黑龙江省森工林区天然用材林碳汇价值研究

国 徽，张思冲，许瀛元，张人月，邢 爽

(黑龙江省高校地理资源与环境遥感重点实验室 (哈尔滨师范大学)，哈尔滨150080)

温室效应是人类面临的重大生态问题之一，已受到全球各界的广泛关注。森林生态系统是陆地生态系统中最大的碳库［1］，其增加或减少都会对大气温度产生重要的影响，对全球碳循环和平衡起着重要作用。天然林作为森林生态系统的基础资源，通过光合作用吸收了大气中大量的CO2，减缓了温室效应和气候变暖的速度，发挥着重要的碳汇作用。

森林碳汇是指森林植物通过光合作用，吸收大气中的二氧化碳并固定在土壤和植物中，从而降低大气中二氧化碳浓度的过程［2］。森林碳汇价值的大小是由森林碳汇量和碳汇价格所决定的。黑龙江省森工林区作为全国最大的林区，是东北粮仓的天然屏障。本文选取森工林区天然用材林的碳汇价值作为研究对象，为研究森工林区的生态建设和开展林业碳汇及其经济贸易活动提供参考依据。

1 研究区概况

黑龙江省森工林区是全国最大的国有林区和森林工业基地。地处东经 127°00'56″～ 134°05'00″，北纬 43°25'00″～ 49°08'24″之间，位于小兴安岭、张广才岭、老爷岭、完达山和长白山之中。黑龙江省森工林区由伊春、牡丹江、松花江和合江4个林业管理局所管辖的，40个森工企业局和森工系统的直属单位组成，总经营面积为1 005.40万hm2，约占黑龙江省土地面积的1/4，其中林地面积837.73万hm2，占土地面积的83.32%。森林面积为806.37万hm2，森林覆盖率为80.20%［3］。活立木总蓄积2000年为67 294.23万m3，天然林蓄积2000年为56 687.56万m3，其中用材林51 664.33万m3，占有林地蓄积面积85%［4］。从以上现有森林资源统计与分析看，天然林作为保持生态环境的基础资源，为我省维持林业发展起到不可替代的作用。

森工林区活立木总蓄积1986年为69 271.37万 m3，1990年为 73 151.93万 m3，1995年为71 325.21万m3，2000年为 67 294.23万 m3。2000年总蓄积比1986年减少了1 977.14万 m3。主要原因是超限额采伐、滥砍滥伐、毁林开荒及稳权划界划“两荒”所致。森工林区天然用材林林分优势种蓄积统计见表1。

2 森工林区天然用材林碳汇价值研究

2.1 研究方法

以IPCC土地利用、土地利用变化和林业(LULUCF)优良做法指南［5］为根据，其中森林碳汇计量，指的是森林生物量计量其碳储量的变化。因此，研究的森工林区天然用材林碳储量的变化量，就是研究森工林区天然用材林碳汇量［4］。森林碳储量的常见估算方法有:基于遥感技术模型模拟法、涡度相关法、森林资源清查法［6－9］。

本文研究森工林区天然用材林的碳汇价值目的是对碳汇经济进行评价，以便于开展碳汇贸易，基于计算方法的实用性和可操作性考虑，以森林碳汇自然科学计算方法和研究结果对碳汇量进行计算，应用这些自然科学研究的成果，提出研究方法:森林蓄积换算因子法［10］。

表1 森工林区天然用材林林分优势种蓄积统计表(万m3)Tab.1 Statistics of accumulation of dominant species in natural timber forest

2.2 应用模型简介

森林蓄积换算因子法可以分为两部分基本内容。

(1)首先由森林蓄积 (树干材积)，采用蓄积扩大系数计算得出树木 (包括枝材、树根)的生物量，然后运用容积密度 (干重系数)计算得出生物量的干重、再乘上含碳率计算得出固碳量。以此计算得出以立木为主体的森林生物量碳汇量;

(2)如果要对森林自然固碳量进行计算，首先计算出森林生物量的固碳量，再运用森林生物量固碳量和林下植固碳量之比、森林生物量固碳量和林地固碳量之比计算出森林全部的固碳量［11］。以此方法，建立了森林全部固碳量的计算模型。

森林全部固碳量的模型，如下:

森林全部固碳量=树木生物量固碳量+林下植物固碳量+林地固碳量=∑ (Sij×Cij)+α∑ (Sij×Cij)+β∑ (Sij×Cij)，其中:Cij=Vij×δ×ρ×γ。式中:Sij为第i类地区第j类森林类型的面积;Cij为第i类地区第j类森林类型的生物量碳密度;Vij为第i类地区第j类森林类型单位面积蓄积量;δ为生物量扩大系数;α为林下植物碳转换系数;β为林地碳转换系数;ρ为容积系数 (容积密度);γ为含碳率。

本文将采用全部固碳量模型形式计算森工林区天然用材林的碳汇量。

2.3 参数确定

在计算森工林区碳汇潜力量的分析中，本文各参数均取IPCC的默认值［12］。

(1)森林资源蓄积扩大系数δ。通过森林资源蓄积扩大系数，树木为主体的生物蓄积量可以由树木蓄积量换算得出。国际通用IPCC的默认值为1.90。

(2)容积密度ρ。通过容积密度系数，干重的换算系数可以由森林全部生物量蓄积转换得出。一般取0.45～0.5，本文采用国际通用IPCC的默认值为0.5。

(3)含碳率γ。通过含碳量系数，固碳量的换算系数可以由生物量干重转换得出。我国的阔叶树一般含碳率值都低于0.5，而针叶树的的平均含碳率一般等于或者高于0.5，取0.5作为平均含碳率计算出森林中乔木层碳储量的结果是比较客观真实的［13］。IPCC默认为0.5，本文采用IPCC的默认值0.5。

(4)林下植物固碳量换算系数α。通过林下植物固碳量系数，林下植物 (含凋落物)的固碳量可以由森林生物量转换得出。国际通用的IPCC默认值为0.195。

(5)林地固碳量换算系数β。通过林地固碳量系数，林地固碳量可以由森林生物量固碳量转换得出。国际通用的IPCC默认值为1.244。

需要说明的是，基于本文宏观研究的需要，以上参数的确定都是取平均值。

2.4 森工林区天然用材林碳汇价值

应用上述方法计算森林碳汇量，可以得出:

(1)只计算林木生物量固碳量的森林碳汇量。

林木生物量碳储量=森林蓄积×扩大系数×容积系数×含碳率=V×1.9×0.5×0.5。

(2)包括林木生物量固碳量、林下植物固碳量和林地固碳量的森林碳汇量。

森林全部碳储量=树木生物量固碳量+林下植物固碳量+林地固碳量=∑ (Sij×Cij)+α∑ (Sij×Cij)+β∑ (Sij×Cij)=V×1.9×0.5×0.5+0.195(V×1.9×0.5×0.5)+1.244(V×1.9×0.5×0.5)=2.4395(V×1.9×0.5×0.5)。

由 (2)计算出森工林区天然用材林优势种的全部森林碳汇量见表2。

表2 森工林区天然用材林林分优势树种碳汇量 (亿t)Tab.2 Carbon sequestration of dominant species in natural timber forest (100 million ton)

碳汇价格由于受到市场的供求变化影响，基于保守性原则，根据李怒云［14］对林业碳汇在国际碳汇市场中的价格分析，本文选取较低的价格区间0.71～2.06 美元/t，计量依据为中间价 1.5 美元/t［3］。根据表3碳汇量估算结果，可推算森工林区天然用材林碳汇价值:1986年碳汇价值10.110 3亿美元，1990年碳汇价值10.630 1亿美元，1995年碳汇价值10.266 3亿美元，2000年碳汇价值8.980 1亿美元。

3 结论与展望

以黑龙江省森工林区第3次、第4次、第5次和第6次的森林资源清查数据为基础，运用碳汇量估算公式得出森工林区天然用材林碳汇量见表2。由表2可知，1990年碳汇量估算结果比1986年碳汇量增长5.14%，而1995年和2000年都呈现下降趋势，1995年比1990年下降3.54%，2000年比1995年下降了14.32%。天然用材林优势树种中，阔叶混交林和针叶混交林碳汇量逐年增长，红松、落叶松、杨树和桦木类等其余优势树种碳汇量都有不同程度的下降。经研究表明，产生碳汇量下降是由于该树种的面积和蓄积量相应减少造成的。阔叶林和针叶林碳汇量3.265 4亿t，占总体碳汇量的54.54%，较其他树种优势明显。可见，阔叶林和针叶林是黑龙江省森工林区天然用材林重要碳库树种，为发展森工林区林业碳汇将起到重要作用。在开采利用天然林资源的过程中，必须统筹兼顾森林的经济、生态、社会三大效益，更好的发挥出现有天然林的生态效益，才能达到森林资源的永续利用。

黑龙江省森工林区是全国最大的林区，在我国东北乃至我国北方正发挥着无可替代的生态保护作用。积极的开展固碳功能和森林碳汇量的研究，才可以更进一步的促进森工林区的生态建设，才能为管理森林资源和开展林业碳汇提供有力依据［15］。同时，进行碳汇贸易将必将成为森林生态效益价值补偿的一种重要途径［16］，为发展森工林区提供更广阔的发展空间。

［1］陶 波，葛全胜，李克让.陆地生态系统碳循环研究进展［J］.地理研究，2001，20(5):564 －75.

［2］聂道平，徐德应，王 兵.全球碳循环与森林关系的研究——问题与进展［J］.世界林业研究，1997，10(5):34 －40.

［3］续珊珊，贾 利.黑龙江省森工国有林区森林碳储量分析［J］.林业经济问题，2009，30(1):47 －50.

［4］盛春光.黑龙江省森工林区森林碳汇价值评估［J］.林业经济，2011(10):43－46.

［5］Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC).Good Practice Guidance for Land Use，Land-Use Change and Forestry［M］.IPCC/IGES，Hayama，Japan，2003.

［6］程堂仁，马钦彦，冯仲科，等.甘肃小陇山森林生物量研究［J］.北京林业大学报，2007，29(1):31 －36.

［7］杨 昆，管东生.珠江三角洲森林的生物量和生产力研究［J］.生态环境，2006，15(1):84 －88.

［8］黄从德，张 健，杨万勤，等.四川省及重庆地区森林植被碳储量动态［J］.生态学报，2008，28(3):965 －974.

［9］刘 盛，李国伟.林分碳贮量测算方法的研究［J］.北京林业大学学报，2007，29(4):166 －169.

［10］李顺龙.森林碳汇经济问题研究［D］.哈尔滨:东北林业大学，2005.

［11］伍楠林.黑龙江省发展森林碳汇贸易实证研究［J］.国际贸易问题，2011(7):116 －123.

［12］国家林业局.森林资源规划设计调查主要技术规定［S］，2003.

［13］伍楠林.中国开展森林碳汇贸易的实证研究［J］.国际商务(对外经济贸易大学学报)，2010(5):5－11.

［14］李怒云.中国林业碳汇［M］.北京:中国林业出版社，2007.

［15］郭树平.黑龙江省碳汇储量及碳汇潜力分析［J］.森林工程，2011，27(3):9 －11.

［16］王秀云，孙玉军.森林生态系统碳储量估测方法及其研究进展［J］.世界林业研究，2008，21(5):24 －29.