中国森林生态系统的植物碳储量和碳密度研究

提高森林生态系统C贮量的估算精度,对于研究森林生态系统向大气吸收和排放含C气体量具有重大意义.中国的森林生态系统植物C贮量的研究刚刚开始,由于估算方法问题,不同估算结果存在着较大的差异.本研究以各林龄级森林类型为统计单元,得出中国森林生态系统的植物C贮量为3.26～3.73Pg,占全球的0.6～0.7%;各森林类型和省市间有较大的差异.森林生态系统植物C密度在各森林类型间差异比较大,介于6.47～118.14Mg·hm^-2,并且有从东南向北和西增加的趋势.这种分布规律与我国人口密度的变化趋势正好相反,两者有一种对数关系.这说明我国实际森林植物C密度大小首先取决于人类活动干扰的程度.     

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…     

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.     

我国主要森林生态系统炭贮量和碳平衡

在广泛收集资料的基础上,估算了我国主要森林生态系统的碳贮量和碳平衡通量,分析了它们的区域特征。主要结果如下：１）我国森林生态系统的平均碳密度是２５８．８３ｔ．ｈｍ＾－２,基本趋势是随纬度的增加而增加;其中植被的平均碳密度是５７．０７ｔ．ｈｍ＾－２,随纬度的增加而减少;土壤碳密度约是植被碳密度的３．４倍,其区域特点与植被碳密度呈相反趋势,随纬度升高而增加;凋落物层平均碳密度是８．２１ｔ．ｈｍ＾－２,     

农田生态系统服务功能及其形成机制

农田生态系统作为人类社会存在和发展的基础,其服务功能对人类的可持续发展具有现实而深远的影响.本文综述了农田生态系统服务功能的内涵及评价方法,从农田生态系统非生物环境特征、生物特征、生态过程和人类活动影响等4个方面对农田生态系统服务功能形成机制的研究现状进行了归纳和分析,认为：1)农田生态系统除具有巨大的产品服务功能价值外,还具有巨大的环境服务功能价值和维持区域生态安全价值;2)农田生态系统非生物环境特征、生物特征和生态过程及其相互作用是农田生态系统服务功能形成的基础,人类活动是其形成的最根本的驱动力;3)应加快构建能体现农田生态系统特征的服务功能评价指标体系.同时,应加强人类活动对农田生态系统非产品服务功能形成机制影响方面的研究.     

吉林省森林生态系统的碳储量、碳密度及其分布

利用森林资源二类调查汇总数据和标准地实测数据,研究吉林省森林生态系统的碳密度、碳储量及其组分和分布特征.结果表明:吉林省森林生态系统碳储量为1827.293TgC,其中乔木层、灌草层、枯落物层和土壤层的碳储量分别为439.152、5.195、45.600和1330.466TgC,分别占总碳量的24.1%、0.3%、2.5%和73.1%.吉林省森林生态系统碳密度为225.304MgC.hm-2,各层碳密度的大小顺序为土壤层(164.666MgC.hm-2)>乔木层(54.352MgC.hm-2)>枯落物层(5.644MgC.hm-2)>灌草层(0.643MgC.hm-2).不同类型森林生态系统碳储量在9.357～959.716TgC,碳密度在180.648～254.627MgC.hm-2之间,各林型分配特征表现为土壤层最大、灌草层最小.全省森林生态系统碳储量和碳密度的空间分布总体上为东部山区高、中西部平原地区低.吉林省森林中中龄林分比重大,若对现有森林加以更好的管理,可以增加其碳吸存潜力.     

喀斯特峰丛洼地不同植被恢复阶段细根生物量、形态特征及其影响因素

以喀斯特峰丛洼地不同植被恢复阶段的草丛、灌丛、次生林和原生林为研究对象,采用土芯法,分0~10、10~20、20~30 cm等3层获取群落活细根(直径≤2 mm),分析其生物量、形态特征及其与土壤性状的关系.结果表明:各恢复阶段细根生物量为194.63~255.19g·m^-2,集中分布在0~10 cm表层土壤中,占0~30 cm土层总生物量60%以上,不同恢复阶段群落生物量的差异不显著;细根比根长和比表面积在不同恢复阶段差异显著,随着植被由草丛向原生林正向恢复而逐渐降低;超过66%的根长和64%的根面积分布在0~10 cm表层土壤中,多数细根根长和根面积均在0~0.5 mm和0.5~1 mm径级,这两级根长和根面积占其总量的87%和72%以上.冗余分析表明,喀斯特峰丛洼地植物群落细根特征与土壤性状之间存在着不同的相关性,其中土壤有机碳、速效钾和全氮对细根特征影响较大.这是植物长期适应生境条件形成的有效策略.     

川西亚高山5种森林生态系统的碳格局

采用样方法研究了川西亚高山白桦(Betula platyphylla)林(BF)、针阔混交林(MF)、岷江冷杉(Abies faxoniana)林(FF)、紫果云杉(Picea purpurea)林(SF)和方枝柏(Sabina saltuaria)林(CF)的碳贮量、组成及其分布格局。结果表明: 1)在5种森林生态系统中, 土壤碳含量和碳贮量都随土壤深度的增加而极显著地降低, 且与土壤深度之间有较好的线性关系; 2)地被物碳贮量分别为SF(23.97±1.77)>FF(21.35±3.64)>MF(11.78±1.21)>CF(9.09±0.91) >BF(8.16±1.34) 10³kgC·hm^-2, 对生态系统总碳贮量的贡献率差异不显著, 约占3%~4%; 3)乔木层对植物碳贮量贡献最多, 根系碳贮量占植物碳贮量的比例在13%~19%之间; 4)SF和FF的碳贮存以植物为主, MF、BF和CF的碳贮存则以土壤为主; 5)整个生态系统的碳贮量依次为SF(729.92±43.49)>FF(618.86±53.97)>MF(353.88±21.76)>BF(247.79± 17.15)>CF(244.52±18.70) 10³ kgC·hm^-2, 差异显著, 对应的短期碳固定能力则依次为2.97、3.80、5.15、3.33和4.84 10³ kgC·hm^-2·a^-1。在没有破坏性干扰前提下, 川西亚高山次生林恢复是大气中碳沉降的潜在碳汇。合适的树种及其搭配比例、造林模式和森林生态系统管理对策, 是促进该区域植被快速恢复和增加碳贮存的关键。     

茂兰退化喀斯特森林植被自然恢复中生态系统碳吸存特征

为了了解退化喀斯特森林自然恢复中生态系统碳吸存趋势, 采用空间代替时间的方法, 研究了茂兰退化喀斯特森林自然恢复中生态系统碳吸存特征。结果表明: 总体上植被生物量随恢复进程递增, 其中乔木层与其变化一致, 草本层、灌木层则相反; 喀斯特植被的地上与地下生物量之比较低, 尤其灌木层的地上与地下生物量之比最低; 加权平均含碳率随恢复进展递增; 随恢复进程, 植被乔木层碳密度递增, 草本层、灌木层碳密度递减; 总体上生态系统及其植被、土壤的碳密度由恢复早期(草本阶段、草灌阶段)经中期(灌木阶段、灌乔阶段)至后期(乔木阶段、顶极阶段)呈增加趋势, 而凋落物的相反。在贵州茂兰国家级自然保护区喀斯特森林的恢复进程中, 植被对生态系统碳库的影响最大, 尤其是木本植被, 而土壤的影响较小, 因此, 加强植被恢复对喀斯特地区生态系统碳汇具有极重要的意义。     

Carbon storage and its distribution of forest ecosystems in Zhejiang Province,China

Aims
The concentration of CO₂ and other greenhouse gases in the atmosphere has considerably increased over last century and is set to rise further. Forest ecosystems play a key role in reducing CO₂ concentration in the atmosphere and mitigating global climate change. Our objective is to understand carbon storage and its distribution in forest ecosystems in Zhejiang Province, China.
Methods
By using the 8th forest resource inventory data and 2011-2012 field investigation data, we estimated carbon storage, density and its distribution in forest ecosystems of Zhejiang Province.
Important findings
The carbon storage of forest ecosystems in Zhejiang Province was 602.73 Tg, of which 122.88 Tg in tree layer, 16.73 Tg in shrub-herb layer, 11.36 Tg in litter layer and 451.76 Tg in soil layer accounting for 20.39%, 2.78%, 1.88% and 74.95% of the total carbon storage, respectively. The carbon storage of mixed broadleaved forests was 138.03 Tg which ranked the largest (22.90%) among all forest types. The young and middle aged forests which accounted for 70.66% of the total carbon storage were the main body of carbon storage in Zhejiang Province. The carbon density of forest ecosystems in Zhejiang Province was 120.80 t·hm^-2 and that in tree layer, shrub-herb layer, litter layer and soil layer were 24.65 t·hm^-2, 3.36 t·hm^-2, 2.28 t·hm^-2 and 90.51 t·hm^-2, respectively. The significant relationship between soil organic carbon storage and forest ecosystem carbon storage indicated that soil carbon played an important role in shaping forest ecosystem carbon density. Carbon density of tree layer increased with age in natural forests, but decreased in the order over-mature > near-mature > mature > middle-aged > young forest in plantations. The proportions of young and middle aged forests were larger than any other age classes. Thereby, the carbon storage of forest ecosystems in Zhejiang Province could be increased through a proper forest management.     

浙江省森林生态系统碳储量及其分布特征

利用2011-2012年野外标准地实测资料, 结合第八次全国森林资源清查资料, 研究了浙江省森林生态系统碳储量及其分布特征。结果表明: 浙江省森林生态系统碳储量为602.73 Tg, 其中乔木层、灌草层、凋落物层和土壤层碳储量分别为122.88 Tg、16.73 Tg、11.36 Tg和451.76 Tg, 分别占生态系统碳储量的20.39%、2.78%、1.88%和74.95%; 在各森林类型中, 阔叶混交林碳储量为138.03 Tg, 所占比例最大(22.90%); 在森林各龄组中, 幼、中龄林约占浙江省森林生态系统碳储量的70.66%, 是碳储量的主要贡献者。浙江省森林生态系统平均碳密度为120.80 t·hm^-2, 乔木层、灌草层、凋落物层和土壤层碳密度分别为24.65 t·hm^-2、3.36 t·hm^-2、2.28 t·hm^-2和90.51 t·hm^-2。浙江省森林生态系统土壤层碳储量和生态系统碳储量呈极显著相关关系, 说明土壤层碳储量对浙江省森林生态系统碳储量贡献较大。浙江省天然林乔木层碳密度整体表现为过熟林>成熟林>近熟林>中龄林>幼龄林, 而人工林乔木层碳密度表现为过熟林>近熟林>成熟林>中龄林>幼龄林。浙江省幼、中龄林林分面积占比重较大, 占全省森林面积的76.76%, 若对现有森林进行更好的经营和管理, 可以增加浙江省森林的碳固存能力。     

海南岛森林生态系统碳储量及其空间分布特征

利用最新的森林资源二类调查分布数据和野外样地调查资料,采用InVEST模型和空间统计分析等方法,研究了海南岛森林生态系统碳储量及其空间分布特征。结果表明：海南岛森林生态系统总碳储量为338.15 TgC,其中地上生物、地下生物、凋落物和土壤的碳储量分别为85.12、18.73、2.90 TgC和231.40 TgC,所占比重依次为25.17%、5.54%、0.86%和68.43%。海南岛森林生态系统平均碳密度为147.66 MgC/hm²,其中地上生物、地下生物、凋落物和土壤碳密度分别为37.17、8.18、1.27 MgC/hm²和101.04 MgC/hm²。不同市县森林生态系统碳储量分布在8.55—35.40 TgC的范围内,最高的是琼中县。不同植被类型中,橡胶林的碳储量最高,占全岛森林生态系统总碳储量的27.72%;热带山地雨林的碳密度最高,达到249.64 MgC/hm²。在海拔梯度上,森林生态系统碳密度呈现先增加后减少的变化特征,在海拔600—1300 m范围内的碳密度最高,碳密度为20...     

基于InVEST模型估算富阳市森林生态系统碳储量

基于森林资源遥感影像数据资料和ArcGIS10.0软件,以属于典型亚热带气候的富阳市为案例,运用InVEST-Carbon模型对其森林生态系统碳储量进行估算,可视化定量富阳市森林生态系统碳储量并明确其空间分布规律。结果表明：富阳市森林生态系统碳储量分布具有明显的区域差异性,由东向西呈现高－低－高－低的分布带规律。富阳市森林生态系统总的碳储量为26.7437×106 t,其价值量为39.9042亿元;得出富阳市各类森林类型平均碳密度的高低分布为常绿阔叶林碳密度>针阔混交林碳密度>竹林碳密度>马尾松林碳密度>杉木林碳密度,这与浙江省生态公益林各主要林型的碳密度分布规律基本一致,得到其森林生态系统总的碳密度约为180.75 t.hm-2,高于浙江省生态公益林平均碳密度和全国森林平均碳密度。与基于森林二类清查资料,由生物量与蓄积量的关系式估算出的碳储量(28.3780×106 t)相差不大,InVEST模型可适用于森林生态系统碳储量的总体估算。通过研究可以得出,InVEST模型评估结果简明直观,导入较少的数据,将量化的森林碳储量以地图的形式表现出来。 InVEST模型还可用于对未来或多种模拟场景情况下的预测估算等,可为政府、非盈利组织和公司企业等自然资源的管理提供决策信息,其多功能和模块化的设计为权衡评估得失提供了有效的工具。     

典型亚热带森林生态系统碳密度及储量空间变异特征

以浙江省森林生态系统为研究对象,基于GIS网格布点,采集了838个森林样地样本(土壤、枯落物等),结合浙江省森林资源监测中心相关数据,利用地统计学和Moran's I相结合的方法系统研究了浙江省森林生态系统碳密度及碳储量空间变异特征。结果表明:浙江省森林生态系统平均碳密度为145.22 t/hm~2,其中森林植被、土壤、枯落物和枯死木层碳密度分别为27.34、108.89、1.79、1.38 t/hm~2。克里格空间插值和局部Moran's I指数结果表明碳密度空间分布规律呈现从西南向东北方向逐渐递减的趋势,与浙江省地形、地势较为一致,受海拔、树龄、森林类型、台风气候等自然因素和人类活动共同影响。浙江省森林生态系统碳储量为877.19 Tg C,森林植被、土壤、枯落物和枯死木层碳储量分别为203.88、656.20、10.84、6.27 Tg C,分别占总碳储量的23%、75%、1.3%、0.7%。在浙江省森林生态系统碳储量空间分布格局中,土壤层是森林生态系统中最大的碳库,约是森林植被层的3.22倍,是整个浙江省森林生态系统碳储量最主要的贡献者。浙江省森林资源丰富,大多数森林仍处于中幼龄林阶段,碳密度水平较低,但是中幼龄林生长速度较快,加强对全省中幼龄林的健康管理,是未来整体提升浙江省森林生态系统固碳潜力的关键。     

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。     

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.     

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.