四川森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量及其空間分異特征.pdf

1、以大氣CO2濃度增加和溫度升高為主要特征的全球氣候變化正在改變著陸地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和過程，威脅著人類的生存和安全，同時(shí)，《京都議定書》(KyotoProtocol)又使碳減排增匯成為與國家經(jīng)濟(jì)、政治、外交和生態(tài)安全等密切相關(guān)的生態(tài)與環(huán)境科技問題。因此，全球氣候變化適應(yīng)與減緩就成為各國政府和科學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)問題。迄今，有關(guān)國家水平和區(qū)域尺度的植被和土壤碳儲(chǔ)量的研究報(bào)道已經(jīng)不計(jì)其數(shù)，但基于森林清查資料、土壤普查資料、生命帶類型法和遙感

2、方法存在的局限性，可能會(huì)限制地形地貌復(fù)雜、森林植被和土壤類型豐富的地區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)碳密度和碳儲(chǔ)量的估算精度，這需要結(jié)合不同植被與土壤組合條件下的森林植被和土壤實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行估算。四川森林地處長江上游和“世界第三級(jí)”的青藏高原東緣，不僅是我國第二大林區(qū)(西南林區(qū))的主體，而且是天然林資源保護(hù)工程、退耕還林(草)工程和長防林工程重點(diǎn)實(shí)施的地區(qū)，其多樣化的植被與土壤組合類型、明顯的氣候垂直分異特征、復(fù)雜的地形地貌等使其成為研究區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)

3、碳儲(chǔ)量空間分異特征的理想實(shí)驗(yàn)室。但迄今為止，有關(guān)四川森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量及其空間分異特征的研究還未見報(bào)道，這不能滿足四川和我國森林碳循環(huán)研究的需要。因此，本項(xiàng)研究采用森林清查資料與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合的研究方法，研究了四川森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量，并運(yùn)用GIS技術(shù)繪制了碳密度空間分布圖，初步探討了碳儲(chǔ)量和碳密度的空間分異特征，探索了基于碳儲(chǔ)量和碳密度空間分異特征的森林分區(qū)碳庫管理措施。 四川森林植被的平均碳含量為51.09％(46.75％、

4、～54.89％)，其中，針葉林的林分平均碳含量為52.82％(50.50％～54.89％)，大于50.00％，闊葉林林分平均碳含量為49.37％(46.75％～50.50％)，小于50.00％，大于45.00％。這表明，采用50.00％或45.00％作為轉(zhuǎn)換系數(shù)估算四川森林植被碳儲(chǔ)量可能低估其碳儲(chǔ)量和碳匯功能。 通過對(duì)生物量.蓄積量進(jìn)行多目標(biāo)函數(shù)擬合，確定w=avb為四川森林喬木層蓄積量-生物量最優(yōu)模型。本研究基于實(shí)測(cè)的林分碳含

5、量與區(qū)域生物量-蓄積量模型相結(jié)合的方法估算了研究區(qū)域森林喬木層碳儲(chǔ)量。采用本方法估算的四川森林植被碳儲(chǔ)量(2004年)為478.25TgC，比通用轉(zhuǎn)換系數(shù)45.00％和50.00％估算的結(jié)果分別高11.56％和1.73％?？梢姡趯?shí)測(cè)的森林碳含量與區(qū)域生物量-蓄積量模型相結(jié)合的方法對(duì)于精確估算區(qū)域森林碳儲(chǔ)量具有重要意義。 四川森林的碳匯功能明顯。1974年～2004年的30年期間，四川森林喬木層碳儲(chǔ)量從305.371TgC增加

6、到478.25TgC，增加了172.88TgC，年均增長率為1.51％?？梢姡拇ㄉ种脖黄鹬粋€(gè)的碳“匯”的作用。 四川森林生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)碳的總儲(chǔ)量為2926.81TgC，不同組分的碳儲(chǔ)量表現(xiàn)為土壤層(2394.26TgC)>喬木層(478.25TgC)>枯落物層(41.14TgC)>灌草層(13.16TgC)，分別占總碳儲(chǔ)量的81.80％、16.34％、1.41％和0.45％。這表明，森林土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)中最大的有機(jī)碳庫。盡

7、管枯落物層的碳儲(chǔ)量不高，但其作為植被與土壤之間進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換最活躍的生態(tài)界面，以及森林土壤有機(jī)碳的直接來源，如果忽視這部分碳，不僅會(huì)低估森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量，而且會(huì)限制我們對(duì)森林土壤碳匯形成機(jī)制的理解。 不同森林類型之間的碳儲(chǔ)量差異較大。冷、云杉林生態(tài)系統(tǒng)具有最大的碳儲(chǔ)量，為1384.09TgC，占碳儲(chǔ)量的47.29％，櫟類及其硬闊林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量為327.56TgC，占11.19％；軟闊林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量為309.2

8、1tgC，占10.56％。這三類森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量達(dá)2020.86TgC，占四川森林碳儲(chǔ)量的69.05％，其余森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量約為30.95％。這與其面積較大和碳密度相對(duì)較高有關(guān)。這表明，以天然起源為主的森林仍然是四川森林碳儲(chǔ)量的主要貢獻(xiàn)者，而以人工起源為主的森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量相對(duì)較低。 四川森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量主要分布在坡度>25°和高海拔地區(qū)(3000-4000m)。在坡度>25°以上的地帶達(dá)到1598.22TgC，占到了

9、總儲(chǔ)量的54.61％，在海拔3000-4000m之間的地帶達(dá)到1313.24TgC，占總碳儲(chǔ)量的44.87％。由于坡度>25°和高海拔地區(qū)是典型的生態(tài)環(huán)境脆弱帶，森林植被一旦遭到破壞，其恢復(fù)難度較大，因此，保護(hù)和穩(wěn)定四川森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量首先應(yīng)減少人類活動(dòng)對(duì)森林的破壞。 四川森林生態(tài)系統(tǒng)的平均碳密度為232.81MgC-hm-2，其中土壤層為190.45MgC·hm-2，喬木層為38.04MgC·hm-2，枯落物層為3.27Mg

10、C·hm-2，灌草層為1.05MgC·hm-2，均低于我國的平均水平。不同森林類型的土壤與植被碳密度比值介于3.44～17.41，平均為4.96。這表明四川森林植被的碳密度較低，但碳吸存潛力大。 四川森林生態(tài)系統(tǒng)的碳密度空間分異明顯，總體上表現(xiàn)出明顯的經(jīng)向地帶性、緯向地帶性和垂直地帶性。但受到青藏高原隆升以及人口稠密區(qū)(平原、低山、丘陵區(qū))人類活動(dòng)干擾及其疊加效應(yīng)的影響，四川森林生態(tài)系統(tǒng)的碳密度又表現(xiàn)出明顯的特殊性和復(fù)雜性。四川

11、森林土壤有機(jī)碳密度總體上均隨著緯度和海拔高度(0～4000m)的增加而增加，隨經(jīng)度的增加而降低。這與國內(nèi)外絕大多數(shù)的研究結(jié)果一致，這與經(jīng)度、緯度和海拔的增加引起的水熱動(dòng)態(tài)變化驅(qū)動(dòng)的土壤有機(jī)碳收支有關(guān)。四川森林植被的碳密度總體上也隨著緯度和海拔高度的增加而增加，隨經(jīng)度的增加而降低。這與國內(nèi)外有關(guān)“森林植被的碳密度隨著緯度和海拔高度的增加而降低”的結(jié)論不一致，原因是其地帶性分布規(guī)律還受到垂直地帶性、人類活動(dòng)干擾及其疊加效應(yīng)的影響。導(dǎo)致“四川

12、森林植被碳密度隨著海拔的升高而增加”的原因是隨著海拔高度的上升，森林植被受到人類活動(dòng)的干擾強(qiáng)度降低，森林植被的碳密度較高。這表明，人類活動(dòng)干擾是影響四川森林植被碳密度和碳儲(chǔ)量空間分異特征的特殊性和復(fù)雜性最重要的因素。同時(shí)也意味著，結(jié)合天然林資源保護(hù)工程、退耕還林(草)工程進(jìn)行森林植被保護(hù)、退化森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建可能顯著增加四川森林植被的碳匯功能。 從四川森林生態(tài)系統(tǒng)碳密度和儲(chǔ)量的空間分異特征來看，森林分區(qū)經(jīng)營管理是增強(qiáng)四川森林