3.2.2 固碳
固碳和释氧是植物光合作用一个过程的两个方面。根据光合作用化学反应式,植物从大气中吸收3.67 克二氧化碳,可积累1.00 克碳并向大气释放2.67 克氧气。
鉴于哈巴湖保护区的植被类型以灌木林为主,难以采用林木蓄积量调查等方法准确测定其林分生产力。因此,本次评估采用盐池生态站基于涡度相关技术,对保护区固沙灌木林净生产力长期观测的结果,作为评估灌木林固碳功能的主要依据。保护区乔木林的固碳功能,则根据第九次全国森林资源清查宁夏森林资源清查成果中乔木林的年均生长量,并利用主要树种(杨树)木材干密度和含碳率,确定以碳量表征的乔木林年净生产力。
在进行森林生态系统服务功能评估时,疏林多数情况下不被纳入评估范围。保护区内的疏林作为区域气候和土壤等自然条件综合作用下的产物,也具有相当的生态系统服务功能。因此,本报告尝试以乔木林固碳释氧及其他生态服务功能评估结果为基准,以乔木林和疏林的林木郁闭度比值确定生态系统服务功能修正系数,对保护区疏林的固碳释氧及其他服务功能进行评估,以提升荒漠生态系统服务功能评估的完整性和准确性。
(1)评估公式
G碳=G碳-灌木林地+G碳-乔木林地+G碳-疏林地
G碳-灌木林地=A灌木林地·(NEP灌木林+F土壤碳)
G碳-乔木林地=A乔木林地·(NEP乔木林+F土壤碳)
G碳-疏林地=A疏林地·(NEP乔木林+F土壤碳)·F
式中,G碳为荒漠生态系统年固碳量(t·a-1);
G碳-灌木林地为灌木林地年固碳量(t·a-1);
G碳-乔木林地为乔木林地年固碳量(t·a-1);
G碳-疏林地为疏林地年固碳量(t·a-1);
NEP灌木林为以碳量表征的灌木林年净生产力(t·hm-2·a-1);
NEP乔木林为以碳量表征的乔木林年净生产力(t·hm-2·a-1);
F土壤碳为单位面积林地年土壤固碳量(t·hm-2·a-1);
A灌木林地为灌木林地面积(49382.01 hm2);
A乔木林地为乔木林地面积(3779.89 hm2);
A疏林地为疏林地面积(519.41 hm2);
F 为疏林生态服务功能修正系数。
(2)参数及系数确定
NEP灌木林:以碳量表征的灌木林多年平均净生产力(0.2625 t·hm-2·a-1)(表3-4)。需要说明的是,保护区灌木林在一些年份表现为碳汇(即固定碳),另一些年份则表现为碳源(即释放碳)。半干旱区由于降水量和降水格局变异明显,灌木林经常会出现较为频繁的碳汇与碳源年际转换,导致采用地上生物量收割法测定其年净生产力会存在较大偏差(Jia et al.,2016; 2018)。
表3-4 保护区灌木林年净生产力监测结果
NEP乔木林:以碳量表征的乔木林年净生产力(0.6460 t·hm-2·a-1)。参考第九次全国森林资源清查宁夏森林资源清查成果,保护区乔木林生长量以宁夏全区乔木林年均生长量3.34 m3·hm-2·a-1 为准(国家林业局西北森林资源监测中心,2016),木材干密度和含碳量参考杨树木材的干密度(406 kg·m-3)和含碳量(47.64%)(殷鸣放等,2011),综合计算保护区NEP 乔木林为0.6460 t·hm-2·a-1;
F土壤碳:林地年土壤固碳量(0.0006 t·hm-2·a-1)。参考盐池县典型灌木林地年土壤固碳量为0.06 gCm-2·a-1,即0.0006 t·hm-2·a-1(Liu et al.,2014);
F:疏林生态服务功能修正系数(0.50)。
(3)评估结果
哈巴湖保护区荒漠生态系统每年可固碳15604.42 t,其中灌木林地每年可固碳12992.41 t(灌木林固碳12962.78 t、林地土壤固碳29.63 t)、乔木林地每年可固碳2444.08 t(乔木林固碳2441.81 t、林地土壤固碳2.27 t)、疏林地每年可固碳167.93 t(林木固碳167.77 t、林地土壤固碳0.16 t)。