基于GIS的森林景观定量分类

以金沟岭林场为例,利用电子林相图和森林资源二类调查资料基础,借助GIS软件MapInfo和数字化仪跟踪矢量化,并运用景观生态学原理和方法,选取分维数、分离度斑块密度、景观优势度和均匀度等指标,对林场的景观格局进行了分析;同时采用类平均聚类法,选取分维数、分离度、斑块平均面积、最大斑块面积4个景观类型特征指数作为聚类分析的聚类因子,进行定量地划分森林类型,合理地区划森林经营类型,为优化景观水平配置、制定生态采伐规程、编制森林经营方案提供理论基础。     

天然云杉相容性生物量估算模型

基于150株天然云杉实测材积和生物量数据,利用非线性度量误差方法,建立相容性立木材积与生物量方程,并采用总量直接控制方案和分级联合控制方案研建了地上总生物量与4个分项(干材、干皮、树枝、树叶)的相容性方程系统,其中又采取了独立估计和联合估计两种处理方法进行地上生物量的估计.结果表明: 所建一元、二元相容性立木材积和地上生物量模型的材积和生物量决定系数均在0.85以上,最高达0.99,在胸径基础上增加树高变量能显著提高材积的预估效果,但对生物量的预估效果改进不大.就总量与分量相容性模型而言,分级联合控制方案所建的一元模型好于总量直接控制所建的一元模型,两种方案所建的二元模型效果相当.对一元、二元相容性生物量模型的拟合效果进行对比,结果显示,解释变量的增加明显提高了树枝和树叶生物量的拟合效果,对其他几个分量的拟合效果改善不大.对独立估计和联合估计的对比分析显示,两种估计方法几乎没有差异.     

白桦和水曲柳树干温度日变化的空间变异及其影响因子

植物温度是森林生态系统能量平衡和植被呼吸估算的重要参数.采用T型热电偶监测树皮和木材特性各异的2个阔叶树种(白桦和水曲柳)不同深度、高度和方位的树干温度(T_s),探索T_s日变化的空间变异及其影响因素.结果表明: T_s月平均日变化格局与空气温度呈相似的正弦曲线,但T_s变化滞后于空气温度,时滞从树皮表面处的0 h增加到6 cm深度处的4 h.随测定深度的增加和高度的降低,T_s日变化的峰值和日较差均逐渐减小.T_s周向差异不大,休眠季节白天南向、西向T_s日峰值略高.两树种树皮和木材的热学特性(比热容和导热系数)的差异,会通过影响树干表面与外界的热交换和树干内部热扩散而造成T_s径向变化的种间差异.白桦树皮较高的反射率削弱了太阳辐射对T_s的影响.多元逐步回归分析表明,环境因子可以很好地估测T_s日动态(R²>0.85),影响程度依次为空气温度>水汽压>净辐射>风速.估算生物量热储和树干表面CO₂通量时应考虑T_s径向、纵向和种间差异.     

兴安落叶松(Larix gmelini)幼中龄林的生物量与碳汇功能

兴安落叶松是我国的主要用材林,由于传统上对木材的长期依赖,使得其资源受到破坏,年龄结构发生改变,成过熟的原始林日渐减少,绝大部分是次生的幼中龄林。因此,研究其幼中龄林的生物量及碳汇功能很重要。森林生物量与森林生态系统的固碳能力密切相关,生物量与碳储量的多少直接影响到森林生态系统的功能,因而生物量与碳储量问题成为不同尺度生态学研究的热点。以我国大兴安岭兴安落叶松林为研究对象,通过样地调查,并结合我国森林资源清查资料对内蒙古大兴安岭地区兴安落叶松林的幼中龄林的生物量转换因子（BEF）、生物量及碳储量、碳密度、碳汇功能等进行了估算。通过实测数据及模型分析,得出以下基本结论：研究对象的BEF在0.4557与0.6988之间变动,平均值为0.5332。干、皮、枝、叶各组分生物量的分配比为：68.74：14.86：10.54：5.86。分别树干、树皮、枝、叶等组分,对其生物量与蓄积量的关系进行了拟合,建立了多组分生物量蓄积量的相关模型,分别是：干：y=0.4683x-11.291;皮：y=0.0472x+3.5674;枝：y=0.0415x+1.6787;叶：y=0.0197x+1.3405,均有很好的线性关系。地上生物量随蓄积量的增加而增加,其线性关系为：B=0.5767V-4.7042。利用近期清查数据,按材积源生物量法推算总生物量为9.49×10⁷t,按0.5097的含碳率计算,得出兴安落叶松林幼中龄林总的碳储量为4.84×10⁷t,碳密度为19.616 t/hm²。通过两期数据对比分析,5a间所研究林分的碳储量增加0.89×10⁷ t,碳密度增加0.404 t/hm²,说明其发挥着一定的碳汇作用。尽管近年来大兴安岭兴安落叶松林表现出了明显的碳汇功能,但整体上碳固定能力还不强,碳密度低于我国平均森林碳密度。应通过科学经营,挖掘潜力,使大兴安岭地区的森林生态系统在全球碳循环中发挥更大的作用。     

兴安落叶松(Larix gmelini)幼中龄林的生物量与碳汇功能

兴安落叶松是我国的主要用材林,由于传统上对木材的长期依赖,使得其资源受到破坏,年龄结构发生改变,成过熟的原始林日渐减少,绝大部分是次生的幼中龄林。因此,研究其幼中龄林的生物量及碳汇功能很重要。森林生物量与森林生态系统的固碳能力密切相关,生物量与碳储量的多少直接影响到森林生态系统的功能,因而生物量与碳储量问题成为不同尺度生态学研究的热点。以我国大兴安岭兴安落叶松林为研究对象,通过样地调查,并结合我国森林资源清查资料对内蒙古大兴安岭地区兴安落叶松林的幼中龄林的生物量转换因子（BEF）、生物量及碳储量、碳密度、碳汇功能等进行了估算。通过实测数据及模型分析,得出以下基本结论：研究对象的BEF在0．4557与0．6988之间变动,平均值为0．5332。干、皮、枝、叶各组分生物量的分配比为：68．74：14．86：10．54：5．86。分别树干、树皮、枝、叶等组分,对其生物量与蓄积量的关系进行了拟合,建立了多组分生物量蓄积量的相关模型,分别是：干：y=0．4683x-11．291;皮：y=0．0472x＋3．5674;枝：y=0．0415x＋1．6787;叶：y=0．0197x＋1．3405,均有很好的线性关系。地上生物量随蓄积量的增加而增加,其线性关系为：B=0．5767V-4．7042。利用近期清查数据,按材积源生物量法推算总生物量为9．49×10^7t,按0．5097的含碳率计算,得出兴安落叶松林幼中龄林总的碳储量为4．84×10^7t,碳密度为19．616t／hm^2。通过两期数据对比分析,5a间所研究林分的碳储量增加0．89×10^7t,碳密度增加0．404t／hm^2,说明其发挥着一定的碳汇作用。尽管近年来大兴安岭兴安落叶松林表现出了明显的碳汇功能,但整体上碳固定能力还不强,碳密度低于我国平均森林碳密度。应通过科学经营,挖掘潜力,使大兴安岭地区的森林生态系统在全球碳循环中发挥更大的作用。     

近20年辽宁省森林碳储量及其动态变化

利用辽宁省第3次（1984—1988年）至第6次（1999～2003年）4期森林资源清查资料,采用按优势树种（组）建立与材积兼容的生物量模型,测算辽宁省森林植被的生物量。同时,通过植物分子式的方法确定不同树种的含碳量参数,进而对辽宁省的森林植被碳储量进行了估算。结果表明：1984～2000年,辽宁省森林碳储量从1984年的51．82Tg C增加到2000年的70．30Tg C,年均增长1．16Tg C,森林的碳汇作用显著,尤其是在1990～1995年间的碳汇作用最强。在研究时段内,森林平均碳密度为20．61Mg C／hm^2,并呈现出了先上升后下降再上升的变化趋势。但低于全国平均值,这与目前辽宁省的林龄结构幼、中龄林所占比重很大有关。随着林龄结构的改善,森林成熟度不断增加,碳储量和碳密度会相应增加。     

三峡库区森林生产力和固碳能力估算

基于第六次、第七次和第八次三期森林资源清查数据,采用森林蓄积(生长量)扩展方法,估测三峡库区森林生产力和碳储量及碳密度变化,并利用2012 年三峡库区林地“一张图”更新调查数据,制作森林碳密度等级分布图。同时采用气候潜力模型估测潜在生产力,对比现实生产力,研究三峡库区森林生产力和固碳能力状况。结果表明:1)三峡库区森林总生物量1.33×108 t,总碳储量0.68×108 t,其中马尾松和栎类碳储量所占比例较大(分别为42.1%和12.1%),碳密度呈“东高西低”的分布格局, 平均为37.36 t⋅hm–2; 2)2002-2012 年, 三峡库区森林碳储量从2002 年的40.51 Tg C 增加到2012 年的68.88 Tg C, 年均净增长2.84 Tg C, 森林的碳汇作用显著, 尤其是在2007-2012 年间的碳汇作用最强。3)三峡库区森林潜在生产力应在13.52 - 21.77 t⋅hm–2⋅a–1 之间, 现在库区林分生产力介于2.85 - 6.19 t⋅hm–2⋅a–1, 平均为4.75t⋅hm–2⋅a–1,仅为潜在生产力的21.8%-35.1%。显然,三峡库区森林碳储总量以及森林生产力和固碳能力明显提高,只要进一步加强森林经营管理,加大保护力度, 提高森林生产能力和固碳能力仍然具有非常巨大的潜力。