森林碳汇虚拟专刊
目的: 基于林业碳汇项目风险耦合效应的视角,对其风险水平进行测算与评价,以期为项目经营主体和政府部门的风险监管提供决策参考。方法: 利用113位林业碳汇专家对林业碳汇项目风险类别、风险发生概率及其影响程度的认知信息调查问卷,首先对项目风险进行具体划分,形成项目风险清单,包括自然、技术、市场和政策等4个风险子系统,共计22个风险因子;再依据文献并结合林业碳汇项目特点,对林业碳汇项目风险子系统内部与风险子系统之间风险因子的耦合关系进行详细剖析,在确定项目风险耦合关系图和风险积流图的基础上,构建林业碳汇项目风险评价的系统动力学模型,获得系统动力学运行全部参数,并利用VENSIM软件通过情景模拟方法对项目整体风险水平与耦合效应进行测算与评价。结果: 1) 耦合效应对林业碳汇项目风险评价结果有明显影响,同质耦合效应要强于异质耦合效应。考虑全部耦合效应时,项目的整体风险水平为6.784,风险等级为Ⅲ;在不考虑耦合效应、同质耦合效应及异质耦合效应时,项目整体风险水平分别为0.355、0.929和3.102,风险等级分别为Ⅰ、Ⅰ和Ⅱ;2)不同风险子系统的耦合效应强弱有明显差异。具体来看,在仅考虑同质耦合效应、仅考虑异质耦合效应以及同时考虑2种耦合效应3种不同情景下,各风险子系统的耦合效应强弱排序均为市场风险>政策风险>技术风险>自然风险;3)在仅考虑同质耦合情景下,“碳汇价格变动与碳市场供给变动”耦合效应最强。在仅考虑异质耦合效应情景下,“国家减排政策变化与碳市场供给变动”耦合效应最强。在同时考虑2种耦合效应情景下,“国家减排政策变化与碳市场供给变动”耦合效应最强。4)风险水平和耦合效应方面,市场和政策风险较大,而技术和自然风险相对较小,但异质耦合效应会使得项目整体风险被逐渐放大。结论: 在林业碳汇项目风险监管中,不仅要关注风险水平本身大小,更要重视风险间的耦合效应,需从源头上防范风险之间的演化与整体风险水平的上升。
目的: 针对当前人工林经营重木材收益、轻碳汇效益的问题, 探究兼顾碳汇和木材生产的人工林最优轮伐期, 为人工林多目标经营提供理论依据。方法: 以黑龙江省东北林业大学帽儿山实验林场35块长白落叶松人工林样地为研究对象, 以Faustmann-Hartman模型为基础, 综合考虑乔木层生物量碳库、生物质能源碳库、采伐剩余物碳库和木材产品碳库, 构建长白落叶松人工林碳汇木材复合经营的最优轮伐期确定模型; 设计4种模拟情景, 情景1考虑木材收益、生物质能源收益和经营成本, 情景2—4分别在情景1的基础上依次加入乔木层生物量碳库、采伐剩余物碳库和木材产品碳库, 对各模拟情景分别量化不同碳价格、贴现率、枝叶生物质能源比例等因素对长白落叶松人工林最优轮伐期、木材产量、碳汇量以及林地期望值的影响。结果: 基准情景下(碳价格100元·t-1, 贴现率5%, 枝叶生物质能源比例20%), 林地期望值整体随林分年龄增加呈先增加后减小的趋势, 可采用二次多项式进行模拟(Ra2 > 0.60)。情景1—4的最优轮伐期均为35年, 其所对应的林地期望值分别为50 288、53 638、53 263和53 071元·hm-2, 情景2—4的林地期望值分别较情景1增加约6.66%、5.92%和5.53%。对于情景2—4来说, 能够使长白落叶松人工林最优轮伐期延长1年的最低碳价格分别为1 500、1 000和1 000元·t-1 C, 其对应的林地期望值可分别达到100 667元·hm-2、80 171元·hm-2和78 266元·hm-2, 较情景1显著增加约87.7%、50.5%和47.5%; 当贴现率从5%增至9%时, 最优轮伐期提前约4年, 林地期望值减少约49 200元·hm-2; 对同一贴现率而言, 不同模拟情景下最优轮伐期和林地期望值的差异均不显著。结论: 在当前木材和碳交易市场约束下, 长白落叶松人工林经营仍以木材收益占绝对主导地位, 碳库种类增加对最优轮伐期改变不明显, 但显著影响林地期望值。碳价格和贴现率显著影响长白落叶松人工林的最优轮伐期和林地期望值, 其中能够使长白落叶松人工林最优轮伐期延长1年的最低碳价格至少应为1 000元·t-1。
目的: 预测研究2060年前我国的森林生物量碳库及碳汇潜力, 以期为制定减排增汇政策提供重要依据, 为我国获取必要的CO2排放空间和参与全球气候变化谈判提供参考。方法: 基于全国森林资源清查数据资料, 利用Richards生长方程拟合方法, 将全国划分为6个区域, 每个区域分别建立8~9组主要优势树种(组)的样地公顷蓄积量与林龄的关系模型, 并结合我国森林经营规划推算各时期的森林面积, 预测2060年前我国的森林(不包括经济林和竹林)蓄积量、生物量碳库和碳汇潜力。结果: 到2030年, 我国森林蓄积量将达到204.73亿m3, 比2005年增加74.73亿m3; 2060年将达到286.45亿m3。从各区域动态变化来看, 西南地区和东南地区是我国未来森林蓄积增长量最快的地方, 也是森林质量精准提升潜力最大的地区, 分别占2060年全国森林蓄积量的37.68%和21.37%。到2060年, 现有森林碳储量将达到12.12 Pg C(Pg=1×1015g), 新造林将再增加碳储量0.92 Pg C, 森林生物量总碳库将达13.04 Pg C, 与2018年的7.57 Pg C相比增加了5.47 Pg C, 森林碳密度达63.96 Mg C·hm-2。结论: 鉴于目前我国森林以中幼龄林为主, 森林面积仍在不断增加, 我国森林生物量碳库和碳汇能力在未来40年内还将持续增长, 森林年增汇达到0.13 Pg C·a-1, 表明我国森林具有较大的碳汇潜力。为此, 需进一步加强森林资源保护和经营, 减少森林碳损失, 持续推进大规模国土绿化, 以维持和增强我国森林的碳汇能力, 助力实现"碳中和"目标。
目的: 利用全国森林资源清查固定样地连续监测数据,通过机器学习算法构建基于多因子的森林生长模型,提高森林生长和固碳量的模拟精度,预测东北三省乔木林未来碳汇潜力,探索乔木林碳汇的潜在分布,为准确定位我国东北森林在增汇减排中的作用以及科学制定国家“碳中和”行动路径和目标管理提供科学指导。方法: 利用1999—2018年4次全国森林资源连续清查固定样地监测数据,结合区域气候、土壤、林分和地形因子,采用随机森林模型构建区域主要优势树种(组)的生长-消耗模型,运用未来气候情景与未来乔木林面积扩增情景,预测东北三省2015—2060年间乔木林生物质碳储量变化与碳汇潜力。结果: 东北三省乔木林生物质碳储量2060年可达3 393.15 TgC,比2015年增加1 895.23 TgC,2015—2060年间年碳汇量为42.12 TgC ·a-1,其中天然林是主体。辽宁省、吉林省和黑龙江省乔木林生物质碳储量分别由2015年的139.19、463.58和895.15 TgC增至2060年的328.95、915.83和2 148.37 TgC,乔木林平均生物质碳密度分别由2015年的32.71、59.75和45.11 MgC ·hm-2增至2060年的75.20、109.32和85.24 MgC ·hm-2。2015—2060年间辽宁省、吉林省和黑龙江省乔木林生物质年碳汇量分别为4.22、10.05和27.85 TgC ·a-1。结论: 本研究构建的随机森林模型表现效果较好,能够用于东北三省未来乔木林碳储量预测。2015—2060年东北三省乔木林生物质碳储量将增加1 895.23 TgC,未来仍具有较大碳汇潜力。黑龙江省的碳汇潜力最大,年碳汇量达27.85 TgC ·a-1,是未来重要的碳增汇区域;辽宁省的碳汇潜力较弱,年碳汇量仅为4.22 TgC ·a-1。加强中、幼龄林经营管理,适度更新成、过熟林,有助于提升东北三省乔木林碳汇功能,发挥我国东北森林在增汇减排以及实现区域“碳中和”目标中的作用。
目的: 针对森林碳储量估算工作量大、成本高等问题,提出一种基于林内图像简洁高效且满足精度要求的单位面积森林碳储量估计方法。方法: 林分纵断面图像隐式包含林分密度和高度2类复合信息,与林地上对应的林木碳储量直接相关。以此为突破口,首先,分析林木图像分类算法,提出在全局阈值基础上结合邻域像素属性来决定焦点像素归属,以消弱因林内光线不均对图像灰度造成的影响;然后,提出一个与林木碳储量关系紧密的参数并给出其图像计算方法;最后,以该参数为自变量,建立预估模型,实现对碳储量的估计。结果: 在以焦点像素为中心的3×3的邻域内,如果有大于6个相似像素出现,则将焦点像素归为该类,这种利用与邻域像素关系以决定当前像素归属的方法具有膨胀和腐蚀双重特性,即当焦点像素处于树体内部时容易将该点归为树体,当焦点像素处于树体外部时容易将该点归为背景,相比单纯全局阈值方法更能提高林分图像分类的准确性。碳储量预估模型方面,2参数的直线方程估计精度与3参数的逻辑斯蒂模型接近;如果在普通模型基础上增加代表海拔的虚拟变量,则能使碳储量估计精度得到较大程度提高。以兴安落叶松为例,验证基于林内纵断面图像能够实现对单位面积碳储量的较高精度估计这一假设。结论: 在林木图像提取过程中,继承对称交叉熵法泛用性强、效率高的优点,同时针对该算法容易将树体内部部分像素分割成背景、树体外部部分像素归并于树体内部的缺点,采用兼顾像素邻近关系的方法对其进行改进,取得良好结果,且该算法对林内光线不均表现出迟钝特性。在基于林内图像的碳储量预估模型方面,逻辑斯蒂模型表现出良好适应性,由于考虑海拔因素能降低估计误差,因此在实际应用中有必要分海拔段进行预估。
目的: 森林碳汇减排量是国家碳市场的重要组成部分,农户作为森林碳汇项目的执行者和利益相关者,识别农户持续参与森林碳汇项目的内、外生因素对于项目的稳定推进和减缓全球气候变化具有重要意义。方法: 在内、外生激励理论的基础上,探究影响农户持续参与森林碳汇项目的内、外生因素,构建外生激励的"政策关注" "项目补贴" "榜样效应"和"增汇培训"4个维度以及价值认同的"林地价值最大化""碳汇产业认可"和"减缓气候变化"3个维度;基于全国首批开展国家核证自愿减排量(CCER)竹林经营碳汇项目的浙江省遂昌县和景宁县,利用417份已参与首期碳汇项目农户的实地调查数据,通过统计性描述定性分析了外生激励、价值认同与农户持续参与意愿的关系;采用二元Probit模型和中介效应模型,实证分析外生激励、价值认同对农户持续参与森林碳汇项目影响的方向和程度以及价值认同的中介作用。结果: 交叉分析结果表明:外生激励、价值认同因素对农户持续参与意愿有促进作用的比例均达到98%以上,不同的外生激励、价值认同因素均在5%的显著性水平下通过了卡方检验,说明对农户持续参与森林碳汇项目意愿具有显著影响。实证分析结果表明:1)外生激励中"政策关注"在10%的显著性水平下正向影响农户持续参与意愿,"项目补贴" "榜样效应""增汇培训"均在5%的显著性水平下对农户持续参与具有正向影响;2)价值认同中"减缓气候变化"在1%的显著性水平下对农户持续参与森林碳汇项目具有正向影响,"林地价值最大化" "碳汇产业认可"对农户持续参与意愿的影响并不显著;3)外生激励对价值认同具有显著正向影响,价值认同在外生激励和农户持续参与森林碳汇项目之间存在显著的部分中介效应,占比为25.99%。结论: 农户持续参与森林碳汇项目是外生激励、内生价值认同各自作用和共同作用的结果。外生激励中的"政策关注" "项目补贴" "榜样效应""增汇培训"和价值认同中的"减缓气候变化"是影响农户持续参与的重要因素。外生激励对价值认同具有显著正向影响,价值认同在外生激励和农户持续参与之间存在显著的部分中介效应。
目的: 在土壤母质和气候相似背景下,探讨天然次生林内不同林分类型的土壤活性有机碳氮含量变化特征及其主要影响因素,以加深对天然次生林更新过程中土壤有机碳氮储量及其活性组分含量变化的认识。方法: 在川西米亚罗镇夹壁沟林区,选择3种20世纪60年代采伐后经自然更新形成的天然次生林(青榨槭+糙皮桦+红桦阔叶林,ABB;红桦+青榨槭+岷江冷杉针阔混交林,BAA;岷江冷杉林,AFF),采用相邻样地比较法探讨不同林分类型表层(0~20 cm)土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、轻组有机碳(LFOC)、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)、可溶性总氮(DTN)、可溶性无机氮(WDON)、微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)含量变化及其与土壤理化性质和物种多样性的关系。结果: AFF中SOC、LFOC、MBC、DON和DTN含量分别比ABB和BAA低46.24%和41.29%、51.29%和31.72%、46.46%和41.58%、54.48%和28.54%、56.15%和48.64%;DOC含量表现为ABB > AFF > BAA,AFF中DOC含量比ABB低25.39%、比BAA高4.08%;TN、WDON和MBN含量表现为BAA > ABB > AFF,AFF中TN和WDON含量分别比ABB和BAA低48.46%和48.59%、63.57%和79.94%,而MBN含量则比ABB低5.72%、比BAA高5.26%;冗余分析显示,TN、总磷(TP)、乔草层Shannon-Wiener指数是影响表层土壤活性有机碳含量变化的主要控制因素,土壤活性有机氮含量主要受TN和NO3--N影响;外源氮磷库(尤其是氮素)的投入以及物种组成结构是导致不同林分类型土壤活性有机碳氮含量差异显著的主要原因。结论: 青榨槭+糙皮桦+红桦阔叶林和红桦+青榨槭+岷江冷杉针阔混交林表层土壤有机碳氮及其组分含量显著高于岷江冷杉林,说明自然更新早期阶段(≤60年)的岷江冷杉林不利于土壤养分积累,在经营管理时可适当增加外源氮素以及阔叶树种和草本植物物种,以提升土壤养分质量。
目的: 控排企业是碳排放权交易的重要参与主体之一,也是碳市场中林业碳汇的关键需求载体,研究控排企业林业碳汇需求意愿的形成过程,识别影响控排企业林业碳汇需求意愿的核心因素,对于科学引导控排企业选择绿色履约方式,实现市场化、生态化森林生态补偿具有重要的现实意义。方法: 基于计划行为理论框架和企业自然资源基础观,探究碳交易背景下控排企业林业碳汇需求意愿的行为态度、主观规范和感知行为控制3个维度影响因素来源的理论根基和深层逻辑关系,构建出控排企业林业碳汇需求意愿理论模型,利用396份控排企业实际调研数据,选用Heckman两阶段模型实证检验各因素对控排企业林业碳汇选择意愿和需求程度的影响。结果: 绝大多数控排企业在有林业碳汇选择意愿的前提下,会尽可能多地使用林业碳汇减排量。管理者环境观念、绿色企业文化、林业碳汇双重优势、合作伙伴、减排成本和政策支持对控排企业林业碳汇的选择意愿有显著影响;管理者环境观念、林业碳汇双重优势、合作伙伴、消费者、减排成本和政策支持对控排企业林业碳汇需求程度有显著影响;管理者环境观念、林业碳汇双重优势、合作伙伴、减排成本和政策支持构成影响控排企业林业碳汇需求意愿的核心因素。结论: 从管理者环境伦理、利益相关者驱动和企业减排压力的视角为控排企业林业碳汇需求意愿形成过程提供一个新的理论解释方案,扩宽了计划行为理论在企业绿色减排研究中的适用范围,明确了碳交易情境下影响控排企业林业碳汇需求意愿的核心因素,为推进控排企业选择林业碳汇实际需求和促进林业碳汇市场化价值实现提供理论参考与管理启示。
目的: 揭示减排企业购买森林碳汇的需求价格形成机制及政策影响因素,为调控和规范森林碳汇交易市场的价格走向、确保森林碳汇价格在有效引导相关利益各方资源配置中的基础性作用提供依据。方法: 基于方向性距离函数计算上海火电行业19家企业589个节能减排单位样本连续3年的平均单位边际减排成本,利用Benitez模型计算浙江省杉木人工林20年期碳汇项目年均单位固碳成本,在此基础上,综合考虑各种政策因素,采用罗宾斯泰因(Rubinstein)模型对基于企业减排需求的森林碳汇价格最终决定机制进行模型计算和模拟分析。结果: 上海火电行业19家企业589个节能减排单位平均单位边际减排成本为312.66元·t-1,浙江省杉木人工林20年期碳汇项目年均单位固碳成本为217.24元·t-1,以当前所假定的市场交易环境和政策条件,森林碳汇市场均衡价格应为234.5元·t-1。森林碳汇市场均衡价格对罗宾斯泰因模型各参数变化的敏感度模拟分析表明,森林碳汇总量不超过企业基准年排放量的抵扣比例如果由5%上升到15%,森林碳汇市场均衡价格将由234.5元·t-1上升到269.1元·t-1;碳税率由1%上升到5%,森林碳汇市场均衡价格将由234.5元·t-1上升到303.7元·t-1;企业社会责任系数由0.55上升到0.95,森林碳汇市场均衡价格将由234.5元·t-1下降到227.3元·t-1;减排企业买方市场集中度由1/19上升到1,森林碳汇市场均衡价格将由234.5元·t-1下降到218.1元·t-1。结论: 森林碳汇总量不超过企业基准年排放量的抵扣比例、碳税率、企业社会责任系数和减排企业买方市场集中度等参数变化对森林碳汇市场均衡价格的影响较为敏感,该结论不仅可为减排企业主体、森林碳汇供给主体自觉运用市场手段、制定森林碳汇市场价格提供新途径,也能为政府在市场框架内有效实施生态补偿政策提供新思路。
目的: 探讨亚热带植被恢复过程中森林生态系统碳储量及其在各层次(植被层、枯落物层、土壤层)分配格局的变化,为揭示植被恢复对森林生态系统碳汇功能的影响机制和分阶段实施森林生态系统碳库管理措施提供科学依据。方法: 采用空间代替时间的方法,在湘中丘陵区选取地域毗邻、环境条件基本一致的檵木+南烛+杜鹃灌草丛(LVR)、檵木+杉木+白栎灌木林(LCQ)、马尾松+柯+檵木针阔混交林(PLL)、柯+红淡比+青冈常绿阔叶林(LAG)作为一个恢复序列,设置固定样地,采用收获法建立部分主要树种相对生长方程和引用部分主要树种通用生长方程估算生物量,采集0~10、10~20、20~30和30~40 cm土层土壤样品,测定植物、土壤碳含量,估算生态系统各层次的碳储量。结果: 植被层各组分碳含量随植被恢复而变化,同一恢复阶段各组分碳含量基本上表现为乔木层>灌木层>草本层;枯落物层碳含量以PLL最高,其次为LAG,LCQ最低;同一土层碳含量随植被恢复而增加;从LVR到LAG,植被层、枯落物层、0~40 cm土壤层和生态系统碳储量分别增加了70.80、1.17、67.05和139.02 tC·hm-2;植被层、生态系统碳储量各阶段间的增长速率均呈先快后慢的特征,而土壤层呈快—慢—快的特征;不同恢复阶段生态系统碳储量具有一致的垂直分配格局:0~40 cm土壤层>植被层>枯落物层;随植被恢复,植被层碳储量对生态系统碳储量的贡献率呈增加趋势,而土壤层碳储量的贡献率呈下降趋势,枯落物层变化不大;生态系统、植被层、土壤层碳储量与植物多样性指数(除植被层外)、植被层生物量、土壤碳含量显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关。结论: 随着植被恢复,植物多样性、植被层生物量、土壤碳含量、植被层碳储量、土壤层碳储量和生态系统碳储量均增加,但各阶段的增长速率不同。为了提高亚热带森林生态系统碳储量,在植被恢复早、中期阶段,可合理经营促进植被恢复,通过提高植物多样性、植被层生物量、土壤碳含量来提高植被层和土壤层的碳储量;在植被恢复后期阶段,要通过保护好植被来保证土壤碳含量持续增高。
目的: 开展毛竹林固碳增汇价值核算并探讨其动态变化,以掌握毛竹林生态系统碳汇价值、科学评价竹林生态系统服务功能,为碳计量和碳贸易提供理论与技术支撑。方法: 基于福建省毛竹林生长量、实测生物量和问卷调查等数据,利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)植被指数(EVI)建立生物量异速生长和反演模型,开展福建毛竹林(包括地上活立竹、择伐竹、土壤和已收获竹笋4个组分)固碳增汇价值核算及其动态变化研究。结果: 2001—2014年,福建省毛竹林每期(2年为1期)固碳增汇价值平均为5.53亿元,研究期内固碳总价值为38.71亿元;竹林生态系统不同组分(地上活立竹、择伐竹、土壤和已收获竹笋)的固碳价值存在较大差异,其中林分地上活立竹、择伐竹、已收获竹笋和土壤的固碳增汇价值贡献比分别为73.78%、16.11%、13.56%和3.65%;2001—2014年,毛竹林固碳增汇价值在波动中呈上升趋势,以每期每公顷157.69元的速率增加;研究末期和初期相比,面积占比31.26%的毛竹林固碳增汇价值降低,每公顷平均降幅256.76元;面积占比68.74%的毛竹林固增汇价值增加,每公顷平均增幅640.80元。结论: 2001—2014年,福建省毛竹林表现为一个不断增加的碳汇;与地上活立竹、已收获竹笋和土壤相比,择伐竹的固碳增汇价值贡献最大,择伐是毛竹林不可或缺的经营管理措施。
成熟森林在在维持生物多样性和长期碳平衡中发挥着重要作用,近十多年来,全球掀起了成熟森林固碳研究热潮。理解成熟森林碳储存和碳源/汇动态,有助于评估和预测成熟森林在区域碳循环中的作用,对于估计森林碳减排范围、发展近自然林管理策略亦十分重要。本研究在介绍成熟森林林龄阈值的基础上,分析成熟森林碳储量与碳分配以及自然成熟森林生产力及其影响因素,综述成熟森林固碳的3个假说:1)碳中性假说随着森林演替林龄增加,森林生产力达到最大值后开始下降,到成熟森林阶段,森林碳吸收与生态系统呼吸达到平衡,因而处于碳中性状态;2)碳汇假说许多热带、亚热带以及北半球的北方和温带成熟森林可持续固碳几百年,成熟森林为全球碳汇,成熟森林固碳主要集中在土壤中,可能与气候变化引起森林生产力增加、植被碳流向土壤碳的比率随森林成熟度增加而增加以及气温上升和大气氮沉降等降低土壤异养呼吸有关;3)碳源假说少数研究报道认为成熟森林为净碳源,与成熟森林地被物、枯死木及土壤有机碳的周转加快有关。越来越多研究证实成熟森林能持续固碳,支持成熟森林碳汇假说。建议今后:1)加强成熟森林碳通量观测研究;2)从生态系统呼吸及其构成角度探讨成熟森林碳源/汇过程及其形成机制研究;3)加强全球变化对成熟森林固碳的影响研究。
【目的】 采用KNN方法进行碳储量估测,并对估测后的数据进行各种校正处理,绘制森林地上碳储量的空间分布图,为我国森林碳储量和固碳潜力的研究提供基础数据和科学依据。【方法】 以黑龙江省大兴安岭为研究区(50°05'—53°33'N,121°11'—127°01'E),基于2010年森林资源连续清查固定样地和同年Landsat5 TM影像数据,利用k-邻近法(KNN)在像素级水平上对森林地上碳储量进行估算。采用多准则方法分东、南、北和中4个区域对样地坐标和其对应的影像光谱值进行坐标重配准,并根据实测样地数据对坐标重配置前后不同林分类型地上碳储量估测精度进行评价; 针对KNN方法像素级估测结果存在明显的高值区域低估和低值区域高估现象,应用直方图匹配方法对估测结果进行变动范围调整; 并根据样地实测碳储量和KNN估测值间的回归关系对调整后的结果分区域进行进一步匹配校正后处理,绘制森林碳储量的空间分布图。【结果】 总体来说,本研究区域像元尺度KNN估测的欧式距离优于马氏距离,均方根误差随着最邻近值k的增大而降低,当k大于6时变化缓慢,并逐渐趋于稳定; 坐标误差校正后,各林分类型森林地上碳储量的估测精度均显著提高,平均均方根误差由17.23降低到14.3 t·hm-2; 直方图匹配后,各区域样地点高值区域低估和低值区域高估现象均有很大程度改善,实测值和估测值间的相关关系明显增强,然而高值地区(碳储量大于20 t·hm-2)出现过高估计现象; 经匹配校正后处理的均值、标准差、直方图和累积频率分布图更接近样地实测值,均方根误差也明显降低,高值地区过高估计现象得到很好校正。【结论】 森林资源清查数据、遥感数据及KNN方法相结合逐渐成为区域尺度森林参数空间连续估测的重要手段。同利用光谱值和森林参数建立的回归模型相比,KNN方法能够更多地考虑到森林参数同光谱值之间的非线性依赖关系; 但KNN估测方法除了受距离度量标准、最邻近值k的大小以及影像波段的选取等因素影响外,还存在如样地坐标和对应的影像光谱值匹配误差、像素级估测结果多呈明显集中分布趋势等问题,使得该方法的应用受到一定限制。本文的研究表明,对这些因素进行合理的校正,将更有利于区域尺度森林参数的精确估计和反演。
基于目标树经营、粗放经营、无干扰3种经营模式,分析黑龙江省丹清河林场针叶混交林、阔叶混交林、针阔混交林3种天然次生林的碳贮量变化。结果表明: 1) 林分碳贮量排序均为目标树经营(162.74~205.85 t ·hm-2)>无干扰(128.88~150.47 t ·hm-2)>粗放经营(107.59~130.57 t ·hm-2),且目标树经营与无干扰、粗放经营的碳贮量差异显著(P<0.05); 2) 林分各层次碳贮量大小依次为土壤层(57.33%~70.38%)、乔木层(28.01%~39.83%)、凋落物层(0.50%~2.69%)、灌木层(0.21%~1.00%)、草本层(0.07%~0.56%); 3) 土壤层碳贮量排序为目标树经营>无干扰>粗放经营,0~20 cm土层碳含量和碳贮量比重最大; 4) 乔木层碳贮量排序均为目标树经营>无干扰>粗放经营,目标树经营与无干扰、粗放经营差异显著(P<0.05),干材碳贮量最大,占乔木层碳贮量的46.58%~54.72%; 5) 灌木层、草本层碳贮量排序均为无干扰>粗放经营>目标树经营,无干扰与粗放经营、目标树经营差异均显著(P<0.05); 6) 凋落物层碳贮量排序为目标树经营大于粗放经营和无干扰。目标树经营能够增加林分、土壤、乔木层碳贮量,是提高东北天然次生林碳汇功能的重要经营模式。
以浙江省仙居县为研究区,基于2008年森林资源二类调查样地(清查样地)数据和Landsat TM影像,用序列高斯协同仿真方法模拟全县森林碳储量及其分布.在此基础上,用总体估计值一致性(OEC)、仿真变动系数均值(ACV)和相对均方根误差(RRMSE)指标分析仿真精度; 用设置于清查样地周围的临时样地(验证样地)数据与LandsatTM数据进行森林碳序列高斯块协同仿真,分析清查样地的空间代表性和森林碳分布空间仿真的尺度上推方法.结果表明: 仙居县2008年森林总碳储量仿真估计值为2 667 878 Mg,大部分分布在南部和北部山区,中部东西向条带状低海拔区域分布较少; 区域碳密度仿真估计值为0~65.66 Mg·hm-2,无论是全部样地还是减少一半样地,仿真结果总体均值均在抽样估计置信区间以内; 基于清查样地与基于加密的验证样地森林碳仿真结果表明30 m × 30 m水平样地位置碳密度相关系数达0.95,以清查样地为中心1 km × 1 km块的碳密度相关系数为0.85,说明1 km × 1 km样地仍具有较好的代表性,块仿真效果满意; 以(1-RRMSE)/n定义成本效益,则使用一半样地得到的成本效益优于使用全部样地的结果,用此指标有望找到满足给定精度的最经济的样地数量.
研究冀北山地常见的2种灌丛(榛子灌丛、土庄绣线菊灌丛)的碳密度特征。结果表明:土庄绣线菊灌丛各个组分的碳密度及总碳密度都明显低于榛子灌丛,土庄绣线菊灌丛的生物碳密度、凋落物碳密度、土壤碳密度和总碳密度分别为5.91,0.23,54.31和60.44 t·hm-2,榛子灌丛的生物碳密度、凋落物碳密度、土壤碳密度和总碳密度分别为12.81,1.38,141.08和155.27 t·hm-2;土庄绣线菊灌丛的生物碳密度明显低于中国主要6种灌丛的平均值(10.88 t·hm-2),而榛子灌丛则高于该平均值;绣线菊灌丛的总碳密度也明显低于该地区的华北落叶松林、山杨林、白桦林、蒙古栎林和油松林,榛子灌丛的总碳密度则低于落叶松林、山杨林和白桦林,但高于油松林和蒙古栎林。由此得出结论:2种灌丛之间的碳密度存在较大差异,未受到明显干扰且立地条件较好的灌丛具有较高的碳密度;在区域植被碳密度的评估中应将灌丛纳入评估范围;应采取有效措施诱导该地区的灌丛向乔木林进行演替,以提高碳截存能力;灌丛的碳截存是乔木林碳汇作用在空间和时间上的补充。
研究造林措施和林龄对宁夏六盘山南部不同坡向华北落叶松人工林土壤有机碳的影响。结果表明: 造林后,各坡向的土壤有机碳含量均呈现先下降、后上升的变化过程,其对造林干扰的敏感程度随土层加深而减弱; 在阳坡半阳坡,造林10年后的幼龄林0~45 cm土层土壤有机碳密度(96.33 t·hm-2)仍低于灌丛(122.12 t·hm-2),造林20年后的中龄林(189.27 t·hm-2)已高于灌丛,说明土壤碳库已得到恢复; 在阴坡半阴坡,幼龄林和中龄林的土壤碳密度分别为192.37和222.03 t·hm-2,均低于天然次生林(256.64 t·hm-2),说明造林20年后土壤碳库仍未恢复; 阳坡半阳坡林地在造林后第8年0~45 cm土层有机碳含量降至最低,相对阳坡灌丛(32.13 g·kg-1)的降幅为3.72 g·kg-1,需在造林后第16年才能恢复到造林前的灌丛水平; 阴坡半阴坡林地在造林后第16年降至最低,相对阴坡次生林(66.30 g·kg-1)的降幅为22.77 g·kg-1,需在造林后第32年才能恢复到造林前次生林水平; 阴坡造林后,其土壤有机碳比阳坡损失量大,损失期长,恢复较慢,但阴坡土壤碳库的绝对值在任何林龄阶段都高于阳坡,说明阴坡森林土壤的碳储存能力高于阳坡; 在阳坡半阳坡灌丛采用扰动较弱的稀植造林时,造林后第10年0~45 cm土层有机碳含量平均为31.05 g·kg-1,虽仍低于灌丛(35.55 g·kg-1),但却远高于扰动较强的全面整地后常规密度造林(23.17 g·kg-1)。
利用总-净核算和净-净核算2种方式估算中国森林管理活动的碳汇量及其潜力。结果表明: 基年为1990年时,总-净核算方式下2010,2020,2030,2040和2050年中国森林管理碳汇量分别为58.7,57.8,58.4,62.7和67.2 MtC·a-1,净-净核算方式下分别为14.9,17.5,20.1,26.0和31.7 MtC·a-1; 基年为2000年时,总-净核算方式下2010,2020,2030,2040和2050年中国森林管理碳汇量分别为73.5,72.1,72.8,78.1和83.6 MtC·a-1,净-净核算方式下分别为2.0,5.7,9.3,16.8和24.2 MtC·a-1; 同一基年2种核算方式估算的森林管理碳汇量变化趋势相同,且总-净核算的碳汇量大于净-净核算的碳汇量。
基于海南西部沿海台地区、北部平原区、东部沿海台地区和中部山地区共18个调查点54个尾细桉人工林样地调查数据,分析海南尾细桉人工林的生物量、碳贮量、固碳能力及其区域空间分布特征。结果表明: 海南尾细桉人工林生物量平均为49.72 t·hm-2,乔木层(85.10%) > 凋落物层(8.08%) > 林下植被层(6.82%); 尾细桉人工林生态系统碳贮量平均为88.84 t·hm-2,乔木层为20.55 t·hm-2 (23.13%),林下植被层为1.55 t·hm-2 (1.74%),凋落物层为1.93 t·hm-2 (2.17%),土壤层(0~100 cm)为64.81 t·hm-2 (72.96%); 尾细桉各器官碳贮量以树干最大,占乔木层碳贮量的52.81%; 海南尾细桉人工林生态系统年净生产力平均为17.56 t·hm-2a-1,年净碳固定量平均为8.43 t·hm-2,折算成CO2量为30.91 t·hm-2a-1; 整个海南尾细桉人工林生态系统碳贮量为2 958.37万t,年净碳固定量为280.97万t·a-1; 从不同区域来看,中部山地区尾细桉人工林固碳能力达11.89 t·hm-2a-1,远高于北部平原区(8.97 t·hm-2a-1)、西部沿海台地区(7.18 t·hm-2a-1)和东部沿海台地区(8.26 t·hm-2a-1),北部、西部和东部区域间固碳能力差异不明显; 除东部沿海台地区与西部沿海台地区之间碳贮量差异不大外,其他区域之间碳贮量差异明显,这种差异主要是由于土壤碳贮量差异引起的。
利用第七次全国森林资源连续清查数据,以回归模型估计法作为乔木林生物量的主要计算方法,以树种含碳率作为生物量转换为碳储量的系数,从单木归并到样地,从样地加权平均至省级区域,估算乔木林碳储量; 以加权平均转换系数估算疏林地、散生木和四旁树的碳储量,以模型法估算竹林、灌木林的碳储量。结果表明: 中国森林植被碳储量主要集中在西南和东北两大区; 乔木林是中国森林植被碳储量的主体; 人工林碳储量在中国乔木林碳储量中比例超过15%; 阔叶树的碳储量和碳密度均大于针叶树。
(月刊 1955年创刊) 主管:中国科学技术协会 主办:中国林学会 出版:《林业科学》编辑部 主编:尹伟伦 国内统一刊号:CN 11-1908/S 国际标准刊号:ISSN 1001-7488 国内邮发代号:82-6