation. The result suggested that the total forest vegetation carbon storage
and carbon density in Liaoning Province in 2005 were 133. 94 Tg and 25. 08 t·hm-2, respectively.
The vegetation carbon storage in Quercus was the biggest, while in Robinia pseudoacacia was the
least. Both Larix olgensis and broad鄄leaved forests had higher vegetation carbon densities than oth鄄
ers, and the vegetation carbon densities of Pinus tabuliformis, Quercus and Robinia pseudoacacia
were close to each other. The spatial distribution of forest vegetation carbon density in Liaoning
Province showed a decrease trend from east to west. In the eastern forest area, the future increase of
vegetation carbon density would be smaller than those in the northern forest area, because most of
the forests in the former part were matured or over matured, while most of the forests in the later
part were young. Under the scenario of no afforestation, the future increment of total forest vegeta鄄
tion carbon stock in Liaoning Province would increase gradually, and the total carbon sequestration
rate would decrease, while they would both increase significantly under the afforestation scenario.
Therefore, afforestation plays an important role in increasing vegetation carbon storage, carbon den鄄
sity and carbon sequestration rate.
Key words: Liaoning Province; carbon balance model CBM鄄CFS3; forest vegetation carbon stor鄄
age; carbon sequestration rate; forest vegetation carbon density.
*中国科学院战略性先导科技专项(XDA05050209)、国家重点基础研究发展计划项目(2010CB950603)和自然科学基金面上项目(41271118,
41171371)资助.
**通讯作者. E鄄mail: huangm@ igsnrr. ac. cn
2013鄄09鄄29 收稿,2014鄄02鄄21 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 5 月摇 第 25 卷摇 第 5 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2014, 25(5): 1259-1265
摇 摇 森林在生长过程中通过同化作用吸收大气中的
二氧化碳,并以生物量的形式将其长期固定,因此森
林在生长过程中起到了“碳汇冶的作用[1] . 研究表
明,森林生态系统是陆地生态系统中最大的碳库,单
位面积森林的碳储量是农田的 20 ~ 100 倍[2] . 据估
算,森林碳储量占整个陆地生态系统地上碳库的
80% [3] .因此,森林生态系统在全球碳循环、调节气
候以及减缓全球变暖中具有重要作用. 在区域尺度
定量化评估森林生态系统固碳现状和固碳速率变化
不仅是减缓全球气候变化的迫切需求,也是推动包
括森林碳汇在内的生态服务市场快速发展的重要
基础[4] .
目前,针对森林植被碳储量及固碳速率现状的
估算与预测的研究较多. 我国有不少学者研究了森
林植被碳储量,如方精云等[5]、王效科等[6]、赵敏和
周广胜[7]、徐新良等[8]、刘双娜等[9]基于森林资源
清查资料对中国森林植被碳储量、碳密度进行估算;
焦燕和胡海清[10]、黄从德等[11]、赵俊芳等[12]、吴丹
等[13]、葛丽雯等[14]对区域森林植被碳储量、碳密度
及时空变化进行了研究.同时,造林作为联合国政府
间气候变化专业委员会( IPCC)承认的为数不多的
用来抵消各国承诺的温室气体减排的人为措施之
一[15],其森林碳储量及固碳速率的变化引起了学者
们的广泛关注[16-17] .但针对辽宁省森林植被碳的研
究仅停留在碳储量的估算[18-19],还缺乏对森林植被
碳密度及固碳速率动态变化的研究,对造林引起的
森林固碳速率变化也缺乏研究. 由于森林在其不同
生长阶段所固定的大气二氧化碳的量不相同,因此
有必要深入研究辽宁省森林植被固碳速率的动态变
化,以更好地了解其固碳能力和潜力. 本研究运用
CBM鄄CFS3 模型对辽宁省 2005—2055 年森林植被
碳储量、碳密度空间变化及固碳速率变化情况进行
研究,以期揭示辽宁省森林植被固碳空间分布规律
与特点,为森林经营和管理提供科学依据.
1摇 研究区域与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
辽宁省(38毅43忆—43毅26忆 N,118毅53忆—125毅46忆 E)
位于我国东北地区南部,陆地面积 14. 59伊104 km2,占
中国陆地面积的 1. 5% . 地势由东西两侧向中部倾
斜,山地丘陵大致分列于东西两侧,约占全省总面积
的 2 / 3,中部为辽河平原,约占全省面积的 1 / 3.全省
属温带大陆性季风气候,年均气温 5 ~ 11 益,年降水
量 400 ~ 1150 mm,降水量由东向西递减. 土壤主要
跨两个地带性土壤分布区,分别为东部的棕壤区和
西部的褐土区.森林植被类型主要由温性针阔叶混
交林及温性松栎林组成[20] .
1郾 2摇 数据来源与预处理
本研究中 CBM鄄CFS3 模型的输入数据包括:年
均温、年降水量、土壤和植被类型数据以及树种
(组)的森林蓄积生长方程.平均气温和年降水量来
源于中国气象局 2000—2011 年辽宁省年均气温与
年降水量数据.土壤和植被类型空间分布数据分别
来源于 1 颐 100 万土壤和植被图[21],林龄空间分布
数据来源于 1 颐 100 万林龄分布图[22] . 辽宁省造林
面积数据来自于中国林业统计年鉴[23] .本文中森林
植被碳储量、碳密度及固碳速率指地上乔木层森林
植被碳储量、碳密度及固碳速率.
1郾 2郾 1 辽宁省主要树种空间分布 摇 本研究基于
1 颐 100万植被图,利用 ArcGIS 9. 3 统计得到辽宁省
森林资源主要由 5 类树种(组)组成,分别为栎类
(Quercus)、油松(Pinus tabuliformis)、落叶松( Larix
olgensis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)及阔叶林.这 5
个树种(组)面积之和占辽宁省森林面积的 96. 4% .
其他树种主要包括:赤松、黑松、红松、鱼鳞云杉和樟
子松,因面积较小归入油松中估算.由此得到辽宁省
主要树种(组)空间分布图.辽宁省森林主要分布于
东西两侧的丘陵地区,东部森林面积较大.从树种组
成来看,栎类分布面积最大,阔叶林次之,这两类树
种(组)主要分布于辽宁东部地区;落叶松主要分布
于辽东地区;刺槐和油松在辽东和辽西均有分布. 5
个树种(组)面积由大到小依次为:栎类(64. 1% )、
阔叶林(14. 4% )、油松(11. 7% )、落叶松(5. 4% )、
刺槐(4. 4% ).
1郾 2郾 2 辽宁省林龄结构摇 由 2005 年辽宁省全部森
林林龄空间分布图(图 1),辽宁省大部分森林林龄
在 60 年以下.其中,东部阔叶林的林龄一般大于 40
年,部分阔叶林的林龄大于 80 年,东部栎类的林龄
一般在 20 年以下;西部森林的林龄多在 0 ~ 60 年,
林龄大于 80 年的森林较少. 经过空间统计发现,辽
宁省森林以林龄为 20 ~ 40 年的森林所占比例最高,
占全省森林的 50. 4% ;小于 20 年和 41 ~ 60 年的森
林所占比例次之,分别为 26. 6%和 22. 6% ;60 年以
上林龄的森林所占比例最低,61 ~ 80 年的森林占
0郾 2% ,80 年以上森林占 0. 1% .
1郾 2郾 3 林龄鄄蓄积量生长方程 摇 本研究模型输入需
要的森林蓄积生长方程直接采用过去已有的研究成
果,其中,刺槐、油松、落叶松和阔叶林的森林蓄积生
0621 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
长方程采用姜生伟[24]利用森林清查数据结合 Rich鄄
ards模型得到的研究结果,栎类的森林蓄积生长方
程采用吴可等[25]利用 Gompertz模型的研究结果.这
两类模型拟合的森林蓄积生长方程与观测数据的相
关系数均在 0. 9 以上,说明拟合结果具有较高的可
信度.
1郾 3摇 CBM鄄CFS3 模型
本研究采用加拿大林务局的碳收支模型 CBM鄄
CFS3 ( Carbon Budget Model of the Canadian Forest
Sector model)进行模拟研究. 该模型是加拿大国家
森林模拟、估算和报告系统的主要组成部分[26] .
CBM鄄CFS3 模型基于森林清查数据,通过一系列动
态耦合的子模块来模拟碳在活有机体和死亡有机质
碳库(包括凋落物、腐殖质和土壤碳)之间的转换以
及森林管理、土地利用变化和干扰对森林碳蓄积的
影响[27] .其前 2 个版本已经成功应用于估算加拿大
森林生态系统碳储量以及加拿大森林管理活动对全
球碳平衡的贡献[28-29] .第 3 版本根据政府间气候变
化专门委员会( IPCC)制定的 Tier 3 标准来计算土
地利用、土地利用变化和造林(LULUCF)所引起的
森林碳储量变化[30] .
1郾 4摇 未来造林情景设计
本研究设计未来 2 种情景以比较造林对森林植
被碳储量和植被固碳速率的影响. 一是未来森林面
积不变,即无造林情景;二是将第六次全国森林资源
清查资料[31]公布的辽宁省包括宜林荒山、采伐迹
地、宜林沙荒地、火烧迹地在内的无林地面积数据减
去 2004—2011 年实际造林面积以后剩下的面积平
均分配到 2012—2055 年,作为未来每年的造林面积
情景进行碳储量和固碳速率的预估. 新造林的树种
及面积比例则根据现有树种及面积比例得到.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 森林植被碳储量与碳密度的估算
2005 年,辽宁省森林植被碳储量总量为 133. 94
Tg,森林植被平均碳密度为 25. 08 t·hm-2 . 由表 1
可以看出,各树种(组)碳储量差异较大,其中,栎类
分布面积最大,其碳储量也最大,为 81. 65 Tg,约占
辽宁省森林植被碳储量的 62. 0% ;阔叶林碳储量次
之,为 22. 30 Tg;油松碳储量约为 15. 57 Tg;落叶松
碳储量约为 9. 05 Tg;刺槐碳储量最小,仅 5. 38 Tg,
占辽宁省森林植被碳储量的 4. 0% . 落叶松和阔叶
林的碳密度较大,分别为 31. 19 和 28. 99 t·hm-2;
油松、栎类和刺槐的碳密度基本相当,分别为
24郾 86、23. 86 和 23. 03 t·hm-2 .
摇 摇 辽宁森林植被碳密度分布极不均衡(图 2),全
省大部分森林植被碳密度小于 75 t·hm-2;而辽东
天然林区以及辽西部分地区森林植被碳密度略高,
处在 65 ~ 85 t·hm-2;辽南地区森林植被碳密度处
于较低水平,小于 35 t·hm-2 .
摇 摇 本研究模拟的辽宁省森林植被碳储量和平均碳
密度与王雪军和孙玉军[18]的研究结果处在同一水
平上,但本研究结果略大 (表 2). 王雪军和孙玉
军[18]采用 1 颐 25 万辽宁省 DEM 基础地理信息数据
建立遥感回归模型估算了辽宁省森林植被碳储量.
虽然该研究采用的地理信息数据比本研究更精确,
但其对全省森林仅划分为针叶林和阔叶林两种类型
进行估算,林种(组)划分较为粗放,这就造成估算
结果存在一定误差.
2郾 2摇 森林植被碳密度、固碳速率变化的预测
2005 年的辽宁省森林平均碳密度为 25郾 08
t·hm-2,两种情景下辽宁省森林植被碳密度变化趋
势一致,模型预测的 2015、2025、2035、2045 和 2055
年辽宁省森林植被碳密度空间分布如图 3. 2015 年
辽宁省森林植被碳密度增加到 26. 97 t·hm-2,其
中,辽南地区以及辽西地区森林植被碳密度增加较
明显;至 2025 年,辽宁省森林平均碳密度增至
31郾 63 t·hm-2,较 2005 年的森林植被碳密度均有大
幅提高(全省除辽西阔叶林外),大部分森林植被碳
表 1摇 2005 年辽宁省 5 个树种(组)植被碳储量及碳密度
Table 1 摇 Five species (groups) of vegetation carbon stor鄄
age and carbon density of Liaoning Province in 2005
树种(组)
Tree species (group)
碳储量
Carbon storage
(Tg)
碳密度
Carbon density
( t·hm-2)
栎类 Quercus 81. 65 23. 86
刺槐 Robinia pseudoacacia 5. 38 23. 03
油松 Pinus tabuliformis 15. 57 24. 86
落叶松 Larix olgensis 9. 05 31. 19
阔叶林 Broad鄄leaved forest 22. 30 28. 99
全部树种(组)All species (group) 133. 94 25. 08
表 2摇 本研究模拟的森林植被碳储量和碳密度与其他研究
结果的比较
Table 2摇 Comparison of the simulated forest vegetation car鄄
bon storage and carbon density with other research
数据来源
Data source
年份
Year
森林面积
Forest area
(hm2)
碳储量
Carbon storage
(Tg)
碳密度
Carbon density
( t·hm-2)
本研究
This study
2005 533. 98伊104 133. 94 25. 08
文献[18]
Reference[18]
2005 - 127. 89 <50. 00
16215 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 甄摇 伟等: 辽宁省森林植被碳储量和固碳速率变化摇 摇 摇 摇 摇 摇
密度在 45 ~ 95 t·hm-2 . 辽南地区森林随林龄不断
增加,森林植被碳密度增加十分明显,至 2035 年全
省森林平均碳密度增至 35. 14 t·hm-2,大部分森林
植被碳密度达到 65 ~ 115 t·hm-2 . 2045—2055 年,
由于全省森林由中幼龄林为主逐渐变为成过熟林为
主,全省森林固碳量逐渐趋于饱和,除辽东地区栎类
碳密度略有增加外,2045—2055 年辽宁省森林植被
碳密度变化不大.
造林情景以及无造林情景下,2005—2055 年全
省森林植被碳储量都将逐渐增加;两种情景下的碳
储量差别随着时间的推移越来越大.在造林情景下,
2055 年辽宁省森林植被碳储量将达到 248. 71 Tg,
是 2005 年森林总碳储量的 1. 86 倍;此时造林与不
造林情景的碳储量差别达到 29. 76 Tg,是 2005—
2055 年间辽宁省森林在造林情景下植被碳储量总
增加量的 25. 9% (图 4).
图 1摇 辽宁省林龄空间分布
Fig. 1摇 Spatial distribution of forest age in Liaoning Province.
图 2摇 2005 年辽宁省森林植被碳密度空间分布
Fig. 2摇 Spatial distribution of forest vegetation carbon density for
Liaoning Province in 2005(t·hm-2).
图 3摇 辽宁省森林植被碳密度空间格局变化预测
Fig. 3摇 Predicted changes of the spatial pattern of forest vegeta鄄
tion carbon density in Liaoning(t·hm-2).
2621 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
图 4摇 2005—2055 年辽宁省森林植被碳储量和固碳速率的
变化预测
Fig. 4摇 Predicted changes of forest vegetation carbon storage and
carbon sequestration rate in Liaoning during 2005-2055.
摇 摇 本研究定义某年森林植被碳储量总量的净增加
量为该年森林植被的固碳速率(即当年森林植被碳
储量减前一年森林植被碳储量). 由此分别得到辽
宁省在不造林和造林情景下森林固碳速率变化(图
4).不造林情景下,辽宁省森林植被固碳速率随时
间的推移迅速下降,而在造林情景下森林固碳速率
下降趋势趋于平缓. 在造林情景下,2005—2009 年
辽宁省森林固碳速率由 3. 21 Tg·a-1降至 3郾 14
Tg·a-1;2009 年后开始逐渐上升,至 2013 年达到最
大,为 3. 28 Tg·a-1,此后辽宁省森林固碳速率逐渐
减少,2055 年全省固碳速率降至 1. 05 Tg· a-1 .
2005—2013 年间,辽宁省新造林固碳速率由 0. 09
Tg·a-1上升至 0. 78 Tg·a-1后逐渐下降.
对辽宁省森林植被碳的预测结果表明,未来辽
宁省森林植被碳储量将逐渐增加,由 2005 年的
133. 94 Tg升至 2055 年的 248. 71 Tg,但在此期间全
省森林固碳速率总体呈下降趋势.这与赵俊芳等[12]
的预测结果(2003—2049 年间,我国东北地区森林
植被碳汇功能明显而碳汇强度逐渐下降)相同.
本研究的造林情景与马晓哲和王铮[32]的研究
相似. 马晓哲和王铮[39]的研究结果表明,2005—
2050 年,辽宁省森林累计碳汇为 212. 06 Tg,根据其
中活立木所占的比例换算得到,其固碳速率为 2. 33
Tg·a-1 . 本研究在相同时段内的平均固碳速率为
2郾 30 Tg·a-1,与此基本相当.马晓哲和王铮[32]的研
究是一个时段的固定值,而本研究则为森林固碳速
率的动态变化特征和趋势.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 林龄对森林植被碳密度的影响
徐冰等[33]对我国森林生物量与林龄关系的研
究发现,森林生物量密度与林龄间呈 Logistic模型关
系.本研究所用的辽宁省树种(组)林龄与蓄积量之
间关系曲线表明,栎类在林龄约为 80 年时达到成
熟,落叶松和刺槐在林龄约为 50 年时达到成熟,油
松和阔叶林在林龄约为 60 年时达到成熟;成熟以后
各树种(组)蓄积量变化不大,碳储量也逐渐趋于
稳定.
从 2005 年辽宁省森林植被碳密度空间格局可
以看出,森林植被碳密度与林龄有极大关系.辽宁省
东部的抚顺市、本溪市和丹东市以及辽宁西部的锦
州市、葫芦岛市和朝阳市多以 40 年以上的成过熟林
为主,辽宁东部的抚顺市、本溪市和丹东市及辽宁西
部的锦州市、葫芦岛市和朝阳市多分布 60 年以上的
森林,这些地区是森林植被碳密度的高值区.辽南以
及辽北部分地区以 20 年以下的中幼龄林为主,是森
林植被碳密度的低值区.从预测的 2015—2055 年间
辽宁省森林植被碳密度的变化可以看到,由于辽东
地区大部分森林的林龄在 60 年以上,导致其在
2015—2055 年间森林植被碳密度的增加相对较慢.
辽南以及辽北部分地区林龄多以 20 年以下的中幼
龄林为主,2005 年这些地区森林植被碳密度明显低
于以过熟林为主的辽东、辽西地区. 2015—2055 年
间辽南及辽北的中幼龄林森林植被密度提升十分明
显,成为未来全省森林植被主要碳汇区.
3郾 2摇 造林对森林植被固碳速率的影响
一般来讲,造林由于增加了森林面积,因此可以
增加森林植被的碳储量.本研究发现,造林能改善森
林的林龄结构,从而使森林植被固碳速率增加.辽宁
省主要树种固碳速率的平均值,可代表辽宁省森林
的一般情况.由图 5 可以看出,在林龄为 10 时,森林
的固碳速率最大,10 年后其固碳速率随林龄增加而
逐渐减少,并逐渐趋近于零.因此新造林在其中幼龄
林阶段能极大地增加森林植被固碳速率.
3郾 3摇 辽宁省森林植被碳储量不均匀分布格局
2005 年辽宁省森林植被碳密度空间分布显示,
辽宁省森林植被碳储量呈东多西少的空间分布格
局,森林植被碳储量的高值区主要分布在落叶松和
阔叶林集中的辽宁东部的抚顺市、本溪市和丹东市.
36215 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 甄摇 伟等: 辽宁省森林植被碳储量和固碳速率变化摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 5摇 森林植被固碳速率随林龄的变化
Fig. 5 摇 Carbon sequestration rate of forest vegetation changed
with stand age.
本研究的预测结果表明,未来全省森林固碳量将不
断增加,森林起到碳汇的作用.森林固碳量高值区主
要分布在辽宁南部的辽阳市、营口市、大连市、丹东
市的南部以及辽宁北部的铁岭市;辽西地区受森林
资源面积小,尽管森林植被碳密度有较大幅度的提
高,但其森林植被碳汇作用不明显.
通过对 2006—2011 年辽宁省各地区造林面积
进行统计发现,辽宁西部的阜新市、锦州市、葫芦岛
市和朝阳市年造林面积占全省年造林面积的 60%
以上;辽宁省中部的沈阳市、铁岭市、辽阳市、鞍山市
和盘锦市年造林面积占全省年造林面积的 30%左
右.这些中西部地区森林覆盖率较低,生态环境较脆
弱,对其进行大面积造林有助于提升全省森林植被
碳储量,从而弥补了因原有森林资源分布不均衡导
致的全省森林植被碳储量空间分布不均衡的局面,
对调整辽宁省森林林龄结构及改善生态环境具有重
要作用.
3郾 4摇 研究的不确定性
本研究根据 1 颐 100 万植被图将辽宁省森林划
分为 5 个树种(组)进行估算,由于实际的树种组成
大于 5 个,因此将面积较小的树种归并到这 5 个树
种(组)中进行估算,这就导致了估算结果存在一定
的不确定性.本研究中对辽宁省利用无林地进行造
林只是一种假设性的政策安排,因造林行为受政策、
环境、管理等诸多不确定因素影响,从而导致估算结
果存在一定的不确定性.
4摇 结摇 摇 论
本研究模拟和预测了辽宁省森林植被的碳密
度、碳储量和固碳速率的变化,并针对造林和不造林
两种情景,研究了造林对森林植被碳储量和固碳速
率的影响. 得出以下结论:1)2005 年辽宁省森林生
态系统碳储量为 133. 94 Tg,碳密度为 25郾 08
t·hm-2 .其中,栎类碳储量为 81. 65 Tg,碳密度为
23郾 86 t·hm-2;刺槐碳储量为 5. 38 Tg,碳密度为
23. 03 t·hm-2;油松碳储量为 15. 57 Tg,碳密度为
24. 86 t·hm-2;落叶松碳储量为 9. 05 Tg,碳密度为
31郾 19 t·hm-2;阔叶林碳储量为 22. 30 Tg,碳密度为
28. 99 t·hm-2 . 2)辽宁省森林植被碳密度及未来变
化潜力与林龄有极大关系. 2005 年辽宁省森林植被
碳密度呈东高西低的分布规律,碳密度较高地区主
要集中在辽东地区,以辽东天然林区森林植被碳密
度最高,这些地区森林多为成熟林和过熟林,植被碳
密度的增长空间不大.而辽南、辽北以中幼龄林区为
主,是未来全省森林植被碳密度增加的高值区. 3)
在无造林和造林情景下对比发现,造林情景下的辽
宁省森林植被碳储量及森林固碳速率较无造林情景
均有较大幅度提升,说明加大力度进行造林以及合
理对现有森林进行抚育对于提升全省森林植被碳储
量、增加森林固碳速率具有重要作用.
参考文献
[1]摇 Cao J鄄X (曹吉鑫), Tian Y (田摇 赟), Wang X鄄P (王
小平), et al. Estimation methods of forest sequestration
and their prospects. Ecology and Environmental Sciences
(生态环境学报), 2009, 18(5): 2001-2005 (in Chi鄄
nese)
[2]摇 Xu D鄄Y (徐德应), Liu S鄄R (刘世荣). Greenhouse
effect, global warming and forestry. World Forestry Re鄄
search (世界林业研究), 1992(1): 25-32 ( in Chi鄄
nese)
[3]摇 Dixon RK, Brown S, Houghton RA, et al. Carbon pools
and flux of global forest ecosystems. Science, 1994,
263: 185-190
[4]摇 Fang J鄄Y (方精云). Forest biomass carbon pool of
middle and high latitudes in the north hemisphere is
probably much smaller than present estimates. Acta
Phytoecologica Sinica (植物生态学报), 2000, 24
(5): 635-638 (in Chinese)
[5]摇 Fang JY, Chen AP, Peng CH, et al. Changes in forest
biomass carbon storage in China between 1949 and
1998. Science, 2001, 292: 2320-2322
[6]摇 Wang X鄄K (王效科), Feng Z鄄W (冯宗炜), Ouyang
Z鄄Y (欧阳志云). Vegetation carbon storage and densi鄄
ty of forest ecosystems in China. Chinese Journal of Ap鄄
plied Ecology (应用生态学报), 2001, 12(1): 13-16
(in Chinese)
[7]摇 Zhao M (赵摇 敏), Zhou G鄄S (周广胜). Carbon stor鄄
age of forest vegetation and its relationship with climate
factors. Scientia Geoeraphica Sinica (地理科学 ),
2004, 24(1): 50-54 (in Chinese)
[8]摇 Xu X鄄L (徐新良), Cao M鄄K (曹明奎), Li K鄄R (李
克让). Temporal鄄spatial dynamics of carbon storage of
forest vegetation in China. Progress in Geography (地理
科学进展), 2007, 26(6): 1-10 (in Chinese)
[9]摇 Liu S鄄N (刘双娜), Zhou T (周摇 涛), Wei L鄄Y (魏
林艳), et al. The spatial distribution of forest carbon
4621 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
sinks and sources in China. China Science Bulletin (科
学通报), 2012, 57(11): 943-950 (in Chinese)
[10]摇 Jiao Y (焦摇 燕), Hu H鄄Q (胡海清). Carbon storage
and its dynamics of forest vegetations in Heilongjiang
Province. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生
态学报), 2005, 16(12): 2248-2252 (in Chinese)
[11]摇 Huang C鄄D (黄从德), Zhang J (张摇 健), Yang W鄄Q
(杨万勤), et al. Spatiotemporal variation of carbon
storage in forest vegetation in Sichuan Province. Chinese
Journal of Applied Ecology (应用生态学报), 2007, 18
(12): 2687-2692 (in Chinese)
[12]摇 Zhao J鄄F (赵俊芳), Yan X鄄D (延晓冬), Jia G鄄S (贾
根锁). Changes in carbon budget of Northeast China
forest ecosystem under future climatic scenario. Chinese
Journal of Applied Ecology (应用生态学报), 2009, 28
(5): 781-787 (in Chinese)
[13]摇 Wu D (吴摇 丹), Shao Q鄄Q (邵全琴), Liu J鄄Y (刘
纪远), et al. Spatiotemporal dynamics of forest carbon
storage in Taihe County of Jiangxi Province in 1985 -
2030. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学
报), 2011, 22(1): 41-46 (in Chinese)
[14]摇 Ge L鄄W (葛立雯), Pan G (潘摇 刚), Ren D鄄Z (任德
志), et al. Forest carbon storage, carbon density, and
their distribution characteristics in Linzhi area of Tibet,
China. Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态
学报), 2013, 24(2): 319-325 (in Chinese)
[15]摇 Shi J (史摇 军), Liu J鄄Y (刘纪远), Gao Z鄄Q (高志
强), et al. Research advances of the influence of affor鄄
estation on terrestrial carbon sink. Progress in Geography
(地理科学进展), 2004, 23(2): 58-67 (in Chinese)
[16]摇 Nilsson S, Schopfhauser W. The carbon鄄sequestration
potential of a global afforestation program. Climatic
Change, 1995, 30: 267-293
[17]摇 Winjum JK, Schroeder PE. Forest plantations of the
world: Their extent, ecological attributes, and carbon
storage. Agricultural and Forest Meteorology, 1997, 84:
153-167
[18]摇 Wang X鄄J (王雪军), Sun Y鄄J (孙玉军). Study on
forest biomass and carbon sequestration survey in Liao鄄
ning Province based on RS and genomic models. Forest
Resources Management (林业资源管理), 2011 (1):
100-105 (in Chinese)
[19]摇 Dong F鄄X (董方晓). Analysis of estimation forest car鄄
bon sequestration in China: A case study of forest re鄄
sources in Liaoning Province. Forestry Economics (林业
经济), 2010(9): 54-57 (in Chinese)
[20]摇 Wang W鄄Q (王文权). Liaoning Province Forest Re鄄
sources. Beijing: China Forestry Publishing House,
2007 (in Chinese)
[21] 摇 Compiling Committee of Vegetation Maps of 1:1000000
in China (<中国植被图>编委会). Atlas of Vegetation
Maps of 1:1000000 in China ( China Vegetation Atlas
1: 1000000). Beijing :Science Press, 2001 ( in Chi鄄
nese)
[22]摇 Wang SQ, Zhou L, Chen JM, et al. Relationships be鄄
tween net primary productivity and stand age for several
forest types and their infiuence on China爷 s carbon bal鄄
ance. Journal of Environmental Management, 2011,
92: 1651-1662
[23]摇 State Forestry Administration (国家林业局). China
Forestry Statistical Yearbook (2004 - 2011). Beijing:
China Forestry Publishing House, 2005-2012 ( in Chi鄄
nese)
[24]摇 Jiang S鄄W (姜生伟 ). Research on current annual
growth percentage of forest volume in Liaoning Province.
Central South Forest Inventory and Planning (中南林业
调查规划), 2004, 23(4): 1-2 (in Chinese)
[25]摇 Wu K (吴摇 可), Yin M鄄F (殷鸣放), Zhou Y鄄B (周
永斌), et al. Current annual growth of forest volume in
Baishilazi National Nature Reserve. Journal of Northwest
Forestry University (西北林学院学报), 2010, 25(6):
203-206 (in Chinese)
[26]摇 Apps MJ, Kurz WA, Beukema SJ, et al. Carbon budget
of the Canadian forest product sector. Environmental
Science & Policy, 1999, 2: 25-41
[27]摇 Kurz WA, Dymond CC, White TM, et al. CBM鄄CFS3:
A model of carbon鄄dynamics in forestry and land鄄use
change implementing IPCC standards. Ecological Model鄄
ling, 2009, 220: 480-504
[28]摇 Kurz WA, Apps MJ, Webb TM, et al. Carbon Budget
of the Canadian Forest Sector Phase I. Forestry Canada,
Northern Forestry Centre, Edmonton, Alberta, Canada,
1992
[29]摇 Kurz WA, Apps MJ. A 70 year retrospective analysis of
carbon fluxes in the Canadian forest sector. Ecological
Applications, 1999, 9: 526-547
[30]摇 Trofymow JA, Stinson G, Kurz WA. Derivation of a
spatially explicit 86鄄year retrospective carbon budget for
a landscape undergoing conversion from old鄄growth to
managed forests on Vancouver Island, BC. Forest Ecolo鄄
gy and Management, 2008, 256: 1677-1691
[31]摇 The Forestry Ministry of the People爷s Republic of China
(中华人民共和国林业部). Statistics of National For鄄
est Resources in China (1999-2003). Beijing: China
Forestry Publishing House, 2005 (in Chinese)
[32]摇 Ma X鄄Z (马晓哲), Wang Z (王摇 铮). An estimation
of Chinese provincial forest carbon sequestration. Chi鄄
nese Science Bulletin (科学通报), 2011, 56(6): 433-
439 (in Chinese)
[33]摇 Xu B (徐摇 冰), Guo Z鄄D (郭兆迪), Piao S鄄L(朴世
龙) , et al. Biomass carbon stocks in China爷 s forests
between 2000 and 2050: A prediction based on forest
biomass鄄age relationships. Science China Life Sciences
(中国科学: 生命科学), 2010, 53(7): 776-783 ( in
Chinese)
作者简介摇 甄摇 伟,男,1987 年生,硕士研究生.主要从事生
态系统服务功能与补偿研究. E鄄mail: zhenweiperfect@ 163.
com
责任编辑摇 杨摇 弘
56215 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 甄摇 伟等: 辽宁省森林植被碳储量和固碳速率变化摇 摇 摇 摇 摇 摇