中亚干旱荒漠区植被碳储量估算

荒漠是陆地生态系统的重要组成部分,荒漠植被碳储量研究是陆地生态系统碳循环研究的重要内容之一。中亚五国及中国准噶尔荒漠是中亚干旱区的主体部分,目前关于该地区荒漠植被碳储量的研究尚属空白。在对准噶尔荒漠不同植被类型活生物量碳大规模调查的基础上,结合中亚干旱荒漠区植被图,利用平均生物量法初步估算了中亚区域荒漠植被碳储量。结果表明：中亚区域荒漠面积共310.37×104 km2,总生物量碳储量为57.03×10⁷ t,地上、地下生物量碳分别为28.87×10⁷ t和28.16×10⁷ t,各占50.63%和49.37%。各植被型中,温带半灌木、矮半灌木荒漠的生物量碳储量最大,达到14.17×10⁷ t （占24.84%）。中亚荒漠平均生物量碳密度为1.837 t/hm²,其中温带矮半乔木荒漠碳密度最大（2.367 t/hm²）。可以推测,在未来中亚地区降水持续增加的条件下下,中亚荒漠植被将会有更大的碳汇潜力。     

1999-2008年间中国森林土壤碳汇功能初步估算

基于样地资料、文献资料和森林资源清查资料,以及不同森林类型蓄积、生物量、年凋落量和土壤呼吸之间的函数关系,估算1999-2008年间中国森林生态系统的NEP(净生态系统生产力)、△Cbiomass(现存森林植被碳储量增量)和NR(非呼吸代谢消耗光合产物),再根据森林生态系统碳平衡方程,初步估算中国森林土壤碳汇(△Csoil=NEP-△Cbiomass-NR)。研究结果表明:中国森林生态系统总的NEP、△Cbiomass、NR和△Csoil分别为157.530、48.704、31.033和77.793 Tg C yr^-1,单位面积NEP、△Cbiomass、NR和△Csoil分别为101.247、31.303、19.945和49.999 g C mm^-2 yr^-1。中国森林土壤碳汇存在较大的空间差异,江西、湖南、浙江、福建、安徽、山西、陕西、广西和辽宁9省(区)森林土壤为碳源,释放的碳约为25.507 Tg C yr^-1。其他22个省(区)森林土壤为碳汇,吸收的碳约为103.300 Tg C yr^-1。本研究建立了基于森林资源清查资料的中国森林土壤碳汇评价方法,是对现有的基于统计资料进行森林生态系统碳循环研究的有益补充,将推动具有可比性的、按照一致性的研究方法开展的区域尺度森林土壤固碳功能研究。     

2005-2013年中国新增造林植被生物量碳库固碳潜力分析

本文利用2005-2013年林业统计年鉴中每个省市新造林面积和遥感分类提取得到的2010年土地覆被类型,结合公开发表的各类森林生长方程和各个时期的森林存活率,估算了中国新造林在2005-2100年生物量碳库变化及其固碳潜力。结果表明：2005-2013年中国新造林面积达到4394×10⁴ hm²,在自然生长状况下,到2020年新造林蓄积量增加16.8亿m³,生物量增加1.6 Pg,生物量碳库0.76 Pg C;新造林生物量碳库在2005-2100年中将增加2.11 Pg C,相当于目前现有森林生物量碳库的25%,约是过去20年森林总碳汇的1.5倍;新造林生物量碳密度逐年增加,最高达到48.1 Mg/hm²。整合林业统计年鉴以及遥感解译的森林类型对新造林生物量固碳潜力分析,研究表明新造林具有较大的碳汇潜力,对中国现有森林碳汇平衡有重要贡献。     

城市森林主要植被类型碳储量研究——以崇明岛为例

以崇明岛为研究区域,采用野外样方调查和实验室模拟相结合方法,研究崇明岛主要植被类型碳储量。结果表明:(1) 崇明岛不同森林植被类型其碳储量是不同,从大到小的排序为水杉、柳杉,黑松等针叶树为主的植被,其次是阔叶树林,最后香樟林;(2) 崇明岛的植被碳储量的分布有很大的空间差异性,主要分布在河流两岸、道路两侧以及居民区等;(3) 崇明岛主要植被类型的碳储量为491 212.16 Mg,平均碳密度为18.70 Mg/hm²,低于中国和世界的平均水平;(4) 根据本研究结果和存在的问题,就未来的发展方向进行讨论。     

气候变化和人类活动对干旱区植被生产力的影响

在全球变化的背景下，植被生产力发生了一系列的变化，如何定量的评估中国西北干旱区气候变化和人类活动对植被生产力的影响，对于应对气候变化，促进“一带一路”生态建设以及美丽中国建设具有重要的意义。以新疆为研究区，以植被净第一性生产力（NPP）作为评价指标，分析了2001—2016年气候变化和人类活动对植被恢复和退化的影响。结果表明：（1） 从2001—2016年，植被NPP有明显变化趋势的面积占植被覆盖区总面积的34.02%，其中30.58%的面积呈现恢复趋势，3.44%的面积呈现退化趋势，NPP平均每年增加634 Gg C·a^-1(Gg=10⁹ g)。（2） 由人类活动和气候变化引起植被恢复的面积占植被NPP变化总面积的42.03%和30.58%；在上述两个区域，NPP平均每年增加量分别为319 Gg C·a^-1和59 Gg C·a^-1。由人类活动和气候变化引起植被退化的面积占NPP变化总面积的57.63%和19.45%；其中，在上述两个退化区域，NPP平均每年分别减少68 Gg C·a^-1和7 Gg C·a^-1。（3） 不同植被类型中，人类活动对农作物、荒漠、草地、高山植被的恢复作用大于退化作用，对森林、灌丛、沼泽的退化作用大于恢复作用；气候变化对沼泽的退化作用大于恢复作用，对其他6种植被类型的恢复作用大于退化作用。总体上，人类活动是影响新疆植被恢复和退化的主要原因。     

塔里木河干流区天然植被的空间分布及生态需水

塔里木河流域荒漠河岸林具有重要的生态、经济和社会效益。本文以塔里木河干流的荒漠河岸林系统为对象,借助于卫星遥感、GIS等技术,研究塔里木河干流区各河段天然植被分布特征,应用缓冲区梯度分析方法对林地分布结构和生态需水进行分析。结果表明： （1）塔里木河干流区天然植被面积为146.1×10⁴ hm²,占研究区总面积的35.18%;北岸天然植被面积较南岸多46.34×10⁴ hm²。（2）塔里木河干流区荒漠河岸林分布随距离河道的增加呈波动下降趋势。在影响保护带、基本保护带和重点保护带下,天然植被保护范围分别为4.7～30.1 km、2.2～24.2 km和0.8～12.3 km。（3） 塔里木河干流区天然植被总的生态需水量为21.932×10⁸ m³,在重点保护带、基本保护带和影响保护带下,生态需水量分别为9.56×10⁸ m³、14.97×10⁸ m³和19.08×10⁸ m³。根据荒漠河岸林的分布特征和保护目标,对塔里木河干流用水作统一规划和协调是符合实际的生态治理措施。     

艾比湖流域植被生态需水量

基于遥感数据,通过SEBAL模型估算蒸散量,计算艾比湖流域不同植被类型下植被生长季（59月）的生态需水量。结果表明：研究区植被主要为牧草地、灌木林地、耕地、乔木林地,面积分别为13 944km²（50%）、8 071km²（29%）、5 022km²（18%）、566km²（2%）。SEBAL模型估算的日蒸散量7月最大,为4.36mm。5、6、8、9月日蒸散量分别为4.26、4.07、4.24、4.15mm。SEBAL模型估算结果整体相对误差在10%以内,在允许范围内。20002015年生长季植被生态需水量整体上呈现出增加-减少-增加的变化趋势,2000、2005、2010、2015年分别为151.003×10⁸、149.611×10⁸、144.431×10⁸、136.374×10⁸m³。各植被类型下的生态需水量相比,牧草地 > 灌木林地 > 耕地 > 乔木林地,牧草地约占总生态需水量的53%～55%,而灌木林地、耕地的生态需水量分别占21%～25%、19%～20%,乔木林地的生态需水量所占比例最小,仅为2%～3%。     

青藏高原生态系统固碳释氧价值动态测评

本文旨在定量评价青藏高原生态系统的固碳释氧价值及其动态变化,为改善区域生态环境提供参考。基于MODIS/NDVI数据,利用光能利用率模型测算净第一性生产(NPP)物质量,并通过光合作用方程式换算成固定CO₂和释放O₂的物质量,以此为基础,采用造林成本法和工业制氧法对青藏高原固碳释氧价值量进行估算。结果表明:2000年、2005年和2010年固定CO₂的价值分别为384.36×10⁹元、393.23×10⁹元和356.41×10⁹元,释放O₂的价值分别为408.31×10⁹元、415.02×10⁹元和378.61×10⁹元。2000-2005年固碳释氧价值增加了15.58×10⁹元,2005-2010年下降了73.23×10⁹元,而2000-2010年下降了57.65×10⁹元。固碳释氧价值在空间上呈现出从东南向西北递减的趋势,这与青藏高原的水热条件分布基本一致。在价值构成中,草原>森林>草甸>其它类型>灌丛>农田。2000-2010年青藏高原生态系统固碳释氧价值呈现减小趋势,表明近年来气候变化和人类活动导致青藏高原的生态环境出现了退化趋势。     

中国北方沙漠化土地时空演变分析

对2000年中国北方256×10⁴ km²区域内沙漠化土地的遥感监测结果表明:沙漠化土地总面积现已达到38.57×10⁴ km²,其中轻度和潜在沙漠化土地13.93×10⁴ km²,占沙漠化土地面积的36.1%;中度沙漠化土地9.977×10⁴ km²,占25.9%;重度沙漠化土地7.909×10⁴ km²,占20.5%;严重沙漠化土地面积6.756×10⁴ km²,占17.5%。与20世纪50年代后期到70年代中期和80年代后期的沙漠化土地发展状况相比,目前我国沙漠化土地演变趋势具以下特征:(1)沙漠化土地仍在蔓延,面积已由1987年的33.895×10⁴ km²增加到了2000年的38.569×10⁴ km²,13a中净增4.674×10⁴ km²;(2)沙漠化土地继续呈加速发展的趋势,年平均发展速率从20世纪50年代后期到70年代中期的1560 km²、70年代中期到80年代后期的2100 km²发展到90年代的3600 km²;(3)部分旱农区以及农牧交错地区沙漠化土地出现明显逆转,但荒漠草原地区沙漠化土地面积继续扩大,并且程度有所加剧。     

西鄂尔多斯荒漠灌丛生态系统碳密度

为了估算西鄂尔多斯天然荒漠灌丛生态系统碳密度并揭示碳储量在不同层片（灌丛植株、草本层、枯落物层及土壤层）、器官间的分配规律,以该区5种优势荒漠灌丛（沙冬青Ammopiptanthus mogolicus、霸王Zygophyllum xanthoxylum、四合木Tetraena mongolica、半日花Helianthemum songaricum和红砂Reaumuria songarica）群落为对象,测定了5种灌丛生态系统碳密度。结果表明：西鄂尔多斯5种荒漠灌丛生态系统碳密度40.28~55.51 t·hm^-2,其中土壤层碳密度占绝对优势（97.15%~98.51%）,为39.40~54.48 t·hm^-2,且在0~50 cm随着土层深度的增加而增加;植被层生物量密度垂直分布格局表现为灌丛层 > 草本层 > 枯落物层,灌丛层碳密度空间上表现为距离黄河越近碳密度越大（沙冬青和半日花灌丛生物量碳分别占各自植被层生物量密度的92.16%和62.42%）,而草本层碳密度表现出与之相反的规律;草本层根系生物量碳也是灌丛生态系统碳重要组成部分,碳密度8.41~38.29 g·m^-2,占植被层碳密度的5.36%~45.18%;除红砂灌丛外,灌丛草本层地下部分碳密度显著高于地上部分（P<0.05）;灌丛个体碳储量分布表现为枝条 > 根系 > 叶片,粗枝和粗根是单株灌丛碳储量的主要贡献者,且在灌丛种间差异显著（P<0.05）,根系生物量碳占植被层碳储量的20.00%~33.53%,叶片生物量碳占总植被层碳储量的2.02%~24.54%。     

Preliminary Estimation of Soil Carbon Sequestration of China’s Forests during 1999-2008

The National Forest Inventory (NFI) is an important resource for estimating the national carbon balance (These data were unpublished data, and we could only obtain the data before 2008 through data search by now). Based on the data from sample plots, the literature, and NFI, as well as the relationships between volume, biomass, annual litterfall and soil respiration of different forest types, the net ecosystem production (NEP), changes in forest biomass carbon storage (△Cbiomass) and non-respiratory losses (NR) of China’s forests during 1999-2008 were estimated, and the forest soil carbon sequestration (△Csoil) was assessed according to the carbon balance principle of the forest ecosystem (△Csoil = NEP - NR - △Cbiomass). The results showed that the total NEP, △Cbiomass, NR and △Csoil values for China’s forests were 157.530, 48.704, 31.033 and 77.793 Tg C yr^-1 respectively, and average NEP, △Cbiomass, NR, and △Csoil values were 101.247, 31.303, 19.945 and 49.999 g C m^-2 yr^-1 respectively. There were large spatial differences in forest soil carbon sequestration in different parts of China. The forest soil in Jiangxi, Hunan, Zhejiang, Fujian, Anhui, Shanxi, Shaanxi, Guangxi and Liaoning served as carbon sources and the carbon released was about 25.507 Tg C yr^-1. The other 22 provinces served as carbon sinks and the average carbon sequestration by forest soil came to 103.300 Tg C yr^-1. This research established a method for evaluating soil carbon sequestration by China’s forests based on the NFI, which is a useful supplement to current statistical data-based studies on the forest ecosystem carbon cycle, and can promote comparable studies on forest soil carbon sequestration with consistent research methods at the regional scale.     

秦巴山区马尾松林和油松林的空间分布及亚热带与暖温带界线划分

秦岭不仅是中国南北的地理分界线,也是中国亚热带和暖温带的气候分界线,在中国地理生态格局中占有重要的地位和作用。由于过渡带的复杂性、过渡性和异质性以及划分指标、研究目的的不同,学术界关于这一南北地理—生态分界线的具体位置一直有争论。为了进一步揭示秦巴山区过渡带的特征,明确中国南北地理—生态分界线的位置,本文选择马尾松（Pinus massoniana）林和油松（Pinus tabulaeformis）林这两类分别代表中国南方亚热带针叶林和北方温带针叶林的植被,结合研究区SRTM地形数据、气温和降水数据等,以年降水、最冷月（1月）气温、最热月（7月）气温和年均温为气候指标,详细分析了这两类植被在秦巴山区的空间分布及二者分界线处的气候条件。结果表明：① 马尾松林和油松林的分界线及相应位置的气候指标可以作为亚热带与暖温带界线划分的植被—气候指标之一。秦巴山区亚热带针叶林（马尾松林）与温带针叶林（油松林）的分界线位于伏牛山南坡至汉中盆地北缘一线（秦岭南坡）海拔1000~1200 m处;分界线处气候指标稳定：年降水750~1000 mm,年均温12~14 ℃,最冷月气温0~4 ℃,最热月气温22~26 ℃。② 通过综合的植被—气候指标来划分秦巴山区亚热带和暖温带的界线,能更科学地确定气候带分界线的位置及过渡带的特征,更全面地反映地表植被—气候格局的变化。此外,秦巴山区亚热带与暖温带的界线应该是由亚热带与暖温带针叶林分界线、阔叶林分界线、灌丛分界线等组成的一个过渡带。本文的研究结果为亚热带与暖温带划分指标的选取提供了一定的科学依据。     

中国东南部植被NPP的时空格局变化及其与气候的关系研究

基于2001~2010年MOD17A3年均NPP数据和气象站点气温、降水资料,利用GIS空间分析技术和数理统计方法研究中国东南部植被NPP的时空格局、动态变化及与气候要素的关系。结果表明,中国东南部植被年均NPP总体上呈现从南到北、由东至西逐渐减少的分布,不同植被类型的NPP存在明显差异,以常绿阔叶林最高,落叶针叶林最低。2001~2010年间,植被NPP整体上略有减少。空间上植被NPP在南部地区明显减少,而在北部地区明显增加。植被NPP与降水和气温的相关性均表现出明显的地域差异。     

东北地区植被分布全球气候变化区域响应

根据东北地区生态气候环境和生物地理规律对Holdridge生命地带分类系统进行修正,将东北地区植被分为寒温带湿润森林、寒温带潮湿森林、温带湿润森林、暖温带湿润森林、温带半湿润森林草甸草原、温带半湿润草甸草原、温带半干旱典型草原、暖温带半湿润草甸草原和暖温带半干旱典型草原等9 个生命地带并分析了其空间分布特征。运用大气环流模式分析东北地区由于温室气体增加导致的气候变化趋势。以此为基础评价东北地区植被分布的区域响应。全球气候变暖情景下,东北地区暖温带和温带范围明显扩大,而寒温带范围缩小甚至退出东北地区,植被分布界限显著北移;同时湿润区面积减少半湿润区和半干旱区扩大,导致森林面积缩小草原面积扩大。     

近20年海南岛森林生态系统碳储量变化

热带森林在碳循环研究中有重要作用。根据目前森林碳储量的计算方法和海南森林资源二类调查数据 ,估算了不同时段的碳储量 ,并分析其动态变化特点。结果表明 :海南森林碳储量从 1979年的 30 4 5TgC增加到 1998年的 37 74TgC ,年均增加 0 36 4 5TgC ,增长率为1 19% ,是全国平均增长率的 2 5倍 ;海南森林在碳循环中起不断增强的碳汇作用 ;森林碳密度呈加速减少趋势 ,储碳潜力将很大 ;随着海南全面禁止采伐和封育等林业措施的实施 ,森林面积扩大 ,林龄结构改善 ,储碳能力将进一步提高 ,海南森林在全国或全球碳循环中的作用和社会价值与意义将日渐突出。通过对碳储量计算不确定性的分析和讨论 ,提出应加强对森林群落各层次生物量的实测与实地监测研究 ,统一计算方法 ,以提高碳储量计算的精度     

中国森林生态系统植被碳储量 时空动态变化研究

森林是陆地生态系统的主体, 在全球碳循环中起着十分重要的作用。本文利用20 世纪70 年代以来的六次森林清查资料, 结合森林生物量实测数据, 采用分树种、分龄组的生物量—蓄积 拟合关系, 估算了中国20 世纪70 年代以来森林植被碳储量的动态变化。结果表明: 我国六次森 林资源清查中森林的植被总碳储量分别为3.8488PgC、3.6960PgC、3.759PgC、4.1138PgC、 4.6563PgC 和5.5064PgC, 虽然存在一定的波动现象, 但总体增长趋势明显, 尤其是80 年代以来, 植被碳储量净增加1.8104PgC, 平均每年以0.0823PgC 的速率增加, 这表明80 年代以来我国森林 植被一直起着明显的CO₂ 汇的作用。从碳密度的变化看, 70 年代以来我国森林植被平均碳密度 增长了3.001Mgha ^-1, 其中幼龄林与中龄林碳密度分别增长5.2871Mgha ^-1 和0.6022 Mgha ^{-1<,sup>, 而成 熟林碳密度却降低了0.7581Mgha -1, 可见中国森林植被的碳汇功能主要来自于人工林的贡献, 而 且随着幼龄林、中龄林碳储量和碳密度的增长, 中国森林植被的碳汇功能将进一步增强。我国森 林植被碳储量和碳密度空间差异显著, 森林植被碳库主要集中于东北和西南地区, 平均碳密度以 西南、东北以及西北地区为大, 中国森林植被碳储量和碳密度的这种空间分布规律与人类活动对 森林的干扰强度密切相关。}     

Combining LPJ-GUESS and HASM to simulate the spatial distribution of forest vegetation carbon stock in China简

It is very important in accurately estimating the forests＇ carbon stock and spatial distribution in the regional scale because they possess a great rate in the carbon stock of the terrestrial ecosystem. Yet the current estimation of forest carbon stock in the regional scale mainly depends on the forest inventory data, and the whole process consumes too much labor, money and time. And meanwhile it has many negative influences on the forest carbon storage updating. In order to figure out these problems, this paper, based on High Accuracy Surface Modeling （HASM）, proposes a forest vegetation carbon storage simulation method. This new method employs the output of LPJ-GUESS model as initial values of HASM and uses the inventory data as sample points of HASM to simulate the distribution of forest carbon storage in China. This study also adopts the seventh forest resources statistics of China as the data source to generate sample points, and it also works as the simulation accuracy test. The HASM simulation shows that the total forest carbon storage of China is 9.2405 Pg, while the calculated value based on forest resources statistics are 7.8115 Pg. The forest resources statistics is taken based on a forest canopy closure, and the result of HASM is much more suitable to the real forest carbon storage. The simulation result also indicates that the southwestern mountain region and the northeastern forests are the important forest carbon reservoirs in China, and they account for 39.82% and 20.46% of the country＇s total forest vegetation carbon stock respectively. Compared with the former value （1975-1995）, it mani- fests that the carbon storage of the two regions do increase clearly. The results of this re- search show that the large-scale reforestation in the last decades in China attains a signifi- cant carbon sink.     

Climatic and Topographical Factors Affecting the Vegetative Carbon Stock of Rangelands in Arid and Semiarid Regions of China

Rangeland systems play an important role in ecological stabilization and the terrestrial carbon cycle in arid and semiarid regions. However, little is known about the vegetative carbon dynamics and climatic and topographical factors that affect vegetative carbon stock in these rangelands. Our goal was to assess vegetative carbon stock by examining meteorological data in conjunction with NDVI (normalized difference vegetation index) time series datasets from 2001-2012. An improved CASA (Carnegie Ames Stanford Approach) model was then applied to simulate the spatiotemporal dynamic variation of vegetative carbon stock, and analyze its response to climatic and topographical factors. We estimated the vegetative carbon stock of rangeland in Gansu province, China to be 4.4× 10¹⁴ gC, increasing linearly at an annual rate of 9.8×10¹¹ gC. The mean vegetative carbon density of the whole rangeland was 136.5 gC m^-2. Vegetative carbon density and total carbon varied temporally and spatially and were highly associated with temperature, precipitation and solar radiation. Vegetative carbon density reached the maximal value on elevation at 2500-3500 m, a slope of >30°and easterly aspect. The effect of precipitation, temperature and solar radiation on the vegetative carbon density of five rangeland types (desert and salinized meadow, steppe, alpine meadow, shrub and tussock, and marginal grassland in the forest) depends on the acquired quantity of water and heat for rangeland plants at all spatial scales. The results of this study provide new evidence for explaining spatiotemporal heterogeneity in vegetative carbon dynamics and responses to global change for rangeland vegetative carbon stock, and offer a theoretical and practical basis for grassland agriculture management in arid and semiarid regions.     

中亚热带山区土地利用变化对土壤CO2排放的影响

对中亚热带山区天然常绿阔叶林、次生常绿阔叶林、人工林(针叶林和阔叶林)、柑橘园和坡耕地等典型土地利用方式土壤CO₂排放连续3a定位观测,结果表明:天然林改为其它土地利用方式后,土壤CO₂排放量显著减少32%~63%,主要原因为地上凋落物归还量减少,地下细根生物量和周转下降,频繁人为干扰和严重水土流失引起土壤有机碳库数量和质量大幅下降。本区天然林改为次生(人工)林,土壤CO₂排放量减幅(32%~48%)高出热带平均水平(29%),改为农业用地,土壤CO₂排放量减幅(50%~63%)高出全球平均水平(33%)。     

中国植被类型区大气增温趋势及其不对称性研究

利用1962~2011年中国各植被类型区的452个站点的气温资料,分析了各植被类型区的年平均温度和极端温度随时间的变化趋势。结果表明：① 过去50 a间,中国各植被类型区年平均气温、年平均最高温、年平均最低温都显著升高,并且最低温增温速度快于最高温增温速度,呈温差减小的不对称增温趋势;同时,寒冷地区增温速度高于温暖地区的增温速度,其中寒温带森林的增温幅度超过亚热带森林的2倍。近30 a间,寒温带森林区和温带森林区增温速度减缓,其他各植被类型区增温速度加快,呈现出热带、亚热带地区增温速度高于温带、寒温带地区的空间特点;② 最高温增温速度在变快,最低温增加速度在变慢,多个植被类型区的最高温增温速度高于最低温增温速度,呈现出一种新的不对称增温趋势,即最高温与最低温间的温差在加大;③ 过去50 a和近30 a间,生长季和非生长季的温度变化多样,并分别对年平均温度产生了不同的影响,而生长季和非生长季温度的不同变化分别决定于其最高温和最低温的多样变化。