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森林生态体系的碳储量

2012-08-17 16:03 来源:农业 人参与在线咨询

 

自工业革命以来,大气中温室气体含量的增加是不争的事实,到2005年,大气中CO2的浓度已经由工业革命前的280mg/kg升到379mg/kg,2005年大气二氧化碳的浓度值已经远远超出了根据冰芯记录得到的65万年以来浓度的自然变化范围(180~330mg/kg),最近100年(1906—2005年)来,全球地表温度已上升了0.74℃。温室效应导致的气候变化将对农牧业生产、水资源、海岸带资源环境、森林生态系统、人体健康和各地区社会经济产生重大影响,威胁着人类生存[1]。

 

1森林生态系统碳储量研究的背景与意义

 

随着气候变化的研究越来越受到国际上广大学者的重视,森林生态系统碳储量的研究成为近年来国际上研究的热点,森林不仅具有调节区域生态环境的功能,而且在全球碳平衡中起着巨大的作用,森林作为陆地生态系统的主体,储存了10000亿t有机碳,占整个陆地生态系统的2/3以上[2]。森林通过光合作用将大气中的二氧化碳以有机物的形式固定到植物体和土壤中,在一定时期内起到减少温室气体积累的作用,因此在温室气体减排中扮演着重要的角色。森林碳汇也在国际气候变化谈判中得到广泛重视,巴厘岛国际气候变化大会开始把森林问题作为一个主题纳入气候谈判,《京都议定书》规定的4种温室气体的减排方式中,2种与森林有直接的关系,以“净排放量”计算温室气体的排放量,即从本国实际排放量中扣除森林所固定的部分和通过采用绿色开发机制(CDM)来减排,清洁发展机制(CDM)的造林、再造林项目和森林管理等活动允许发达国家可以通过在发展中国家实施林业碳汇项目来抵消其温室气体的排放量。所有这些工作必须建立在量化森林碳储量的工作基础之上,通过量化森林碳储量来评价不同类型的森林在陆地生态系统的固碳能力,为碳循环的研究和森林的可持续发展和土地利用提供相关数据依据,关注量化森林碳储量从理论和实践上都具有重要的意义。

 

气候变化问题日益受到关注,引起了碳循环研究的兴起,近些年,大量学者投入到碳储量的研究队伍,研究范围既有区域性小斑块和生态系统,也涉及森林群落。大量的研究证明,在大尺度上,森林生态系统碳储量的分布与其生物量的格局基本一致[3-4]。

 

2国内外研究进展

 

国外对森林生物量和生产力的研究历史较长,20世纪50年代以后,森林生物量和生产力的研究开始受到关注,在日本、前苏联、英国,科学家们对本国主要森林生态系统的生物量和生产力进行了实际调查和资料收集[5],到了70年代,全球碳循环的研究受到人类的普遍关注,随着国际生物学计划(IBP)在许多发达国家的实施,各国对植被生物量进行了大量的调查,这些资料为日后的碳循环研究提供了宝贵的数据依据。

 

欧洲、美洲、中亚、中国和澳大利亚等地对本国森林植被碳储量的研究均有较大进展,并取得一定成果。美国、俄罗斯和加拿大森林碳储量在全球碳储量中占有重要地位[6]。

 

Birdseyetal[7]研究了美国500年历史的森林碳储量变化,认为早期(1600—1900年)欧洲殖民者和当地土著人由于对木材和农业用地的需求导致滥砍滥伐造成了美国森林碳储量的下降,20世纪以后通过加强森林抚育管理,恢复了森林面积,增加了森林碳储量,目前美国森林起到碳汇的作用。Goodaleetal[8]研究了北半球的森林碳汇,Healthetal[9]对美国温带森林碳储量进行了研究,根据过去和目前对美国温带用材林采伐的情况预测未来美国温带林的碳储量变化,认为如果对其采伐不加以限制,到2070年美国温带森林有可能成为碳源,Kurzetal[10]研究了加拿大森林碳储量,Roxburghetal[11]研究了澳大利亚新南威尔士州森林碳储量,得出地上植被、粗木质残体和枯落物的碳储量贡献率分别为82%、16%和2%,Alexeyevetal[12]研究了俄罗斯森林生态系统碳储量,Dieteretal[13]研究了德国森林碳储量,Laletal[14]研究了中亚森林生态系统碳储量。

 

近些年,我国碳储量的研究进入了蓬勃发展阶段,刘国华等[6]利用我国森林资源清查数据研究了中国森林碳储量及其动态变化,1977—1993年的17年中共积累了碳4.5亿t,平均每年以积累碳2650万t的速率递增。方精云等[15]的研究结果表明,20世纪70年代中期以前,中国森林碳库和碳密度呈现负增长,年均减少约2400万t,近30年,由于人工林的发展呈增加趋势,中国森林起到碳汇的作用,森林碳库由70年代末期的碳43.8亿t增加到1998年的47.5亿t,年平均增加2200万t。王效科等[4]根据全国第3次森林资源的普查资料,计算了中国森林生态系统的植被碳储量为32.6亿~37.3亿t,占全球的0.6%~0.7%,森林生态系统植被碳密度在各森林类型间差异比较大,从东南向北和向西呈增加的趋势,与我国人口密度的分配特征刚好相反,反映了我国实际森林植物碳密度大小首先取决于人类活动干扰的程度。赵敏等[16]根据各省市的针叶林和阔叶林蓄积量的资料,估计出中国森林植被碳贮量约为37.88亿t。周玉荣等[17]根据1989—1993年我国森林资源清查资料估算了我国森林生态系统的碳密度是258.83t/hm2,植被碳密度为57.07t/hm2,土壤碳密度是植被碳密度的3.4倍。此外,周成虎等[18]、Pengetal[19]分别从全国尺度估算了我国森林生态系统碳储量,这些数据为评价我国森林在全球气候变化中的作用具有重要意义。

 

从区域和斑块尺度,大量学者对不同类型的森林生态系统碳储量进行了调查研究,杨昆等[20]研究了潭江流域的森林碳储量及其动态变化,方运霆等[21]对鼎湖山马尾松生态系统碳素的分配和碳量进行了研究,王鹏程等[22]研究了三峡库区森林生态系统的有机碳密度及碳储量,方晰等[23]对杉木林碳储量和含碳率进行了研究,Kangetal[24]研究了广西大青山南亚热带马尾松和杉木混交林生态系统的碳素积累和分配特征,胡建忠[25]对黄河上游退耕地人工林的碳储量进行了研究。

 

3结语

 

近10年,由于卫星遥感技术在地理科学和宏观生态学中的运用,一些学者利用TM、ETM+遥感影像和卫星Radar图像研究了全球不同地区的森林生物量。随着森林普查资料、样地调查、卫星遥感技术和计算机模拟技术等手段提供的森林碳储量的数据不断累积,为碳循环的研究提供越来越丰富的数据资源。

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