都说森林能固碳，但你知道怎么测量一棵树吃掉了多少二氧化碳吗？(原创 情满林业 林业那些事儿2025年07月31日

（卢）Georgelu

在应对气候变化的征程中，森林作为地球之肺，其 “固碳” 能力备受瞩目。树木通过光合作用，像一个个勤劳的小卫士，将大气中的二氧化碳 “吃进肚里”，转化为自身生长所需的能量和物质，从而减缓温室效应，为地球的气候稳定贡献力量。但你是否好奇，我们究竟是如何得知一棵树 “吃掉” 了多少二氧化碳的呢？这背后涉及到一系列科学且复杂的测量方法。

一、光合作用：树木固碳的神奇魔法

要了解如何测量树木固碳量，首先得明白树木固碳的原理 —— 光合作用。简单来说，在阳光的照耀下，树木利用叶片中的叶绿体，将二氧化碳和水转化为储存着能量的有机物，并释放出氧气。这个过程中，二氧化碳里的碳元素被固定下来，成为树木的一部分，比如树干、树枝、树叶和树根等。从化学方程式来看，大致是\(CO_2 + 4H_2O \xrightarrow[]{光照} CH_2O + 3H_2O + O_2\) ，这清晰地展示了植物吸收二氧化碳和释放氧气的量化关系。

二、传统测量：胸径、树高与材积的关联

在林业领域，传统测量一棵树固碳量的方法，需要先测量几个关键数据。胸高直径（简称胸径）是其中最重要的测量值之一，它指的是在树干离地面 1.3 米处的直径。胸径与树干材积密切相关，而且测量相对容易，误差较小。测量树高的方式有直接测量、三角测量法等，但实际操作起来，远比测量胸径要困难得多，尤其是对于那些高达十几米甚至几十米的大树而言。

有了胸径和树高的数据后，还要考虑立木材积形態常数，因为树干并非标准的圆柱体，乘以这个常数能让计算出的材积数值更接近真实情况。通过查阅 “立木材积表”，可以得知不同树种对应的形数，如果要测量的树种未在表中，一般形数以 0.45 计算。例如，有一棵胸径 47 公分，树高 11.01 公尺的行道树，其材积计算如下：\(（0.47）^{2}×0.79×11.01×0.45≒0.8646(m^{3})\) 。

然而，一棵树的材积并不等同于它的固碳量。因为树木含有水分，且并非全部由碳构成。要算出固碳量，还需进一步换算。公式为：固碳能力 = 材积 × 絕乾比重 × 碳含量比例。絕乾比重是木材烘干至水分完全蒸发后的重量比例，碳含量比例则代表绝干状态木材中碳的占比。这些数据都能从相关文献中获取。假设上述行道树是樟树，绝乾比重为 0.37，含碳量为 47%，那么这棵树的固碳量为：\(0.8646×0.37×0.47 ≒ 0.150(t) = 150(kg)\) 。

三、仪器测量：光合仪与叶面积指数的运用

科研中，常用美国 LI-COR 公司生产的 Li-6400 便携式光合仪来测量植物的净光合速率，也就是总光合速率减去呼吸速率的结果。通过测量一天中不同时段树木叶片的净光合速率，能了解其固定二氧化碳的能力。但净光合速率只是一个方面，科研中通常还会结合叶面积指数来计算整片树林的固碳量。

叶面积指数是指单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数，这是一个估算值。比如，根据相关研究，胸径 11.4 厘米的臭椿叶面积指数为 4.0，胸径 7.8 厘米的油松的叶面积指数为 1.6 。叶面积指数 × 土地面积即为林冠层的叶片总面积。通过这样的计算方式，就能估算出一定面积树林的固碳量。例如，理想密度下，1 亩平均胸径 11.4 厘米的臭椿树，每天固定二氧化碳 51.7 公斤（\(19.39克/平方米×4.0×666.7平方米/亩\)） 。

四、遥感测量：科技助力下的新突破

随着科技的发展，机载激光雷达遥感技术为森林生物量和固碳量测量带来了新的可能。中国林业科学研究院资源所激光雷达遥感创新团队，通过激光雷达点云单木分割、树种分类、生物量指数计算、生物量模型构建等一系列操作，实现了单木生物量的遥感计算，为单株树木碳储量遥感计量开辟了新路径。

该团队提出的激光雷达生物量指数（LBI），利用单木树冠点云及树高信息就能计算单木生物量，摆脱了传统方法对胸径测量的依赖。同时，发展的新的谱聚类单木分割算法（NSC），大幅提升了大区域机载激光点云分割单木对象并提取结构参数的效率，单木树高精度可达 88% 以上 。利用这种方法，通过 35 株左右不同径级的样本单木，就能构建任意树种的生物量计算模型，将野外测量工作量压缩到现有方法的 1% 以内 。

五、影响因素：树种、生境与生长年龄

一棵树的固碳量并非固定不变，它受到诸多因素影响。不同树种的固碳能力差异巨大，比如速生树种生长快，在短时间内可吸收更多二氧化碳，但寿命可能相对较短；慢生树种虽然生长缓慢，但有些树种的固碳潜力在长期来看也不容小觑。

生境，也就是树木生长的地方，对固碳量影响也很显著。由于热量和雨量的不同，即便是同一树种，在南方和北方、平原和山区、阴坡和阳坡，生长量可能有天壤之别。例如杨树，在南方平川 10 年成材，胸径可达 30 厘米以上、树高可达 30 米，而在北方山地，30 年后可能胸径不过十几厘米，树高不过 10 米 ，生物量或者碳汇量相差数十倍。

树木的生长年龄同样关键。速生树种一般采伐利用周期短，进入成熟期乃至过熟期后，若不采伐利用，会自动枯死分解形成碳源。在林业碳汇项目中，有 20 - 60 年的计入期规定，所以选择植树作为碳中和手段时，要根据造林树种寿命和使用目的选择合适的计入期。

测量一棵树 “吃掉” 多少二氧化碳，是一个融合了多学科知识、多种测量手段的复杂过程。从传统的实地测量到先进的遥感技术，科学家们不断探索更精准、高效的方法，来量化树木的固碳贡献。了解这些，不仅能让我们认识到森林在应对气候变化中的巨大价值，也为我们更好地保护和利用森林资源，实现碳中和目标提供了科学依据。让我们一起守护这些地球之肺，为地球的可持续发展贡献力量。

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