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     

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.     

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。     

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。     

西藏森林植被乔木层碳储量与碳密度估算

利用第八次森林资源连续清查数据和不同树种的树干密度、含碳率等参数,运用生物量清单法,估算了西藏自治区森林乔木层植被碳储量和碳密度.结果表明: 西藏森林生态系统乔木层植被总碳储量为1.067×10⁹ t,平均碳密度为72.49 t·hm^-2.不同林分乔木层碳储量依次为:乔木林>散生木>疏林>四旁树.不同林种乔木层碳储量大小依次为:防护林>特殊用途林>用材林>薪炭林,其中前两者所占比例为88.5%;不同林种乔木层平均碳密度为88.09 t·hm^-2.不同林组乔木层碳储量与其分布面积排序一致,依次为:成熟林>过熟林>近熟林>中龄林>幼龄林.其中,成熟林乔木层碳储量占不同林组乔木层总碳储量的50%,并且不同林组乔木层碳储量随着林龄的增加呈先上升后下降的趋势.     

深圳市森林植被碳储量特征及其空间分布

基于2005年深圳市森林资源二类调查资料数据,采用材积源生物量法,计测深圳市森林植被碳储量和碳密度,分析了深圳市森林植被碳储量空间分布格局.结果表明,2005年深圳市森林植被总碳储量为225.04×10⁴Mg,平均碳密度为25.63MgC·hm^-2.深圳市各区的森林植被碳储量空间分布上有显著差异.表现为龙岗区(123.13×10⁴Mg)>宝安区(46.70×10⁴Mg)>盐田区(20.49×10⁴Mg)>罗湖区(14.75×10⁴Mg)>南山区(12.79×10⁴Mg)>福田区(5.63×10⁴Mg)>保护区(1.57×10⁴Mg).各区碳密度分布为盐田区(46.18MgC·hm^-2)>福田区(37.63 MgC·hm^-2)>罗湖区(36.78MgC·hm^-2)>龙岗区(26.60MgC·hm^-2)>保护区>(24.19 MgC·hm^-2)>宝安区(19.53MgC·hm^-2),与碳储量大小分布无明显相关.深圳市乔木林碳储量为146.11×10⁴Mg,以中幼龄林为主,占73.2%,平均碳密度为30.76MgC·hm^-2.根据森林植被碳储量与碳密度的空间差异性对深圳市森林进行了区划,并分区提出了提高深圳市森林碳吸存能力的有效措施.     

1953-2011年小兴安岭森林火灾含碳气体排放的估算

根据1953-2011年小兴安岭森林调查数据和森林火灾统计资料,结合野外火烧迹地调查与室内控制试验数据,估算了小兴安岭1953-2011年森林火灾的碳排放量和含碳气体排放量.结果表明: 1953-2011年小兴安岭森林火灾的总碳排放量为1.12×10⁷ t,年均排放量为1.90×10⁵ t,约占全国年均森林火灾碳排放量的1.7%;其中,含碳气体CO₂、CO、CH₄和非甲烷烃(NMHC)的排放量分别为3.39×10⁷、1.94×10₅、1.09×10⁵和7.46×10⁴ t,相应年均排放量5.74×10⁵、3.29×10⁴、1.85×10³、1.27×10³ t分别占全国年均森林火灾含碳气体排放量的1.4%、1.2%、1.7%和1.1%.不同林型的燃烧效率和单位过火面积的碳排放量均为针叶林＞阔叶林＞针阔混交林.最后提出了合理的林火管理措施.     

潭江流域森林碳储量及其动态变化

根据森林碳储量的计算方法和森林资源清查资料,结合实地调查校正,估算了11年来快速城市化过程中潭江流域森林的碳储量及其动态变化,分析了人口密度、GDP增长与森林的碳储量、碳密度的相关关系.结果表明,潭江流域森林碳储量由1990年的5.906×10⁶t增长到2001年的7.852×10⁶t,年均增长0.18×10⁶ t,增长率为3.05%,起到了碳汇的作用.人口密度的增加和经济的快速发展没有影响到森林碳储量和碳密度的增加,但林业发展速度远落后于经济发展的速度.合理的林业管理模式与经济发展相互协调是流域森林生态系统在城市化过程中提供更好的服务功能并促使区域生态环境可持续发展的关键.     

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.     

1985—2030年江西泰和县森林植被碳储量的时空动态

根据第6次森林清查小班数据,运用生物量转换因子法和平均生物量法估算了2003年江西省泰和县森林植被的生物量和碳储量,采用空间替代时间的方法,利用Logistic方程拟合了泰和主要森林类型年龄与碳密度的曲线关系,并结合小班轮伐信息,估算了全县1985—2003年的植被生物量和碳储量,分析了期间的时空动态特征,并以2003年为基准年,假定到2020、2030年泰和县森林植被面积保持稳定、且不考虑轮伐期,推算了此情景下2020、2030年泰和县植被碳储量.结果表明：2003年,泰和县森林林分总面积15.74×10⁴ hm²,总生物量6.71 Tg,植被碳储量4.14 Tg C,平均碳密度26.31 t C·hm^{- 2}. 1985、1994、2003、2020、2030年泰和县森林植被碳储量分别为1.06、2.83、4.14、5.65和6.35Tg C,森林植被碳密度的空间分布由东西部向中部递减.人工造林使泰和县林分面积大幅增加,全县森林植被的固碳能力明显增强.     

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。     

四川森林植被碳储量的时空变化

利用平均木法建立森林生物量与蓄积量模型,结合四川森林资源二类调查数据,研究了森林碳密度和碳储量的时空变化.结果表明 四川森林碳储量从1974年的300.02 Tg增加到2004年的469.96 Tg,年均增长率1.51%,表明其是CO2的"汇".由于人工林面积的增加,森林植被的平均碳密度从49.91 Mg·hm-2减少到37.39 Mg·hm-2.四川森林碳储量存在空间差异性,表现为川西北高山峡谷区＞川西南山区＞盆周低山区＞盆地丘陵区＞川西平原区.森林碳密度由东南向西北呈现逐渐增加趋势,即盆地丘陵区＜川西平原区＜川西南山区＜盆周低山区＜川西北高山峡谷区.通过分区森林经营与管理将提高四川森林的碳吸存能力.     

湖南省森林植被碳储量、碳密度动态特征

利用湖南省4次(1983—1987年、1990—1995年、2003—2004年和2009年)森林资源清查数据,采用材积源-生物量法,结合湖南省现有森林植被主要树种碳含量实测数据,研究近20多年来湖南省森林植被碳储量、碳密度的动态特征。结果表明:从1987年到2009年,湖南省乔木林植被碳汇为66.40×106tC,碳密度提高了5.65 tC/hm~2,阔叶林碳汇最大(48.43×10~6tC),其次是杉木林(9.54×10~6tC)和松木林(6.68×10~6tC),各乔木林植被碳密度波动较大;除过熟林外,各龄组乔木林均为碳汇,中龄林碳汇最大,幼龄林、中龄林、近熟林植被碳密度依次提高了4.75、4.09、0.83 tC/hm~2,成熟林、过熟林分别下降了6.87、13.88 tC/hm~2;天然林、人工林植被碳汇分别为41.01×10~6tC、25.39×10~6tC,碳密度分别提高了7.19、4.91 tC/hm~2。湖南省森林植被(包括疏林)碳汇为84.87×10~6tC,乔木林碳汇最大,其次是竹林,分别占湖南省森林植被碳汇的78.24%和33.31%,碳密度提高了6.24 tC/hm~2,各森林类型植被碳储量随其面积变化而变化。表明近20多年来,湖南省乔木林植被单位面积储碳能力明显提高,天然林在湖南省乔木林植被碳储量占有重要地位。     

潭江流域森林碳蓄积与能源燃烧碳释放

研究了潭江流域典型区中小尺度森林碳库与人类活动化石能源碳释放.结果表明,自1990年 以来,森林一直起着碳汇的作用,并且随着经济发展与时间延长,汇的作用得到加强,1990 年森林净吸收碳量为1.0579×10⁷ t,到2002年森林净吸收碳量增至1.28061×10⁷ t,年平均净吸收碳量为1.856×10⁵ t.化石能源的碳释放与经济增长呈正相关,1990年的化石能源碳排放为9.508×10⁵ t,2002年为1.8562×10⁶ t,年平均增加量7.0×10⁴ t,2003年达到2.1968×10⁶ t,比2002年增加3.406×10⁵ t.2002年,潭江流域万元GDP能耗为2.21 t标煤,高于珠江三角洲平均水平.如果提高能源利用效率,使能耗降低至平均水平,则可削减3.360×10⁵ t碳排放,大于2002年流域森林净吸收的碳量. 从流域净吸收与净增排放的碳量来看,流域碳平衡与人类活动的关系有待进一步研究.     

长白山原始阔叶红松林不同演替阶段地下生物量与碳、氮贮量的比较

以我国东北长白山自然保护区内同一海拔水平的原始阔叶红松林及其次生林--白桦山杨成熟林和幼林为对象,对不同演替阶段林地地下生物量与碳、氮贮量进行了研究.结果表明,随着演替的进行,白桦山杨幼林、成熟林和阔叶红松林根系生物量分别为2.437、2.742和4.114 kg·m^-2,根系碳贮量分别为1.113、1.323和2.023kg·m^-2,土壤碳贮量分别为11.911、11.943和12.87 kg·m^-2,林地地下碳贮量分别为13.024、13.266和14.610kg·m^-2.3块林地中根系氮贮量分别为0.035、0.032和0.039 kg·m^-2,土壤氮贮量分别为1.207、1.222和0.915kg·m^-2,林地地下氮贮量分别为1.243、1.254和0.955 kg·m^-2.在长白山地区次生林演替和恢复过程中林地地下部分是潜在的碳汇,而土壤氮贮量则没有明显的变化规律.     

Biomass carbon stocks in China’s forests between 2000 and 2050: A prediction based on forest biomass-age relationships

China’s forests are characterized by young forest age, low carbon density and a large area of planted forests, and thus have high potential to act as carbon sinks in the future. Using China’s national forest inventory data during 1994–1998 and 1999–2003, and direct field measurements, we investigated the relationships between forest biomass density and forest age for 36 major forest types. Statistical approaches and the predicted future forest area from the national forestry development plan were applied to estimate the potential of forest biomass carbon storage in China during 2000–2050. Under an assumption of continuous natural forest growth, China’s existing forest biomass carbon (C) stock would increase from 5.86 Pg C (1 Pg=10¹⁵ g) in 1999–2003 to 10.23 Pg C in 2050, resulting in a total increase of 4.37 Pg C. Newly planted forests through afforestation and reforestation will sequestrate an additional 2.86 Pg C in biomass. Overall, China’s forests will potentially act as a carbon sink for 7.23 Pg C during the period 2000–2050, with an average carbon sink of 0.14 Pg C yr⁻¹. This suggests that China’s forests will be a significant carbon sink in the next 50 years.     

祁连山青海云杉林生物量和碳储量空间分布特征

根据野外调查资料、祁连山地区青海云杉林相图和气象资料,在GIS技术的支持下估算了祁连山地区青海云杉林的生物量和碳储量及其空间分布.结果表明：2008年,研究区青海云杉林平均生物量为209.24 t·hm^-2,总生物量为3.4×10⁷ t;研究区水热条件的差异使青海云杉生物量在地理空间上存在较大的差异性;经度每增加1°,青海云杉生物量增加3.12t·hm^-2;纬度每增加1°,生物量减少3.8 t·hm^-2;海拔每升高100 m,生物量减少0.05 t·hm^-2;2008年,研究区青海云杉林碳密度在70.4～131.1 t·hm^-2,平均碳密度为109.8 t·hm^-2,幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林的平均碳密度分别为83.8、109.6、122、124.2和117.1 t·hm^-2,研究区青海云杉林总碳储量为1.8×10⁷ t.     

哀牢山湿性常绿阔叶林和次生林木质物残体的组成与碳贮量

研究了哀牢山山地湿性常绿阔叶林和3个主要次生演替类型(栎类萌生林、滇山杨林和旱冬瓜林)木质物残体的组成和碳贮量特征.结果表明:哀牢山徐家坝地区原生森林(常绿阔叶林)木质物残体的碳贮量达36.56t.hm-2,树种组成以腾冲栲、木果石栎和景东石栎等为主,多数是直径≥10cm的大径级、处于中等分解状态的倒木.这主要是由于该区常年潮湿温凉,木质物残体中占优势的壳斗科倒木的材质坚硬,难以分解.3类次生林木质物残体的碳贮量在1.2～5.0t.hm-2,为栎类萌生林>滇山杨林>旱冬瓜林,表现出木质物残体碳贮量随群落演替进程而逐渐增加的趋势.     

空间误差模型在黑龙江省森林碳储量空间分布的应用

基于黑龙江省2010年一类调查数据和重点公益林检测样地（5075块）数据以及同期黑龙江省、吉林省和内蒙古自治区59个气象站的气象数据,以森林碳储量为因变量,以胸径、每公顷株数、海拔、坡度及降雨与温度的乘积因子作为自变量,利用GeoDA软件构建空间误差模型,用全局Moran I 来描述不同空间尺度下模型残差的空间自相关性,计算最佳带宽（25 km）下的局域Moran I来表现模型残差的空间分布,计算组内方差来解释模型残差的空间异质性,最后将模型的预估结果生成黑龙江省森林碳储量的空间分布图.结果表明： 黑龙江省森林碳储量的分布具有空间效应;本文所选林分因子、地形因子及气象因子都显著影响森林碳储量的空间分布,胸径是最主要的因子.空间误差模型可以很好地解决模型残差的空间自相关性及空间异质性.由模型的预估结果可以看出,森林碳储量的空间分布存在很大差异,张广才岭、小兴安岭及大兴安岭地区是森林分布较密集的区域,松嫩平原地区的森林碳储量分布较少,完达山地区处于中等水平.
     

基于局域统计量的黑龙江省多尺度森林碳储量空间分布变化

基于黑龙江省一类样地和生态公益林监测样地(共4163块)数据,应用局域Moran I及局域统计量(局域均值及局域标准差)检验4个尺度(25、50、100和150 km)下黑龙江省森林碳储量的空间分布模式、空间变异和空间相关性,并研究了2005和2010年森林碳储量的变化.结果表明: 黑龙江省森林碳储量空间分布存在显著空间正相关,森林碳储量均为相似的变化,而且都不是空间随机发生的;研究区森林碳储量受周围环境因子影响,空间分布存在异质性,且变异较大.2005—2010年,年均森林碳储量空间分布变化存在较大差异,呈增长趋势.局域统计量是描述森林碳储量随着空间和时间变化的有效方法,可以通过ArcGIS使结果可视化.