森林植被碳儲(chǔ)量研究綜述

趙亞男，王 勉，文 毅，徐 標(biāo)

（1.西南林業(yè)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明650224；2.云南林水環(huán)保工程咨詢有限公司，云南 昆明650000；3.云南省高黎貢山隆陽管理分局，云南 保山678004）

1 引言

森林生態(tài)系統(tǒng)是整個(gè)碳循環(huán)系統(tǒng)的重要組成部分，它貯存了陸地生態(tài)系統(tǒng)大部分的有機(jī)碳，同時(shí)作為全球生物圈的重要組成部分，森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量研究就越來越重要。研究森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量，能夠?yàn)橹袊謽I(yè)的可持續(xù)發(fā)展和森林資源的利用管理提供理論依據(jù)，同時(shí)對(duì)全國的碳儲(chǔ)量研究提供重要的數(shù)據(jù)支持。

2 我國森林植被概況

中國領(lǐng)土南北跨緯度很廣，大部分位于中緯度地區(qū)，屬北溫帶，南部少數(shù)地區(qū)位于北回歸線以南的熱帶，沒有寒帶，只有在高山地區(qū)才有終年冰雪帶，國土面積有960萬km2，這樣的地理環(huán)境孕育了中國豐富的自然資源，在豐富的自然資源中，森林植被又占據(jù)很大的比例，主要包含熱帶雨林、季雨林、常綠闊葉林、落葉闊葉林、針闊混交林以及針葉林。中國森林面積有19545萬hm2，森林覆蓋率為20.36%，森林蓄積量達(dá)137.21億m3，豐富的植被情況，蘊(yùn)含了大量的碳，研究我國森林植被的碳儲(chǔ)量的多少，可以很好地為我國的碳匯資源提供重要的理論依據(jù)。

3 國內(nèi)外森林植被碳儲(chǔ)量研究情況

3.1 國外森林植被碳儲(chǔ)量研究情況

最早的研究源自森林生態(tài)系統(tǒng)生物量的研究，1876年Ebermeyer進(jìn)行了最早的森林生物量研究，到20世紀(jì)初期，國外很多國家開始重視森林生物量和碳儲(chǔ)量的研究，日本、前蘇聯(lián)、英國等各國科學(xué)家開始對(duì)本國國內(nèi)的主要森林生態(tài)系統(tǒng)的生物量和森林生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力進(jìn)行了實(shí)際調(diào)查和資料收集［1～4］，研究了主要森林植被類型的生物量和生產(chǎn)力以及植被生產(chǎn)力與氣候因子和植物群落分布之間的關(guān)系，估算出了地球上生物的總量，得出森林植被在全球碳儲(chǔ)量中占有重要地位。

國外對(duì)于碳儲(chǔ)量的研究開始于幾十年前，其中最為著名的研究是吉良龍夫及其研究小組自20世紀(jì)60年代以來在東南亞熱帶地區(qū)所做的碳儲(chǔ)量研究［5］，其中日本中部的溫帶落葉林站點(diǎn)的長(zhǎng)期觀測(cè)（1993～1998）的結(jié)果，得出結(jié)論為該地森林是一個(gè)巨大的碳儲(chǔ)量聚集地，碳的吸收總量為128GgC／年［6］。現(xiàn)在，美國、俄羅斯和加拿大對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的估算研究有很大發(fā)展，美國估算東部的碳匯為0.17PgC／年，0.079GgC／年，0.3GgC／年，0.15～0.335GgC／年［8～11］、俄羅斯西伯利亞東部邊界的歐洲赤松（Pinus svlvestris）林通過長(zhǎng)期觀測(cè)估算出該林業(yè)凈碳匯為440GgC／年［7］，并且在研究中發(fā)現(xiàn)由于國家的不同的自然地理?xiàng)l件、森林類型、森林的年齡結(jié)構(gòu)等因素的影響，這三個(gè)國家的森林碳儲(chǔ)量在全球碳儲(chǔ)量中占有很大的比重［12～13］。Dixon［14］在研究中將全球劃分為高、中、低三個(gè)緯度帶，并且對(duì)全球的森林植被類型及其空間分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，提出全球森林植被碳貯量為359Gg，59%分布在低緯度的熱帶、亞熱帶地區(qū)，碳貯量為212Gg，16%分布在中緯度地區(qū)，碳儲(chǔ)量為59Gg，25%分布在高緯度地區(qū)，碳儲(chǔ)量約有88Gg。如果按森林植被類型劃分，得出熱帶森林約占42%，溫帶森林約占25%，北方森林占33%［15］。

3.2 國內(nèi)碳儲(chǔ)量研究情況

在20世紀(jì)70年代末80年代初我國開始森林植被生物量和生產(chǎn)力的研究，其中馮宗煒等、李文華等前后建立了森林主要樹種的生物量測(cè)定相對(duì)生長(zhǎng)方程，測(cè)定了中國森林植被的生物量，估算了森林植被的生物量和生產(chǎn)力［19～20］。后來不少學(xué)者進(jìn)行了關(guān)于大區(qū)域范圍內(nèi)森林生物量的研究，最后因?yàn)閷?shí)測(cè)結(jié)果的不確定性，導(dǎo)致了研究結(jié)果的不準(zhǔn)確性和實(shí)用性，因此不能準(zhǔn)確估算出中國森林的碳儲(chǔ)量。

在新中國成立50年以來的森林資源清查資料還有材積源生物量法的基礎(chǔ)上，方精云［21］等推算了中國森林的碳儲(chǔ)量總量，結(jié)果顯示從1970年至1998年，由于森林在我國主要陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量的主導(dǎo)作用，我國森林植被碳儲(chǔ)量年均增加約0.022Pg／年。胡建忠［22］研究了我國黃河上游的退耕還林林地的碳儲(chǔ)量，得出了黃河上游退耕地人工林較天然次生林及荒山人工林具有更強(qiáng)的生長(zhǎng)及碳儲(chǔ)量?jī)?yōu)勢(shì)的結(jié)論；在2000年，周玉榮［23］計(jì)算出我國落葉松林、云冷杉林、樟子松林、闊葉紅松林、濕性針葉林、暖性針葉林、針葉和針闊混交林、落葉闊葉林、硬葉常綠闊葉林、常綠和落葉闊葉林、熱帶林等主要森林類型的碳儲(chǔ)量，并在1993年得出我國的主要森林植被碳儲(chǔ)量6.20Gt；焦燕、胡海清［24］對(duì)我國黑龍江省的森林植被碳儲(chǔ)量推算，說明近20年來黑龍江省森林的碳儲(chǔ)量在增強(qiáng)；后來王效科針對(duì)我國30多種主要森林生態(tài)系統(tǒng)類型的幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林以及過熟林的植物碳密度和碳儲(chǔ)量進(jìn)行了詳細(xì)的研究［25～30］。2003年，針對(duì)華北地區(qū)5種主要森林類型的森林植被、枯落物和土壤碳貯量李遐林進(jìn)行了估算［27］。

4 森林植被碳儲(chǔ)量研究?jī)?nèi)容

對(duì)于森林植被生物量的碳儲(chǔ)量研究不可避免地要以森林生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)界面層次的碳儲(chǔ)量為基礎(chǔ)進(jìn)行。在森林生態(tài)系統(tǒng)中林分高聳的樹干和繁茂的枝葉組成的林冠層、林下茂密的灌草植物形成的灌草層和灌木層下的地被層以及林地上富集的枯枝落葉層能夠很好的對(duì)碳進(jìn)行儲(chǔ)存，從而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中的碳進(jìn)行重新分配和存儲(chǔ)。在學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為森林植被的碳儲(chǔ)量從系統(tǒng)角度來講主要集中在森林的四個(gè)層面上，即森林的喬木層、灌木層、地被層、枯枝落葉層。

5 國內(nèi)外研究趨勢(shì)

目前絕大部分研究集中在單個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)分析與評(píng)價(jià)或者單個(gè)區(qū)域內(nèi)部的碳儲(chǔ)量研究，無法準(zhǔn)確的合并在一起進(jìn)行系統(tǒng)的分析與評(píng)價(jià)，主要是從系統(tǒng)角度來研究森林的5個(gè)層面，即森林的喬木層、林下灌木層、林下地被層、林下枯枝落葉層、土壤層，筆者認(rèn)為以后研究的重點(diǎn)應(yīng)該更微觀，比如分子領(lǐng)域；在評(píng)價(jià)模型方面，目前主要是對(duì)單個(gè)的研究區(qū)域提出模型，不能很好的代表整個(gè)大區(qū)域的情況，以后研究的重點(diǎn)為流域乃至全國的碳儲(chǔ)量預(yù)測(cè)、定量模型。針對(duì)高黎貢山豐富的自然資源建立更適合、更普遍的模型，為以后碳儲(chǔ)量研究提供理論和數(shù)據(jù)支持。

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