全 文 ：第 33 卷 第 6期 生 态 科 学 33(6): 1114−1121
2014 年 11 月 Ecological Science Nov. 2014

收稿日期: 2014-05-12; 修订日期: 2014-11-06
基金项目: 科技部 863 课题“典型应用领域全球定量遥感产品生产体系”(2013AA12A302); 国家林业局项目“全国森林生物量调查建模技术指导与模型
建立”专题“基于森林清查资料的中国森林固碳潜力研究”(2014-2-11)
作者简介: 王雪军(1977—), 男, 浙江新昌人, 博士, 高级工程师, 主要从事森林资源监测､遥感及地理信息系统应用研究, E-mail: wangxuejun320@126.com
*通信作者: 张煜星(1964—), 男, 内蒙古四子王旗人, 博士, 教授级高工, 主要从事森林经理､资源与环境监测研究, E-mail: zhangyuxing212@163.com

王雪军, 张煜星, 黄国胜, 等. 三峡库区森林生产力和固碳能力估算[J]. 生态科学, 2014, 33(6): 1114−1121.
WANG Xuejun; ZHANG Yunxing; HUANG Guosheng, et al. Estimation of forest productivity and carbon storage in Three Gorges
Reservoir[J]. Ecological Science, 2014, 33(6): 1114−1121.

三峡库区森林生产力和固碳能力估算
王雪军, 张煜星*, 黄国胜, 马炜, 陈新云, 党永峰
国家林业局调查规划设计院, 北京 100714

【摘要】 基于第六次、第七次和第八次三期森林资源清查数据,采用森林蓄积(生长量)扩展方法,估测三峡库区森林生产
力和碳储量及碳密度变化,并利用 2012 年三峡库区林地“一张图”更新调查数据,制作森林碳密度等级分布图。同时采
用气候潜力模型估测潜在生产力,对比现实生产力,研究三峡库区森林生产力和固碳能力状况。结果表明:1)三峡库区森
林总生物量 1.33×108 t,总碳储量 0.68×108 t,其中马尾松和栎类碳储量所占比例较大(分别为 42.1%和 12.1%),碳密度呈
“东高西低”的分布格局, 平均为 37.36 t⋅hm–2; 2)2002—2012 年, 三峡库区森林碳储量从 2002 年的 40.51 Tg C 增加到
2012 年的 68.88 Tg C, 年均净增长 2.84 Tg C, 森林的碳汇作用显著, 尤其是在 2007—2012 年间的碳汇作用最强。3)三峡
库区森林潜在生产力应在 13.52— 21.77 t⋅hm–2⋅a–1 之间 ,现在库区林分生产力介于 2.85— 6.19 t⋅hm–2⋅a–1,平均为
4.75t⋅hm–2⋅a–1,仅为潜在生产力的 21.8%—35.1%。显然,三峡库区森林碳储总量以及森林生产力和固碳能力明显提高,只
要进一步加强森林经营管理,加大保护力度, 提高森林生产能力和固碳能力仍然具有非常巨大的潜力。

关键词：三峡库区森林资源; 森林生产力; 生物量, 碳储量; 碳密度; 生产潜力
doi:10.14108/j.cnki.1008-8873.2014.06.013 中图分类号：S718.5 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2014)06-1114-08
Estimation of forest productivity and carbon storage in Three Gorges Reservoir
WANG Xuejun, ZHANG Yunxing*, HUANG Guosheng1, MA Wei, CHEN Xinyun, DANG Yongfeng
Academy of Forest Inventory and Planning, State Forestry Administration, Beijing 100714, China
Abstract: Based on continue forest inventory data during from 2002 to 2012, forest productivity and carbon storage of Three
Gorges Reservoir were estimated with biomass-volume expend factor method, and then spatial distribution map of carbon
density classes was draw in sub-compartment. Meanwhile, potential productivity was estimated by climate productivity models.
Results showed: 1) Forest biomass and carbon storage were 1.33×108 t and 0.68×108 t respectively, and the sum of carbon
storage rate for Pinus Massoniana (42.1%) and Familia Fagaceae (12.1%) was as high as 54.2%. The average carbon density
was 37.36 t⋅hm–2, and the distribution demonstrated a trend of high in the east and low in the west. 2) Carbon storage in Three Gorges
Reservoir increased from 40.51 Tg C in 2002 to 68.88 Tg C by 2012 with an annual average accumulation amount of 2.84 Tg C,
indicating a gradual escalation of forest carbon sink. 3) The forest actual productivity of different tree species ranged from 2.85
to 6.19 t⋅hm–2⋅a–1, with an average of 4.75 t⋅hm–2⋅a–1. Most actual productivities of different forest were in a low condition,
which accounted for about 21.8 to 35.1 percent of their potential productivities. 4) Forest in this region had a low quality, with a
majority of immature and young, which caused low productivity. Therefore, suitable forest management and reservation
practices were in urgent need to enhance the productivity and carbon storage in future.
Key words: Forest resources in Three Gorges reservoir; Forest productivity; Biomass; Carbon storage; Potential productivity
6 期 王雪军, 等. 三峡库区森林生产力和固碳能力估算 1115
1 前言
气候变暖已成为世界聚焦研究的主要问题之
一,而森林作为陆地生态系统的主体,其生物量和生
产力对全球气候变化和物质循环起着非常重要的
作用[1–3],三峡库区森林资源生产力和固碳作用更是
备受关注[5–8]。但是,对于整个三峡库区生物量和碳储
量的系统研究,只有曾立雄等[6–7]有过相关报道,是基
于第六次连续清查的结果。对森林生物量和碳储量
的估算研究,主要可通过传统收获法、样地调查法、
树木年轮方法、遥感估算法、通量观测法、模型模
拟法等进行研究[8]。从估测精度来考虑,因传统森林
计测法、样地调查法、树木年轮法等可以获得不同
时段的第一手资料,在减少不确定性方面具有优势[9],
是目前测算区域森林生物量和碳储量最为有效的方
法。而鉴于森林清查资料的信息量大和权威性高,如
何更有效地利用森林资源清查资料,评估国家和区
域尺度的森林碳储量和碳汇,正日益成为人们关注
的重点[4, 11–14]。目前,利用森林资源清查资料估算
森林生物量和碳储量的研究较多[11–17],但基于森林
蓄积生长量来估算森林生产力和碳储量的研究较
少。因此,本文选取三峡库区作为研究区, 基于第八
次森林清查资料和全国立木生物调查数据测算森林
生产力和固碳能力状况, 同时采用气候潜力模型估
测潜在生产力。本文通过对比分析现实生产力与潜
在生产力,揭示不同森林类型在生长过程中对环境
资源的利用效率,以评价三峡工程对库区生态环境
的影响,同时也是一项针对三峡库区生产力和碳汇
量的本底研究,具有重要的科学意义和历史价值。
2 研究材料与方法
2.1 研究地概况
三峡库区东起湖北宜昌, 西至重庆江津(105°49′
—111°39′ E, 28°28′—31°44′ N), 涉及26县(市、区),
总面积为5.8×105 km2。库区处在亚热带的北缘, 具亚
热带湿润性气候特征, 年均气温为17—19 ℃, 极端最
高温可达44 ℃, 极端最低气温–2.5 ℃, 年降水量
1000—1250 mm,4—10月降水量占全年80%以上。三
峡库区包括平原、丘陵、低山和中山四大地貌类型,
主要有黄壤、山地黄棕壤、紫色土、石灰土、潮土
和水稻土。由于库区地处亚热带温暖湿润这一特殊
的气候区,水热条件优越, 植被种质十分丰富,生物多
样性丰富度极高, 森林结构多种多样,是我国一处重要
的植物宝库。库区内针叶林面积最大, 其中马尾松
(Pinus Massoniana)、杉木(Cunninghamia Lanceolata)和
柏木(Cupressus funebris)占主要地位, 阔叶树主要有
栎类、樟(Cinnamomum camphora)、枫香(Liquidambar
formosana)和乌桕(Sapium sebiferum)等。
2.2 研究材料
本文采用的数据资料主要包括全国第六、七、
八次森林资源清查三峡库区数据、立木生物量调查
数据、三峡库区2012年林地“一张图”更新数据及湖
北省宜昌站和重庆沙坪坝站1981—2011年30年平均
气温、年平均降水量等气象数据。三峡库区涉及湖
北省和重庆市森林资源清查固定样地共3253个,其
中湖北364个,重庆2884个,样地面积为0.0667 hm-2,
均为方形样地。森林资源清查数据包括森林资源清
查统计报表资料、样地库和样木库数据,样地库数据
包括样地号、平均胸径、平均树高、郁闭度和林分
蓄积等48项因子, 样木库数据包括样木号、立木类
型、胸径和材积等11项因子。立木生物量调查数据
包括样木的实测胸径、树高、年龄和材积等,采用直
接收获法采集150株样木(采用全挖法测定1/3样木的
树根数据)的干、枝、叶和根等各器官并测定湿重,
实验室测定含水率等数据[18],含碳系数采用干烧法
测定[19]。
2.3 林分固碳能力评价
林分固碳能力评价方法有很多,本文采用林分
蓄积(生长量)扩展法[20], 即:以林分蓄积(生长量)为
计算基础, 通过生物量扩展因子计算地上生物量,
通过根茎比计算地下生物量, 加和得到乔木层生物
量,再通过含碳系数计算碳储量(固碳量)。计算公式
如下:
CBi=Vi×BEFi×(1+Ri) (1)
CFi=Gi×BEFi×(1+Ri) (2)
CMi=Ci×CBi (3)
CPi=Ci×CFi (4)
n
i
i n
i
BEF
×
=
∑
∑
样地实测材积
样地理论生物量
样地理论材积
样地实测材积
(5)
1116 生 态 科 学 33 卷
式 1—4 中, CBi 为第 i 种优势树单位面积生物量
(t·hm–2); CFi为第 i种优势树种年单位面积生物量(即
生产力, t·hm–2·a–1); CMi 为第 i 种优势树种碳储量
(t·hm–2); CPi 为第 i 种优势树种年均单位面积碳储量
(即固碳能力, t·hm–2·a–1); Vi为第 i 种优势树种单位面
积蓄积量(m3·hm–2); Gi—第 i 种优势树种(组)的年均
单位面积林分生长量(m3·hm–2·a–1); BEFi 为第 i 种优
势树种(组)的地上生物量扩展因子(kg·m3); Ri 第 i 种
优势树种(组)根茎比(即地上部分与地下部分生物量
比值); Ci 为第 i 种优势树种(组)的生物量含碳系数。
各优势树种面积、蓄积和生长量数据来源于森林资
源清查资料, 根茎比和含碳系数数据主要依据全国
立木生物量调查项目数据。
式 5 中, i 为样地数; 样地实测材积为指样地因子
表中的材积; 样地理论材积是根据材积公式按径阶
计算的材积; 样地理论生物量是根据生物量公式按
径阶计算的生物量[17, 20]。其中, 理论生物量以二元生
物量公式为主, 生物量和材积均按径级计算, 计算时
所用的各径级的树高值, 是根据样地资料中的树木
直径与树高拟合的树高曲线公式计算径级所对应的
树高值。树高曲线用 Schumacher 方程拟合, 即:
H=a exp (–b/D) (6)
式中, H 为树高(m), D 为胸径(cm), a、b 为参数。
主要参数计算和系数测定结果见表 1。
2.4 森林潜在生产力评价
估算森林生产潜力的经验模型主要有Mia-mi、
Thomthwaite Memorial、Gcssner-Lieth模型和Dewit
Stewart产量与水分关系试验模型等, 目前应用较多的气
候生产力估算模型是Miami和Thomthwaite Memorial两
种[21–22]。因此本文利用它们估算三峡库区森林的潜
在生产力。
2.4.1 Miami 模型
Miami模型是Lieth [21]利用世界5大洲约50个地
点自然植被生产力的实测资料和与之相匹配的年均
气温及年均降水资料, 根据最小二乘法原理建立的,
即:
Nt = 3000 / (1+e(1.315–0.119t)) (7)
Np = 3000 / (1–e –0.000664p) (8)
式中, Nt为基于温度的潜在生产力(g·m–2·a–1), t为年
均温(℃), Np为基于降水量的潜在生产力(g·m–2·a–1),
p为年平均降水量(mm)。
2.4.2 Thomthwaite Memoriall 模型
Lieth 等采用 Thomthwaite 模型计算的实际蒸发
散及与 Miami 模型相同的 50 组生产力资料[22], 根
据最小二乘法原理建立了Thomthwaite Memorial模
型, 即:

表 1 各树种的根茎比、生物量转换因子及含碳系数
Tab. 1 Shoot-root ratio, BEF and carbon concentration of different tree species in Three Gorges reservoir region
优势树种(组) 根茎比(R) 地上部分转换系数(BEF) 地下部分转换系数(BEF) 含碳系数(C)
马尾松 0.167 831.86 76.26 0.5490 ± 0.0043
杉木 0.219 582.6 67.78 0.5223 ± 0.0132
柏木 0.256 1030.48 109.48 0.5142 ± 0.0772
华山松 0.215 797.44 100.69 0.5158 ± 0.0111
柳杉 0.114 511.62 111.34 0.5283 ± 0.0055
其他针叶类 0.189 791.17 90.29 0.5237
栎类 0.264 1061.46 147.6 0.4914 ± 0.0307
其他硬阔类 0.271 1117.11 132.65 0.4847
杨树 0.187 894.14 88.66 0.4471 ± 0.0192
其他软阔类 0.243 1020.63 118.02 0.4721
阔叶混交林 0.257 1068.87 125.335 0.4784
针阔混交林 0.204 901.34 103.34 0.5096
注: ①其他针叶类包括除马尾松、杉木、柏木和华山松以外的其他针叶树类, 其根茎比、含碳系数的计算取马尾松、杉木和柏木的平均
值; 华山松的根茎比、含碳系数的计算取马尾松的测量值; 其他硬阔类包括除栎类外的其他硬阔树类, 其根茎比、含碳系数的计算取栎类和桦
木的平均值; 其他软阔类包括除杨树外的所有软阔树, 其根茎比、含碳系数的计算取杨树的测量值; 针阔混交林取以上针阔树种的平均值; 阔
叶混交林取所有阔叶树种的平均值。② 地上和地下生物量转换系数采用中国森林植被生物量和碳储量评估的模型[20], 利用森林资源清查样地
库和样木库计算得到; ③含碳系数中, ±后面的数值为标准差。
6 期 王雪军, 等. 三峡库区森林生产力和固碳能力估算 1117
NE = 3000 / (1–e – 0.0009695(E–20)) (9)
E =1.05 P / (1+(1.05 P/L)2)0.5 (10)
L = 300 + 2.5 t + 0.05 t3 (11)
式中, NE为基于蒸发散的潜在生产力(g·m–2·a–1), E为
年平均实际蒸发散量(mm), L为年平均最大蒸发散
量(mm), P < 0.316 L时, E = P。
3 结果与分析
3.1 森林生产力和固碳能力统计分析
由根据第八次清查数据测算的三峡库区森林生
产力等结果(表2)可知,2012年,库区总生物量为1.33×
108 t,总碳储量为0.68×108 t, 碳密度为37.36 t·hm–2。马
尾松林和栎类碳储量所占比例较大,分别为42.10%
和12.11%。碳密度较大的为栎类林(46.85 t·hm–2)和马
尾松林(42.76 t·hm–2),较小为杨树(9.52 t·hm–2)和柏
木(26.51 t·hm–2)。分别主要树种(组), 三峡库区林分生
产力介于2.85—6.19 t·hm–2·a–1, 平均为4.75 t·hm–2·a–1, 较
大的为其他针叶类(6.19 t·hm–2·a–1)和马尾松(5.46 t·hm–2·a–1),
最小的为阔叶混交林(2.85 t·hm–2·a–1)。年固碳总
量方面, 三峡库区森林每年可固碳4.57×106 t, 其
中马尾松林年固碳总量占整个库区的比例为最大
(44.65%), 这与马尾松在库区森林资源中所占比例
较大有关。
同时, 基于三峡库区2012年林地资源管理数据
库(“一张图”)更新数据(森林类型分布见图2), 利用
以上计算公式和各转换参数值, 计算所有471850
个森林图斑的碳密度值, 得到三峡库区森林碳密
度等级图(图1)。对三峡库区碳密度等级和各区县
森林碳密度的最大值、最小值和平均值统计得到
表3、表4。由表3可知, 三峡库区森林碳密度主要

表 2 三峡库区森林生产力、碳储量和年固碳
Tab. 2 Forest productivity, carbon storage and annual accumulation in Three Gorges reservoir region
优势树种
(组)
面积
/(104 hm2)
蓄积
/(106 m3)
公顷蓄积
/(m3·hm–2)
生长量
/(m3·hm–2·a–1)
总生物量
/(106 t)
碳密度
/(t·hm–2)
碳储量
/(106 t)
生产力
/(t·hm–2·a–1)
固碳量
/(106 t·a–1)
马尾松 67.83 54.42 80.23 5.63 52.83 42.76 29.00 5.46 2.04
杉木 11.73 9.19 78.38 5.71 6.53 29.08 3.41 4.05 0.25
柏木 16.67 6.64 39.83 3.40 8.59 26.51 4.42 4.40 0.38
华山松 7.86 5.85 74.40 5.63 5.67 37.18 2.92 5.45 0.22
柳杉 2.08 2.33 112.02 6.13 1.33 33.73 0.70 3.50 0.04
其他针叶类 6.72 4.55 67.66 6.58 4.28 33.33 2.24 6.19 0.22
栎类 17.79 12.64 71.06 3.26 16.96 46.85 8.34 4.38 0.38
其他硬阔类 12.52 7.11 56.82 3.66 10.1 39.10 4.90 5.19 0.32
杨树 3.52 0.71 20.07 3.23 0.75 9.52 0.34 3.43 0.04
其他软阔类 8.66 4.67 53.97 4.09 5.93 32.33 2.80 5.19 0.22
阔叶混交林 18.88 10.20 54.01 2.12 13.70 34.72 6.55 2.85 0.26
针阔混交林 10.08 5.89 58.46 3.56 6.40 32.33 3.26 3.87 0.20
林分合计 184.34 124.20 67.38 4.52 133.07 37.36 68.88 4.75 4.57

表 3 三峡库区森林碳密度等级统计表
Tab. 3 The statistics of forest carbon density rating in
Three Gorges reservoir region
等级/(t·hm–2) 图斑数/个 面积/(104 hm2) 面积所占百分比/%
0—10 74841 20.05 10.88
10—20 81207 32.14 17.43
20—30 81960 36.36 19.73
30—40 79304 31.41 17.03
40—50 52977 21.84 11.85
50—60 35862 14.91 8.09
>60 65699 27.63 14.99
合计 471850 184.34 100
分布 10—40 t·hm–2。由表 4 和图 1 可知, 三峡库区
巴东–秭归、巫山–巫溪、石柱–武隆及江津南部等
县市的森林碳密度较高, 整体呈“东高西低”的分布
格局。
2.2 森林碳储量、碳密度动态变化分析
同理, 根据第六次、七次、八次清查数据测算
2002—2012年期间三峡库区的森林碳储量及碳密度
动态变化结果(表5)。由表5可知, 2012年, 三峡库区
森林碳储量达到68.88 Tg C (1Tg C=1×1012 g C), 比
2002年的碳储量(40.51 Tg C )增加了28.37 Tg C , 年
1118 生 态 科 学 33 卷
表 4 三峡库区各区县碳密度最大值、最小值和平均值统计表
Tab. 4 statistics of carbon density maximum, minimum and average in all counties of Three Gorges reservoir region
区县名 最大值/(t·hm–2)
最小值
/(t·hm–2) 平均值/(t·hm
–2) 区县名 最大值/(t·hm–2)
最小值
/(t·hm–2)
平均值
/(t·hm–2)
夷陵区 229.78 0.71 29.01 渝北区 178.07 0.22 24.14
兴山县 124.81 1.64 33.00 巴南区 67.58 7.29 23.82
秭归县 88.42 0.61 23.01 长寿区 130.94 0.21 27.01
巴东县 143.38 0.94 27.22 丰都县 138.76 0.70 28.23
万州区 195.16 0.76 26.18 武隆县 125.46 1.54 30.33
涪陵区 157.83 0.38 29.75 忠县 144.62 0.55 46.76
渝中区 181.00 0.90 28.75 开县 412.59 3.97 60.82
大渡口区 51.54 1.36 19.89 云阳县 127.66 0.47 25.49
江北区 113.49 2.52 31.42 奉节县 156.65 0.52 19.78
沙坪坝区 120.72 1.26 34.68 巫山县 121.51 3.80 28.28
九龙坡区 66.50 0.92 24.02 巫溪县 203.83 0.78 27.76
南岸区 128.20 0.58 21.47 石柱土家族自治县 250.20 1.39 30.91
北碚区 271.90 0.70 25.97 江津区 189.56 1.09 40.42

表 5 三峡库区 2002—2012 年间森林面积、碳储量及密度
Tab. 5 Area, carbon storage and carbon density during 2002—2012 in Three Gorges reservoir region
时期 面积/(104 hm2) 蓄积/(106 m3) 总生物量/(Tg C) 碳储量/(Tg C) 碳密度/(t·hm−2)
2002 144.26 (106 m3) 78.51 40.51 28.08
2007 161.74 94.17 100.77 52.23 32.29
2012 184.34 124.21 133.06 68.88 37.36
平均 163.45 96.79 104.11 53.87 32.58

均增长2.84 Tg C,年均增长率7.00%。从2002年到
2007年的5年中, 森林碳储量增加11.72 Tg C,年均增
长2.34 Tg C;从2007年到2012年的5年中,森林碳储量
增加116.65 Tg C, 年均净增长3.33 Tg C; 可见,三峡
库区碳汇作用逐渐加强, 2007—2012年期间的碳汇
作用明显要强于2002—2007年期间。三峡库区森林
碳密度也呈现出了不断上升的趋势。
通过对不同时期三峡库区森林类型碳储量研究
(表6),由表6可知,三峡库区森林碳储量主要集中在马
尾松、栎类等2个森林类型中, 合计占整个森林碳储

表 6 不同时期三峡库区森林类型碳储量
Tab. 6 Carbon storage of each forest type group in different period in Three Gorges reservoir region
年份 2002 2007 2012
优势树种(组) 碳储量/(Tg C) 比例/% 碳储量/(Tg C) 比例/% 碳储量/(Tg C) 比例/%
马尾松 16.44 40.59 22.41 42.90 29.00 42.10
杉木 2.52 6.22 2.86 5.47 3.41 4.95
柏木 1.92 4.75 3.16 6.05 4.42 6.42
华山松 1.61 3.98 1.95 3.73 2.92 4.24
柳杉 0.05 0.13 0.55 1.05 0.70 1.02
其他针叶类 0.52 1.28 1.54 2.95 2.24 3.25
栎类 7.82 19.30 7.55 14.45 8.34 12.11
其他硬阔类 4.45 11.00 4.87 9.32 4.90 7.11
杨树 0.08 0.19 0.13 0.25 0.34 0.49
其他软阔类 1.91 4.71 2.23 4.27 2.80 4.07
阔叶混交林 1.75 4.32 2.87 5.49 6.55 9.51
针阔混交林 1.43 3.53 2.12 4.07 3.26 4.73
林分合计 40.51 100.00 52.24 100.00 68.88 100.00
6 期 王雪军, 等. 三峡库区森林生产力和固碳能力估算 1119
量的 50%以上。2002—2012 年期间,栎类所占的比例
呈现出下降的趋势, 由 2002 年的 19.30%,下降 2012
年的 12.11%;而阔叶混交林、针阔混交林、柏木等森
林类型呈现出不断上升的趋势。
3.3 不同龄组森林现实及潜在生产力估算分析
首先, 分别龄组统计得到的不同龄组森林现实
生产力(表7), 分析森林固碳量随着林分年龄的变化
规律, 由表7可知, 各树种中、幼龄林的生产力要普
遍高于近、成、过熟林, 这是由于处在幼、中龄阶
段森林比成熟林, 生长更旺盛, 光合作用强, 吸收
更多的CO2, 累积更多的有机质, 因此固定碳能力
要强于成熟林。
同时 , 根据湖北省宜昌站和重庆沙坪坝站
1981—2011年30年气象连续观测数据, 计算得到湖
北库区宜昌站30年平均气温为17.1 ℃,年平均降水量
为1147.7 mm, 森林潜在生产力Nt为2016.5 g·m–2·a–1,
Np为1599.9 g·m–2·a–1, NE为1352.2 g·m–2·a–1。重庆库
区沙坪坝站30年平均气温为18.4 ℃, 年平均降水量
为1099.4 mm, 森林潜在生产力Nt为2177.1 g·m–2·a–1,
Np为1554.2 g·m–2·a–1, NE为1375.3 g·m–2·a–1。由此可见,三
峡库区森林的潜在生产力应在1352.2—21.77 g·m–2·a–1
之间, 即13.52—21.77 t·hm–2·a–1。
与潜在生产力相比, 林分现实生产力处于较低
水平, 均不足潜在生产力的45%。其中, 生产力较大
的其他针叶类和马尾松分别仅占潜在生产力的
28.4%—45.8%和25.1%—40.4%。可见, 目前三峡库
区的森林质量不高, 幼、中龄林、针叶林较多, 森林
整体碳固定总量不高。从图3可知, 从2002年至2012
年间(图3), 三峡库区森林的幼、中龄林所占面积比
例较大,不同时期均超过70%, 这样的林龄结构必然
使森林碳密度偏低, 但也反映出巨大的增长潜力。
可以预见, 随时间推移, 森林成熟度不断增加, 森
林经营管理和保护水平提升后, 整个三峡库区森林
生产力将逐步提高, 有利于发挥它们固定积累大气
碳的作用。
4 结论与讨论
4.1 结果对比分析
森林生物量和碳储量方面, 曾立雄等人[7]根据
第六次连续清查数据得到三峡库区乔木林总生物量
为0.97×108 t, 林分单位面积生物量42.5 t·hm–2, 与本
研究同期结果相比, 林分生物总量偏高, 超出本文
所测结果的24%; 但与林分单位面积生物量相比,
明显偏低, 仅为本研究的78%, 分析其原因主要测
算基础和测算方法不一致造成的。
森林生产力方面, 曾立雄[6]等人对三峡库区各
林分生产力估算结果为4.78—11.07 t·hm–2·a–1, 与本
文研究结果相比, 明显偏高, 分析其原因主要测算

表 7 三峡库区现实生产力与潜在生产力比较
Tab. 7 Comparison of forest actual and potential productivity in Three Gorges reservoir region
现实生产力/(t·hm2·a–1)
优势树种
林分 幼龄林 中龄林 近熟林 成熟林 过熟林
潜在生产力
/(t·hm–2·a–1)
现实与潜在
之比(%)
马尾松 5.46 7.17 6.70 4.15 2.55 — 13.52—21.77 25.1-40.4
杉木 4.05 5.14 6.09 3.70 2.75 1.01 13.52—21.77 18.6-30.0
柏木 4.40 3.92 6.48 4.85 — — 13.52—21.77 20.0-32.5
华山松 5.45 7.81 8.69 5.59 1.86 — 13.52—21.77 25.1-40.3
柳杉 3.50 3.14 5.10 2.85 1.32 0.36 13.52—21.77 16.1-25.9
其他针叶类 6.19 7.11 6.46 4.88 1.47 — 13.52—21.77 28.4-45.8
栎类 4.38 5.61 3.75 1.90 0.98 0.36 13.52—21.77 20.1-32.4
其他硬阔类 5.19 7.64 6.06 2.38 1.52 — 13.52—21.77 23.2-38.4
杨树 3.43 3.24 5.12 2.99 1.99 0.93 13.52—21.77 13.0-25.4
其他软阔类 5.19 7.93 6.41 4.59 1.69 0.95 13.52—21.77 25.2-38.4
阔叶混 2.85 2.95 2.53 1.68 — — 13.52—21.77 13.1-21.1
针阔混 3.87 3.55 5.63 2.69 1.19 — 13.52—21.77 17.8-28.6
林分平均 4.75 4.80 6.09 4.00 2.11 0.59 13.52—21.77 21.8-35.1
注: “—“表示没有数据统计。
1120 生 态 科 学 33 卷

图 1 三峡库区森林碳密度分布
Fig. 1 Distribution of carbon density in Three Gorges reservoir region

图 2 森林类型分布图
Fig. 2 Distribution of forest types

基础和测算方法不一致造成的。首先, 本文基于森
林资源清查 3253 个固定样地计算的, 而曾立雄等人
是根据 104 块临时样地计算的, 从样本代表性来说,
本文的研究结果更能反映整个三峡库区林分生产力
的实际状况。其次, 根据第八次清查结果显示, 全国
林分单位面积蓄积量为 89.79 m3·hm–2, 而三峡库区
为全国平均水平的 75%, 由此反映出三峡库区的森
林质量还很低, 森林固碳能力仍然不强。同时, 可能
反映出 Miami 和 Thomthwaite Memorial 模型在三峡
库区的应用尚需改进。
此外, 本研究计算出的森林生物量和固碳量仅
针对乔木层, 尚未包括灌木层、草本层以及枯落物
6 期 王雪军, 等. 三峡库区森林生产力和固碳能力估算 1121

图 3 不同时期各龄组林分面积比例
Fig. 3 Area ratios of forest at age groups

层, 同时, 有些树种(组)的转换参数根据相近树种的
结果来代替, 可能会对计算结果带来一定的误差。
若要更为全面并且较为准确的测定一个区域的森林
生产力和固碳量还需进行更为详细的调查与深入研
究, 以确定一套较为精确的地方性森林生产力和固
碳量测算方法。
4.2 结论
(1) 基于全国森林资源清查数据和立木生物量调
查数据, 利用森林蓄积量(生长量)扩展法以及Miami和
Thomthwaite Memorial模型, 能够实现三峡库区森林
碳储量和现实与潜在生产力的估算, 为其它地区合理
评估森林生产力和碳汇潜力提供方法上的参考;
(2) 三峡库区森林总生物量为1.33×108 t, 总碳
储量为0.68×108 t, 每年可固碳4.57×106 t, 其中马尾
松和栎类的碳储量所占比例较大, 分别为42.1%和
12.1%。森林碳密度为37.36 t·hm-2, 呈现出“东高西
低”的分布格局;
(3)2002—2012年期间,三峡库区森林碳储量由
2002年40.51 Tg C增加到2012年的68.88 Tg C,增加
了28.37 Tg C ,年均净增长2.84 Tg C,森林碳汇作用
显著, 尤其是在2007—2012年间的碳汇作用最强。
(4) 三峡库区森林生产力在 2.85—6.19 t·hm–2·a–1
之间, 林分平均生产力为 4.75 t·hm–2·a–1。与其潜在
生产力相比, 各树种现实生产力处于较低水平,均不
足其潜在生产力的 40%。
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