森林植被碳储量研究综述与展望

厘清森林植被碳储量研究过程,在探析国内外森林碳储量研究内容和方向的基础之上,揭示森林碳储量发展过程中存在的问题和制约因素。通过梳理国内外相关研究文献,结果表明,国内外研究进程基本相似,即先研究生物量,随后探析森林碳储量估算方法、含碳率测定,最后落实到森林碳储量的应用层面,国外碳储量研究中技术应用先进于国内。在详实梳理国内外研究进展和现状的基础上,提出新的发展方向,以期为森林经营管理和森林碳储量计量精度的提高提供理论依据。     

基于InVEST模型的森林碳储量动态监测

森林碳储量主要通过地面调查数据来估算,存在着统计工作量大,建模复杂度高等难点。如何快捷、准确地估测森林碳储量一直是国内外林业领域研究的热点和难题。结合遥感图像监测尺度大和InVEST模型输入参数少的特点,提出一种基于InVEST模型结合遥感图像估测森林碳储量的方法。该方法根据森林类型碳储量信息和相应的栅格数据,利用InVEST模型估测区域森林碳储量,然后通过比对多期遥感数据估测出的碳储量得出该区域碳储量变化,从而实现森林碳储量的动态监测。对浙江省庆元县2009年的碳储量进行了估算和绘图,根据行政区划图可估算出乡(镇)和村级的碳储量。实验分别对坑西村2009年和2014年的碳储量进行了估算,根据基于碳库差别的方法实现了碳储量动态监测。实验结果表明:①庆元县2009年的森林碳储量为3.274 3×107 Mg;②坑西村2009年到2014年碳储量增加了1.780 3×104 Mg。相比不对森林类型进行细分的森林平均碳密度,将各森林类型平均碳储量和森林类型年度碳汇量引入到森林碳储量监测中,使得森林碳储量的估测精度得到了提升。另外,提出的森林碳储量动态监测可实现对县、乡(镇)和村级的监测,具有模型输入数据量少和输出结果可视化的优点,以及监测手段简单便捷,操作性强等特点。图5表4参32     

森林生态系统碳储量研究的意义及国内外研究进展

介绍了森林生态系统碳储量研究的背景和意义,总结了森林碳储量的国内外研究进展,以期为森林生态系统碳储量的进一步研究提供参考。     

基于森林清查资料的福建森林植被碳储量及其动态变化

定量核算福建省森林碳汇潜力对碳循环研究从区域尺度向全国尺度转换,协调能源需求与碳排放之间的矛盾都具有深远意义。采用森林清查资料着重探讨福建省不同林分类型、林龄结构和土地权属变化对森林植被碳储量的影响。从1978年到2008年,森林面积从8.55×106hm2增加到11.50×106hm2,森林植被碳储量从136.51 Tg增加到229.31 Tg,森林植被碳储量随着林分类型、林龄结构和土地权属的变化而变化。结果表明,可以通过选择林分类型和林龄结构来实现森林植被碳储量的增减,可通过增加成熟林、阔叶林和国有林的比例来进一步提升福建森林的碳汇能力。     

祁连山青海云杉林生物量与碳储量及其影响因素分析

在样地调查的基础上,利用青海云杉胸径—材积的一元模型、青海云杉林蓄积—生物量模型、相关分析和主成分分析法,对甘肃祁连山青海云杉林的蓄积量、生物量、碳储量以及影响青海云杉林碳储量的主要因子进行了研究。结果表明,青海云杉林单位面积的蓄积量、生物量和碳储量平均值分别为223.445 4 m~3/hm~2、136.075 5 t/hm~2和96.186 4 t/hm~2;总生物量和碳储量分别达到2.59×107 t和1.52×107 t,其中中龄林和近熟林的生物量和碳储量分别占总量的42.581 8%和41.134 8%,而幼龄林仅占1.080 9%;影响森林植被碳储量的主要因子为环境水热状况,温度是影响祁连山森林植被碳储量最关键的因子。     

平顶山市森林植被碳储量及碳密度的变化特征

为平顶山市森林碳汇功能评估和可持续经营提供科学依据,利用平顶山市第七次(2004-2008年)森林资源清查数据,采用材积源生物量法,研究该市森林植被碳储量和碳密度的变化特征。结果表明:平顶山市乔木林总碳储量为417.85万t,平均碳密度为22.89t/hm2,人工林碳储量占87%,天然林碳储量占13%。幼龄林碳储量占67%,成熟林与过成熟林碳储量比例仅占5%;各县(市、区)森林碳储量地理分布格局与森林面积和蓄积的分布一致,鲁山县森林碳储量最大,占平顶山市总碳储量的67.61%,而平顶山市辖区森林碳储量较小。     

土地利用变化对森林植被碳储量的影响分析——以江西省宁都县为例

【目的】确定土地利用变化对江西省宁都县森林植被碳储量的影响,探讨土地利用类型间转换对森林植被碳储量影响的具体原因,以期为国土空间格局优化,政府主管部门碳汇林业经营决策、林业碳汇计量监测及应对气候变化响应等提供决策参考或科学依据。【方法】基于土地利用变化,利用江西省宁都县林地变更年度数据、应用马尔科夫转移矩阵对土地利用变化进行分析,采用生物量扩展因子法、单位面积生物量法估算因土地利用变化导致的森林植被碳储量变化,分析土地利用变化对森林植被碳储量的影响,并通过面积权重和单位面积森林植被碳储量变化进一步分析主要影响因子的具体原因。【结果】2017—2021年,宁都县土地利用类型之间的转换面积为26 299.85 hm²,总体来看主要还是林业用地之间的转换,其中乔木林转出12 968.15 hm²、占49.31%,转入9 968.21 hm²、占37.9%,是变化最活跃的土地利用类型;土地利用类型变化引起的森林植被碳储量变化值+120 429.46 Mg,表明森林植被碳储量是增加的;土地利用类型变化对森林植被碳储量影响排序前6的...     

中国森林生态系统碳储量及其影响因素研究进展

综述了中国森林生态系统固碳能力、植被碳库、凋落物碳库和土壤碳库的研究现状,并分析了森林生态系统碳储量的主要影响因子,探讨了我国未来研究的发展趋势和亟待解决的问题。     

河南省杉木林碳储量成熟问题研究

应用国际上森林碳汇项目中普遍采用的碳计算方法,对河南省南部不同立地条件下的杉木林碳储量成熟问题进行研究,分析不同立地条件对碳储量成熟的影响,结果表明：立地条件越好,成熟龄越早,达到成熟龄时的年平均碳储量也越高;碳储量成熟年龄的确定对选择树种和确定有关森林碳储量项目的期限具有重要意义。     

菌根类型和树种耐荫性对宿存枯枝碳储量的影响

  目的  碳中和背景下,森林固碳能力成为人们关注的焦点。以往研究表明树木多样性可以增加生物量和碳储量,主要研究集中在森林的活体和土壤上,而树种多样性对枯枝生物量和碳储量的影响机制仍然不清楚。  方法  本研究依托中国亚热带森林生物多样性与生态系统功能实验研究平台（BEF-China）,通过测定12种不同类型树种在不同多样性水平下（1、2、4、8）的树高、胸径及宿存枯枝碳储量等指标,旨在探讨树种多样性对宿存枯枝碳储量的影响。  结果  结果表明:树种类型显著地影响不同丛枝菌根类型树种的胸高断面积、树高和枯枝碳储量（P < 0.01）,并且也显著地影响其枯枝碳储量净效应（NE）、补偿效应（CE）和选择效应（SE）（P < 0.05）;一般来说,丛枝菌根树种和阳性树种的固定效应（样地多样性、胸高断面积和树高）和随机效应（树种）解释了较多的枯枝碳储量以及生物多样性效应变异（平均为40%左右,最小值大于32%）;并且丛枝菌根树种和阳性树种的枯枝碳储量、枯枝碳储量净效应和补偿效应均随样地多样性的增加而减小（P < 0.05）,而外生菌根真菌树种和阴性树种则不受样地多样性的影响。  结论  从宿存枯枝碳汇的角度来看,选择不同的菌根类型和耐荫类型的造林树种能够显著影响宿存枯枝碳储量,并且种植更多的丛枝菌根树种和阳性树种纯林有利于亚热带森林枯枝碳汇的形成。      

森林生态系统碳收支状况研究进展

森林生态系统碳交换对全球碳平衡有着重要影响,在全球范围内得到了极大的关注,并进行了大量的研究。从森林生态系统碳通量/贮量的研究方法、碳收支状况及其自然-人文影响因素的分析,总结了森林生态系统碳循环的国内外研究成果,并展望了未来森林生态系统碳研究的主要问题。     

区域性森林碳汇效益补偿机制——以黑河地区为例

在对区域性森林碳汇效益补偿机制的理论框架研究的基础上,以黑河地区森林碳汇效益补偿为例,采用森林碳密度法,并结合森林资源调查数据的有关统计结果,对该地区森林碳储量进行核算;然后采用按GDP总量配比方法,确定了森林碳汇效益的补偿标准。结果表明:截止到2007年,黑河林区森林总碳储量为3.50×106t,碳密度为178.97 t/km2,区域森林碳汇效果显著;黑河地区森林碳汇效益补偿费基准价(以万元GDP计)164.45元,截止2007年,全区应缴纳补偿费共计4.36×107元;黑河地区5×106元以上规模工业企业,截止2007年平均缴纳森林碳汇补偿费约4.356×105万元,其年度应缴纳费用仅为4 356元/a,征收森林碳汇补偿费对相关企业无显著影响,表明征收区域森林碳汇效益补偿费是可行的。     

生态公益林土壤有机碳含量分布特征与环境因子的研究

基于生态公益林效益监测体系的建立,采用野外调查、取样和室内实验分析相结合的方法,研究浙西南庆元县公益林土壤有机碳含量分布特征及其影响因子,结果表明：①研究区公益林土壤有机碳平均含量为44.28 g/kg,不同森林类型土壤有机碳含量差异显著,土壤有机碳平均含量的变化趋势从大到小为：阔叶林、针阔混交林、松木林、杉木林、竹林,同一森林类型土壤有机碳含量变化很大.②不同林龄土壤有机碳含量呈极显著性差异,与林龄呈极显著相关,土壤有机碳含量随林龄增大而增加.③环境因子与土壤有机碳含量表现的相关性不同,生物量、枯枝落叶层厚度、海拔及土壤内在因子与土壤有机碳含量呈极显著或显著相关,各种环境因子交互作用,共同影响土壤有机碳含量.     

林火干扰对广东省杉木林土壤有机碳及其组分的影响

目的定量研究林火干扰对森林生态系统土壤有机碳及其组分的影响,揭示林火干扰对森林生态系统土壤有机碳及组分的变化规律,以期为森林土壤碳循环和碳过程研究提供科学参考。方法以广东省杉木林为研究对象,采用相邻样地比较法,以野外调查采样与室内实验分析为主要手段,在森林生态系统水平上,定量测定不同林火干扰强度对土壤有机碳密度、土壤有机碳组分含量和细根生物量的影响,探讨林火干扰对土壤有机碳密度、土壤有机碳组分含量和细根生物量的影响机制。结果林火干扰对杉木林的土壤有机碳密度、土壤有机碳组分含量和细根生物量均有影响,土壤有机碳密度与土壤有机碳组分含量变化趋势表现为对照 > 轻度林火干扰 > 中度林火干扰 > 重度林火干扰。轻度林火干扰对土壤有机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土壤有机碳密度（P < 0.05）。杉木林土壤细根生物量均低于对照样地,变化趋势为重度林火干扰 > 中度林火干扰 > 轻度林火干扰,轻度林火干扰只显著降低了土壤表层细根生物量（P < 0.05）,而中度和重度林火干扰则显著降低了土壤表层和浅层细根生物量（P < 0.05）。结论林火干扰减少了土壤有机碳密度,减少幅度随土壤剖面深度增加而逐渐变小。不同林火干扰强度后,土壤有机碳组分含量总体随林火干扰强度增加沿土壤剖面递减的幅度呈下降趋势。通过分析林火干扰后土壤碳密度的分布格局及影响机制,可为林火干扰后生态系统碳汇管理以及定量评价林火干扰对森林生态系统碳库的影响提供参考依据。      

基于森林调查数据估算凉水保护区立木碳储量

收集整理凉水保护区1989、1999、2009年3期森林调查数据,结合蓄积量-生物量转化方程和各优势树种平均含碳率,估算了凉水保护区林分立木碳储量,按照各区域、林龄组分析碳储量和碳密度动态。结果表明：经过20 a的有效保护,凉水保护区森林面积和立木碳储量稳步增长,在2009年时保护区森林面积达到了63309hm2,森林覆盖率超过了98%,立木碳储量为434054t,平均立木碳密度为686t/hm2,其中天然林碳立木密度为701t/hm2,人工林立木碳密度为538t/hm2; 20 a间,凉水保护区各区域林分立木碳储量稳步增长,增长率大小为原始林实验区（1002 %）>人工林实验区（582 %）>次生林实验区（556 %）>核心区（329 %）,分类保护效果明显;凉水保护区森林以成、过熟林为主,林分立木碳密度与林分年龄成正比,分别为幼龄林（507t/hm2）< 中龄林（544t/hm2）<近熟林（617t/hm2）< 成熟林（705t/hm2）< 过熟林（768 t/hm2）。     

江西省兴国县森林碳储量动态变化特征

根据第6次森林清查小班数据,运用BEF方法和平均生物量方法对2003年江西省兴国县森林植被生物量和碳储量进行估算。采用空间替代时间的办法,构建了兴国县主要森林类型碳密度拟合方程,在此基础上,估算了1985-2003年的森林植被碳储量,分析了时空动态变化特征。结果表明:(1)2003年森林林分面积22.65×104 hm2,总生物量5.97Tg,植被碳储量4.13TgC,平均碳密度18.25Mg.hm-2。不同森林类型生物量和植被碳储量大小依次为马尾松林>杉木林>经济林>硬阔林>湿地松>毛竹林>混交林>软阔林,不同龄组生物量和植被碳储量大小依次为中龄林>幼龄林>近熟林>成熟林>过熟林,天然林的生物量和植被碳储量分别是人工林的4.3倍和3.9倍。(2)森林植被1985、1990、2003年碳储量分别为1.65、2.97、4.13TgC,总体增长趋势明显。1985-2003年森林植被碳储量逐年增加,年均固碳0.14TgC。森林植被碳储量在兴国县东部和北部地区高,中西部低。(3)从植被碳储量时空动态变化可以看出,20世纪80年代中后期开始实施的飞播造林和人工造林工程,使得2003年森林植被固碳能力达到较高水平并相对稳定,当林分面积到达稳定后,通过合理的森林经营管理措施将可继续保持较高的固碳能力。     

林场级森林林木碳储量估测方法研究

为了研究林场级森林林木生物量和碳储量的信息,以海南省岛东林场为例,采用系统(等距)抽样方式对该场 林木资源进行抽样调查。选择政府间气候变化专门委员会(IPCC)制定的方法对不同龄组、不同类型森林的林木生 物量和碳储量进行估算。结果显示:林场森林林木碳储量大,达53.00 万t,但单位面积上的碳汇能力低,仅为 54.35 t/ hm2 ;不同类型林分各个生长阶段(龄组)的单位面积碳储量不尽相同,其中木麻黄成熟林最高,为141.08 t/ hm2 。以上结果表明,当前短周期人工林皆伐作业模式下的森林林木生物量积累不足,造成岛东林场碳汇能力较 低。当前经营方式不能满足应对全球气候变化为目的的多功能森林经营的要求,需要寻找一种新的经营方式来改 变这一现状。      

中国森林碳汇的区域差异及动态演进分析

基于1988—2013年全国森林资源清查数据,采用改进的森林蓄积量法估算了中国大陆31个省(市、区)的森林碳汇量,并以单位面积森林碳汇量为指标,借助Dagum基尼系数和Markov链方法系统分析了中国森林碳汇的区域差异及其动态演进趋势。结果表明:1)中国森林碳汇在省域间存在较大差距,由南方林区向西南、东北林区递增变化;2)Dagum基尼系数及其分解结果显示,中国森林碳汇的地区差异呈波动下降趋势。从四大林区来看,南方、北方和东北地区内差距与全国一致,基本呈下降趋势。而西南地区内差距呈现先上升后下降趋势。地区间差距是造成中国森林碳汇区域差异的首要原因,并且地区间净差距和超变密度差距对全国总体差异的贡献率呈此消彼长的"∞"型变化。3)Markov链分析发现,不同水平的森林碳汇地区间跨区流动的可能性较低。但从动态演进来看,中国森林碳汇呈上升态势,预期较低水平的省份将逐步减少,整体会向着高水平趋势发展。     

内蒙古农牧交错带油松人工林碳汇效应研究

造林工程对生态环境的恢复发挥着重要的作用,对全球的碳素循环有重要影响。以内蒙古农牧交错带退牧还林的油松(Pinus tabulaeformis)人工林为研究目标,以未退牧的天然草地作为参考,分析了造林工程对生态系统中的碳储量以及碳循环造成的影响。结果表明:造林工程使植被碳库碳储量快速提高,且随着油松林龄的增长,土壤碳库呈现先降低后逐渐升高的动态变化,凋落物碳库与生态系统的碳库随着林龄的增长而呈缓慢增长的趋势;油松林木平均碳汇速率由大到小表现为:中龄林近熟林幼龄林成熟林;以成熟林(43 a)为参照,油松林林分植被碳库固碳潜力为3 695.28 g/m2,生态系统固碳潜力为4 384.99 g/m2。研究结果表明,从长远来看,研究区进行退牧还油松人工林后,生态系统固碳效果是可观的碳汇。     

基于克里金插值法的湖南省慈利县森林碳储量专题图研究

基于2014年湖南省慈利县森林资源二类调查的结果,利用生物量换算因子连续函数法以及不同森林类型的碳含量,求得慈利县森林碳储量,并利用地统计学中普通克里金（Kriging）插值的方法,基于最优的半变异函数绘制湖南省慈利县森林碳密度分布专题图。结果表明,在6种常用的半变异函数中,指数模型作为半变异函数的预测精度较高,决定系数（R²）为0.756,残差平方和（SSR）为0.000 7,很好地反映了研究区森林碳密度的空间结构特征,结果显示慈利县的中北部、西南部和东部的碳密度较高,大于18.84 t·hm^-2,其余地方的碳密度较低,小于15.77 t·hm^-2。插值结果显示,碳密度在11.19~14.33 t·hm^-2的面积最大,达到慈利县总面积的22%;其次为18.84~21.98 t·hm^-2,达到全县总面积的16.35%;碳密度在14.33~15.77 t·hm^-2以及17.40~18.84 t·hm^-2的面积较少,分别占到全县总面积的13.54%和11.58%;碳密度大于28.83 t·hm^-2的面积最少,仅占1.76%。可见慈利县主要林分的碳密度还是处于较低水平,林分质量差,不能有效地发挥森林固碳功能,需要开展科学经营改善林分结构与树种组成,实现固碳能力的提升。研究湖南省慈利县森林植被碳储量、碳密度及其地理空间区域分布特征,为慈利县森林碳汇经营、林业碳汇核算和政府科学决策提供科学依据。