燕山北部华北落叶松人工林、油松人工林碳汇成本1)

2011-06-13支乾坤

东北林业大学学报 2011年11期

王超毕君支乾坤

(河北省林业科学研究院，石家庄，050061) (河北省木兰围场国有林场管理局)

随着现代工业的发展，化石燃料大量的使用导致大气中二氧化碳等温室气体浓度增加，温室效应引起了全球性气候变化。1997年《京都议定书》以法律的形式规定了工业化国家分阶段的温室气体减少排放限额，2001年达成的《波恩政治协定》同意实施环境清洁发展机制(CDM)林业碳汇项目，旨在通过发达国家在发展中国家开展造林、营林活动，达到减低本国温室气体排放限额的目的［1］。随着世界范围内碳交易活动的日趋增多，森林碳汇的成本与价格成为碳汇经济的重要内容。目前，世界范围内的碳交易还是一个不完备的市场，森林碳汇的成本与交易价格也有待于深入研究;已有研究多关注碳汇交易成本［2］，而对生产成本的研究报道较少。在我国，由于地理、气候复杂多变，森林类型多样，森林生产力也千差万别，决定了不同区域森林的碳汇量与成本有着较大的差异;同时，森林生产的长周期性和可提供多元化的物质产品和生态服务功能，更使森林碳汇成本复杂化。本次研究以河北省木兰围场林管局的华北落叶松(Larix principis)人工林、油松(Pinus tabulaeformis)人工林为案例，分别20 a和30 a入计期，采用重置成本法对森林碳汇生产成本进行了探讨。

1 研究区概况

研究区设在河北省木兰围场林管局，位于河北省围场满族蒙古族自治县境内，属阴山、大兴安岭、燕山余脉的交汇地带，为滦河上游地区，地理位置为北纬 41°35＇～42°40＇，东经116°32＇～117°14＇，海拔高度750 ～1 800 m。这一地区属半干旱向半湿润过渡、寒温带向中温带过渡、大陆性季风型山地气候，无霜期67～128 d，年平均气温3.3℃，极端最高气温38.9℃，极端最低气温－42.9℃，年均降水量445 mm，主要集中在7—9月份。

2 研究材料

华北落叶松人工林在研究区多分布于海拔800～1 800 m山地的阴坡、半阴坡，以纯林为主;林分郁闭度0.7～1.0，林下植被稀少，主要有披针叶苔草(Carex lanceolata)、土庄绣线菊(Spiraea pubescens)等，伴生有少量油松(Pinus tabulaeformis)、白桦(Betula platyphylla)等树种;土壤以山地棕壤、灰色森林土、褐土为主。本次研究根据木兰围场国有林场管理局的林分资源特点，分别林龄、林木密度、土壤、坡向与坡位共调查样地29块，收集已有样地资料18块，林龄分布范围7～50 a。

油松人工林多分布于研究区海拔800～1 300 m山地的半阴坡和半阳坡，以纯林为主;林分郁闭度在0.6～1.0，林下植被稀少，以披针叶苔草(Carex lanceolata)为主，灌木稀少;土壤以山地棕壤、灰色森林土为主，兼有少量栗钙土、风沙土。本次研究共调查样地19块，收集到本区已有样地资料18块，林龄7～48 a。

3 研究方法

3.1 林分固碳量评估

野外生物量调查采用标准地法。标准木通过每木检尺与树高测量，绘制树高曲线选取平均标准木1株，实测各器官(干、枝、叶、根)生物量的鲜质量并取样;所取生物量鲜样在恒温干燥箱内85℃烘干至绝对干质量，折算出林分生物量总干质量。建立林龄与林分生物量间的数学估测模型，计算不同时期两种林分类型的生物量;植被含碳率按0.5计算，计算出单位面积林分的固碳量和固定CO2的量。

3.2 碳汇生产成本的核算

收集本区近3 a的落叶松和油松人工林造林、营林成本与有关生产定额，主要包括苗木价格、造林用工数和工价、抚育用工数和工价、森林病虫害防治、护林防火等相关费用，综合确定当前造林、营林及管护的单位面积成本。

由于林木经营的长周期性，重置成本法是幼龄林造林、营林成本核算的适宜办法。该法以现时的工价和生产水平重新营造相类似林分的成本费用作为评估值。本次核算以年投资收益率(包括利息和纯利润)为6%，按复利分别计算20、30 a入计期的造林、营林成本折现值作为森林碳汇生产成本。计算公式如下:

式中:En为第n年的评估成本(元);Ci为第i年的以现行工价及生产水平为标准的生产成本(元);P为年投资收益率(%);n为总经营周期(a)。

4 结果与分析

4.1 林分生物量预测模型

以林龄(A)为自变量，林分生物量(W)为因变量，建立落叶松人工林、油松人工林的林分生物量估测模型:

落叶松人工林:

油松人工林:

模型(1)、(2)中:W为林分生物量(t/hm2);A为林龄(a);R为相关系数;F为均方比;k为样本数。

拟合结果显示林龄与林分生物量间呈负指数函数关系，模型(1)和模型(2)在0.05水平经F检验相关性显著，可分别用于7～50年生华北落叶松人工林和7～48年生油松林林分生物量的估测。

4.2 林分固碳量

根据林分生物量估测模型(1)和模型(2)，植被含碳率采用0.5，分别计算两种林分类型20、30 a入计期的固碳量和CO2固定量，结果见表1。表1的评估结果显示，在30 a入计期内，华北落叶松林较油松林固碳能力高，这是由落叶松较油松具有的早期速生性所决定;两种林分类型30 a入计期所固定CO2的量要高于20 a入计期，但落叶松林年均固定CO2的量基本一致，油松林30 a入计期的年均固定CO2的量要高于20 a入计期。

表1 落叶松人工林、油松人工林固碳量和CO2固定量

4.3 造林、营林成本核算

根据《木兰林管局营林生产定额》核定的造林、营林成本标准及近3 a的生产成本平均水平统计，人工造林成本包括苗木费、整地、补植、幼树抚育、管理费等。落叶松林、油松林采用2年生裸根苗造林，造林密度分别为4995株/hm2和3330株/hm2，日工资标准为75元/(人·d);幼龄林抚育主要包括修枝、割灌定株、透光伐等内容;森林保护包括森林病虫害防治、森林防火及护林等。详细造林、营林成本构成见表2。文中生产成本统计数据不包括土地成本、林场工作人员工资及林场运行的行政日常开支等内容。