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.     

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。     

森林可燃物及其管理的研究进展与展望

森林可燃物是森林生态系统的基本组成部分, 是影响林火发生及火烧强度的重要因素之一, 因此, 受到国内外学者的广泛关注。该文从以下4个方面综述了国内外可燃物研究的最新进展: 森林可燃物特性, 森林可燃物类型与火行为, 森林可燃物类型、载量的调查与制图, 森林可燃物管理。同时提出了我国森林可燃物今后的研究方向: 开展多尺度可燃物研究; 可燃物类型与火行为的研究; 把以试验观测为基础的静态研究与以空间技术和生态模型为基础的动态预测相结合, 研究可燃物处理效果; 全球气候变化背景下可燃物处理与碳收支。     

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。     

森林火成碳研究进展

火成碳是生物质或化石燃料不完全燃烧所形成的含碳物质的连续统一体,火成碳具有很高的稳定性,是全球一个重要的潜在碳汇,在全球碳循环和气候变化研究中具有重要的意义。森林生态系统作为陆地生态系统的主体,每年都经受不同大小和烈度的林火干扰,在森林生态系统中积累了大量火成碳;同时,在全球气候变暖条件下,林火面积和林火频次将增加,火成碳的积累将进一步增加,火成碳库已成为森林生态系统中的一个重要碳汇。然而,目前在森林生态系统碳循环及相关的生态系统模型中,均未考虑火成碳库的碳汇功能。本文从火成碳的鉴定与定量测定、森林中的火成碳、森林火成碳的生态作用、森林火成碳储量估算几个方面评述了森林火成碳的最新研究进展,最后,我们展望了森林火成碳未来发展方向,为我国森林碳预算和碳循环的相关研究提供参考。     

气候变化、林火和采伐对大兴安岭森林碳储量的影响

大兴安岭林区林火发生的频率受气候变化的影响将会增加,可能会增加该地区森林生态系统碳损失.本研究通过耦合森林生态系统模型和森林景观模型以模拟未来百年大兴安岭森林碳储量动态变化,量化气候变化、林火和采伐对森林碳储量的影响.结果表明: 虽然采伐和林火会抵消相当一部分由气候变化增加的碳储量,但气候变化仍然能够增加大兴安岭森林碳储量.未来100年该地区森林地上和土壤有机碳储量将会分别增加9%～22%和6%～9%.短期(0～20年)气候变化对大兴安岭森林碳储量的影响大于同期林火的影响,中期(30～50年)和长期(60～100年)气候变化对森林碳储量的影响小于林火和采伐的影响.由于未来大兴安岭地区气候变化及其林火干扰存在不确定性,导致未来该地区森林碳储量存在较大的不确定性.未来100年大兴安岭森林地上碳储量和土壤有机碳储量不确定性分别为12.4%～16.2%和6.6%～10.4%.为准确估算我国北方森林生态系统碳储量,需要考虑种子传播、林火和采伐的影响.     

林火干扰对森林生态系统土壤有机碳的影响研究进展

林火干扰是森林生态系统特殊而重要的生态因子,可改变生态系统的养分循环与能量传递。研究林火干扰对森林生态系统土壤有机碳的影响,有助于理解森林生态系统中土壤碳固持和碳循环过程,为制定科学合理的旨在减缓全球变化的林火管理策略具有重要意义。从4个方面阐述了林火干扰对森林生态系统土壤有机碳的影响及内在机制:分别从大尺度和小尺度两个方面阐述了林火干扰对土壤有机碳的影响及对森林生态系统碳循环与碳平衡的作用机制;探讨了不同林火干扰类型和林火干扰强度下,土壤活性有机碳对林火干扰的响应机制;阐明了林火干扰对土壤惰性有机碳的影响及作用机制;论述了林火干扰主要通过改变土壤有机碳的输入和输出过程进而影响土壤有机碳的稳定性及内在机制。最后提出了提高林火干扰对森林生态系统土壤有机碳影响定量化研究的4种路径选择:(1)全面比较研究不同林火干扰类型对土壤有机碳循环及其碳素再分配过程的功能特征;(2)进一步阐明林火干扰通过改变植被结构进而影响土壤生物群落结构,剖析土壤碳库循环的内在机制;(3)完善不同时空尺度下林火干扰对森林生态系统土壤碳库周转过程的定量化研究;(4)加强不同林火干扰类型土壤碳库稳定性差异的研究。     

中国森林土壤碳储量与土壤碳过程研究进展

森林是陆地生态系统的主体,是陆地上最大的碳储库和碳吸收汇。国内外研究表明,土壤亚系统在调节森林生态系统碳循环和减缓全球气候变化中起着重要作用。但是,由于森林类型的多样性、结构的复杂性以及森林对干扰和变化环境响应的时空动态变化,至今对森林土壤碳储量和变率的科学估算,以及土壤关键碳过程及其稳定性维持机制的认识还十分有限。综述了近十几年来我国森林土壤碳储量和土壤碳过程的研究工作,主要包括不同森林类型土壤碳储量、土壤碳化学稳定性、土壤呼吸及其组分、土壤呼吸影响机制、气候变化与土地利用对土壤碳过程的影响等;评述了土壤碳过程相关科学问题的研究进展,讨论了尚未解决的主要问题,并分析了未来土壤碳研究的发展趋势,以期为促进我国森林土壤碳循环研究,科学评价森林土壤碳固持潜力及其稳定性维持机制和有效实施森林生态系统管理提供科学参考。     

林火干扰对广东木荷林生态系统碳库的影响

森林碳库在调节CO₂浓度及减缓温室效应中发挥重要作用。选择广东木荷林为研究对象,通过相邻样地法,进行植被生物量、凋落物生物量和土壤样品的采样与分析,研究不同林火干扰强度对生态系统各碳库(植被、凋落物和土壤有机碳)及生态系统碳库产生的变化规律和空间分布格局及其影响因素。结果表明:(1)植被碳密度随着林火干扰强度增强而减少,但不同组分的植被碳密度表现不同,乔木碳密度在不同林火干扰强度下变化与植被碳密度变化一致,而草本碳密度则呈现相反的变化趋势。相同林火干扰强度下,植被各组分碳密度均以乔木层降低幅度最大。林火干扰均显著降低了凋落物碳密度(P<0.05),并随林火干扰强度的增加其降低幅度增大,但不同林火干扰强度对凋落物碳密度的影响有所差异。林火干扰降低了土壤有机碳密度,且降低幅度随土层深度增加而逐渐变小。(2)林火干扰有效改变了生态系统碳库的空间分布格局。对照样地木荷林土壤有机碳库占比为61.59%,重度林火干扰后,土壤有机碳库占比为70.96%呈上升趋势,占生态系统碳库的优势地位,而植被和凋落物碳库占比呈下降趋势,处于生态系统碳库的次要地位。(3)双因素方差分析表明,林火干扰强度和土层深度及其交互作用均对土壤有机碳密度有显著影响。林火干扰强度解释了土壤有机碳密度变异的8.78%,土层深度解释了土壤有机碳密度变异的70.29%,林火干扰强度和土层深度之间的交互作用解释了土壤有机碳密度变异的8.16%。研究发现:林火干扰降低了生态系统碳库,且随林火干扰强度增加,生态系统碳库减少幅度增大。轻度林火干扰对森林生态系统碳库的影响差异不显著,而中度和重度林火干扰对森林生态系统碳库的影响差异显著。研究结果对深化亚热带森林固碳效应的影响机制提供理论支撑。     

美国林火管理概况及分析

受气候变化和人为活动的影响,近年来全球重特大森林火灾频发,给生态系统、大气环境和人类健康带来重大影响.美国在林火管理方面积累了大量的实践经验.全面梳理美国林火管理的框架体系,可以为我国的森林防火工作提供有力借鉴.本文从美国林火政策的历史演变入手,系统介绍了政策演变的4个阶段及各阶段的特点,从可燃物管理、行政管理权责、火灾扑救和林火管理科研支撑4个方面对美国林火管理概况进行综合分析.同时,通过总结相关文献,提出美国未来可燃物管理、政策政治和火灾扑救3方面的改进策略.最后,通过对美国林火管理的综合分析,提出对我国林火管理的几点启示性意见,旨在推动建立健全具有我国特色的林火管理体系.