三峡库区森林碳储量估测研究

发布时间：2017-12-09 10:10

  本文关键词：三峡库区森林碳储量估测研究

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【摘要】：森林生物量估测是定量评价一个国家或地区森林生态系统碳收支的重要指标。自20世纪70年代初开始,我国已经完成了八次全国森林资源连续清查工作。在以往的森林资源连续清查中,多着眼于面积、蓄积量等指标的监测,而对森林生物量的监测研究比较欠缺。不断优化和完善的多期森林资源连续清查数据,结合立木生物量野外实测数据,为估算区域森林生物量提供了最好的数据源,是研究我国森林生物量现状和动态变化的一种有效手段。本研究以三峡库区9种主要森林类型为研究对象,旨在探讨利用野外实测资料、森林资源连续清查资料、小班调查资料和遥感资料等有效定量评价区域森林生物量和碳储量的方法,分别从单木、样地到区域尺度进行系统研究。主要研究成果归纳如下：(1)根据野外立木生物量实测数据,采用幂函数生长方程构建了三峡库区主要优势树种立木生物量独立拟合模型,采用加权回归方法来消除模型异方差影响,并采用非线性度量误差模型方法构建了6个主要优势树种相容性立木材积模型和地上生物量模型。结果发现,以DBH为自变量的一元相容性生物量模型,除桦木外(R2=0.801),其他树种均可以解释生物量变动的91%以上；当引入H和CW变量后,生物量模型的拟合优度指标值也相应改善,但是变化的幅度相当有限(与一元相容性生物量模型预测精度相比,二、三元模型的预测精度只提高约0.8%-4.4%)。(2)利用干烧法测定三峡库区6个主要优势树种各组分含碳率,并采用加权平均法得到各优势树种全株的含碳率,分别为：马尾松0.5490、杉木0.5223、柏木0.5142、栎类0.4914、桦木0.4779、杨树0.4471。阔叶类树种平均含碳率0.4721低于针叶类树种含碳率0.5285。(3)基于一类清查资料,利用换算因子连续函数法(VBEFM)和生物量加权回归模型(WBRM)两种方法估算了三峡库区森林生物量。首先,根据已建立单木生物量模型计算一类资料中样木的单株生物量,将每个样地内所有样木的生物量相加得到样地生物量。接着,根据VBEFM原理,基于三峡库区2178个连清固定样地,构建了9种主要森林类型林分蓄积-林分生物量的关系模型,模型拟合效果较好,R2取值0.911-0.978,可以直接应用到区域尺度森林生物量估算。根据WBRM原理,建立了9种主要森林类型的生物量转换因子(BEF)回归模型(材积与生物量的关系)。最后,将两种方法计算得到的BEF计算参数与三期一类统计数据结合,估算出三峡库区森林生物量分别为：76.111和74.418 Tg(1999-2003年),99.955和98.891Tg(2004-2008年),130.053和130.643 Tg(2009-2013年)。从1999年到2013年,三峡库区森林生物量的年均增长率分别为3.90%(VBEFM)和3.95%(WBRM)。在此基础上,结合含碳率计算出各期森林碳储量,分别为：39.328和38.569 Tg(1999-2003年)、52.781和51.463 Tg(2004-2008年)和68.066和67.921 Tg(2009-2013年)。三峡库区森林碳储量的年均增长率分别为4.00%(VBEFM)和4.12%(WBRM),而森林面积的年均增长率为1.75%。总的来看,森林面积、森林生物量和碳储量都呈现出一致的正增长趋势。研究结果表明基于森林资源连续清查资料和材积源生物量法来估算区域森林生物量是一种有效的手段,可以推广应用到我国森林资源调查等实际生产中。另外,基于VBEFM和WBRM两种方法计算的三峡库区森林碳密度分别为：27.254和26.728 Mg/ha(1999-2003年)、32.661和31.846 Mg/ha(2004-2008年)和36.992和36.914 Mg/ha(2009-2013年)。总的来说,从1999年到2013年,三峡库区森林碳密度呈现出非常明显的线性增长趋势。(4)基于小班调查资料估算的三峡库区森林碳储量分别为72.098 Tg(VBEFM)和70.680 Tg (WBRM)。此外,还分析了库区森林生物量和碳储量空间分配特征,研究结果表明：库区森林生物量和碳储量主要分布于坡度15～34°之间(斜坡和陡坡),所占比例约为60%,两侧生物量和碳储量均呈现出下降趋势,在平坡(5°)和险坡(≥45°)上的分布都比较少；而除无坡向外,库区森林生物量和碳储量在各个坡向上分布都比较均匀。(5)基于遥感资料和偏最小二乘回归模型估算了三峡库区森林碳储量,得到三期库区森林总的碳储量分别为：52.276 Tg(1999-2003)、57.738 Tg(2004-2008)和68.001 Tg(2009-2013)。从1999年到2013年,森林碳储量年均增长率为1.90%。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S718.5

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本文编号：1270009