森林碳储量研究进展

何利荣

摘要：指出了随着工业经济的飞速发展，导致大气CO2浓度超标，温室效应不断增强，为缓解此危害，研究森林固碳能力已成为当今重点工作之一。查阅了大量文献，阐述了森林碳储量对人类社会的重要性及国内外对森林碳储量的研究进展，对人工林碳汇能力的研究进行了分析总结，以期为今后的研究发展提供参考依据。

关键词：温室效应； 森林碳储量； 人工林

中图分类号：Q945.11

文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）10013303

1 引言

温室效应是因大气里温室气体增加导致大气层透过捕捉辐射使不同部分地区的气温相对稳定的效应。对环境、人类健康与经济发展都具有严重的影响，威胁人类生存[1]。大气中二氧化碳含量过多是温室效应的基本特征之一，森林生态系统可通过光合作用将其转化为有机碳，并固定于植物体中或土壤中，缓解温室气体的累积[2]。目前，由于人工林的大力栽培，森林覆盖率都在不断增加，其碳循环是主要研究领域。实践证明，人工林也具有极好的固碳能力，其在CO2吸收和固定等方面的作用也越来越受重视[3] 。

2 森林碳储量研究意义

随着CO2浓度增加导致气温的上升，森林碳储量的研究意义越来越重要，已然成为国际研究热点之一。森林是地球之肺，对气候调节起到至关重要的作用，是最为经济的吸碳器，利用森林固碳具有投资小、代价低及综合效益大的特点，能同时满足经济效益、社会效益与生态效益的可行性。森林是陆地生态系统储存碳量的主体，约储存10000亿t有机碳，占整个陆地生态系统的2/3。由此可见，森林固碳作用非常明显，能有效缓解温室效应的累积。

森林作为陆地生态系统中最大的有机碳库，对社会的贡献极为重要，但其发展过程具有漫长性及波折性。由于人类社会对木材的需求量正在不断的增大，天然林的面积大幅度减少，森林总量急剧下降已成为国际关注热点问题之一。随着1994年《气候变化框架公约》的生效，《京都议定书》的出台以及《波恩政治会议》的诞生，逐步推动了森林碳汇的地位。因此，研究森林碳储量有着重大意义，既能促进人类对森林作用的认识，提高人们对森林的保护作用，又能有效缓解温室效应的危害。

3 国内外森林碳储量研究进展

正因碳储量的研究对人类社会具有重大贡献，长期以来，世界各国对森林生物量进行大量的研究。最早的研究始于德国对几种森林的树枝落叶量和木材重量的测定[4]。20世纪50年代，日本、英国和前苏联均对本国森林生态系统生物量进行大量的资料收集与实地调查[5]。之后的欧洲、美国、俄罗斯以及巴西等地均分别对本国森林碳平衡及其与全球碳循环之间的关系进行了详细的研究，有关植被碳储量的研究有较大突破；美国、俄罗斯以及加拿大对森林碳储量的研究关注度极高[6]。国外对森林碳汇成本的研究也有着丰富的经验。丹麦、英国、澳大利亚、加拿大和挪威等发达国家成立CO2减排交易体系，促进森林碳汇市场的发展[7]。荷兰于20世纪90年代初成立森林碳吸收基金会，其成功带来了巨大的经济效益、社会效益和生态效益。此外，发展中国家如马来西亚、阿根廷、俄罗斯、巴西、智利和墨西哥顺利开展CDM森林碳汇项目，为经济、社会和生态效益带来巨大利益。为了满足社会经济的发展需求，越来越多的国家参与到碳汇项目工作，促进森林可持续发展。

近几年来，我国对森林碳储量的研究也日益蓬勃。我国的研究始于20世纪70年代，但研究热忱并不亚于国际发达国家。20世纪70年代，李文化等[8]建立了一些树种的相对生长方程，测定植被生物量和估算森林生物量。然而，此时森林碳储量并未受到重视，1958年的大练钢铁运动导致森林大面积减少，生态系统遭到严重破坏，有研究结果表明，我国森林碳储量以及碳密度在20世纪70年代前呈现负增长[9]。王效科等[10]根据全国第3次森林资源的普查资料，计算了中国森林生态系统的植被碳储量为占全球的0.6%～0.7%，指出了森林生态系统植被碳密度在各森林类型间差异比较大，与我国人口密度的分配特征刚好相反，从东南往西北方向呈递增的趋势，反映出人类活动对森林碳密度存在极大的干扰。此后，刘国华等[11]利用森林资源清查数据研究我国17年（1977～1993年）森林碳储量动态变化时发现森林含碳量呈递增趋势变化。因此可知，我国是一个森林碳储量大国，森林碳汇的潜在能力需大力挖掘。

4 人工林碳储量的研究进展

4.1 纯林碳储量的研究

由于对木头的需求，而原生态森林完全不能满足对人类的供给，随着社会经济发展及生态环境的压力，于300多年前，人类已开始对森林进行培育。18世纪，德国已大面积栽培针叶人工纯林。然而，大规模人工森林培育始于20世纪50年代。且以定向、速生、丰产、优质、稳定和高效为特点人工纯林为主，以期缓解对木材的需求。基于目前现状，对人工纯林碳储量的研究也是发展的必然趋势。当前，已有大量研究证明人工纯林也具有较强碳汇能力。刘婷婷等[12]在2009年研究杨树人工林生物量及其碳储量时则认为人工林具有较大的碳汇潜力。马炜等[13]人在研究不同林龄长白落叶松人工林碳储量时得出同样结论，碳汇潜力巨大。陶玉华等2011年在研究马尾松、杉木以及桉树人工林碳储量动态变化时认为，马尾松以及杉木人工林均有较好的储碳功能[14]。此后，其在研究马尾松和杉木人工纯林碳储量时得出相似结论：并且认为马尾松的储碳能力随着年限的增长而增加，杉木则是以中龄林的储碳量大于成熟林[15]。

由此可见，人工纯林也有较好的碳汇能力，选择合适的树种，合理经营，均会产生较好的生态效益。但是，人工纯林也存在一定的弊端，栽培人工林多以用材树种为主，且轮伐时间较短，当达到轮伐期后，生态效益则会下降，不能同时兼顾经济效益与生态效益双赢。

4.2 混交林碳储量的研究

长期栽培单一树种的纯林，生物多样性单调，导致立地衰退和森林生产力下降，不利于可持续发展。且有实践证明，长期连作多代纯林致使其碳储量下降。因此改变人工林营造模式成为探讨的重点问题，混交林生物多样性复杂，有效合理利用空间资源，增强林分抗性，减少病虫害的发生。现我国对人工复层林生物量、碳储量的研究也日益兴起。樊后保等[16]人实验证明，生物量的空间结构在马尾松纯林和马尾松-阔叶树混交林之间存在明显差异 ，混交林生物量分配比例明显大于马尾松纯林。赵凯等[17]比较福建柏纯林、火力楠纯林和福建柏與火力楠混交林的碳储量时得出结论，混交林生态系统碳储量高于纯林。刘恩[18]在研究我国热带林业实验中心人工林碳储量时发现，混交林碳储量大于纯林。叶绍明等[19]在研究桉树与马占相思人工复层林也得出一致结论，混交林碳储量大于桉树纯林。董林水等[20]研究证明荷木与马尾松比较可大大提高混交林生态效益与经济效益。

由此可见，混交林能促进生态系统的稳定性，研究混交林的碳储量，既能对立地条件起到改善作用，促进生物多样性的发展，也能有效缓解温室效应的产生，为经济效益以及生态效应带来双重利益。但当前的对混交林研究存在局限性，加强混交林的碳储量研究也将成为今后的重点工程。

5 总结与展望

随着原生态林的不断减少，人工纯林大面积栽培，其结构简单，导致生物多样性的降低，易发生病虫害，林地立地条件不断下降，阻滞森林可持续经营发展。目前，混交林的研究还尚处在生长期中。因此，以林学原则为基础，改变经营模式，加强对碳储量的研究，才可从根本上解决问题。故提出以下几点展望。

（1）以多元化经营模式改造人工林，将传统的人工纯林进行更新换代为以混交林为主，纯林为辅的经营模式。其次，避免连作模式经营，大力发展轮作栽培。既能维持生物多样性，保持立地条件的平衡，满足社会对木材的需求，又可保证碳循环的正常运行。

（2）大力发展经济林。经济果树林的栽培，不但能有较好的储碳能力，且能增加群众的经济收入，保证经济效益与生态效益的双丰收。

（3）利用新技术，研发培育新树种。选择速生特性与较强的碳汇树种进行杂交育种，既能满足速生、丰产、优质、稳定和高效的特点，又有较强的碳汇能力。实行多国合作模式，将优势树种互相引进栽培，实行互补原则，既能减缓解温室效应，又能降低对木材日益供给的紧张。

（4）封山育林，避免非法毁林。森林有极强的碳汇能力，也是极为容易发生火灾的因素之一。加大力度保护生态公益林，同时大力宣传，防止滥砍滥伐，避免火灾发生。

可见，研究森林生态系统碳储量是对人类社会的巨大贡献，加强保护森林质量，研发高储碳、高质量木材树种， 满足社会需要及生态效益多元化，保证森林可持续发展。

参考文献：

[1]

姜冬梅， 张孟衡， 陆根法. 应对气候变化[M]. 北京：中国环境科学出版社，2007：24～47.

[2]陶玉华. 森林生态系统碳储量研究的意义及国内外研究进展[J]. 现代农业科技， 2012（9）：205.

[3]陳先刚， 张一平， 詹 卉. 云南退耕还林工程林木生物质碳汇潜力[J]. 林业科学， 2008， 44（5）：24～30.

[4]Dixon R K， Solomon A M， Brown S， et al. Carbon Pools and Flux of Global Forest Ecosystems[J]. Science， 1994， 263（13）：185～190.

[5]施 强. 红河州木材检查站建设现状和对策[J]. 大科技：科技天地， 2011（12）：77～78.

[6]Brown S. Measuring carbon in forests： current status and future challenges[J]. Environmental Pollution， 2002， 116（3）：363～372.

[7]方小林， 高 岚. 中国森林碳汇市场的研究现状及进一步发展的建议[J]. 生态经济， 2011（3）：96～99.

[8]李文华， 邓坤枚， 李 飞. 长白山主要森林生态系统生物量产量的研究[J]. 森林生态系统研究，1981（4）：34～50.

[9]方精云， 陈安平. 中国森林植被碳库的动态变化及其意义[J]. Journal of Integrative Plant Biology， 2001， 43（9）：967～973.