欧西成， 管远保， 冯湘兰

(湖南省林业调查规划设计院， 湖南 长沙 410007)

湖南省2010年LUCF温室气体排放清单 编制研究

欧西成， 管远保， 冯湘兰

(湖南省林业调查规划设计院， 湖南 长沙 410007)

利用湖南省森林资源清查数据，运用生物量法，从森林和其它木质生物质生物量碳储量变化及森林转化碳排放两方面对省级LUCF温室气体排放清单编制进行研究。结果表明：湖南省2010年LUCF净吸收温室气体1 720.54万t CO2当量，其中森林和其它木质生物质生物量碳储量变化净吸收温室气体1 764.54万t CO2当量，森林转化净排放温室气体44.0万t CO2当量；通过增加乔木林碳储量，相当于吸收CO24 195.64万t 。湖南省2008年的特大冰灾导致2010年LUCF活动吸收温室气体量比2005年减少了30.93%。

LUCF； 温室气体； 排放清单； 森林碳汇

目前，由温室气体浓度增加引起的全球变暖，已经对自然生态系统和人类生存环境产生了严重影响，成为当今人类社会亟待解决的重大问题[1-2]。土地利用方式变化必然影响生态系统的结构和功能，进而影响气候变化，因此，它也是全球气候变化研究的核心主题之一[3]。编制温室气体清单是应对气候变化的一项基础性工作，也是《联合国气候变化框架公约》对各缔约国的要求[4]。“土地利用变化和林业(Land Use Change and Forest LUCF)”温室气体清单是国家温室气体清单的重要内容[5]。森林生长的生物量增加超过森林采伐或毁林的生物量损失，则表现为碳吸收汇，反之则表现为碳排放源[6-7]。通过研究编制湖南省级LUCF温室气体清单，可以识别主要排放源和吸收汇，了解其排放现状，预测排放减缓潜力，从而有助于制定应对气候变化的措施，对绿色湖南建设有着重要的参考价值。

1 研究区域概况

湖南省位于长江中游，地处108°47′—114°15′E、24°38′—30°08′N。2014年，全省土地总面积2 118.35万hm2，其中林地面积1 291.34万hm2，森林覆盖率57.52%；活立木总蓄积44 480.10万m3，其中森林(林分)蓄积42 689.46万m3。

2 研究方法

2.1排放源界定

根据《省级温室气体清单编制指南》，“土地利用变化”主要考虑有林地转化为非林地的过程。“林业”主要评估以森林为经营目标的各类人为活动所导致的温室气体源排放或温室气体汇清除。省级清单中主要考虑引起生物量增加或减少的各类林业活动。省级LUCF温室气体清单的编制，以《IPCC国家温室气体清单编制指南(2006年修订版)》和《土地利用、土地利用变化和林业优良做法指南(2003年)》为主要方法和参考依据，结合中国LUCF的实际特点，确定“省级LUCF清单”的范围与内容。目前“省级LUCF清单”拟考虑以下2种人类活动引起的CO2吸收或排放：森林和其它木质生物质生物量碳储量变化、森林转化碳排放[8-9]。

2.2森林和其它木质生物质生物量碳储量变化

湖南省LUCF清单的“森林和其它木质生物质生物量碳储量变化”，主要计算由于森林管理、采伐、薪炭材采集等活动影响而导致的各生物量碳库的增加或减少。包括乔木林生物量碳储量的变化和散生木、四旁树、疏林生物量碳储量的变化以及竹林、经济林、国家特别规定的灌木林生物量碳储量的变化。

2.2.1 乔木林生物量碳储量年变化量 乔木林生物量碳储量变化采用“损益法”进行计算。根据湖南省1999年、2004年与2009年森林资源连续清查数据，采用外推法获得清单编制年份2010年的乔木林总蓄积量、各主要优势树种组蓄积量、各主要优势树种组蓄积量年生长率和消耗率；通过实测或查阅相关文献资料获取各主要优势树种组的基本木材密度、生物量转换因子、根冠比系数、生物量含碳率，并计算全省平均基本木材密度、生物量转换因子、根冠比系数、生物量含碳率等相关系数，估算乔木林生物量碳储量年变化量[10-11]。

由于发生“森林转化”，地上部生物量皆伐后除一部分可利用材外，其它部分的生物量消耗碳排放会在“森林转化温室气体排放”部分单独进行计算。因此，为了避免重复计算，需要将除可用材外的部分生物量碳储量从年均总消耗量中扣除。具体计算方法见下列公式。

ΔCFF=ΔCFF-G-ΔCFF-L

(1)

(2)

ΔCFF-C

(3)

(4)

式中： ΔCFF——乔木林生物量碳储量的年变化量(t)；

ΔCFF-G/L——乔木林生物量碳储量的年增长/损失量(t)；

VFF，i——第i类乔木林蓄积量(m3)；

RFF-G/L，i——第i类乔木林年均蓄积量总生长率/总消耗率(%)；

ΔCFF-C——乔木林森林转化生物量碳储量(t)；

ΔAFF-C——乔木林转化为非林地的年转化面积(hm2)；

RFF-T——乔木林综合出材率(%)；

i——乔木林优势树种组，i=1，2，3，…，n。

2.2.2 其它木质生物质生物量碳储量年变化量 其它木质生物质散生木、四旁树、疏林生长碳吸收估算方法与乔木林类似，将散生木、四旁树和疏林作为一个总体，获得散生木、四旁树和疏林的总蓄积量，并利用活立木蓄积总生长率和总消耗率计算其生物量碳储量变化量。由于森林资源连续清查资料难以区分散生木、四旁树、疏林的树种，因此，其基本木材密度、生物量转换因子、根冠比、生物量含碳率取全省加权平均值。具体计算方法见公式(5)。

(5)

式中：ΔCOT——散生木、四旁树和疏林生物量碳储量年变化量(t)；

VOT——散生木、四旁树、疏林总蓄积量(m3)；

ROT-G——活立木蓄积量总生长率(%)；

ROT-L——活立木蓄积量总消耗率(%)。

2.2.3 竹林、经济林、国家特别规定的灌木林生物量碳储量年变化量 由于竹林、经济林、国家特别规定的灌木林通常不具有蓄积量统计指标，其生物量的生长量和消耗量也难以进行测定或统计。因此，主要采用“碳平衡法”，根据竹林、经济林、国家特别规定的灌木林面积变化和单位面积生物量来估算生物量碳储量变化。由于竹林、经济林发生“森林转化”，在地上部皆伐后除一部分可利用材外，其它剩余的生物量会在“森林转化温室气体排放”部分进行单独计算。因此，为了避免重复计算，这部分生物量碳储量要扣除。具体计算方法见公式(6)、(7)、(8)。

ΔCB-C-ΔCE-C

(6)

ΔCB-C=ΔAB×MB-U×CFBES×(1-RB)

(7)

ΔCE-C=ΔAE×ME-U×CFBES×(1-RE)

(8)

式中：ΔCBES——竹林、经济林、国家特别规定的灌木林生物量碳储量变化(t)；

ΔCB/-C——竹林森林转化生物量碳储量(t)；

ΔCE-C——经济林森林转化生物量碳储量(t)；

ΔABES——竹林、经济林、国家特别规定的灌木林面积年变化量(hm2)；

MBES——竹林、经济林、国家特别规定的灌木林平均单位面积全部生物量(t/hm2)；

CFBES——竹林、经济林、国家特别规定的灌木林生物量含碳率(无单位)；

ΔAB——竹林转化为非林地面积(hm2)；

MB-U——竹林平均单位面积地上部生物量(t/hm2)；

RB——皆伐竹林的可用材生物量占地上生物量的比例(%)；

ΔAE——经济林转化为非林地面积(hm2)；

ME-U——经济林平均单位面积地上部生物量(t/hm2)；

RE——皆伐经济林的可用材生物量占地上生物量的比例(%)。

2.3森林转化温室气体排放

“森林转化”指将现有森林转化为其它土地利用方式，相当于毁林。在毁林过程中，被破坏的森林生物量一部分通过现地或异地燃烧排放到大气中，一部分通过缓慢的分解过程释放到大气中。本研究主要估算有林地(包括乔木林、竹林、经济林)转化为非林地过程中，由于地上生物质的燃烧和分解引起的CO2、CH4、N2O排放。

2.3.1 森林转化燃烧引起的碳排放 森林转化燃烧引起的碳排放包括现地燃烧(即发生在林地上的燃烧，如炼山等)和异地燃烧(被移走在林地外进行的燃烧，如薪柴等)。其中，现地燃烧除会直接产生CO2外，还会排放CH4和N2O等温室气体。异地燃烧同样也会产生非CO2的温室气体，但由于能源领域温室气体清单中已对薪柴的非CO2温室气体排放做了估算，因此，这里只估算异地燃烧产生的CO2排放。见公式(9)、(10)、(11)、(12)。

PCO2=ΔA5×(B前-B后)×(1-R出材)×

r×t×p

(9)

r′×t×p

(10)

PCH4=PCO2×qCH4-C

(11)

PN2O=PCO2×u×qN2O-N

(12)

式中：PCO2——现地燃烧CO2排放(t)；

ΔA5——5年平均转化面积(hm2)；

B前——转化前单位面积地上生物量(t/hm2)；

B后——转化后单位面积地上生物量(t/hm2)；

R出材——乔木林(竹林、经济林)皆伐的可利用生物量占地上生物量的比例，其中乔木林皆伐的可利用生物量占地上生物量的比例采用出材率来确定(%)；

r——现地燃烧生物量比例(%)；

r′——异地燃烧生物量比例(%)；

t——现地/异地燃烧生物量氧化系数(无单位)；

p——地上生物量含碳率(无单位)；

PCH4——现地燃烧CH4排放(t)；

PN2O——现地燃烧N2O排放(t)；

qCH4-C——CH4-C排放比例(无单位)；

qN2O-N——N2O-N排放比例(无单位)；

u——碳氮比(无单位)。

2.3.2 森林转化分解引起的碳排放 森林转化分解引起的碳排放，主要考虑燃烧剩余物的缓慢分解造成的CO2排放。由于分解排放是一个缓慢的过程，因此，采用10年的平均年转化面积进行计算，具体计算方法见公式(13)。

(13)

式中：FCO2——分解碳排放(t)；

ΔA10——10年的平均年转化面积(hm2)；

3 数据获取与确定

3.1森林和其它木质生物质生物量碳储量变化

3.1.1 活动水平数据获取 湖南省最近开展森林清查的具体年份为1999年、2004年、2009年，2010年活动水平数据可利用1999年、2009年2次清查数据通过外推法获取。通过计算，2010年活动水平数据见表1。

乔木林、竹林、经济林转化为非林地的面积来源于湖南省森林资源连续清查数据，为2次清查间隔期内总转化面积5年的平均值，详见表2。

表1 2010年森林和其它木质生物质活动水平数据Tab1 Forestandotherwoodybiomassdataonactivitylevelin2010树种(组)乔木林年变化量(hm2)面积(hm2)蓄积(m3)竹林经济林合计743620033755751025630-57300杉木1960260107289070//马尾松104147044367480//柏木732802211590//湿地松698601391450//杨树2530203298980//硬阔类2282509433020//软阔类1130701867840//其它3696990167698080//树种(组)年变化量(hm2)蓄积(m3)灌木林散、四、疏活立木(总)合计32042657320380214830杉木///马尾松///柏木///湿地松///杨树///硬阔类///软阔类///其它///

表2 森林转化活动水平数据Tab2 Thetransformationofforestdataonactivitylevel森林类型2004—2009年总转化面积(hm2)年转化面积ΔAFF-C、ΔAB、ΔAE乔木林352007040竹林3200640经济林6090012180

3.1.2 排放因子数据获取 排放因子数据来源主要为国家森林资源连续清查数据《第八次全国森林资源清查湖南省森林资源清查成果》(2009)、《湖南省森林资源连续清查第四次复查成果》(1994—1999年)、《湖南省林木采伐伐区调查设计技术规定》、《湖南省森林资源调查常用数表》、《国家森林资源连续清查湖南省第六次复查森林生物量调查报告》、《第二次国家信息通报》“土地利用变化与林业温室气体清单”、《IPCC 国家温室气体清单编制指南 2006年修订版》以及根据相关活动水平数据计算得到的数据。

需要特别指出的是，湖南省最近2次国家森林资源连续清查年份为2004年、2009年。根据《省级温室气体清单编制指南》(试行)，活立木蓄积量总生长率、总消耗率、第i类乔木林年均蓄积量总生长率、总消耗率应该取《第八次全国森林资源清查湖南省森林资源清查成果》(2009)调查数据，但是由于湖南省2008年发生特别大的冰灾，导致当年森林资源损失严重，致失2009年森林资源调查数据中的生长率和消耗率数据出现特例现象，故在编制2010年LUCF温室气体清单时，活立木蓄积量总生长率、总消耗率、第i类乔木林年均蓄积量总生长率、总消耗率等5类排放因子以《湖南省森林资源连续清查第五次复查成果》(1999～2004年)中的数据为准。

各类排放因子数据及来源详见表3，各类排放因子数据取值详见表4、表5、表6。

表3 各类排放因子数据及获取方法Tab3 Emissionfactordataandaccessmethodofvarioustypes排放因子名称单位数据来源ROT-C活立木蓄积量总生长率%《湖南省森林资源连续清查第五次复查成果》ROT-L活立木蓄积量总消耗率%《湖南省森林资源连续清查第五次复查成果》RFF-C，i第i类乔木林年均蓄积量总生长率%《湖南省森林资源连续清查第五次复查成果》RFF-L，i第i类乔木林年均蓄积量总消耗率%《湖南省森林资源连续清查第五次复查成果》Di第i类乔木林基本木材密度t/m3《第二次国家信息通报》BEFi第i类乔木林生物量转换因子无单位《第二次国家信息通报》CFi第i类乔木林生物量含碳率无单位《国家森林资源连续清查湖南省第六次复查森林生物量调查报告》RFF，i第i类乔木林根冠比无单位《第二次国家信息通报》V′FF乔木林单位面积蓄积量m3/hm2根据活动水平数据计算RFF-T乔木林出材率%《湖南省林木采伐伐区调查设计技术规定》、《湖南省森林资源调查常用数表》MBES竹林、经济林、国家特别规定的灌木林平均单位面积全部生物量t/hm2《第二次国家信息通报》CFBES竹林、经济林、国家特别规定的灌木林平均生物量含碳率无单位《国家森林资源连续清查湖南省第六次复查森林生物量调查报告》ME-U竹林平均单位面积地上部生物量t/hm2《第二次国家信息通报》RE皆伐竹林的可用材生物量占地上生物量比例%《第二次国家信息通报》ME-U经济林平均单位面积地上部生物量t/hm2《第二次国家信息通报》RE皆伐经济林的可用材生物量占地上生物量的比例%《第二次国家信息通报》

3.2森林转化温室气体排放

3.2.1 活动水平数据获取 数据主要包括乔木林、竹林、经济林转化为非林地的面积。由于湖南省森林资源连续清查数据只提供了2次清查间隔期内的总转化面积，因此，清单编制年份年转化面积用5年平均值来代替，而在估算分解排放时，需要用10年平均年转化面积。数据来源于《湖南省森林资源连续清查第四次复查成果》(1994—1999)、《湖南省森林资源连续清查第五次复查成果》(1999—2004)、《第八次全国森林资源清查湖南省森林资源清查成果》(2009)。详见表7。

3.2.2 排放因子数据获取

表4 森林和其它木质生物质排放因子数据表(1)Tab4 Forestandotherwoodybiomassdataofemissionfactors(1)树种(组)蓄积(m3)ROT-C(%)ROT-L(%)RFF-C，i(%)RFF-L，i(%)DiBEFiRFF，iCFi全省337557510952614//////加权平均值/////0370149002400490杉木107289070//10406620307163402460519马尾松44367480//9667130380147201870498柏木1391450//11843370478173202200510湿地松3298980//26720000424161402640511杨树2211590//21583930378144602270480硬阔类9433020//7024040598167402610534软阔类1867840//11503800443158602890534其它167698080//9776220394138702420470

表5 森林和其它木质生物质排放因子数据表(2)Tab5 Forestandotherwoodybiomassdataofemissionfactors(2)排放因子名称数值V′FF乔木林单位面积蓄积量2503m3/hm2MBES竹林平均单位面积全部生物量6848t/hm2经济林平均单位面积全部生物量3521t/hm2国家特别规定的灌木林平均单位面积全部生物量1799t/hm2RFF-T乔木林出材率626%CFB竹林生物量含碳率0507CFE经济林生物量含碳率0557CFS国家特别规定的灌木林生物量含碳率0501MB-U竹林平均单位面积地上部生物量4529t/hm2RE皆伐竹林的可用材生物量占地上生物量比例50%ME-U经济林平均单位面积地上部生物量2935t/hm2RE皆伐经济林的可用材生物量占地上生物量的比例50%

表6 湖南省主要用材树种经济材综合出材率表Tab6 ComprehensiveeconomicmerchantabletimberrateofmaintimberspeciesinHunanProvince树种2010年蓄积(m3)权重出材率(%)杉木10728907003178662马尾松4436748001314631杨树139145000041720柏木329898000098600湿地松221159000066600阔叶树1130086000335500其它16769808004968610全省乔木林出材率平均值626

表7 2010年森林转化活动水平数据Tab7 Thetransformationofforestdataonactivitylevelin2010(hm2)森林类型总转化面积年转化面积2004～2009年1999～2004年燃烧A5分解A10乔木林352005440070408960竹林32000640320经济林609000121806090

(2)转化后单位面积地上部生物量。我国有林地转化为非林地，主要用于建设用地，转化后地上部生物量基本上为零。

(3)现地/异地燃烧生物量比例、被分解的地上生物量比例。根据《省级温室气体清单编制指南》(试行)、《湖南省森林资源调查常用数表》及《湖南省伐区作业设计技术规定》，湖南省森林征占后，森林转化过程中乔木林平均出材率为62.60%，竹林与经济林收获的生物量比例为50%，除可用部分(木材)外，剩余部分通常采取现地火烧清理，现地燃烧的生物量比例约为地上剩余部分生物量的30%，用于异地燃烧的比例约为地上剩余部分生物量的40%，被分解的生物量比例约为地上剩余部分生物量的30%。

(4)现地/异地燃烧生物量氧化系数、非CO2温室气体排放比例、地上生物量碳含量、碳氮比均取IPCC国家温室气体清单指南的缺省值。

以上详见表8。

表8 森林转化排放因子数据Tab8 Thetransformationofforestdataofemissionfactors排放因子类型森林类型单位面积地上生物量(t/hm2)转化前转化后可利用生物量占地上生物量的比例燃烧/分解生物量比例生物量氧化系数生物量碳含量碳氮比CH4排放比例N2O排放比例现地燃烧乔木林2503006260309 049000100160022竹林4529005000309050700100160022经济林2935005000309055700100160022异地燃烧乔木林2503006260409 0490///竹林45290050004090507///经济林29350050004090557///分解排放乔木林250300626030490///竹林452900500030507///经济林293500500030557///

4 结果与分析

通过省级LUCF温室气体清单编制，可以得出，2010年湖南省森林和其它木质生物质生物量碳储量变化量表现为增量，即净增森林碳汇为1764.54万t CO2当量；森林转化引起温室气体排放，减少森林碳汇42.48万t CO2当量，并排放CH4601.60 t，N2O 8.27 t。综合森林和其它木质生物质生物量碳储量变化、森林转化碳排放2个LUCF领域的温室气体吸收及排放情况，湖南省2010年LUCF净吸收温室气体1720.54万t CO2当量，其中CO2净吸收量为1722.06万t。详见表9。

表9 2010年湖南省林业和土地利用变化温室气体清单Tab9 HunanprovincialLUCFgreenhousegasesemissioninventoryin2010LUCF领域来源CO2(万t)CH4(t)N2O(t)温室气体(万t当量)森林和其它木质生物质碳贮量变化乔木林-163294//-163294乔木林生物量碳增长量-419564//-419564乔木林生物量碳损失量256270//256270竹林-32900//-32900经济林37557//37557国家特别规定的灌木-106//-106散生木、四旁树、疏林-17711//-17711散生木、四旁树、疏林生物量碳增长量-49882//-49882散生木、四旁树、疏林生物量碳损失量32171//32171合计-176454//-176454森林转化温室气体排放现地燃烧排放1378601608271530异地燃烧排放1833//1833分解排放1037//1037合计4248601608274400总计-17220660160827-172054

5 结论与讨论

(1)通过省级LUCF温室气体清单编制得出，2010年湖南省LUCF净吸收温室气体1 720.54万t CO2当量。森林生态系统作为陆地生态系统的主体，是CO2的重要碳库。森林碳库发生细微的变化就会对全球气候系统产生巨大的影响，在减缓全球气候变化和全球碳循环中起着不可替代的作用。通过营造乔木林等森林经营活动，有效增加了森林和其它木质生物质碳储量，相当于吸收CO24 195.64万t；由乔木林消耗引起的碳储量减少，相当于排放CO22 562.70万t，说明由于森林被破坏、砍伐以及退化等引起的森林面积减少将会导致森林碳汇总量的急剧减少。这将更加剧全球的温室效应，导致生态环境的进一步恶化。

(2)与2005年相比(计算方法相同)，2010年湖南省LUCF活动总共吸收温室气体1 720.54万t CO2当量，减少了770.41万t CO2当量，减少了30.93%；森林和其它木质生物质碳贮量变化吸收温室气体减少了768.83万t CO2当量，森林转化碳排放增加了1.58万t CO2当量。主要原因是由于湖南省2008年发生特别大的冰灾，导致森林资源损失严重，也使得2010年LUCF活动吸收温室气体的量相应减少。

(3)本文基于生物量法，从森林和其它木质生物质生物量碳储量变化及森林转化碳排放两方面提出了省级LUCF温室气体排放清单编制方法，为湖南省分析减排潜力、制定减排措施提供了依据，为完成湖南省控制温室气体排放行动目标，建立省级温室气体统计、监测和考核体系奠定了基础。

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ResearchofHunanprovincialLUCFgreenhousegasesemissioninventorypreparein2010

OU Xicheng， GUAN Yuanbao， FENG Xianglan

(Hunan Forestry Inventory and Planning Institute， Changsha 41007， China)

Utilization of national forestry inventory data of Hunan province，by using biomass method，Hunan provincial LUCF greenhouse gases emission inventory was prepared from forest and other woody biomass carbon stock changes and transformation of forest carbon emissions.The results showed that：In 2010，the Hunan province LUCF absorbed greenhouse gases was 17 205 400 t of CO2equivalent，including the forest and other woody biomass carbon stock changes absorbed greenhouse gases was 17 645 400 t of CO2equivalent，and the greenhouse gases emission of the forest transformation was 440 000 t CO2equivalent.By increasing arbor carbon storage，41 956 400 t of carbon dioxide could be absorbed.As a result of particularly large ice disaster occurred in Hunan province in 2008，the LUCF activities absorption of greenhouse gases quantity in 2010 reduces 30.93% compared to 2005.

LUCF； greenhouse gas； emission inventory； forest carbon sink

2015-12-09

中国清洁发展机制基金赠款项目(1112059)。

欧西成(1986-)，男，湖南省新田县人，森林经理学硕士，工程师，主要从事林业调查规划设计等研究与实践。

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1003 — 5710(2016)02 — 0050 — 08

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2016. 02. 010

(文字编校：唐效蓉)