三峡库区森林生态系统有机碳密度及碳储量

森林生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分,在减缓全球气候变化过程中发挥重要作用.基于104块样地调查和森林资源二类清查数据,运用GIS平台,对三峡库区森林生态系统有机碳密度及储量进行研究,结果表明:(1)三峡库区森林优势树种各器官的含碳率为44.59%～54.45%,森林凋落物含碳率为30.61%～42.73%,平均为36.38%;(2)三峡库区森林生态系统平均碳密度为117.68t · hm-2,低于我国森林平均水平;植被层碳密度平均为24.15 t · hm-2,其中常绿阔叶林植被层碳密度最高,达42.80 t · hm-2;枯落物层平均碳密度为2.74 t · hm-2,土壤有机碳密度平均为9.09 kg · m-2;(3)三峡库区森林生态系统总有机碳储量为286.14×106t,其中植被层碳储量为58.72×106t,凋落物碳储量为6.67×106t,土壤碳储量为220.74×106t;(4)三峡库区马尾松林分布面积最大,其总有机碳储量为77.24×106t,占三峡库区森林有机碳总储量的26.99%;在各森林类型中,马尾松林植被层、凋落物层和土壤层有机碳储量均最高,分别达到20.70 × 106t、2.66×106t和53.89×106t;(5)三峡库区森林有机碳密度呈现"东高西低"分布格局,巴东-秭归、巫山-巫溪、石柱-武隆及江津南部有机碳密度较高.在三峡库区提高森林质量、扩大森林面积是增强森林生态系统碳汇功能的有效途径.     

贵阳市区灌木林生态系统生物量及碳储量

采用直接收获法和实测数据,以贵州省贵阳市区天然灌木林内木本和草本植物、凋落物及土壤为研究对象,研究了灌木林生态系统的生物量、碳含量及碳储量。结果表明:灌木林植被层生物量为23.16 t/hm2,其中木本植物层生物量为12.46 t/hm2;草本植物层为3.74 t/hm2;凋落物层为6.96 t/hm2,分别占植被层生物量的53.08%、16.15%、30.05%。木本植物25种的碳含量范围为445.91—603.46 g/kg;草本植物6种的碳含量为408.48—523.04 g/kg;凋落物层碳含量为341.01—392.81 g/kg;土壤层碳含量为5.73—26.68 g/kg。生态系统总碳储量为88.34 t/hm2,其中植被层为8.10 t/hm2;凋落物层为2.56 t/hm2;土壤层为77.68 t/hm2,分别占系统总碳储量的9.17%、2.89%、87.94%。灌木林生态系统碳储量的空间分布格局为:土壤层植被层凋落物层。研究结果,可为喀斯特城市估算森林生态系统碳储量和碳平衡提供科学依据。     

广西大青山南亚热带马尾松、杉木混交林生态系统碳素积累和分配特征

选取广西大青山3个13年生马尾松、杉木混交林样区,研究其生态系统的碳素积累和分配特征。结果表明,混交林中两个树种的碳素含量各异。马尾松干、根、枝的碳素含量较高,分别为58·6%、56·3%、51·2%,叶和皮含量较低,变化幅度为46·8%~56·3%。各器官中按碳素含量的高低排列顺序为:干>根>枝>皮>叶;杉木皮、叶、干的碳素含量较高,分别为52·2%、51·8%、50·2%,碳素含量从高到低依次为:皮>叶>干>根>枝。从两个树种各器官碳总含量来看,马尾松要高于杉木。灌木层、草本层及地表凋落物层碳素平均含量分别为44·1%、33·0%及48·3%。土壤3个层次(60cm深)碳素含量为1·45%~1·84%,各层次碳素含量分布不均,表层(0~20cm)土壤碳素含量较高。针叶混交林乔木层生物量(t·hm-2)为85·35~101·35,平均为93·83,且均以马尾松生物量居多(占75·7%~82·6%)。混交林生态系统碳库的空间分布序列为土壤层>植被层>凋落物层。植被层的碳贮量平均为51·91t·hm-2,占整个生态系统碳总贮量的29·03%;乔木层碳贮量占整个生态系统的23·90%,占植被层碳贮量的97·7%。乔木层碳贮量中,马尾松占的比例较大,为65·39%。碳贮量在两个树种各器官中的分配,基本与各自的生物量成正比例关系,树干的碳贮量均最高,马尾松、杉木的树干碳贮量分别占各自碳贮量的53·23%、55·57%,树干的碳总贮量占乔木层碳总贮量的54%。其次,两个树种根也占较大比例,树根碳总贮量占乔木层碳总贮量的19·22%。马尾松、杉木枝、皮在各自碳的贮量中分配不同,马尾松枝占的比例要大于皮,而杉木则相反;凋落物层碳贮量平均为3·25t·hm-2,仅占1·82%;林地土壤层(0~60cm)碳贮量是相当可观的,平均为123·43t·hm-2,占69·02%。马尾松、杉木混交林年净生产力为11·46t·hm-2·a-1,有机碳年净固定量为5·96t·hm-2·a-1,折合成CO2的量为21·88t·hm-2·a-1。     

长沙市4种人工林生态系统碳储量与分布特征

采用标准地调查和生物量实测方法,研究了长沙市区4种人工林生态系统生物量、碳储量及其分布特征。结果表明:马尾松林、杉木林、毛竹林和杨树林生态系统生物量分别为135.390、100.578、64.497、63.381 t/hm~2;林下植被及死地被物层分别为18.374、22.321、1.847 t/hm~2和2.602 t/hm~2。乔木层林木各器官含碳率为0.405—0.551 g C/g,林下植被层为0.421—0.518 g C/g,死地被物层为0.230—0.545 g C/g,土壤层有机碳含量为15.669—19.163 g C/kg。4种人工林生态系统总碳储量为208.671、176.723、149.168 t/hm~2和164.735 t/hm~2,其中植被层为32.789—67.8661 t/hm~2;死地被物层为0.394—6.163 t/hm~2;土壤层为134.642、116.911、115.985 t/hm~2和126.860 t/hm~2。4种森林年净固碳量为15.167 t hm-2a-1,固定CO_2量55.602 t hm-2a-1。研究结果可为深入研究城市森林碳平衡提供基础数据。     

秦岭中段南坡油松林生态系统碳密度

在秦岭中段南坡油松林分布较为广泛的不同区域,采用典型取样的方法设置油松林标准地50块。通过样地调查和室内分析,对本区油松林生态系统植被层、枯落物层及土壤层有机碳密度进行了研究与估算,分析了油松林生态系统各层次的有机碳密度在不同立地因子下的分布规律。结果表明:秦岭中段南坡油松林生态系统总有机碳密度为150.12 t/hm2,其中土壤碳分库的碳密度占油松林生态系统总碳密度的56.74%,是构成油松林生态系统碳的主体组成部分。植被层碳密度为62.29 t/hm2,占油松林生态系统总碳密度的41.49%,高于我国森林生态系统植被碳密度平均值,且仍有较大的固碳潜力。枯落物层碳密度为2.66 t/hm2,占油松林生态系统总碳密度的1.77%。在植被碳分库中,乔木层碳密度是其主体构成部分,为61.22 t/hm2,占植被层碳密度的98.30%;灌木层、草本层碳密度及其所占植被层碳密度的比例分别为:0.65 t/hm2(1.04%)、0.41 t/hm2(0.66%)。碳在乔木不同器官中的分配大小顺序为:树干(55.82%)、树枝(21.25%)、树根(10.28%)、树叶(7.35%)、树皮(5.30%)。灌木层碳密度和草本层碳密度受地形因子影响不显著。随海拔的升高,乔木层碳密度呈先增后减的变化趋势,在海拔1500—1700 m处达到最大值,枯落物层碳密度、土壤层碳密度及总碳密度变化不显著;随着坡度的增大,油松林生态系统枯落物层碳密度、土壤层碳密度及总碳密度显著减小,乔木层碳密度呈先增后减的变化趋势,在坡度为26—35°范围达到最大值;下坡位土壤层碳密度高于中坡位和上坡位,而中坡位乔木层碳密度和生态系统总碳密度高于下坡位和上坡位,枯落物层碳密度受坡位影响不明显;阳坡乔木层碳密度大于阴坡,枯落物层碳密度、土壤层碳密度及总碳密度受坡向影响不明显。     

黄土丘陵区退耕还林地刺槐人工林碳储量及分配规律

采用样地调查与生物量实测方法,研究了甘肃黄土丘陵区不同坡向(阳坡、阴坡)和退耕年限(退耕5a、8a和11a)刺槐人工林乔木不同器官、灌草层、枯落物层和土壤层的碳含量,以及刺槐人工林乔木层、灌草层、枯落物层和土壤层碳储量及其分配特征。结果表明:刺槐不同器官碳含量均值变化范围为43.02%—50.89%%,从高到低排列顺序为树干细枝中枝粗枝叶根桩大根粗根小根中根树皮细根;灌木层碳含量为35.76%—42.74%;草本层碳含量为35.83%—43.64%;枯落物层碳含量为39.55%—41.77%;土壤层(0—100 cm)碳含量均值变化范围0.22%—0.99%,随退耕年限增加而增大,土壤深度的增加而逐渐下降。刺槐人工林生态系统碳库空间分布序列为土壤层(0—100 cm)植被层枯落物层。阳坡和阴坡退耕5a、8a、11a刺槐林生态系统碳储量分别为52.52、58.93、73.72 t/hm2和49.95、61.83、79.03 t/hm2。退耕年限和坡向是影响刺槐人工林碳储量增加的主要因素。刺槐人工林具有良好的固碳效益,是黄土丘陵区的理想树种。     

贵州东部常绿落叶阔叶混交林碳素积累及其分配特征

以雷公山自然保护区常绿落叶阔叶混交林为研究对象,对其碳素含量、碳密度及分配特征进行了研究。结果表明:生态系统碳素含量表现为乔木层(418.58 g/kg)灌木层(387.26 g/kg)草本层(382.80 g/kg)枯落物层(378.11 g/kg)土壤层(31.48 g/kg),差异极显著(P﹤0.01),乔木不同器官表现为干根叶枝,差异不显著(P0.05),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234.68 t/hm2,表现为土壤层(170.00 t/hm2)乔木层(57.02 t/hm2)枯枝落叶层(5.48 t/hm2)灌木层(1.81 t/hm2)草本层(0.37 t/hm2),分别占生态系统碳密度的72.44%、24.30%、2.34%、0.77%和0.16%;植被层碳密度为58.79 t/hm2,占了生态系统碳密度的25.09%;乔木层各器官以树干的碳密度最高,占了乔木层碳密度52.43%;灌木层、草本层地上部分碳密度分别是地下部分的2.85倍1.64倍;土壤表层(0—20 cm)碳密度为70.40 t/hm2,显著高于其它各层(P﹤0.001),占了土壤(0—80 cm)碳密度的41.41%,有很强的表聚性,因此,防止地表的水土流失,可有效保持土壤对碳的吸存。     

观光木人工林生态系统碳储量及其分布格局

在生物量调查的基础上,对南亚热带27年生观光木(Tsoongiodendron odorum)人工林生态系统的碳储量及分配格局进行了研究.结果表明:观光木人工林生态系统植被层生物量为101.26 t · hm-2,乔木层生物量占86.90％;观光木的各器官碳素含量在426.5～496.9 g·kg-1,大小排序为:树干＞枝条＞枯枝＞根兜＞粗根＞树叶＞中根＞树皮＞细根.观光木人工林生态系统总碳储量为180.49 t·hm-2,其中0～80 cm土壤层碳储量是植被层的2.67倍;乔木层年净固碳量为3.07 t·hm-2·a-1,并主要以地上部分为主.     

湘潭锰矿废弃地不同林龄栾树人工林碳储量变化趋势

对湘潭锰矿区废弃地植被恢复区的3年生、5年生和9年生栾树林,进行了不同时间序列栾树林生物量和碳储量的时空变化研究。结果表明:随着林龄的增长,林木和各器官生物量增加,树干生物量所占比例逐渐增大,林下植被层生物量随林龄增长而增加,且以草本植被为主;不同林龄栾树人工林乔木层碳含量在0.51—0.53gC/g之间,并高于林下植被层碳含量;不同林龄林地土壤层碳含量变化范围为0.01—0.03gC/g,同一林龄不同深度土层碳含量没有显著差异,相同深度不同林龄土层碳含量存在差异;3年生、5年生和9年生栾树碳储量分别为:1.66、18.32和49.87t/hm2,随林龄增长而增加,其中树干碳储量贡献率最大,所占比例由3年生的27.71%增长到9年生的43.43%;不同林龄栾树林生态系统总碳储量分别为77.76、101.63和149.86t/hm2,其中土壤层碳储量变化范围为76.09—99.93t/hm2,占总储量的66.68%—97.85%,死地被物层碳储量为0.01—0.04t/hm2,占总储量0.001%—0.02%,植被层碳储量为1.67—49.89t/hm2,占总碳储量的2.15%—33.29%,植被层中乔木层为1.66—49.87t/hm2,占植被层碳储量的99%以上。各林龄栾树林生态系统碳储量空间分布序列为土壤层植被层死地被物层。研究结果可为我国矿区植被恢复地的森林资源和碳汇管理提供科学依据。     

山西油松人工林生态系统生物量、碳积累及其分布

油松是我国北方主要的造林树种之一,准确估计油松人工林生态系统的生物量及碳储存对研究区域人工林的碳储功能具有重要意义。本研究采用固定样地方法对38年生油松人工林的生物量、碳贮量及其空间分布进行测定,并估算了其净生产力与年净碳固定量。结果表明:(1)油松单木生物量与胸径和树高之间均存在着紧密的相关关系。林分平均生物量为145.35t.hm-2,其中乔木层为123.98t.hm-2,占林分生物量的85.30%。(2)油松人工林生态系统各组分碳含量为:树干0.5032gC.g-1,树皮0.4887gC.g-1,树枝0.5414gC.g-1,树叶0.4774gC.g-1,树根0.4862gC.g-1;灌木层0.4468gC.g-1;草本层0.4417gC.g-1;枯落物层0.4112gC.g-1;土壤层(0～100cm)0.0090gC.g-1,随土层深度增加各层次土壤碳含量逐渐减少。(3)油松人工林生态系统总碳贮量为172.95t.hm-2,各层碳贮量的大小顺序为土壤(0～100cm)(102.07t.hm-2)>乔木层(62.08t.hm-2)>枯落物层(7.75t.hm-2)>灌木层(0.58t.hm-2)>草本层(0.47t.hm-2)。油松各器官的碳贮量与其生物量呈正比,树干的生物量最大,其碳贮量也最大,占乔木层碳贮量的58.80%。(4)油松人工林年净生产力为10.19t.hm-2.a-1,有机碳年固定量为5.03tC.hm-2.a-1。     

黄土丘陵区油松人工林生态系统碳密度及其分配

以子午岭林区油松(Pinus tabulaeformis)人工林为研究对象,通过野外调查与室内分析,探讨了幼龄9a、中龄23a、近熟33a和成熟47a等不同林龄林分的生物量、含碳率、碳密度及其时空分布特征。结果表明:(1)油松林各群落平均生物量大小排序为:乔木层(76.12 t/hm2)枯落物层(14.56 t/hm2)林下植被层(3.66 t/hm2)。乔木层生物量随林龄增大而持续增加,各器官中树干所占比例最大(38%—46%),其次为叶和根,枝和皮所占比例最小;林下植被层生物量随林龄增大呈先降低后增加趋势;枯落物层生物量随林龄增大则明显增加。(2)油松乔木、林下灌木、草本、枯落物平均含碳率依次为50.2%、44.5%、43.8%和40.6%。林龄对乔木各器官含碳率无显著影响,不同器官之间含碳率存在显著性差异,具体表现为叶(53.3%)枝(51.4%)皮(50.6%)干(49.8%)根(47.3%);灌木各器官含碳率表现为枝(46.0%)叶(44.8%)根(42.5%),草本则是地上(45.2%)地下(40.2%)。土壤(0—100 cm)含碳率在0.3%—2.7%之间,且具有明显的垂直分布特征:表层含碳率高,并随土壤深度的增加逐渐降低。(3)9、23、33和47年生油松林生态系统碳密度分别为70.49、100.48、167.71和144.26 t/hm2,其空间分布序列表现为土壤层植被层枯落物层,且植被层和土壤层是油松人工林的主要碳库。林龄是影响油松林木及群落碳密度积累的主导因子之一。随林龄增加,土壤碳密度所占生态系统碳密度份额逐渐降低,乔木层和枯落物层则逐渐增加。     

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。     

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.     

中国森林生态系统碳汇现状与潜力

巩固和提升森林碳汇，是实现中国“碳中和”目标的重要路径之一。研究总结梳理了近10年来有关中国森林碳储量及其变化的研究文献，一方面在于探明中国森林碳汇现状和潜力以及对实现“碳中和”的贡献，同时分析当前森林碳汇计量与模拟预测研究的差距与不足，更好地支撑国家碳中和实施路径与行动方案。通过整合分析，1999—2018年间中国森林生态系统碳储量年均增长量约(208.0±44.5)TgC/a或(762.0±163.2)TgCO₂-eq/a,其中生物质、死有机质和土壤有机碳库的年均增长量分别约为(168.8±42.4)TgC/a、(12.5±8.1)TgC/a和(26.7±10.9)TgC/a。此外，木质林产品和森林之外的其它林木碳储量分别增长(49.0±15.1)TgC/a和(12.0±11.1)TgC/a。预计中国乔木林生物质碳储量年变化量将从1999—2018年间的(145.9±38.3)TgC/a增长至2030—2039年间的(171.9±60.5)TgC/a,到2050—2059年间逐渐下降至(146.9±57.7)TgC/a。2050—2059年间中国森林生态系统碳...     

基于森林清查资料的江西和浙江森林植被固碳潜力

以我国江西、浙江两省的森林植被为研究对象,基于1999-2003年间第六次全国森林清查数据及收集的1030个亚热带森林样地文献资料,依据林分生长的经验方程,估算了两个地区森林2004-2013年的固碳潜力,并基于455个样点的调查数据研究了不同森林管理措施(纯林间种、间伐、施肥)对森林未来固碳潜力的影响.结果表明:第六次森林清查以来的10年(2004-2013)间,江西森林植被年均自然固碳潜力约11.37 Tg C·a-1(1Tg=1012g),而浙江省森林植被年均自然固碳潜力约4.34 Tg C·a-1.纯林间种对江西、浙江两省森林植被固碳潜力影响最大,其次为间伐抚育,施肥的影响最小,纯林间种、间伐和施肥3种森林管理措施使江西省森林植被固碳潜力分别提高(6.54±3.9)、(3.81±2.02)和(2.35±0.6) Tg C·a-1,浙江省森林植被固碳潜力分别提高(2.64±1.28)、(1.42±0.69)和(1.15±0.29) Tg C·a-1.     

我国森林生态系统碳储量和碳平衡的研究方法及进展

森林在全球碳循环中起着十分重要的作用。从现存生物量的角度出发,综述了我国森林生态系统碳储量和碳平衡研究采用的主要方法及手段,以及在该领域的研究现状,并从实际情况出发探讨我国未来研究的发展趋势和亟待解决的一些问题。     

东北林区不同尺度森林的含碳率

准确估算森林生态系统碳储量对整个陆地生态系统碳循环及全球变化研究具有至关重要的作用.本研究利用2007、2008年东北林区(大兴安岭林区、小兴安岭林区、张广才岭和长白山林区)标准地调查数据及同一时期的一类样地清查数据,采用地面乔、灌、草生物量模型及实验室Multi N/C 3000分析仪测定的林木含碳率,计算不同尺度上森林生物量及碳储量,分析不同尺度森林含碳率的变化及稳定性.结果表明: 东北林区林木不同器官的含碳率差异明显,其平均含碳率为树叶(0.4448)＞树枝(0.4422)＞树皮(0.4398)＞树干(0.4351).张广才岭和长白山林区针叶林的含碳率高于阔叶林,而大、小兴安岭林区阔叶林的含碳率高于针叶林.研究区域森林的含碳率相对稳定,东北林区森林总含碳率为0.44.     

中国森林植被碳库的动态变化及其意义

利用1949年至1998年间7次森林资源清查资料,结合使用森林生物量实测资料,采用改良的生物量换算因子法,推算了中国50年来森林碳库和平均碳密度的变化,分析了中国森林植被的CO2源汇功能,结果表明,70年代中期以前,主要由于森林砍伐等人为作用,中国森林碳库和碳密度都是减少的,碳储量减少了0．62PgC（Pg＝10^15g),年均减少约0．024PgC。之后,呈增加趋势。在最近的20多年中,森林碳库由70年代末期的4．38PgC增加到1998年的4．75PgC,共增加0．37PgC,年平均增加0．022PgC。这种增加主要由人工造林增加所致。20多年来,由于人工林增加导致碳汇增加0．45PgC,年平均增加吸收0．021PgC／a。人工林的平均碳密度也显增加,共增加了约一倍。这除了人工成林增多外,气温上升和CO2浓度施肥也可能是促进森林生长的重要因子。     

Soil charcoal as long‐term pyrogenic carbon storage in Amazonian seasonal forests

Forest fires (paleo + modern) have caused charcoal particles to accumulate in the soil vertical profile in Amazonia. This forest compartment is a long‐term carbon reservoir with an important role in global carbon balance. Estimates of stocks remain uncertain in forests that have not been altered by deforestation but that have been impacted by understory fires and selective logging. We estimated the stock of pyrogenic carbon derived from charcoal accumulated in the soil profile of seasonal forest fragments impacted by fire and selective logging in the northern portion of Brazilian Amazonia. Sixty‐nine soil cores to 1‐m depth were collected in 12 forest fragments of different sizes. Charcoal stocks averaged 3.45 ± 2.17 Mg ha^?1 (2.24 ± 1.41 Mg C ha^?1). Pyrogenic carbon was not directly related to the size of the forest fragments. This carbon is equivalent to 1.40% (0.25% to 4.04%) of the carbon stocked in aboveground live tree biomass in these fragments. The vertical distribution of pyrogenic carbon indicates an exponential model, where the 0–30 cm depth range has 60% of the total stored. The total area of Brazil's Amazonian seasonal forests and ecotones not altered by deforestation implies 65–286 Tg of pyrogenic carbon accumulated along the soil vertical profile. This is 1.2–2.3 times the total amount of residual pyrogenic carbon formed by biomass burning worldwide in 1 year. Our analysis suggests that the accumulated charcoal in the soil vertical profile in Amazonian forests is a substantial pyrogenic carbon pool that needs to be considered in global carbon models.