黑龙江大兴安岭主要乔木树种火灾碳释放研究

【摘要】：本文在对黑龙江省大兴安岭森林火灾时空格局研究的基础上,阐述了大兴安岭森林火灾发生的原因及其规律。通过野外调查采样和室内实验分析相结合的方法得出了大兴安岭主要乔木树种的不同部位含碳率数据,研究了这些乔木树种在20年间因森林火灾导致的生物量消耗,并根据经验公式估算了不同乔木树种的20年间释放的碳量,同时采用烟气分析仪测定了主要乔木树种释放典型含碳温室气体的量。论文从大兴安岭主要乔木树种的碳释放问题入手,通过实验和以往研究成果相结合,科学的估算了森林生态系统的主体—乔木在森林火灾中释放碳量,为即将开展的大兴安岭森林火灾碳平衡研究提供了基础数据,为进一步认识森林火灾在大气碳平衡中的作用提供了科学依据。 通过空间分析得出,大兴安岭20年间共发生森林火灾521起,过火面积为1713.9×10~3hm~2。森林火灾次数、面积年际波动呈下降趋势。火灾次数高发期集中于1980～1982年和1985-1988年这两个阶段;火灾面积则以1987年为界,分为1980～1987年的大面积阶段和1988年以后的小面积阶段。森林火灾发生区域的植被类型为:落叶松林、樟子松林、白桦-落叶松混交林、白桦林、蒙古栎林、沼泽和草甸,其面积分别为:兴安落叶松林437946.78hm~2,樟子松林20938.70hm~2,白桦-落叶松混交林14526.95hm~2,白桦林168532.07hm~2,蒙古栎林1334.97hm~2,沼泽和草甸205366.91hm~2。 通过碳氮分析仪测定得出,大兴安岭主要乔木树种地上部分的平均含碳率分别为:兴安落叶松为42.34%,樟子松为41.20%,白桦为42.01%,山杨为39.21%,蒙古栎为39.79%,2种针叶树平均含碳率为41.77%,3种阔叶树种林分平均含碳率为40.30%。主要乔木树种地上部分平均含碳率值均小于0.45。在本研究对象范围内,种内各组分的含碳率变动系数在3.14%～8.01%之间:组分含碳率的种间变动系数在2.41%～5.41%之间。乔木不同器官的碳素含量随层次的不同而产生空间变化,其变化趋势因器官的不同而有所不同。 大兴安岭林区20年间森林火灾损失乔木生物量7.31×10~6～11.57×10~6t。其中落叶松林乔木损失4.56×10~6～7.15×10~6t,樟子松林乔木损失0.13×10~6～0.19×10~6t,针阔混交林中乔木损失0.66×10~6～1.14×10~6t,白桦林乔木损失1.96×10~6～3.07×10~6t,蒙古栎林乔木损失0.12×10~5～0.19×10~6t。研究得出,大兴安岭林区20年森林火灾乔木释放碳量3.04×10~6。～4.78×10~6t。其中落叶松林乔木释放1.9×10~6～2.96×10~6t,樟子松林乔木释放0.51×10~5～0.77×10~5t,针阔混交林乔木释放0.27×10~6～0.47×10~6t,白桦林乔木释放0.8×10~6～1.27×10~6t,蒙古栎林乔木释放0.49×10~4～0.8×10~4t。 根据烟气分析仪分析结果表明,大兴安岭20年森林火灾乔木释放CO_2、CO和CH_4三种含碳气体量分别为7.23×10~6～10.58×10~6t、2.29×10~6～3.76×10~6t和0.15×10~6～0.21×10~6t。其中落叶松林乔木释放三种气体量分别为3.78×10~6～5.61×10~6t、