内容简介

《中国森林生态系统碳储量——动态及机制》是“中国陆地生态系统碳收支研究丛书”的一个分册,针对当前森林碳汇研究领域中的热点问题,基于全国7800个典型森林生态系统样地的调查资料,估算我国森林生态系统全组分(乔木、灌木、草本、凋落物及土壤)碳库现状,并对其机制进行初步探讨。在此基础上,采用遥感反演和模型模拟相结合的手段,估算我国森林生态系统的固碳速率及潜力。

目录

目录
前言
第1章绪论1
1.1研究背景和研究意义1
1.2研究综述及存在问题4
1.2.1森林生态系统碳储量的研究方法4
1.2.2国内外对森林生态系统碳库的研究9
1.2.3存在问题13
第2章研究思路和研究内容15
2.1研究思路15
2.1.1总体思路15
2.1.2具体思路16
2.2研究内容17
2.2.1森林生态系统碳库现状及格局17
2.2.2森林生态系统固碳速率与潜力17
2.2.3森林生态系统固碳速率与潜力的自然格局17
2.2.4中国森林生态系统固碳现状、速率和潜力的整合分析18
第3章森林固碳调查规范和估算体系19
3.1森林固碳调查规范19
3.1.1调查样点布设19
3.1.2样地设置与调查20
3.1.3样地代表性21
3.2森林固碳估算体系22
3.2.1样地尺度的森林碳库储量估算方法22
3.2.2区域尺度的森林碳库储量估算方法24
3.2.3森林生态系统固碳速率的估算26
3.2.4森林生态系统固碳潜力的评估26
第4章中国森林固碳关键参数28
4.1生物量方程28
4.1.1生物量方程构建的基本思路29
4.1.2生物量方程构建的数据和方法29
4.1.3生物量方程的检验31
4.1.4讨论33
4.2中国森林主要树种碳含量34
4.2.1数据和方法35
4.2.2结果36
4.2.3讨论39
4.2.4结论40
4.3中国森林土壤砾石含量41
4.3.1数据和方法41
4.3.2结果43
4.3.3讨论与结论43
4.4中国森林土壤厚度44
4.4.1我国森林土壤厚度及格局46
4.4.2土壤碳储量估算中基于土壤厚度的面积加权46
4.5中国森林覆盖面积47
4.5.1国家森林资源清查47
4.5.2中国1:100万植被图48
4.5.3土地利用/覆盖数据集49
第5章中国森林生态系统固碳现状与格局51
5.1数据和方法52
5.1.1样地布设和调查52
5.1.2碳库估算方法52
5.2结果54
5.2.1我国森林生态系统各组分碳库及格局54
5.2.2我国各省(自治区、直辖市)森林碳库现状及分布特征56
5.2.3我国主要森林类型碳库现状及分布特征63
5.2.4我国不同地理区域森林碳库现状及分布特征64
5.2.5我国森林林龄与碳密度分布特征64
5.3讨论66
5.3.1森林碳库储量估算结果的差异性66
5.3.2气候因素对森林碳库格局的影响67
5.3.3人类活动对森林碳库格局的影响69
5.4结论69
第6章中国森林生态系统固碳速率与潜力71
6.1中国森林生态系统固碳速率71
6.1.1基于调查的森林固碳模型71
6.1.2模拟的土壤和植被碳密度81
6.1.3模拟的土壤和植被固碳速率85
6.2中国森林生态系统固碳潜力87
参考文献91
附录一生物量方程100
附录二中国森林主要树种(组)分器官含碳量104
附录三中国森林土壤砾石含量108
附录四ChinaCover土地覆盖及森林面积113
附录五我国森林生态系统全组分碳储量115

精彩书摘

  《中国森林生态系统碳储量——动态及机制》:
  第1章绪论
  1.1研究背景和研究意义
  当前,以大气中CO2浓度增加和气温升高为主要特征的全球气候变化正在加剧,并强烈地给人类生存、社会发展造成了严重影响。它不仅通过改变生态系统的结构和功能来直接影响人类的生活质量,而且通过影响生态系统提供的生产资料和生态服务,从而改变生态系统生产力和碳、氮、磷循环及生物多样性等多个过程,来间接作用于人类社会。《联合国气候变化框架公约》及《京都议定书》的制定将碳减排增汇提升为与国家政治、外交和生态安全等密切相关的重大问题,全球气候变化已引起各国政府、科学界与公众的强烈关注。2015年12月《巴黎协定》的签署标志着缔约方就未来十几年的国际气候政策走向达成共识,气候变化作为全球环境问题之首将更加深刻地影响人类的生存和发展。
  应对气候变化与碳减排的国际谈判已经成为我国作为发展中大国面临的重大问题与难题,作为负责任的发展中国家,我国一直在调整经济发展模式以适应经济发展和节能减排的共同需求。然而随着我国经济进一步发展和人民生活水平持续提升,能源消耗和温室气体排放量短期内继续增加的趋势仍难以改变,在未来的气候变化摊牌中势必面临国际社会要求我国减排温室气体的巨大压力(吕达仁和丁仲礼,2012;方精云等,2015)。2011年,中国科学院多个研究所的科技人员与一部分从事经济和政策研究的专家,联合高校和有关部门专家,共同承担了科技先导专项——“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”。该专项共设立了5个任务群,即排放清单任务群、生态系统固碳任务群、气候敏感性任务群、影响与适应任务群和绿色发展任务群,针对我国的陆地碳收支定量认证、碳增汇潜力与速率、增汇技术与措施,以及未来全球增暖情景与大气温室气体浓度关系的不确定性等重大科学技术问题展开深入研究。
  应对气候变化、减少大气中温室气体浓度的一个重要途径是增强地球表层生态系统对大气温室气体的吸收作用,即生态系统的碳汇功能(吕达仁和丁仲礼,2012)。增强陆地生态系统固碳能力被认为是最经济可行和环境友好的减缓大气中CO2浓度升高的重要途径之一(IPCC,2007)。《京都议定书》第3.4款明确规定:世界各国可以通过增加陆地生态系统碳储量来抵消经济发展中的碳排放量。因此,如何提高陆地生态系统碳储量及其固碳能力,是近年来全球变化研究的热点领域。近年来的研究表明,我国的陆地生态系统,尤其是森林生态系统具有非常强的固碳速率和潜力(贺金生,2012)。
  森林生态系统是陆地大的碳库,在应对气候变化中具有独特的功能,在维持全球碳平衡中具有重要的作用。这主要有两个原因(贺金生,2012):一是森林生态系统的植被、凋落物、有机质残体及土壤有机质中储存有大量的碳,约占陆地生态系统有机碳地上部分的80%,地下部分的40%(FAO,2011);二是森林生态系统如果遭到破坏或干扰,系统中储存的大部分碳会释放到大气中,成为大气中CO2浓度升高的一个重要因素。因此,森林的碳循环与碳储量在全球陆地生态系统碳循环和气候变化研究中具有重要意义。
  由于碳循环研究的复杂性,目前的科学技术及数据积累尚不能准确地回答碳汇到底有多大,其区域分布如何。也就是说,碳汇问题仍存在相当大的不确定性(Panetal.,2011)。不同研究得出的结论的差异可达到5倍以上(于贵瑞等,2003)。因此,很难说某一国家对全球碳汇的贡献有多大。森林生态系统具有比其他植被生态系统更高的碳密度。研究表明,森林生态系统中,植被和土壤的平均碳密度分别为86MgC/hm2和189MgC/hm2(1Mg=106g);草原生态系统中,植被和土壤的平均碳密度分别为21MgC/hm2和116MgC/hm2;农田生态系统中,植被和土壤的平均碳密度分别为5MgC/hm2和95MgC/hm2。在过去的150年间,森林转化为农田或其他土地覆盖类型所造成的CO2排放量接近同期所有化石燃料利用所释放CO2量的总和。森林的减少和破坏,是陆地生态系统碳源增加的一个重要原因。同时,森林寿命长、面积大、碳储量多、具有长期和强烈影响大气碳库的能力。因此,对森林碳库及其动态的研究,将会极大地减少陆地生态系统碳循环研究的不确定性。
  我国地域辽阔,自然气候条件复杂,森林类型多样且具有明显的地带性分布特征。进入21世纪以来,随着六大林业重点工程建设的相继启动和实施,林业生态和产业体系逐步建立和完善,人工造林和森林恢复性生长过程加速。第七次全国森林资源清查结果显示,全国森林面积为1.955亿hm2,森林蓄积量为137.2亿m3,森林植被总碳储量达7.81PgC。美国、加拿大等发达国家在21世纪初就已经对国家森林资源碳储量进行了估算。但由于不同国家的森林资源清查体系、技术标准和调查方法不同,以及清查周期与清查时间不一致,调查结果在不同国家之间存在不具可比性和可靠性差的问题。目前,我国森林资源的变化正在对区域乃至全球生态环境变化产生积极影响,森林资源的生物量、碳储量和碳密度格局也日益被国际组织、各级政府及社会大众广泛关注。及时获取覆盖全国且长时间连续的森林资源生物量和碳储量,是准确评估我国固碳潜力、履行《联合国气候变化框架公约》,特别是依据《巴黎协定》进行碳汇贸易谈判的基础和有力保障。
  我国和世界大部分国家一样,对森林资源的宏观监测以国家森林资源清查为主,以数理统计抽样为基础,定期对同一地域上的森林资源进行重复性调查,采集样地和样木的调查数据,每5年产出一次累积性的统计成果。以国家森林资源清查统计数据为基础的碳库计量,与现行森林资源清查体系一样,产出数据为每5年的累积性统计数据,数据采集时间存在不一致性,分析成果缺乏现势性和时效性。国家森林资源清查资料虽然具有全国或区域尺度上的统一性,但精度往往不高,存在较大的不确定性,且常常因未包括林下植被、地表凋落物、根系及土壤等组分,而不能全面反映森林生态系统碳源汇的状况。在人为干扰和人类经营管理的影响下,森林生态系统各个组分的碳源汇状况在时空上的走向并不一致,仅仅以森林生物量动态为依据既可能低估又可能高估整个森林生态系统的碳源汇状况。因此,充分有效地利用连续的、系统的大面积森林资源清查资料估测森林碳储量和碳密度,不仅有助于估算区域尺度的森林生产力及其碳收支,也可为评价森林生态系统的结构与功能提供量化指标,同时对评估不同森林植被类型的碳汇潜力,制定合理的碳汇政策措施具有重要的意义。
  ……

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