玉环市乔木林固碳释氧生态效益动态变化研究

［摘 要］ 基于2002年、2014年玉环市森林资源规划设计调查成果，2018年、2019年森林资源管理“一张图”数据及其他相关数据，对比分析浙江省玉环市4 a不同龄组乔木林的固碳释氧气量及生态效益。结果表明，2014年玉环市乔木林固碳释氧效益最高，2014年、2018年、2019年均明显高于2002年；中、幼龄林对于玉林市乔木林的固碳释氧生态效益贡献最大，但呈缓慢下降的趋势。

［关键词］ 乔木林；固碳；释氧；生态效益

［中图分类号］ S718.56 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 1674-7909（2022）06--4

0 引言

联合国政府间气候变化专门委员会在其评估报告中指出，林业具有多种效益，兼具减缓和适应气候变化双重功能［1］。森林在调节陆地生态系统与大气碳库之间的碳交换中起到“生物泵”的作用，固碳释氧服务功能是森林生态系统最重要的服务功能［2］。2021年3月15日，习近平总书记在中央财经委员会第九次会议上强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。“碳达峰”“碳中和”目标的提出，彰显了我国积极应对气候变化、推动构建人类命运共同体的国际担当，同时体现了我国主动寻求高质量发展、促进社会经济绿色低碳转型的决心。固碳释氧生态效益的量化研究对于实现“碳达峰”“碳中和”目标发挥着重要的支撑作用［3-5］。鉴于此，笔者对浙江省玉环市乔木林固碳释氧服务功能进行评估，旨在量化玉环市森林的固碳释氧生态效益，研究不同年度、不同龄组乔木林固碳释氧生态效益的动态变化，为森林资源价值评估、生态系统生产总值核算提供基础数据，并作为全面、客观反映当地林业生态建设成就的数据支撑，为深入开展“碳中和”与“碳达峰”相关工作提供理论支持［6-9］。

1 研究区概况

玉环市地处浙江省东南沿海黄金海岸中段、台州市最南端，位于东经121°05′～121°32′、北纬28°01′～28°19′。玉环市境内山脉系雁荡山脉余脉，地势中高、向东西两侧倾斜。小河塘纵横平原，山区多溪流和坑是玉环市的水系特征之一。玉环市属中亚热带季风气候区，气候温暖湿润，四季分明，雨量充沛，日照充足，无霜期长，具有明显的海洋性气候特征。玉环市森林植被分区属于中亚热带常绿阔叶林南部亚地带，植被类型主要有针叶林、常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、针阔混交林等，建群树种有栲类、青冈、冬青、红楠、枫香和木荷等，伴生树种有野桐、化香、杜鹃等。据调查，玉环市树种资源（不含草本）共50科141种。受长期频繁的人为活动与自然灾害影响，加之以往树种类型单一，现存植被中马尾松成为主要的优势树种，原生常绿阔叶林极为罕见。

2 研究方法

2.1 数据来源

数据来源为2002年、2014年玉环市森林资源规划设计调查成果，2018年、2019年玉环市森林资源管理“一张图”数据，经济社会公共数据，相关同类研究成果数据等。笔者对收集的基础资料和数据进行综合处理，参照《森林生态系统服务功能评估规范》（GB/T 38582—2020），综合运用生态学、经济学、森林生态系统服务功能评估的理论与方法，计算相关统计数据。

2.2 指标体系与计算公式

森林生态系统通过森林植被、土壤动物和微生物固定二氧化碳、释放氧气，维持着大气中二氧化碳和氧气的动态平衡，为人类提供生存基础。依据《森林生态系统服务功能评估规范》（GB/T 38582—2020），森林固碳释氧功能主要包括固碳功能和释氧功能两方面。

2.2.1 年固碳量。森林植被固定二氧化碳的量可根据光合作用和呼吸作用的反应方程式计算。根据光合作用和呼吸作用的反应方程式可以得出，森林每生产1 g干物质需要吸收1.639 g二氧化碳、释放1.199 g氧气。考虑到枯枝落叶每年分解消耗的氧气与枝叶形成所制造的氧气大致相等，可忽略不计。先确定森林每生产1 t干物质固定吸收二氧化碳的量，再根据不同森林类型年净初级生产力计算出森林每年固定二氧化碳的总量。森林植被年固碳量可由式（1）计算得出：

G植被固碳＝1.639A×R碳×B年（1）

式（1）中：G植被固碳为森林年固碳量，单位为t/a；A为林分面积，单位为hm2；R碳为二氧化碳中碳的含量，单位为%；B年为林分年净生产力，单位为t/（hm2·a），不同龄组数值参考相关研究确定［2-6］。

森林土壤年固碳量即是土壤固碳速率，按照式（2）计算：

G土壤固碳=A×F土壤（2）

式（2）中：G土壤固碳为森林土壤年固碳量，单位为t/a；F土壤为单位面积林分土壤年固碳量，单位为

t/（hm2·a）［2-6］。

2.2.2 固碳效益。森林年固碳效益计算公式为：

U固碳效益=C碳×（G植被固碳+G土壤固碳）（3）

式（3）中：U固碳效益为森林年固碳价值，单位为元/a；C碳为固碳价格，单位为元/t［10］。

2.2.3 年释氧量。森林制造氧气的物质量可以根据植物光合作用方程式并参照林木固碳量换算得出［11-12］。森林年释氧量可由式（4）计算得出：

G释氧＝1.199A×B年×F（4）

式（4）中：G释氧为评估林分年释氧量，单位为t/a；A为林分面积，单位为hm2；B年为林分年净生产力，单位为t/（hm2·a），不同龄组数值参考相关文献确定；F为森林生态系统服务修正系数［2-6］。

2.2.4 释氧效益。森林释氧效益计算公式如下：

G释氧效益=C释氧×G释氧（5）

式（5）中：G释氧效益为林分年释氧价值，单位为元/a；Ｃ释氧为氧气价格，单位为元/t［3］。

2.3 评估价格

林分固碳效益采用碳税法进行评估，使用瑞典的碳税率，折合人民币1 200元/t；释氧效益根据中华人民共和国国家卫生健康委员会网站中氧气平均价格1 000元/t进行评估［3］。

3 研究结果

3.1 固碳释氧量与总效益

对乔木林固碳功能进行评估得出，2002年玉环市乔木林固碳量为766 212 t，固碳总效益为91 945万元；2014年玉环市乔木林固碳量为1 040 744 t，固碳总效益为124 889万元；2018年玉环市乔木林固碳量为949 867 t，固碳总效益为113 984万元；2019年玉环市乔木林固碳量为1 000 239 t，固碳总效益为120 029万元（见表1）。对乔木林释氧功能进行评估得出，2002年玉环市乔木林释氧量为1 685 073 t，释氧总效益为168 507万元；2014年玉环市乔木林释氧量为2 452 433 t，释氧总效益为245 243万元；2018年玉环市乔木林释氧量为2 199 140 t，释氧总效益为219 914万元；2019年玉环市乔木林释氧量为2 200 852 t，释氧总效益为220 085万元（见表1）。对玉环市乔木林4 a的固碳释氧量和固碳释氧效益进行动态对比可以得出，2014年玉环市乔木林固碳量、释氧量及其效益最高，2014年、2018年、2019年乔木林固碳释氧量和效益明显高于2002年。

3.2 不同龄组固碳释氧效益

乔木林通常分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林5个龄组。如表2所示，2002年玉环市幼龄林固碳效益为20 269万元，2014年固碳效益为56 700万元，2018年固碳效益为42 368万元，2019年固碳效益为23 096万元；2002年玉环市中龄林固碳效益为61 512万元，2014年固碳效益为46 953万元，2018年固碳效益为43 937万元，2019年固碳效益为68 676万元；2002年玉环市近熟林固碳效益为9 820万元，2014年固碳效益为12 268万元，2018年固碳效益为19 045万元，2019年固碳效益为20 049万元；2002年玉环市成熟林固碳效益为264万元，2014年固碳效益为5 819万元，2018年固碳效益为4 303万元，2019年固碳效益为4 181万元；2002年玉环市过熟林固碳效益为80万元，2014年固碳效益为3 149万元，2018年固碳效益为4 332万元，2019年固碳效益为4 028万元。由以上数据可以看出，对固碳效益贡献最高的是中龄林，计算4 a固碳效益平均值得出固碳贡献值排序为中龄林＞幼龄林＞近熟林＞成熟林＞过熟林。

如表2所示，2002年玉环市幼龄林释氧效益为45 219万元，2014年释氧效益为126 496万元，2018年释氧效益为94 521万元，2019年释氧效益为51 526万元；2002年玉环市中龄林释氧效益为104 705万元，2014年释氧效益为79 923万元，2018年释氧效益为74 789万元，2019年释氧效益为116 900万元；2002年玉环市近熟林释氧效益为17 954万元，2014年释氧效益为22 428万元，2018年释氧效益为34 818万元，2019年释氧效益为36 653万元；2002年成熟林释氧效益为483万元，2014年释氧效益为10 639万元，2018年释氧效益为7 866万元，2019年释氧效益为7 643万元；2002年过熟林释氧效益为147万元，2014年释氧效益为5 758万元，2018年释氧效益为7 920万元，2019年释氧效益为7 363万元。由以上数据可以看出，对释氧效益贡献最高的同样是中龄林，计算4 a释氧效益平均值得出释氧贡献值排序同样为中龄林＞幼龄林＞近熟林＞成熟林＞过熟林。

幼龄林固碳释氧效益最高值出现在2014年，最低值出现在2002年；中龄林固碳释氧效益最高值出现在2019年，最低值出现在2018年；近熟林固碳释氧效益最高值出现在2019年，最低值出现在2002年；成熟林固碳释氧效益最高值出现在2014年，最低值出现在2002年；过熟林固碳释氧效益最高值出现在2018年，最低值出现在2002年。由此可以得出，除中龄林外，2002年各龄级固碳释氧效益都远低于2014年以后的各个年份。

4 结论与讨论

4.1 固碳释氧效益与龄组的关系

玉环市中龄林在固碳释氧方面的效益值最高，其次是幼龄林。其主要原因是中、幼龄林在龄组中占比较大，而且中龄林固碳释氧速率普遍高于近熟林、成熟林、过熟林［4］。

固碳效益研究结果表明，2002年幼龄林与中龄林固碳效益占比最大，为88.95%；2014年幼龄林与中龄林固碳效益占比略有减小，为83.00%；2018年幼龄林与中龄林固碳效益占比继续下降，为75.72%；2019年幼龄林与中龄林固碳效益占比为76.46%。分析幼龄林、中龄林释氧效益的动态变化，2002年幼龄林与中龄林释氧效益比重最大，为88.97%；2014年幼龄林与中龄林固碳释氧占比减小为84.17%；2018年幼龄林与中龄林释氧效益占比76.98%；2019年幼龄林与中龄林释氧效益占比76.52%。由此可见，随着时间的推移，中龄林、幼龄林固碳、释氧效益占比均总体呈降低趋势。造成这种情况的原因可能是2002年乔木林构成中幼龄林、中龄林占绝对优势，近成过熟林面积较少，龄组结构不尽合理［13-14］。但是从动态结果来看，随着时间的推移，近熟林、成熟林、过熟林在固碳释氧量逐步缓慢提高，玉环市的林地结构逐渐合理化。

4.2 固碳释氧效益与碳汇的关系

2021年2月22日，国务院发布《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》，指出要实现“碳达峰”“碳中和”目标。乔木林作为森林中最重要部分，对于吸收大气中的二氧化碳、降低大气中二氧化碳质量浓度起到至关重要的作用［15-17］。针对玉环市来说，近些年通过采取国土绿化造林、森林督查等措施，林地面积有所增加，林分结构趋于合理化，2014年以后乔木林固碳释氧的能力与2002年相比有了较大提高。但如何科学计量林业碳汇成为林业碳汇需要解决的首要问题。通过对于玉环市乔木林的固碳释氧效益的评估，在理论上尝试明确了玉环市乔木林的固碳释氧量，从而为碳计量提供了相对科学的方法，为实施森林生态效益补偿，实现“碳中和”与“碳达峰”的目标提供了基础理论和实践方法。