近30年玛纳斯河流域土地利用/覆被变化对植被碳储量的影响

天然植被退化,部分转变为人工植被和人类聚居区是干旱区绿洲过程的重要表现之一,而目前对土地利用变化影响植被碳储量的机制还不十分清楚。论文尝试采用CASA模型及1976—2007年4期9月份Landsat卫星影像估算玛纳斯河流域9种植被类型的净初级生产力,并通过植物枯损模型估算了流域内植被碳密度,进而估算出流域内各类型植被碳储量,最后分析土地利用/覆被类型间的转移对植被碳储量的影响。结果表明,在1976—2007年间,受农作物种植结构及品种变化影响,绿洲农田植被碳密度变化较大;同期流域植被碳储量共增加了50.50×104t C,其中林地被乱砍乱伐,灌木林地、天然牧草地退化为荒草地使得流域植被碳储量减少了1.21×104t;林地、农田、荒草地以及未利用地之间的转移使得流域植被碳储量总共增加了18.52×104t C。研究结果显示,流域内植被碳储量总体呈增加趋势,且农田是影响流域植被碳储量的主要因素。     

干旱沙区人工固沙植被演变过程中土壤有机碳氮储量及其分布特征

通过测定干旱沙区不同年代人工植被固沙区土壤剖面1 m深度容重和有机碳、全氮含量,估算了人工固沙植被演变过程中土壤有机碳和全氮储量特征及其垂直分布格局.研究表明,干旱沙区人工固沙植被演变过程中,0～100 cm深土壤有机碳和全氮储量均呈增加趋势;有机碳氮储量表现出了固沙初期的显著增加期(<16 a),随后的缓慢增加积累期(16～25 a),及后期的显著增加期(>25 a),该变化趋势主要体现在0～20 cm的表层.土壤有机碳氮储量增加程度随深度增加有降低趋势,并且表层土壤(0～20 cm)有机碳和全氮储量远大于深层土壤(20～100 cm);固沙初期土壤有机碳和全氮储量的增加体现在0～100 cm各个深度,而随后积累期主要体现在0～20 cm深度,固沙后期的增加也主要在0～20 cm深度,20 cm以下增加不明显;0～100 cm深土壤有机碳氮储量表聚性随固沙植被演变越来越明显.明确了降水<200 mm的沙区人工固沙过程中植被和土壤特征的改变对土壤有机碳氮储量及分布特征的影响,为更好地理解干旱人工植被区的碳循环特征和预测该生态系统与气候变化间的反馈关系奠定了基础.     

印江槽谷型喀斯特地区植被碳储量及固碳潜力研究

以印江槽谷型喀斯特石漠化地区11种植被类型(人工纯林、人工混交林、天然纯林、天然混交林、疏林、竹林、经果林、灌木林、石山地、宜林地、草地)为研究对象,分析了植被碳储量的空间分布格局,并对区域植被固碳速率、碳储量进行了估算,并预测了理论最大固碳潜力。结果表明:印江研究区植被碳储量空间分布为,乔木层(25.06t/hm2)灌木层(3.51t/hm2)草本层(1.10t/hm2),其平均固碳速率为10.63t/(hm2·a),植被碳储量为172.23×103 t,植被理论最大固碳潜力为94.02t/hm2。研究结果对于评价和估计印江槽谷型喀斯特石漠化地区森林的碳汇功能,以及提高碳储量有重要意义。     

近50a玛纳斯河流域土地利用/覆被变化对碳储量的影响

土地利用变化对碳收支的影响是当前全球变化研究领域的重点内容之一,中国西北干旱区土地利用变化对陆地生态系统碳收支的影响尚不清楚。论文以西北干旱区流域绿洲水土开发的典范--玛纳斯河流域为研究区,基于Bookkeeping模型,利用多期土地覆被类型图、植被和土壤碳密度历史文献及实地调查资料,开展玛纳斯河流域近50 a荒漠转变为绿洲农田和农田弃耕两种主要土地覆被变化对碳收支的影响研究。玛纳斯河流域的垦殖活动有利于碳储量的增加,在1962-2008年的46 a间,土地利用变化导致流域植被碳储量增加6.34×10⁵ t,土壤碳储量增加3.14×10⁶ t,总碳储量增加3.77×10⁶ t。受土地覆被变化面积和转换类型碳密度差异的影响,不同土地覆被类型转换对碳储量的影响存在显著差异:荒漠草地、裸地开垦为耕地均引起植被和土壤碳储量显著增加;林地开垦为耕地引起植被碳储量减少,土壤碳储量增加,总碳储量减少;而耕地弃耕通常会导致流域碳储量减少。     

基于InVEST模型的北京山区森林生态系统碳储量评估分析

本文基于北京山区遥感影像数据和标准样地调查数据,利用In VEST模型碳储量模块,评估分析了北京山区森林生态系统的碳储量。结果表明,北京山区森林生态系统的平均碳密度为99. 95 Mg/hm~2,其中乔木层、灌木层、草本层、凋落物层和土壤层平均碳密度分别为10. 51、3. 16、0. 86、8. 61、76. 81 Mg/hm~2。植被碳密度与土壤碳密度呈现显著正相关关系,土壤碳密度与凋落物碳密度呈现显著正相关关系。各林分类型平均碳密度表现为落叶针叶林(153. 99 Mg/hm~2)针阔混交林(132. 45Mg/hm~2)落叶阔叶林(125. 10 Mg/hm~2)常绿针叶林(111. 78 Mg/hm~2)灌木林(72. 26 Mg/hm~2)。北京山区森林生态系统总碳储量为77. 41 Tg,其中乔木层、灌木层、草本层、凋落物层和土壤层的碳储量分别为8. 14、2. 45、0. 67、6. 67、59. 48 Tg。各林分类型总碳储量表现为落叶阔叶林(43. 23 Tg)灌木林(25. 90 Tg)常绿针叶林(6. 21 Tg)针阔混交林(1. 42 Tg)落叶针叶林(0. 65 Tg)。落叶阔叶林和灌木林是北京山区森林生态系统碳储量的主要贡献者,分别占55. 84%和33. 46%。在北京山区各个区县中,怀柔区碳储量最高(15. 37 Tg),平谷区碳储量最低(4. 89 Tg)。北京山区森林生态系统碳储量分布不均,总体表现为北京山区北部区县较高,西部区县偏低,中部和东部最低。     

林线树种太白红杉碳储量估算

林线对气候变化十分敏感,有关环境如何影响林线植被碳储量分布的研究鲜见报道.采用野外调查、遥感影像解译和生物量模型计算相结合的方法,对秦岭主峰太白山林线树种——太白红杉(Larix chinensis)碳储量、碳密度及其分布进行了估算.结果表明:太白红杉林总碳储量为5.290×105 t,其中南坡碳储量为1.765×105 t,北坡碳储量为3.525×105 t,南北坡碳储量分布不均与太白红杉分布面积和海拔有很大的关系;太白红杉林碳密度为0～17.40 kg/m2,平均值为(7.65±4.15)kg/m2,与年均温度呈正相关,与海拔和年降水量呈负相关,温度是影响太白红杉林碳密度的关键因素.     

印江槽谷型喀斯特地区植被碳储量及固碳潜力研究

以印江槽谷型喀斯特石漠化地区11种植被类型(人工纯林、人工混交林、天然纯林、天然混交林、疏林、竹林、经果林、灌木林、石山地、宜林地、草地)为研究对象,分析了植被碳储量的空间分布格局,并对区域植被固碳速率、碳储量进行了估算,并预测了理论最大固碳潜力。结果表明:印江研究区植被碳储量空间分布为,乔木层(25.06 t/hm²) > 灌木层(3.51 t/hm²) > 草本层(1.10 t/hm²),其平均固碳速率为10.63 t/(hm²·a),植被碳储量为172.23×10³ t,植被理论最大固碳潜力为94.02 t/hm²。研究结果对于评价和估计印江槽谷型喀斯特石漠化地区森林的碳汇功能,以及提高碳储量有重要意义。     

哈尔滨丁香公园4种典型人工绿地群落碳密度研究

城市公园绿地在降低城市碳浓度方面备受关注,采用标准木解析法与剖面调查法,研究哈尔滨丁香公园4种典型人工绿地群落（落叶松林群落、白桦林群落、丁香群落与草地群落）的植被、土壤、生态系统的碳密度及分布格局,揭示寒地公园绿地植物群落碳密度差异,并定量评价4种典型人工绿地群落的碳储量与固碳能力.结果表明:①丁香公园4种人工绿地群落生物量差异显著,落叶松林群落植被生物量最大,白桦林群落次之,草地群落最低.针叶类群落生物总量高于阔叶类植物群落,不同层次植被生物量差异受群落结构影响明显.②4种人工绿地群落的植被碳密度分布在（0.50±0.03）~（9.15±0.08）kg/m2之间,呈现出由单一结构向复合结构绿地递增的趋势.③土壤有机碳密度分布在（19.11±6.26）~（28.28±4.55）kg/m2之间,公园绿地群落土壤高碳层均分布在10~20 cm土层,10~50 cm空间随土壤深度的增加,碳密度呈递减分布趋势.有机碳分布差异主要由0~30 cm各土壤层中碳密度决定.④不同类型绿地生态系统碳密度相近,群落层次越复杂,植被碳密度在生态系统中的占比越高,碳密度在（28.78±4.55）~（31.49±3.31）kg/m2之间,土壤碳密度占比（82.77%）高于植被碳密度占比（17.23%）.研究显示,适度增加阔叶林与针叶林群落比例,降低草地面积,可有效提高哈尔滨公园绿地碳汇潜力.      

基于土地利用变更调查的2010-2016年新疆尉犁县生态系统碳储量时空变化

为全面认识干旱区不同土地利用类型时空变化对区域生态系统碳储量的影响,以地处塔克拉玛干沙漠边缘生态脆弱区的新疆尉犁县为研究对象,基于详细的土地利用变更调查数据（2010-2016年）,利用ArcGIS平台和InVEST模型,分析生态系统碳储量对土地利用变化尤其是二级土地利用类型变化的响应.结果表明:①研究区内,无论是区域平均碳密度还是灌木林地、其他林地、其他草地等主要土地利用类型的碳密度均较低,而面积较少的有林地和天然牧草地碳密度相对较高,因此对这些土地利用类型应着重加强保护.②2010-2016年新疆尉犁县碳存储量净减少24.23×104 t,这主要是由于其他草地、其他园地和果园等土地利用类型被开垦为水浇地,或被建设用地、交通用地占用所导致,而同时研究区内有林地和水浇地面积增加带来了碳储量的提高.③从空间变化看,受不同区域土地利用变化方式的影响,碳储量变化特征也有显著差异,但总体上变化敏感区域集中在塔里木河周边县、乡镇及兵团所在地等人类活动聚集区,这些区域平均碳密度较高,土地利用变化也更为剧烈.④尽管由于开垦行为带来耕地面积增加,从而使得研究区耕地总碳储量增加242.77×104 t,但由于塔里木河沿岸碳密度较高的耕地被建设用地占用,新增耕地多来源于土壤碳储量较低的其他草地等土地利用类型,导致耕地平均碳密度有所下降.研究显示,建设用地占用耕地、林地、草地等地类是尉犁县碳储量减少的重要原因,而林业建设能够带来碳储量增加.因此建议:一方面,推进林、草地建设提高区域生态系统固碳能力;另一方面,重点保护塔里木河周边碳密度较高区域,严控耕地开垦或建设用地占用,同时加强耕地保护,防止通过补充碳密度较低的耕地来弥补碳密度较高区域耕地的流失.      

干旱区三工河流域土壤有机碳储量及空间分布特征

精确估算干旱区流域生态系统土壤有机碳库是进行干旱区土壤碳循环研究的重要前提。论文利用改进的土壤类型法--基于网格的土壤类型法,以干旱区典型的三工河流域为例,精确估算流域土壤碳储量,分析土壤碳密度的空间分布特征,为干旱区土壤碳循环研究提供数据支撑。研究结果显示,三工河流域0~20cm土壤有机碳储量为14.35Tg,平均土壤有机碳密度为6.70kgC/m²,其中山地灰褐土土壤有机碳密度最大,这主要是受中山带较低的气温和丰富的森林凋落物的影响;流域土壤有机碳密度表现出了明显的垂直地带性和水平地带性特征,即碳密度从山地区、丘陵区、绿洲区到荒漠区呈逐渐减小的趋势,且随海拔高度的降低碳密度逐渐减小。     

珠江三角洲森林生态系统碳密度分配及其储量动态特征

 在测定植被的含碳率与土壤有机碳含量的基础上,研究了南亚热带珠江三角洲地区森林生态系统碳密度分配及其储量动态.结果表明:植被平均含碳率为35.81%~51.60%,按照生物量加权的含碳率为46.57%~52.45%;土壤有机碳含量及其差异程度为表层最高,随土壤深度增加,有机碳含量及其差异逐渐减小;相同龄级的植被含碳率与土壤含碳量均表现为阔叶林>针阔混交林>针叶林,不同龄级的森林均表现为成龄林>中龄林>幼龄林.植被碳密度与土壤碳密度范围分别为23.58~139.18,55.54~151.16t/hm2,而且土壤分配比例均大于植被分配比例,但土壤分配比例随着龄级的增长呈下降趋势.1989~2003年间,珠江三角洲森林生态系统总体碳储量及其碳密度均呈上升趋势,这说明在改革开放高速发展时期珠江三角洲森林生态系统由于生物量的增加,起到了重要的碳汇功能,而且其碳汇功能正逐步提高.     

人工油松林不同生长阶段深层土壤有机碳和活性碳的差异及其影响因素

研究深层土壤碳库动态对了解陆地生态系统深层碳汇潜力、应对全球CO₂升高具有重要意义。论文以黄土丘陵区人工油松林为研究对象,以撂荒地为参照,分析了不同生长阶段的人工油松林地0~200 cm土层土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）和活性有机碳（readily oxidizable carbon,ROC）动态变化特征及其影响因素。结果表明：在0~200 cm剖面上,不同生长阶段油松林SOC含量及储量较撂荒地显著提高。浅层（0~100 cm）SOC平均含量,成熟林为撂荒地的2.03倍,提高最大;其次是中龄林,为1.85倍;最后是幼龄林,为1.59倍。深层（100~200 cm）SOC平均含量,幼龄林、中龄林和成熟林分别较撂荒地提高了1.43、1.38和1.36倍。各生长阶段油松林浅层和深层SOC储量分别占0~200 cm SOC储量的61.0%~69.8%和30.2%~39.0%,不同生长阶段间浅层SOC储量差异显著,但深层SOC储量差异不大。浅层ROC储量,幼龄林、中龄林和成熟林依次提高了54.8%、82.0%和91.6%;深层ROC储量依次提高了32.4%、40.9%和58.1%,且深层储量占0~200 cm土层的31.2%~33.3%。不仅浅层SOC和ROC含量受多个因素的影响,而且深层ROC含量也与油松高度、根系生物量以及枯落物厚度、干重呈极显著正相关。因此,人工林建设不仅显著提高浅层SOC和ROC含量,而且对深层土壤的固碳能力有一定改善。     

井冈山重要森林生态系统碳密度对比

采用生物量模型与实际测量相结合的方法,从植被层(包括乔木与林下植被)、枯落层和土壤层(表层1 m)比较了井冈山5种重要森林生态系统碳密度. 结果表明:①森林生态系统平均碳密度为29.047 kg/m2,常绿阔叶林>针阔混交林>人工杉木林>落叶阔叶林>毛竹林;②土壤碳密度平均值为22.453 kg/m2,占森林总碳密度的77.3%,5种森林类型土壤碳密度排序与总碳密度相同,且差异较小;③植被层碳密度差异最大,针阔混交林碳密度最大(12.039 kg/m2),是碳密度最小的落叶阔叶林(1.322 kg/m2)的9.1倍;④乔木层碳密度排序为针阔混交林>常绿阔叶林>人工杉木林>毛竹林>落叶阔叶林,乔木地上碳密度占乔木总碳密度的61.4%(人工杉木林)～75.8%(落叶阔叶林);⑤灌木层总碳密度差异大,常绿阔叶林和落叶阔叶林的灌木总碳密度分别为最大(0.153 kg/m2)和最小(0.027 kg/m2),前者是后者的5.6倍,灌木地上碳密度占灌木总碳密度的78.3%(针阔混交林)～81.0%(常绿阔叶林);⑥草本层总碳密度差异较小,在0.074 kg/m2(人工杉木林)～0.108 kg/m2(毛竹林)之间,地下碳密度略高于地上;⑦枯落层碳密度最低,不同森林类型间枯落层碳密度差异不大,在0.064～0.084 kg/m2之间.      

Comparisons of carbon storages in Cunninghamia lanceolata and Michelia macclurei plantations during a 22-year period in southern China

Tree species composition was important for carbon storage within the same climate range.To quantify the dynamics of ecosystem carbon allocation as affected by different tree species,we measured the above- and belowground biomass accumulation in 22 years,as well as the tissue carbon concentrations of trees in Cunninghamia lanceolata plantation and Michelia macclurei plantation.Results indicated that M.macclurei plantation stored significantly more carbon (174.8 tons/hm2) than C.lanceolata plantation (154.3 tons/hm2).Most of the carbon was found in the soil pool (57.1% in M.macclurei plantation,55.2% in C.lanceolata plantation).Tree and soil component of M.macclurei plantation possessed significantly higher carbon storage than that of the C.lanceolata plantation (p<0.05).No significant difference was found in the carbon storage of understory and forest floor.These results suggest that the broadleaved species (M.macclurei) possesses greater carbon sequestration potential than the coniferous species (C.lanceolata) in southern China.     

新疆阿尔泰山森林生态系统碳密度与碳储量估算

为科学评估新疆森林碳汇功能提供更准确的基础数据,论文基于在阿尔泰山布设的35个样地实测数据,参考2011年新疆森林资源清查资料,研究了我国境内阿尔泰山森林生态系统碳储量、碳密度及其空间分布特征。结果表明：1）阿尔泰山森林生态系统平均生物量为126.67 t·hm^-2,各组分生物量大小排序为：乔木层（120.84 t·hm^-2）>草本层（4.22 t·hm^-2）>凋落物层（1.61 t·hm^-2）,乔木各器官中,干、根、叶和枝分别占乔木生物量的50%、22%、16%和12%,干所占比例最大;林龄对植被生物量影响显著,生物量随林龄的增长而增加;2）生物量平均含碳率在0.40~0.53范围内,各组分、乔木各器官含碳率均不同,且林龄对含碳率影响显著;3）阿尔泰山森林生态系统碳密度为205.72 t·hm^-2,碳储量为131.35 Tg,其中土壤层、乔木层、草本层和凋落物层碳储量分别为86.67、43.09、1.03、0.56 Tg,土壤层和乔木层碳储量分别占阿尔泰山森林生态系统总碳储量的66%和33%,构成阿尔泰山森林生态系统的主要碳储存库;不同龄级的碳储量表现为成熟林最大,过熟林次之,两者合计占生态系统总碳储量的61%;4）阿尔泰山森林生态系统碳密度整体呈南高北低分布,是由西北—东南不同的环境因子影响所致。     

会同森林生态实验站磨哨林场森林碳密度及分配特征

我国具有全世界最大面积的人工林,在全球气候变暖的大背景下,人工林的固碳能力越来越引起关注。研究选择具有长期观测数据的会同森林生态实验站磨哨林场作为研究区,对比分析了9种不同森林类型生态系统各组分（乔木层、林下植被层、凋落物层、土壤层）碳密度及分配特征（人工林8种,林龄范围为25~32 a：杉木林、马尾松林、湿地松林、杉木+樟树林、杉木+火力楠林、马尾松+木荷林、木荷林、火力楠林;天然林1种,平均林龄为63 a：红栲+青冈+刨花润楠林）。结果表明：1）磨哨林场生态系统碳密度平均为261.61 t/hm²,固碳能力较高,其中,马尾松+木荷林以及杉木+火力楠林两种人工混交林的生态系统碳密度最高,天然林位于第5位;2）乔木层和土壤层是磨哨林场森林生态系统碳密度的主体,占98.23%,林下植被层和凋落物层对整个生态系统碳密度贡献较小;3）乔木层中树干部分的碳密度占绝对优势,其次为根和枝,皮最小;土壤层碳密度及分配比例随深度增加而降低,0~20 cm碳密度占整个土壤层比例最高。