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)

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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，國內(nèi)外眾多學(xué)者對區(qū)域尺度森林碳儲量的估算所提出的方法較多，但還沒有統(tǒng)一的估算方法。樣地查清法是估算森林碳儲量的方法之一，通過總結(jié)該方法的優(yōu)缺點及應(yīng)用范圍，為碳儲量估算精度和碳評估提供合理的參考。

關(guān)鍵詞森林；碳儲量；樣地清查法;研究進(jìn)展

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

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在德國進(jìn)行實際數(shù)據(jù)的調(diào)查，對森林木材重量和枝葉凋落物的測量，并于1882年對巴伐利亞森林生產(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)量與樹葉生物量的相關(guān)關(guān)系的研究。為了進(jìn)一步推動森林碳儲量研究，一些林業(yè)發(fā)達(dá)國家如美國啟動的BigFoot項目及美國碳循環(huán)研究計劃(CCSP)、國際科聯(lián)(ICSU)組織的地圈生物圈計劃(IGBP)、加拿大、德國和瑞典等國均開展了碳循環(huán)的研究。

傳統(tǒng)的清查法是通過設(shè)立典型樣地，并連續(xù)觀測實測樣地的生物量，得出碳儲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，再乘以一個換算系數(shù)(因子)求得樣地碳儲量的方法。

平均生物量法是實際測量的各種類型森林單位面積生物量，并與該類型的森林面積相乘，繼而推算出研究區(qū)整個森林的生物量。此方法曾被廣泛使用，但由于實測資料的取樣點少，不能真實反映森林的生物量，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)、森林某一類型的生物量與該森林類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)合國糧農(nóng)組織提供的全球主要森林類型蓄積量數(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，由此開創(chuàng)了我國森林碳儲量研究由樣地向區(qū)域尺度的推算轉(zhuǎn)換。2000年，劉國華等采用該方法結(jié)合我國第一次(1973～1976年)至第四次(1989～1993年)森林資源清查資料對我國近20a來森林的碳儲量進(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1949年到1998年中國森林資源清查數(shù)據(jù)結(jié)合實測數(shù)據(jù)，采用改進(jìn)生物量轉(zhuǎn)換因子法，對2001年中國森林碳儲量進(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)，由原來的生物量平均轉(zhuǎn)換因子分齡級的轉(zhuǎn)換因子，使計算公式得以簡化，為區(qū)域尺度森林碳儲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，該方法對各種因素的變化具有綜合反映的能力，對區(qū)域碳匯的估算更加精確，在國際上被廣泛應(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)法對陜西省森林植被碳儲量進(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]。曹揚等人也應(yīng)用該方法對陜西省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等人通過補充調(diào)查中國主要森林類型對該方法的參數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)[14]。驗證數(shù)據(jù)證明改進(jìn)的方法對于估算中國森林生物量及碳儲量具有更高的精度[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，操作簡單。但數(shù)據(jù)資料必須是樣地調(diào)查實測數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)獲取費時、費力、費財，而且實測數(shù)據(jù)畢竟是點上的數(shù)據(jù)，范圍較小，代表整個林分的數(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，從時空變化分析上也具有局限性，同時，在樣方實測的過程中，方法和儀器的限制，使得測量結(jié)果存在著較大的誤差。樣地調(diào)查時一般選取生長較好的地段進(jìn)行測定，樣地時空分布不具有代表性，釆樣樣地的種類和數(shù)量受到人為主觀的限制等問題，均對研究區(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，通過遙感技術(shù)來估測森林碳儲量已成為了當(dāng)前森林調(diào)查和研究的方向。

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文章編號：1005-5215(2016)07-0102-02

收稿日期：2016-05-19

基金項目：中國清潔發(fā)展機制基金贈款項目(2013013)

作者簡介：郭靖(1982-)，女，主要從事應(yīng)對氣候變化、3S應(yīng)用及干旱區(qū)環(huán)境評估等領(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

中圖分類號：X142

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.07.037