全球森林生态系统碳储量、固碳能力估算及其区域特征

从气候地带性和地理区域分布两方面对森林生态系统碳储量及固碳能力,以及土地利用变化对森林固碳的影响和森林固碳估算不确定性的原因进行综述.据估算,全球森林生态系统碳储量为652～927 Pg C,固碳能力达到4.02 Pg C·a^-1.各气候地带森林碳储量表现为热带最大(471 Pg C),寒带次之(272 Pg C),温带(113～159 Pg C)最小,固碳能力表现为热带(1.02～1.3 Pg C·a^-1)最大,温带次之(0.8 Pg C·a^-1),寒带(0.5 Pg C·a^-1)最小;各地理区域森林碳储量表现为南美洲(187.7～290 Pg C)最大,其次是欧洲(162.6 Pg C)、北美洲(106.7 Pg C)、非洲(98.2 Pg C)和亚洲(74.5 Pg C),而大洋洲(21.7 Pg C)最小,固碳能力为南美洲热带(1276 Tg C·a^-1)和非洲热带(753 Tg C·a^-1)较大,其次是北美洲(248 Tg C·a^-1)和欧洲(239 Tg C·a^-1),而东亚(98.8～136.5 Tg C·a^-1)较小.为进一步减少森林生态系统固碳估算的不确定性,今后应综合运用连续长期观测技术、样地清查、遥感分析和模型模拟等方法.     

南亚热带杉木林皆伐迹地幼龄针阔混交林生态系统碳储量

森林可以固碳以减缓气候变化, 在全球碳循环中占有极为重要的地位。将低效杉木人工林改造为生态效益较高的碳汇林是我国林业建设的主题之一。对南亚热带杉木人工林进行皆伐改造, 保留单株杉木萌芽条, 并采用速生、乡土阔叶树种营造针阔混交林, 分析幼龄林前期(3-7 a)与后期(9-11 a)的针阔混交林植被层、凋落物层和0-100 cm土壤层碳储量的变化。结果表明: 针阔混交林生态系统前期和后期的碳储量分别为138.56 和158.56 t C·hm^–2, 其中土壤层碳储量分别为127.93 和118.88 t C·hm^–2, 植被层碳储量分别为9.55 和37.46 t C·hm^–2, 凋落物层碳储量分别为1.07和2.23 t C·hm^–2。乔木层碳储量从前期的8.43 t C·hm^–2 显著增大至后期的36.93 t C·hm^–2, 平均固碳速率为5.7 t·hm^–2·a^–1。随林龄增大, 小径级(胸径<10 cm)植株个体数减少, 碳储量增大, 但变化不显著, 而大径级(胸径≥10 cm)植株的个体数和碳储量均显著增大。从幼龄前期到后期, 小径级植株的个体数比例从98%下降为71%, 碳储量比例从85%下降为30%; 在大径级个体中, 阔叶树种的个体数比例为41%, 但碳储量比例达62%, 表明碳储量增大的主要原因是大径级个体的增多, 其中造林树种黧蒴(Castanopsis fissa)、米老排(Mytilaria laosensis)、楝叶吴茱萸(Evodia glabrifolia)、木荷(Schima superba)和山杜英(Elaeocarpus sylvestris)的平均碳储量显著大于杉木, 对提高幼龄针阔混交林的固碳能力贡献较大。     

小兴安岭谷地云冷杉林的碳密度与生产力

采用样地清查和异速生长方程法,量化了处于衰退状态的小兴安岭谷地云冷杉林的森林碳密度和生产力.结果表明： 2011年森林碳密度总量为268.14 t C·hm^-2,其中植被碳密度、碎屑碳密度和土壤碳密度分别为74.25、16.86和177.03 t C·hm^-2.2006—2011年,乔木层碳密度从80.86 t C·hm^-2减少到71.73 t C·hm^-2,主要树种冷杉、白桦、云杉和兴安落叶松的碳密度年均减少比例分别为0.5%、1.2%、2.7%和3.7%,毛赤杨、红松和花楷槭的碳密度年均增加比例分别为2.9%、3.9%和7.2%.森林净初级生产力(NPP)为4.69 t C·hm^-2·a^-1,地下部和地上部NPP比值为0.56,凋落物损失部分是总NPP的最大组分,所占比例为34.5%.森林生态系统中2个主要碳输出途径异养呼吸和粗木质残体分解的年通量分别为293.67和119.29 g C·m^-2·a^-1.森林净生态系统生产力(NEP)为55.90 g C·m^-2·a^-1.研究结果表明,处于衰退状态的谷地云冷杉林仍具有一定的碳汇功能.     

深圳福田红树林植被碳储量和净初级生产力

红树林是滨海湿地“蓝碳”的主要类型之一.准确和定位评估不同植物群落的固碳能力,对于红树林保育管理和恢复造林具有指导作用.本研究对深圳福田红树林4种代表性群落(白骨壤群落、秋茄群落、海桑群落、无瓣海桑群落)的各个植被碳库组分(乔木植物生物量碳库、林下灌丛碳库、呼吸根碳库、枯立木碳库、枯倒木碳库和枯枝落叶层碳库等)进行调查,计算各群落的植被碳储量,并通过生长增量-凋落物产量法计算得到各群落的净初级生产力.结果表明: 白骨壤群落、秋茄群落、海桑群落和无瓣海桑群落的植被碳储量分别为28.7、127.6、100.1、73.6 t C·hm^-2,各群落的净初级生产力分别为8.75、7.67、9.60、11.87 t C·hm^-2·a^-1.位于深圳市中心的福田红树林,每年固定大气CO₂高达4000 t.本研究结果将为红树林“蓝碳”碳汇功能的评估提供理论指导,并为我国红树林碳汇林建设提供依据.     

广州市十种森林生态系统的碳循环

为了探讨南亚热带森林生态系统碳循环的规律,在广泛收集资料和试验数据的基础上,对广州10种森林生态系统的碳循环进行研究.结果表明：10种森林生态系统的碳密度在108.35～151.85 t C·hm^-2,其中乔木层碳密度在10.85～48.86 t C·hm^-2,0～60 cm土壤层在87.74～99.01 t C·hm^-2,均低于全国平均水平;从大气流向植被层的碳流量为4.41～9.15 t C·hm^-2·a^-1,植被层流向土壤层的碳流量为0.74～2.06 t C·hm^-2·a^-1,土壤层流向大气层的碳流量为3.94～5.42 t C·hm^-2·a^-1,即系统从大气净吸收碳在0.47～4.97 t C·hm^-2·a^-1之间.各种林分的净系统生产力不同,阔叶林大于针叶林,混交林大于纯林,天然次生林大于人工林.     

天童国家森林公园植被碳储量估算

以典型木荷-栲树群落、含苦槠的木荷-栲树群落、含杨梅叶蚊母树的木荷-栲树群落、披针叶茴香-南酸枣群落、枫香-马尾松群落、黄毛耳草-毛竹群落6种群落类型样地实测数据为基础,结合文献资料汇总,采用生物量相对生长方程法,研究了天童国家森林公园森林生态系统的植被碳储量、碳密度及其组分和空间分布特征.结果表明：野外调查的6种群落类型中,含苦槠的木荷-栲树群落碳储量（12113.92 Mg C）和碳密度（165.03 Mg C·hm^-2）均最高,披针叶茴香 南酸枣群落碳储量最低（680.95 Mg C）,其碳密度为101.26 Mg C·hm^-2.各群落类型中,常绿树种的碳储量均显著高于落叶树种,其碳密度范围分别为76.08～144.95和0.16～20.62 Mg C·hm^-2.各群落类型的乔木层各组分中,植株干的碳储量均最高.各林分类型中,常绿阔叶林碳储量最高,为23092.39 Mg C,占天童林区森林生态系统碳储量的81.7%,碳密度为126.17 Mg C·hm^-2.天童国家森林公园植被总碳储量为28254.22 Mg C,碳密度为96.73 Mg C·hm^-2.     

尖峰岭热带山地雨林长期减弱的碳汇及其环境驱动因素分析

热带森林作为全球最为重要的陆地生态系统之一,在当前气候变化背景下,其碳循环动态对于全球碳平衡状况及碳收支估算具有重要的影响作用。本研究利用尖峰岭热带山地雨林长期样地（P8401、P8402、P8901）自1984~2013年的清查数据,分析生物量长期动态变化,并结合降水等环境因子,试图探求尖峰岭热带山地雨林固碳能力的影响机理。结果表明：海南岛尖峰岭热带山地雨林仍然具有一定的碳汇能力,碳汇速率平均为0.71±0.22 mg·C·hm^-2·a^-1,与世界其他地区热带森林碳汇能力相当,但其碳汇能力却存在逐渐减少的趋势。碳汇能力的减少主要源于干旱和台风暴雨导致死亡生物量的显著增加,但不同样地间存在明显的差异,说明极端气候事件对热带森林固碳能力的影响同时也受局地环境条件和森林自身状况的影响,急需开展更多点上热带森林固碳能力对气候变化的影响研究,以减少热带森林在全球碳循环中估算中的不确定性。     

浙江天目山老龄森林生态系统CO2通量特征

物种丰富的异龄老龄森林对陆地生态系统动态模型及全球碳收支具有十分重要的意义.目前,我国关于老龄森林碳通量的研究很少,亚热带地区的老龄林更鲜有报道.本研究利用涡度相关技术观测了我国中亚热带地区的浙江天目山一个老龄常绿落叶阔叶混交林生态系统的CO₂通量.以2013年7月到2014年6月的观测数据为依据,分析了此老龄林净生态系统碳交换量(NEE)、生态系统呼吸量(R_e)、生态系统总交换量(GEE)的变化.结果表明: 研究期间,老龄林常绿落叶阔叶混交林生态系统NEE月总量除12、2月为正值外(表现为碳源),其余月份均为负值(表现为碳汇).NEE月总量平均为-61.52 g C·m^-2,各月碳吸收量以6月(-149.40 g C·m^-2)最高,10月次之,呈双峰变化;最大碳源出现在2月(23.45 g C·m^-2).各月NEE平均日变化差异明显,6月的平均通量峰值最大,达到-0.98 mg·m^-2·s^-1,12月最小,为-0.35 mg·m^-2·s^-1;NEE符号改变的时间也呈明显的季节变化特征;全年NEE、R_e、GEE分别为-738.18、931.05、-1669.23 g C·m^-2.与相近纬度相近林型的其他森林生态系统相比,由于其复层结构和多种幼龄更新树木的存在,其测定的固碳量较大.表明我国中亚热带天目山地区的老龄森林生态系统不是处于碳收支稳定状态,而是具有相对较高的固碳能力.     

黑龙江省森林碳汇及其经济价值的变化分析与潜力预测

碳中和愿景下,量化森林碳汇有利于制定森林碳战略和碳交易机制,提升应对气候变化的抗御力,对守卫国家生态安全、实现碳中和目标和减缓全球变暖具有重要意义。本文基于国家森林清查数据,利用生物量转换因子连续函数法和碳税法,分析黑龙江省1999—2018年森林碳储量、碳汇量及其经济价值的变化趋势,并结合GM(1,1)模型对黑龙江省乔木林的碳储量进行预测,从而得到碳达峰目标年的碳汇量和碳汇经济价值的预估值。结果表明：黑龙江森林碳储量由1999—2003年6.96×10¹¹ kg增至2014—2018年的9.14×10¹¹ kg。其中乔木林碳储量占黑龙江省森林碳储量的99.51%～99.65%;1999—2018年黑龙江省乔木林的碳汇量整体呈上升趋势,由2004—2008年的1.68×10¹⁰ kg·a^-1增至2014—2018年的1.76×10¹⁰ kg·a^-1,碳汇经济价值受汇率的变化呈下降趋势,由2004—2008年的2.06×10⁹元·a     

宁夏回族自治区森林生态系统固碳现状

根据宁夏回族自治区森林资源清查资料以及野外调查和室内分析的结果,研究了宁夏地区森林生态系统固碳现状,估算了该区森林生态系统的碳密度、碳储量,并分析了其空间分布特征.结果表明: 宁夏森林各植被层生物量大小顺序为: 乔木层(46.64 Mg·hm^-2)>凋落物层(7.34 Mg·hm^-2)>细根层(6.67 Mg·hm^-2)>灌草层(0.73 Mg·hm^-2).云杉类(115.43 Mg·hm^-2)和油松(94.55 Mg·hm^-2)的单位面积植被生物量高于其他树种.不同林龄乔木层碳密度中,过熟林最高,但由于幼龄林面积所占比例最大,其乔木层碳储量(1.90 Tg C)最大.宁夏地区森林生态系统平均碳密度为265.74 Mg C·hm^-2,碳储量为43.54 Tg C,其中,植被层平均碳密度为27.24 Mg C·hm^-2、碳储量为4.46 Tg C,土壤层碳储量是植被层的8.76倍.宁夏地区的森林碳储量整体呈南高北低分布,总量较低.这与其森林面积小和林龄结构低龄化有很大关系.随着林龄结构的改善和林业生态工程的进一步实施,宁夏森林生态系统将发挥巨大的固碳潜力.     

西藏林芝地区森林碳储量、碳密度及其分布

利用林芝地区第六次二类森林资源清查数据,运用材积源生物量法和平均生物量法,结合不同树种的分子式含碳率,估算了林芝地区森林及其组分的碳储量、碳密度,并分析其分布特征.结果表明: 2004年,林芝地区森林碳储量为2.43×10⁸ t,森林平均碳密度为76.01 t·hm^-2,其中,林分碳储量>灌木林碳储量>疏林碳储量>散生木碳储量>竹林碳储量>四旁树碳储量,各林分类型碳储量在2.51×10⁵～1.27×10⁸ t,共计占总森林碳储量的92.0%,各林分类型的平均碳密度为103.16 t·hm^-2,其中冷杉林的碳储量和碳密度均最高.在区域分布上,森林碳储量由西北向东南递增,森林平均碳密度由西南向东北递增.林分碳储量以成、过熟林碳储量为主,而过熟林的碳密度在各龄级中最高.随着过熟林的增加,林芝地区森林碳储量将增加;但随着过熟林的死亡和分解,林芝地区森林碳储量将有减小趋势.     

尕海湿地生态系统土壤有机碳储量和碳密度分布

2011年7月,研究了甘南尕海典型湿地(草本泥炭地、沼泽湿地、高山湿地和亚高山草甸)土壤剖面有机碳分布及其储量.结果表明: 4种典型湿地土壤容重平均在0.22～1.29 g·cm^-3;草本泥炭地土壤有机碳含量明显高于其他类型,其平均值(286.80 g·kg^-1)约为沼泽湿地、高山湿地和亚高山草甸的2.91、4.99和7.13倍.各类湿地土壤平均有机碳密度为草本泥炭地＞亚高山草甸＞沼泽湿地＞高山湿地,以0～10 cm剖面的密度最大;各类湿地土壤剖面的有机碳密度与有机碳含量的变化趋势基本一致,均随土壤深度的增加呈现波动性变化;草本泥炭地、沼泽湿地、高山湿地和亚高山草甸的土壤有机碳均存在0～10和20～40 cm两个明显储碳层;其0～60 cm深度的土壤有机碳储量分别为369.46、278.83、276.16和292.23 t·hm^-2.尕海湿地4种类型湿地0～60 cm土壤的总有机碳储量约为9.50×10⁶ t.     

亚热带天然阔叶林转换为杉木人工林对土壤呼吸的影响

采用静态箱-气相色谱法对浙江省临安市玲珑山风景区天然阔叶林和由天然阔叶林改造的杉木人工林的土壤呼吸进行1年的定位监测.结果表明：天然阔叶林和杉木人工林土壤CO₂排放速率均呈现一致的季节性变化规律即夏秋季高、冬春季低;天然阔叶林和杉木人工林土壤CO₂排放速率分别为20.0～111.3和4.1～118.6 mg C·m^-2·h^-1;天然阔叶林土壤CO₂年累积排放通量（16.46 t CO₂·hm^-2·a^-1）显著高于杉木人工林（11.99 t CO₂·hm^-2·a^-1）.天然阔叶林和杉木人工林土壤CO₂排放速率与土壤含水量均没有显著相关性,而与5 cm处土壤温度呈显著指数相关,Q₁₀值分别为1.44和2.97;天然阔叶林土壤CO₂排放速率与土壤水溶性碳（WSOC）含量无显著相关性,杉木人工林土壤CO₂排放速率与WSOC含量呈显著相关.天然阔叶林转换为杉木人工林显著降低了土壤CO₂排放,提高了土壤呼吸对环境因子的敏感性.
     

内蒙古森林碳汇特征研究进展

内蒙古森林以其面积大、活立木总蓄积高成为全国森林的重要组成部分.本文以文献为基础,分析了近年来内蒙古森林及其组成部分的碳储量、碳密度、固碳速率和潜力.大部分研究以第六次森林清查数据为基础,利用材积与生物量之间的线性关系,得出内蒙古森林碳储量约为920 Tg C,占同期国家森林资源总碳储量的12%,年均增长率约为1.5%,平均碳密度约为43 t·hm^-2.森林碳储量和碳密度呈逐年增加趋势,其中,针阔叶混交林、樟子松林和白桦林固碳能力最高.间伐和皆伐等人类活动使森林碳储量明显降低.已有的碳汇特征研究很少涉及土壤部分,仅有少数研究指出土壤碳密度随林龄的增加而增加.关于森林生态系统固碳潜力的研究不够深入.建议今后在计算内蒙古森林生态系统碳储量时,加入土壤碳储量部分;利用异速生长方程计算碳储量时,将树种器官碳含量设为45%;建立更多优势树种的、包含根系生物量的异速生长方程;加强气候变化与生态系统固碳速率和潜力关系的研究.     

泉州湾红树林湿地土壤CO2通量周期性变化特征

福建泉州湾红树林湿地生态系统所处地属正规半日潮,为新近栽植的人工修复林带.采用Li-840便携式土壤二氧化碳分析仪测定主要红树群落土壤CO₂排放通量,研究土壤CO₂通量周期性变化特征.结果表明: 泉州湾红树林处于幼林期,其土壤CO₂通量较小;早、晚潮潮间期,秋茄和桐花树群落土壤CO₂浓度和通量随退潮时间变化趋势基本一致;泉州湾红树林湿地土壤CO₂浓度和通量分别为557.08～2211.50 μmol·mol^-1和-0.21～0.40 μmol·m^-2·s^-1,早、晚潮潮间期和晚、早潮潮间期CO₂通量平均值分别为0.26和-0.01 μmol·m^-2·s^-1;对于同一退潮时刻,早、晚潮潮间期CO₂通量大于晚、早潮潮间期.早、晚潮潮间期CO₂通量与对应的即时CO₂浓度呈“钟”型变化,CO₂通量随CO₂浓度的增加呈先增加后降低的趋势,近似高斯分布,据此可建立该系统土壤CO₂通量与CO₂即时浓度的数学模型.     

泉州湾红树林湿地土壤CO2通量周期性变化特征

福建泉州湾红树林湿地生态系统所处地属正规半日潮,为新近栽植的人工修复林带.采用Li-840便携式土壤二氧化碳分析仪测定主要红树群落土壤CO₂排放通量,研究土壤CO₂通量周期性变化特征.结果表明: 泉州湾红树林处于幼林期,其土壤CO₂通量较小;早、晚潮潮间期,秋茄和桐花树群落土壤CO₂浓度和通量随退潮时间变化趋势基本一致;泉州湾红树林湿地土壤CO₂浓度和通量分别为557.08～2211.50 μmol·mol^-1和-0.21～0.40 μmol·m^-2·s^-1,早、晚潮潮间期和晚、早潮潮间期CO₂通量平均值分别为0.26和-0.01 μmol·m^-2·s^-1;对于同一退潮时刻,早、晚潮潮间期CO₂通量大于晚、早潮潮间期.早、晚潮潮间期CO₂通量与对应的即时CO₂浓度呈“钟”型变化,CO₂通量随CO₂浓度的增加呈先增加后降低的趋势,近似高斯分布,据此可建立该系统土壤CO₂通量与CO₂即时浓度的数学模型.     

基于森林资源清查资料分析山东省森林立木碳储量

利用山东省第7次森林资源清查数据,采用生物量-蓄积量转换函数和平均生物量法,结合不同树种的含碳率,研究山东省森林生态系统立木碳储量、碳密度及其按优势树种、龄组和林种的分布特征.结果表明: 2007年山东省森林立木碳储量为25.27 Tg,其中,针叶林、针阔混交林和阔叶林的立木碳储量分别占全省立木碳储量的8.6%、2.0%和89.4%.不同林龄组的立木碳储量大小顺序为幼龄林>中龄林>成熟林>近熟林>过熟林,其中幼龄林和中龄林占全省立木总碳储量的69.3%.用材林、经济林和防护林的立木碳储量分别占全省立木碳储量的37.1%、36.3%和24.8%.山东省森林平均立木碳密度为10.59 t·hm^-2,低于全国平均水平,主要是由于现有森林用材林和经济林比重高,中幼林多、成过熟林少.
     

基于QuickBird影像的城市森林碳储量遥感估测

城市森林是增加城市碳吸收的积极因素之一,为全球碳循环作出了重要贡献.本文基于Quickbird高分辨率遥感影像,以浙江省义乌市环城路以内区域为研究区,将市区的森林分为公园森林、防护森林、单位附属森林和其他森林4种类型.以实地样地调查碳储量为因变量,利用逐步线性回归的分析方法从遥感影像中的波段灰度值、植被指数、纹理信息等50个因子中选取自变量因子,最终建立不同森林类型的遥感碳储量估算模型.结果表明： 研究区4种森林类型的模型精度都在70%左右.公园森林、防护森林、单位附属森林和其他森林的碳储量分别为3623.80、5245.78、5284.84、5343.65 t.该区域碳密度主要集中在25～35 t·hm^-2.在今后的城市森林规划中,可通过提高绿化率以及乔木与低矮灌木的套种来进一步加强城市森林碳吸收的功能.