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[摘 要]森林生态系统是地球上最大的陆地碳库，土壤碳库是森林碳库的重要组成部分。本文通过对森林土壤有机碳密度、碳储量的调查、测算、分析，得出森林土壤有机碳储量整体呈先减后增趋势，这主要与森林经营导致的森林面积改变有关。
[关键词]土壤 碳 森林
中图分类号：P467 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0300-01
一、 森林的碳汇功能
自20世纪80年代以来，全球气候变暖已成为不争的事实，由此引起的一系列生态问题日益引起国际社会的广泛关注，气候变化是当前国际社会普遍关注的重大环境问题之一。最新数据显示，大气中温室气体水平已经超过了可能引起危险气候变化的极限，人类面临的缓减和适应全球气候变化任务变得更加严峻和紧迫。森林在维持全球碳平衡及潜在的碳储存方面发挥着不可替代的作用，已成为与全球气候变化密切相关的重要有机体。森林生态系统是地球上除海洋之外最大的碳库，森林碳库包括森林土壤碳库和植被碳库两部分，约占整个陆地生态系统碳库总量的50%，而这其中2/3的碳被固定在森林土壤中。土壤是陆地表层系统的重要组成部分，处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈的交汇处，被认为是处于活跃状态的最大碳汇。应对气候变化，关键是减少温室气体在大气中的积累，其做法是减少温室气体的排放（减排）和增加温室气体的吸收（增汇）。减少温室气体的排放主要是通过降低能耗、提高能效、使用清洁能源来实现。而增加对温室气体的吸收，主要是通过森林等植物的生物学特性，即光合作用吸收二氧化碳，放出氧气，把大气中的二氧化碳固定到植物体和土壤中，这个过程和机制实际上就是清除已排放到大气中的二氧化碳，因此，森林具有碳汇功能。由于森林吸收二氧化碳投入少、成本低、简单易行，有利于保护生物多样性。我国政府把林业纳入减缓和适应气候变化的重点领域，要求全力打好“森林碳汇”这张牌，充分发挥林业在应对气候变化中的特殊作用。
二、 研究方法
（一） 数据来源
本文涉及的土壤类型、面积、土层厚度等基础数据来源于2010 —2012年黑龙江省市县森林资源调查数据。设置按林种，林分类型，林龄（幼龄林、中龄林、近熟林和成、过熟林），坡向（阴坡、阳坡），密度级（疏、密）有代表性地段设置标准地36个。
（二） 统计处理
采用Visual Foxpro 6.0软件计算土壤碳储量，采用excel和SPSS17.0软件统计处理数据。
三、 结果
（一） 空间分布
研究结果表明，不同土壤类型有机碳密度：沼泽土>暗棕壤>黑土>草甸土>白浆土。各土壤类型有机碳密度与年均降水量之间除暗棕壤外，均无显著相关性。小兴安岭北坡各土壤类型有机碳密度与年均降水量之间的相关性分析。森林土壤碳储量达1.65亿吨（不含森工集团所属区域）。各类型土壤碳储量分布规律为：暗棕壤>白浆土>沼泽土>草甸土>黑土。其中暗棕壤碳储量最高（1.62亿吨），黑土碳储量最低（27万吨）。有机碳密度：沼泽土>暗棕壤>黑土>草甸土>白浆土。各土壤类型有机碳密度与年均降水量之间除暗棕壤外，均无显著相关性，说明降水量对土壤有机碳密度影响不大。土壤碳储量分布规律为：暗棕壤>白浆土>沼泽土>草甸土>黑土。森林土壤有机碳储量整体呈先减后增趋势，这主要与森林经营导致的森林面积改变有关。
（二） 时间分布
森林土壤有机碳储量整体呈先减后增趋势。2011年土壤有机碳储量达1.63亿吨，较2010年减少278742吨，减少0.17%。2012年土壤有机碳储量达1.65亿吨，较2011年增加520794吨，增加0.32%。2010-2012年，土壤有机碳储量共增加242052吨，增加0.15%。2010～2012年，各类型土壤中草甸土碳储量增幅最大，增加11.65%；暗棕壤碳储量增幅最少，增加0.09%。土壤有机碳密度接近我国全土平均水平，但低于世界全土平均值。
四、森林经营对土壤有机碳储量的影响
由于碳储量的估算方法与面积密切相关，因此土壤有机碳储量的变化趋势和幅度反映了森林面积的变化趋势和幅度。研究中碳储量的减少主要源自森林采伐、占用征收、自然因素等造成的森林面积下降。碳储量的增加主要源自植树造林、森林抚育等产生的森林面积提高。森林抚育、恢复、造林等经营措施不仅导致森林面积的改变，还可以直接影响森林碳库，并且能够通过改变凋落物数量及其化学性质和土壤有机质分解影响森林土壤碳库。有研究表明，森林经营方式的转变，即将天然林转变为次生林或人工林后，土壤有机碳储量显著降低。土地利用类型的转变对土壤有机碳密度也有影响，发现一些原来为农地的森林在1983年造林后表层土壤有机碳增加80%。土壤碳密度与采伐措施也有关。一般采伐会减少土壤储存的有机碳，特别是强度采伐迹地裸露增大，雨水冲刷严重，加之土温升高，会加速土壤有机碳的释放和流失； 强度择伐短期内可增加土壤活性有机碳含量，而皆伐后造林土壤活性有机碳出现下降趋势。因此，通过合理的森林经营模式包括植树造林、森林抚育和采伐措施等，提高森林碳储量将成为提高森林碳汇能力需要考虑的重要因素。
总之，森林是陆地生态系统中最大的碳库，全球陆地生态系统中存储了2.48万亿吨碳，其中1.15万亿吨碳存储在森林生态系统中。在生长季节，l公顷阔叶林每天可以吸收1吨二氧化碳；森林每生长1 立方米木材，就能从空气中吸收1.83吨二氧化碳，同时释放1.62吨氧气。从20世纪80年代到现在，工业排放的二氧化碳由森林生态系统吸收的达到24%～36%， 足以说明森林碳汇功能的重要意义。我国通过发展和保护森林，固定了大量二氧化碳等温室气体，在减缓气候变暖方面发挥了巨大作用。1980年-2005年，我国通过持续地开展造林和森林经营、控制毁林，净吸收和减少碳排放累计达51.1亿吨。仅2004年中国森林净吸收了约5亿吨二氧化碳当量，占同期全国温室气体排放总量的8%以上。全省现有森林面积1923.2万公顷，森林蓄积量15.7亿立方米。从森林面积、森林总蓄积和木材产量上看，均居全国首位，丰富的森林资源形成了巨大的碳库。按照全省森林蓄积量15.7亿立方米计算，黑龙江省森林现有碳库储量为（储存二氧化碳）27.34亿吨。随着天保二期和退耕还林的深入实施，碳储量及碳汇效益会更加显著。因此，准确地估算森林生态系统土壤的固碳能力，不仅为全球碳平衡预算和全球气候变化潜在效应估计提供科学依据和基础数据，也是推动包括森林碳汇在内的生态服务市场快速发展的重要基础。
[关键词]土壤 碳 森林
中图分类号：P467 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0300-01
一、 森林的碳汇功能
自20世纪80年代以来，全球气候变暖已成为不争的事实，由此引起的一系列生态问题日益引起国际社会的广泛关注，气候变化是当前国际社会普遍关注的重大环境问题之一。最新数据显示，大气中温室气体水平已经超过了可能引起危险气候变化的极限，人类面临的缓减和适应全球气候变化任务变得更加严峻和紧迫。森林在维持全球碳平衡及潜在的碳储存方面发挥着不可替代的作用，已成为与全球气候变化密切相关的重要有机体。森林生态系统是地球上除海洋之外最大的碳库，森林碳库包括森林土壤碳库和植被碳库两部分，约占整个陆地生态系统碳库总量的50%，而这其中2/3的碳被固定在森林土壤中。土壤是陆地表层系统的重要组成部分，处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈的交汇处，被认为是处于活跃状态的最大碳汇。应对气候变化，关键是减少温室气体在大气中的积累，其做法是减少温室气体的排放（减排）和增加温室气体的吸收（增汇）。减少温室气体的排放主要是通过降低能耗、提高能效、使用清洁能源来实现。而增加对温室气体的吸收，主要是通过森林等植物的生物学特性，即光合作用吸收二氧化碳，放出氧气，把大气中的二氧化碳固定到植物体和土壤中，这个过程和机制实际上就是清除已排放到大气中的二氧化碳，因此，森林具有碳汇功能。由于森林吸收二氧化碳投入少、成本低、简单易行，有利于保护生物多样性。我国政府把林业纳入减缓和适应气候变化的重点领域，要求全力打好“森林碳汇”这张牌，充分发挥林业在应对气候变化中的特殊作用。
二、 研究方法
（一） 数据来源
本文涉及的土壤类型、面积、土层厚度等基础数据来源于2010 —2012年黑龙江省市县森林资源调查数据。设置按林种，林分类型，林龄（幼龄林、中龄林、近熟林和成、过熟林），坡向（阴坡、阳坡），密度级（疏、密）有代表性地段设置标准地36个。
（二） 统计处理
采用Visual Foxpro 6.0软件计算土壤碳储量，采用excel和SPSS17.0软件统计处理数据。
三、 结果
（一） 空间分布
研究结果表明，不同土壤类型有机碳密度：沼泽土>暗棕壤>黑土>草甸土>白浆土。各土壤类型有机碳密度与年均降水量之间除暗棕壤外，均无显著相关性。小兴安岭北坡各土壤类型有机碳密度与年均降水量之间的相关性分析。森林土壤碳储量达1.65亿吨（不含森工集团所属区域）。各类型土壤碳储量分布规律为：暗棕壤>白浆土>沼泽土>草甸土>黑土。其中暗棕壤碳储量最高（1.62亿吨），黑土碳储量最低（27万吨）。有机碳密度：沼泽土>暗棕壤>黑土>草甸土>白浆土。各土壤类型有机碳密度与年均降水量之间除暗棕壤外，均无显著相关性，说明降水量对土壤有机碳密度影响不大。土壤碳储量分布规律为：暗棕壤>白浆土>沼泽土>草甸土>黑土。森林土壤有机碳储量整体呈先减后增趋势，这主要与森林经营导致的森林面积改变有关。
（二） 时间分布
森林土壤有机碳储量整体呈先减后增趋势。2011年土壤有机碳储量达1.63亿吨，较2010年减少278742吨，减少0.17%。2012年土壤有机碳储量达1.65亿吨，较2011年增加520794吨，增加0.32%。2010-2012年，土壤有机碳储量共增加242052吨，增加0.15%。2010～2012年，各类型土壤中草甸土碳储量增幅最大，增加11.65%；暗棕壤碳储量增幅最少，增加0.09%。土壤有机碳密度接近我国全土平均水平，但低于世界全土平均值。
四、森林经营对土壤有机碳储量的影响
由于碳储量的估算方法与面积密切相关，因此土壤有机碳储量的变化趋势和幅度反映了森林面积的变化趋势和幅度。研究中碳储量的减少主要源自森林采伐、占用征收、自然因素等造成的森林面积下降。碳储量的增加主要源自植树造林、森林抚育等产生的森林面积提高。森林抚育、恢复、造林等经营措施不仅导致森林面积的改变，还可以直接影响森林碳库，并且能够通过改变凋落物数量及其化学性质和土壤有机质分解影响森林土壤碳库。有研究表明，森林经营方式的转变，即将天然林转变为次生林或人工林后，土壤有机碳储量显著降低。土地利用类型的转变对土壤有机碳密度也有影响，发现一些原来为农地的森林在1983年造林后表层土壤有机碳增加80%。土壤碳密度与采伐措施也有关。一般采伐会减少土壤储存的有机碳，特别是强度采伐迹地裸露增大，雨水冲刷严重，加之土温升高，会加速土壤有机碳的释放和流失； 强度择伐短期内可增加土壤活性有机碳含量，而皆伐后造林土壤活性有机碳出现下降趋势。因此，通过合理的森林经营模式包括植树造林、森林抚育和采伐措施等，提高森林碳储量将成为提高森林碳汇能力需要考虑的重要因素。
总之，森林是陆地生态系统中最大的碳库，全球陆地生态系统中存储了2.48万亿吨碳，其中1.15万亿吨碳存储在森林生态系统中。在生长季节，l公顷阔叶林每天可以吸收1吨二氧化碳；森林每生长1 立方米木材，就能从空气中吸收1.83吨二氧化碳，同时释放1.62吨氧气。从20世纪80年代到现在，工业排放的二氧化碳由森林生态系统吸收的达到24%～36%， 足以说明森林碳汇功能的重要意义。我国通过发展和保护森林，固定了大量二氧化碳等温室气体，在减缓气候变暖方面发挥了巨大作用。1980年-2005年，我国通过持续地开展造林和森林经营、控制毁林，净吸收和减少碳排放累计达51.1亿吨。仅2004年中国森林净吸收了约5亿吨二氧化碳当量，占同期全国温室气体排放总量的8%以上。全省现有森林面积1923.2万公顷，森林蓄积量15.7亿立方米。从森林面积、森林总蓄积和木材产量上看，均居全国首位，丰富的森林资源形成了巨大的碳库。按照全省森林蓄积量15.7亿立方米计算，黑龙江省森林现有碳库储量为（储存二氧化碳）27.34亿吨。随着天保二期和退耕还林的深入实施，碳储量及碳汇效益会更加显著。因此，准确地估算森林生态系统土壤的固碳能力，不仅为全球碳平衡预算和全球气候变化潜在效应估计提供科学依据和基础数据，也是推动包括森林碳汇在内的生态服务市场快速发展的重要基础。