中国森林生态系统碳储量现状及固碳速率研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 彭舜磊 |
| 答辩日期 | 2017-08 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 于贵瑞 |
| 关键词 | 中国森林 植被类型 生态区 生物量 碳储量 固碳速率 多种方法评估 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 英文摘要 | 为了准确评估我国森林生态系统的碳储量现状和固碳速率，为国家制 定气候减缓措施提供依据。本文收集了文献上公开发表的1980s (1984-1994年）和2010s (2004-2014年）两期中国森林生态系统生物量和碳储量数据。应用哑变量模型和木材密度因子，从不同尺度上构建了森林植被地上部分生物量方程；采用6种方法（3种植被分类方法和3种空间插值方法），对中国森林生态系统的碳储量现状进行了综合评估;对1980s和2010s两个年代的中国森林生态系统的固碳速率进行了估算。主要研究结论如下： (1)我国亚热带地区包括8个生态区，6个林型地上部分生物量的估算受生态区的影响显著（p<0.05)。单个生态区尺度的生物量模型和兼顾单个生态区与整个区域的哑变量模型精度比整个区域尺度生物量模型精度高。单个生态区尺度的生物量模型、兼顾单个生态区与整个区域的哑变量模型和区域尺度生物量模型的平均百分比标准差(MPSE)值的范围分别为2.79-30.40%、5.15-40.94%和13.25-80.81%,在区域尺度上，哑变量模型的MPSE值与单个生态区尺度的生物量模型的值接近，均小于区域尺度生物量模型的值。哑变量模型考虑了生态区对生物量估算的影响，兼顾了生态区和区域两个不同的尺度，对亚热带森林地上部分生物量估算的精度较高，可以作为亚热带森林地上部分生物量估算的通用生物量模型。带木材密度的生物量模型能够提高生物量模型的精度。中国树种地上部分生物量总方程为AGB=0.146×D2.283 （R2=0.883，RSE=0.404, p<0.0001，N=1055)。 (2)6种方法估算的中国森林生态系统的碳储量的变异系数约为5.0%。森林生态系统不同碳库组分的不确定性程度不同，凋落物和土壤有机碳的碳储量估算值的不确定性最大。基于6种方法的估算，中国森林生态系统的碳储量为30.99-34.96 Pg C,其中森林植被地上部分、地下部分、凋落物和土壤有机碳的碳储量分别为7.93-8.89、1.76-2.07、0.68-0.82和20.63-23.21 PgC,根冠比为0.23，土壤碳密度是植被碳密度的2.1倍。3种植被分类方法中，38个植被亚型的分类方法（M3)估算的中国森林生态系统碳储量最接近6种方法估算值的平均值。同样，克里金插值方法（M4)估算的中国森林生态系统的碳储量比反距离权重（M5)和经验贝叶斯克里金插值（M6)的估算值更接近6种方法估算值的平均值。总体上，3种空间插值方法估算的中国森林生态系统碳储量高于3种植被分类方法的估算值。综上所述，38个植被亚型分类体系估算的中国森林生态系统的碳储量最接近6种方法估算的平均值。今后在国家尺度森林生态系统碳储量的评估时应该运用多种方法并加强多种方法对碳储量评估影响的研究。本研究首次评估了中国森林生态系统中各碳库组分的碳储量和它们之间的关系，有助于理解中国森林对于气候变暖的减缓作用。 (3)中国森林生态系统的森林植被、0-30 cm深度土壤和生态系统的碳 密度由1980s年代的73.94、60.13和134.63分别增加到2010s的81.97、69.20和159.60 MgC ha-1yr-1,碳储量分别增加4.187、2.937和8.114 Pg C。中国森林生态系统的森林植被、0-30 cm深度土壤固碳速率和生态系统总固碳速率分别为0.209、0.147和0.356 PgC yr1。在国家尺度上，森林面积对我国森林碳汇起主导作用，贡献率为65.4%，高于森林生态系统总碳密度的贡献(34.6%)。8个生态区中，热带季雨林和雨林生态系统总碳密度的变化率最高，为1.567%yr-1，且高于森林面积的变化率。寒温带针阔混交林区的总碳密度对碳汇的相对贡献率最大，为94.3%，寒温带针叶林区总碳密度的贡献率也高于森林面积。其余5个生态区的森林面积对森林生态系统碳汇的贡献率高于生态系统总碳密度的贡献率。; 为了准确评估我国森林生态系统的碳储量现状和固碳速率，为国家制 定气候减缓措施提供依据。本文收集了文献上公开发表的1980s (1984-1994年）和2010s (2004-2014年）两期中国森林生态系统生物量和碳储量数据。应用哑变量模型和木材密度因子，从不同尺度上构建了森林植被地上部分生物量方程；采用6种方法（3种植被分类方法和3种空间插值方法），对中国森林生态系统的碳储量现状进行了综合评估;对1980s和2010s两个年代的中国森林生态系统的固碳速率进行了估算。主要研究结论如下： (1)我国亚热带地区包括8个生态区，6个林型地上部分生物量的估算受生态区的影响显著（p<0.05)。单个生态区尺度的生物量模型和兼顾单个生态区与整个区域的哑变量模型精度比整个区域尺度生物量模型精度高。单个生态区尺度的生物量模型、兼顾单个生态区与整个区域的哑变量模型和区域尺度生物量模型的平均百分比标准差(MPSE)值的范围分别为2.79-30.40%、5.15-40.94%和13.25-80.81%,在区域尺度上，哑变量模型的MPSE值与单个生态区尺度的生物量模型的值接近，均小于区域尺度生物量模型的值。哑变量模型考虑了生态区对生物量估算的影响，兼顾了生态区和区域两个不同的尺度，对亚热带森林地上部分生物量估算的精度较高，可以作为亚热带森林地上部分生物量估算的通用生物量模型。带木材密度的生物量模型能够提高生物量模型的精度。中国树种地上部分生物量总方程为AGB=0.146×D2.283 （R2=0.883，RSE=0.404, p<0.0001，N=1055)。 (2)6种方法估算的中国森林生态系统的碳储量的变异系数约为5.0%。森林生态系统不同碳库组分的不确定性程度不同，凋落物和土壤有机碳的碳储量估算值的不确定性最大。基于6种方法的估算，中国森林生态系统的碳储量为30.99-34.96 Pg C,其中森林植被地上部分、地下部分、凋落物和土壤有机碳的碳储量分别为7.93-8.89、1.76-2.07、0.68-0.82和20.63-23.21 PgC,根冠比为0.23，土壤碳密度是植被碳密度的2.1倍。3种植被分类方法中，38个植被亚型的分类方法（M3)估算的中国森林生态系统碳储量最接近6种方法估算值的平均值。同样，克里金插值方法（M4)估算的中国森林生态系统的碳储量比反距离权重（M5)和经验贝叶斯克里金插值（M6)的估算值更接近6种方法估算值的平均值。总体上，3种空间插值方法估算的中国森林生态系统碳储量高于3种植被分类方法的估算值。综上所述，38个植被亚型分类体系估算的中国森林生态系统的碳储量最接近6种方法估算的平均值。今后在国家尺度森林生态系统碳储量的评估时应该运用多种方法并加强多种方法对碳储量评估影响的研究。本研究首次评估了中国森林生态系统中各碳库组分的碳储量和它们之间的关系，有助于理解中国森林对于气候变暖的减缓作用。 (3)中国森林生态系统的森林植被、0-30 cm深度土壤和生态系统的碳 密度由1980s年代的73.94、60.13和134.63分别增加到2010s的81.97、69.20和159.60 MgC ha-1yr-1,碳储量分别增加4.187、2.937和8.114 Pg C。中国森林生态系统的森林植被、0-30 cm深度土壤固碳速率和生态系统总固碳速率分别为0.209、0.147和0.356 PgC yr1。在国家尺度上，森林面积对我国森林碳汇起主导作用，贡献率为65.4%，高于森林生态系统总碳密度的贡献(34.6%)。8个生态区中，热带季雨林和雨林生态系统总碳密度的变化率最高，为1.567%yr-1，且高于森林面积的变化率。寒温带针阔混交林区的总碳密度对碳汇的相对贡献率最大，为94.3%，寒温带针叶林区总碳密度的贡献率也高于森林面积。其余5个生态区的森林面积对森林生态系统碳汇的贡献率高于生态系统总碳密度的贡献率。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 127 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/193733]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 彭舜磊. 中国森林生态系统碳储量现状及固碳速率研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2017. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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