未来气候情景下中国东北森林生态系统碳收支变化

应用FGOALS模式输出的未来气候情景数据驱动中国森林生态系统碳循环模型FORCCHN,模拟了东北地区森林生态系统碳收支未来可能的时空变化。预测结果表明：未来平衡发展情景（A1B）气候变化情景下,2003—2049年东北森林生态系统净初级生产力（NPP）和土壤呼吸在达到饱和状态前均呈波动上升趋势,将分别增加10.84%、134.43%,且土壤呼吸的增加速率远远大于NPP的增加速率;2003—2049年,东北森林生态系统可能仍将具有明显碳汇功能,但强度呈下降趋势,将下降95.64%;未来47年东北森林虽然碳汇能力在减弱,但吸碳总量还在不断增加,说明未来47年东北森林对降低大气中温室气体浓度上升以及缓解气候变化将会起到积极作用。     

基于温室气体清单的河北省森林碳汇量研究

为考核地方温室气体减排, 国家启动了2005 年省级温室气体清单的编制试点工作。依据森林资源二类清查数据和IPCC2006 指南方法, 对河北省2005 年基于林业和土地利用变化的森林年碳汇量进行了研究。结果表明, 河北省2005 年森林和其它木质生物量年增长碳汇量233.24×10⁴ tC, 折合固定CO2 量855.23×10⁴ t, 主要来源于乔木林的净增长固碳, 灌木林和经济林由于2005 年总面积和生物量呈负增长, 而表现为净碳排放, 分别导致净碳排放1.34×10⁴ tC和22.63×10⁴ tC; 森林转化为非林地引起的碳排放量约1.64×10⁴ tC。二者相抵, 2005 年森林生物量净碳汇量为231.61×10⁴ tC, 折合CO2 吸收量849.22×10⁴ t, 全省森林和其它木质生物量总体表现为“碳吸收汇”的功能。     

排放与森林碳汇作用下云南省碳净排放量估计

以云南省为例,用马尔科夫链计算能源结构,在经济增长模型基础上基于动态最优化理论估计能源消费碳排放,并基于CO₂FIX模型计算云南省森林碳汇,预测在能源消费碳排放和森林碳汇共同作用下的从2008到2050年碳净排放量。研究发现云南省能源消费碳排放量和碳净排放量曲线都呈"倒U"型,在2035年达到高峰,高峰值分别为和129.71 MtC和118.89 MtC;在森林碳汇中,原有森林的碳汇作用在现在和未来一段时间内处于主导地位,但新造林有着巨大的碳汇潜力,所以在保护原有森林的同时要植树造林,从生态学角度抵消碳排放;森林碳汇只能减少小部分碳排放,更主要的是改善云南省的能源结构,加快技术进步速度,开发水电等新能源,从根本上减少温室气体的排放。     

省域视角下中国森林碳汇空间外溢效应与影响因素

森林碳汇空间相关性与溢出效应对林业产业的区域统筹发展具有重要作用，科学核算各地区的森林碳汇量并分析其空间关联特征是制定差异化碳汇发展政策的重要基础。以森林蓄积量扩展法核算我国31个省(市、自治区)1993—2018年6次森林资源清查期间的森林碳汇量，探究省域间森林碳汇量的相关性特征，并利用空间计量模型分析森林碳汇的外溢效应和影响因素。结果表明：(1)我国整体森林碳汇量不断增加，不同地区的森林碳汇量差别较大。西南省份和东北林区森林碳汇量处于第一梯队，上海和北京碳汇增速较快。(2)研究期间内的Moran′s I指数先呈现倒“V”形的变化特征，之后又以较为稳定的趋势上升，我国各地区的森林碳汇分布存在显著的空间关联性。(3)森林碳汇的空间外溢效应显著，根据空间杜宾模型将外溢效应分解为直接效应、间接效应和总效应。林业管理水平和森林蓄积水平对本地和相邻地区森林碳汇量有正向影响，林业产业发展水平对本地区的森林碳汇量有负向影响。综上，我国各地方政府对差异化林业碳汇政策的制定和执行应兼顾区域因素，以我国林业政策的总体空间规划来综合统筹各区域森林政策，在“山水林田湖草沙”的命运共同体理念引领下，实现林业的...     

森林管理在全球CO2减排中的作用

综述了各种森林管理措施在全球CO₂减排中的作用.这些管理措施主要包括减少森林砍伐速度,增加森林覆盖面积,加强对现存森林的肥料、火灾及病虫害管理,以薪材替代化石燃料等.同时探讨了中国的森林管理存在的优势和不足.目前中国森林生态系统主要是植被碳库,在全球碳循环过程中扮演着“碳汇”的角色,但其“碳汇”功能较小.因此,如何加强对新建人工林的抚育、病虫害和火灾管理,增强中国森林的“碳汇”功能,充分发挥其在CO₂减排中的作用,是我们面临的重要工作     

近20年我国森林碳汇政策演变和评价

巩固提升生态系统碳汇能力是碳达峰十大行动计划之一，是助力碳中和目标实现、应对气候变化的重要举措。森林作为陆地生态系统中最大的碳库，是我国当前碳汇政策的主体。研究梳理了2000年以来我国森林碳汇有关政策的发展演变历程，并从生态政策、经济政策和保障体系建设三个维度分析和评价了政策成效与存在问题，以期为构建适应“双碳”目标的碳汇政策体系提供决策依据。研究结果表明：(1)从生态政策看：天然林保护、退耕还林还草和“三北”防护林三大林业工程增加了我国森林面积和蓄积量，显著提升了森林碳汇增量，但森林可持续经营管理体系尚未健全，需进一步精准提升森林质量，健全成果长效巩固机制，增强森林固碳能力；(2)就经济政策而言：我国已形成多层级林业碳汇交易市场，有效推动林业碳汇项目建设，同时各类金融产品的开发和补贴政策的实施为碳汇项目提供了多元化资金支持体系，但整体融资规模和补贴范围有限，需拓宽融资渠道，强化资金支持；(3)在保障体系建设方面：我国森林碳汇保障体系处于重点建设阶段，需完善森林碳汇有关法律法规、加快各类森林技术研发与标准制定，保障我国森林碳汇政策平稳运行。     

中国森林面积变化及其温室气体储量模拟研究

陆地生态系统承载的温室气体对全球碳循环及气候调节服务意义重大,森林生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,量化森林对温室气体的储量有利于从生物地球化学角度研究全球变化问题。针对中国森林生态系统承载的温室气体在大尺度上无法有效量化的问题,基于2000与2010年两期土地利用数据和前人的相关研究,通过一个生态系统温室气体值模型,模拟得到中国森林生态系统承载的三大主要温室气体(CO_2,CH_4,N_2O)的量。结果表明:(1)中国森林生态系统的面积从2000年的224.3×10~6 hm~2略增到2010的224.6×10~6 hm~2;其中落叶阔叶林、常绿阔叶林和针叶林的面积减少,而混交林与灌木林的面积增加;(2)对应地,2000和2010年中国森林的温室气体储量分别为154.03和154.37 Pg CO_2当量,10年间增加了0.34 Pg CO_2当量。其中,常绿针叶林、常绿阔叶林、落叶阔叶林在研究时段内的GHG储量减少,而混交林和灌木林增加。分区来看,温室气体储量增长较多的区域有华北、西北与西南地区,分别增长了0.13 Pg CO_2、0.12 Pg CO_2与0.15 Pg CO_2当量。温室气体储量减少较明显的是东北地区,减少了约0.1 Pg CO_2当量。本研究分别用本地化参数和模型自带参数,首次尝试对中国森林生态系统的GHG储量进行了模拟研究,并与他人的研究做了对比分析。研究同时发现,当前的相关研究存在很多不确定性,未来需要多源数据和方法提升精度,而模型模拟是一个重要的手段。     

森林碳汇研究热点与趋势——基于知识图谱分析

森林在全球碳循环中发挥着重要作用，森林碳汇是陆地碳汇的重要组成部分，其研究的知识领域在国际社会中已较为成熟。以Web of Science中1990-2021年4973篇相关的文献为研究对象，运用文献计量工具CiteSpace绘制文献共被引和关键词共现网络知识图谱，以此清楚分析森林碳汇研究的发展趋势。研究发现：（1）森林碳汇研究的发文量持续增长，文献数量的变化趋势证明森林碳汇仍是国内外的研究热点。（2）森林碳汇研究主线变化从运用大量方法测量森林碳平衡，到对森林碳汇稳定区域估计的理论归纳，再到将理论用于实践并全面实现对全球碳汇规模的监控。阶段的热点问题从森林是否为碳汇到森林碳汇的形成机制，再到实现监控管理下的可持续森林碳汇。（3）国内森林碳汇研究主线变化从研究测量碳储量的方法，到运用大量方法测量中国森林碳平衡，再到中国森林碳汇稳定区域估计的理论归纳。阶段的热点问题从中国森林碳储量的变化，转变为中国森林是否为碳汇，最后聚焦到中国森林碳汇的形成机制。如今国内研究趋势逐渐与国际接轨，中国在国际森林碳汇研究领域中的学术地位日益提升。在未来，中国需要增加对森林生态系统调查和监测强度，构建"天-空-地"一体化的碳汇计算体系，进而实现对碳汇规模的准确监控。并且需要准确且全面评估森林碳汇对我国实现"碳中和"目标的贡献，推动我国"碳中和"目标的实现。     

在我国开展林业碳汇项目的利弊分析

因为CO2等温室气体的增加导致的全球气候变暖严重影响了世界各国社会和经济的发展,而森林具有吸收大气中的CO2,减缓气候变暖的作用,因此2001年的《波恩政治协议》和《马拉喀什协定》同意将造林、再造林等林业碳汇项目作为第一承诺期合格的清洁发展机制(CDM)项目。目前,国际上此类活动已相继展开,而我国还未展开此类活动。为了给我国是否可以开展林业碳汇项目提供参考,文章对我国开展林业碳汇项目的利与弊进行了比较详细的分析和比较,认为可以在我国适当开展林业碳汇项目,以促进我国经济和社会的可持续发展,并进一步加强我国在国际上的地位。     

热带森林碳汇或碳源之争

热带森林生产和储存有世界40%的生物量碳,这一碳汇的存在对于全球碳循环和人类的生态安全是极其重要的。由于气候变化热带森林碳储存量已经发生了一系列的变化。一种观点认为自20世纪80年代后期起热带森林的基面积(生物量)、茎个体密度、茎个体周转率均呈现显著增长,并归结为热带森林结构和动态协调一致的变化,同时将生物量的增加归功于高浓度CO2施肥。进而推断热带森林现今和今后数十年,它仍然是一个中等的碳汇。另一种观点认为热带森林生物量并无增加,其森林碳汇已沦落为碳源。在实验室中设置高浓度CO2条件栽培热带植物进行观测的多数结果是,无结构碳水化合物增加,而生物量并无增加。同时,随着CO2浓度升高,高温和干旱对热带森林将产生一系列更严重的负面影响,如森林生长量下降、死亡率以及森林火险增加;厄尔尼诺事件将会更加剧旱情和火灾,致使树木出现枯梢和死亡高峰。未来人类开发森林及林地利用改变将日益加剧,在自然和人为的综合影响下,不论是对热带森林生物量增加持肯定立场的生态学家,或对此持反对立场的生态学家,双方都一致认为未来退化的热带森林系统碳汇必然转变为碳源,甚至是一大规模的碳源。     

森林经营与管理下的温室气体排放、碳泄漏和净固碳量研究进展

森林在减缓全球气候变化和大气CO₂浓度升高上具有重要作用.森林经营与管理下的新造林和森林保护具有显著的固碳功能,其中,新造林和森林保护的固碳速率分别为0.04～7.52、0.33～5.20 t C·hm^-2·a^-1.同时,营造林过程中物资的生产和运输导致边界内产生温室气体排放;营造林导致的活动转移、市场效应和生态环境变化导致边界外产生碳泄漏.本文综述了国内外森林经营与管理活动边界内温室气体排放源的界定、计量方法、温室气体排放量与排放速率;边界外碳泄漏的类型、计量方法与碳泄漏量;净固碳量以及温室气体排放和碳泄漏对固碳的抵消强度.边界内温室气体排放对固碳的抵消强度为0.01%～19.3%,进一步考虑碳泄漏时可增至95%.若仅考虑森林经营与管理在边界内直接产生的温室气体排放与可测量的活动转移碳泄漏,森林经营与管理具有较好的净固碳效益,且相比于农田固碳措施在温室气体净减排方面具有更好的应用前景.随着我国各项重大生态工程新一期的开展和对工程固碳效益的关注,为增加重大生态工程对温室气体的净减排量,有必要在工程开展前进行合理规划、在工程开展过程中加强控制和监测以减少工程实施导致的边界内温室气体排放和边界外碳泄漏.     

森林碳计量方法研究进展

森林是陆地生态系统的主体,不仅是巨大的碳库而且对减缓气候变暖具有积极作用。科学有效的森林碳计量方法,有助于加深对全球碳循环过程的理解。然而,由于森林生态系统结构复杂,对森林碳计量的估算结果普遍存在精度低、不确定性高的问题。近年来,国内外发展了大量对森林碳计量进行估算的方法,主要有基于样地清查的森林植被和土壤碳估算、基于生长收获的经验模型估算、基于定量遥感雷达观测的遥感估测、基于多尺度森林生态系统网络的通量观测和陆地生态系统过程模型模拟等方法。在实际的森林碳计量中,根据不同的森林类型特征和数据获取情况,往往采取不同的碳计量方法,甚至不止一种。以生态过程模型模拟、遥感反演和数据同化技术为主要手段,基于碳通量观测数据、控制实验数据和遥感影像数据,发展多学科、多过程、多尺度的综合联网观测,充分认识森林碳循环过程中碳源/汇的时空分布特征,开展区域、洲际乃至全球尺度碳循环及其对全球变化和人类活动响应的系统性、集成性研究,以便建立高效、可靠的碳计量体系是未来林业碳计量的发展趋势。随着世界各国温室气体排放清单的编制,中国迫切需要科学的方法体系计量森林碳源/汇,提升我国在生态环境问题上的国际发言权和主导权,同时对我国森林可持续经营、生态环境保护以及美丽中国建设提供建议与支持。分析了各类森林碳计量方法的主要特征、优缺点,同时探讨了目前的森林碳计量方法存在的问题和未来的发展趋势,为不同时空尺度下森林碳计量提供参考。     

不同干扰因素对森林和湿地温室气体通量影响的研究进展

森林和湿地是CO2、CH4和N2O等温室气体重要的源、汇和转换器,在全球气候变化过程中起着重要作用。森林和湿地温室气体通量受到诸多因子的作用,其中干扰便是一个重要的因素。不同干扰因素对于森林和湿地生态系统温室气体通量的影响,国际上已经开展了相应的研究。基于人为和自然两大类干扰方式,分别从采伐、施肥、垦殖等人为干扰因素和火烧、台风(飓风)等自然干扰因素综述了干扰对于森林和湿地生态系统CO2、CH4和N2O通量的影响。根据目前研究中存在的不足,提出了今后应需加强的领域,以期更好地揭示干扰对于森林和湿地生态系统温室气体通量的影响及作用机制,为今后深入开展相关研究提供一定的参考价值。     

森林火成碳研究进展

火成碳是生物质或化石燃料不完全燃烧所形成的含碳物质的连续统一体,火成碳具有很高的稳定性,是全球一个重要的潜在碳汇,在全球碳循环和气候变化研究中具有重要的意义。森林生态系统作为陆地生态系统的主体,每年都经受不同大小和烈度的林火干扰,在森林生态系统中积累了大量火成碳;同时,在全球气候变暖条件下,林火面积和林火频次将增加,火成碳的积累将进一步增加,火成碳库已成为森林生态系统中的一个重要碳汇。然而,目前在森林生态系统碳循环及相关的生态系统模型中,均未考虑火成碳库的碳汇功能。本文从火成碳的鉴定与定量测定、森林中的火成碳、森林火成碳的生态作用、森林火成碳储量估算几个方面评述了森林火成碳的最新研究进展,最后,我们展望了森林火成碳未来发展方向,为我国森林碳预算和碳循环的相关研究提供参考。     

基于森林清查资料的河南省森林植被碳储量动态变化

利用1994—1998年、1999—2003年、2004—2008年、2009—2013年河南省4期森林资源清查数据,运用生物量转换因子连续函数法和平均生物量法,估算了1998—2013年河南省森林植被的碳储量和碳密度变化。研究结果表明,河南省森林植被碳储量由1998年的45.57 Tg增加到2013年的107.98 Tg,年均碳汇量为4.16 Tg/a。乔木林碳储量和碳密度分别由1998年的33.54 Tg和22.39 Mg/hm~2增加到2013年的97.11 Tg和31.80 Mg/hm~2。乔木林碳储量在所有植被类型中占主体,4个森林清查时期乔木林碳储量占森林植被总碳储量的比例分别为73.60%、79.22%、85.63%和89.93%。2013年森林清查时,乔木林中杨树和栎类碳储量最大,分别占总碳储量的37.61%和25.22%,各龄组乔木林碳密度大小顺序依次为成熟林近熟林中龄林过熟林幼龄林。阔叶林面积、碳储量、碳密度均高于针叶林,阔叶林是河南省森林碳汇的主要贡献者。人工林面积、碳储量、碳密度增加幅度都要高于天然林,人工林碳储量由1998年的9.62 Tg增加到2013年的55.67 Tg,占乔木林碳储量总增量的77.15%,人工林碳密度由1998年的17.86 Mg/hm~2提高到2013年的32.01 Mg/hm~2,人工林在河南省森林碳汇中逐步发挥重要的作用,逐渐成为河南省森林碳汇的主体,随着人工林生长为具有较高碳密度的成熟林,河南省乔木林将具有较大的碳汇潜力。     

2004-2013年山东省森林碳储量及其碳汇经济价值

森林作为陆地生态系统的主体,其林分碳储量及其碳汇经济价值的估算是全球碳循环研究的热点和重要内容。基于2004-2008年和2009-2013年山东省森林资源清查数据以及实测样地数据改进的生物量蓄积量转换参数,利用生物量转换因子连续函数法,估算2004-2013年山东省森林碳储量及其碳汇经济价值动态。研究结果表明,2004-2013年山东省森林面积、碳储量和碳密度分别从2004-2008年的156.12×10⁴hm²、34.75Tg C和22.26Mg C/hm²增加到2009-2013年161.44×10⁴hm²、43.98Tg C和27.24Mg C/hm²。人工林是森林面积、碳储量和碳密度增加的主要贡献者,人工林和天然林对森林生物量碳汇的贡献分别为97.3%和2.7%。两次森林清查期间,杨树和硬阔软阔类森林的碳储量之和分别占全省总量的70.2%和69.6%,杨树的碳储量和碳密度增加最为显著。各龄组森林碳储量由大到小依次为：幼龄林 > 中龄林 > 成熟林 > 近熟林 > 过熟林。森林碳汇经济价值从2004-2008年的243.37亿元增长到2009-2013年的253.42亿元,年均增长2.01亿元,杨树的碳汇经济价值占全省所有森林类型的60%,赤松单位面积碳汇经济价值最强为2.08万元/ha。     

人工林经营与全球变化减缓

以全球变暖和大气CO2浓度增加为主要特征的全球气候变化正在改变着陆地生态系统的结构和功能,威胁着人类的生存与健康,因而受到世界各国政府和科学家的普遍关注。森林,特别是森林土壤在全球碳循环中扮演着碳源、汇、库的角色,但其受到气候、森林类型和土地利用与覆被变化等自然和人为因素的综合调控。人工林的碳汇作用被认为是减缓全球变化的一种可能机制和最有希望的选择而成为全球变化减缓研究的核心内容。人工林土壤的碳汇功能受到经营水平的调控,同时还受到全球变暖的反馈作用。因此,人工林土壤碳汇形成机制及调控技术、基于增强土壤碳汇功能增强的人工林经营与管理技术、人工林生态系统的碳通量以及人工林碳汇与碳贸易等是未来全球变化和林业生态工程研究的重点内容。     

四川省森林植被碳储量的空间分异特征

森林植被碳储量的空间分异特征研究可为以减排增汇为目标的森林生态系统碳库管理提供重要的基础数据.根据实测的林分含碳量和区域生物量-蓄积量回归模型计算了四川省森林植被碳储量,使用ArcGIS软件绘制和分析了四川森林植被碳储量的空间分异特征.结果表明,四川省森林植被的平均碳密度为38.04 MgC·hm-2(12.15～59.51 MgC·hm-2).受青藏高原隆升和人类活动干扰及其叠加效应的影响,四川森林植被碳密度空间分异明显,总体上表现出随纬度、海拔高度和坡度的增加而增加,随经度的增加而减小,高海拔地区和陡坡地带具有较高的碳密度.减少人类活动对森林的破坏及采取森林分区经营管理是稳定和增强四川森林碳汇功能的有效途径.     

江西省森林碳蓄积过程及碳源/汇的时空格局

森林碳蓄积是研究森林与大气碳交换以及估算森林吸收或排放含碳气体的关键参数,不同年龄森林的碳源/汇功能差异则体现出森林生态系统碳蓄积过程的时间特征。以森林资源清查的样方数据作为数据源,通过刻画主要树种的林分蓄积生长曲线、林龄与净初级生产力(NPP)之间的关系,驱动区域碳收支模型(InTEC)模拟江西省1950—2008年的森林碳蓄积过程,了解山江湖工程实施以来的森林碳源/汇状况。结果表明,20世纪80年代以前,江西省森林年平均NPP波动于450—813 gCm-2a-1之间,年净增生物量碳26.55—36.23 TgC/a,年净增木质林产品碳0.01—0.3 TgC/a;80年代初,NPP和年净增生物量碳分别降至307.39 gC m-2a-1和17.31 TgC/a,而年净增木质林产品碳却高达0.6 TgC/a,说明森林被大量砍伐进入林产品碳库;1985年山江湖工程实施后,大面积造林使得年净增碳蓄积呈现急剧上升趋势,生物量和木质林产品碳蓄积分别上升至目前的42.37 TgC/a和0.79 TgC/a,而平均NPP值增加缓慢、碳汇功能降低,说明林分质量有待提高;90年代后碳汇功能开始稳步增强,说明造林面积的迅速增加是引起江西省森林碳增汇的主要驱动因素,但未来森林增汇潜力应源于森林生长和有效的经营管理。     

中国森林生态系统中植物固定大气碳的潜力

1　前　言在引起全球温室效应的痕量气体中 ,尤以含Ｃ气体的作用最为显著。ＣＯ2 和ＣＨ4两种含碳气体的贡献将达到 75 %[1] 。而且 ,在大气中这两种气体的浓度正在不断增加[2 ] 。为了弄清大气中这些含碳痕量气体的来源和归宿 ,首先应该搞清楚全球主要碳库的现有贮量及其潜力。森林是全球陆地生态系统中的最大有机碳库 ,它贮有1 1 4 6ＰｇＣ ,占整个陆地碳库的 5 6%[3] 。而且更重要的是森林生态系统具有较高的碳贮存密度(ｃａｒｂｏｎｄｅｎｓｉｔｙ ,即与别的土地利用方式相比 ,单位面积内可以贮存更多量的有机碳 )。据研究 ,森林生态系…