井冈山中亚热带森林植被碳储量及固碳潜力估算

国内外关于森林碳汇功能的研究集中于热带和温带森林,就中国东部亚热带森林,尤其是中亚热带常绿阔叶林的碳汇功能的研究较为薄弱。该研究选取井冈山国家级自然保护区作为中国中亚热带森林生态系统的典型代表,针对不同森林类型分别设置样地,采用材积源生物量法估算该地区森林生态系统植被碳储量,并以老龄林生态系统碳储量为参考标准,通过计算参考碳储量与基准碳储量之差,估算研究区森林植被的固碳潜力,旨在明确中国中亚热带森林生态系统在全球碳循环中的作用及贡献。研究发现,(1)井冈山自然保护区森林植被总碳储量为1 589 531 t,平均碳密度为7.29 kg·m-2,高于中国及全球中高纬度森林植被平均碳密度。常绿阔叶林植被碳密度最高,为9.25 kg·m-2,其次是针阔叶混交林和常绿落叶阔叶混交林,其植被碳密度分别为8.12和7.83 kg·m-2。(2)各林型老龄林的植被碳密度均高于平均植被碳密度,常绿阔叶林的老龄林植被碳密度最大,达10.53 kg·m-2。(3)研究区森林植被的固碳潜力为182 868 t,常绿阔叶林的植被固碳潜力最大,达74 086 t,其次为常绿落叶阔叶林混交林、暖性针叶林和针阔叶混交林。研究结果表明中国中亚热带森林生态系统具有较高的固碳能力。     

长江流域森林植被碳储量分布特征及动态变化

准确评估区域尺度下森林生态系统固碳能力和趋势,对实现森林可持续经营和固碳增汇具有重要意义。基于全国第四次(1989—1993年)、第五次(1994—1998年)、第六次(1999—2003年)和第七次(2004—2008年) 4次全国森林资源清查数据,结合生物量估算模型和植被含碳系数,研究长江流域森林植被碳储量、碳密度分布特征及动态变化。结果表明,1989—2008年长江流域森林植被碳储量由1 345. 30 Tg增加到1 924. 98 Tg,年均增长率为2. 15%,比全国年均增长率高0. 29百分点,表明该流域森林植被碳汇功能不断增强。长江流域森林植被平均碳密度分别为42. 25、40. 34、41. 00和41. 42 Mg·hm-2。从森林龄组来看,长江流域森林植被碳储量主要集中于幼、中龄林和近熟林,这3者对林分碳汇的贡献超过85%,且幼、中龄林和近熟林碳密度远低于成熟林和过熟林,表明流域森林植被碳汇潜力巨大。从森林起源来看,流域内森林植被碳储量主要分布于天然林,占同期森林植被碳储量的78%以上,但人工林碳储能力不断提高,人工林碳储量占同期森林植被碳储量的比例也呈增加趋势,且碳密度明显低于天然林,表明人工林将在该流域森林植被碳汇功能中扮演重要角色。长江中上游是流域内森林植被碳储量主要贡献区,占全流域森林植被碳储量的96%以上。     

中国主要人工林土壤有机碳的比较

区域和全球碳循环是全球变化研究中的核心内容之一,其中估算并量化区域乃至全球土壤碳储量已经成为碳循环研究中的重大科学问题。森林生态系统在全球碳循环中发挥着重要作用,而人工林是重要的人工森林生态系统。中国对小尺度区域内一个或数个人工林土壤有机碳含量、密度和储量等已进行了大量研究,但缺乏对全国尺度下主要人工林土壤有机碳的比较研究。本文通过对近10 a内的橡胶（Hevea brasiliensis）、桉树（Eucalyptus spp.）、杉木（Cunninghamia lanceolata）、毛竹（Phyllostachys edulis）、马尾松（Pinus massoniana）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、杨树（Populus spp.）、油松（Pinus tabulaeformis）和落叶松（Larix spp.）等9种人工林土壤有机碳53篇文献资料的统计分析,估算了中国主要人工林的土壤有机碳含量、密度及储量等。结果表明,9种人工林0-60 cm土壤有机碳含量介于4.0-31.1 g·kg^-1,平均14.8 g·kg^-1;0-60 cm土壤有机碳密度为2.8-15.1 kg·m^-2,平均8.7 kg·m^-2;0-60 cm的土壤有机碳储量介于28.2-158.1 Mg·hm^-2,平均84.5 Mg·hm^-2。以落叶松最高,毛竹、马尾松、桉树、杉木和油松等人工林居中,杨树和橡胶仅高于刺槐,刺槐最低。中国人工林土壤有机碳储量具有较为明显的经度分布性,从西向东逐渐升高;同时也具有一定的纬度分布性,大致表现为南低北高;9种人工林土壤有机碳储量虽明显低于同气候带的天然林,但仍具有很高的固碳潜力。人工林生产管理中,亟待寻找能有效增加土壤碳固定及减少碳损失的途径和措施。     

重庆四面山五种人工林土壤有机碳储量研究

对重庆四面山杉木纯林、杉木×马尾松、杉木×马尾松×木荷、木荷×石栎×枫香×香樟、木荷×石栎人工林进行了有机碳储量研究。运用网格取样法取样,每个样地各层各取样81个,共计取样810个。结果表明：（1）林分类型不同,A层土壤有机碳含量总体差异显著（p〈0.05）。在此五种林分类型中,土壤平均有机碳含量以杉木人工纯林为最高,石栎木荷枫香香樟人工混交林为最小;B层土壤有机碳含量总体差异不显著（p〉0.05）。在垂直剖面上,五种人工林均差异显著（p〈0.05）,且表现出随着土层深度的增加,林下土壤有机碳含量随之减小,体现出土壤有机碳含量的表聚作用。（2）有机碳储量规律基本与土壤有机碳含量规律一致。在垂直剖面上,此五种人工林有机碳储量均差异显著（p〈0.05）,表现出随着土层深度的增加而减小的规律。不同林种类型、同一土层深度或是不同土层深度、同一林种类型其有机碳储量变异系数大小均不一样,这说明此五种林地土壤普遍存在空间异质性且其异质程度不一样。（3）就 A 土层而言,本研究区五种人工林平均有机碳密度为5.34 kg·m^-2,比相关研究的重庆市土壤有机碳密度3.11 kg·m^-2,全国森林土壤有机碳密度4.24 kg·m^-2,全国土壤有机碳密度2.67kg·m^-2等分别多出71.70%,25.94%,100%。     

西双版纳森林植被碳储量动态与增汇潜力研究

科学评估区域森林碳储量动态与增汇潜力对理解陆地碳循环具有重要的意义。本文基于生物量转换因子连续函数法,对西双版纳1993—2006年间森林植被碳储量与碳汇潜力进行了研究,结果表明,（1）西双版纳1993—1994年间森林植被整体碳储量为60 770 378.37 t,碳汇增量表现为栎类（Quercus L.）〉经济林〉思茅松（Pinus kesiya）〉其它阔叶〉桤木（Alnus cremastogyne）,主要森林类型的碳密度范围为15.08～74.76 t.hm-2;2005—2006年间森林植被整体碳储量为62 347 715.19 t,比1994—1993年间上升2.60%,碳汇增量均表现为其它阔叶〉经济林〉栎类〉思茅松〉桤木〉杉木（Cunninghamia lanceolate）〉其它针叶,主要森林类型的碳密度范围为8.60～70.90 t.hm-2。（2）2005—2006年间,景洪森林植被整体碳储量为23 299 801.23 t,碳密度范围为8.78～73.35 t.hm-2;勐海森林植被整体碳储量为14 058 043.42 t,碳密度范围为7.95～59.51 t.hm-2;勐腊森林植被整体碳储量为25 050 562.32 t,碳密度范围为8.46～98.73 t.hm-2。可见,1993—2006年间,西双版纳森林植被起到了重要的碳汇功能,且其碳汇功能呈上升趋势。     

宁夏贺兰山三种植被下土壤有机碳密度的比较

干旱、半干旱地区的土壤有机碳库是全球土壤碳库的重要组成部分,在全球碳循环的研究中有着重要作用.本文以宁夏贺兰山国家级自然保护区的油松(Pinus tnbulaeformis Carr.)、灰榆(Ulmus glaucescens Franch.)和灌丛三种植被下的土壤为研究对象,比较分析了这三种土壤不同层次有机碳含量和有机碳密度的变化情况.结果表明:三种土壤的有机碳含量均随着深度的增加而减少;油松植被下土壤的有机碳密度最高(11.30±0.36 kg·m-2),灰榆植被下土壤的有机碳密度次之(4.34±0.13kg·m-2),灌丛植被下土壤的有机碳密度最低(2.50±0.07 kg·m-2);油松、灰榆和灌丛三种植被下的土壤表层(0-5 cm)有机碳储量分别占其土壤有机碳总储量的10.32%±0.07%、23.43%±0.69%和26.80%±0.20%,灰榆和灌丛植被下的土壤发育情况较差,其有机碳相对较多地储存在表层土壤中;发育较好的土壤,其有机碳总储量也较高.为减少土壤表层CO2的排放,我们应加强对地表植被的保护,这对减缓全球变暖趋势具有重要意义.     

燕山典型流域两种造林树种生态系统碳储量及固碳潜力研究

选择燕山典型流域6个林龄序列的小叶杨（Populus simonii）和5个林龄序列的山杏（Prunus sibirica）主要造林树种为研究对象,利用时间替代空间样地测量法量化退牧还林后生物量碳储量、凋落物碳储量和土壤碳储量及生态系统碳储量的变化规律,同时以各组成碳库-林龄序列中的最大碳储量之和作为生态系统饱和碳储量,以未退牧的天然草地生态系统碳储量作为初始植被类型的碳储量,分析总结了退牧还林对生态系统碳储量和碳循环的影响。结果表明,退牧还林后生态系统的生物量碳储量、凋落物碳储量基本随退牧年限的增加而增加,土壤碳储量随退牧年限的增加呈现先减小后增加的趋势。在没有人为干扰的情况下,9、15、18、22及29 a生小叶杨林的生态系统碳储量分别为7147.45、7461.67、7509.895、8468.375及8247.85 g·m^-2,9、15、18、22及26 a生山杏林的生态系统碳储量分别为6695.44、6700.82、8011.86、8001.92及7981.92 g·m^-2;9、15、18、22、29及36 a生小叶杨林的生态系统固碳潜力分别为757.08、1071.3、1119.53、2078.01、1857.48及1312.21 g·m^-2,9、15、18、22及26 a生山杏林的生态系统固碳潜力分别为310.45、1621.49、1611.55、1591.55及757.08 g·m^-2。长期来看,研究区退牧还林对提高生态系统碳汇能力是可观的、积极的。研究结果对提高造林对碳汇影响的估测能力提供数据支持,也为政府参与国际全球气候变化的谈判提供一个很好的案例研究和科学根据。     

基于MODIS GPP/NPP数据的三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量时空变化研究

陆地生态系统碳循环研究是全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,准确地评估陆地生态系统碳储量和碳汇量是估算未来大气 CO2浓度,预测气候变化及其对陆地生态系统影响的关键。已有相关研究多集中于对区域生态系统碳储量和碳汇量的量的估算,而缺乏针对时间尺度上的变化过程的分析,以及对变化特征空间差异性的分析。本研究基于MODIS NPP数据,结合土地利用数据及土壤有机碳密度分布数据,对三江源地区2000─2010年草地生态系统碳储量时空变化特征进行了分析,同时,基于MODIS GPP数据及China FLUX和America FLUX数据,建立草地生态系统呼吸估算模型,对其碳汇量的时空变化特征进行了分析,以期明确该地区的碳储存能力及其变化过程,为该区域草地生态系统保护和管理提供科学依据。研究结果表明：（1）三江源地区草地生态系统总碳储量为53.38×108 t,平均碳密度为14.94 kg·m-2（以C计）。土壤和植被碳储量分别为53.07×108 t和0.31×108 t,平均碳密度分别为14.85 kg·m-2和86.77 g·m-2。（2）近10多年来,三江源地区草地生态系统多年平均碳汇量为0.4×108 t,单位面积平均碳汇量为86.80 g·m-2·a-1（以C计）,表明该地区草地生态体统是一个碳汇。（3）2000年以来,三江源地区草地生态系统总碳储量及总碳汇量均呈波动增加趋势,碳汇功能有所增强。（4）三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量的空间分布格局及其变化趋势的空间分布均呈现明显的空间差异性。（5）MODIS GPP/NPP数据能够支撑较大尺度草地生态系统碳储量及碳汇量格局与变化趋势分析,较传统方法更为便捷高效。     

中国农田作物植被碳储量研究进展

作物植被碳储量是全球陆地生态系统碳库的重要组成部分。中国农田作物植被碳储量的估算主要采用参数估算法、遥感资料反演法和环境参数模型法。通过对中国近几十年来全国和区域尺度作物植被碳储量的估算研究,获得了一些作物的经济系数、含碳率和作物收获部分水分系数等估算参数值,探讨了遥感反演和环境参数模型方法,并提出加强农田基本建设、改进农业生产技术与管理、调整作物结构和加强作物秸秆利用等固碳措施。目前对中国农田作物植被碳储量的估算仍存在较大的不确定性,获取的估算参数尚不充分,估算方法和模型有待完善,对作物植被碳储量变化的源/汇效应尚未取得统一认识。虽然在农田生态系统中土壤碳储量（密度）普遍大于作物植被碳储量（密度）,但作物植被碳储量仍然是一个数量可观、并有增加潜力和可能的碳库,其大小及秸秆利用情况直接影响着土壤碳库。因此,对农田作物植被碳储量应分时段和区域具体分析,才能认识其源/汇效应。今后应在以下几方面进一步加强作物植被碳储量的研究：进一步完善和改进估算方法;加强作物植被碳储量估算及固碳措施的区域个例研究,探索不同空间尺度作物植被碳储量的尺度转换;开展作物碳储量动态及固碳机理的综合研究。此外,还应就气候变化与作物植被碳储量的相互耦合关系进行探讨。     

造林对区域森林生态系统碳储量和固碳速率的影响

量化连年造林对提升区域森林生态系统固碳能力的贡献,对于了解区域碳循环和应对气候变化具有重要意义。基于县域造林统计数据和森林资源规划设计调查数据,应用区域尺度森林碳收支模型(CBM-CFS3)设置造林情景与未造林情景(BS),评估和预测了2009—2030年造林对湖北省兴山县森林生态系统碳储量和固碳速率的影响。结果表明,模拟期间造林情景下兴山县森林生态系统碳储量和固碳速率平均值分别为16 540.55 Gg和208.04 Gg·a~(-1),比BS情景对应值高472.85 Gg(2.94%)和16.01 Gg·a~(-1)(8.34%)。在新造林生态系统中,生物量碳库和死亡有机质碳库的碳储量占比分别为19.11%和80.89%,这2个碳库的固碳速率分别占新造林生态系统固碳速率的94.15%和5.85%。造林使马尾松林和落叶阔叶林生态系统碳储量平均值分别增加237.23和235.63 Gg,使两者固碳速率分别增加6.44和9.57 Gg·a~(-1)。通过调整兴山县林龄结构,造林提高了森林生态系统碳储量和固碳速率。未来可适当增加落叶阔叶林造林面积,加强抚育管理,以增强该区域森林碳汇功能,促使森林资源持续发展。     

密云水库上游流域不同林分土壤有机碳分布特征

在全球气候变化背景下,森林土壤有机碳库作为全球土壤碳库的重要组成部分,已成为全球碳循环研究的重点之一。以密云水库上游流域天然次生山杨（Populus davidiana Dode）、白桦（Betula platyphylla Suk.）混交林、天然次生辽东栎（Quercus wutaishanica Blume）林、人工华北落叶松（Larix principis-rupprechtii Mayr.）林、人工油松（Pinus tabulaeformis Carr.）林和灌丛等5种典型林分为研究对象,选取典型样区,进行密集采样和试验分析,探讨了不同林分土壤有机碳质量分数和密度的分布特征。结果表明：在整个土壤剖面上（0~40 cm）,不同林分土壤有机碳质量分数和密度大小顺序均为：杨桦林〉辽东栎林〉灌丛〉落叶松林〉油松林,总体上呈现出随土地利用强度和人为干扰程度增加而降低的变化趋势,即天然次生林比人工林更有利于土壤有机碳的储存和积累;不同林分类型土壤有机碳质量分数和密度均在表层（0~10 cm）最大,并随着土层深度的增加呈下降趋势,剖面分布差异明显;此外,不同林分在0~20 cm土层中的单位面积土壤有机碳储量均占其剖面总储量的57%以上,即土壤有机碳富集在0~20 cm深的表层土体中。因此,为增加森林土壤固碳,应加强对天然次生林的保护,减少人类活动对森林及其表土层的干扰。     

桂北地区桉树林及其他三种森林类型土壤有机碳含量及密度特征

以桂北地区桉树（Eucalyptus grandis×E.urophylla）林、杉木（Cunninghamia lanceolata）林、马尾松（Pinus massoniana）林和毛竹（Phyllostachys edulis）林的土层0~60 cm土壤为研究对象,对比分析了4种森林类型的土壤有机碳质量分数及密度分布特征。结果表明：（1）在4种森林类型土层中,有机碳质量分数的最大值[（49.49±1.16）g·kg-1]和最小值[（4.50±0.52）g·kg-1]分别出现在毛竹林土层0~15 cm和马尾松林土层45~60 cm。土层0~60 cm有机碳质量分数平均值按大小顺序排列为：毛竹林（28.16g·kg-1）〉杉木林（25.10 g·kg-1）〉桉树林（14.52 g·kg-1）〉马尾松林（9.56 g·kg-1）。桉树林、杉木林、马尾松林和毛竹林土层0~15 cm有机碳质量分数所占的比例分别为28.29%、39.14%、55.44%和43.94%。（2）4种森林类型土层中有机碳密度的最大值[（6.71±1.72）kg·m-2]和最小值[（1.14±0.11）kg·m-2]分别出现在杉木林土层0~15 cm和马尾松林土层40~60 cm。土层0~60 cm的有机碳密度平均值按大小顺序排列为：杉木林（19.60 kg·m-2）〉毛竹林（18.85 kg·m-2）〉桉树林（12.91 kg·m-2）〉马尾松林（8.47kg·m-2）。桉树林、杉木林、马尾松林和毛竹林土层0~15 cm有机碳密度所占的比例分别为25.12%、34.25%、52.07%和32.64%。4种森林类型土壤有机碳质量分数和有机碳密度均随着土层深度的增加呈降低的趋势。     

贺兰山东坡典型植物群落土壤微生物量碳、氮沿海拔梯度的变化特征

土壤微生物量是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,在生态系统物质循环和能量转化中占有特别重要的地位。开展土壤微生物量与海拔高度的关系的研究,能促使人们对土壤微生物空间分布格局及其形成机制的认识,预测全球变化对生态系统功能的影响。本文对贺兰山不同海拔梯度具有代表性的荒漠化草原（HM）、蒙古扁桃灌丛（BT）、油松林（YS）、青海云杉林（QH）和高山草甸（CD）等5种植物群落土壤微生物生物量及其微生物商进行了研究。结果表明：表层土壤（0～20 cm）微生物生物量碳（MBC）、氮（MBN）大小次序为：CD〉QH〉YS〉BT〉HM,MBC、MBN随海拔梯度的升高显著增加,与土壤有机碳、氮含量有着一致的变化规律,但是微生物商（qMB）表现出沿海拔梯度先增加后减小的变化趋势,最大值出现在蒙古扁桃灌丛土壤,MBC/MBN则没有明显的变化规律。相关分析表明,不同海拔高度的土壤微生物量碳氮不仅与年均降水量、土壤含水量,而且与土壤有机碳、全氮呈显著线性正相关关系（P〈0.01）,但是与年均气温、土壤容重呈显著线性负相关关系（P〈0.01）。贺兰山土壤微生物量碳、氮随海拔高度升高而增加,降水量、气温、土壤湿度、土壤有机碳和全氮可能是影响土壤微生物量沿海拔梯度变化的关键因子。     

小陇山林区主要森林群落凋落物及死木质残体储量

采用固定面积样方取样法研究了小陇山林区锐齿栎和油松天然林死木质残体及凋落物的总储量.结果表明:小陇山林区锐齿栎天然林粗死木质残体(Coarse woody debris,简称CWD)和细小木质残体(Fine woody debris,简称FWD)储量分别为29 350.92 kg hm-2和2 298.41 kg hm-2,分别为油松天然林的3.8和1.3倍.油松林CWD组成中枯立木占到85.65%,倒木只占14.35%,而锐齿栎天然林枯立木和倒木所占的比例基本为1.从CWD的径级结构上来说,锐齿栎林内以大径级CWD为主(≥20 cm),占样地CWD总储量的60.81%,天然油松林以小径级(20 cm≥小径级≥10 cm)CWD为主,大、小径级分别占CWD储量的55.33%和44.67%.油松林内凋落物储量为30 472.31 kg hm-2,是天然锐齿栎凋落物储量8 902.29 kg hm-2的3倍以上.凋落物和死木质残体储量的不同是锐齿栎天然林和油松天然林种群结构、林分更新和群落内部竞争状况及凋落物分解状况差异所导致的结果.     

滇西北香格里拉森林4个建群种的含碳率

森林群落的生物量及其组成树种的含碳率是研究森林植被碳储量2个关键因子,对其测定可为估算区域和全国森林生态系统碳储量的提供依据。采用重铬酸钾容量法对滇西北香格里拉县4主要树种的含碳率进行了测定,并对不同树种不同林龄不同器官的含碳率进行分析。结果表明：4树种中,云南松Pinus yunnanensis的林分平均含碳率最大达到51.48%,其次是高山松Pinus densata 51.31%,冷杉Abies georgei 50.79%,川滇高山栎Quercus aquifolioides的含碳率最小为48.71%,通过统计检验,4树种之间的含碳率差异显著;同一树种不同林龄之间的含碳率也存在着差异,但是变化较小,均未超过3%;不管是同一树种不同器官之间还是同一器官不同树种之间的含碳率都存在差异,但含碳率变化不大,变异系数均未超过6%;针叶树种平均含碳率普遍高于阔叶树种。     

贵州西部4种林型土壤有机碳及其剖面分布特征

在气候变化背景下,森林土壤碳库已成为全球碳循环研究重点之一。以贵州西部桦木（Betula luminifera H.Wilk.）、柳杉（Cryptomeria fortunei Hooibrenk ex Otto et Dietr.）、华山松（Pinus armandii Franch.）和杉木（Cunninghamia lanceilata（Lamb.）Hook.）4种主要森林类型为对象,对其土壤有机碳、碳密度及其垂直分配特征等进行了研究。结果表明：4种林型土壤有机碳含量和碳密度均表现为华山松林（51.09 g.kg-1,30.56 kg.m-2）〉杉木林（39.47 g.kg-1,22.97 kg.m-2）〉柳杉林（37.49g.kg-1,21.00 kg.m-2）〉桦木林（36.31 g.kg-1,20.13 kg.m-2）,华山松林土壤有机碳含量和碳密度显著大于其它三种林型,而另外三种林型间差异不明显;4种林型土壤有机碳含量和碳密度均随土层深度增加而逐渐降低,土壤有机碳含量均为0-10 cm最大,分别是剖面均值的1.45-1.61倍,而0-20 cm层土壤碳密度占整个土壤剖面的32.69%-38.08%,显著高于其他各层,大于20 cm的土层中,各层间的变化较小,土壤碳密度具有一定程度的表聚性;4种林型土壤有机碳含量与土壤pH均表现极强的负相关,与土壤全N和碱解N均表现极强的正相关,与全P、速效P、全K、速效K和阳离子交换量的相关性不尽一致,建立的方程具有较高的回归精度,土壤N和P状况对4种林型土壤有机碳含量有重要影响。     

韩江流域典型区主要森林类型土壤肥力的灰色关联度分析

在野外调查、取样和室内试验分析相结合的基础上,利用灰色关联度分析方法定量分析了韩江流域典型区主要森林类型的土壤肥力状况,并进行了综合评价排序.研究结果表明:6种林分土壤肥力关联度排序为天然常绿阔叶林(0.920 16)＞针阔混交林(0.892 87)＞灌木林(0.813 07)＞桉树人工林(0.788 58)＞竹林(0.759 85)＞马尾松林(0.742 96),天然常绿阔叶林和针阔混交林土壤比较肥沃,马尾松林土壤肥力相对较差.说明土壤肥力不仅与土壤理化性质有关,而且与林地凋落物的蓄积和分解状况有关.