1965–2010年大兴安岭森林火灾碳排放的估算研究

 火干扰是森林生态系统的重要干扰因子, 是导致植被和土壤碳储量发生变化的重要原因。火干扰所排放的含碳气体对气候变化具有重要的影响。科学有效地对森林火灾所排放的碳进行计量, 对了解区域和全球的碳平衡及碳循环具有重要的意义。根据大兴安岭森林资源调查数据和1965–2010年森林火灾统计资料, 利用地理信息系统GIS (geographic information system)技术, 通过野外火烧迹地调查与室内控制环境实验相结合的方法确定各种计量参数, 从林分水平上, 采用排放因子法, 估算了大兴安岭1965–2010年46年间森林火灾所排放的碳和含碳气体量。结果表明: 大兴安岭46年间森林火灾排放的碳为2.93 × 10⁷ t, 年平均排放量为6.38 × 10⁵ t, 约占全国年均森林火灾碳排放量的5.64%; 含碳气体CO₂、CO、CH₄和非甲烷烃(NMHC)的排放量分别为1.02 × 10⁸、9.41 × 10⁶、5.41 × 10⁵和2.11 × 10⁵ t, 含碳气体CO₂、CO、CH₄和NMHC的年均排放量分别为2.22 × 10⁶、2.05 × 10⁵、1.18 × 10⁴和4.59 × 10³ t, 分别占全国年均森林火灾各含碳气体排放量的5.46%、7.56%、10.54%和4.06%; 针阔混交林燃烧效率较低, 虽然火烧面积占总过火面积的21.23%, 但排放的碳只占总排放量的7.81%, 为此提出了相应的林火管理策略。     

黑龙江省温带森林火灾碳排放的计量估算

森林火灾干扰作为森林生态系统重要的干扰因子,剧烈地改变着森林生态系统的结构、功能、格局与过程,对区域乃至全球的碳循环与碳平衡产生重要影响。随着全球气候变暖,森林火灾干扰的频率和强度进一步加剧,其排放的含碳气体对大气中温室气体浓度的贡献率更大,进而加快气候变暖的速率。科学有效地对森林火灾碳排放及含碳气体排放量进行计量估算,对了解区域乃至全球的碳循环及碳平衡具有重要的理论价值和实践意义。根据黑龙江省温带森林1953—2012年火灾统计资料和森林调查数据,结合地理信息系统GIS技术,通过野外火烧迹地调查以及实验室的控制环境实验来确定森林火灾碳排放计量中的各种参数,在林分水平上,利用排放因子的方法,估算了黑龙江省温带森林60年间火灾碳排放量和含碳气体排放量。结果表明:黑龙江省温带森林60年间火灾碳排放量为5.88×107t,年均排放量为9.80×105t,约占全国年均森林火灾碳排放量的8.66%;含碳气体CO2、CO、CH4和非甲烷烃(nonmethane hydrocarbons,NMHC)的排放量分别为1.89×108、1.06×107、6.33×105和4.43×105t,含碳气体CO2、CO、CH4和NMHC的年均排放量分别为3.15×106、1.77×105、1.05×104和7.38×103t,分别占全国年均森林火灾各含碳气体排放量的7.74%、6.52%、9.42%和6.53%。研究发现针阔混交林型的森林火灾面积占总过火林地面积的57.54%,由于其燃烧效率较低,在森林火灾中的碳排放量仅占排放总量的38.57%;尤其是针阔混交林森林火灾面积占总过火林地面积的20.71%,而碳排放量仅占总排放量的9.67%;且CO2的排放因子较低,其CO2排放量仅占总排放量的8.95%。同时研究表明,黑龙江省温带森林年均的碳排放对该区域的碳循环与碳平衡产生重要影响,并针对研究结果提出了应对气候变化的森林经营可持续管理策略,亦提出了科学的林火管理策略及其合理化的林火管理路径。     

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。     

2005—2007年大兴安岭林火释放碳量

根据野外火烧迹地调查,比较过火前后归一化植被指数的差异,计算2005—2007年大兴安岭林区各种可燃物类型的过火面积、火烧消耗的可燃物量,对森林火烧程度进行分级,并利用植物平均含碳率估算林火释放碳量.结果表明：2005—2007年大兴安岭林区总过火面积为436512.5 hm²,其中轻度、中度和重度火烧面积分别为207178.4、150159.2和79159.4 hm².这些火烧消耗可燃物量为3.9×10⁶ t,释放碳1.76×10⁶ t,其中落叶松林、针阔混交林、阔叶林和草地燃烧释放的碳量分别为0.34×10⁶、0.83×10⁶、0.27×10⁶和0.32×10⁶ t.     

广梅汕铁路电气化改造的生态足迹分析

根据我国机车能耗统计资料、电力年度统计数据,从生态足迹角度定量地分析了广梅汕铁路电气化改造前后机车牵引能耗、CO₂排放量和能耗生态足迹.广梅汕铁路电气化改造前,采用内燃机车牵引客货列车,每年需要直接耗用柴油1.74×10⁴t,每年向大气排放5.50×10⁴t CO₂,其总生态足迹为1.27×10⁴hm²森林,平均生态足迹为每万吨公里0.018 hm²森林.电气化改造后,每年需耗电1.05×10⁸ kw·h,间接导致火电厂每年排放8.45×10⁴tCO₂,间接导致的火电总生态足迹为1.96×10⁴hm²森林,间接导致的水电总生态足迹为36.37hm²可耕地,平均间接生态足迹为每万吨公里0.021hm²森林和3.91×10^-5hm²可耕地.     

大兴安岭2001-2010年森林火灾碳排放的计量估算

林火是森林生态系统重要的干扰因子,是导致植被和土壤碳储量减少的重要路径之一。森林火灾总碳和含碳气体的排放对气候变化具有重要影响,科学有效地对其进行计量,对了解全球的碳平衡和碳循环,以及森林火灾对大气碳平衡的影响机理均有重要意义。大兴安岭是我国唯一的寒温带针叶林区,又是森林火灾的多发区,科学计量该区森林火灾的碳排放量,对了解区域碳平衡具有重要意义。根据大兴安岭2001—2010年森林火灾统计资料和森林资源清查中各林型可燃物载量数据,通过野外调查和采样,并结合野外火烧迹地调查与室内控制环境实验相结合的方法确定各种计量参数,从林分水平上计量大兴安岭2001—2010年间森林火灾所排放的总碳和含碳气体排放量。结果表明:大兴安岭在10a间森林火灾所排放的总碳量为5.36×106t;含碳气体排放量CO2、CO、CH4和NMHC分别为1.73×107t、1.10×106t、7.10×104t和3.50×104t。通过分析可知3种兴安落叶松林型(杜鹃-落叶松林、杜香-落叶松林和草类-落叶松林)对该区的碳排放具有重要贡献,占总碳排放量的83.08%,占含碳气体排放量CO2、CO、CH4和NMHC分别为83.36%、82.25%、57.96%、81.00%。同时研究表明,该区年均的碳排放对区域碳平衡产生重要影响。     

鄱阳湖生态经济区植被固碳研究

对鄱阳湖生态经济区的植被固碳研究表明,该区森林碳储量364.3×10⁶ t,草地植被固碳量90.65×10⁴ t,水稻固碳量18.51×10⁶ t,其他农作物固碳量20.64×10⁶ t;鄱阳湖湿地固定CO₂量为609 120 t/a。因此,建议对现有森林进行科学抚育与合理采伐,进而形成合理的树种结构、林龄结构与林层结构,提高森林生态系统的稳定性与碳汇能力;运用保护性耕作、灌溉节水和合理施肥技术,培育新型氮素高效利用的农作物新品种,提高光合作用率,从而提高该区农作物的固碳能力;进行合理放牧和草地资源生态监测,严格控制养殖数量和规模,实现草地生态系统减少与固定CO₂的重要功能;严禁围湖造田,健全水域环境监测网络,保护湿地生态功能。     

区域碳源碳汇的时空格局——以长三角地区为例

长三角地区是世界第六大也是我国综合实力最强的城市群地区,其快速而大规模的城市化也产生了一系列的生态环境问题.本文核算了1995-2010年长三角地区的碳源碳汇并分析了其时空格局演变特征.结果表明： 研究期间,长三角地区的碳汇增长943×10⁴ t,其中,浙江省森林净生态系统生产量的增加是主要贡献,这主要得益于国家2003年起实施的“退耕还林”政策.该地区的碳排放增加3.27×10⁸ t,其中,能源消费和工业过程排放所占比重在2010年达96%.江苏省的排放量与增长速度都位居长三角第一,其以重工业和制造业等高能耗和高碳排的产业结构是造成其碳排放居高不下的主要原因.由于建设用地的净碳排放量增速大于建设用地扩张速度,导致该地区单位面积建设用地的净碳排放强度明显增大,江苏省的建设用地净碳排放强度增速最快.
     

1950—2008年江西省森林火灾的碳损失估算

1950—2008年间江西省年均发生森林火灾762次、年均过火面积1.578×10.4 hm².本文利用江西省森林火灾统计数据,结合气象、森林分布和历次森林清查数据,分析了该省林火的特征,估算历年的林火碳释放量和碳转移量.结果表明： 1950—2008年江西省森林火灾导致的森林生物量总损失约61.155 Tg,活生物量碳库损失约30.993 Tg C,占全省植被碳库的15.92%.20世纪70年代以前林火生物量碳损失率约占1950—2008年生物量总碳损失的74.3%;90年代以后,年均林火生物量碳损失小于0.097 Tg C.森林火灾释放的CO₂、CH₄和CO气体分别为5.408 Tg、0.047 Tg和0.486 Tg,有22.436 Tg C活生物量碳进入土壤碳库.2008年初雨雪冰冻灾害引发的高频率次生林火灾害导致森林活生物量碳损失(0.463 Tg C)是前5年平均值(0.181 Tg C)的2.56倍.     

广东省森林效益计量及经济评价

引用统计年鉴资料和其他公开发表的文献资料,并参照森林资源调查、水利、气象等部门提供的数据,计算出广东省森林各类效益值(有形产品和无形产品的产量),通过等效益物替换和货币置换法进行“产品”的转换和量纲统一,得出广东省森林年总效益为2.3681×10¹⁰元,其中,生态公益效益2.0376×10¹⁰元,占总效益的86%,生态公益效益中,涵养水源3.1197×10⁹元,防止土壤侵蚀6.0109×10⁹元,土壤改良2.6300×10⁹元,大气净化8.3867×10⁹元,森林景观游憩2.2900×10⁸元;经济效益3.3050×10⁹元,占总效益的14%。森林生态公益效益与经济效益比为6.1:1,该值与海南相同;与我国大部分地区接近,如黑龙江、湖南、黔东南;与我国西北干旱地区和其他国家相差较远。     

1980—1999年大兴安岭灌木、草本和地被物林火碳释放估算

应用排放因子法,对大兴安岭林区1980-1999年间主要森林类型中灌木、草本和地被物因森林火灾释放的碳量及主要含碳温室气体量进行了估算．结果表明：不同森林类型灌木、草本和地被物的排放因子不同,以杜香-兴安落叶松林的灌木、草本和地被物层CO2排放因子最大,为93．08％,樟子松林最小,为82．56％;樟子松林CO和CxHy排放因子最大,分别为10．25％和0．84％,杜香-兴安落叶松林最小,分别为6．55％和0．30％．结合灌木、草本和地被物层生物量和碳储量数据,得出20年间大兴安岭典型森林类型灌木、草本和地被物层因森林火灾释放的总碳量为6．56Tg,年平均0．33Tg,约占全国森林火灾碳释放量的11．55％～16．30％;直接释放的含碳温室气体22．03Tg,其中CO2的释放量占总释放量的85．20％,CO占总释放量的14．21％,CxHy占总释放量的0．59％．     

浙江省1991—2006森林火灾直接碳释放量的估算

森林火灾是自然生态系统重要的干扰因子,在燃烧过程中释放大量的温室气体.随着全球温度持续升高,林火有更频发的趋势.根据1991—2006年浙江省森林火灾统计资料和浙江省各种森林类型地上生物量数据,采用排放因子法和排放比法,分析浙江省年均森林火灾温室气体排放量.结果表明:浙江省森林火灾平均每年释放CO₂、CO、甲烷(CH₄)和非甲烷烃(NMHC)分别为127930、7672.8、3098.7和1475.5 t;年均消耗生物量和碳损失量分别为86148.1和38766.7 t,对区域碳平衡有一定影响.     

2005-2007年大兴安岭林火释放碳量

根据野外火烧迹地调查,比较过火前后归一化植被指数的差异,计算2005—2007年大兴安岭林区各种可燃物类型的过火面积、火烧消耗的可燃物量,对森林火烧程度进行分级,并利用植物平均含碳率估算林火释放碳量.结果表明：2005—2007年大兴安岭林区总过火面积为436512.5 hm²,其中轻度、中度和重度火烧面积分别为207178.4、150159.2和79159.4 hm².这些火烧消耗可燃物量为3.9×10⁶ t,释放碳1.76×10⁶ t,其中落叶松林、针阔混交林、阔叶林和草地燃烧释放的碳量分别为0.34×10⁶、0.83×10⁶、0.27×10⁶和0.32×10⁶ t.     

森林火灾碳排放计量模型研究进展

森林火灾是森林生态系统重要的干扰因子,是导致植被和土壤碳储量减少的重要途径之一.森林火灾含碳气体排放对大气碳平衡及全球气候变化具有重要影响,科学有效地对其进行计量,对了解森林火灾在全球碳循环和碳平衡中的地位具有重要意义.本文从3个方面阐述森林火灾碳排放计量模型的研究进展： 森林火灾直接排放总碳和含碳气体计量方法;森林火灾碳排放计量模型的影响因子及计量参数;森林火灾碳排放计量中不确定性原因剖析.最后提出了提高碳排放计量定量化的3种路径选择： 利用高分辨率遥感数据、改进算法、提高森林火灾面积的估测精度、结合有效可燃物计量模型,提高估测可燃物载量的准确率;使用高分辨率遥感影像,并结合室内控制实验、野外试验与火烧迹地调查确定燃烧效率;通过大量室内燃烧实验和野外空中采样来确定排放因子和排放比.     

浙江省1991~2006年森林火灾释放黑碳量的估算

黑碳气溶胶不仅造成环境污染危害人的健康,同时通过吸收太阳和大气辐射产生的辐射强迫对全球和区域产生影响,成为影响全球变暖的仅次于CO2的重要成分.在全球变暖及大气中CO2浓度不断升高的趋势下,各国开始采用造林再造林来减缓全球变暖的趋势,随着森林面积和林内生物量的不断增加,以及森林火灾的频发,林火带来的黑碳排放量也不容忽视.然而在世界上大部分地区,这方面的工作却很少被人所关注.根据1991～2006年浙江省森林火灾统计资料和浙江省各种森林类型地上生物量的数据,计算出了浙江省每年的森林火灾导致的生物量损失量.同时采取释放因子法,对1991～2006浙江省每年森林火灾释放的黑碳量进行了估算.其中1995年和2000年森林火灾释放的黑碳总量分别是38.4、97.2 t,占整个浙江省黑碳释放总量中的比重分别是0.12%、0.17%,对于区域大气质量有一定的影响.     

Historic distribution and driving factors of human-caused fires in the Chinese boreal forest between 1972 and 2005

Aims The pattern and driving factors of forest fires are of interest for fire occurrence prediction and forest fire management. The aims of the study were: (i) to describe the history of human-caused fires by season and size of burned area over time; (ii) to identify the spatial patterns of human-caused fires and test for the existence of 'hotspots' to determine their exact locations in the Daxing'an Mountains; (iii) to determine the driving factors that determine the spatial distribution and the possibility of human-caused fire occurrence.Methods In this study, K -function and Kernel density estimation were used to analyze the spatial pattern of human-caused fires. The analysis was conducted in S-plus and ArcGIS environments, respectively. The analysis of driving factors was performed in SPSS 19.0 based on a logistic regression model. The variables used to identify factors that influence fire occurrence included vegetation types, meteorological conditions, socioeconomic factors, topography and infrastructure factors, which were extracted and collected through the spatial analysis mode of ArcGIS and from official statistics, respectively.Important findings The annual number of human-caused fires and the area burnt have declined since 1987 due to the implementation of a forest fire protection act. There were significant spatial heterogeneity and seasonal variations in the distribution of human-caused fires in the Daxing'an Mountains. The heterogeneity was caused by elevation, distance to the nearest railway, forest type and temperature. A logistic regression model was developed to predict the likelihood of human-caused fire occurrence in the Daxing'an Mountains; its global accuracy attained 64.8%. The model was thus comparable to other relevant studies.     

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.