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。     

中国主要树种人工乔木林碳储量测算及固碳潜力分析

【目的】森林碳储量在陆地生态系统碳库中占主体地位,通过确定人工乔木林碳密度和植被固碳增值碳储量,预测人工乔木林碳汇潜力,为改善人工乔木林的林龄和树种结构、提高森林可持续经营水平,进而为提高人工乔木林单位面积蓄积量提供科学依据,助力我国实现增汇减排的目标。【方法】比较分析我国第8次(2009—2013)和第9次(2014—2018年)森林资源清查中各优势树种人工林的面积和蓄积量数据,采用联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)材积源-生物量法(volume-biomass methods)分别估算并对比我国6种主要树种人工乔木林的碳储量和碳密度,分析人工乔木林碳储量和碳密度在两次森林资源清查期间增值部分的碳贡献率,综合评价我国不同林龄结构人工乔木林的固碳功能;采用拟合的单位面积蓄积-林龄的Logistic回归生长方程,结合IPCC材积源-生物量法,预测不同龄级各优势树种的蓄积量,估算我国现有人工乔木林未来15年及至2035年的碳汇增值潜力。【结果】两次森林资源清查期间,我国主要人工乔木林总碳储量增加了498.81 Tg,年均增加量99.76 Tg。第9次资源清查结束时,6个主要树种不同林龄(组)人工乔木林的碳储量由大到小依次为过熟林(439.19 Tg)>成熟林(426.43 Tg)>近熟林(359.75 Tg)>中龄林(292.34 Tg)>幼龄林(105.15 Tg),分别占人工乔木林总碳储量的27.07%、26.28%、22.17%、18.02%和6.47%;不同龄组的碳密度从小到大依次为过熟林(59.17 Mg/hm²)<幼龄林(169.12 Mg/hm²)<成熟林(178.13 Mg/hm²)<近熟林(190.38 Mg/hm²)<中龄林(348.09 Mg/hm²)。到2035年,我国主要树种人工乔木林碳储量和平均碳密度将分别达到1 716.27 Tg和36.51 Mg/hm²,与2015年相比分别增加92.92%和93.17%。【结论】两次森林资源清算结果相比,6种主要树种人工乔木林的碳储量均有显著增加,随着林分的不断成熟,碳储量呈现出线性正向增加的趋势,而碳密度受蓄积量与面积比的影响其增幅各不相同;至2035年人工乔木林碳储量约占乔木林总碳储量的20%,可以预见中国人工乔木林碳储量有很大的增加潜力。     

间伐对杉木人工林生态系统碳储量的短期影响

【目的】研究不同间伐强度下杉木人工林生态系统碳储量及其分配格局,进一步优化林分经营管理措施,准确评估间伐对杉木人工林生物量和碳储量的短期影响,为提高人工林的碳汇能力提供依据。【方法】以福建省三明市官庄国有林场11年生杉木人工林为研究对象,选择坡度、坡位、土壤条件相对一致的林分,按照完全随机区组试验设计,设置弱度间伐(31%,伐后林分2 250株/hm²,LIT)、中度间伐(45%,伐后林分1 800株/hm²,MIT)、强度间伐(63%,伐后林分1 200株/hm²,HIT)等3种间伐强度;共设置9块20 m×20 m样地,采集深度为1 m剖面内不同土层的土壤;并在样地内每木检尺,利用生物量回归方程对乔木层生物量进行估算,同时实测林下植被和凋落物生物量;通过元素分析仪测定植被和土壤碳含量,并根据碳含量估算碳储量。【结果】间伐后3年,杉木人工林乔木层碳储量随着间伐强度的增加而减小,LIT、MIT、HIT处理样地乔木层碳储量依次为66.16、58.78、49.71 t/hm²;杉木人工林灌木层和草本层的碳储量随着间伐强度的增加而显著增加,分别占生态系统碳储量的0.03%~0.19%和0.01%~0.67%;凋落物层碳储量占生态系统碳储量的2.87%~4.32%,间伐对凋落物层碳储量无显著影响;土壤有机碳储量在不同间伐处理间差异显著(P<0.05),杉木人工林土壤层碳储量随着间伐强度的增加而降低,HIT处理土壤层碳储量较LIT和MIT处理降低了32.07%和1.03%。间伐后3年,杉木人工林生态系统碳储量随着间伐强度增加而显著降低(P<0.05),LIT、MIT和HIT处理样地总碳储量依次为173.85、161.12、121.73 t/hm²。乔木层和土壤层碳储量之和占比超过90.00%,表明乔木层和土壤层是巨大的碳库,且间伐短期降低生态系统总碳储量。【结论】间伐后短期内杉木人工林乔木层、凋落物层和土壤层碳储量随着间伐强度的增加而下降,而灌木层和草本层的碳储量则随着间伐强度的增加而增加,表明间伐3年后试验林地还处于恢复期,杉木人工林间伐短期内会降低生态系统总碳储量。研究结果可部分解释间伐后短期内杉木人工林生态系统各组分碳储量的分布格局,并为研究区的人工林碳汇增加和可持续经营提供科学依据。     

吕梁山天然林碳密度研究

森林在陆地生态系统碳循环中起着非常重要的作用，研究天然林碳密度可为森林碳汇的不确定性研究提供参考。本文分别运用生物量扩展因子法、区域类型参数换算法、Bemmelan系数法估算森林生态系统中天然林乔木层、林下各层及土壤碳密度；运用冗余分析、单因素方差分析和邓肯多重检验对碳密度及其影响因素进行分析。结果表明，吕梁山天然针叶林和阔叶林碳密度间无显著差异，寒温性针叶林的总碳密度(256.48 Mg·ha^-1)显著大于温性针叶林(112.23 Mg·ha^-1)；侧柏林、华北落叶松林、山杨林总碳密度增长指数较大，而华北落叶松林、云杉林、白桦林生物量碳密度增长指数较大；环境因子对总碳密度的解释率(44.26%)高于林分因子(8.56%)，土壤碳密度与总碳密度的主要影响因子为气温和海拔；生物量碳密度与年降水量无显著相关，其主要影响因素为林分年龄。随着森林管理策略实施和林分年龄增加，吕梁山森林生物量碳汇潜力会不断增加。     

福建省天然乔木林碳储量动态变化及增汇策略

【目的】根据福建省森林资源清查数据,估算天然乔木林的生物量碳库及其变化,并提出增汇策略,为天然林的固碳能力提升和科学经营管理提供依据。【方法】基于福建省2003—2018年4次森林资源清查数据,采用生物量转换因子连续函数法,结合主要林分组含碳率、根冠比,估算福建省天然乔木林碳储量变化和碳密度。【结果】福建省天然乔木林碳储量由2003年的156.11 Tg增加到2018年的248.68 Tg,年均增长率为3.15%;碳密度由2003年的47.30 Mg/hm²增加到2018年的76.24 Mg/hm²,年均增长1.93 Mg/hm²。天然乔木林碳储量以阔叶类树种(含针阔混交林)占主体,4个清查时期占比均超过70%,最高达86.47%。2003—2018年,天然乔木林幼龄林和中龄林面积占比58.78%~73.76%,碳储量占比50.72%~61.90%,面积和碳储量都以幼、中龄林为主,但占比均呈现明显下降趋势,且呈现碳储量占比明显低于面积占比的特征。天然乔木林碳密度随着林龄的增加呈现明显上升趋势,各林分的碳密度总体上以阔叶类高于针叶类。【结论】福建省天然乔木林碳储量呈较快增长趋势,碳密度不断提高,碳汇能力明显增强,随着天然林保护、生态修复的持续,现阶段以中幼龄林为主的天然乔木林已进入快速增长期,未来固碳潜力巨大。     

南京城市森林生态系统的碳储量和碳密度研究

基于第6次森林资源二类清查数据,运用生物量-蓄积量方程及土壤调查数据计算了南京市森林生态系统碳储量和碳密度。结果表明：南京市森林生态系统碳储量为3098 Tg。其中,植被层和土壤层碳储量分别为1357 Tg和1741 Tg。碳储量的主要特点表现为城区大于城郊区（p＜005）;不同林龄从大到小排序为：中龄林、幼龄林、近熟林、成熟林、过熟林,仅中熟林与过熟林之间差异显著（p＜005）;不同林型从大到小排序为：针叶林、阔叶林、针阔混交林,且针叶林与针阔混交林之间差异显著（p＜005）;人工林碳储量显著大于天然林（p＜005）。森林生态系统碳密度为3869 Mg/hm2。其中,植被层和土壤层碳密度分别为1692 Mg/hm2和2177 Mg/hm2,除了街道林分的碳密度明显低于其他3个功能区外（p＜005）,不同林型、林龄和起源林分之间的碳密度均无显著差异（p＞005）。     

瓦屋山林场森林碳密度与碳储量研究

在野外实地调查(灌草层、枯落物层和土壤层)的基础上,结合相关乔木树种生物量回归模型(乔木层),研究了瓦屋山林场森林的碳密度及碳储量的分配特征。结果表明：瓦屋山林场的平均碳密度为101.72 t/hm2,碳密度由高到低分别为：乔木层(55.37 t/hm2)、土壤层(41.89 t/hm2)、枯落物层(4.92 t/hm2)、灌草层(0.32 t/hm2)。碳储量为144 820 t,其分配与碳密度一致,从高到低依次为：乔木层(79 204.55 t)、土壤层(59 927.77 t)、枯落物层(5 292.07 t)、灌草层(395.78 t),分别占研究区总碳储量的54.69 %、41.39 %、3.65 %和0.27 %。林分密度大、林龄高和土壤层薄、石砾含量多是瓦屋山林场森林的主要特点,也是影响该区碳分配格局的主要原因。     

山西森林植被碳储量空间分布格局

根据山西省2010年第8次森林资源清查中的2 792个林地样地数据,采用生物量扩展系数法,对全省森林植被碳储量和碳密度在不同生态分区、不同森林类型和不同龄组间的空间分布格局进行了分析。结果表明:(1)山西省森林植被的总碳储量为88.00 Tg。平均碳密度为19.95 Mg/hm~2,远低于全国森林平均碳密度(44.91 Mg/hm~2)。碳密度大于30 Mg/hm~2的样地占总样地的17.19%,主要分布在太岳山西南部的绵山-霍山,吕梁山北段的芦芽山、吕梁山中部的关帝山和吕梁山中南部的紫荆山和五鹿山。(2)五个生态分区中属于太行山伏牛山防护林区和晋陕黄土高原防护林区的样地最多,共占总样地的66.26%。其森林碳密度(20.65和20.96Mg/hm~2)与燕山长城沿线防护林区(20.85 Mg/hm~2)没有显著差异,但均显著大于其余两个分区(P0.05)。(3)乔木林碳储量以栎类林(18.15Tg)最大,其次为油松林(15.51Tg)。碳密度以云杉林(92.35 Mg/hm~2)最高,其次是落叶松林(38.56 Mg/hm~2)、栎林(36.37 Mg/hm~2)、桦木林(31.35 Mg/hm~2)和油松林(25.77 Mg/hm~2)。(4)乔木林碳储量以中龄林(26.22Tg)最高,其次为近熟林(20.29Tg)和幼龄林(15.56Tg)。幼龄林(22.28%)与近熟林(29.05%)碳储量所占比例明显高于全国水平。而幼龄林和中龄林碳储量之和占山西省乔木林的69.01%,预示着未来几十年山西省乔木林的碳储量将持续增长。乔木林碳密度以近熟林(41.56 Mg/hm~2)最高,显著高于其他四个龄组。中龄林(32.94 Mg/hm~2)和成熟林(36.67 Mg/hm~2)的碳密度显著高于幼龄林(17.16 Mg/hm~2)和过熟林(15.72 Mg/hm~2)。     

福建武夷山自然保护区森林碳储量遥感 估测方法与空间分析

以福建省武夷山国家级自然保护区为研究对象,以2003年24块固定样地数据、同年Landsat TM遥感数据为主要信息源,分别采用多元线性回归、K最邻近分类算法、人工神经网络、土地覆盖分类4种方法,对研究区域2003年的碳储量进行遥感估测。在此基础上,对森林碳密度进行地理加权回归及空间格局分析。研究表明:在4个模型中,人工神经网络的相关系数最高,标准误差、平均相对误差最低,预测精度最高; 研究区不同功能分区碳密度差别不大,森林平均碳密度为52.40 t/hm²,碳储量为278.542 3万t; 森林碳密度与所处位置的海拔、坡向负相关,与坡度、林地土壤水文状况、植物生长状况正相关; 随着海拔的降低和人为干扰活动的增强,核心区、缓冲区、实验区森林碳密度的空间聚集性减弱,破碎化趋势增强。     

基于连清数据的湖南森林碳密度估计及变化特征分析

【目的】通过碳密度时空分析、驱动因素分析,探索科学适用的基于森林资源连续清查资料的大区域森林碳汇功能监测方法。【方法】以湖南省1999—2014年4期6 615块森林资源连续清查固定样地数据为主要信息源,采用Pearson相关系数,在5种理论半方差模型精度比较分析基础上,选取预测性能最高的模型进行森林碳密度克里金内插、时空分析、驱动因素分析。【结果】5种理论半方差模型预测精度按照从高到低排序为:球体模型>指数模型>圆形模型>线性模型>高斯模型。1999、2004、2009、2014年湖南省森林碳密度分别为17.156、17.938、18.491、20.489 t/hm²,标准差分别为13.309、15.499、16.211、17.141 t/hm²。1999—2014年,湖南省森林碳密度呈稳步上升趋势,空间聚集性减弱、破碎化趋势增强; 1999—2014年,湖南省森林碳密度在空间分布上整体呈现出西部、南部、东部较高(>20 t/hm²),北部、中部较低(5～20 t/hm²)的空间分布格局。1999—2014年,森林碳密度与植被覆盖度、坡度、土壤厚度始终保持正相关关系,与灯光亮度的相关性在1999、2004年为负相关,在2009、2014年则为正相关。【结论】湖南省碳密度的时空变化受林业政策调整和社会经济条件变化的双重影响,应加强退耕还林、公益林生态效益补偿的力度,巩固集体林权制度改革成果。     

贵州西部光皮桦天然次生林碳素积累及分配特征

以贵州西部光皮桦天然次生林为对象,采用野外调查与实验室分析相结合的方法,对其碳素含量、碳密度及分配特征进行了研究。结果表明:光皮桦林生态系统碳素含量表现为乔木层(495.27 g/kg)>灌木层(487.10 g/kg)>草本层(456.57 g/kg)>枯落物层(431.57 g/kg)>0～80 cm的土壤层(36.31 g/kg),且差异极显著,植被层平均碳素含量为483.55 g/kg; 乔木不同器官碳素含量表现为干>枝>叶>根,且干和枝均表现为径阶越大,碳素含量越高; 灌、草层均表现为地上>地下,土壤碳素含量随土层深度的增加而减少。生态系统碳密度为224.67 t/hm²,表现为0～80 cm的土壤层(201.3 t/hm²)>乔木层(17.22 t/hm²)>灌木层(3.14 t/hm²)>枯落物层(2.49 t/hm²)>草本层(0.82 t/hm²),分别占生态系统碳密度的89.60%、7.53%、1.40%、1.11%和0.36%; 植被层碳密度为21.18 t/hm²,只占生态系统碳密度的9.29%; 土壤表层(0～20 cm)碳密度为76.7 t/hm²,占土壤层(0～80 cm)碳密度的38.08%,显著高于其他各层,有较强的表聚性。光皮桦天然次生林碳净固定量为3.58 t/(hm²·a),相当于固定13.12 t/(hm²·a)的CO₂,说明光皮桦天然次生林是大气CO₂重要的汇。     

基于碳汇木材复合经营目标的综合效益及影响因素分析

[目的]研究基于碳汇木材复合经营目标的最优森林管理,为提高森林综合效益提供理论依据.[方法]基于福建顺昌国有林场杉木和桉树经营成本数据,结合生长收获模型和碳储量模型,利用修正的Faustmann-Hartman模型,以社会效用最大的综合效益为决策目标,模拟分析营林成本、碳价格、木材价格和利率变动对杉木、桉树多效益经营下...     

南水北调中线工程水源地土壤有机碳密度空间分异及驱动因素研究

【目的】通过分析中国南水北调中线工程水源地较大空间尺度土壤有机碳密度(SOCD)的空间分布及驱动因素,为该区域的土地资源合理利用及土壤有机碳(SOC)管理提供科学依据。【方法】在考虑海拔、土壤类型、土地利用等空间因素的基础上布设样地,通过野外取样和室内分析,借助GIS研究区域土壤有机碳密度空间分布格局,利用地理探测器模型分析各影响因子对土壤有机碳密度的解释力及各因子之间相互作用程度的差异,判定影响研究区SOCD空间分布的主要驱动因子,揭示其空间差异及随海拔、土壤类型、土地利用及森林类型的变化规律。【结果】①南水北调中线工程水源地0~20 cm与≥20~40 cm土层的SOCD分别为4.18和2.67 kg/m²,其中0~20 cm土层SOCD比全国平均水平(2.67 kg/m²)高出56.55%。②SOCD呈现南北林区高、中间农田和草地低的格局,SOCD大于10 kg/m²的集中在海拔≥1 000~2 000 m的林地,小于1 kg/m²的集中在海拔<500 m的草地。在海拔上,SOCD随海拔梯度升高先增大后减小,0~20 cm与≥20~40 cm土层SOCD均在海拔≥1 500~2 000 m出现峰值(7.32 kg/m²,4.94 kg/m²);在土壤类型上,SOCD最大的是石灰(岩)土,最小的是褐土,黄棕壤和棕壤在0~20 cm土层SOC储量最高,分别为2.005 Pg和0.815 Pg,二者占总储量的72.83%;在土地利用类型上,林地和农田是主要的土地利用方式,0~20 cm与≥20~40 cm林地土层SOCD分别为4.87 kg/m²和3.05 kg/m²,农田分别为2.75 kg/m²和2.00 kg/m²(比林地分别下降77.09%和52.50%);林地碳储量占87.48%,农田占12.02%。③对SOCD空间分布解释力较大的是海拔(0.25)和土地利用(0.20),其次是土壤黏粒(0.11)。不同驱动因子在交互作用下的解释力明显高于单因素的解释力。【结论】海拔和土地利用是影响南水北调中线工程水源地SOCD空间格局的主导因子,不同驱动因子交互后呈现双因子协同增强效应。农田SOCD明显低于林地,因此,应加强生态工程建设,进行林地保护和植被恢复,提高该区域土壤碳固存能力。     

吉林蛟河不同演替阶段针阔混交林 凋落物持水特性研究

凋落物层是森林土壤不可缺少的保护层,在森林水土保持及水源涵养中起着不可替代的作用。为探究中国东北东部山地不同演替阶段针阔混交林凋落物持水特性的变化规律,以及持水特性与演替阶段之间的关系,以吉林省蛟河市林业实验区管理局林场不同演替阶段针阔混交林凋落物为研究对象,分别在中龄林、近熟林和成熟林固定监测样地中采用蛇形取样法均匀地选择5个边长为20 cm的正方形样方,并将每个样方内的未分解层和半分解层的凋落物取回实验室进行持水特性分析。采用室内浸水法计算凋落物的蓄积量、持水量、持水率以及凋落物的有效拦蓄量,并结合野外观测数据分析林下凋落物的持水特性与演替阶段之间的关系。结果表明:不同演替阶段凋落物的总蓄积量为成熟林(7.26 t/hm²)>近熟林(4.56 t/hm²)>中龄林(3.68 t/hm²),持水量大小为成熟林(21.23 t/hm²)<近熟林(35.24 t/hm²)<中龄林(47.71 t/hm²),持水率大小为成熟林(844.72%)>近熟林(742.58%)>中龄林(592.02%),有效拦蓄量为成熟林(31.32 t/hm²)>近熟林(20.52 t/hm²)>中龄林(11.98 t/hm²)。林分各演替阶段不同分解程度的凋落物持水量与持水率均随着浸水时间的增加呈对数关系增长,吸水速率则随浸水时间的增加呈幂指数关系下降。研究表明,成熟林的持水性能最强,近熟林、中龄林持水性能依次减弱。不同演替阶段林分最大持水量、最大持水率与蓄积量大小排序一致,表明持水量、持水率与蓄积量有很强的相关关系,蓄积量越大,凋落物持水量、持水率越高,森林凋落物持水能力越强。     

“双碳”背景下山东自然保护地碳汇功能及价值

以山东省自然保护地为研究对象,系统分析了自然保护地内不同生态系统的碳汇功能及其差异性,并针对碳汇价值实现路径进行了探索研究。结果表明,山东省自然保护地的碳汇总量为2.99×10⁶ t/a,其中森林生态系统碳汇最高(1.20×10⁶ t/a),随后依次为农田生态系统(9.09×10⁵ t/a)、近海生态系统(5.22×10⁵ t/a)、滨海湿地生态系统(2.27×10⁵ t/a)、内陆湿地生态系统(1.28×10⁵ t/a)、草地生态系统(0.04×10⁴ t/a),其碳汇总价值为1.23×10⁹元,单位面积碳汇价值为7.61×10³元/hm²。鉴于自然保护地的碳汇价值,本研究从基于自然保护地生态补偿的角度对碳汇价值实现路径进行了讨论分析,提出了碳交易与生态补偿相结合的框架体系。