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。}     

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。     

崇明岛环岛芦苇地上部分固碳能力估算

2011年3~10月,基于实地样方采样和实验室测定,调查崇明岛环岛芦苇(Phragmites australis)带中芦苇的生物量和初级生产力,研究芦苇地上部分的固碳能力及其影响因子。结果表明,崇明岛芦苇地上部分年固碳能力为0.28~1.02 kg/(m2·a),平均年固碳能力为(0.67±0.19)kg/(m2·a),其低于长江口湿地保护区(崇明岛东滩、杭州湾)芦苇的年固碳能力,但高于黄河三角洲保护区湿地芦苇的年固碳能力;芦苇生长的主要影响因子为气象灾害和人为干扰,收割区域的芦苇群落生物量(p=0.021)和茎秆密度(p=4.6×10-6)显著高于未收割区域;芦苇分布主要受土壤盐度限制;芦苇表现型与人为干扰和土壤盐度密切相关;芦苇生长的中后期是受环境因子影响的关键时期。     

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     

祁连山国家公园森林地上碳密度遥感估算

准确、及时地绘制森林地上碳密度图是了解全球碳循环的必要条件.虽然星载激光雷达(如ICESat/GLAS)数据已被广泛用于估算大尺度的森林地上碳密度分布,但地形坡度对GLAS提取冠层高度精度的影响往往限制了其在山区森林的应用.通过以祁连山国家公园为研究区域,结合GLAS数据、Landsat OLI(Operational...     

藏北高原草地生态系统碳储量及其影响因素（英文）

探究草地生态系统碳储量及其驱动因素对实现双碳目标具有重要意义,藏北高原作为我国重要的草地生态系统,其碳储量现状,空间格局以及驱动因素仍存在很大的争议。本文基于藏北高原150个实测样点数据,通过克里金插值和统计方法,评估分析了藏北高原草地生态系统的地上生物量碳密度、地下30 cm深度根系碳密度和土壤碳密度及其空间分布,以及各碳库的主要影响因素。结果表明：藏北高原地上生物量碳密度平均为0.038 kg C m^-2,地下生物量碳密度平均为0.284 kg C m^-2,土壤碳密度值最大,平均为7.445 kg C m^-2。藏北高原草地生态系统总碳储量约为4.08 Pg C,其中植被碳库0.58 Pg C(包括地上生物量和地下生物量),土壤碳库2.58 Pg C (其余分布在裸地中),碳储量分布格局呈现出从东南向西北递减趋势。植被碳库0.58 Pg C(包括地上生物量和地下生物量),约占青藏高原植被碳库的28.29%;土壤碳库2.58 Pg C,约占青藏高原土壤碳库的26.60%。降水、温度和土壤质地均影响生态系统碳储量,其中降水...     

2010—2060年中国森林生态系统固碳速率省际不平衡性及调控策略

森林生态系统具有很高的固碳潜力,是陆地碳汇的主体。准确估算各省（自治区）森林生态系统固碳速率,是科学制定碳中和技术路线及相应调控政策的重要依据。然而,目前有关中国不同省份森林生态系统未来固碳潜力的研究非常罕见。利用中国森林生态系统固碳模型（FCS）并结合3种未来气候情景（RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5）,定量评估了2010—2060年间各省现存森林生态系统的固碳速率。研究发现：中国区域内各省的森林生态系统固碳速率介于0.01~36.74 Tg C/a,平均值为(10.09±0.43) Tg C/a。省际间森林固碳速率存在非常大的差异,其中东部地区各省的单位面积固碳速率大于西部地区;但考虑到单位GDP固碳速率和人均固碳速率后则表现为西部地区明显更大。此外,各省人均碳固存速率与其人均GDP之间存在显著负相关关系。因此,省际间森林生态系统固碳速率存在明显的区域不均衡性,要真正地持续实现其碳汇潜力需要在技术和政策层面做出重大调整。结合中国贫困区与高生态碳汇区的重叠,不能仅仅依靠传统碳贸易,亟需研究制定符合中国特色的“区域碳补偿”措施,在保障区域协调发展的基础上使西部或不发达地区民众能自愿/自觉加强对森林的保护、保持甚至提升森林碳汇,使森林在实现碳中和战略中发挥更大作用。     

“草地生态系统碳循环过程”研究进展

我国草地生态系统碳素总贮量为308 PgC,占陆地生态系统碳素总储量的15·2%,草地生态系统在碳循环研究中占有重要的位置。草地生态系统碳循环具有其独特的生物地球化学循环过程和作用,主要表现为:碳素储量绝大部分集中于土壤中,地上生物量中仅为10%;草地生态系统不像森林生态系统那样具有明显的地上生物量,但由于地上部分受放牧、农垦等的影响碳循环远较森林生态系统要强烈,地上部分碳循环不仅速度快,而且向大气排放CO2的作用明显;作为主要碳贮存库的地下部分,由于草地所处的特殊地理位置和气候条件,导致其地下部分分解普遍较慢,草地作为CO2汇的作用更为明显。因此,对于草地生态系统独特的碳循环过程与机制的研究     

海岸带景观破碎化对固碳服务流的影响

蓝碳作为解决全球气候变化问题的长期方案之一,其和谐的供需动态关系对促进区域碳平衡和可持续管理具有重要意义。随着海岸带社会经济的快速发展,海岸带景观破碎化显著,直接影响其系统中能量流、物质循环等生态过程。然而,海岸带景观破碎化对固碳服务供需关系及流的影响尚不明确。基于此,本文在建立海岸带景观破碎化对固碳服务流影响框架基础上,综合土地利用数据、碳储量采样数据和夜间灯光数据,运用移动窗口法、InVEST模型及网络模型,以中国北方典型淤泥质海岸带——辽河三角洲为例开展实证研究。结果表明：(1) 1995—2020年随着辽河三角洲景观破碎化加剧,固碳服务需求量增加3044万t,固碳服务供给量先增后减,整体变化不显著,固碳服务供需差从1995年449万t增加到2020年3376万t;(2)不同人类活动强度导致的景观破碎化对固碳服务流流量的负面影响存在差异,其中对农业围垦区更为显著,对工业港口围垦区的影响呈先增后减趋势,而对芦苇湿地作用甚微;(3)景观破碎化对固碳服务流空间格局的影响体现在固碳服务流网络密度及连通性上,其引起服务流中断、服务流方向改变;(4)芦苇保护区和农业围垦区具有重要生态功能,应...     

中国森林生态系统的植物碳贮量及其影响因子分析

利用中国第四次(1989~1993年)森林资源清查资料,指出中国森林植被的总碳贮量和碳密度分别为 3 778.1Tg(1Tg = 10¹² g)和41.321 Mg/hm²(1 Mg= 10⁶ g),其分布很不均衡,东北和西南各省的碳贮量和碳密度较大。中国森林碳贮量约占世界的1.1%,森林碳密度低于世界平均水平,但中国森林以中、幼龄林为主,占80%以上,表明中国森林植被具有巨大的固碳潜力,对全球碳循环具有重要作用。同时,采用多元线性回归模型、标准系数法定量分析了气候因子对森林植被碳贮量的影响程度,指出气温对森林植被碳贮量的贡献大于降水。     

Redistribution of forest biomass in an heterogeneous environment of subtropical Andes undergoing agriculture adjustment

Estimations of the carbon stored in the above-ground biomass are important from traditional, ecological and forestry to contemporary climate and land-use change perspectives. Carbon sequestration and storage is reduced by deforestation and degradation and enhanced by forest regrowth and expansion. Recent studies show that forests are experiencing redistribution at different scales. Regions with steep topographical gradients simultaneously experience these four processes, upon which the final carbon balance in forests depends, but large scale patterns of above-ground carbon changes within forests have generally been overlooked. We developed above-ground carbon maps for 2000 and 2012 in a heterogeneous environment of subtropical Andes to a) explore the patterns of change in relation to biophysical variables and forests types and b) calculate the relative contribution of within forest carbon change and of forest expansion/deforestation to total above-ground carbon balance. Above-ground carbon trends showed spatial variation: biomass losses occurred in dry forests at low-mid elevations, while gains were restricted to higher elevation forests. Within forest changes implied larger changes in carbon stocks (+361976 Mg C) and in an opposite direction than deforestation and reforestation (−56750.16 Mg C), and determined an overall stability in terms of above-ground carbon for the study period. These contrasting patterns of above-ground change may be representative of larger heterogeneous regions such as tropical and subtropical Andes, and highlight the need of explicitly accounting for within forests change in current carbon regional balances.     

陆地碳循环研究进展

近年发表的关于陆地碳循环的国内外论著反映出如下观点 :1陆地主要的碳库 -陆地生物圈、土壤圈和岩石圈的碳贮量分别为 560 Pg C、 1 40 0～ 1 50 0 Pg C(有机碳 )、 2 .0× 1 0 7Pg C(有机碳 ) ,其中岩石圈中化石燃料的贮量约为 50 0 0～ 1 0 0 0 0 Pg C;2大气 CO2“未知汇”的量大概在 0 .7～ 3.1 Pg C之间 ,“未知汇”可能存在于中纬度地区 ;3土地利用与土地覆被变化造成的 CO2 排放量估计值差异较大 ,可能在 0 .6～ 3.6Pg C之间 ;4陆地碳循环模型已从静态模型发展到动态模型 ,而且更加注重大气 CO2 浓度增加和 LUCC对碳循环的影响以及 C、 N、 P和 S等循环的耦合作用。     

Sensitivity of the backscatter intensity of ALOS/PALSAR to the above-ground biomass and other biophysical parameters of boreal forest in Alaska

We investigated the potential of ALOS/PALSAR for estimating the above-ground biomass (AGB) and other biophysical parameters (tree height, diameter at breast height (DBH), and tree stand density) in the boreal forest of Alaska. In July 2007, forest surveys were conducted along a south–north transect (150°W) to profile the ecotone from boreal forest to tundra in Alaska. In situ parameters were measured in 29 forests by a combination of the Bitterlich angle-count sampling method and the sampled-tree measuring method. These in situ values were compared with the backscatter intensity of ALOS/PALSAR. A strong positive logarithmic correlation was found between the backscatter intensity and the forest AGB, with the correlation being stronger in the HV than in the HH polarization mode. No obvious saturation was found in the sensitivity of the HV mode backscatter intensity to the forest AGB up to 120.7 Mg ha^?1. Similarly, a robust sensitivity was found in the HV backscatter intensity to both tree height and DBH, but weak sensitivity was observed for tree density. The regression curve of HV backscatter intensity to the forest AGB appeared to be intensified by the uneven forest floor, particularly for forests with small AGB. The geographical distribution of the forest AGB was mapped, demonstrating a generally south-rich and north-poor forest AGB gradient.     

基于 FAREAST 模型的青海云杉中-幼龄林生物量 碳沿海拔梯度分布特征

为预测未来青海云杉在不同海拔梯度上的分布范围,基于 FAREAST 模型,对祁连山西部、 中部和东部 3 个站点的青海云衫（Picea crassifolia）中-幼龄林（0～60 a）生物量碳的海拔分布特征进 行模拟。结果表明：（1）在同一站点,青海云杉幼苗幼树生物量碳在中间海拔分布最多,集中在海 拔 2 800～3 100 m 之间,此范围以外,生物量碳随之减少。（2）不同站点比较,青海云杉幼苗幼树平 均生物量碳在祁连山中部最高,达到 27.48 ± 5.51 t·C·hm-2,其次为东部的 24.56 ± 3.50 t·C·hm-2 和 西部的 23.80 ± 2.07 t·C·hm-2。（3）青海云杉幼苗幼树分布的海拔范围约在 2 500～3 400 m 之间,但 不同站点间存在差异。模拟得出,祁连山区青海云杉幼苗幼树生物量碳分布存在最佳海拔区间 2 800～3 100 m,高于或低于该区间时,青海云杉的生长和更新过程将会受到限制。祁连山中部青 海云杉幼苗幼树生物量碳高于东部和西部,表明中部是青海云杉生长和潜在分布的最佳区域,导 致东、西部区域更新较差的原因可能是由于东部受人类活动的影响更加频繁,而西部山区则可能 更易受干旱胁迫的影响。     

Spatial pattern of grassland aboveground biomass and its environmental controls in the Eurasian steppe

Vegetation biomass is an important component of terrestrial ecosystem carbon stocks. Grasslands are one of the most widespread biomes worldwideplaying an important role in global carbon cycling. Thereforestudying spatial patterns of biomass and their correlations to environment in grasslands is fundamental to quantifying terrestrial carbon budgets. The Eurasian steppean important part of global grasslandsis the largest and relatively well preserved grassland in the world. In this studywe analyzed the spatial pattern of aboveground biomass(AGB)and correlations of AGB to its environment in the Eurasian steppe by meta-analysis. AGB data used in this study were derived from the harvesting method and were obtained from three data sources(literatureglobal NPP database at the Oak Ridge National Laboratory Distributed Active Archive Center(ORNL)some data provided by other researchers). Our results demonstrated that:(1) as for the Eurasian steppe overallthe spatial variation in AGB exhibited significant horizontal and vertical zonality. In detailAGB showed an inverted parabola curve with the latitude and with the elevationwhile a parabola curve with the longitude. In additionthe spatial pattern of AGB had marked horizontal zonality in the Black Sea-Kazakhstan steppe subregion and the Mongolian Plateau steppe subregionwhile horizontal and vertical zonality in the Tibetan Plateau alpine steppe subregion.(2) Of the examined environmental variablesthe spatial variation of AGB was related to mean annual precipitation(MAP)mean annual temperature(MAT)mean annual solar radiation(MAR)soil Gravel contentsoil p H and soil organic content(SOC) at the depth of 0–30 cm. NeverthelessMAP dominated spatial patterns of AGB in the Eurasian steppe and its three subregions.(3) A Gaussian function was found between AGB and MAP in the Eurasian steppe overallwhich was primarily determined by unique patterns of grasslands and environment in the Tibetan Plateau. AGB was significantly positively related to MAP in the Black Sea-Kazakhstan steppe subregion(elevation 3000 m)the Mongolian Plateau steppe subregion(elevation 3000 m) and the surface(elevation ≥ 4800 m) of the Tibetan Plateau. Neverthelessthe spatial variation in AGB exhibited a Gaussian function curve with the increasing MAP in the east and southeast margins(elevation 4800 m) of the Tibetan Plateau. This study provided more knowledge of spatial patterns of AGB and their environmental controls in grasslands than previous studies only conducted in local regions like the Inner Mongolian temperate grasslandthe Tibetan Plateau alpine grasslandetc.     

1980s-2010s中国陆地生态系统土壤碳储量的变化

土壤作为陆地生态系统有机碳库的主体,在全球碳循环中起着重要作用。然而,当前区域土壤有机碳储量的变化情况及其碳源/汇功能仍然不清楚。利用中国1980s （1979-1985年）第二次土壤普查数据,同时收集整理2010s（2004-2014年）已发表的有关中国土壤有机碳储量（0~20 cm和0~100 cm）的文献数据,综合评估了1980s-2010s中国土壤有机碳储量的变化情况,并分析森林、草地、农田和湿地等生态系统土壤碳源/汇功能;同时结合现有的中国植被碳储量变化研究,进一步探讨了1980s-2010s中国陆地生态系统的碳源/汇效应。研究发现：① 1980s-2010s中国土壤（0~100 cm）有机碳储量净增长3.04±1.65 Pg C,增长速率为0.101±0.055 Pg C yr^-1,其中表层土壤（0~20 cm）的碳汇效应明显;② 森林土壤是固碳主体,净增长2.52±0.77 Pg C,而草地和农田土壤增长有限,分别为0.40±0.78和0.07±0.31 Pg C;③ 湿地有机碳储量净减少0.76±0.29 Pg C;④ 中国陆地生态系统的碳汇效应较强,总碳汇量相当于同期（1980-2009年）化石燃料和水泥生产排放CO₂总量的14.85%~27.79%。随着中国森林和草地生态系统植被和土壤的进一步保护、恢复和重建,中国陆地生态系统具有较大的碳汇潜力,在未来全球碳平衡中将发挥更大的作用。     

Detecting the storage and change on topsoil organic carbon in grasslands of Inner Mongolia from 1980s to 2010s

Soil carbon sequestration and potential has been a focal issue in global carbon research. Under the background of global change, the estimation of the size as well as its change of soil organic carbon（SOC） storage is of great importance. Based on soil data from the second national soil survey and field survey during 2011–2012, by using the regression method between sampling soil data and remote sensing data, this paper aimed to investigate spatial distribution and changes of topsoil（0–20 cm） organic carbon storage in grasslands of Inner Mongolia between the 1980 s and 2010 s. The results showed that：（1） the SOC storage in grasslands of Inner Mongolia between the 1980 s and 2010 s was estimated to be 2.05 and 2.17 Pg C, with an average density of 3.48 and 3.69 kg C·m–2, respectively. The SOC storage was mainly distributed in the typical steppe and meadow steppe, which accounted for over 98% of the total SOC storage. The spatial distribution showed a decreased trend from the meadow steppe, typical steppe to the desert steppe, corresponding to the temperature and precipitation gradient.（2） SOC changes during 1982–2012 were estimated to be 0.12 Pg C, at 7.00 g C·m–2·yr–1, which didn＇t show a significant change, indicating that SOC storage in grasslands of Inner Mongolia remained relatively stable over this period. However, topsoil organic carbon showed different trends of carbon source/sink during the past three decades. Meadow steppe and typical steppe had sequestered 0.15 and 0.03 Pg C, respectively, served as a carbon sink; while desert steppe lost 0.06 Pg C, served as a carbon source. It appears that SOC storage in grassland ecosystem may respond differently to climate change, related to vegetation type, regional climate type and grazing intensity. These results might give advice to decision makers on adopting suitable countermeasures for sustainable grassland utilization and protection.     

1980s-2010s内蒙古草地表层土壤有机碳储量及其变化

以我国内蒙古草原为研究区域,结合1982-1988年第二次土壤普查资料以及2011-2012年实地考察数据,构建了基于遥感数据和土壤数据的区域表层土壤有机碳储量估算方法,对研究区1980s和2010s表层土壤有机碳储量、空间分布特征及其变化进行研究,结果表明：(1) 1980s、2010s内蒙古草地表层土壤 (0~20 cm) 有机碳储量分别为2.05 Pg C、2.17 Pg C,土壤有机碳密度约为3.48 kg C·m^-2、3.69 kg C·m^-2,其空间分布上呈现从草甸草原、典型草原、荒漠草原逐渐降低的特征;(2) 1982-2012年间,内蒙古草地表层土壤有机碳储量略有增加,但增加幅度较小,其中草甸草原和典型草原表层土壤有机碳储量增加,荒漠草原则表现为减少。研究结果将为研究区因地制宜地采取固碳措施,实现草地可持续管理提供科学参考。