全 文 ：基于森林清查资料的江西和浙江森林植被固碳潜力*
聂摇 昊1,2 摇 王绍强1**摇 周摇 蕾1,2 摇 王晶苑1 摇 张摇 游1 摇 邓泽文1 摇 杨风亭1
( 1中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室, 北京 100101; 2中国科学院研究生院, 北京
100049)
摘摇 要摇 以我国江西、浙江两省的森林植被为研究对象,基于 1999—2003 年间第六次全国森
林清查数据及收集的 1030 个亚热带森林样地文献资料,依据林分生长的经验方程,估算了两
个地区森林 2004—2013 年的固碳潜力,并基于 455 个样点的调查数据研究了不同森林管理
措施(纯林间种、间伐、施肥)对森林未来固碳潜力的影响.结果表明: 第六次森林清查以来的
10 年(2004—2013)间,江西森林植被年均自然固碳潜力约 11. 37 Tg C·a-1(1 Tg = 1012 g),而
浙江省森林植被年均自然固碳潜力约 4. 34 Tg C·a-1 .纯林间种对江西、浙江两省森林植被固
碳潜力影响最大,其次为间伐抚育,施肥的影响最小.纯林间种、间伐和施肥 3 种森林管理措
施使江西省森林植被固碳潜力分别提高(6. 54依3. 9)、(3. 81依2. 02)和(2. 35依0. 6) Tg C·a-1,
浙江省森林植被固碳潜力分别提高(2. 64依1. 28)、(1. 42依0. 69 )和(1. 15依0. 29) Tg C·a-1 .
关键词摇 森林固碳摇 固碳潜力摇 自然固碳潜力摇 森林管理措施
文章编号摇 1001-9332(2011)10-2581-08摇 中图分类号摇 X24摇 文献标识码摇 A
Carbon sequestration potential of forest vegetation in Jiangxi and Zhejiang provinces based
on national forest inventory. NIE Hao1,2, WANG Shao鄄qiang1, ZHOU Lei1,2, WANG Jing鄄
yuan1, ZHANG You1, DENG Ze鄄wen1, YANG Feng鄄ting1 ( 1Key Laboratory of Ecosystem Network
Observation and Modeling, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese
Academy of Sciences, Beijing 100101, China; 2Graduate University of Chinese Academy of Sciences,
Beijing 100049, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(10): 2581-2588.
Abstract: Based on the sixth national forest inventory (1999-2003) and the investigation data of
1030 forest sampling plots in subtropical China collected from publications, and by using stand
growth empirical equation, this paper estimated the carbon sequestration potential of forest vegeta鄄
tion under natural growth in Jiangxi and Zhejiang provinces in 2004-2013. In the meanwhile, the
effects of three forest management measures, including interplanting, selective thinning, and fertili鄄
zation, on the future forest carbon sequestration were explored by using the survey data of 455 sam鄄
pling plots. In 2004-2013, the mean annual carbon sequestration potential of forest vegetation un鄄
der natural growth in Jiangxi and Zhejiang could reach 11. 37 and 4. 34 Tg C·a-1(1 Tg= 1012g),
respectively. Interplanting could generate the largest carbon sequestration potential of forest vegeta鄄
tion, followed by selective thinning, and fertilization, resulting in an increase in the potential by
(6. 54依3. 9) Tg C·a-1, (3. 81依2. 02) Tg C·a-1,and (2. 35依0. 6) Tg C·a-1 in Jiangxi and by
(2. 64依1. 28) Tg C·a- 1, (1. 42依0. 69) Tg C·a-1, and (1. 15依0. 29) Tg C·a-1 in Zhejiang,
respectively.
Key words: forest carbon sequestration; potential carbon sequestration; natural carbon sequestra鄄
tion; forest management measure.
*中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2鄄YW鄄305鄄05)、科
技部国际合作项目(2010DFA22480)和国家重点基础研究计划项目
(2010CB833503)资助.
**通讯作者. E鄄mail: sqwang@ igsnrr. ac. cn
2011鄄02鄄28 收稿,2011鄄07鄄11 接受.
摇 摇 工业革命以来,由于受到人类活动和土地利用 变化的影响,大气中的 CO2浓度急剧升高,截至
2005 年,大气 CO2浓度已接近 380 mL·L-1,比工业
革命前增加了约 35% [1] .为了减轻全球气候变化带
来的不利影响,减缓大气 CO2浓度的增加,《联合国
气候变化框架公约》 (UNFCCC)第三次缔约大会上
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 10 月摇 第 22 卷摇 第 10 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, Oct. 2011,22(10): 2581-2588
通过的《京都议定书》提出,人类可以利用对陆地生
态系统有效管理所提高的固碳潜力来抵减部分碳减
排份额[2] .
森林生态系统作为陆地生态系统的主体,不仅
自身维持着(550依100) Pg(1 Pg = 1015 g)的巨大碳
库,还吸收了约 33%由人类活动而排放的碳,在全
球碳平衡和潜在的碳储存中扮演了非常重要的角
色[1] .因此,它在调节全球碳平衡、减缓大气中 CO2
等温室气体浓度上升,以及维护全球气候等方面均
具有不可替代的作用[3-7] .此外,利用森林生态系统
的固碳能力作为一种减排手段,还具有成本低、容易
操作、见效迅速等诸多优点[8] . 因此,关于森林生态
系统的固碳能力和碳汇潜力的研究已成为全球碳循
环研究的一个重要课题. 我国科学家对中国森林碳
储量及固碳现状进行了大量的基础研究[9-14],但是
利用清查资料对区域尺度或不同省份森林未来固碳
潜力的估算研究相对较少.
江西、浙江两省地属于亚热带气候类型, 光照
充足、雨量充沛.根据第六次全国森林清查资料统计
结果[15], 1999—2003 年,江西、浙江两省森林单位
面积蓄积量分别为 34. 90 和 20. 83 m3·hm-2,均小
于全国平均值 71. 21 m3·hm-2 .其主要原因是两省
森林中以中、幼龄林的分布面积最广,占两省森林总
面积的 85%左右,未来两省森林植被具有较高的自
然固碳潜力.若能采用切实可行的森林管理措施,加
大对现有森林的保护和管理,将大大提高两地区未
来森林的固碳能力. 为此, 本研究以江西和浙江两
省的森林生态系统为对象,探讨如何估算森林植被
的固碳潜力,同时还分析了纯林间种(将纯林改造
成为混交林)、间伐抚育和施肥 3 种不同的林业管
理措施对未来森林植被固碳能力的影响,旨在为我
国森林管理者和政府决策部门提供林业发展和减排
的科学依据.
1摇 研究区域与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
江西省位于中国东南部、长江中下游南岸(24毅
07忆—29毅09忆 N, 114毅02忆 —117毅97忆 E),属中亚热带
温暖湿润气候,多年平均气温为 16. 4 益 ~ 19. 8 益,
年均降水量为 1340 ~ 1930 mm. 全省土壤按垂直地
带性分布依次为:红壤、山地黄红壤、山地黄壤、山地
黄棕壤和山地草甸土.
浙江省位于中国的东南沿海地区(27毅06忆—31毅
11忆 N,118毅01忆—123毅10忆 E),地处南亚热带和北亚
热带的过渡地区,属亚热带季风性气候,多年平均气
温 17 益,多年平均降水量为 1319. 7 mm. 全省土壤
以丘陵山地红壤、黄壤等性土壤为主.
根据第六次全国森林清查资料 ( 1999—
2003) [15],江西和浙江两省森林覆盖率均超过
54% ,而江西省森林覆盖率略高于浙江;森林以中、
幼龄林分布最广,分别占各省森林总面积的 88%和
84% (表 1).
1郾 2摇 研究方法
1郾 2郾 1 主要树种生物量与蓄积量的关系摇 我国学者
根据不同树种的蓄积量和生物量数据,建立了二者
之间的回归关系[8,18],但其计算出的树种回归参数
只给出了一个经验性的平均值,且该值受到研究区
立地条件等因素的影响. 本研究对收集到的样地数
据,利用式 1 重新拟合蓄积量与生物量的回归关系
(表 2),其结果能较精确地将各树种的蓄积量数据
转化为生物量数据.
B=aV+b (1)
式中:B 为每公顷生物量(Mg·hm-2);V 为每公顷
蓄积量(m3·hm-2);a和 b为参数.
1郾 2郾 2 自然固碳潜力的估算摇 林分生长和收获模型
是指利用一个或者一组数学函数描述测树因子、林
分状态和立地等变量与林分生长量间的关系,并估
计各种特定条件下林分的发育过程. 这是研究森林
生长变化规律、预估林分生长量、收获量和潜力的基
础手段[16-17] . 本研究采用Richards方程作为林分生
表 1摇 1999—2003 年江西省和浙江省的森林分布
Table 1 摇 Distribution of forest in Jiangxi and Zhejiang
(1999-2003)
省 份
Province
林业用地面积
Forestry land
(´104 hm2)
森林覆盖率
Forest cover
rate (% )
中幼林龄面积
Area of middle鄄
juvenile forest
(´104 hm2)
中幼林龄
面积比例
Area rate of
middle鄄juvenile
forest (% )
江西 Jiangxi 1044. 69 55. 86 817. 48 87. 77
浙江 Zhejiang 654. 79 54. 41 465. 51 84. 04
表 2摇 不同树种生物量与蓄积量的关系
Table 2摇 Relationship between volume and biomass of dif鄄
ferent tree species
树 种
Species
蓄积鄄生物量方程
Volume鄄biomass equation
R2 n
A B=0. 5463V+36. 657 0. 753 20
B B=0. 4117V+26. 113 0. 935 70
C B=0. 9031V+34. 335 0. 920 68
D B=0. 4720V+60. 814 0. 547 20
A:马尾松 Pinus massoniana; B:杉木 Cunninghamia lanceolata; C:阔
叶林 Broadleaf forest; D:湿地松 Pinus elliottii. 下同 The same below.
2852 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 22 卷
长模型[7]:
y = a (1 - be -cx)
1
1-d (2)
首先利用 575 个样地数据拟合出江西、浙江两
省各树种的森林生长方程,并基于第六次森林清查
统计资料(1999—2003) [15]估算两地区各树种的平
均林龄(式 3). 在此基础上计算出各树种的模拟生
物量,并与基于森林清查资料估算的现实生物量
(式 1)相比较,计算各树种的现实平均林分疏密度
(式 4)(假定森林生长方程模拟下的森林为充分郁
闭的同龄纯林). 最后以各树种的平均林龄作为研
究起点,通过森林生长方程,以及研究区内各树种的
含碳量[19]和平均疏密度,估算 2004—2013 年江西、
浙江两省的森林植被的自然固碳潜力(式 5).
树种的平均林龄(Am) [20]:
Am =
1
Sm
移
5
n = 1
SnAn (3)
式中:Sm为研究区内 m 类型森林的总面积;Sn和 An
为 m类型森林的某一龄级 n(n=1,2,3,4,5,分别为
幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林)的面积和
龄级中值.根据公式,可以计算研究区内 m 类型森
林的平均林龄(Am).
S% =
B i
Bm
(4)
式中:S%为某省某树种的林分疏密度;B i 为基于森
林清查资料估算出的现实生物量;Bm为基于森林生
长方程估算出的模拟生物量.
Pot =移[Richards(Am + t) - Richards(Am)]·
Sm%·Ca / t (5)
式中:Pot为森林植被的自然固碳潜力;Richards 为
m类型森林的森林生长方程;Am为 m类型森林在某
省的平均林龄;t 为预测时长;Sm%为林分疏密度;
Ca为 m类型森林碳含量.根据公式,可以计算研究
区内 m类型森林的固碳潜力.
1郾 2郾 3 林业管理措施影响下增汇能力的估算摇 从 455
个亚热带地区样地数据中搜集样地位置(经纬度)、气
候数据(温度和降水)、土壤条件、树种及林龄和管理
前后森林的生物量等数据,对比分析了采用管理措施
前后森林植被的固碳能力.以采用森林管理措施前的
森林植被固碳量为初始值,以采用管理措施后的森林
植被的固碳量为变化后的值进行分析(式 6).同时,
在分析不同森林管理措施对各树种植被固碳潜力的
影响过程中,采用式 7[21]统计分析了两地区不同森林
管理措施影响下的固碳潜力误差范围.
CC i =
VOCMm - VOCnMm
Agem
(6)
式中:CC i为采用 i森林管理措施后森林植被增汇能
力;VOCMm为采用森林管理措施后 m 类型树种的植
被固碳量;VOCnMm为未采用森林管理措施 m 类型树
种的植被固碳量;Agem为采用管理措施时间.
Error = t·SDi / ni (7)
式中:t为 95%置信区间的分布值;根据样本数 ni查
表可得 t值;SDi为第 i 种森林管理措施对固碳潜力
影响的标准差;ni为 i种的自由度(样本数).
本研究中,由于松、柏类、柳杉(Cryptomeria for鄄
tunci)等样本数量和占全省森林面积比例均较小,因
而松、柏类森林的生长曲线参照马尾松林的生长曲
线;柳杉生长曲线参照杉木的生长曲线进行分析,在
计算全省森林增汇能力时,将松、柏类归并至马尾松
林、柳杉归并至杉木林中. 而竹林、经济林由于受砍
伐、收获等人为干扰较为严重,固碳潜力不稳定,加
之植被层碳储量的实测资料缺乏,因而未对竹林和
经济林固碳潜力进行分析.
1郾 3摇 数据处理
采用 Excel 2003 和 SPSS 16. 0 软件对数据进行
处理和统计分析,并采用单因素方差分析( one鄄way
ANOVA)比较不同处理间的差异,显著性水平设定
为 琢=0. 05.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 江西、浙江两省森林树种的林分生长曲线
基于 575 个样本数据模拟出江西、浙江两省森
林各树种的林分生长方程. 由图 1 可以看出,在江
西、浙江两个地区,马尾松在 0 ~ 25 年间生长较为迅
速,生物量随着年龄变化较大;而林龄超过 25 年的
杉木林,其生长速度会逐渐减缓;阔叶林在 35 年后
生长速度逐渐减缓;湿地松的生长过程与马尾松类
似,在 0 ~ 25 年间生长较迅速,而后生长速度逐渐变
缓.两地区各树种的平均林龄均低于该树种类型的
生长拐点(表 3).由此可见,未来江西、浙江两省的
森林具有很大的植被固碳潜力.
2郾 2摇 江西、浙江两省森林植被的自然固碳潜力
由表 3 可以看出,江西和浙江两省森林均属于
中、幼龄林,与森林清查资料两省中幼龄林面积占全
省面积的 85%左右相一致.从各树种的平均林龄来
看,阔叶林的平均年龄最大,其次为马尾松和杉木.
浙江省马尾松的平均林龄比江西省大 3 年,阔叶林
平均林龄则略小于江西省,而两省杉木林的平均林
385210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 聂摇 昊等: 基于森林清查资料的江西和浙江森林植被固碳潜力摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 1摇 各植被类型林分生长曲线
Fig. 1摇 Forest growth curve of different tree species.
A:马尾松 Pinus massoniana; B:杉木 Cunninghamia lanceolata; C:阔叶林 Broadleaf forest; D:湿地松 Pinus elliottii. 下同 The same below.
龄大致相当.其中阔叶林的疏密度最大,其次为马尾
松、杉木.江西省各树种的疏密度稍高于浙江省.
不同树种中,阔叶林的固碳潜力最高,其次为马
尾松、杉木、湿地松.其中,江西、浙江两省阔叶林每
年的固碳潜力分别比马尾松和杉木林高 21. 1% 、
60. 0%和 51. 5% 、21. 0% . 说明未来阔叶林的固碳
能力要优于杉木、马尾松.这是由于阔叶林在中龄阶
段的生长速率和林分疏密度均优于马尾松和杉木.
从两省森林固碳潜力来看,虽然各林型的平均年龄
差距不大,但是江西省的森林固碳潜力稍大于浙江
表 3摇 各类型森林植被自然固碳潜力
Table 3摇 Carbon sequestration potential of main tree spe鄄
cies under natural growth
省 份
Province
树 种
Species
平均林龄
Average age
(a)
疏密度
Density
(% )
碳含量[19]
Carbon content
(% )
固碳潜力
Carbon
sequestration
potential
( t C·hm-2·
a-1)
江 西 A 14 49 48. 50 1. 52
Jiangxi B 14 46 48. 50 1. 15
C 19 57 46. 25 1. 84
D 8 51 48. 50 1. 49
浙 江 A 17 43 48. 50 1. 24
Zhejiang B 14 39 48. 50 0. 99
C 18 46 46. 25 1. 50
省,表明江西省的森林质量稍优于浙江省.这与第六
次全国森林清查资料[15]中单位面积蓄积量数据反
映的结果相一致.
2郾 3摇 森林管理措施对江西、浙江两省森林植被固碳
潜力的影响
森林作为一个动态的碳库,其碳贮存能力不仅
取决于森林的面积,还取决于单位面积的森林碳密
度[22] .目前在我国南方,特别是人工林生态系统,大
都具有林种单一、结构简单、服务功能一般等劣势,
森林固碳能力极易受外界干扰. 若能采取合理的森
林管理措施,将大幅度提高未来森林生态系统的固
碳潜力.
从森林固碳潜力来看,纯林间种对树种的影响
最大.其中纯林间种前后杉木林的固碳潜力增加
(1. 04依0. 39) t C·hm-2·a-1,比间伐和施肥对杉木
的影响分别高 79. 6%和 177. 1% ;纯林间种对马尾
松森林固碳潜力的影响也最大,在纯林间种措施的
影响下,马尾松林未来增汇能力可达到 (0郾 59 依
0郾 28) t C·hm-2·a-1,比施肥高 51. 2% (表 4). 由
此可见,在 3 种森林管理方法中,纯林间种对未来两
省各树种的增汇能力影响最大.
由表 4 可以看出,间伐前后马尾松的固碳能力
未通过显著性检验 ,说明间伐对马尾松森林的
4852 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 22 卷
表 4摇 不同森林管理措施对两省森林主要树种固碳能力的
影响
Table 4摇 Effect of forest management on carbon sequestra鄄
tion ability of main species
管理措施
Forest
management
树 种
Species
样本数
Samples
(n)
增汇能力
Carbon sequestration
capacity
(t C·hm-2·a-1)
P t0. 05
纯林间种 A 19 0. 59依0. 28 <0. 01 1. 73
Interplanting B 41 1. 04依0. 39 <0. 01 1. 68
C 23 0. 54依0. 51 <0. 01 1. 71
D 4 1. 83依2. 01 <0. 01 2. 13
间伐抚育 A 39 0 0. 307 1. 68
Selective B 44 1. 17依0. 57 <0. 01 1. 68
thinning D 14 0. 76依0. 65 <0. 01 1. 76
施 肥 A 106 0. 39依0. 08 <0. 01 1. 66
Fertilization B 142 0. 38依0. 12 <0. 01 1. 66
D 23 0. 46依0. 11 <0. 01 1. 71
固碳能力没有显著影响.除施肥外,其他两种管理措
施对杉木固碳能力的影响较大.在纯林间种管理下,
杉木的增汇能力比马尾松和阔叶林高 78. 0% 和
86郾 5% ;而在间伐抚育的影响下,杉木林的增汇能力
比湿地松高 53. 9% .其原因可能是在 20 世纪 90 年
代,南方部分地区对杉木林采取了炼山、连栽等不合
理的管理措施,引起杉木林地力衰退,林地生产力下
降.若能因地制宜、采取科学的管理措施对杉木林加
以保护,其增汇能力将较之其他林种更大.
2郾 4摇 江西、浙江两省森林植被固碳潜力的比较
结合各树种的分布面积(表 2),分析了 2004—
2013 年江西、浙江两省各树种的自然固碳潜力及增
汇能力(图 2).江西、浙江两省森林植被总自然固碳
潜力分别为 11. 37 和 4. 34 Tg C·a-1 .江西省森林自
然固碳潜力大于浙江省,是因为江西省森林总面积
图 2摇 2004—2013 年江西省(a)和浙江省(b)自然固碳及增
汇能力比较
Fig. 2摇 Comparison of carbon sequestration potential in Jiangxi
(a) and Zhejiang provinces (b) in 2004-2013.
比浙江省多 420. 1 万 hm2,且江西省各树种单位面
积的自然固碳潜力也稍高于浙江省(表 3、表 4).从
两地区不同树种森林植被自然固碳潜力来看,马尾
松的自然固碳潜力最大,是因为马尾松的单位面积
固碳潜力较高,且在两省分布广泛(表 5);其次为阔
叶林和杉木,其自然固碳潜力分别为马尾松的
86郾 5% 、85. 7%和 60. 3% 、44. 2% .
从不同森林管理措施对树种固碳能力的影响来
看,江西省杉木固碳能力增加 ( 7. 49 依 3. 1 )
Tg C·a-1,其中纯林间种固碳能力增加(3. 02 依1.
12) Tg C·a-1、间伐抚育增加(3. 38依1. 65) Tg C·
a-1、施肥增加(1. 09依0. 34) Tg C·a-1,远超过对马
尾松森林植被固碳能力的影响[(2. 49依0. 91) Tg C
·a-1].而在浙江省,3 种森林管理措施使杉木未来
固碳能力提高(3. 08依1. 27) Tg C·a-1,比马尾松固
碳能力增量高 91. 3% .
表 5摇 两省森林植被固碳潜力的比较
Table 5摇 Carbon sequestration potential of forest vegetation in Jiangxi and Zhejiang
省 份
Province
树 种
Species
面积
Area
(104 hm2)
自然固碳潜力
Natural carbon
sequestration potential
(Tg C·a-1)
增汇能力 Carbon sequestration capacity
纯林间种
Interplanting
(Tg C·a-1)
间伐抚育
Selective thinning
(Tg C·a-1)
施肥
Fertilization
(Tg C·a-1)
江西 A 255. 41 3郾 88 1. 51依0. 72 0 1. 00依0. 20
Jiangxi B 289. 34 3郾 33 3. 01依1. 13 3. 39依1. 65 1. 10依0. 35
C 179. 88 3郾 31 0. 97依0. 92 - -
D 57郾 00 0郾 85 1. 04依1. 15 0. 43依0. 37 0. 26依0. 06
合计 Sum 781. 63 11郾 37摇 6. 54依3. 91 3. 81依2. 02 2. 35依0. 61
浙江 E 3郾 36 0. 04 0. 02依0. 01 0 0. 01
Zhejiang F 4. 30 0郾 05 0. 02依0. 01 0 0. 02
A 166. 77 2郾 07 0. 98依0. 47 0 0. 65依0. 13
G 1. 68 0郾 02 0. 01依0. 01 0 0. 01
B 119. 29 1郾 18 1. 24依0. 47 1. 40依0. 68 0. 45依0. 14
H 2. 16 0郾 02 0. 02依0. 01 0. 03依0. 01 0. 01
C 63. 97 0郾 96 0. 35依0. 33 - -
合计 Sum 361. 53 4郾 34 2. 64依1. 29 1. 42依0. 69 1. 15依0. 29
E:柏木 Cupressus funebris; F:黑松 Pinus thunbergii; G:高山松 Pinus densata; H:柳杉 Cryptomeria fortunei.
585210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 聂摇 昊等: 基于森林清查资料的江西和浙江森林植被固碳潜力摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 6摇 不同时期森林植被自然的固碳能力
Table 6摇 Natural carbon sequestration of forest vegetation in different periods
范 围
Region
时 期
Period
森林面积
Forest area
(106hm2)
单位面积固碳能力
Carbon sequestration
per unit area
( t C·hm-2·a-1)
总固碳能力
Total carbon
sequestration
(Tg C·a-1)
文 献
Reference
中国 China 1989—1993 108. 63 0. 035 0. 32 [14]
1994—1998 105. 82 0. 026 0. 25 [14]
1988—2001 107. 225 1. 64依0. 42 175. 8依45. 0 [11]
1990—1995 108. 63 0. 79 85. 3 [26]
1995—2000 105. 82 0. 96 101. 95 [26]
1982—1993 124 ~ 132 0. 46依0. 20 58. 4依25. 8 [27]
1994—2003 132 ~ 143 0. 67依0. 32 92. 2依43. 7 [27]
2001—2010 - 1. 26 ~ 1. 55 - [28]
江 西 Jiangxi 1990—1995 - - 3. 62 [26]
1995—2000 - - 8. 75 [26]
浙 江 Zhejiang 1990—1995 - - 1. 78 [25]
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 不同年限森林植被的自然固碳能力
在 20 世纪 80 年代以前,由于土地利用方式变
化及人为砍伐的影响,我国森林生态系统是一个弱
小的碳源[14] .随着我国对人工造林的投入和天然林
保护的力度加大,我国森林生态系统逐步由碳源转
化为碳汇,中国植被固碳能力也从 20 世纪 80 年代
的 0. 11 ~ 0. 26 t C·hm-2·a-1 [14]提升到 90 年代的
0. 67 ~ 0. 96 t C·hm-2·a-1(表 6).森林植被固碳能
力增强的主要原因:1)人工造林增加了森林面积,
而且人工林林龄较低,生产力较高;2)国家对森林
的保护政策使森林植被受到人为干扰的影响较小.
研究表明,林分年龄或者演替阶段是决定森林生态
系统碳储量和通量的关键因子[23-25],通常,植被碳
储量随着林分年龄增加而增加,直到森林成熟之后,
其固定大气 CO2的能力减弱[14] . 居为民等[28]基于
生态过程模型的模拟结果表明,目前中国森林生态
系统的固碳能力从 20 世纪 90 年代的 189 Tg C·a-1
逐步增加,将在 2020 年左右达到最大,之后缓慢降
低,于 2091—2100 年达到 33. 5 Tg C·a-1 .江西、浙
江两省森林尤其是大面积人工林在 21 世纪初处于
生产力较高的阶段,森林植被的自然固碳能力比
1990—2000 年固碳能力有所提升.目前,江西、浙江
两省的森林面积占全国森林面积的 8% ,而森林植
被的自然固碳潜力仅占全国森林固碳能力的
5. 9% ~8. 9% .
3郾 2摇 森林管理措施对森林固碳能力的影响
森林作为一个动态的碳库,其储碳能力不仅取
决于森林面积,还取决于森林质量[22] . 目前我国森
林特别是人工林,由于受到火灾、病虫害等一系列生
态问题以及不合理的经营和采伐方式的影响,面临
着生产量和森林功能下降,森林植被的固碳能力未
能充分发挥. FAO 报告指出,亚洲地区由于森林退
化造成的碳释放相当于森林采伐造成的碳释放,若
能通过森林管理措施加大对现有森林的保护和管
理,可以提高森林生态系统植被层的光合作用,进而
增强森林的固碳能力,使单位面积森林能固定更多
的大气 CO2 [29] . Nabuurs 等[30]采用情景分析方法对
加拿大、美国和俄罗斯 3 国森林施肥的固碳潜力进
行了估算,结果表明,在施肥管理影响下,未来 3 国
森林的增汇能力将达到 0. 03 ~ 0. 6 t C·hm-2·a-1 .
按照本研究结果计算,江西、浙江两地森林施肥的固
碳潜力为 0. 22 ~ 0. 37 t C·hm-2·a-1,与北美和北
欧的模拟研究结果相差不大. 说明施肥措施能有效
地提高未来森林的固碳潜力,但其对未来森林固碳
潜力的影响又受到土壤异质性、环境状况和森林类
型等因素的综合影响.
3郾 3摇 森林植被固碳潜力的不确定性分析
本研究估算结果的不确定性主要来源于缺乏长
期森林监测数据,以及森林清查资料的详细程度,主
要包括以下 4 个方面:
1)林分生长模型估算误差:本研究采用固定密
度的林分生长模型估算森林植被固碳潜力,但由于
现实森林受到森林类型、立地条件和林龄等因素的
综合影响[23],若仅将林分密度对森林植被固碳潜力
的影响视作线性并不符合实际状况,可能会过高地
估计森林植被固碳潜力.
2)不同森林管理措施对森林植被固碳潜力的
影响:由于我国开展对不同管理措施下森林植被固
6852 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 22 卷
碳能力的变化研究较晚,缺乏长序列的控制试验观
测数据积累.因而本研究采用与浙江、江西两省邻近
的省份的数据来估算管理条件下森林的固碳潜力数
据(表 4),未有得到大量江西、浙江省的实测数据的
验证.同时,本文采用的资料主要是亚热带地区的样
地试验数据,受管理措施、林分类型、立地条件和林
分密度等因素的综合影响,估算结果可能会产生一
定的偏差.
3)分类问题:由于目前部分亚热带森林类型
(柳杉、松柏等)的样本数据过少,所以本研究在对
江西和浙江两省森林植被固碳潜力估算时,将样本
数量较小的松柏归类于马尾松、柳杉归类于杉木、各
阔叶树种归并为阔叶林,忽略了不同植被类型之间
的差异,也会造成不同类型森林植被固碳潜力的估
算误差.
4)根系固碳潜力:由于根系研究方法的局限和
过程的繁琐,根系固碳量的测定结果往往存在较大
的误差.本文估算森林植被固碳潜力时主要针对森
林地上植被部分,并未考虑地下根系的固碳潜力.这
需要在进一步的研究中加以分析.
4摇 结摇 摇 论
2004—2013 年间,江西、浙江两地森林植被的
年均自然固碳潜力占中国森林植被自然固碳能力的
5. 9% ~8. 9% ,占我国 2010 年化石燃料燃烧排放
CO2的 0. 2% .江西、浙江两省森林对我国减缓温室
气体排放有着积极的贡献;若通过加大森林保护和
管理,未来森林能够净吸收更多的 CO2 .不同管理措
施对两省森林固碳潜力的影响为纯林间种>间伐抚
育和施肥.
本研究分析了估算中存在的不确定性,强调未
来开展有关森林固碳潜力研究时需要考虑:1)加强
对现有森林的管护,提高次生林和人工林的质量,稳
固和提高现存森林的固碳能力;2)开展长期定位观
测试验,收集大量具有可比性的数据,建立健全不同
生长情景下各森林类型植被和土壤有机碳库储量变
化的数据库;3)加强对森林固碳潜力的空间变异性
及误差方面的研究,以减少不确定性;4)开展森林
生长模型模拟和不同管理情景的综合研究及其对比
分析,通过多情景模拟探讨未来中国森林碳汇功能
的时空格局特征,从而为我国参与气候变化外交谈
判提供决策支持.
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作者简介摇 聂摇 昊,男,1987 年生,硕士研究生.主要从事森
林碳汇计量研究. E鄄mail: alickyorke@ 126. com
责任编辑摇 李凤琴
8852 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 22 卷