浙江省森林生态系统碳密度及储量空间变异特征研究

发布时间：2020-05-07 03:49

【摘要】：大气CO_2浓度显著增加导致全球气候变暖已成为国际社会普遍关注的环境问题之一,解决这一问题的关键在于降低人为CO_2排放和增加固碳潜力。森林生态系统是陆地生态系统中最重要、最活跃的组成部分,拥有陆地生态系统80%的地上碳储量和40%的地下碳储量,在维护全球碳平衡和缓解气候变化等方面发挥着不可替代的作用,其主要包括森林植被、土壤、枯落物和枯死木四大碳库。因此,有必要开展森林生态系统碳密度空间分布特征和碳储量估算的研究工作,从而为森林经营与管理以及预测固碳潜力提供科学依据。地统计学是目前最为有效的空间变异分析工具,可以与其他空间分析技术(Moran’s I,Neighborhood statistics等)相结合研究环境变量的空间变异和分布格局,并且能够提供具有统计意义的空间变异信息,已被广泛应用到生态学、地学以及环境科学等领域。本研究主要以浙江省森林生态系统为研究对象,通过GIS网格布点,选取了838个森林样地样本(土壤、枯落物等),结合浙江省森林资源监测中心相关数据,利用Moran’s I、地统计学和GIS技术相结合的方法系统研究浙江省森林生态系统碳密度空间变异特征,并准确估算其碳储量的大小。结果表明:(1)浙江省森林生态系统平均碳密度为145.22 Mg/ha,低于全国森林生态系统平均碳密度(258.83 Mg/ha),主要原因是浙江省大多数森林处于中幼龄林阶段,碳密度水平较低。浙江省森林植被、土壤、枯落物和枯死木层碳密度分别为27.34 Mg/ha、108.89 Mg/ha、1.79 Mg/ha和1.38 Mg/ha,其各组分碳密度变异系数介于66.48%~73.69%之间,属于中等变异水平。(2)浙江省森林生态系统植被层、土壤层和枯落物层碳密度与树龄、海拔呈现极显著正相关关系。森林植被层与大多数环境因子(除坡向)呈现极显著正相关关系,特别与树龄,相关系数最大(r=0.469,P0.01),表明树龄结构对森林植被生物量碳库影响最大;土壤层与海拔、树龄、植被层、枯落物层呈现极显著正相关关系;此外,枯落物与海拔、树龄、土壤层和植被层呈现极显著正相关关系,与坡向、坡位、树种和森林类型表现负相关关系。(3)浙江省森林生态系统植被层、土壤层和枯落物层碳密度全局Moran’s I分别为0.165、0.181和0.123(P0.01),呈现极显著的空间自相关性;局部Moran’s I指数结果表明全省高值集聚区主要分布在西南和西北山区,低值集聚区主要分布在中部丘陵盆地和东南沿海地区;高、低值空间异常值主要分布在低值、高值集聚区,可能与自然和人为干扰因素有一定关系。(4)浙江省森林生态系统植被和土壤层碳密度克里格插值最优模型为指数模型,枯落物层碳密度属于高斯模型,其块基比(Nugget/Sill)分别为74.12%、65.79%和54.24%,具有中等空间相关性。森林植被、土壤和枯落物层碳密度的变程分别为14.53 km、15.70 km和137.28 km,大于网格布点距离(4 km×6 km),表明可以较好的揭示浙江省森林生态系统各组分碳密度空间分布规律。(5)浙江省森林生态系统碳密度空间分布规律整体上呈现从西南向东北方向逐渐递减的趋势,与浙江省地形、地势变化较为一致,同时也反映出全省土地利用类型、森林管理实践以及社会经济发展水平的区域性差异。碳密度水平高值主要集中在西南和西北山区,低值出现在北部平原、中部丘陵盆地和东南沿海地区,其空间分布规律与Moran’s I指数揭示的结果较为一致。(6)浙江省森林生态系统碳储量约为877.19 Tg C(1 Tg C=10~122 g C),其中森林植被、土壤、枯落物和枯死木层碳储量依次为203.88 Tg C、656.20 Tg C、10.84 Tg C和6.27 Tg C,分别占总碳储量的23.24%、74.81%、1.24%和0.71%,表明土壤层是森林生态系统最大的碳库,是整个浙江省森林生态系统碳储量最主要的贡献者。
【图文】：

技术路线图,技术路线

技术路线Figure1Technicalroute

浙江省,红黄壤,沿海岛屿,中国东南沿海

2 研究区概况2.1 自然环境浙江省地处中国东南沿海，，长江三角洲南翼，介于 27°06'～31°11'N，118°01'～123°10'E 之间，东临东海，南接福建，西与江西、安徽相连，北与上海、江苏接壤（图 2）。浙江省属于典型的亚热带季风气候区，季风显著、四季分明、光照较多、雨热同期，年平均气温 15～18°C，年日照时数 1100～2200 h，年平均降水量 800～2000 mm。全省陆地面积 10.18 × 104km2，约为全国面积的 1.10%，是中国面积较小的省份之一。全省地形较为复杂，西南部分以山地为主，平均海拔在 1000 m 以上；中部多为 500 m 以下的丘陵，大小盆地相间分布；东北部为海拔 10 m 以下的冲积平原，河网密布；全省地势从西南向东北呈阶梯下降趋势[158-159]。红壤、黄壤和红黄壤是全省主要的土壤类型，还分布少量紫色土、石灰土等[27]。浙江省山多岛多，有沿海岛屿 3000 多个，是我国岛屿最多的省[159]。
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S718.5

【参考文献】