国内森林碳汇研究概述 吕景辉

国内森林碳汇研究概述

吕景辉1,任天忠2,闫德仁3

(11赤峰市林业局,内蒙古赤峰024001;21赤峰市元宝山区林业局,内蒙古平庄024070;31内蒙古自治区林业科学研究院,内蒙古呼和浩特010010)

摘要:从森林碳汇认识、政策以及碳汇贸易市场和森林碳汇估算方法等方面简要介绍了国内森林碳汇的一

些研究成果,并根据碳汇造林、再造林项目的具体要求和传统造林的区别,介绍了发达国家可以通过在发展中

国家实施林业碳汇项目抵消其部分温室气体排放量进入实质性阶段的意义。

关键词:森林碳汇;研究概述;估算方法;碳汇贸易

中图分类号:S72217文献标识码:A文章编号:1007-4066(2008)02-43-05

Do m estic Research on Forest Carbon Si n ks

LV Jing-hu i1,REN T ian-zhong2,YAN De-ren3

(1.Chi f eng Bureau of F orestry,Inner M ongoli a,Chifeng024001,China;2.Yuanbao shan Bureau of Forestry,Chifeng,Inner M ongo-li a,P ingzhuang024070,China;31Inner M ongolia A cade my of Forestry,H uhho t010010,China)

Abst ract:So m e do m estic research achieve m ents on fo rest car bon have been i n tr oduced at so m e aspects,such as forest carbon recogn ition,po licy,trade and esti m ating m ethod.A ccord i n g to the difference a mong carbon foresta-ti o n,reforestati o n and traditional forestation,it is i n tr oduced that the developed countries can coun teract a part o f discharge a m ount of greenhouse gas t h rough establish the forest car bon in the develop i n g countr i e s.

K ey w ords:forest carbon;research;esti m ating m ethod;car bon trade

全球气候变暖已是国际社会公认的全球性环境问题,由此而导致的各种自然灾害频繁发生,并严重影响着社会经济的发展,对此国际社会高度重视,采取各种措施积极应对全球气候变暖的趋势。森林作为陆地生态系统主体,具有碳源和碳汇的双重作用,特别是森林碳汇功能不仅在缓解气候变暖趋势方面具有重要作用,而且森林碳汇抵消C O2排放已成为国际气候公约的重要内容,并受到世界各国政府和科学家的广泛关注。

1森林碳汇认识与政策

森林是陆地生态系统的主体,是最大的利用太阳能的载体。森林的碳汇功能使得实施林业碳汇项目随着5联合国气候变化框架公约6以及5京都议定书6的相关谈判进展而受到国内外的关注。为了实现5公约6确立的缓解气候变暖的目标,本着/共同但有区别的责任0的原则,1997年,在日本召开的5公约6第3次缔约方大会(COP)上,制定了5京都议定书6,以法律形式要求工业化国家控制并减少6种温室气体,即二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫,其中主要是CO2的排放,并为这些国家规定了减排限额。

为了帮助发达国家实现确定的减排目标,5京都议定书6规定了3种机制,即排放贸易(ET)、联合履约(JI)和清洁发展机制(CDM)。其中排放贸易是指已经达到减排目标的发达国家把温室气体排放权卖给其他发达国家;联合履约是指发达国家之间可以通过共同实施温室气体减排项目,将获得的减排额度相互转让;清洁发展机制(CDM)是指发达国家与发展中国家通过开展项目合作向发展中国家提供资金和技术,将项目所实现的温室气体减排量,用于完成发达国家的减排指标。

第34卷第2期内蒙古林业科技V ol134No12 2008年6月Journa l o f Inner M ongo lia Fo restry Sc ience&T echnology J un12008

*收稿日期:2008-03-20

作者简介:吕景辉(1975-),男,内蒙古赤峰人,林业工程师。

CDM是5京都议定书6三机制中唯一与发展中国家相关的机制。这种机制既能使发达同家以低于国内成本的方式获得减排量,又有利于促进发展中国家社会经济可持续发展。通过实施CDM项目,发达国家可以在发展中国家投资,在工业、交通和能源部门中实施提高能源效率,开发新能源和可再生能源等项目,减少温室气体排放源。同时,可以通过实施有关土地利用、土地利用变化和林业(简称LU-LUCF)等方面的项目,增加陆地生态系统的吸收汇,这些项目产生实质性的温室气体减排量,用来实现附件1国家在5京都议定书6中承诺的减排目标。

在这种大的国际环境背景下,国内对森林碳汇认识与政策的论文明显增加[1-7]。主要是从清洁发展机制下对碳汇项目有关问题的认识、造林和再造林碳汇项目的相关规则及政策选择、优先发展区域选择、管理现状、评价指标体系以及气候变化与中国林业碳汇政策研究等方面探讨我国清洁发展机制下如何发展碳汇项目,把握机遇,促进我国林业的大发展。因此,积极发展林业碳汇活动,不仅可以改善我国的生态状况,还因为造林增加了碳吸收,从而扩大了我国未来的排碳权空间。为能源、加工业、交通运输和旅游业发展创造了条件。同时,积极参与碳汇相关的国际交流和国际谈判,也有利于参与林业发展的国际进程,并为国家气候外交作出应有贡献。

2森林碳汇经济

按照5京都议定书6及CDM相关规则的要求或出于自愿行为,交易的买卖方在市场上相互买卖经核证的碳信用,这就是所谓的碳市场,而且已经形成了国际碳市场。其中,林业碳汇是整个碳市场的一个重要组成部分。所以,森林碳汇经济研究受到广泛重视,这标志森林生态功能在经济上得到了国际社会承认,标志森林生态服务进入了可以通过贸易获取回报的时代的到来。

我国森林碳汇经济研究[8-18]主要表现在:森林碳汇经济属性分析、碳汇经济价值及其核算、森林碳汇服务市场交易成本及效益问题、基于产权角度看森林碳汇服务交易以及我国森林碳汇交易市场现状和潜力等方面。可以说基本涵盖了森林碳汇贸易的主要内容,对支撑我国碳汇贸易具有积极意义。

目前,国际碳市场发展迅速,世界银行生物碳基金的一份报告显示,截止2004年5月,国际碳市场已成功交易1125个项目,其中京都市场128个,非京都市场997个,平均交易规模为267405t CO2。国际买家主要有日本、荷兰及世界银行碳基金等,国际卖家则主要是拉丁美洲和亚洲的一些国家和地区。

3森林总生物量碳汇估算方法

森林生物量约占整个陆地生态系统生物量的90%,生产量约占陆地生态系统的70%,它不仅在维护区域生态环境上作出重要作用,而且在全球碳平衡中也起着巨大的贡献作用。森林本身维持着大量的碳库(约占全球植被碳库的86%以上),同时森林也维持着巨大的土壤碳库(约占全球土壤碳库的73%)。所以,森林碳汇量的核算是国际碳汇贸易和评价森林对减缓全球气候变暖贡献的基础。

从目前看,森林总生物量估算方法可以分为3类[19-36],即样地清查法、模型模拟法和遥感估算法。311样地清查法

样地清查法是通过典型样地研究植被、枯落物或土壤等碳库的碳储量和碳通量,该方法适用于小尺度森林生态系统的研究。

样地清查法通常用样地研究植被森林的生物量、碳蓄积量等的估算,进一步分为生物量法、蓄积量法、生物量与蓄积量为基础的植物碳储量估算法以及微气象学法等。

近年来,以建立生物量与蓄积量关系为基础的植物碳储量估算方法已得到广泛应用。王效科等利用该方法提出具体公式如下:

P c=V@D@R@C c

式中,V是某一森林类型的单位面积森林蓄积量,D 是树干密度,R是树干生物量占乔木层生物量的比例,C c是植物中碳含量。

2001年王效科等又对该方法进行改进,提出如下计算公式:

TC=V@D@SB@BT@(1+TD)@C c

式中,V是某一森林类型或省市的森林蓄积量(来自林业部第3次全国森林资源普查资料),D是树干密度(采用中国林业科学研究院木材工业研究所的研究结果),C c是植物中C含量(0145~015)。

方精云等使用我国森林资源清查资料和文献发

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内蒙古林业科技第34卷

表的生物量实测资料,总结提出了生物量换算因子(BEF)法建立生物量与蓄积量关系。具体关系式如下:

BEF=a+b/x

式中,a、b为常数,成熟林的a值趋于恒定,幼龄林的a值较大。

利用森林资源清查资料的面积和蓄积量数据以及生物量换算因子方程中的参数,计算各森林类型的生物量,其计算公式如下:

某森林类型的某地区总生物量

Y=E[a(蓄积量/面积)+b]@面积

或

Y=E BEF@x i@s i=a E s i x i+bS

式中,Y和S分别是某森林类型的某地区总生物量和总面积,s i和x i分别是第i地区某一森林类型的面积和平均林分蓄积量。

赵海珍等根据生物量和蓄积量的关系提出单位面积林木的固碳量(C1)按如下公式计算:

C1=M#(w/v)/a#b#C b

式中,C1为林木地上部分或地下部分单位面积的固碳量;M为林木干材单位面积的蓄积量;w/v是生物量与蓄积量的比值;a为树干木材生物量与林木总生物量的比值;b为地上部分或地下部分生物量占林木总生物量的百分数;C b为1g生物量中含碳量的平均值。

单位面积林下植物的固碳量(C2)可按如下公式计算:

C2=0161M#(w/v)/a#b#C b

式中,系数0161是林下植物与林木总生物的比值,其他字母含义同上。

单位面积森林枯落物的固碳量(C3)计算如下:

C3=d#C b

式中,d为各类森林单位面积的枯落物干物质贮量平均值,其余字母含义同上。

此外,生物量法估算碳汇是以森林生物量数据为基础的碳算方法。通过大规模的实地调查,取得实测数据,建立一套标准的测量参数和生物量数据库,用样地数据得到植被的平均碳密度,然后用每一种植被的碳密度与面积相乘,估算生态系统的碳量。

蓄积量法是估算碳汇也是以森林蓄积量数据为基础的碳估算方法。根据对森林主要树种抽样实测,计算出森林中主要树种的平均容重(t/m3),根据森林的总蓄积量求出生物量,再根据生物量与碳量的转换系数求森林的固碳量。

例如,欧盟统计局采用此法。德国研究森林的碳汇量是以森林清查中立木材积数据为基础,再乘以换算因子得出。法国的方法(Pey r on等,2002)是通过用不同树种的立木材积乘以它们的换算因子,计算得出的碳汇。对于其他木质生物量中的碳,是以立木数据为基础,应用推算因子来估计的。对于阔叶树,根桩和根部的碳假定为根桩以上碳量的0118份,针叶树则为0122份。

郗婷婷等提出森林蓄积量扩展法:以森林蓄积(树干材积)为计算基础,通过蓄积扩大系数计算树木(包括枝橱、树根)生物量,然后通过容积密度(干重系数)计算生物量干重,再通过含碳率计算其固碳量,这样计算出来以立木为主体的森林生物量碳汇量。在此基础上,进一步根据树木生物量固碳量与林下植物固碳量之间的比例关系、树木生物量固碳量与林地固碳量之间的比例关系计算森林全部固碳量。森林全部固碳量计算公式为:

Cf=E(S ij@C ij)+A E(S ij@C ij)+B E(S ij@C ij)

C ij=V ij@D@Q@r

式中,S ij为第i类地区第j类森林的面积,C ij为第i类地区第j类森林类型的森林碳密度,V ij为第i类地区第j类森林类型的森林单位面积蓄积量,a为林下植物碳转换系数,B为林地碳转换系数,D为生物量扩大系数,Q为容积系数,r为含碳率。各种换算系数取IPCC默认值:D为1192,r为015,Q为015,A为01195,B为11244。

312模型模拟法

它是通过数学模型估算森林生态系统的生产力和碳储量。目前主要可分为碳平衡模型、生物生理模型、生物地理模型和生物地球化学模型。

碳平衡模型是根据陆地生态系统的分类,模拟各类生态系统的净初级生产力NPP,并从实测数据分析不同生态系统的碳密度,再根据分布面积的估计,然后用简单的相乘的方法计算全球陆地的碳平衡。

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第2期吕景辉,等:国内森林碳汇研究概述

生物生理模型主要根据植物生理特征,模拟植被生长,分析区域性土地利用的气候影响,探讨植被对气候的反馈等。

生物地理模型是描述大尺度上植被上或生物群区、生命带、生态系统类型)与气候之间关系的模型,可以预测不同环境中各植物类型的优势度。

生物地球化学模型是模拟陆地生态系统中碳循环、营养物质循环和水循环等。

313遥感估算法

利用遥感手段获得各种植被状态参数,结合地面调查,完成植被的空间分类和时间序列分析,随后可分析森林生态系统碳的时空分布及动态,并且能够估算大面积森林生态系统的碳储量以及土地利用变化对碳储量的影响。

4森林碳汇量核算

森林碳汇量估算与评价是碳汇经济的基础,同时也是评价森林对减缓全球气候变暖贡献的前提,或者说森林碳汇能够抵消多少CO2排放量,实现附件1国家在5京都议定书6中承诺的减排目标。

由于森林碳汇量估算数据来源、实际数据采集、估算方法等的差异,目前对森林碳汇量的估算结果存在较大差异。例如,康惠宁等采用蓄积量法计算了中国(1993年)森林固碳量为10181@108t CO2;方精云等用生物量换算因子(BEF)法计算中国(1998年)森林固碳量174117@108t C O2;2001年王效科等用改进的方法计算中国(全国第3次森林资源普查资料)森林固碳量为128115@108t CO2。

此外,李意德等采用蓄积量法对我国热带天然林植被碳贮存量估算结果为2166@108t CO2;郗婷婷等采用森林蓄积量扩展法计算黑龙江省现有森林资源森林碳汇储量为6137@108tCO2。曹军等根据海南林业资源二类调查数据,建立生物量与蓄积量关系计算海南(1996)森林碳汇量为1138@107t CO2。胡长青等通过利用立木蓄积量及森林面积等基本监测数据,计算湖南省森林生态系统碳汇量为7938115M tCO2。此外,贺红早等计算了贵阳二环林带主要造林树种碳汇;于雷等计算了黑龙江省国有林区森林碳汇;何友军等计算了湖南长防林一期工程碳汇量;沈文清等计算了千烟洲人工针叶林碳储量;姬惜珠等计算了三北防护林中杨树的碳汇以及马钦彦等计算了中国油松林碳储量等等。

5碳汇项目造林

在UNPCCC马拉喀什协定有关L ULUCF的决议附录中,造林是指/通过人工植树、播种或人工促进天然下种方式,使至少在过去50年不曾有森林的土地转化为有林地的直接人为活动0。再造林指/通过植树、播种或人工促进天然下种等方式,将过去曾经是森林但被转化为无林地的土地,转化为有林地的直接人为活动0。

碳汇造林是指通过森林起到固碳作用,以此来充抵减排二氧化碳量的义务,通过市场机制实现森林生态效益价值补偿的一种重要途径。清洁发展机制下(CDM)的造林再造林碳汇(Carbon Sequestra-tion)项目和传统造林具有明显的区别,并且有严格的方法学。因此,关于碳汇项目造林的论文主要是碳汇项目造林的介绍以及相关的概念、方法等具体问题,例如,造林、再造林碳汇项目的碳汇的构成、碳信用的测算、碳计量期、影响评估要求、小规模项目定义以及森林、造林、再造林和毁林的定义和林业碳汇项目在非持久性、基准线和额外性、项目边界和泄漏、不确定性等等。可以说这些论文[37-42]的发表对我国实施碳汇造林项目、探讨我国碳汇造林潜力、优先区域以及评价指标制定等起到促进作用。

为适应国际林业发展的潮流和趋势,结合国内林业建设的实际,我国的林业碳汇活动取得了良好的开端。目前,国内分别在内蒙古、广西、四川、云南、辽宁、河北及山西等地开展的林业碳汇试点项目共有7个,为促进我国在CDM下的造林再造林碳汇项目的实施提供经验,同时也意味着发达国家可以通过在发展中国家实施林业碳汇项目抵消其部分温室气体排放量进入实质性阶段。

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