樣地清查法在森林碳匯估算中的應用進展

郭靖,盧明艷，張東亞，玉蘇普江艾麥提，齊成

(新疆林業科學院，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用進展

郭靖,盧明艷，張東亞，玉蘇普江艾麥提，齊成

(新疆林業科學院，新疆 烏魯木齊 830000)

摘要森林是陸地生態系統的重要組成部分，在全球碳循環中起到重要的作用。森林固定的碳每年約占整個陸地生態系統的2/3，其變化決定了陸地生態系統碳源和碳匯的功能。目前，國內外眾多學者對區域尺度森林碳儲量的估算所提出的方法較多，但還沒有統一的估算方法。樣地查清法是估算森林碳儲量的方法之一，通過總結該方法的優缺點及應用范圍，為碳儲量估算精度和碳評估提供合理的參考。

關鍵詞森林；碳儲量；樣地清查法;研究進展

國內外生態學家對森林生態系統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一的主要原因，對估算方法優缺點的明確認識，使研究者能提高森林生態系統碳儲量估算的精度。本文全面綜述了樣地查清法國內外研究進展，討論了該方法的優缺點、適用范圍及尚未解決的主要問題，并分析了森林生態系統估算方法的發展趨勢，以期為我國森林生態系統碳儲量估算提供科學依據，為碳評估提供合理的參考。

1樣地清查法研究進展

最早的森林生物量研究始于1876年Ebermeyer在德國進行實際數據的調查，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力進行了研究。瑞士學者Bruger在1929-1953年期間，致力于木材產量與樹葉生物量的相關關系的研究。為了進一步推動森林碳儲量研究，一些林業發達國家如美國啟動的BigFoot項目及美國碳循環研究計劃(CCSP)、國際科聯(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的研究。

傳統的清查法是通過設立典型樣地，并連續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。該方法細分為：平均生物量法、換算因子法和換算因子連續函數法。上述三種方法都是在推算出典型樣地的生物量的基礎上，再乘以一個換算系數(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、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，應用聯合國糧農組織提供的全球主要森林類型蓄積量數據，估算出全球森林地上生物量。在此基礎上，1996年，方精云等首次應用生物量轉換因子法，結合野外調查得到中國不同地域的生物量和蓄積量數據，估算了大尺度森林生物量，由此開創了我國森林碳儲量研究由樣地向區域尺度的推算轉換。2000年，劉國華等采用該方法結合我國第一次(1973～1976年)至第四次(1989～1993年)森林資源清查資料對我國近20a來森林的碳儲量進行了推算。焦燕等于2005年，利用生物量換算因子法結合黑龍江省國家森林資源清查數據推算出森林生物量。

生物量轉換因子連續函數法是生物量換算因子法的延續與改進。2001年，方靜云等人通過1949年到1998年中國森林資源清查數據結合實測數據，采用改進生物量轉換因子法，對2001年中國森林碳儲量進行了估算，提出生物量轉換因子連續函數法[10]。該方法在轉換因子方面做了改進，由原來的生物量平均轉換因子分齡級的轉換因子，使計算公式得以簡化，為區域尺度森林碳儲量的估算提供了理論基礎。公式為：

B=a+bv

式中：a和b均為常數；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，對區域碳匯的估算更加精確，在國際上被廣泛應用并得到了一致的認可[11]。諸如：馬琪等人應用森林資源清查數據結合林業生態功能，用生物量轉換因子連續函數法對陜西省森林植被碳儲量進行了估算，分析了碳密度及空間分布特征與區域生態功能的關系[12]。曹揚等人也應用該方法對陜西省2009年森林植被碳貯量和碳密度及其地理分布特征進行了論述[13]。Guo等人通過補充調查中國主要森林類型對該方法的參數進行了改進[14]。驗證數據證明改進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。但數據資料必須是樣地調查實測數據，由于數據獲取費時、費力、費財，而且實測數據畢竟是點上的數據，范圍較小，代表整個林分的數據具有一定的不足，森林資源清查數據每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，使得測量結果存在著較大的誤差。樣地調查時一般選取生長較好的地段進行測定，樣地時空分布不具有代表性，釆樣樣地的種類和數量受到人為主觀的限制等問題，均對研究區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據源的開發，以及各種遙感數據的處理和分析技術的日趨成熟，通過遙感技術來估測森林碳儲量已成為了當前森林調查和研究的方向。

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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：中國清潔發展機制基金贈款項目(2013013)

作者簡介：郭靖(1982-)，女，主要從事應對氣候變化、3S應用及干旱區環境評估等領域的研究工作， 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域響應研究工作，Email： 358999837@qq.com

中圖分類號：X142

文獻標識碼：A

doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2016.07.037