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吉林省森林植被碳估算及其分布特征

范春楠  
【摘要】:研究以吉林省森林植被为对象,基于森林清查资料和标准地生物量、含碳率的计量结果,估算吉林省森林植被碳储量和碳密度,并探讨其碳库组成和分布特征。研究结果对减少森林生态系统碳库估算的不确定性,全面理解省区森林在碳循环中的地位和作用以及指导区域进行面向碳汇功能的森林经营等提供参考和理论依据。 区域主要林分类型乔木层生物量介于77.70~200.78t/hm2之间,以针阔混交林最高,人工杨树林、人工樟子松林和人工油松林等相对较低。各林分类型的地上和地下生物量分别占总生物量的78.85%~87.15%和12.96%-20.56%;各组分平均生物量干(61.62%)根(17.96%)、枝(17.96%)叶(3.08%)。 主要林分类型幼树生物量平均值介于0~1.07t/hm2,在相同和不同林分类型中均存在较高的变异;灌木和草本生物量分别介于0-2.36t/hm2和0.04~1.34t/hm2之间,其生物量分配在不同林分类型中表现出一定的随机性。不同林分类型枯落物现存量平均值介于2.17~6.92t/hm2之间,未分解现存量半分解现存量,分别占现存量的48.08-71.99%和28.30-52.09%,未分解物现存量枯落叶枯落枝杂类。 各林分类型乔木层生物量与林分蓄积、平均胸径和林分密度的关系密切。构建的两种蓄积-生物量转换模型均具有较高的R值和较小的S值,以引入林分平均胸径和林分密度因子的林分蓄积-生物量转换模型估测精度略高。此外,研究通过对林下幼树和灌木植物的单株收获法采样和相关指标测量结果的统计分析,构建了14种幼树和12种灌木植物的生物量方程,拟合和验证结果均达到相关建模的精度水平。 灌、草植物生物量与其林分状况和立地条件关系密切(以红松阔叶林为例)。灌木植物地上生物量和总生物量与林分平均胸径呈显著的正相关,与林分密度呈显著的负相关,草本植物则表现为与林分郁闭度呈极显著的负相关。受坡位的影响,灌木植物地下和总生物量坡上显著高于坡下,而草本植物则表现出坡中的地上和总生物量显著高于坡上和坡下;受坡向的影响,草本植物的地上和总生物量在阴坡显著高于其它坡向;而受坡度级的影响,灌、草植物的生物量差异均不显著。 枯落物现存量和半分解现存量均随林分密度的增大而增加,未分解物现存量随林分蓄积和生物量的增加而增大(以柞木林为例)。枯落物现存量及其组分受坡度级和坡向的影响显著,表现出随坡度级的增大而增加,阳坡和平坡的生物量较小,阴坡高;而受坡位影响的差异均不显著。枯落物现存量和半分解现存量随温度和降水量及降水量变异的增加而降低,随温度变异的增大而增加;而未分解现存量仅与最干月、最干季度和最冷季度降水量呈显著的负相关关系。 主要树种的器官含碳率介于38.24-54.07%之间,不同树种器官含碳率的差异表现出一定的随机性,但整体表现为干枝根叶。不同树种的含碳率介于41.81-53.20%之间,针叶树种高于阔叶树种。主要林分类型的含碳率介于45.80-52.97%,各林分类型含碳率的差异主要来自于树种组成。草本植物含碳率的加权平均值介于35.96~42.66%之间,以地上部分略高;灌木植物含碳率介于41.82~47.25%之间,整体以茎的含碳率高于根和叶。各林分类型的枯落物含碳率介于28.54~44.09%之间,平均为36.34%,未分解含碳率高于半分解。枯落物各组成类型的含碳率差异极显著,整体表现为枯落枝枯落叶杂类半分解,其极值和变异系数整体表现为半分解针叶阔枝阔叶针枝杂类;而各组成类型含碳率在样地间的差异仅半分解物显著。经相关分析发现,半分解物含碳率与阔叶、针枝和针叶呈显著或极显著正相关,与半分解物占现存量的比值呈显著负相关;阔叶含碳率与针叶含碳率呈显著正相关;枯落叶含碳率随林分郁闭度的增大显著减小。 基于标准地调查实测数据的统计得出,不同林分类型植被碳密度介于37.92~103.71t/hm2之间,以针阔混交林最高,人工杨树林最低。区域生物量和碳密度的Kriging插值结果空间分布基本一致,在吉林省的东部高,并均表现出以长白山自然保护区和汪清县的东部为中心区域向外递减扩展;中部地区相对较低,西部地区最小。 基于森林清查数据估算的吉林省森林植被碳储量和碳密度分别为415.653TgC和51.911t/hm2;各层次结构碳储量和碳密度为乔木层枯落物层灌木植物幼树和草本植物,平均值分别为386.131TgC、17.537TgC、6.639TgC.2.847TgC、2.499TgC,48.224t/hm2、2.190t/hm2、0.829t/hm2、0.356t/hm2和0.312t/hm2,占植被碳储量和碳密度的比例分别为92.90%、4.22%、1.60%、0.68%和0.60%。 吉林省乔木层碳储量以阔叶混交林、柞木林和针阔混交林较高,合计占乔木层碳储量的77.59%。乔木层碳储量中龄林成熟林近熟林幼龄林过熟林,分别占乔木层碳储量45.13%、22.26%、21.67%、6.93%和4.01%;碳密度随龄级的增大明显增加,各龄级碳密度的增长率以幼龄林-中龄林最高(261.12%)。吉林省森林乔木层碳密度和碳储量的分布整体表现出东部山区高、西部平原地区低的特点。碳密度以延边州最高,白山市次之,四平市、辽源市和白城市相对较小,不足30t/hm2。吉林省东部地区的延边州和白山市的碳储量占全省的65.67%;中部地区的吉林市和通化市占26.32%;西部地区的5个行政区碳储量均不足8TgC,仅占全省乔木层碳储量的8.01%。


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