森林植被碳儲(chǔ)量研究方法及影響因素研究進(jìn)展

宋婭麗 周芳露 呂欣蓮 王克勤

摘要：分析了現(xiàn)階段森林生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲(chǔ)量的3類研究方法，并歸納和總結(jié)了其優(yōu)缺點(diǎn)。目前某一特定區(qū)域的森林植被的碳儲(chǔ)量的計(jì)算應(yīng)先由森林植被含碳量與生物量的乘積來獲得森林植被碳密度，再通過碳密度與區(qū)域面積相乘來獲得森林植被的碳儲(chǔ)量。自然因素和人為因素均會(huì)不同程度的影響森林生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲(chǔ)量，現(xiàn)階段，估算森林生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲(chǔ)量存在問題主要包括研究方法上仍主要集中于樣地清查法，研究歷時(shí)較短，研究區(qū)面積較小;研究多集中與單一影響因素的影響，但未將主導(dǎo)因子綜合進(jìn)行分析;估算區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲(chǔ)量暫無統(tǒng)一的估算方法。提出了應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)長(zhǎng)期定位觀測(cè)，增加區(qū)域模型模擬，利用高精度遙感影像數(shù)據(jù)等方法;估算中考慮影響因素帶來的結(jié)果不確定性和差異性，以比較不同地區(qū)結(jié)果的差異來源;同時(shí)注重地區(qū)間的關(guān)聯(lián)性和整體性，以減小數(shù)據(jù)的不確定性，發(fā)展針對(duì)某一特定地區(qū)特定時(shí)段的碳儲(chǔ)量估算模型。提高估算精確度、減少過程模擬的不確定性。

關(guān)鍵詞：碳儲(chǔ)量;森林植被;研究方法;影響因素

中圖分類號(hào)：014 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2019）18-0005-07

1引言

森林植被和土壤組成了陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要碳庫，從大氣中吸收和固定CO2。CO2的源和匯隨著植被生長(zhǎng)、死亡和腐爛而變化，并有跡象表明氣候變化是以人類活動(dòng)為誘因的。為了加強(qiáng)森林在氣候變化中的減緩作用，各國(guó)已經(jīng)致力于保護(hù)和維持森林資源的碳固定。陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳儲(chǔ)量和碳固定需要諸如《京都議定書》之類的國(guó)際條約，同時(shí)需要測(cè)定陸地生態(tài)系統(tǒng)和大氣之間的碳交換量和對(duì)緩解氣候變化的植被和土壤的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。有些研究不僅僅計(jì)算森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量，同時(shí)也通過收獲植被來計(jì)算植被碳儲(chǔ)量和生產(chǎn)量。森林生物量包含著接近80%的陸地地上部分碳儲(chǔ)量和40%的地下部分碳儲(chǔ)量。基于森林面積的增加而導(dǎo)致碳吸收的增加被認(rèn)為是緩解大氣中CO2增加的有效手段，因此對(duì)于全球變暖的預(yù)防具有重要的貢獻(xiàn)。但因各研究中估算森林植被碳儲(chǔ)量方法不統(tǒng)一，估算結(jié)果有很大差異，因此對(duì)森林植被碳儲(chǔ)量的研究方法、計(jì)算公式和影響因素進(jìn)行總結(jié)和歸納，將有助于更加精確的計(jì)算森林植被碳儲(chǔ)量，為各地區(qū)碳儲(chǔ)量提供理論依據(jù)。

2森林植被碳儲(chǔ)量研究方法

研究森林生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲(chǔ)量的研究方法大致可以分為3類：樣地清查法、遙感估算法和模型模擬法：樣地清查法適用于小尺度森林生態(tài)系統(tǒng)的研究，是通過設(shè)立典型樣地，通過收獲法來精確測(cè)定森林生態(tài)系統(tǒng)中植被生物量從而計(jì)算碳儲(chǔ)量;遙感估算法是利用遙感手段獲得各種植被狀態(tài)參數(shù)，結(jié)合地面調(diào)查，完成植被的時(shí)空分布及狀態(tài)分析，從而估算大面積森林生態(tài)系統(tǒng)植被的碳儲(chǔ)量;模型模擬法則是通過數(shù)學(xué)模型來估算植被生產(chǎn)力和碳儲(chǔ)量，適用于大尺度森林生態(tài)系統(tǒng)的研究，不同模型側(cè)重點(diǎn)不同、原理不同、研究目的也不同。

2.1樣地清查法

樣地清查法種類較多，主要包括、生物量轉(zhuǎn)換因子法、生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法。平均生物量法主要是以野外森林樣地觀測(cè)的平均生物量與該樣地面積的乘積得到總生物量，再通過生物量與植被碳含量的乘積得到碳儲(chǔ)量;其優(yōu)點(diǎn)為簡(jiǎn)單易行、有一定的精度;缺點(diǎn)為資金、人力投入較大，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，地上部分生物量結(jié)果偏大，精度較低;地下部分生物量和土壤微生物常被忽略，往往受到樣地面積、樹種和立地條件以及森林清查資料的限制。生物量轉(zhuǎn)換因子法又稱為材積源生物量法，是將生物量轉(zhuǎn)換因子看做是一個(gè)恒定的常數(shù)，根據(jù)生物量和蓄積量之間的回歸方程計(jì)算出總生物量，再通過生物量與植被碳含量的乘積得到碳儲(chǔ)量;其優(yōu)點(diǎn)為簡(jiǎn)單易行、可推算大尺度森林碳儲(chǔ)量，不隨時(shí)段不同而發(fā)生變化;缺點(diǎn)為實(shí)際中生物量轉(zhuǎn)換因子不是常數(shù)，與林木的林齡、種類組成、林地條件和林分密度等諸多因素有關(guān)，只有當(dāng)材積很大時(shí)才趨于一個(gè)常數(shù);結(jié)果偏小。生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法是將單一不變的生物量平均轉(zhuǎn)換因子改為分齡級(jí)的轉(zhuǎn)換因子，分類計(jì)算區(qū)域或國(guó)家的森林生物量，并通過生物量模型來分別計(jì)算樹種各齡級(jí)的生物量，從而計(jì)算碳儲(chǔ)量;其結(jié)果較客觀、估測(cè)精度較高、可估算區(qū)域或國(guó)家的森林生物量;但結(jié)果仍存在不確定性，難以實(shí)現(xiàn)由樣地調(diào)查向區(qū)域推算的尺度轉(zhuǎn)換，對(duì)區(qū)域森林而言，樣本數(shù)需足夠，因此對(duì)某一森林類型而言，該線性關(guān)系存在樣本數(shù)不足的缺陷。

除此之外，微氣象學(xué)法和箱式法也常用來估算碳儲(chǔ)量。微氣象學(xué)法從氣象學(xué)角度對(duì)邊界層內(nèi)相關(guān)物理量（如風(fēng)向、風(fēng)速、溫度與從地表到林冠上層CO2濃度的垂直梯度變化）進(jìn)行測(cè)定，來跟蹤和估算生態(tài)系統(tǒng)CO2的交換量，通過交換量來估算碳儲(chǔ)量;優(yōu)點(diǎn)為估算精度高、簡(jiǎn)單易行、人力投入較小、樣地可縱向空間擴(kuò)展、記錄可持續(xù)不斷;但需要較精密的儀器，資金投入較大，不能完全取代收獲法，容易受環(huán)境條件的影響，更適合小尺度或均質(zhì)區(qū)域的植物生理生態(tài)或碳通量研究。箱式法則將植被的一部分被套裝在一個(gè)密閉的測(cè)定室內(nèi)，CO2濃度隨時(shí)間的變化就是CO2通量，即通量是測(cè)定室體積與CO2變化速率的乘積，從而估算碳儲(chǔ)量;對(duì)組成一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)功能團(tuán)進(jìn)行定量測(cè)定，如葉片、根系等;設(shè)備成本低，可以用氣體采樣法進(jìn)行室內(nèi)氣體的精細(xì)分析;但長(zhǎng)期連續(xù)測(cè)定較少;同化箱封閉系統(tǒng)改變了環(huán)境因素如溫度、濕度、環(huán)境氣體含量等因子，相應(yīng)的改變了植被的光合、速率等，測(cè)定結(jié)果誤差較大;箱體本身會(huì)干擾CO2梯度，使CO2通量結(jié)果較低;箱體內(nèi)外容易產(chǎn)生壓力差，影響測(cè)定結(jié)果。

2.2遙感估算法

遙感估算法常與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，利用遙感獲得植被狀態(tài)參數(shù)，結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，完成植被的空間分類和時(shí)間序列分析，隨后分析森林生態(tài)系統(tǒng)的時(shí)空分布與狀態(tài)，得到碳儲(chǔ)量;其優(yōu)點(diǎn)為可大面積估算森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量以及土地利用變化對(duì)碳儲(chǔ)量的影響;在空間分辨率、時(shí)間分辨率和光譜分辨率上逐步得到改善;但估測(cè)存在較大誤差，遙感技術(shù)實(shí)際應(yīng)用能力有待于進(jìn)一步研究證實(shí)。同時(shí)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）及全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)估算森林生物量也是較為先進(jìn)的方法。該方法由定性的表述升級(jí)到定量的分析，由靜態(tài)的調(diào)查進(jìn)入到動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)階段，多手段、多平臺(tái)、多數(shù)據(jù)的綜合利用分析是今后遙感技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì);測(cè)定不同尺度的森林生物量，完成尺度轉(zhuǎn)換;在不破壞林木和林地生態(tài)環(huán)境的前提下實(shí)現(xiàn)森林生態(tài)系統(tǒng)快速準(zhǔn)確的宏觀動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè);節(jié)約人力物力;客觀地反映出森林不同時(shí)期的動(dòng)態(tài);反映準(zhǔn)確的地理位置;遙感數(shù)據(jù)獲取方便、更新較快、時(shí)相上也可以靈活選用;可以直接調(diào)查歷史現(xiàn)狀。

2.3模型模擬法

模型模擬法包括碳平衡模型、碳循環(huán)模型、生物生理模型、生物地理模型、生物地球化學(xué)模型等。碳平衡模型（如OBM、FORCCHN、凈第一性生產(chǎn)力模型等）模擬了森林生態(tài)系統(tǒng)的凈初級(jí)生產(chǎn)力，并通過實(shí)測(cè)碳含量數(shù)據(jù)分析森林植被的碳密度，再根據(jù)分布面積的估計(jì)，用簡(jiǎn)單相乘的方法計(jì)算了森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量;其優(yōu)點(diǎn)為可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來建立的區(qū)域統(tǒng)計(jì)相關(guān)模型;但未涉及森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)全球氣候變化的反饋效應(yīng)，基本不考慮各種過程的內(nèi)部細(xì)節(jié)，屬于靜態(tài)模型，不具有動(dòng)態(tài)特征;沒有研究全球變化和植被之間的響應(yīng)關(guān)系，不能解釋其中的反饋關(guān)系和植物的生理反應(yīng)機(jī)制。碳循環(huán)模型（如DGVM、CARAIB等）模擬受氣候影響下的植被變化，同時(shí)模擬相關(guān)的能量交換和物質(zhì)變化（如感熱通量、潛熱通量、碳通量），是一個(gè)描述陸地生物圈碳吸收的機(jī)理性生物地球化學(xué)模型;該方法可估算過去、現(xiàn)在和預(yù)測(cè)未來氣候條件下潛在碳儲(chǔ)存量和潛在植被分布格局，并在研究陸地生物圈與大氣的相互作用和預(yù)測(cè)植被對(duì)環(huán)境變化的相應(yīng)反應(yīng)方面起到極大的促進(jìn)作用;機(jī)理清楚，可以與大氣環(huán)流模式相耦合，有利于預(yù)測(cè)全球變化對(duì)植被凈初級(jí)生產(chǎn)力的影響。生物生理模型（如SiB、BATS、LEAF、SMPT-SB、GreenLab等）根據(jù)植物生理特征，模擬植物生長(zhǎng)，分析區(qū)域性影響因素對(duì)氣候的影響，分為光合作用模式、植物碳分配模式、植物物候模式等來模擬碳儲(chǔ)量;用于大尺度模擬研究，但模型仍不完善，不能模擬所有的自然過程，適用性或精度很難滿足需要。生物地理模型（如Biogeographymodels、BIOME、DOLY、MAPSS、CASA等）用于描述大尺度上植被或生物群區(qū)、生命帶、生態(tài)系統(tǒng)類型與氣候之間關(guān)系的模型;可以預(yù)測(cè)不同環(huán)境中各植物類型的優(yōu)勢(shì)度;但各個(gè)模型對(duì)控制條件的簡(jiǎn)化假設(shè)不同，得到的控制因素的敏感性各不相同，有些模型還不能得到充分的驗(yàn)證。生物地球化學(xué)模型（如Biogeoehemistry models，CENTURY，DNDC，NCSOIL、RothC，TEM、CEVSA、CASA、BIOME-BGC等）用于模擬陸地生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)和水循環(huán)等;利用氣象、土壤、土地利用和農(nóng)田管理措施為輸入，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的產(chǎn)生、分解和轉(zhuǎn)化等過程進(jìn)行定量模擬，最后給出土壤有機(jī)碳動(dòng)態(tài)、植被生物量以及CO2、NO和N2O等各種溫室氣體排放量;該方法避免了生物地理模型不能描述植被與環(huán)境之間動(dòng)態(tài)反應(yīng)過程的缺陷，有比較一致的結(jié)構(gòu)框架和內(nèi)部結(jié)構(gòu)過程;但不能模擬長(zhǎng)期氣候變化導(dǎo)致的植被組成和結(jié)構(gòu)的變化，結(jié)果存在較大的不確定性。

3森林植被碳儲(chǔ)量相關(guān)因子計(jì)算公式

通常情況下，某一特定區(qū)域的森林植被碳密度由國(guó)際上通用的森林植被含碳量轉(zhuǎn)換因子或是利用實(shí)際測(cè)量出的含碳率數(shù)據(jù)與生物量的乘積來獲得;再通過碳密度與某一區(qū)域的面積相乘來獲得某一特定區(qū)域的森林植被的碳儲(chǔ)量。其中，植被含碳量轉(zhuǎn)換因子，目前國(guó)內(nèi)外有諸多學(xué)者認(rèn)為采用0.50的轉(zhuǎn)換率優(yōu)于0.45。森林植被碳儲(chǔ)量計(jì)算過程中的相關(guān)因子公式如表1。不同林型、同一樹種的不同器官、同一林型的不同生長(zhǎng)階段、不同起源的同一樹種差異可能較大，從而對(duì)森林植被碳儲(chǔ)量的估算產(chǎn)生不同程度的影響。更精確的估算應(yīng)該是依據(jù)不同區(qū)域不同森林類型而采用不同的含碳率轉(zhuǎn)換系數(shù)，通過采集實(shí)地樣品來測(cè)定不同植被含碳量，使估算結(jié)果更加準(zhǔn)確。室內(nèi)測(cè)定植被各器官含碳量的方法主要包括干燒法和濕燒法一濕熱法（重鉻酸鉀一硫酸氧化法法）。前者利用儀器Elementar Varion EL（Germany）元素分析儀、TOC-5050分析儀或PE 2400Ⅱ型（Perkin Elmer，USA）元素分析儀來測(cè)定植被含碳量，后者則將樣品烘干、粉碎、過篩后，加入重鉻酸鉀和濃硫酸，用FeSO4滴定來測(cè)定樣品有機(jī)含碳率。

4森林植被碳儲(chǔ)量影響因素

森林生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲(chǔ)量的計(jì)算結(jié)果受多種因素及其相互作用的影響，主要包括自然因素和人為因素兩大部分。其中自然因素包括立地位置（坡度、坡向、坡位、海拔等），立地條件（立地質(zhì)量、土壤狀況、土地覆蓋類型、土地利用變化等），氣候條件（溫度、降水、CO2濃度等），植被類型（不同林型、植被不同部位、林下植物等），時(shí)間（研究不同時(shí)間段、群落演替進(jìn)程、林齡等）等;人為因素包括不同測(cè)定方法，森林管理措施（禁采、限采、人工造林、退耕還林等）等。

4.1自然因素對(duì)森林植被碳儲(chǔ)量的影響

4.1.1林齡對(duì)森林植被碳儲(chǔ)量的影響

自然因素中林齡對(duì)不同森林生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲(chǔ)量的影響有廣泛研究。王效科等以中國(guó)各林齡級(jí)森林類型為統(tǒng)一單元，得到中國(guó)森林中不同齡級(jí)森林植被碳儲(chǔ)量的現(xiàn)狀，其中幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過熟林碳儲(chǔ)量分別為466.63、996.65、370.81、965.92、455.70Tg（1Tg=10¹²g），中齡林的植被碳儲(chǔ)量最大。中國(guó)各地區(qū)不同林齡階段植被碳儲(chǔ)量情況不一，例如吉林省和海南省森林中中齡林分比重最大，幼齡林、近熟林和成熟林碳儲(chǔ)量比例進(jìn)一步提高;江西省全省不同林齡森林植被由大到小依次為：中齡林、幼齡林、近熟林、成熟林、過熟林，全省南部和中西部要高于中東部和北部;西藏林芝地區(qū)森林碳儲(chǔ)量由西北向東南遞增，森林平均碳密度由西南向東北遞增，但林分碳儲(chǔ)量以成、過熟林碳儲(chǔ)量為主，而過熟林的碳密度在各齡級(jí)中最高。可見，中國(guó)各地區(qū)森林在碳循環(huán)中的碳匯作用不斷增強(qiáng)，隨著全面禁止采伐和封育等林業(yè)措施的實(shí)施，森林面積擴(kuò)大，林齡結(jié)構(gòu)改善，儲(chǔ)碳能力將進(jìn)一步提高，中國(guó)森林在全球碳循環(huán)中的作用和社會(huì)價(jià)值與意義將日漸突出。

隨著林齡的增加，森林植被碳儲(chǔ)量呈上升趨勢(shì)，但增加量因不同區(qū)域不同植被類型有很大的差異。例如崇明島30年生水杉（Metasequoia glyptostroboides）人工林碳儲(chǔ)量為160.26t·hm^-2，分別是8年和15年生的1.83和1.37倍;徐州55年側(cè)柏（Platycladus ori-entalis（L.）Franco）人工林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量為109.55t·hm^-2，分別是40和48年生的1.22倍和1.09倍;川中丘陵區(qū)榿木（Alnus cremastogyne）柏木（Cupressusfunebris）混交林的植被碳儲(chǔ)量在10～30年間持續(xù)增加，30年時(shí)達(dá)到52.40t·hm^-2，分別為10和15年生的2.68和1.76倍。國(guó)外研究同樣得到相似結(jié)論，Peichl等在加拿大安大略省南部對(duì)溫帶美國(guó)五葉松（Pinus strobus L.）林的研究中得到隨著林齡的增加，地上部分植被碳儲(chǔ)量成為森林生態(tài)系統(tǒng)中最大碳庫，在2、15、30和65年生五葉松林植被碳儲(chǔ)量隨著林齡的增加而增加，分別為0.5、66、92和176t·hm^-2。其他研究也得到相同結(jié)論，包括在哥斯達(dá)黎加潮濕的熱帶低地森林中、美國(guó)西北內(nèi)陸地區(qū)的落葉松（Larixpotaninii Batal）、多瑙河沖積平原上的森林、美國(guó)明尼蘇達(dá)州北部的松樹（Pinus palustris）和山楊（Pop-ulus davidiana）-白樺（Betula platyphylla Suk）混交林以及巴塔哥尼亞南部的南極洲假山毛櫸（Notho廠.agus xunninghamii Oerst）森林中等。

4.1.2植被類型對(duì)森林植被碳儲(chǔ)量的影響

森林不同植被碳儲(chǔ)量不同的一個(gè)重要因素是不同森林類型的含碳率有差異，林分的平均含碳率必須根據(jù)各組分的生物量權(quán)重計(jì)算才能真實(shí)地反映其實(shí)際平均水平及每一組分在平均值中的貢獻(xiàn)。馬欽彥等應(yīng)用干燒法對(duì)華北地區(qū)主要森林類型的8個(gè)喬木建群種和10個(gè)灌木樹種不同器官的有機(jī)含碳率進(jìn)行測(cè)定，其中喬木建群種的含碳率分別為遼東櫟（Quercus wutais-hanica Mayr）47.50%、白樺51.25%、山楊48.80%、椴樹（Tilia tuan Szyszyl.）47.64%、油松（Pinustabuliformis Carriere）51.05%、側(cè)柏50.10%、華北落葉松（Larix principis-rupprechtii Mayr）51.58%、紅皮云杉（Picea asperata Mast.）51.18%。同樣，程堂仁等也得到小隴山主要林分類型的13種喬木樹種的器官平均含碳率范圍為45.01%～50.40%，針葉樹種組分的平均含碳率普遍高于闊葉樹種，平均高出1.47%～3.40%。因此，更準(zhǔn)確的估算植被碳儲(chǔ)量應(yīng)該是分森林類型通過實(shí)際測(cè)定而采用不同的含碳率轉(zhuǎn)換系數(shù)。我國(guó)不同學(xué)者運(yùn)用不同方法對(duì)各地區(qū)不同類型植被碳儲(chǔ)量做了大量研究。李克讓等應(yīng)用0.5。經(jīng)緯網(wǎng)格分辨率的氣候、土壤和植被數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的生物地球化學(xué)模型估算出不同土地覆蓋類型包括常綠針葉林、常綠闊葉林、落葉針葉林、落葉闊葉林等的碳儲(chǔ)量，其中常綠針葉林碳儲(chǔ)量最高，達(dá)到24.75×10⁸t。王鵬程等通過樣地清查法得到三峽庫區(qū)馬尾松（Pinus massoniana Lamb）林、杉木（Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook）林、溫性松林、針葉混交林、針闊混交林、常綠闊葉林、落葉闊葉林碳儲(chǔ)量不同，其中馬尾松林碳儲(chǔ)量為20.70×106t，分別是為針葉混交林、針闊混交林和常綠闊葉林的4、3和7倍多。

各省市的森林植被碳儲(chǔ)量研究結(jié)果也各有不同，山東省各森林類型有機(jī)碳儲(chǔ)量分別為：側(cè)柏9.03Tg、松類10.98Tg、棟類10.28Tg、刺槐（Robinia pseudoacacia L.）11.23Tg、楊類9.79Tg、經(jīng)濟(jì)樹2.05Tg、灌木林0.05Tg（1Tg=10¹²g）;山西省各森林類型有機(jī)碳儲(chǔ)量分別為云杉175.57×10⁴Mg、落葉松350.06×10⁴Mg、油松1023.56×10⁴Mg、櫟類1522.07×10⁴Mg、楊樹Pop-ulus L.472.34×10⁴Mg（1Mg=10⁶g）;內(nèi)蒙古自治區(qū)云杉，落葉松，樟子松（Pinus sylvestris var.mongolica Litv.），油松，櫟類，樺木，硬闊類，楊樹，軟闊類中，落葉松和樺木林碳儲(chǔ)量最高，分別為204.28和203.88Tg;江西省不同森林類型的碳密度為硬闊林>針闊混交林>毛竹林>國(guó)外松林>杉木林>軟闊林>灌木林>馬尾松林經(jīng)濟(jì)林。各省市森林植被喬木層碳密度的另一個(gè)特點(diǎn)是，隨著人口密度的增加基本呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)，這是由于長(zhǎng)期人為活動(dòng)的干擾，許多原生植被破壞嚴(yán)重，不少被其他次生林植被或人工林所替代，生物量低，導(dǎo)致碳密度較低;相反在人口密度較小的地區(qū)，對(duì)森林的干擾強(qiáng)度減小，森林植被具有較高的碳密度。國(guó)外各地區(qū)森林植被類型不同，森林碳儲(chǔ)量也不同。Mitra等在印度孫德爾本斯國(guó)家公園12年生植被類型的測(cè)定中得到，森林碳儲(chǔ)量在不同植被類型中Sonneration apethala>Avicannia alba：>Excoecaria agal-locha。森林植被碳儲(chǔ)量顯著不同，反映了植被生物量的不同而并非土壤碳儲(chǔ)量的不同，森林中植被密度的增加會(huì)顯著提高生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力。因此，加強(qiáng)保護(hù)天然林、恢復(fù)和重建各地區(qū)地帶性植被、擴(kuò)大森林面積，是增加區(qū)域森林碳素積累量的重要措施，對(duì)發(fā)揮區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能有著重要意義;同時(shí)，全國(guó)大部分地區(qū)森林的固碳能力處于持續(xù)增長(zhǎng)的狀態(tài)，是一個(gè)潛在的巨大碳庫。

4.1.3氣候條件對(duì)森林植被碳儲(chǔ)量的影響

氣候條件中溫度和降水在很大程度上影響著植物生產(chǎn)力和生物量的大小，而植物生物量與碳儲(chǔ)量顯著相關(guān)，因此溫度和降水是限制各地區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲(chǔ)量的重要因子。趙敏和周廣勝基于多遠(yuǎn)線性回歸模型的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)法來研究氣溫與降水對(duì)森林植被碳儲(chǔ)量的影響，結(jié)果表明氣溫對(duì)碳儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)大于降水。蔣延玲和周廣勝利用Century模型模擬氣溫和降水對(duì)興安落葉松林碳平衡的影響也得出相同結(jié)論，這是由于不同植被類型最適溫度對(duì)碳平衡的影響大于不同水分情況;同時(shí)說明全球范圍內(nèi)的氣候變暖對(duì)于全球森林植被的碳儲(chǔ)量有著重要影響。Wan等在美國(guó)大平原的高草草原上夏季提高溫度的條件下，總生物量顯著增加，地上部分生物量與土壤溫度有正線性關(guān)系，同時(shí)試驗(yàn)中增加溫度也間接延長(zhǎng)了植物的生長(zhǎng)季。Mitra等在印度孫德爾本斯國(guó)家公園卻得到相反結(jié)論：植被地上部分生物量并沒有隨著季節(jié)性的改變而變化。這是由于該地區(qū)處于恒河三角洲，年平均降雨量為1400mm，周邊有60000km²的地表徑流集水區(qū)Ganga-Bhagirathi-Hooghly系統(tǒng)，該系統(tǒng)的支流對(duì)水分供應(yīng)有顯著貢獻(xiàn)，溫度在水量充沛的情況下對(duì)植物生長(zhǎng)影響較小。此外，高濃度CO2會(huì)直接影響植物生長(zhǎng)和水分利用，多個(gè)研究表明高濃度CO2有助于提高植被的光合作用，從而增加其生物量和碳水化合物的積累。同時(shí)，林下灌草和枯落物層碳儲(chǔ)量對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲(chǔ)量的貢獻(xiàn)也不容忽視，研究表明我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)中枯落物占森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的3.2%，全球每年通過枯落物分解歸還到土壤的有機(jī)碳約為50Pg（1Pg=10¹²g）。因此，在研究中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于林下灌草層和枯落物層的測(cè)定與研究，減少對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的人為干擾，對(duì)準(zhǔn)確估測(cè)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量，維護(hù)全球氣候變化特別是減緩大氣CO2濃度上升有著重要意義。

4.2人為活動(dòng)對(duì)森林植被碳儲(chǔ)量的影響

人為活動(dòng)直接影響著森林植被生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，比如退耕還林后隨著退耕時(shí)間的延長(zhǎng)，森林植被碳儲(chǔ)量逐漸增加。白雪爽等婦通過研究不同退耕還林年限（5、10和15年）的楊樹人工林，得出退耕5年的楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量下降了10%，而退耕10年和15年的楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)總碳儲(chǔ)量分別提高大約2倍和5倍，說明退耕時(shí)間越長(zhǎng)的森林植被碳儲(chǔ)量越高。不同土地利用類型導(dǎo)致碳積累量不同，美國(guó)西俄勒岡州種植11年的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)，每年碳積累量為740kg·hm^-2，且高于牧草系統(tǒng)的520kg·hm^-2;泰國(guó)北部原生林碳儲(chǔ)量顯著高于次生林和農(nóng)業(yè)用地。王樹良的研究結(jié)果表明，黑龍江省作為我國(guó)森林植被資源豐富且質(zhì)量較高的省，在20世紀(jì)70年代后期森林植被碳儲(chǔ)量急劇下降，這是由于受到人為干擾，砍伐木材嚴(yán)重，木材產(chǎn)量急劇下降，使森林分布的自然組織結(jié)構(gòu)遭到破壞。因此，森林砍伐會(huì)引起貯藏在植被中的碳大量釋放到大氣中，同時(shí)儲(chǔ)存在森林土壤中的碳也會(huì)隨著土地利用的變化而損失。人為干擾還可通過改變林內(nèi)林齡結(jié)構(gòu)來改變植被碳儲(chǔ)量，以及營(yíng)養(yǎng)物的動(dòng)態(tài)變化。因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)物總氮素含量是限制植被生長(zhǎng)的重要元素，植被中氮素需求量來自于森林生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)部循環(huán)，而不是外部資源，通過人為干擾將氮素移出生態(tài)系統(tǒng)外，將會(huì)對(duì)土壤氮素供應(yīng)產(chǎn)生不利影響，從而導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間條件下碳積累的不足。在氣候變暖的條件下，未來森林生態(tài)系統(tǒng)中碳平衡取決于人為干擾的強(qiáng)度和頻率，人類活動(dòng)干擾是影響森林植被碳儲(chǔ)量空間分異特征特殊性和復(fù)雜性最重要的因素。同時(shí)也意味著結(jié)合天然林資源保護(hù)工程、退耕還林（草）工程進(jìn)行森林植被保護(hù)、退化森林生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建可能顯著增加中國(guó)森林植被的碳匯功能。

5問題與展望

目前，國(guó)內(nèi)研究學(xué)者利用國(guó)家林業(yè)部的全國(guó)歷次森林資源清查統(tǒng)計(jì)資料估算森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量，研究方法上仍然主要集中于樣地清查法，研究歷時(shí)較短，研究區(qū)面積較小。因此，首先，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)長(zhǎng)期定位觀測(cè)，增加區(qū)域模型模擬，利用高精度遙感影像數(shù)據(jù)等方法，從而提高森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量估算的精確性。

其次，區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的研究仍多集中與單一影響因素（如僅考慮林齡、植被類型、氣候等）的影響，但未將主導(dǎo)因子綜合進(jìn)行分析。因此，估算中考慮影響因素帶來的結(jié)果不確定性和差異性，可以更好的比較不同地區(qū)結(jié)果的差異來源，從而提高區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量估算的精確性。

再次，目前估算區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量暫無統(tǒng)一的估算方法，因此，注重地區(qū)間的關(guān)聯(lián)性和整體性，基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立一套統(tǒng)一而規(guī)范的碳儲(chǔ)量研究度量和觀測(cè)方法至關(guān)重要，以減小數(shù)據(jù)的不確定性，同時(shí)發(fā)展針對(duì)某一特定地區(qū)特定時(shí)段的碳儲(chǔ)量估算模型以減少過程模擬的不確定性具有重要意義。