南水北调中线工程水源区森林生态系统碳储量

郭占胜，李富海

(1.河南省南阳市林业调查规划管理站，河南 南阳 473000；2.河南省林业调查规划院，河南 郑州 450000)

南水北调中线工程水源区森林生态系统碳储量

郭占胜1，李富海2

(1.河南省南阳市林业调查规划管理站，河南 南阳 473000；2.河南省林业调查规划院，河南 郑州 450000)

根据2012年河南省森林资源规划设计调查资料，建立不同优势树种生物量与蓄积量之间的回归模型或标准地资料，以树种含碳率作为生物量转换为碳储量的系数，对南水北调中线工程南阳水源区森林生态系统的碳储量进行估算。结果表明：南阳水源区森林生态系统碳储量7522.68万t，碳密度129.42 t·hm-2。其中森林土壤层碳储量6045.03万t、占总碳储量的80.36%，乔木层碳储量1018.30万t、占13.54%，森林下层植被和枯落物层碳储量为459.35万t、占6.10%；在各类型森林生态系统中，乔木林森林生态系统碳储量最多为6201.95万t、占82.4%。研究可为当地森林经营管理和生态环境改善提供参考。

森林生态系统；碳储量；碳密度

森林是陆地上最大的生态系统，存储着全球86%以上森林植被的碳和土壤碳库73%的碳，在缓解大气CO2浓度上升、调节全球碳平衡等方面具有不可替代的作用。南水北调中线工程是缓解京、津、华北地区水资源危机的重大工程，南阳市作为该工程的重要水源地，在保护供水水质方面承担着主要任务，只有进一步改善该区域生态环境，才能保证“一库清水永续北送”目标的实现。通过对该区域森林生态系统碳储量评估，一方面促进该区域森林资源合理经营，提高生态环境质量，另一方面掌握森林碳汇功能及潜力，为森林碳汇交易提供参考[1-4]。

1 材料和方法

1.1 研究区概括

研究区涉及南阳市南水北调中线工程渠首水源区的淅川县、西峡县、内乡县、邓州市等4县市(图1)，总面积为10943 km2。该区域位于河南省西南部，地处秦岭余脉伏牛山南麓，东经110°59′02″—112°20′26″、北纬32°22′22″—33°48′02″[5-6]。

据2012年二类调查结果，该区林业用地面积为579782.37 hm2，其中有林地499863.06 hm2，疏林地4731.89 hm2，灌木林地28339.53 hm2，未成林造林地9051.36 hm2，苗圃地245.60 hm2，无立木林地51.45 hm2，宜林地37493.01 hm2，林业辅助生产用地6.47 hm2。四旁和零星树折合面积39022.14 hm2，活立木蓄积量为1713.74万m3，森林覆盖率46.7%。

1.2 研究资料

为了提高生物量估算的精度，本研究以森林资源二类调查数据为基础，将渠首水源区森林生态系统划分为乔木林、经济林、竹林、疏林地、灌木林地、未成林造林地、苗圃地、四旁树等8种类型，并把乔木林根据优势树种分为栎类、杨树、柏木、马尾松、油松、硬阔、阔叶混、针阔混等8个亚类，经济林分为乔木经济林、灌木经济林等2个亚类，四旁树分为经济树种、用材树种、灌木、竹子等4个亚类。

1.3 研究方法

1.3.1 生物量估算方法 森林生态系统碳储量包括乔木层、灌木、草本层、枯落物层以及森林土壤碳储量。本研究在进行生物量估算时，乔木林和四旁树中的用材树种等类型采用生物量换算因子连续函数法进行计算，竹林、经济林、疏林地、灌木林、未成林造林地、苗圃地和四旁树中的经济树种、灌木和竹子等类型采用非蓄积转换方法进行计算。

1)生物量换算因子连续函数法。公式为：Y=ax+b，式中：Y为每公顷生物量；x为每公顷蓄积量；a和b为参数。参考有关学者[5-10]对水源区周边类似森林植被生物量估算研究所建立的生物量—蓄积量方程和作者前期研究成果。各优势树种的计算参数见表1。

表1 各优势树种生物量与蓄积量回归方程参数

1.3.2 碳储量及碳密度估算方法

2)森林土壤碳储量。依据文献[21]中研究的黄棕壤类型含碳率进行推算。

2 结果与分析

2.1 研究区森林生态系统碳储量

经计算，水源区森林生态系统碳储量7522.68万t，碳密度为129.42 t·hm-2(表2)。其中森林土壤层碳储量6045.03万t、占总碳储量的80.36%；其次为乔木层碳储量1018.30万t、占13.54%，灌木层247.62万t、占3.29%，枯落物层碳储量178.66万t、占2.37%；最小的为草本层，碳储量为33.07万t、占0.44%(图2)。

2.2 各类型森林生态系统碳储量及碳密度

各类型森林生态系统的碳储量比较发现，乔木林最大，碳储量6201.95万t，占各类型生态系统碳储量的82.4%；其次为四旁树，碳储量538.82万t，占7.2%(表2)。多年来，水源区十分重视生态环境建设，除管理好现有森林外，大力开展城镇、村屯、沟、路、渠、河等“四旁”绿化，使得四旁树面积不断增大，另外由于四旁树生长的光、热等生长条件优越，生长较快，蓄积较大。

各类型森林生态系统碳密度比较发现，碳密度最大的为竹林142.00 t·hm-2，最小的为苗圃地116.86 t·hm-2，碳密度变化区间为116.86～142.00 t·hm-2。由于在森林生态系统碳储量估算时，土壤的碳密度统一按104.00 t·hm-2计算，其起到了决定性作用，各类型森林生态系统碳密度的变化主要体现在地上部分碳密度的变化，因此相对较小。

表2 各植被类型森林生态系统碳储量和碳密度

2.3 乔木林各优势树种森林植被碳储量

由表3可知，研究区乔木林森林植被碳储量为1229.07万t，其中乔木层碳储量863.04万t、占70.22%，灌木层碳储量191.68万t、占15.60%，草本层碳储量28.93万t、占2.35%，枯落物层碳储量145.42万t、占11.83%。

乔木林森林植被平均碳密度为25.70 t·hm-2。各优势树种碳密度从大到小依次为杨树29.86 t·hm-2、栎类29.09 t·hm-2、硬阔21.9 t·hm-2、阔叶混19.96 t·hm-2、油松17.34 t·hm-2、针阔混16.14 t·hm-2、马尾松11.66 t·hm-2、软阔9.68 t·hm-2、柏木8.99 t·hm-2。水源区杨树是近几年平原区营造用材林和四旁植树的主要树种，由于人们科学管理以及生长立地条件较好，因此碳密度较大；栎类是伏牛山区主要树种，其萌发力强、人为干扰较少，并且多年来水源区采取了禁伐等保护措施，使得其碳密度也较大；柏木生长条件较差，因此碳密度最小。

表3 乔木林各优势树种森林植被碳储量和碳密度

2.4 乔木林各龄组森林植被碳储量

乔木林分龄组统计，幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林面积依次占90.85%、5.56%、1.70%、1.18%、0.70%，其碳密度依次为24.51、27.60、32.45、60.37、90.58 t·hm-2，随着林分结构的调整，碳储量增加潜力较大。详见表4。

表4 乔木林各龄组森林植被碳储量和碳密度

3 结果与讨论

1)水源区森林生态系统碳储量7522.68万t，碳密度为129.42 t·hm-2。其中乔木林森林生态系统碳储量最大，为6201.95万t、占各类型生态系统碳储量的82.4%，碳密度为129.70 t·hm-2。水源区碳密度略高于薄山林场(113.51 t·hm-2)、低于珠三角地区(136.35 t·hm-2)、山西省(137.47 t·hm-2)[3，22-23]。珠三角地区和山西省的林分单位蓄积量大，森林生态系统碳密度大于研究区是符合规律的；但是水源区碳密度却大于薄山林场，分析原因主要是这两者的森林土壤碳密度均是根据不同土壤类型的碳密度来估算，并且土壤碳密度在森林生态系统碳密度中起着主要决定作用引起的。

2)水源区乔木林森林植被碳储量为1229.07万t，平均碳密度为25.70 t·hm-2。乔木林森林植被碳密度高于河南省(23.64 t·hm-2)、江西(25.38 t·hm-2)，低于山西(26.37 t·hm-2)、四川(38.04 t·hm-2)、鸡公山(56 t·hm-2)，也远小于全国(42.85 t·hm-2)和世界(86 t·hm-2)[9，20，24-27]，但由于乔木林幼、中龄林面积很大而碳密度较小，随着林分结构的调整，乔木林碳储量增长潜力较大。

3)森林生态系统碳储量包括森林乔木层、灌木、草本层、枯落物层以及森林土壤层等，在特定区域碳储量和碳密度估算时，都要在当地开展大量的标准地试验，才能够准确估算该区域的森林生态系统碳储量，但本文估算所采用的参考数据多是借鉴相关学者研究成果，这也使本研究结果与实际可能存在一定的误差。

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Study on Forest Ecosystem Carbon Storage for Water Source Area of Middle Route ofSouth-to-North Water Diversion Project

GUO Zhan-sheng1，LI Fu-hai2

(1.NanyangForestrySurveyingandDesigningManagementStation，Nanyang473000，Henan，China；2.ForestrySurveyingandDesigningInstituteofHenanProvince，Zhengzhou450000，Henan，China)

Based on original forest resource inventory data of Henan Province in 2012，used regression equation between biomass and volume of various tree species，carbonincluded reat in different tree species as the transferring coefficient from biomass to carbon stock，the forest ecosystem carbon storage in Nanyang water source area of middle route of south-to-north water diversion project is estimated.The results show that the total forest ecosystem carbon storage in Nanyang water source area is 75226800 t and the average carbon density of forest ecosystem is 129.42 t·hm-2，in which the carbon storage in woodland soil is 60450300 t，accounting for 80.36%，the carbon storage of arbor layer is 10183000 t，accounting for 13.54% and the carbon storage of undergrowth vegetation and forest litters layer is 4593500 t，accounting for 6.10%.The arbor ecosystem carbon storage is the most in different forest ecosystem，62019500 t，accounting for 82.40%.

forest ecosystem；carbon storage；carbon density

2015-10-13；

2015-11-24

河南省重点科技攻关项目(0423010700)

郭占胜(1974—)，男，河南邓州人，河南省南阳市林业调查规划管理站高级工程师，硕士，从事林业调查规划和森林资源监测。E-mail：gzs0369@163.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.03.019

S718.55+6

A

1002-7351(2016)03-0091-05