树木碳储量的计算分析及最佳轮伐期的确定

本文以黄杉、刺槐和落叶松三种树种为例，通过生物量转换因子法探究碳储量与树龄之间的关系。结果表明对于所研究的三种树种的碳储量都随树龄的增长而增加，但碳储存的生长速率并不总是增加的。表明不同树种和不同地区之间的碳储存量和生长速率的变化趋势基本一致，且存在碳储量因素下的最佳轮伐期。为了确定森林的最近轮伐期，分别考虑了两种情况，一种情况为仅考虑经济因素时，可通过林地净现值模型树木的最佳轮伐期。另一种情况为综合考虑碳封存效益和经济效益时可通过归一化处理确定每个树种的最佳轮伐期。结果表明：当经济的权重较高时，最佳轮伐期会变小；当固碳效益的权重较高时，则反之。该工作可为实际森林的最佳轮伐期预测提供理论指导。

地球是人类不可替代的宝贵家园，由于二氧化碳过度排放导致全球气候变化的影响正对全人类的生存和发展构成日益严重的挑战[1]。气候变化的极端影响是全球性的，能否避免极端气候的负面影响，取决于我们现在和未来的选择。作为一个负责任的大国和温室气体的主要排放者，中国一直致力于减少二氧化碳等温室气体的排放，减缓全球气候变暖，例如采用新型清洁能源、二氧化碳捕集封存利用与封存等[2] [3]。

作为应对全球气候变化的一项重要措施， 通过森林进行碳封存具有多重效益和较低的成本以及经济可行性的优势。

一方面二氧化碳可以通过生物或机械手段以生物质的形式固定在植物、土壤或水中。

另一方面，森林资源也为人类提供了重要的经济和社会效益。

我国政府为了改善生态环境和气候变化，实施了一系列植树造林和森林保护措施，如退耕还林、沙源治理、天然林资源保护等，使得中国森林的覆盖率逐年增长。当前我国在森林覆盖面积方面虽然取得了一定的成绩，然而，森林的可持续经营和林业的可持续发展方面还存在一定的不足，如森林的轮伐期(轮伐期是指轮流伐尽经营类型内各林分后再次回到最初伐区采伐成熟林的生产周期，包括采伐、更新、培育成林到再次采伐周而复始的整个时期)如何决定才能保证生态和经济的最优化[4]。

过去， 杉木人工林轮伐期的研究注重数量成熟和经济效益，随着森林经营理念的转变，固碳增汇和维持长期立地生产力成为其重要任务，科学的经营管理是人工林碳汇提升的主要途径[5]。目前，一部分人认为， 通过森林固存二氧化碳不应该砍伐森林。另一部分人认为，从经济因素和碳封存的角度来看，适度砍伐森林是一个更好的解决方案[6] [7] [8]。因此，讨论如何管理森林以获得人类最大的利益，是我们的一项紧迫工作[9] [10] [11] [12]。

为了解决上述问题，本文将以森林中常见的三种树木，如黄杉、刺槐和落叶松为例建立预测和决策