最新 森林生态系统碳储量和固碳能力研究进展-精品
森林生态系统碳储量估算方法研究进展_程鹏飞
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林业调查规划
第 34卷
按照区域或国家尺度土壤图上的面积得到碳蓄积总
量 .同时 , 还可以在土壤图上将土壤单元与土壤碳密 度匹配以表现土壤碳蓄积量的空间分布特征 .土壤 类型法也可以利用世界土壤图和全球土壤分类系统 形 成 统 一 估 算 体 系 来 估 算 全 球 碳 蓄 积 量 [ 4] . Franzmeier等人[ 5] 就利用美国中西部 地区 12个州 的 1∶250万的土壤分布图 , 估算了所研究区域的土 壤有机碳 储 量 .Batjes[ 6] 按 经 纬 度 将 全 球 划分 为 259 200个土壤面积单元 , 根 据每个土种分布 、土壤 深度 、土壤容重 、有机碳及砾石含量等数据 , 求出每 个面积单元的土壤平均碳密度 , 最后求和得出全球 的土壤有机碳总 量 .此方 法原理简单 , 数据较易获 取 , 是目前国内外土壤碳储量估算的最常用方法 , 但 土壤类型法需具备详细的各类土壤理化性质数据 , 否则估算精度不高 .未来此方法的研究应采用更详 细 、更准确的土壤类型分布图和土壤属性信息 , 以提 高估测精度 [ 7] . 1.2 生命带研究方法
生物量与蓄积量为基础的地上植物碳储量估算方法能够用于长时期大面积的森林碳储量监测但其不足在于消耗劳动力多并且只能问歇地记录碳储量不能反映出季节和年变化的动态效应同时由于各地区研究的层次时间尺度空间范围和精细程度不同及样地的设置估测的方法等各异使研究结果的可靠性和可比性较差
第 34卷 2009年
第 6期 12月
10倍之多 , 森林碳库发生细微的变化就会对全球气 候系统产生巨 大的影响 [ 1] .因此 , 准 确地估算森林 生态系统碳储量及其变动引起的全球陆地生态系统
碳储量变化受到科学家们的普遍关注 . 森林生态系统碳储量包括土壤碳库 、植被碳库
气候变化背景下中国陆地生态系统碳储量及碳通量研究进展
全球 气候 变化 问题 已成 为各 国政 府 、社 会公 众
纪温暖期 的水平（ ９ ５ ０ － －１ ３ ０ ０ Ａ Ｄ ） ［ ６ － ７ ］ ｏ 中国近 １ ０ ０ 年 来年平均气温明显增加 ， 达到 ０ ． ５ ～ ０ ． ８。 【 ＝ ， 比同期 全球增温平均值略高 ］ 。综合各种气候预测模式 ， 未来 １ ０ ０年全球气温将升高 １ － ４ — ５ ． ８ ｃ ｃ， 全球特别 是北 半 球 中高 纬度 地 区 的降水 量将 增 加［ １ ０ － １ １ ］ 。 Ｒ ｅ ｚ ｚ ａ ［ 】 指出气候 的任何变化都会影响到 自然生态
系统 、社 会经 济 。 全 球 气候 变 化 作 为全 球 变化 的核 心 问题 ， 目前 已成 为 国际 环境 领 域 的一个 热点 和焦 点 。 而 生态 系
以及科学界共同关心的重大问题 。它对全球生态系 统 的结构 、功能和过程产生 了重要影响Ⅲ ，同时对 世界各国的社会 、经济 、政治外交等产生了重大影 响。Ｉ Ｐ Ｃ Ｃ第 ４ 次评估报告显示 ： ２ ０ 世纪全球气温 平均上升 ０ ． ６ ｏ Ｃ； 北半球中、高纬度地 区降水量增 加５ ％ ～１ ０ ％， 热带、 亚热带地区降水量却减少 ３ ％； 全球极端气候事件的频率和强度不断增加。 Ｉ Ｐ Ｃ Ｃ预 测 ：如果不控制温室气体的排放 ，到 ２ １世纪末 ， 全球 平 均 气温 在 １ ９ ９ ９ 年 的基 线 上将 再上 升 １ ． １ — ６ ． ４ ℃ 。虽然 有各 种 争论 ，但越 来 越多 的科 学 事实 证明近百年的气候变暖是显著的 ， 气候代用资料表 明， ２ ０ 世纪的变暖在全球和 中国都可能是近千年中 最显著的ｐ ， 其增暖趋势和增温程度可能高于中世
中图分 类号 ：Ｘ１ ７ １ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１ ６ ７ ４ ． ５ ９ ０ ６（ ２ ０ １ ３）０ ５ ． ０ ８ ７ ３ ． ０ ６
森林固碳在应对气候变化中的定位及增加固碳的途径
森林固碳在应对气候变化中的定位及增加固碳的途径气候变化是国际社会普遍关注的重大全球性问题。
我国虽然每年人均温室气体排放量低于世界平均水平，但排放总量居世界第1 已成事实，为减排和适应气候变化，中国政府制定了《中国应对气候变化国家方案》。
认识森林固碳在应对气候变化方面的巨大作用，将对生态文明建设有着积极意义。
1 我国森林资源现状分析根据2010年国家XX局,XX局工作报告，我国森林面积1.95 亿hm2森林覆盖率20.36%，活立木蓄积量149.13亿m3,森林植被总碳储量达78.11亿t。
人工幼林面积0.62亿hm2居世界首位，林地面积在世界前列，但人均占有量很低。
从林地面积上看：我国第6次森林资源清查结果显示，我国人均林地面积0.132hm2,不到世界的1/4，仅相当于世界平均水平的61.52%，居世界第134位，与林业发达国家相比更为悬殊；从质量方面看：森林质量总体不高，防灾减灾能力低下。
据悉，我国有林地森林蓄积每公顷约80m3而林业发达国家达到每公顷200 m3。
森林蓄积量仅相当于世界人均占有68.54 m3 的1/7 。
造林良种利用率为51%，与林业发达国家的80%相比，还有很大差距，加之多为人工单层林，生物量低，蓄水、固碳能力弱、生态保障功能差；从分布上看，我国东北大、小兴安岭及长白山；西南的云南及相邻的藏东南和川西、南；东、华南低山丘陵区3 大区域为多林区，森林资源分布相对集中，而在地域辽阔的西北地区，仅在几大山脉（阿尔泰山、天山、祁连山、秦岭）及青海东部有少量片林外，大多地区以及内蒙古中、西部，人口稠密经济发达的华北，中原及长江、黄河中下游地区，森林资源分布较少。
我国森林资源总体上看，总量不足、质量不高、分布不均衡及减灾防灾能力低下的问题相对突出。
同时在世界森林资源渐减的国际环境趋势下，我国森林资源在增加，人工林面积已跃居世界第一，近10 余年我国的林业建设呈现出良好的发展格局。
2 森林固碳的原理森林固碳原理是依据植物光合作用原理，6CO2+6H2O+281732=C6H12O6+6O2。
森林土壤固碳机理研究进展
摘要 ：全球碳平衡 中 ，土壤有机碳储量为 ２ ０００ Ｐｇ，植被碳储量 ５００ Ｐｇ，大气碳储量 ７８５ Ｐｇ，土壤 中有机碳变化是影响大气
温室气体含量 的重要 因素 。中国人工林总量世界第一 ，可以通过造林树种 的选 择 ，增加森林土壤 的碳汇功能 ，它主要机．矿物复合体 的形成 、持久性封存 的深层碳 的增 加 、耐分解有机物成份 的积累 、以及土壤 团
聚体结构 中碳 的物理性保护 。中国近年来对木材 的需求上升 ，导致大量短轮伐 期人 工林 的种植 ，采伐 、火烧炼山 、施肥与整
地等营林措施对土壤碳汇功能形成重大影 响。因而 ，通过加强对 中国人 工林 土壤 固碳 机理 的研究 ，通过人为措施实现具有较
强 固碳能力 的森林类型 ，从 而提高人工森林生态系统的 固碳能力 ，它对 中国减排增 汇战略具有 重要 意义 ，而加强对不同营林
１ 人 工 林 影 响 土 壤 碳 汇 功 能 的 主 要 机 理
１．１ 稳 定性 有机 一矿 物复合 体 的形成 有 机 ．矿 物 复合 体 的碳 被认 为是 最 为稳 定 的类
基金 项 目： 国家 自然 科 学基 金 项 目 （３０８７０４４２）；国家 自然科 学 基金 委一 广东 省联 合 基 金项 目（Ｕ１１３１００１）；国家 重点 基 础研 究 发展 计 划专 题 （２０１ １ＣＢ４０３２０４）；中 国科 学 院 战略性 先导 科技 专项 （ＸＤＡ０５０５００００）
森林生态系统碳估测方法及展望
森林生态系统碳估测方法及展望
袁钰娜;姜学兵
【期刊名称】《人民珠江》
【年(卷),期】2024(45)2
【摘要】森林生态系统是陆地生态系统重要组成部分,拥有陆地表面最大的碳库,其消长变化对全球碳循环有着深远影响。
在当今温室效应日益显著,极端气候出现日益频繁的大背景下,精准估测森林生态系统碳储量、加强森林生态系统碳储量监测体系建设,对深入理解全球碳循环过程、预测全球气候变化有着极其重要的意义。
以加强森林生态系统碳汇功能、实现“双碳”目标为切入点,系统阐述了森林生态系统固碳功能实现机理,分析比较了当前森林碳估测的几种主流方法,着重提出了构建中国森林碳储量监测体系的可行之策,以期为中国森林生态系统碳储量监测能力稳定提升提供理论参考,为“双碳”目标如期实现提供科学支撑。
【总页数】7页(P90-96)
【作者】袁钰娜;姜学兵
【作者单位】珠江水利委员会珠江流域水土保持监测中心站;珠江水利委员会珠江水利科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TV21
【相关文献】
1.森林生态系统碳平衡估测方法及其研究进展
2.国内外森林生物量碳储量估测现状存在问题及展望
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4.森林生态系统碳平衡估测方法及其研究进展
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沉水植物净固碳能力研究进展
其中全球 的 河 网 向 海 洋 输 送 的 碳 量 为 １ ０６Ｐｇ ａ ꎬ
－１
方向提出展望ꎬ 为最终实现 “ 碳达峰” 和 “ 碳中和”
１ 沉水植物的碳循环过程和固碳机理
水生维管束植物从陆生植物进化而来ꎬ 依据生活
向大气中释放的 ＣＯ ２ 量约为 １ ８Ｐｇａ ꎬ 湖泊和水库
型的不同可分为挺水植物、 漂浮植物、 浮叶植物和沉
植物和植物体内光合作用相关酶的活性ꎬ 间接对沉水
植物的光合作用起到了促进或抑制作用ꎬ 如水体中营
养元素的浓度、 植物和叶片的生长阶段和温度等ꎮ
２ １ 直接影响因子
可塑 性ꎬ 通 过 改 变 叶 片 比 表 面 积 来 适 应 不 同 的 光
２ １ ２ 水体无机碳条件
沉水植物生长环境中水分的供给是绝对充足的ꎬ
合作用在强光和弱光下均受到不同程度的抑制 [４] ꎮ
水深和水体透明度是决定光照强度的重要影响因
素ꎮ 水深过深ꎬ 光照强度低ꎬ 光合作用受到抑制ꎻ 水
深过浅ꎬ 压缩了沉水植物的生长空间ꎮ 水深不同还会
会影响沉水植物光合色素的种类和含量ꎬ 在水深以及
水中的藻类和悬浮颗粒物的散射影响下ꎬ 不同水层的
光质有很大差异ꎬ 表层以红光为主ꎬ 深层以蓝光等短
生命过程兼具 “ 碳源” 和 “ 碳汇” 作用ꎬ 相较于其
活周期中都生活在水面以下ꎬ 是最为典 型 的 水 生 植
－１
向大气中释放的 ＣＯ ２ 量为 ０ ３２Ｐｇａ
ꎮ 绿色植物的
水植物ꎮ 与其他水生植物相比ꎬ 沉水植物在大部分生
他类别的植物ꎬ 沉水植物的光合作用场所和凋落物的
物ꎬ 生长生活过程完全依托于水体环境ꎬ 在漫长的进
够更加充分利用光照ꎬ 在水下弱光条件下进行正常的
林业碳汇问题研究进展概述
是 木质 林产 品） 替 能源 密集 型材 料 ， 代 发展 生物 质能
源 ，回收利用采伐剩余物等 以减少生产过程 中 Ｃ ： Ｏ 排放 。对 森 林经 营 者来 说 ， 汇对 其 经 营 活动 的影 碳 响主要体现在最优轮伐期上 ； 学者则将其 纳人可持
续 经 营研 究 中 ， 通过 加 强森 林 可持 续 森林 经 营 可有 效 地 防止 毁林 破 坏 和森 林退 化 ， 而 提 高森 林 固碳 从 能力 以应对 气候 变化 。
安徽 林 业科技 ，０ １３ （ ）４－ ７ ２ １ ，７ ６ ：４ ４
Ａｎ ｉＦ ｅ ｔｙ Ｓ ｉ ｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｈｕ ｏｒ ｓｒ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｏ ｏ ｙ
林业碳汇 问题 研究进展概 述
苗婷婷 ， 郝焰平 ， 刘圣清
（ 安徽 省林 业科 学研 究院 ， 安徽 合肥 ２ ０ ３ ） ３０１
机制。而 ２０ 年达成的 《 ０１ 波恩政治协定》 《 、马喀什 协定》 同意将造林 、 再造林作为 Ｃ Ｍ 的项 目 ］ Ｄ ， 鼓 励 各 国通 过绿 化 、造林 来抵 消一 部 分工 业源 的 Ｃ Ｏ
排放 量 。这标 志着 森林 的生 态功 能在政 治 和经 济上 得 到 了国际社 会 的认 可 ， 也标 志着 森林碳 汇 产权 化 、 生 态效 益有形 化 和生态 服务 有偿 化 的实现 。
《 联合国气候变化框架公约》规定 Ｃ Ｍ活动引起的 Ｄ
排放减 少或 汇清 除必须 是透 明 的 、可证 实 的和核 查 的， 因此要 对项 目结果 进 行科 学评 价 和监测 ｌ 。碳 ｚ 汇贮 量 的测 定是 研 究 土地 利用 、 土地 利用 变化 和林 业活 动碳 源 碳 汇功 能 的 主要 手 段 之一 ， 本方 法有 基
森林固碳领域的研究方法及最新进展
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｗａｓ ｍａｄｅ ｏｎ ｆｏｕｒ ｍａｊｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｆｏｒｅｓｔ ｃａｒｂｏｎ ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｓａｍｐｌｅ ｐｌｏｔ ｉｎｖｅｎｔｏｒｙ ｍｅｔｈｏｄ，ｍｉｃｒｏ—
殷 鸣放 ，杨 琳 ，殷 炜达 ，毕刚蕊 ，张艳会 ，李智伟 ，谭希斌 ４
（１ 沈阳农业大学 林学 院，辽宁 沈阳 ｌ１０８６６；２ 东京大学新领域创 成研究科 自然环境系 ，柏 ２７７—８５６３； ３ 黑龙江 省第■森林调查规划 设计院 ，黑龙江 绥化 ｌ５２０００；４ 辽宁省锦州市林业局 ，辽宁 锦州 ｌ １００３６）
１ 森 林 碳 汇
在全球变化 与陆地 生态 系统的研究 中 ，全球 碳循环 问题 即温 室气体的 “源 ”与 “汇”『口Ｊ题 ，以主要温室气 体——ｃＯ 的源汇为主要研究 问题 。 《联合 国气候变化框 架公约（ＵＮＦＣＣＣ）》中将碳 源定义为向大气中释放碳的 过程或活动 。动植物 的呼吸作用 、动植物本 身的分解 、化石燃料燃 烧 、大规模森林破坏 、土地利用形态的改变 ， 均形成大量的碳排放到大气 中。而碳 汇一 般是指 从空气 中清除 ＣＯ：的过 程 、活 动 、机 制 ：简单地说 ，当生态系 统 固定的碳量大于排放的碳 量 ，该 系统 称为大气 中 ＣＯ２的汇 ，简称碳汇 ，反之 ，则为碳源｜３ １。由于 森林具有储 存碳的 “库 ”的作用 ，因此 可 以形象的将森林看 作是储 存碳的 “碳库 ” 。林 业碳汇 ，是指通过 实施造林 、再造 林和森林管理 ，吸收大气 中的 ＣＯ 并将 其固定在植被或土壤 中 ，从而减少大气 中 ＣＯ，的浓度的过程和活动 。
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森林生态系统碳储量和固碳能力研究进
展
森林土壤是全球碳循环中一个巨大的碳汇，近一半森林植被固定
的CO2，以地上或地下凋落物的形式进入土壤，形成较为稳定的SOC
库。植被、气候、土地利用与覆被变化等自然和人为因素，不仅影响
森林植物光合碳固定能力，也影响输入到土壤生态系统中有机物质的
质量和数量，进而对SOC的积累和分解速率进行控制，调控土壤碳
源、汇、库功能和动态[1]。
土地的不合理利用可导致森林土壤变成大的碳源，增加大气中的
CO2浓度，加剧全球气候温室效应。改造森林为农田，就会减少SOC
的来源、升高土壤微生物的活性、增加土壤碳的释放量，降低土壤碳
库储量和碳汇功能。土壤作为一个巨大的碳源，退耕还林、营建防护
林等合理的土地利用方式可增加土壤SOC 储量。[2]林业活动在减缓
气候变暖的各种活动中，都表现出保护碳储存、增强碳吸收和碳替代
等能力。
2 人工林碳汇功能的研究进展
森林碳汇的载体是森林，对生态环境保护起到至关重要的作用，
并能够有效增加森林碳汇量，得到了国际社会的承认。据上世纪80年
代初国外专家学者的研究表明，在全球碳平衡及潜在的碳储存中，作
为最主要的植被类型，森林扮演着极为重要的角色，已成为与全球气
候变化密切相关的重要有机体，它维持的碳库占全球总碳库的
46.3%，土壤碳储量约占世界陆地土壤总碳库的73%，森林植被部分
维持的碳库占全球植被碳库的77.1%。森林通过生长从大气中吸收储
存大量的CO2，其存储能力取决于森林类型、种类组成、林龄及其与
人类活动的关系。[3]
近年来，由于CO2排放量的升高而影响全球气候变暖，再次引起
了许多科学家对陆地生态系统中碳平衡以及碳存储和分布的关注。为
了增加陆地生态系统碳储量以达到减缓全球变暖速度的目的，利用陆
地生态系统植被和土壤来积累有机碳是许多国家采取的主要措施，通
过增加森林面积、提高森林质量和森林生产力这两个方面来增加森林
蓄积量，从而增加森林生态系统的碳储量。当前，能减缓全球气候变
暖的一项有效措施就是营建人工林，既能改变土地的退化过程，又能
增强对大气CO2的吸收。国外的一些学者将提高人工林的经营和管理
水平、增强人工林土壤碳汇功能称之为一种“双赢策略（Truly win-win
strategy）”和“减缓全球气候变化的一种可能机制和最有希望的选择”。
[4]
我国自上个世纪70 年代起就一直坚持植树造林这一基本国策，不
断增加我国人工林面积，营建的三北防护林、长江中上游防护林和沿
海防护林、太行山绿化工程和平原绿化工程等五大防护林体系现已初
见成效，北方防护林、南方速生林、特种林和果树生产等四大基地也
已初步形成规模。我国持续不断地建设这些林业生态工程项目，形成
了森林资源总面积和总蓄积量双增的格局，森林碳储量明显递增。因
此，扩大人工林面积，提高人工林的经营和管理水平，是扩大森林资
源、发挥森林资源多种功能的唯一途径，将显著增强我国陆地生态系
统的碳汇功能。[5]
3 国内外森林生态系统碳汇能力研究进展
Pacala等分别对1980年代美国本土和欧洲大陆的陆地生态系
统，对各自地区的工业排放CO2的吸收能力进行了研究和分析，对其
本国生态系统的碳汇进行了较为全面的估算。我国则重点针对某些植
被和土壤类型的区域碳汇进行估算，如：中国森林植被和中国草地的
生物量碳汇研究、利用生态过程模型估算中国陆地生态系统的净生产
力等等。
在森林生态系统碳储量的估算研究方面，国外也取得了一定的进
展，如俄罗斯、加拿大和美国等国家对森林生态系统植物碳储量的估
算研究。随着气候、土壤等自然地理因子的地带性变化，森林生态系
统的固碳能力和碳储量表现出相当的时空变化规律。
4 国内外森林生态系统碳储量的主要估算方法
目前，国内外森林生态系统碳储量的估算方法主要分为两大类：
一类是现存生物量清查的方法，反映与生物量紧密相关的碳累积量，
这类方法已经在我国得到了广泛的应用，国内学者也对该方法进行了
研究。一般是通过测定森林植被的生物量再乘以生物量中的碳元素含
量推算而得。因此，在森林生态系统碳储量许多研究中，森林群落的
生物量及其组成树种的含碳率就成为课题研究的关键。不同的研究者
选择的森林类型、研究地点所处的地理位置、研究尺度以及测定生物
量方法的不同，碳储量的估算方法和结果也会有很大的差异。此外，
含碳率的大小也是一个非常关键的因素，国际上常用的树木碳含率为
0.45～0.55。[6]
另一类是利用微气象原理和技术测定森林CO2通量，然后再将
CO2的量换算成碳的储量。国外在这类方法的研究上已经取得了很大
的成果，在世界各地建立了多个观测站。我国在这方面起步则较晚，
2002年中科院启动的中国陆地生态系统碳通量观测项目，分别在长白
山、千烟洲、西双版纳和鼎湖山设立了4 个典型森林生态系统CO2通
量定位观测站。