新疆天然胡楊林固碳釋氧功能及價(jià)值評(píng)估分析

艾吉爾?阿不拉 劉茂秀 王新英 張優(yōu)

摘要 以新疆森林資源面積和各林齡組面積、年凈生產(chǎn)力為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，按國(guó)家林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，測(cè)算天然胡楊林不同林齡固碳量與釋氧量和貨幣價(jià)值量。結(jié)果表明：天然胡楊林固碳量為1 004 264.21 t/a，釋氧量為1 108 060.93 t/a；固碳價(jià)值為120 511.63萬(wàn)元/a，釋氧價(jià)值為143 948.54萬(wàn)元/a，總價(jià)值為 264 460.17萬(wàn)元/a，南疆地區(qū)高于北疆；各齡組中，中齡林固碳釋氧功能量和價(jià)值量最高，達(dá)880 811.30 t/a和109 814.15萬(wàn)元/a，過(guò)熟林最低，僅為65 297.09 t/a和8 114.36萬(wàn)元/a。

關(guān)鍵詞 新疆；胡楊林；固碳釋氧；評(píng)估

中圖分類(lèi)號(hào) S 715.5? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2023）07-0122-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.07.029

Evaluation and Analysis of Carbon Fixation and Oxygen Release Function and Value of Natural Populus euphratica Forest in Xinjiang

Aijier·Abula1，2， LIU Mao-xiu1，2， WANG Xin-ying1，2 et al

（1.Research Institute of Afforestation and Desertification Control， Xinjiang Academy of Forestry Science， Urumqi， Xinjiang 830046;2.The Xinjiang Tarim Poplus Riparian Forest Ecosystem Research Station，Urumqi， Xinjiang? 830046）

Abstract According to method from the China National Forest Standard， the amount of carbon sequestrated and oxygen released， and currency value were calculated， based on the forest resource inventory data， the stand age area for management， and the net primary productivity in Xinjiang. The results showed that the annual total carbon sequestrationin of natural Populus euphratica in Xinjiang was 1 004 264.21 t/a， the oxygen release was 1 108 060.93 t/a;the carbon fixation value was 1 205 116 300 yuan/a， the oxygen release value was 1 439 485 400 yuan/a， and the total value was 2 644 602 300 yuan/a， which was higher in southern Xinjiang than in northern Xinjiang. In the all age， the function and value of carbon fixation and oxygen release in the middle aged forest are the highest， up to 880 811.30 t/a and 10.98 billion yuan/a， the oldest forest was the lowest， only 65 297.09 t/a and 0.8 billion yuan/a.

Key words Xinjiang;Populus euphratica forest;Carbon fixation and oxygen release;Assessment

基金項(xiàng)目 自治區(qū)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目（KY-2019047）。

作者簡(jiǎn)介 艾吉爾·阿不拉（1969—），女，新疆哈密人，助理研究員，從事荒漠化防治及林木育種研究。通信作者，副研究員，碩士，從事生態(tài)修復(fù)與重建研究。

收稿日期 2022-05-26

森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球生物圈CO2和O2的動(dòng)態(tài)平衡、減少溫室效應(yīng)以及提供人類(lèi)的生存基礎(chǔ)有著巨大的不可替代的作用［1］。森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，發(fā)揮著重要的生態(tài)服務(wù)功能，森林固碳、釋放氧氣是其重要的生態(tài)功能之一［2］，固碳釋氧價(jià)值占其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能總價(jià)值的18.50%～32.59%［3］。如何量化森林的這部分價(jià)值，是當(dāng)今生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)，它的應(yīng)用將對(duì)國(guó)家森林資源的管理決策起著重要作用［4］。目前，王兵等［5-10］針對(duì)不同區(qū)域的森林固碳釋氧功能和價(jià)值進(jìn)行了研究。筆者以新疆2014年天然胡楊林資源面積和各林齡組面積、年凈生產(chǎn)力為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，按中華人民共和國(guó)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》（GB/T 38582—2020）［11］（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)范》），測(cè)算森林固碳量與釋氧量、貨幣價(jià)值量，以了解碳匯、認(rèn)知碳匯、關(guān)注碳匯，為推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)和社會(huì)綠色可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

新疆地處73°40′～96°18′E，34°25′～48°10′N(xiāo)，位于我國(guó)西北邊陲，東西長(zhǎng)約2 000 km，南北寬約1 600 km，面積為166萬(wàn)km2，約占全國(guó)總面積的16.67%，是我國(guó)面積最大的省份。新疆具有典型的溫帶大陸性氣候。氣溫溫差較大，日照時(shí)間充足（年日照時(shí)間達(dá)2 500～3 500 h），降雨量小，氣候干燥，年均降水量約150 mm。天然胡楊林在新疆南部和北部均有分布，南部主要分布于塔里木河流域，面積約為56.03萬(wàn)hm2，占全疆天然胡楊林總面積的96.15%，北部面積約為2.24萬(wàn)hm2，僅占全疆天然胡楊林總面積的3.85%。 新疆天然胡楊林生態(tài)系統(tǒng)喬木層為胡楊，灌木層以多枝檉柳（Tamarix ramosissima）、梭梭（Chenopodiaceae）為主，其他還有鈴鐺刺（Halimodendron halodeneron）、琵琶柴（Reaumuria songonica）、鹽穗木（Halostachys caspica）、野薔薇（Rosa multiflora）、白刺（Nitraria tangutorum），草本層以蘆葦（Phragmites communis）、芨芨草（Achnatherum splendens）、鹽草（Halophila ovalis）、蒿草（Kobresia myosuroides）等為主。土壤類(lèi)型主要有灌淤土、灌耕土、草甸土、鹽土、棕漠土、沼澤土，以灌淤土為主。

1.2 樣地設(shè)置及樣品采集

根據(jù)天然胡楊林在新疆的分布特點(diǎn)，將其劃分為南疆和北疆區(qū)域。胡楊齡組的劃分參照王世績(jī)等［12］的方法，林齡分別為幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過(guò)熟林，每個(gè)區(qū)域每個(gè)齡組設(shè)置3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣地，共30塊標(biāo)準(zhǔn)樣地。標(biāo)準(zhǔn)樣地面積為1 hm2，規(guī)格為100 m×100 m的正方形，四角以管徑為3 cm的PVC管定點(diǎn)，四邊拉線(xiàn)。將每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣地劃分為100個(gè)10 m×10 m的小樣方，采用每木檢尺的方法對(duì)胸徑>1.0 cm的喬木進(jìn)行調(diào)查，主要測(cè)定喬木的胸徑、樹(shù)高、冠幅和密度等林分特征。試驗(yàn)樣地概況見(jiàn)表1。

1.3 生物量測(cè)定

1.3.1 喬木生物量。

在標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)以該樣地的平均胸徑及樹(shù)高選擇標(biāo)準(zhǔn)木，每個(gè)齡級(jí)選擇3株，共30株標(biāo)準(zhǔn)木。將標(biāo)準(zhǔn)木從根部伐倒進(jìn)行樹(shù)干解析，分別測(cè)定其根、干、枝、葉的鮮重，并在各部位取500～1 000 g鮮樣帶回實(shí)驗(yàn)室后置于80 ℃烘箱中烘至恒重，用以計(jì)算其生物量。在距地面30 cm處截取圓盤(pán)，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行樹(shù)齡測(cè)定，計(jì)算林分凈生產(chǎn)力［13］。

1.3.2 灌木生物量。

標(biāo)準(zhǔn)樣地外設(shè)置5個(gè)2 m×2 m灌木樣方，確定灌木優(yōu)勢(shì)種，調(diào)查各優(yōu)勢(shì)種的多度、叢幅和高度；并測(cè)定各優(yōu)勢(shì)種的基徑，求平均直徑和高。然后按平均直徑和高選取各優(yōu)勢(shì)種標(biāo)準(zhǔn)株（叢），每個(gè)樣方按優(yōu)勢(shì)種隨機(jī)選5標(biāo)準(zhǔn)株（叢），分別齊地面收割，并挖出地下部分，隨機(jī)抽取1 kg樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，在70～80 ℃烘干至恒重，求出干鮮重之比，再推算出整個(gè)灌木層生物量，計(jì)算林分凈生產(chǎn)力。

1.3.3 草木生物量。

在每個(gè)灌木樣方2個(gè)1 m×1 m小樣方中記錄物種名、蓋度、高度。 將每個(gè)小樣方中草本連根挖出，用水沖去泥土后風(fēng)干稱(chēng)鮮重，隨機(jī)抽取1 kg樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，求出干鮮重之比，再推算出整個(gè)草本層生物量，計(jì)算林分凈生產(chǎn)力［13］。

1.4 計(jì)算方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

（1）根據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》（LY/T 1721—2008），對(duì)新疆天然胡楊林固碳釋氧的功能及價(jià)值進(jìn)行測(cè)算：

G植被固碳=1.63R碳AB年

式中，G植被固碳為植被年固碳量，t/a；R碳為二氧化碳中碳的含量，為22.27%；A為林分面積，hm2；B年為林分凈生產(chǎn)力，t/（hm2·a）。

G土壤固碳=AN（X2-X1）

式中，G土壤固碳為土壤年固碳量，t/a；A為林分面積，hm2；N為土壤含氮量，%；X1為林地土壤侵蝕模數(shù)，t/（hm2·a）；X2為無(wú)林地土壤侵蝕模數(shù)，t/（hm2·a）。

G氧氣=1.19AB年

式中，G氧氣為林分年釋氧量，t/a；A為林分面積，hm2；B年為林分凈生產(chǎn)力，t/（hm2·a）。

U碳=AC碳［1.63R碳B年+ N（X2-X1）］

U氧=1.19AC氧B年

式中，U碳為林分年固碳價(jià)值，元/a；A為林分面積，hm2；N為土壤含氮量，%；B年為林分凈生產(chǎn)力，t/（hm2·a）；X1為林地土壤侵蝕模數(shù)，t/（hm2·a）；X2為無(wú)林地土壤侵蝕模數(shù)，t/（hm2·a）；C碳為固碳價(jià)格，為1 200 元/t；U氧為林分年釋氧價(jià)值，元/a；C氧為氧氣價(jià)格，為1 299.10 元/a；R碳為CO2中碳的含量，為27.27%。

（2）新疆天然胡楊林面積數(shù)據(jù)源自2014年新疆森林資源二類(lèi)調(diào)查；固碳價(jià)格依據(jù)中華人民共和國(guó)林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》（LY/T 1721—2008）：碳稅率150美元/t（根據(jù)人民幣兌美元現(xiàn)行匯率折合人民幣為1 200元/t）；參照2009—2012中國(guó)工業(yè)氧氣市場(chǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)及發(fā)展前景分析報(bào)告，確定工業(yè)制氧平均價(jià)格為1 299.10元/t。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2021統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 胡楊林面積

由表2可知，新疆天然胡楊林總面積為582 705.43 hm2，其中南疆地區(qū)560 288.82 hm2，占總面積的96.15%，北疆地區(qū)22 416.61 hm2，占總面積的3.85%；從不同齡組構(gòu)成來(lái)看，過(guò)熟林面積最大，達(dá)177 176.33 hm2，占總面積的30.41%；其次為近熟林，為176 733.85 hm2，占總面積的30.33%。幼齡林面積最小，僅11 488.84 hm2，僅占總面積的1.97%；北疆各齡組中，成熟林面積為8 284.82 hm2，占北疆天然胡楊林面積的36.96%，其次為中齡林和過(guò)熟林，分別占北疆總面積的24.62%和24.15%，近熟林和幼齡林面積分別占北疆總面積的8.40%和5.87%。

2.2 胡楊林固碳功能量及價(jià)值量

2.2.1 土壤固碳功能量及價(jià)值量。

2.2.1.1 土壤固碳功能量。

由表3可知，新疆天然胡楊林土壤總固碳功能量為590 369.88 t/a，其中南疆總固碳功能量為577 426.74 t/a，占新疆總固碳功能量的97.81%，北疆總固碳功能量為12 943.14 t/a，占2.19%。

按林齡分，中齡林土壤固碳量最大，達(dá)310 237.91 t/a，占總固碳功能量的52.55％；過(guò)熟林土壤固碳功能量最小，僅26 669.46 t/a，占總固碳功能量的4.52％。每個(gè)林齡按大小順序?yàn)橹旋g林（310 237.91 t/a，占52.55％）＞成熟林（139 702.33 t/a，占23.66％）＞近熟林（84 383.20 t/a，占14.29％）＞幼齡林（29 376.98 t/a，占4.98％）＞過(guò)熟林（26 669.46 t/a，占4.52％）。

2.2.1.2 土壤固碳價(jià)值量。

由表4可知，新疆天然胡楊林土壤固碳總價(jià)值量為70 844.37萬(wàn)元/a，其中南疆總價(jià)值量為69 291.19萬(wàn)元/a，北疆總價(jià)值量為1 553.18萬(wàn)元/a，南疆遠(yuǎn)高于北疆地區(qū)；按林齡分，價(jià)值量順序?yàn)橹旋g林（37 228.55萬(wàn)元/a）＞成熟林（16 764.28萬(wàn)元/a）＞近熟林（10 125.97萬(wàn)元/a）＞幼齡林（3 525.23萬(wàn)元/a）＞過(guò)熟林（3 200.34萬(wàn)元/a）。

2.2.2 植被固碳功能量及價(jià)值量。

2.2.2.1 植被固碳功能量。

由表5可知，新疆天然胡楊林植被總固碳功能量為413 894.33 t/a，其中南疆總固碳功能量為404 829.05 t/a，占新疆總功能量的97.81%；北疆總固碳功能量為9 065.28 t/a，占2.19%。按林齡分，林分植被固碳量由高到低為中齡林（155 166.89 t/a）＞成熟林（137 367.69 t/a）＞近熟林（62 272.51 t/a）＞幼齡林（48 582.48 t/a）＞過(guò)熟林（10 504.76 t/a）。從群落垂直結(jié)構(gòu)來(lái)看，喬木層植被固碳功能量最大，為411 475.30 t/a，占新疆總固碳功能量的99.42%；其次是草本層，為1 447.15 t/a，占新疆總固碳功能量的0.35%；最后是灌木層，為971.88 t/a，占新疆總固碳功能量的0.23%。

2.2.2.2 植被固碳價(jià)值量。

由表6可知，新疆天然胡楊林植被固碳總價(jià)值量為49 667.26萬(wàn)元/a，其中南疆總價(jià)值量為48 579.45萬(wàn)元/a，北疆總價(jià)值量為1 087.81萬(wàn)元/a，南疆遠(yuǎn)高于北疆地區(qū)。按林齡分，林分植被固碳價(jià)值量為中齡林（18 620.01萬(wàn)元/a）＞成熟林（16 484.11萬(wàn)元/a）＞近熟林（7 472.68萬(wàn)元/a）＞幼齡林（5 829.89萬(wàn)元/a）＞過(guò)熟林（1 260.57元/a）。群落垂直結(jié)構(gòu)方面，總價(jià)值量表現(xiàn)為喬木層（49 377.01萬(wàn)元/a）>草本層（173.65萬(wàn)元/a）>灌木層（116.60萬(wàn)元/a）。

2.3 胡楊林分釋氧功能及價(jià)值

2.3.1 植被釋氧功能量。

由表7可知，新疆天然胡楊林植被釋氧總功能量為1 108 060.93 t/a，其中南疆釋氧總功能量為1 083 791.71 t/a，占新疆釋氧總功能量的97.81%；北疆釋氧總功能量為24 269.22 t/a，占2.19%。按林齡分，林分植被釋氧量表現(xiàn)為中齡林（415 406.52 t/a）＞成熟林（367 755.19 t/a）＞近熟林（166 713.35 t/a）＞幼齡林（130 062.97 t/a）＞過(guò)熟林（28 122.90 t/a）。群落垂直結(jié)構(gòu)方面，由高到低為喬木層（1 101 584.85 t/a）>草本層（3 874.24 t/a）>灌木層（2 601.84 t/a）。

2.3.2 植被釋氧價(jià)值量。

由表8可知，新疆天然胡楊林植被釋氧總價(jià)值量為143 948.54萬(wàn)元/a，其中南疆總價(jià)值量為140 795.69萬(wàn)元/a，北疆總價(jià)值量為3 152.85萬(wàn)元/a，南疆遠(yuǎn)高于北疆地區(qū)。按林齡分，林分植被釋氧價(jià)值量表現(xiàn)為中齡林（53 965.58萬(wàn)元/a）＞成熟林（47 775.18萬(wàn)元/a）＞近熟林（21 657.80萬(wàn)元/a）＞幼齡林（16 896.53萬(wàn)元/a）＞過(guò)熟林（3 653.45萬(wàn)元/a）。群落垂直結(jié)構(gòu)方面，喬木層植被釋氧價(jià)值量最大，達(dá)88 578.04萬(wàn)元/a，占新疆總植被釋氧價(jià)值量的61.53%；其次是灌木層，其值為54 867.19萬(wàn)元/a，占新疆總植被釋氧價(jià)值量的38.12%；最后是草本層，其值為503.31萬(wàn)元/a，占新疆總植被釋氧價(jià)值量的0.35%。

3 結(jié)論

（1）以新疆現(xiàn)有森林資源面積和各林齡組面積、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，按國(guó)家林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，測(cè)算森林固碳量與釋氧量、價(jià)值量。測(cè)算結(jié)果表明：胡楊林固碳釋氧量為2 112 325.14 t/a，其中胡楊林土壤固碳量為590 369.88 t/a，占總固碳釋氧功能的27.95%；植被固碳量為413 894.33 t/a，占總固碳釋氧量的19.59%；植被釋氧量為1 108 060.93 t/a，占總固碳釋氧功能的52.46%。固碳釋氧價(jià)值為264 460.17萬(wàn)元/a，其中土壤固碳價(jià)值為70 844.37萬(wàn)元/a，占固碳釋氧總價(jià)值量的26.79％；植被固碳價(jià)值為49 667.26萬(wàn)元/a，占總價(jià)值量的18.78％；植被釋氧價(jià)值為143 948.54萬(wàn)元/a，占固碳釋氧總價(jià)值量的54.43％。從群落結(jié)構(gòu)來(lái)看，喬木層固碳釋氧量（1 513 060.15 t/a）和價(jià)值（137 955.05萬(wàn)元/a）占比最大。由于受胡楊林分布面積的影響，南疆地區(qū)天然胡楊林固碳釋氧的功能和價(jià)值均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于北疆地區(qū)。

（2）森林的固碳釋氧生態(tài)功能及價(jià)值效率取決于林分年凈生產(chǎn)力，經(jīng)測(cè)算新疆胡楊林凈生產(chǎn)力平均為2.44 t/（hm2·a），遠(yuǎn)低于暖溫帶落葉闊葉林平均水平［9.54 t/（hm2·a）］。林分結(jié)構(gòu)不合理，質(zhì)量差，近熟林和過(guò)熟林面積比重過(guò)大，生態(tài)功能及價(jià)值偏低是當(dāng)前存在的主要問(wèn)題。因此，應(yīng)加強(qiáng)中幼齡林撫育管理，對(duì)低產(chǎn)低效林進(jìn)行改造，提高森林質(zhì)量，增加碳匯儲(chǔ)備基數(shù)，是提高森林生產(chǎn)能力及生態(tài)服務(wù)功能的根本途徑。

參考文獻(xiàn)

［1］ 黃懷雄，趙紅艷.長(zhǎng)株潭地區(qū)森林固碳釋氧功能價(jià)值評(píng)價(jià)［J］.林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2010，35（2）：136-138.

［2］ 肖建武，康文星，尹少華，等.城市森林固碳釋氧功能及經(jīng)濟(jì)價(jià)值評(píng)估：以第三個(gè)“國(guó)家森林城市”長(zhǎng)沙市為實(shí)證分析［J］.林業(yè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，2009，29（2）：129-132.

［3］ 馮源，田宇，朱建華，等.森林固碳釋氧服務(wù)價(jià)值與異養(yǎng)呼吸損失量評(píng)估［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2020，40（14）：5044-5054.

［4］ 李福強(qiáng)，王興華，陳士剛，等.吉林市森林固碳釋氧生態(tài)效益評(píng)價(jià)［J］.吉林林業(yè)科技，2011，40（2）：10-12，43.

［5］ 王兵，任曉旭，胡文.中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其價(jià)值評(píng)估［J］.林業(yè)科學(xué)，2011，47（2）：145-153.

［6］ 韋惠蘭，祁應(yīng)軍.森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)估與分析［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，38（2）：74-82.

［7］ 韓玉潔，孫文，張文文.基于分布式測(cè)算方法的上海城市森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估［J］.華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019（2）：147-155.

［8］ 姜仲翔，任世奇，杜阿朋.廣西桉樹(shù)人工林固碳釋氧總量核算［J］.桉樹(shù)科技，2021，38（2）：45-47.

［9］ 謝經(jīng)霞，張建國(guó)，任敬朋，等.濟(jì)寧市森林資源現(xiàn)狀及其固碳釋氧生態(tài)功能價(jià)值評(píng)估［J］.山東林業(yè)科技，2019，49（5）：70-71，88.

［10］ 張濟(jì).宣城市森林生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)價(jià)值評(píng)估研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（12）：142-145.

［11］ 國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范：GB/T 38582—2020［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2020.

［12］ 王世績(jī)，陳炳浩，李護(hù)群.胡楊林［M］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1995.

［13］ 李高飛，任海.中國(guó)不同氣候帶各類(lèi)型森林的生物量和凈第一性生產(chǎn)力［J］.熱帶地理，2004，24（4）：306-310.