森林生态系统碳储量及碳通量遥感监测研究进展

在全球CO₂浓度持续增加导致气候变暖的背景下,森林生态系统碳储量及碳通量遥感大尺度监测成为关注热点。文中深入分析了当前国内外卫星遥感观测技术对森林碳循环评估的2种途径:1）基于遥感手段估算森林生物量并推算森林碳储量,通过碳储量变化确定森林生态系统的CO₂通量。归纳各类森林生物量遥感估算方法的原理及优缺点,系统评述各类方法在大区域森林碳储量估算中存在的不确定性。2）基于CO₂温室气体观测卫星遥感数据,定量监测森林生态系统与大气CO₂通量,基于交换的CO₂通量推算森林碳储量变化。归纳遥感手段观测森林生态系统与大气CO₂通量的主要数据、方法及优缺点,系统评述各类数据及方法在森林CO₂通量时空变化特征监测、森林碳储量估算等方面取得的进展,重点分析专用CO₂浓度监测卫星数据,尤其是我国自主碳卫星数据在CO₂柱浓度反演算法研究以及不同数据源之间的对比、验证和同化研究等方面取得的进展,总结专用温室气体遥感观测数据在森林碳储量及碳通量监测方面的优势。提出利用遥感手段进行森林生态系统碳循环定量监测的研究展望。     

浙江省碳汇林业现状与前景分析

研究碳汇林业在节能减排、应对气候变化中具有特殊地位,对森林碳汇大小的估算以及对区域森林碳吸存潜力的正确评价,寻求CO2减排与增汇的对策技术直接关系到我国节能减排目标能否实现。以《浙江省森林功能价值评估报告》为基础,结合《“森林浙江”建设纲要》等发展规划,在分析化石能源消费与碳排放状况的基础上,对浙江省碳汇林业现状与固碳...     

我国陆地生态系统碳汇的研究进展和提升挑战与路径

巩固和提升陆地生态系统碳汇能力和潜力是缓解全球CO2浓度上升和气候变暖的重要手段,也是实现我国“碳中和”目标的主要途径之一。为全面了解我国陆地生态系统碳汇功能及科学制定“碳中和”目标实施路径和行动方案,本研究总结我国森林、灌丛、草地、荒漠、湿地和农田生态系统碳源/汇的研究现状和趋势,阐述我国陆地生态系统碳汇提升面临的挑战及解决路径。近40年来,我国陆地生态系统表现为重要的碳汇,碳汇强度时空差异明显：从1980—2000年的0.17 Pg·a^-1(1 Pg=1×10¹⁵ g)增至2001—2010年的0.20 Pg·a^-1,预计2050—2060年将达0.46～0.49 Pg·a^-1;整体上呈现东、南部高,西、北部低的空间格局。我国陆地生态系统各子系统碳源/汇特征也表现不同：森林是碳汇的主体,灌丛、湿地和农田表现出碳汇趋势,但草地和荒漠的碳源/汇特征尚不明确。我国陆地生态系统未来碳汇潜力巨大,但仍存在较大不确定性,主要面临3方面问题,即国土生态空间有限、固碳能力亟待提升、政策机制与配套措施不完善。今后...     

中山市城市森林足迹计算与分析

文章应用生态足迹评价模型,通过衡量城市居民在生产和生活中产生的CO2总量和城市森林能够吸收CO2总量之间的平衡关系,对中山市生态环境发展的可持续性进行分析。结果表明,2003~2005年,由于液化石油气的大幅度消费增长,中山市城市森林生态足迹大幅增长。但城市森林承载力稳步增长。2005年中山市城市森林足迹46 058.93 hm2,生态赤字22 091.41 hm2,生态压力指数1.92,处于生态不可持续状态。应尽快通过发展绿色能源、提高能源利用效率、扩大城市森林面积和提高单位面积森林生产力等途径,减少城市森林足迹,提高城市的可持续发展能力。     

“双碳”背景下森林碳汇功能及展望

随着全球经济的迅速发展,CO₂的排放不断增加,温室效应逐渐明显,严重危害人类健康和社会发展。因此,我国针对该问题提出相应对策：力争比发达国家更早完成深度减排,实现碳达峰、碳中和“双目标”。陆地生态系统是增加碳固存的主要场所,其中,森林面积高达4.29×10¹²hm²,森林植被与土壤碳循环过程具有碳汇功能,森林的碳吸收和碳排放的关系直接影响碳平衡。该文阐述了森林碳汇的研究进展及其对环境和人类可持续发展的贡献,同时对森林碳汇功能和驱动机制进行总结,对当前存在问题提出合理建议,以期为今后的森林碳汇发展提供参考依据。     

世界主要碳排放国家碳达峰和碳汇能力研究

在现实的经济和科技水平下，实现碳中和就必须首先实现碳达峰。研究世界主要碳排放国家的碳达峰基础和碳汇能力对于我国实现碳达峰和碳中和具有重要借鉴意义。选取了世界224个国家和地区经济总量排名靠前的24个国家，根据其1960—2018年间的CO₂排放量、GDP总量、能源消耗、森林碳汇能力等数据进行分析，认为经济大国在碳达峰之前，CO₂排放量均与GDP、人均GDP呈正相关。进一步分析表明：在人均GDP达到2.0万～3.5万美元、低碳能源占比达到35%以上时，有实现碳达峰且碳排放出现下降的可能；天然气能源占比50%以上，或者煤炭和石油供应占比不高于55%,人均GDP达到3.5万～4.5万美元时，也有实现碳达峰且碳排放出现下降的可能。可见，能源供应结构是实现碳达峰的第一决定性因素，即低碳能源占比越高，碳达峰越容易实现；人均GDP是实现碳达峰的重要条件，只有经济实力雄厚的国家才有提高减排技术的能力。目前，研究所涉及的各国森林碳汇能力均在不断提高，但占其本国的年碳排放量比例较低，大部分国家不足15%,一些国家的森林碳汇能力还在降低，实现碳中和仍需要相当长时间...     

遥感估算法在森林碳汇估算中的应用进展

作为陆地生态系统主体,森林具有碳源和碳汇的双重作用。目前,国内外众多学者对区域尺度森林碳汇的估算提出的方法较多,但还没有统一的估算方法。遥感估算法是估算森林碳汇的重要方法之一。通过总结该方法的优缺点及应用范围,为碳储量估算精度和碳评估提供合理的参考。     

不同经营目标下的芦头林场杉木人工林经济效益分析

国有林场在森林经营中发挥重要的作用，通过考虑森林生态系统的多目标功能，研究不同经营目标对林场的森林碳汇价值的影响因素，能够充分发挥森林的多种功能和多重价值，有助于完善森林的精准经营理论，体现森林的生态、经济和社会效益。本文以湖南省芦头国有林场杉木人工林为研究对象，基于林地期望价值法、杉木生长模型及木材价格数据，分别以理想核算模式与年核算模式两种碳汇效益核算模式，估算单一木材经营目标、碳汇与木材复合经营目标下的杉木人工林的最佳轮伐期、碳汇成本以及林地期望价值，并分析不同碳价格和贴现率变动的敏感性变化。结果显示：针对芦头林场的杉木人工林的营林条件，在碳汇与木材复合经营目标下，杉木人工林的最佳轮伐期为21 a。仅估算木材收益，年林地期望价值为139 690.04元·hm^-2;复合收益的理想核算模式期望值为143 034.33元·hm^-2,年核算模式的期望值为155 937.80元·hm^-2。与单一木材经营相比，考虑碳汇收益后林地期望价值显著提升，两种核算模式下的最优轮伐期随着碳汇价格的增加而呈延长趋势，与贴现率呈负相关；两种碳...     

基于森林资源二类调查的县域森林碳汇及其价值估算研究——以湖北省当阳市为例

基于当阳市第四次(2009年)和第五次(2019年)森林资源二类调查成果，运用生物量转换因子法，对森林生物量进行了估算；运用生物量-碳储量转换系数法，估算了森林碳储量；按照IPCC(2006年)提供的库-差别方法，对当阳市2009～2019年10 a期间森林碳汇量进行了估算，采用均值法(市场价值法和造林成本法平均值),评价了当阳市森林碳汇价值。结果表明：2009年和2019年当阳市森林碳储量分别为98.20×10⁴tC和147.42×10⁴tC;平均碳密度分别为14.27 tC·hm^-2和22.23 tC·hm^-2(含地上部分和地下部分，不包括枯死木、枯落物和土壤有机碳);2009～2019年10 a期间当阳市森林碳汇量为180.47×10⁴ tCO₂(49.22×10⁴ tC),单位面积年碳汇量为2.93 tCO₂·hm^-2·a^-1(0.8tC·hm^-2     

兴安落叶松生态系统CO2浓度及其δ13C动态对环境因子的响应

【目的】探明环境因子对兴安落叶松原始林生态系统CO₂浓度及其δ¹³C动态的影响,深入理解生态系统的碳交换过程,为模拟和预测全球变化与生态系统之间的互馈机制以及科学评估寒温带森林生态系统碳汇能力提供参考。【方法】采用离轴积分腔输出光谱技术对兴安落叶松生态系统不同物候期、不同高度的CO₂浓度及其δ¹³C进行连续高频观测,并分析环境因子与CO₂浓度变化的关系。【结果】1)兴安落叶松生态系统不同高度的CO₂浓度在生长季和日尺度上均呈单峰变化,峰值分别出现在展叶期(522.34μmol·mol^-1)和凌晨(782.81μmol·mol^-1),谷值分别出现在落叶期(406.07μmol·mol^-1)和中午(379.72μmol·mol^-1);δ¹³C变化趋势与CO₂浓度相反;2)CO₂浓度随垂直高度升高而减小,δ     

河南省森林固碳释氧效益年际变化研究

按照森林生态系统服务功能评估规范,分不同林分类型对河南省森林的固碳、释氧动态进行了研究。结果表明:全省森林总固碳量及其价值、总释氧量及其价值的年际变化情况一致,即在2006年都是最小,2007—2009年都连续增加。而不同类型林分的固碳量及其价值、释氧量及其价值的变化是不同的;不同类型林分单位面积固碳量是不同的,单位面积释氧量也不同;不同类型林分单位面积释氧量与固碳量由大到小排序一致。     

基于碳中和愿景的竹林生态系统管理思考

竹子具有良好的固碳增汇能力,为实现中国在2060年前达到碳中和目标,竹林生态系统的经营与管理至关重要。文章从竹林生态系统合理布局、结构优化及综合管理等方面,探讨了碳中和愿景下竹林生态系统经营模式及管理方式,旨在为充分发挥和巩固竹林碳中和贡献提供依据,同时展望了后碳中和时代,竹林经营与管理发展方向。     

Selective harvesting at rational intervals promotes carbon sequestration in temperate coniferous and broad-leaved mixed forests in China

Evidence-based selective cutting at prescribed intervals as part of good forest management can enhance the carbon sequestration capacity of the forest. The effect of forest management on carbon sequestration has, however,not been quantified. Thus, carbon content of various organs was measured for 323 tree species, 247 shrub species, and233 herb species in seven temperate coniferous and broadleaved mixed forests that were subjected to selective cutting with restoration durations of 100, 55, 45, 36, 25, 14, and6 years to explore dynamic changes in carbon storage. The results showed that biomass carbon allocation in different organs followed a pattern: trunk root branch leaf for all forests. With longer restoration durations, more carbon accumulated in different organs and in soils. Interestingly,when the restoration duration exceeded 50 years, carbon storage in ecosystem was larger than that in primary forests with 100-year cutting intervals, suggesting that a reasonable selective cutting interval can increase forest carbon sequestration. Mean diameter at breast height(DBH) and forest carbon storage were significantly positively correlated, and carbon storage of selectively cut forests exceeded that of primary forests when the stand mean DBH exceeded 15.66 cm. Therefore, mean DBH of forests can be an indicator for combining sustainable forest management and forest carbon sequestration. Additionally, the classic coefficients of 0.45 and 0.50 used to estimate carbon sequestration underestimated values by 2.65% and overestimated by 8.16%, respectively, in comparison with the measured carbon content from different plant organs.     

森林植被碳储量研究综述

指出了森林生态系统作为整个碳循环系统的重要组成部分,贮存了陆地生态系统中大部分的有机碳,同时作为全球生物圈的重要组成部分,森林生态系统的碳储量研究就越来越重要。分析了中国森林植被情况,国内外森林植被碳储量研究进展以及森林植被固碳功能,同时提出了未来碳储量研究趋势。     

黑龙江省森工林区天然用材林碳汇价值研究

森林生态系统在全球碳循环与平衡中具有极为重要和不可替代的作用。黑龙江省森工林区是我国最大的国有林区和森林工业基地,森林面积806.37万hm2,森林覆盖率80.20%。丰富的碳汇既具有重要的生态功能,也蓄藏着巨大的经济利益。以森工林区天然用材林的碳汇价值作为研究对象,运用森林蓄积换算因子法,推算森工林区天然用材林碳汇价值:1986年碳汇价值10.110 3亿美元,1990年碳汇价值10.630 1亿美元,1995年碳汇价值10.266 3亿美元,2000年碳汇价值8.980 1亿美元。研究还表明,阔叶林和针叶林是黑龙江省森工林区天然用材林重要碳库树种,为发展森工林区林业碳汇将起到重要作用。在开采利用天然林资源的过程中,必须统筹兼顾森林的生态、社会、经济三大效益,保持和发挥现有天然林的生态效益,才能达到森林资源的永续利用。     

Forest carbon sequestration in China and its benefits

Carbon sequestration is important in studying global carbon cycle and budget. Here, we used the National Forest Resource Inventory data for China collected from 2004 to 2008 and forest biomass and soil carbon storage data obtained from direct field measurements to estimate carbon (C) sequestration rate and benefit keeping C out of the atmosphere in forest ecosystems and their spatial distributions. Between 2004 and 2008, forests sequestered on average 0.36 Pg C yr^?1 (1 Pg = 10¹⁵g), with 0.30 Pg C yr^?1 in vegetation and 0.06 Pg C yr^?1 in 0–1 meter soil. Under the different forest categories, total C sequestration rate ranged from 0.02 in bamboo forest to 0.11 Pg C yr^?1 in broadleaf forest. The southwest region had highest C sequestration rate, 30% of total C sequestration, followed by the northeast and south central regions. The C sequestration in the forest ecosystem could offset about 21% of the annual C emissions in China over the same period, especially in provinces of Tibet, Guangxi, and Yunnan, and the benefit was similar to most Annex I countries. These results show that forests play an important role in reducing the increase in atmospheric carbon dioxide in China, and forest C sequestration are closely related to forest area, tree species composition, and site conditions.     

Carbon,Fossil Fuel,and Biodiversity Mitigation With Wood and Forests

Life-cycle analyses, energy analyses, and a range of utilization efficiencies were developed to determine the carbon dioxide (CO₂) and fossil fuel (FF) saved by various solid wood products, wood energy, and unharvested forests. Some products proved very efficient in CO₂ and FF savings, while others did not. Not considering forest regrowth after harvest or burning if not harvested, efficient products save much more CO₂ than the standing forest; but wood used only for energy generally saves slightly less. Avoided emissions (using wood in place of steel and concrete) contributes the most to CO₂ and FF savings compared to the product and wood energy contributions. Burning parts of the harvested logs that are not used for products creates an additional CO₂ and FF savings. Using wood substitutes could save 14 to 31% of global CO₂ emissions and 12 to 19% of global FF consumption by using 34 to 100% of the world’s sustainable wood growth. Maximizing forest CO₂ sequestration may not be compatible with biodiversity. More CO₂ can be sequestered synergistically in the products or wood energy and landscape together than in the unharvested landscape. Harvesting sustainably at an optimum stand age will sequester more carbon in the combined products, wood energy, and forest than harvesting sustainably at other ages.     

广州市森林生态系统碳储量格局分析

相对准确地计量地带性森林碳库大小是估算区域森林碳汇潜力的前提。根据全市不同森林类型设置样地900个,运用样地清查法估算广州市森林生态系统碳储量和碳密度。结果表明:广州市森林生态系统碳储量为52.16 Tg C。其中,植被层和土壤层碳储量分别为21.97 Tg C和27.16 Tg C。碳储量空间分布主要集中在从化区和增城区;总碳储量的组成中,土壤层碳库比例最大(58%),其次为乔木层碳库比例(40%),而灌木层、草本层、凋落物层和细根(≤ 2.0 mm)的生物量比例大多在1%~2%;天然林碳储量与人工林接近,但是碳密度显著大于人工林(p < 0.05);不同林龄从小到大排序为:幼龄林、中龄林、近熟林、过熟林、成熟林;天然林以阔叶混和它软阔的碳储量最高,阔叶混和黎蒴的碳密度最高。人工林不同林型从大到小排序为:南洋楹 > 黎蒴 > 木荷 > 木麻黄 > 它软阔 > 阔叶混 > 湿地松。森林生态系统碳密度为178.03 t C hm-2,其中,植被层和土壤层碳密度分别为79.61 t C hm-2和98.42 t C hm-2。本研究全面计量了广州市森林生态系统碳库现状,这对评估该地区森林固碳潜力和指导碳汇林经营管理具有重要参考价值。     

Carbon storage in evergreen broad-leaf forests in mid-subtropical region of China at four succession stages

To better understand the effect of forest succession on carbon sequestration, we investigated carbon stock and allocation of evergreen broadleaf forest, a major zonal forest in subtropical China. We so...