基于SPA模型的森林生态系统净初级生产力空间分布

森林生态系统净初级生产力(NPP)是森林生态系统碳循环的原动力,是陆地森林生态系统碳循环的重要组成部分,它代表了森林生态系统固定大气中CO2的能力,对森林生态系统能否降低大气CO2浓度及抑制全球变暖趋势的评估起着重要作用。根据英国爱丁堡大学的森林生态系统碳循环SPA模型的特点,以遥感信息数据作为主要的数据源,将该模型从斑块尺度模型到区域尺度模型进行扩展,并以数据并行技术作为解决模型扩展后计算时间过长的手段,建立新的森林生态系统碳循环动态过程模型RSPA,利用该模型对福建省三明市尤溪县2007年森林生态系统NPP进行模拟与验证。结果表明,2007年尤溪县森林生态系统NPP值季节变化空间分布明显,其6-9月是森林植被生长旺盛的季节,NPP出现增长峰值,而其他月份则NPP值相对较小。在森林植被固碳能力方面是阔叶林竹林杉木林马尾松林。     

基于遥感的珠江三角洲森林固碳释氧效应变化分析

基于Landsat TM/ETM+遥感影像提取的土地利用数据,结合森林生物量已有研究成果分析了珠三角地区森林固碳释氧效应变化特征.研究结果表明,1986～2000年期间珠江三角洲森林面积从2345902 hm2急剧缩减到1 925 286 hm2,区域森林生态系统碳储量下降了2739762t,生态系统对碳氧的调节能力下降了15.84%,固定CO2和释放O2的量分别减少5980023 t.a-1和4 349 122 t.a-1,快速城市化区域森林生态系统变化对生态环境的影响不可忽视.     

森林生态系统的固碳功能和碳储量研究进展

森林是陆地生态系统的重要组成部分,充分发挥森林的固碳能力关系到能否降低大气CO2浓度和抑制全球变暖趋势.本文在回顾森林固碳作用和碳储量研究进展的基础上,对未来研究提出粗浅看法:探知全球森林生态系统的碳储量和碳通量是调控碳循环过程的必要环节和最大难题之一,样地清查、遥感分析和模型模拟等方法的综合运用将是解决这一问题的根本途径;森林生态系统的固碳和生物多样性保护等生态功能与采伐森林资源不存在绝对对立关系,以演替理论指导森林管理有利于发挥森林生态系统的固碳作用和生物多样性保护功能,同时能够实现对森林资源的适度经济利用;应重视和加强对中高纬度森林枯落物碳库的研究.     

湖北省恩施州化石能源消费与森林固碳效应分析

基于湖北省恩施州能源消费与森林调查资料分析估算化石能源燃烧过程中CO2排放量与森林碳储量的变化情况,研究结果表明,恩施州森林资源碳储量近年来持续增长,年均吸收固定CO2约247．04万t,而2006年恩施州化石能源消费过程中CO2排放量为162．11万t。分析表明恩施州森林资源正在发挥着积极的碳汇作用,维持区域CO2排放量和吸收量的平衡。     

森林生态系统不同碳库碳储量估算方法的评价

森林在降低大气CO2含量和减缓全球气候变暖趋势方面起着非常重要的作用。估算森林的碳储量以及分析和评价森林不同碳库的组成和动态变化已成为目前生态学关注的热点之一。由于使用方法和途径的不同,导致对森林碳储量和不同碳库大小的估算结果出现很大的差异,由此,笔者对森林生态系统中不同碳库的估算方法进行了分析和综述,总结了不同估算方法的优缺点及其适用范围。     

林业碳汇提升的主要原理和途径

降低大气CO₂含量、缓解气候变暖,已成为当今科学界和国际社会广泛关注的前沿热点问题。林业碳汇作为基于自然解决方案实现“碳达峰、碳中和”的一个重要途径,在应对全球气候变化方面发挥着基础性、战略性、独特的作用。林业碳汇不仅是森林碳汇,林产品碳汇也起着不可忽视的重要作用。林业碳汇潜力提升是一个森林生态系统净碳收支平衡和全产业链林产品碳汇的调控过程,主要包括无机碳的植物固定(光合过程、净生产力等)、土壤有机碳的周转与固定(动植物和微生物残体分解与黏土固定)、林产品碳的固持(林产品产量、木材转换效率、种类和使用寿命等)等3方面的调控原理。笔者从森林碳汇和林产品碳汇两个维度阐述了提升林业碳汇的主要原理、方法或途径。提升林业碳汇潜力的主要途径包括:①通过适地适树、适钙适树人工造林,以增加森林面积;②以完善森林经营措施来增加森林净生产力;③利用矿质黏土对有机碳的保护来增加森林土壤碳汇;④提升林产品产量和改进林产品用途以增加其寿命。在全球尺度上,增加森林面积或提高森林净生产力3.4%,或用可再生能源替换薪炭木材,再将薪炭木材用于制造锯材和人造板,都可以连续30 a每年增加1 Pg的碳汇量。减少全球森林火灾面积1/4或增加森林土壤有机碳含量0.23%,也可以增加碳汇1 Pg。此外,林业固碳还有巨大潜力可以挖掘。     

土地利用变化的碳排放机理及效应研究综述

就影响陆地生态系统碳储量的主要生态机制(CO2施肥效应、氮沉降增加、污染、全球气候变化、土地利用变化和土地管理),阐述了土地利用变化对陆地生态系统结构和功能产生的影响,以及对系统造成的碳储量变化.主要从土地利用变化和土地管理两方面对土地利用碳排放效应进行论述:森林砍伐后变为农田和草地,使生态系统中植被和土壤碳贮量大大降低;农田和草地弃耕恢复为森林,以及农田保护性管理措施的利用,能够使大气中的碳在植被和土壤中得到汇集;森林恢复过程中植被可以大量汇集大气中的碳,而由于农田耕种历史不同以及土壤空间异质性,导致土壤碳汇集速率差异极大;保护性农田管理措施(诸如免耕、合理的种植制度、化肥的施用等)可以影响土壤理化特性、作物根系生长以及残茬数量和质量、土壤微生物数量和活性,维持和提高土壤碳含量水平.土地利用碳排放核算主要从陆地生态系统的植被碳和土壤碳入手,综述了目前国内外的研究进展.     

桂林丫吉村岩溶试验场岩溶土壤碳转移与水排碳作用

对桂林丫吉村岩溶试验场1号洼地出口泉进行了岩溶水HCO-3输出碳的年内变化监测和模拟灰岩土壤系统水排碳作用的实验分析,野外土壤剖面中CO2浓度和排放强度变化的观测,土壤碳和岩溶水无机碳的δ13C测定,提出土壤碳转移是岩溶水排碳作用的物理基础,因而其所表现的对大气CO2汇效应实际上是生物作用下土壤有机碳分解释放向系统外的排出.供试系统的汇效应达到21～26tC/(km2.a),系统在春、夏、秋和冬季的汇、源效应的强度比分别为0.077,0.099,0.002,0.004.     

马尾松人工林生态系统碳库的研究进展

碳循环研究是全球气候变暖大背景下应运而生的科学热点,碳循环作为地球系统中伴随着各种复杂的物质循环和能量流动工程,它的动态变化必然对气候产生重大影响。自20世纪50年代以来,大量化石燃料被开采利用,人工合成化学氮肥的产量和用量日益增加,森林及土地利用状况的急剧变化等,使人为产生的温室气体排放量不断增加从而打破了生态系统碳循环的自然平衡状态。森林在全球生态系统中扮演了不可或缺的角色,森林演替的动态直接影响到全球生态系统的碳循环及碳储量动态。目前,人工林种植已成为我国增加森林绿地面积必不可少的一项工程,而马尾松由于其适应性强,栽植范围广,易存活等特点而成为我国主要的荒山造林树种之一,我国有大量的马尾松林地,然而如何应用这有限的土地资源来达到增值增汇效应是我们目前值得思考的一个问题。研究马尾松林分土壤有机碳动态,掌握其碳循环机制及碳的有效固定过程可有效的增加林地增汇效应,以期对减排,减缓全球气候变暖等提供理论基础。     

碳核查遥感技术体系研究

主要研究内容:(1)制定实验场地设置标准规范、数据采集仪器和方法标准规范、生态系统抽样技术标准规范、植物生物量测定标准规范和固定样地选择标准规范、元数据标准规范以及数据交换标准规范、数据和模型质量检查与控制标准规范、数据和模型更新标准规范,在发展高精度高速度曲面建模(HASM)方法快速算法和智能化准则基础上(这里的"曲面"是碳源汇空间分布的数学抽象表达),构建以全局性近似数据为驱动场,以局地高精度数据为优化控制条件的碳源汇模拟系统,并利用地面实测数据和碳卫星载荷航飞实验数据验证模拟系统的精度和可靠性。(2)发展高分辨率卫星土地覆盖类型识别方法,产生示范区的土地利用和植被分类图;在光能利用率模型的基础上,建立全遥感驱动的水分和温度限制方程,反演普适的最大光能利用率参数,构建遥感反演算法和生态系统呼吸遥感机理模型,利用碳卫星反演的区域粗分辨率陆气碳通量数据,进行空间分辨率转换,与遥感机理模型反演的中高分辨率的碳通量结果,以及碳卫星载荷航飞实验数据进行比较研究,检验三者在实验区的差异。(3)采用点、线、面、体相结合的观测方式,基于遥感技术和无线传感网技术构建城市碳排放多层次、动态、立体监测网络,对城市碳排放进行多尺度、全方位观测;针对不同的组织类型,以组织碳排放地基监测数据、碳卫星反演数据为基础,综合运用源解析模型、大气扩散模型、GIS空间关联方法等技术手段,对城市组织碳排放特征进行评价,编写城市碳核查技术规范报告。(4)研究典型森林生态系统碳观测与分析技术、碳储量综合观测与模拟技术,编制森林生态系统碳储量测算规程,开展碳核查数据获取、处理,整合,结合碳卫星载荷航飞实验数据,建立碳核查验证数据库,为我国典型森林生态区域碳排放可测量、可核查、可报告提供技术支撑。研究目标:建立HASM优化控制条件标准规范和驱动场标准规范,发展HASM方法的快速算法和智能化准则,构建以全局性近似数据为驱动场、以局地高精度数据为优化控制条件的碳源汇模拟系统;开展基于组织碳循环模型及其与碳卫星数据比对研究;在组织尺度遥感碳核查技术体系研究的基础上,选择吉林省(中国中部)、苏州市、珠海市(中国东部)、江西省(中国中部)和内蒙古大兴安岭样区典型森林生态系统(中国西部)实验示范区,结合碳卫星载荷航飞实验数据,实现3 km×3 km空间分辨率碳通量和碳源汇模拟分析。     

全球气候变化中的滩涂湿地土壤有机碳研究

湿地生态系统的碳循环正在成为全球变化与陆地生态系统碳循环研究中的一大热点。湿地在稳定全球气候变化中占有重要地位,其重要性主要表现在湿地土壤是陆地上重要的有机碳库;土壤碳密度高;能够相对长期地储存碳,湿地是多种温室气体的源和汇。全球沿海湿地的分布面积大约为20．3万km^2,碳的积累速度为C（210±20）g／m^2·年,要远远高于泥炭湿地;并且沿海湿地大量存在的SO。。离子阻碍了甲烷的产生量,从而降低了甲烷的排放量。高的碳积累速率和低的甲烷排放量使沿海湿地对大气温室效应的抑制作用更加明显。盐城沿海滩涂芦苇沼泽地虽已列入世界重点湿地名录,但其有机碳循环及其分布特点尚未有资料报道。通过研究沿海滩涂湿地土壤有机碳储存变化及其空间分布规律,从微团聚体水平的有机碳转化与结合机制上研究土壤对有机碳的固定机制,对于了解湿地土壤有机碳的储存特点及其与陆地生态系统碳循环的关系,为评价和保护湿地生态系统提供依据具有重要的科学意义。     

温州市森林生态系统碳储量研究

【目的】对浙江省温州市森林生态系统碳储量进行研究,摸清区域森林碳储量现状,为区域碳汇功能的评价提供基础数据。【方法】基于温州市2018年森林资源年度监测的马尾松林、其他松林、杉木林、柳杉林、柏木林、硬阔林、针叶混交林、阔叶混交林、针阔混交林、毛竹林等10种主要类型的森林资源监测数据,以及30个调查样地的实测数据,用平均生物量转换因子法计算不同森林类型的碳储量和碳密度,同时采用Pearson相关分析法对不同森林生态系统各组分之间有机碳储量进行相关性分析。【结果】2018年,温州市森林生态系统碳储量为81.70 Tg, 其中乔木层18.46 Tg,灌草层1.55 Tg,凋落物层1.02 Tg和土壤层60.67 Tg,分别占生态系统碳储量的22.60%、1.89%、1.25%和74.26%。温州市的森林生态系统碳密度为123.81 t/hm²,其中乔木层27.98 t/hm²,灌草层2.34 t/hm²,凋落物层1.54 t/hm²和土壤层91.95 t/hm²,土壤有机碳库为植被有机碳库的2.88倍。乔木层和土壤层有机碳储量是温州市森林生态系统的主要碳库,占全部森林生态系统有机碳储量的96.86%。乔木层碳密度最大的是柏木林,达到46.06 t/hm²;阔叶混交林碳密度最低,为20.50 t/hm²;土壤层中,碳密度最大的为柳杉林,达到136.97 t/hm²;最小的为其他松木林,为49.38 t/hm²。不同林分生态系统碳密度有一定差异,其中柳杉林碳密度最大(185.42 t/hm²),最低的是马尾松林(83.34 t/hm²)。各组分碳储量相关性分析表明,乔木层与凋落物层碳储量呈显著正相关关系(P<0.05),土壤层碳储量与森林生态系统碳储量呈极显著相关关系 (P<0.01),说明土壤层对整个生态系统碳储量的贡献最大。其他各组分之间相关关系均达不到显著水平。【结论】温州市森林生态系统碳密度略高于浙江省平均水平,但是低于全国平均水平,因此可以通过合理的森林经营管理措施提高森林碳密度。     

“广州引入林业碳汇项目的条件、机制及措施研究”项目取得良好进展

由华南植物园周国逸研究员主持的广州市林业科技计划项目“广州引入林业碳汇项目的条件、机制及措施研究”项目于2006年8月立项。其目标是通过广州市不同林业类型碳吸存潜力比较，结合区域社会经济发展各产业结构和能源消耗结构及化石燃料使用导致CO2排放的动态，寻求CO2减排与增汇的对策技术，为广州林业生态建设提出一条新的思路，使林业生态功能有形化、货币化、市场化，促使CO2的交易真正进入到经济生活当中。     

林分斑块尺度下的森林群落碳汇研究

针对森林碳循环过程模型空间模拟尺度多样化,但数据获取比较困难,森林碳变化响应与适应的研究不可 能实现在不同生境下均安置碳通量观测系统的问题,提出利用遥感过程耦合模型定量估算动态 GPP 值、NPP 值、 RH 值及 NEP 值等,反演森林植被群落不同优势树种碳汇/ 碳源情况,探寻造林、森林转化和森林人工经营管理等 植被恢复措施对森林碳增汇的生态价值,激活碳源效应的促进重建作用。 通过以空间代替时间的实地调查采样法 和遥感模型相结合,输入 GLOPEM-CEVSA 模型中温度影响系数、蒸散量、水气压影响系数、二氧化碳浓度胁迫、植 物呼吸及土壤呼吸等驱动因子,研究在林分斑块尺度下森林碳储量差异。 研究表明:(1)从整体情况来看,林地净 初级生产力>草地>农业用地>水域>建设用地,林地净生态系统生产力>农业用地>草地>建设用地>水域;(2)从年 际 NPP / NEP 值来看,森林生态系统大部分表现为大气 CO2 碳汇;(3)森林群落自然恢复演替中 NPP 值大小关系 是:乔幼落叶阔叶林群落(A4)>马尾松/ 杉木常绿针叶林群落(A5)>柏木常绿针叶林群落(A6) >常绿灌丛/ 灌草丛/ 人工灌木群落(A2) >草本群落(A1);NEP 值表现为乔幼落叶阔叶林群落>马尾松/ 杉木常绿针叶林群落>常绿灌 丛/ 灌草丛/ 人工灌木群落>柏木常绿针叶林群落>草本群落;人工辅助演替中 NPP 值大小关系是(慈竹)竹林群落 >马尾松/ 杉木常绿针叶林群落>柏木常绿针叶林群落>常绿灌丛/ 灌草丛/ 人工灌木群落;NEP 值表现为(慈竹)竹 林群落>马尾松/ 杉木常绿针叶林群落>常绿灌丛/ 灌草丛/ 人工灌木群落>柏木常绿针叶林群落,NPP 值和 NEP 值 随顺行演替均呈现出先上升后下降的单峰状发展趋势。     

气候变化对森林生态系统的主要影响述评

森林生态系统是陆地生态系统的主体,其对减少大气中的CO₂浓度从而减缓全球变暖有着决定性的作用。为了探究气候变化对森林生态系统的影响以及森林生态系统的反馈机制,发展合理的森林经营策略以应对气候变化,笔者综述了国内外有关气候变化对森林生态系统影响的相关研究方法与成果,重点讨论了气候变化对森林结构、组成和分布、森林生产力、森林碳库、森林生态系统生物多样性、生态系统生态服务功能等方面的影响,论述了森林生态系统对气候变化的反馈机制,并指出了现有研究的不足之处,提出了适应或者减缓气候变化对森林生态系统影响的森林经营策略,主要包括:①坚决贯彻实施退耕还林政策; ②加强保护天然林; ③制定科学的森林经营对策; ④加速我国碳汇林业的发展。     

黄河上游太子山国家级自然保护区森林碳储量及碳增汇潜力研究

通过对黄河上游地区典型高寒森林生态系统碳储量及其动态变化特征进行分析，为黄河上游地区生态系统碳储量潜力的挖掘及增汇能力的提升提供科学依据.以黄河上游地区甘肃省太子山国家级自然保护区为研究对象，采用蓄积量扩展法对保护区森林碳储量及其动态变化进行了估算和研究分析.结果表明，保护区的碳储量呈现逐年增加的动态变化，但在不同时期增长速度不同，其中1998—2003年增长最慢，年增长率仅为0.35%;2013—2018年增长最快，年增长率为3.48%.本研究采用的GM(1,1)灰色预测模型可信度较高，可用于高寒森林碳储量的预测.保护区2018年现有碳储量为51.03万t,价值约726.16万元.据此模型预测，至2053年保护区碳储量将达到101.05万t,价值约为1 437.94万元.甘肃省太子山国家级自然保护区属高寒森林生态系统，碳储量丰富且碳汇潜力巨大，碳增汇提升优势突出，对于黄河流域生态环境保护和高质量发展国家战略及“双碳”(碳达峰、碳中和)目标的实现，具有重要的生态价值和示范效应.     

土壤碳转移动力学及其环境意义

综观土壤碳转移动力学及其环境效应的相关研究,土壤碳转移动力学对环境具有极其显著的作用,表现在土壤特性、土壤中碳转移动力学过程等控制并调节了土壤碳转移与环境污染物间的相互关系,土壤碳转移动力学对于大气CO2的升降影响巨大,而土壤碳转移动力学过程本身就具有大气CO2源、汇的效应。同时土壤碳转移动力学与环境有机污染物、重金属污染物等的运移有关,并且其特性控制了土壤碳的转移。但由于目前对土壤碳的环境交换过程研究未曾考虑土壤的特性,加上全球古环境变化研究的需要,了解土壤碳转移过程对于更好地解译古环境记录具有决定性的作用。现今土壤碳转移动力学资料的缺乏,需要加强对土壤碳转移动力学与环境间相互关系的研究。     

2010年贵州省南部森林生态系统固碳释氧服务功能价值评估

以贵州南部三州为研究区,运用连续生物量转换因子法,基于2010年森林清查小班数据,估算了2010年贵州南部森林植被净生产力,以此为基础,计算了2010年贵州南部森林生态系统固碳释氧价值量。结果显示:2010年,贵州省南部森林生态系统年固碳量861.39×104t C,年释氧量2 306.07×104t,单位面积年固碳量1.95t C/(hm2·a),单位面积年释氧量5.21t/(hm2·a);贵州省南部森林生态系统年固碳价值103.37亿元,年释氧价值230.61亿元,总价值333.98亿元;杨树单位面积固碳释氧价值最强,达到0.86万元/(hm2·a)和1.92万元/(hm2·a);柏木单位面积固碳释氧能力最弱,分别仅有0.10万元/(hm2·a)和0.23万元/(hm2·a);固碳释氧价值在空间上呈现出由西向东递增趋势,这与贵州南部的水热条件分布基本一致。     

海洋溶解有机碳循环简介

海洋在全球碳循环中扮演着重要的角色,人类每年向大气排放的CO2约有30%都被海洋所吸收。海洋中溶解有机碳的储量巨大,与大气中的无机碳储量相当,可能对大气CO2浓度产生重要影响。本文主要简介了海洋溶解有机碳的研究进展。     

白山地区森林火灾释放碳量的估算

根据白山地区1969-2004年的森林火灾统计数据,计算出白山地区森林火灾年平均损失乔木地上生物量为16 267.39～21 689.85 t,年均释放碳量13118.92～17 491.89 t.用排放比法得出白山地区年平均森林火灾释放的CO2、CO、CH4量分别为43 292.43～57 706.69 t、3 14...