樣地清查法在森林碳匯估算中的應(yīng)用進(jìn)展

郭靖,盧明艷，張東亞，玉蘇普江艾麥提，齊成

(新疆林業(yè)科學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830000)

?

樣地清查法在森林碳匯估算中的應(yīng)用進(jìn)展

郭靖,盧明艷，張東亞，玉蘇普江艾麥提，齊成

(新疆林業(yè)科學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830000)

摘要森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在全球碳循環(huán)中起到重要的作用。森林固定的碳每年約占整個(gè)陸地生態(tài)系統(tǒng)的2/3，其變化決定了陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源和碳匯的功能。目前，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)區(qū)域尺度森林碳儲(chǔ)量的估算所提出的方法較多，但還沒(méi)有統(tǒng)一的估算方法。樣地查清法是估算森林碳儲(chǔ)量的方法之一，通過(guò)總結(jié)該方法的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍，為碳儲(chǔ)量估算精度和碳評(píng)估提供合理的參考。

關(guān)鍵詞森林；碳儲(chǔ)量；樣地清查法;研究進(jìn)展

國(guó)內(nèi)外生態(tài)學(xué)家對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量估算的可操作性和精度方面做了大量的研究，成本、勞動(dòng)強(qiáng)度、精度、時(shí)空變化、不同空間尺度等諸多問(wèn)題，一直是估算方法無(wú)法統(tǒng)一的主要原因，對(duì)估算方法優(yōu)缺點(diǎn)的明確認(rèn)識(shí)，使研究者能提高森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量估算的精度。本文全面綜述了樣地查清法國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，討論了該方法的優(yōu)缺點(diǎn)、適用范圍及尚未解決的主要問(wèn)題，并分析了森林生態(tài)系統(tǒng)估算方法的發(fā)展趨勢(shì)，以期為我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量估算提供科學(xué)依據(jù)，為碳評(píng)估提供合理的參考。

1樣地清查法研究進(jìn)展

最早的森林生物量研究始于1876年Ebermeyer在德國(guó)進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)的調(diào)查，對(duì)森林木材重量和枝葉凋落物的測(cè)量，并于1882年對(duì)巴伐利亞森林生產(chǎn)力進(jìn)行了研究。瑞士學(xué)者Bruger在1929-1953年期間，致力于木材產(chǎn)量與樹(shù)葉生物量的相關(guān)關(guān)系的研究。為了進(jìn)一步推動(dòng)森林碳儲(chǔ)量研究，一些林業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)啟動(dòng)的BigFoot項(xiàng)目及美國(guó)碳循環(huán)研究計(jì)劃(CCSP)、國(guó)際科聯(lián)(ICSU)組織的地圈生物圈計(jì)劃(IGBP)、加拿大、德國(guó)和瑞典等國(guó)均開(kāi)展了碳循環(huán)的研究。

傳統(tǒng)的清查法是通過(guò)設(shè)立典型樣地，并連續(xù)觀測(cè)實(shí)測(cè)樣地的生物量，得出碳儲(chǔ)量的變化情況的研究方法。該方法細(xì)分為：平均生物量法、換算因子法和換算因子連續(xù)函數(shù)法。上述三種方法都是在推算出典型樣地的生物量的基礎(chǔ)上，再乘以一個(gè)換算系數(shù)(因子)求得樣地碳儲(chǔ)量的方法。

平均生物量法是實(shí)際測(cè)量的各種類(lèi)型森林單位面積生物量，并與該類(lèi)型的森林面積相乘，繼而推算出研究區(qū)整個(gè)森林的生物量。此方法曾被廣泛使用，但由于實(shí)測(cè)資料的取樣點(diǎn)少，不能真實(shí)反映森林的生物量，誤差大是該方法的不足。

生物量換算因子法(BiomassExpansionFactor,BEF)也稱材積源生物量法，木材材積比值的平均數(shù)、森林某一類(lèi)型的生物量與該森林類(lèi)型的總蓄積量乘積可以得到森林總生物量。此方法是1984年Brown&Lugo提出的，應(yīng)用聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織提供的全球主要森林類(lèi)型蓄積量數(shù)據(jù)，估算出全球森林地上生物量。在此基礎(chǔ)上，1996年，方精云等首次應(yīng)用生物量轉(zhuǎn)換因子法，結(jié)合野外調(diào)查得到中國(guó)不同地域的生物量和蓄積量數(shù)據(jù)，估算了大尺度森林生物量，由此開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)森林碳儲(chǔ)量研究由樣地向區(qū)域尺度的推算轉(zhuǎn)換。2000年，劉國(guó)華等采用該方法結(jié)合我國(guó)第一次(1973～1976年)至第四次(1989～1993年)森林資源清查資料對(duì)我國(guó)近20a來(lái)森林的碳儲(chǔ)量進(jìn)行了推算。焦燕等于2005年，利用生物量換算因子法結(jié)合黑龍江省國(guó)家森林資源清查數(shù)據(jù)推算出森林生物量。

生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法是生物量換算因子法的延續(xù)與改進(jìn)。2001年，方靜云等人通過(guò)1949年到1998年中國(guó)森林資源清查數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，采用改進(jìn)生物量轉(zhuǎn)換因子法，對(duì)2001年中國(guó)森林碳儲(chǔ)量進(jìn)行了估算，提出生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法[10]。該方法在轉(zhuǎn)換因子方面做了改進(jìn)，由原來(lái)的生物量平均轉(zhuǎn)換因子分齡級(jí)的轉(zhuǎn)換因子，使計(jì)算公式得以簡(jiǎn)化，為區(qū)域尺度森林碳儲(chǔ)量的估算提供了理論基礎(chǔ)。公式為：

B=a+bv

式中：a和b均為常數(shù)；B代表生物量，單位t；v代表蓄積量，單位m3

該方法彌補(bǔ)了平均生物量法估算值偏大，也克服了生物量轉(zhuǎn)換因子法誤差較大的不足，該方法對(duì)各種因素的變化具有綜合反映的能力，對(duì)區(qū)域碳匯的估算更加精確，在國(guó)際上被廣泛應(yīng)用并得到了一致的認(rèn)可[11]。諸如：馬琪等人應(yīng)用森林資源清查數(shù)據(jù)結(jié)合林業(yè)生態(tài)功能，用生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法對(duì)陜西省森林植被碳儲(chǔ)量進(jìn)行了估算，分析了碳密度及空間分布特征與區(qū)域生態(tài)功能的關(guān)系[12]。曹揚(yáng)等人也應(yīng)用該方法對(duì)陜西省2009年森林植被碳貯量和碳密度及其地理分布特征進(jìn)行了論述[13]。Guo等人通過(guò)補(bǔ)充調(diào)查中國(guó)主要森林類(lèi)型對(duì)該方法的參數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)[14]。驗(yàn)證數(shù)據(jù)證明改進(jìn)的方法對(duì)于估算中國(guó)森林生物量及碳儲(chǔ)量具有更高的精度[15]。但這種方法也存在模型是單一的線性回歸模型的不足，至今仍有許多爭(zhēng)議。

2結(jié)論與討論

綜上所述，清查資料估算方法比較直接、明確，操作簡(jiǎn)單。但數(shù)據(jù)資料必須是樣地調(diào)查實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)獲取費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)財(cái)，而且實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)畢竟是點(diǎn)上的數(shù)據(jù)，范圍較小，代表整個(gè)林分的數(shù)據(jù)具有一定的不足，森林資源清查數(shù)據(jù)每5年一次，從時(shí)空變化分析上也具有局限性，同時(shí)，在樣方實(shí)測(cè)的過(guò)程中，方法和儀器的限制，使得測(cè)量結(jié)果存在著較大的誤差。樣地調(diào)查時(shí)一般選取生長(zhǎng)較好的地段進(jìn)行測(cè)定，樣地時(shí)空分布不具有代表性，釆樣樣地的種類(lèi)和數(shù)量受到人為主觀的限制等問(wèn)題，均對(duì)研究區(qū)域森林地上生物量的估算造成了難度的增加。隨著不同空間分辨率遙感數(shù)據(jù)源的開(kāi)發(fā)，以及各種遙感數(shù)據(jù)的處理和分析技術(shù)的日趨成熟，通過(guò)遙感技術(shù)來(lái)估測(cè)森林碳儲(chǔ)量已成為了當(dāng)前森林調(diào)查和研究的方向。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王秀云,孫玉軍.森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量估測(cè)方法及其研究進(jìn)展.世界林業(yè)研究，2008,21(5):24-29

[2]BurgerH,Holz,Blattmenge,Zuwachs. Fichten in Plenterwald Mitteil,Schweiz,Anst Forttl,Versuchsw,1952,28:109-156

[3]歐陽(yáng)欽.長(zhǎng)沙望城區(qū)森林植被生物量及碳儲(chǔ)量研究.長(zhǎng)沙：中南林業(yè)科技大學(xué),2014

[4]張妍.八仙山自然保護(hù)區(qū)森林生物量/碳儲(chǔ)量遙感估算研究.天津：天津師范大學(xué),2012

[5]東明.基于GIS的井岡山自然保護(hù)區(qū)主要森林類(lèi)型碳儲(chǔ)量研究.呼和浩特：內(nèi)蒙古師范大學(xué),2011

[6]Brown S,LugoAE. Biomass of tropical forests: A new estimate based on forest volumes.Science,1984,223:1290 -1293

[7]方精云,劉國(guó)華,徐崇齡.我國(guó)森林植被的生物量和凈生產(chǎn)量.生態(tài)學(xué)報(bào),1996,16(5):497-508

[8]劉國(guó)華,傅伯杰,方精云.中國(guó)森林碳動(dòng)態(tài)及其對(duì)全球碳平衡的貢獻(xiàn).生態(tài)學(xué)報(bào)，2000,20(5)：733-740

[9]焦燕，胡海清．黑龍江省森林植被碳儲(chǔ)量及其動(dòng)態(tài)變化．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2005，16(12)：2248-2252

[10] Fang JY,ChenAP,Peng CH,et al. Changes in forest biomass carbon storage in China between 1949 and 1998.Science,2001,292: 2320 -2322

[11] 田世艷,張宇清,吳斌,等.中國(guó)平原地區(qū)農(nóng)田防護(hù)林碳儲(chǔ)量差異分析.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012,34(2):39-44

[12] 馬琪,劉康,張慧.陜西省森林植被碳儲(chǔ)量及其空間分布.資源科學(xué)，2012,34(9):1781-1789

[13] 曹揚(yáng),陳云明,晉蓓,等. 陜西省森林植被碳儲(chǔ)量、碳密度及其空間分布格局.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2014,28(9):69-73

[14] GUO Z D,FANG J Y,PAN Y D,et al. Inventory-based estimates of forest biomass carbon stocks in China: A comparison of three methods.Forest Ecology and Management,2010,259(7):1225-1231

[15] 曹吉鑫,田赟,王小平,等.森林碳匯的估算方法及其發(fā)展趨勢(shì).生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2009,18(5):2002-2003

文章編號(hào)：1005-5215(2016)07-0102-02

收稿日期：2016-05-19

基金項(xiàng)目：中國(guó)清潔發(fā)展機(jī)制基金贈(zèng)款項(xiàng)目(2013013)

作者簡(jiǎn)介：郭靖(1982-)，女，主要從事應(yīng)對(duì)氣候變化、3S應(yīng)用及干旱區(qū)環(huán)境評(píng)估等領(lǐng)域的研究工作， Email：guojing7227279@163.com 通信作者：張東亞(1963-)，男，研究員，主要從事全球變化的區(qū)域響應(yīng)研究工作，Email： 358999837@qq.com

中圖分類(lèi)號(hào)：X142

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.07.037