林火干扰对森林生态系统碳库的影响研究进展

森林生态系统是重要的碳库,在减缓全球气候变暖中具有独特的功能。林火干扰作为非连续的生态因子,是全球生物地球化学循环的驱动因子,可显著改变生态系统的结构和功能以及养分循环和能量传递,引起森林碳库和碳分配格局的变化,进而影响森林演替进程及固碳能力。本文阐述林火干扰对森林生态系统碳库影响的国内外研究方法进展,重点论述林火干扰导致的直接碳损失以及通过森林净初级生产力和土壤呼吸的改变间接影响森林碳循环和碳平衡;并分别阐明林火干扰对植被碳库、凋落物碳库和土壤有机碳库的影响,林火干扰通过直接改变植被覆盖度进而影响植被碳库和营养元素周转,最终影响植被的碳固定及碳从植被向土壤的转移,导致不同碳库之间的重新分配。通过探讨净初级生产力变化对林火干扰的响应,揭示林火干扰对植被碳库循环的间接且长期影响的机制;在林火干扰对生态系统凋落物碳库的影响方面,主要探讨林火干扰后凋落物生产量在不同林火强度和环境梯度下的变化;在林火干扰对土壤有机碳库的影响方面,通常在小尺度范围内影响土壤有机碳库垂直分布变化的主要原因可能是地形条件的变化,而在相对大的区域尺度下,气候、土壤质地、地形、植被及人类活动和管理水平及其交互作用均可影响土壤有机碳库的空间迁移和形态转化,从而导致不同区域范围的土壤有机碳库分异。在此基础上,指出目前研究存在的问题,并提出林火干扰对森林碳库影响的定量化研究路径:1)深入开展林火干扰对森林生态系统碳库循环的影响机制研究; 2)加强"植被-土壤-水-微生物-气候"的系统研究; 3)完善不同时空尺度下林火干扰对森林碳库周转过程的定量化研究; 4)深入探讨林火干扰与森林生态系统碳元素的相互作用关系及影响机制。     

林火干扰对广东省2种典型针叶林森林生物碳密度的影响

[目的]定量研究不同林火干扰对森林生物碳库的变化规律,揭示林火干扰对森林生物碳密度的影响机制,为林火干扰后森林生态系统碳汇管理提供参考依据。[方法]以广东省亚热带2种典型针叶林为研究对象,采用相邻样地比较法,以野外调查采样与室内试验分析为主要手段,定量测定不同林火干扰强度对森林生物碳库(植被碳库和凋落物碳库)碳密度与碳分配格局的影响。[结果]林火干扰对亚热带2种典型针叶林的植被和凋落物碳密度有影响,均表现为对照>轻度林火干扰>中度林火干扰>重度林火干扰。轻度林火干扰对植被碳密度的影响差异不显著(P<0.05),而中度和重度林火干扰则显著降低了植被碳密度(P<0.05).相同林火干扰强度下,植被各组分碳密度的变化均表现为乔木最大。乔木碳密度在不同林火干扰强度下均呈现为对照>轻度林火干扰>中度林火干扰>重度林火干扰,而草本碳密度则呈现与乔木碳密度相反的变化趋势。林火干扰显著影响乔木和草本碳密度,亦对灌木碳密度产生了影响。不同林火干扰强度对凋落物碳密度的影响有所差异,但不同林火干扰强度均显著减少了凋落物碳密度(P<0.05),并随林火干扰强度的增加其减少幅度增大。[结论]林火干扰减少了植被和凋落物碳密度,进而对森林生态系统的碳密度产生重要影响。     

我国森林生态系统植被碳储量估算研究进展

文章从时空尺度、分布特征以及影响因子三方面总结了我国森林生态系统植被碳储量估算研究进展.阐述了在国家尺度、区域尺度和林分尺度的研究现状;分析了我国森林生态系统植被碳储量的地域分布、在不同植被类型中的分布、龄级分布、林分内的分布以及时间动态变化;探讨了经济和人口、气候条件、造林和抚育、林龄、林型种类等对植被碳储量的影响....     

火干扰对土壤呼吸的影响及测定方法研究进展

林火是森林生态系统的重要干扰因子,是导致土壤碳储量发生变化的重要因子。火干扰所排放的含碳气体对物质循环、能量流动和信息传递具有重要影响,进而影响森林生态系统的碳平衡以及气候变化。土壤作为巨大的陆地生态系统储碳库,其与大气碳交换的方式主要是通过土壤呼吸,由于土壤的碳储量巨大,土壤碳库的微小变化都会引起大气CO2浓度的巨大改变,从而影响森林生态系统碳平衡。阐述土壤呼吸的各种测量方法,并对比各种测定方法;火干扰对森林生态系统土壤呼吸速率的影响及其测定方法;火干扰对土壤呼吸环境的影响。最后提出今后在火干扰对土壤呼吸研究中应关注的问题,同时对火干扰与森林生态系统土壤呼吸的研究方向进行展望。     

火干扰对森林碳库影响的量化研究进展

火干扰是森林生态系统的主要干扰因子之一, 会对森林碳储量和碳动态产生重要影响。准确量化火干扰对森林中各碳库的影响程度, 对国家及全球碳预算具有重要意义。文中对国内外火干扰下森林碳储量的研究现状、研究方法和研究内容进行了综述。大量研究表明, 燃烧效率、火烧烈度等关键因子的准确量化是精确估算火干扰对森林碳储量影响的基础, 火烧样地调查与遥感反演法和模型模拟法的综合运用有利于精确量化火干扰下的森林碳库, 各种火烧数据源的同化处理是准确揭示火干扰对森林碳库影响的重要保证。在此基础上, 提出一些更加准确量化火干扰对森林碳储量影响的研究途径, 并对未来的研究方向进行了展望。     

黑龙江省林火规律研究Ⅲ.大尺度水平林火与森林类型之间的关系研究

林火是森林生态系统中重要的生态因子.森林作为可燃物主体对林火的影响具有尺度性.虽然这种影响与尺度之间的关系研究较少,但在具体尺度上的研究却很多.在实验室小尺度上同质可燃物床层与火行为的关系可用Rothemel模型(Rothemel, 1972)来描述.在林分尺度上关于森林对林火的影响的研究,包括森林可燃物含水率的变化及其与林火发生和林火行为的关系等,国内外研究都很多.在景观斑块尺度上(GCTE 1990年定义)的研究较多,尤其是关于火作为一个扰动因子与景观格局的相互影响.在景观尺度(100km2,GCTE 1990年定义)上,特别是对景观之间的火系统(fire regime)关系研究较少.在景观以上尺度的研究国内尚未进行.介于景观和区域之间的尺度(100～10000km2)与我国的各省区内由不同森林类型形成的异质区的尺度相近.在该尺度上主要是对林火统计特征与区域可燃物、气候等属性之间的关系进行研究,采用自上而下的方法 ,注重统计规律,较少考虑自下而上的机理.它与区域尺度上的研究是进行大尺度规划,如国家火险等级区划的基础.     

林火干扰对土壤氮组分及微生物氮循环影响研究进展

林火干扰作为森林生态系统中能量传递和养分循环的重要因子,对于研究火烧迹地植被更新与快速恢复可提供一定的数据理论支撑,而林火干扰对土壤微生境及微生物氮循环的影响机制一直是广大学者研究的热点。文中从火烧强度、恢复时间、火烧木管理方式等3个方面总结国内外林火干扰对土壤氮组分及氮循环的影响研究进展,揭示了林火干扰和全球气候变化对土壤氮循环的短期及长期影响机制,探讨不同生物技术在林火干扰下土壤微生物氮循环基因丰度变化中的应用;提出未来林火干扰对森林生态系统土壤氮循环影响的研究展望:1）全面比较研究不同林火干扰模式对土壤氮组分、微生物氮循环的影响;2）研究评价不同林火干扰模式下土壤氮库的稳定性;3）加强高通量测序、定量PCR技术、宏基因组学、稳定同位素探测等技术在林火干扰与气候变化对森林生态系统影响研究中的应用。研究结果对火烧迹地植被更新、土壤氮库的重建与功能发挥具有重要意义。     

林火干扰对森林土壤活性有机碳影响的研究

土壤活性有机碳作为森林土壤有机碳的活跃成分，在凋落物分解和土壤碳循环中发挥着重要作用。林火干扰通过改变土壤底物的数量和理化性质进而影响土壤活性有机碳，因而阐明林火干扰对土壤活性有机碳的影响是开展森林碳循环研究的基础。文中以6种土壤活性有机碳为研究对象，分别阐述林火干扰对土壤活性有机碳影响的研究进展。针对目前研究现状及存在问题，认为应进一步深化探究林火干扰后土壤微生物活性变化机制对土壤活性有机碳的影响，揭示土壤碳库平衡的影响机理；加强林火干扰后C-N耦合循环特征的研究；深入研究林火干扰后影响土壤活性有机碳的内在因素和外在因素的相互作用，综合评价林火干扰对土壤活性有机碳的短期与长期影响；加强林火干扰—土壤碳库—全球气候变化的交互关系研究，深入探讨林火干扰与土壤活性有机碳的相互作用关系及影响机理。     

北方森林林火发生驱动因子及其变化趋势研究进展

北方森林作为气候变化最敏感的陆地生态系统之一,近些年来随着林区气候变暖,林火发生的数量和过火面积都呈显著的增加趋势,因此研究北方森林林火发生驱动因子及其变化趋势对维护其生态系统的稳定具有重要意义。文中主要从北方森林林火发生的主要控制因子和未来气候变暖条件下林火发生的预测方法及变化趋势进行综述。研究结果表明,林火的驱动因子既包括在大尺度上气候的作用,也包含植被、地形、可燃物和人类活动等局部尺度的影响。近几年来对气候变暖下林火状况趋势预测更倾向综合考虑气候和局部控制因子的作用。对我国而言,需要在更大的区域尺度上开展林火发生预测的研究。研究认为,北方森林林火变化趋势及预测研究的关键问题在于如何在不同空间尺度上确立林火发生的关键控制因子以及完善现有的林火预测方法。     

森林生态系统植被碳储量研究

森林生态系统在维持全球碳平衡中发挥着至关重要的作用,其碳储量是研究森林与大气间碳交换的关键因子,本文探讨了森林植被碳储量研究方法、影响因子,以及目前我国在森林植被碳储量研究中存在的问题,以期为森林植被碳储量的后续研究提供理论依据。     

燃烧概率模型在林火管理中的应用

火是多数森林生态系统中一个重要的干扰因素,影响景观结构和生态系统的稳定。利用燃烧概率（BP）模型可以模拟景观尺度上的火发生和蔓延过程,描述一个区域空间上的火发生概率和潜在的火行为特征。该模型已经成为林火管理的重要工具,也可为林火管理的规划和政策制定提供必要的信息。作为森林管理和林火扑救的一个科学工具,BP模型在林火扑救资源配置、管理策略制定、火灾风险评估等方面得到广泛应用。文中综述了BP模型在风险分析、可燃物管理、气候变化影响评估等方面的研究进展。基于BP模型模拟技术解决林火管理中的问题,可为开展有针对性的林火管理措施提供参考依据,通过林火管理降低景观尺度上的火灾风险,提高林火管理效益。     

湖南省森林植被碳储量及其空间格局特征

根据湖南省森林资源二类调查数据,运用生物量清单法和平均生物量法,对湖南省森林植被碳储量分乔木林碳库、竹林碳库、经济林碳库和灌木林碳库4大碳库分别进行估算并分析其空间格局的差异与特征。结果表明:湖南省2016年森林植被碳储量为253.359 TgC,平均碳密度为24.266 t/hm~2。全省14个市州中,怀化市的森林植被碳储量最大,为36.863 TgC,其次是邵阳市、永州市和郴州市,常德市的森林植被碳密度最高,为40.584 t/hm~2;不同森林植被类型中,阔叶树碳储量最大,三杉碳密度最高。     

森林土壤碳储量研究综述

通过查阅大量森林生态系统土壤碳储量的文献资料,综述了森林土壤碳储量的研究进展,概述了自然和人为因素对森林土壤碳储量的影响,并分析了今后森林土壤碳的研究趋势。森林土壤碳储量的分布受地形、气候、植被类型、土壤性质等自然及人为因素的综合影响,具有显著的空间异质性特征。人为因素对森林土壤碳储量的影响具有两面性,合理的人为调控能促进森林土壤碳的积累,过度的干扰则会显著降低土壤碳储量。构建全国森林土壤生态监测网络对森林土壤碳进行长期定位观测,并加强新技术应用,建立森林土壤碳库系统是未来森林土壤碳研究的重要方法。     

灌丛植被碳储量及计量方法研究进展

对灌丛植被的碳储能力、现有灌丛植被碳汇的计量方法及其优劣、灌丛植被在全国各地的碳储量、碳汇功能及其对森林碳库的影响等方面的研究进行了综述,表明灌丛碳汇是中国森林生态系统碳汇的重要组成部分。     

东莞森林生态系统碳储量研究

采用2 km ×2 km的UTM网格取样法对广东省东莞市8个主要森林类型的植被碳库、凋落物碳库和土壤碳库等三大碳库的有机碳储量和碳密度进行了计量、比较分析和评价.结果表明:东莞森林碳储量总量为973.05 ×104 t,森林总平均碳密度为175.86 t·hm-2;其中森林植被总碳储量为161.48 × 104t,平均...     

森林植被碳储量研究方法及影响因素研究进展

分析了现阶段森林生态系统植被碳储量的3类研究方法,并归纳和总结了其优缺点。目前某一特定区域的森林植被的碳储量的计算应先由森林植被含碳量与生物量的乘积来获得森林植被碳密度,再通过碳密度与区域面积相乘来获得森林植被的碳储量。自然因素和人为因素均会不同程度的影响森林生态系统植被碳储量,现阶段,估算森林生态系统植被碳储量存在问题主要包括研究方法上仍主要集中于样地清查法,研究历时较短,研究区面积较小;研究多集中与单一影响因素的影响,但未将主导因子综合进行分析;估算区域森林生态系统植被碳储量暂无统一的估算方法。提出了应当加强长期定位观测,增加区域模型模拟,利用高精度遥感影像数据等方法;估算中考虑影响因素带来的结果不确定性和差异性,以比较不同地区结果的差异来源;同时注重地区间的关联性和整体性,以减小数据的不确定性,发展针对某一特定地区特定时段的碳储量估算模型,提高估算精确度、减少过程模拟的不确定性。     

采伐对森林土壤碳库影响的不确定性

森林土壤有机碳(SOC)是全球碳循环的重要组成部分,然而,多样的森林类型和不同森林经营措施的干扰,使得森林土壤碳库维持机制以及碳固存过程的研究和森林土壤碳库的估算存在较大的变异。作为主要的森林经营措施之一,采伐对森林土壤碳储量以及碳过程均产生直接或间接地影响。为深刻理解森林土壤碳库对于采伐干扰的响应,本文综述了近十几年来不同采伐方式下森林土壤碳储量及其主要碳排放过程——土壤呼吸的研究现状,综合分析了采伐方式、森林类型、采伐剩余物管理以及微生物因子等对土壤碳库的影响及其不确定性,并在此基础上阐述了研究中尚未解决的主要问题:1)生物因子作为CO₂产生的主体,在应对干扰时结构、功能的变化直接影响着土壤碳排放以及碳固定,但它们具体作用机制以及过程并不清楚,需展开进一步的调查;2)不同森林采伐方式对不同地区和不同类型森林土壤的影响的复杂性,亟须在进一步加强实验研究的基础上,发展森林土壤碳循环的过程或机理模型,为森林生态系统完整的碳循环过程表达及碳计量提供技术支撑,以期为我国森林经营以及碳汇等方面研究提供参考。     

林火对森林土壤有机碳影响的研究进展

指出了森林生态系统土壤有机碳是全球碳循环的重要组成,在全球生态系统碳循环和全球变化的研究中占据着重要的地位。火因子是干扰森林生态系统发展的重要因子之一,对森林生态系统中土壤与大气的碳素交换过程有着重要的影响。因此,加强火干扰对森林生态系统土壤有机碳的研究,了解林火对森林生态系统土壤有机碳循环过程的具体影响,对发现火干扰下森林土壤中碳循环的机理,特别是土壤有机碳的动态变化有着重要的作用。综述了林火对森林土壤有机碳的研究进展,讨论了测定土壤有机碳的几种不同方法,比较了其适用性,探讨了在不同林火强度和不同土壤深度条件下土壤有机碳的变化情况。对实际工作中遇到的问题以及今后森林土壤有机碳研究进行了展望。     

云南省森林植被碳储量和碳密度及其空间分布格局

以云南省第4次森林资源二类调查数据为基础,利用生物量扩展因子法及平均生物量法,结合各树种不同龄级的计算参数,估算了云南省森林植被碳储量、碳密度,并分析其空间分布格局。结果表明,云南省森林植被总碳储量为892.596 Tg,平均碳密度为39.260 t/hm~2。其中:乔木林碳储量占总碳储量的95.67%;乡土树种云南松和栎类碳储量占乔木林总碳储量的58.34%;幼、中龄林碳储量占乔木林总碳储量的49.97%;碳密度与年龄成正比;天然林的碳储量、碳密度均高于人工促进林和人工林。云南省森林植被碳储量和碳密度的空间分布总体上为西部高、东部低。研究认为,地质环境条件和人类活动干扰是造成全省碳储量和碳密度差异的重要因素。通过严格保护和恢复石漠化区域森林植被,实施森林质量精准提升工程、加强人工造林、抚育和封山育林管理等,是提高全省森林碳储量和碳密度的重要途径。     

林火对北方森林深层土壤有机碳的影响

林火干扰是驱动北方森林生态系统更新、演替以及物质循环的重要生态过程。林火的发生,显著地改变了北方森林地表以及土壤表层生物量和碳密度。然而,我们对林火是否对北方森林深层土壤(40cm以下)这个储量巨大的碳库的影响却缺乏关注。以大兴安岭呼中林区2010年火烧迹地为研究对象,并以相邻同等立地条件的未过火区为对照,通过样地调查、实验室分析,对林火对北方森林深层土壤碳密度的影响以及其与驱动因子的关系做了分析。结果显示:火烧迹地土壤有机碳随深度的分布规律与未火烧对照样地有显著差异,其深层土壤有机碳含量与碳密度显著低于未火烧区(n=56,P0.001);火烧迹地深层土壤有机碳中微生物量碳含量、易氧化有机碳含量显著高于未火烧迹地(n=56,P0.01),而土壤碳氮比、可溶性有机碳含量显著低于未火烧样地(n=56,P0.01);火烧迹地深层土壤含水量显著低于未火烧样地(n=56,P0.001),而土壤温度和p H值则显著高于未火烧迹地(n=56,P0.001)。由此可见,林火显著地降低了北方森林深层土壤有机碳的化学稳定性,并使土壤温度增加,促进了土壤微生物的生长,最终导致了深层土壤有机碳分解加速,储量下降。