包含哑变量的大兴安岭天然白桦林碳密度模型

以内蒙古地区牙克石林业管理局的大兴安岭天然白桦林(Betula platyphylla)为研究对象,利用198块样地数据分析天然白桦林林分碳密度与各林分变量之间的关系,建立碳密度预测基础模型,同时将立地条件(草类白桦林、杜鹃-越桔白桦林、榛子白桦林)作为哑变量引入到预测模型中,对不同林型的林分碳密度进行预测,为林业研究中碳密度模型的构建以及森林碳汇工作提供思路和方法。结果表明,天然白桦林林分碳密度基础模型决定系数(R^(2))为0.703,均方根误差(RMSE)为8.615 t/hm^(2),赤池信息量(Akaike information criterion,AIC)为841.206,贝叶斯信息量(Bayesian Information Criterion,BIC)为851.071。引入立地条件哑变量后,R^(2)有所增大,最大达到0.818,RMSE均小于等于8.241 t/hm^(2),说明模型具有较好的稳定性,预估参数较为精确。哑变量模型的AIC均小于等于541.431,BIC均小于等于550.320。哑变量模型能够反映不同立地条件下碳密度的变化,在模型的拟合和检验方面都显示适合于研究地区林分碳密度的预测,为天然白桦林碳密度估算提供参考。

2005-2020年中国西北干旱区典型生态系统土壤有机碳密度数据集

土壤有机碳库是陆地生态系统碳库中最大、最为活跃的部分,在全球碳循环过程和全球气候变化中起着重要的作用。中国西北旱区位于欧亚大陆的腹地,生态系统极其脆弱,对气候变化的响应也极为敏感,是近年来众多学者关注的热点地区,土壤有机碳储量估算以及空间分布特征日益成为该区域的研究焦点之一,但是数据共享不足与实测数据相对缺乏是造成研究结果不确定性的重要因素。在收集中国生态系统研究网络(CERN)位于中国西北六省区的农田、荒漠、草地生态系统野外科学观测研究站土壤长期观测数据的基础上,通过筛选、质量控制后,采用有机碳估算模型计算生成了中国西北干旱区典型生态系统土壤有机碳密度数据集。本数据集涵盖了11个站点2005-2020年各类长期观测样地的表层(0-20 cm)和剖面分层土壤有机碳密度数据,以期为中国西北干旱区土壤碳储量估算和碳循环过程研究提供有价值的实测数据。

浙江省丽水市亚热带森林景观格局对森林碳密度的影响

【目的】定量分析浙江省丽水市亚热带森林景观格局对森林碳密度的影响,为开展森林经营、生态保护修复以提高亚热带森林碳汇功能提供理论依据。【方法】基于省级固定样地数据,使用生物量模型和含碳率测算样地的森林碳密度,再通过普通Kriging插值形成区域森林碳密度分布图,并分析森林碳密度的空间自相关特征。选取5项景观格局指标和3项自然因素,利用多尺度地理加权回归(MGWR)模型探讨森林景观格局对森林碳密度的影响,并分析影响结果的空间非平稳性。【结果】2012—2019年,丽水市森林平均碳密度从23.19 t·hm^(−2)上升到31.96 t·hm^(−2),且空间分布呈显著的正空间自相关性。森林景观格局显著影响森林碳密度,并表现不同尺度效应,影响程度在空间上也存在差异。景观蔓延度和斑块密度对森林碳密度驱动力较大,而景观最大斑块指数的驱动力较小。【结论】森林景观格局对森林碳密度的影响表现较为明显的空间异质性,应地制宜制定森林经营管理政策,实施自然演替和人工干预相结合的生态系统保护修复工程。

香格里拉市高山松林碳密度与环境因子的关系研究

以香格里拉市高山松林为研究对象,依据前期构建的高山松单木碳储量模型,结合森林资源二类调查数据推算高山松林的碳密度,利用除趋势对应分析方法探讨高山松林碳密度与各环境因子之间的关系。结果表明,在林分因素中,平均树高对高山松林碳密度的影响最大;在地形因素中,坡度对高山松林碳密度的影响最大;在温度因素中,最热月均温和最冷月均温差对高山松林的碳密度影响最大;在降水因素中,最干季降水和最冷季降水对高山松林碳密度的影响最大。环境因子的综合作用对高山松林碳密度影响的综合分析表明,DCA的第一排序轴与高山松林的碳密度相关性最大,可以很好地解释环境因子的综合作用对高山松林碳密度产生的影响,在26个环境因子中,有20个环境因子与DCA第一排序轴有极显著的相关性,其中,林分因子的相关性系数较大,说明高山松林的碳密度主要受林分因子共同作用的影响。

内蒙古地区天然白桦林碳密度预测模型的构建

为了对天然白桦林碳储量预测提供方法,以内蒙古地区198块天然白桦林样地实测数据为材料,建立了碳密度预测模型,并进行了模型拟合优度检验,选出最优的内蒙古地区天然白桦林碳密度预测模型。结果表明:该模型为二元线性模型,决定系数R^(2)为0.568,均方根误差RMSE为12.515 t·hm^(-2),平均偏差ME为0.005 t·hm^(-2),平均绝对偏差为9.435 t·hm^(-2),准确率Acc为0.776。该二元线性模型能更好模拟碳密度与各个因子之间的关系,估算精度更高,可为估测森林碳储量提供参考依据。

森林管理对东北次生林植被碳密度及其分配的影响

以东北东部山区4种管理梯度下相同演替年龄的森林群落为研究对象,包括天然次生林(WB)及在其冠下人工更新红松(Pinus koraiensis)的混交林(MA),并对MA进行透光抚育形成的择伐红松林(SK)和对SK适时疏伐形成的疏伐红松林(KT),其管理程度依次增强。采用样地清查结合异速生长方程法量化植被碳密度(VC)及其各组分碳密度;测定多样性、针阔比等群落特征和土壤氮、磷等养分特征,探究森林管理对植被碳密度的影响。结果表明:演替先锋优势种(PI)、演替后期优势种(LT)和林下植被层(UC)的碳密度在4种管理措施间存在显著差异,其中,LT由WB的9.39 t/hm^(2)增加到KT的107.02 t/hm^(2)。但是,伴生种的碳密度在4种管理措施间差异不显著,其碳密度波动范围为8.41—14.89 t/hm^(2)。VC随森林管理强度显著提升,其波动范围为96.34—135.40 t/hm^(2),VC年平均增长量波动范围为1.50—2.11 t hm-2 a-1,且在管理措施间存在显著差异。PI、LT和UC占植被总碳密度的比例在4种管理措施间存在显著差异,其中PI的占比随着上述管理措施逐渐降低,而LT的占比显著升高(由WB的14.0%提升到KT的82.2%);植被残体与活体生物量碳密度之比以及地下与地上的生物量碳密度之比在4种管理措施间均存在显著差异,其比值的波动范围依次分别为0.05—0.13和0.24—0.30。乔木层碳密度与树种多样性存在显著负相关,而林下植被层碳密度与树种多样性呈显著正相关。并且VC与土壤氮储量、磷储量无显著相关性。这表明,在同一气候条件下,群落特征和树种组成是决定植被碳密度分异的重要因素,并且通过提升后期优势种占比的积极森林管理提升了东北次生林植被的碳密度和碳固持能力。

露天煤矿人工林植被碳密度分配格局及其影响因素

定量研究露天煤矿人工林植被碳密度分配格局及其影响因素,进而为矿区森林碳汇服务功能的提升提供数据基础。本研究以安太堡矿区排土场油松(Pinus tabulaeformis)、小叶杨(Populus microphylla)、加拿大杨(Populus canadensis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、榆树(Ulmus pumila)和刺槐-榆树混交林为研究对象,基于样地本底调查和异速生长方程法,测定了不同人工林的碳密度及空间分布格局。加拿大杨林植被碳密度(36.95 t·hm-2)显著高于其他人工林(P<0.05),密植油松林植被碳密度显著高于疏植油松林(P<0.05);人工林各组分碳密度整体表现为:乔木层>凋落物层>草本层、灌木层(P<0.05),其中,乔木层碳密度占植被碳密度的78.3%~93.6%,表明人工林植被碳密度以乔木层为主;人工林乔木层树干中碳密度显著高于根、枝和叶(P<0.05),加拿大杨林树干碳密度显著高于刺槐林和刺槐-榆树混交林,密植油松林显著高于疏植油松林。乔木层和凋落物层碳密度均与林分密度显著正相关,与草本高度和盖度显著负相关,且乔木层碳密度与乔木高度显著正相关(P<0.05)。从固碳功能来看,安太堡煤矿排土场复垦合理密植油松和加拿大杨,有利于矿区的生态恢复,从而实现生态环境安全的可持续发展。

闽楠天然次生林不同林层碳密度变化特征及其影响因素

以江西省安福县闽楠(Phoebe bournei)天然次生林为对象,根据2015、2018、2022年3期的固定样地调查数据及国际林联(IUFRO)林层划分标准,采用方差分析法分析不同林层碳密度及其变化量的差异,运用灰色关联分析法分析闽楠天然次生林不同林层碳密度变化量的主要影响因子。结果表明:2015—2022年间,主林层碳密度显著提高(P<0.05),但其增量呈减慢趋势;次林层碳密度提高且呈加快趋势;林下层碳密度下降且呈加快趋势;整个林分的碳密度显著提高且呈加快趋势。株数密度是影响主林层、次林层、林分碳密度变化的主导因子,坡度是影响林下层碳密度变化的主导因子。坡向、平均胸径对碳密度变化的影响较小。为持续提高闽楠天然次生林固碳能力,应适当采取人工干预手段,实施林分结构调整,改善幼苗幼树生长环境等经营措施,促进林分自然更新及其正向演替进程。

高寒地区草地植被碳密度变化规律及其空间分布特征研究——以昌都市为例

基于实地调查数据和2022年昌都市林草生态综合监测成果矢量数据库,以及Sentinel-2和Landsat-8遥感数据,以昌都市为例,对高寒地区草地植被的地上部分和地下根系的碳密度进行估测,并使用集成学习算法和优化的前向特征筛选方法构建了最优的昌都市草地植被碳储量估测模型(STK-SVR),利用该模型对昌都市草地植被碳密度的空间分布进行分析。结果表明:昌都市草地植被碳密度分布范围为0.02~29.77t/hm^(2),碳密度平均值为8.53t/hm^(2),地下碳密度远高于地上碳密度;昌都市的天然牧草地、高寒草甸类的小班数量多,中南部和东北部的草地碳密度高,西北部和东南部的草地碳密度较低;不同海拔、坡向、坡度的草地植被的最大碳密度分别分布在3560~4059m、东坡、缓坡区域。研究结果是对高寒地区草地碳汇计量监测的前期探索,以期为青藏高原其他区域进一步开展森林、草地、湿地等碳储量调查与计量工作提供参考。

深圳建成区城市绿地乔木层碳密度估算及分布特征

为揭示深圳建成区城市绿地乔木层碳密度的空间分布特征及影响因素,基于树木异速生长模型对深圳各行政区不同城市绿地类型及不同龄林碳密度进行估算与分析。结果表明:1)深圳城市绿地乔木层平均碳密度为(4.494±0.345)kg·m^(-2);不同乔木林龄组碳密度存在较大差异,其中成熟林碳密度最高,近熟林、中龄林次之,幼龄林最低。2)不同类型的绿地乔木层碳密度差异较大,公园绿地乔木层平均碳密度最高(5.436±0.498 kg·m^(-2)),附属绿地次之(2.866±0.323 kg·m^(-2)),广场绿地最低(2.230±0.405 kg·m^(-2))。3)不同行政区绿地乔木层碳密度也存在较大差异,福田区、宝安区、罗湖区城市绿地乔木层的平均碳密度较高,光明区、龙岗区及龙华区相对较低。4)平均胸径、平均树高、林分密度、郁闭度和平均冠幅对城市绿地的乔木层碳密度影响显著(P<0.01),而材积密度与乔木层碳密度之间影响较弱。因此,通过在碳密度较低的绿地内适度增加乔木种植密度和大冠幅乔木,将会有效促进深圳市城市绿地固碳能力的提升。

河西荒漠灌区紫花苜蓿生产及其碳密度对建植年限和茬次的响应

以河西荒漠灌区2~7龄(2~7 a)紫花苜蓿(Medicago sativa L.)为研究对象,探究紫花苜蓿干草产量、营养品质和植被碳密度对种植年限及茬次的响应。结果表明,低龄(<5 a)苜蓿第2茬产量较高,而高龄(≥5 a)苜蓿第1茬产量较高;5 a苜蓿干草总产量显著高于其他种植年限,较6 a和7 a苜蓿分别提高27.81%和27.97%;5 a苜蓿产量动态指数亦较高。苜蓿粗蛋白含量在第4茬较高,介于17.67%~19.38%之间,7 a苜蓿第4茬相对饲喂价值较其他年限分别显著提高75.22%、50.91%、39.58%、42.68%和31.62%。植被碳密度变化规律与产量类似,即5 a苜蓿植被碳密度显著大于其他种植年限,较2、3、4、6 a和7 a苜蓿分别提高18.58%、27.37%、15.30%、25.14%和17.18%。随刈割次数增加,同龄苜蓿干草产量逐渐降低,营养品质和植被碳密度为第1茬较高。灰色关联度综合分析表明,河西荒漠灌区紫花苜蓿建植后2~5 a是生长旺盛时期,且第1茬生产和生态价值较高。因此,注重苜蓿草地建植前5年及第1茬生长期的合理管理对于维持苜蓿的优质高产和延长草地使用寿命具有重要意义。

云杉、白桦人工林地土壤有机碳密度分布特性差异分析——以青海省大通县塔尔沟流域为例

森林是陆地生态系统中最重要的贮碳库,研究林地土壤有机碳密度(SOCD)的空间分布模式及其相关影响因素,对于改善土壤肥力有重要意义,进而促进生态系统的林分稳定性和植被生产力的提高。该研究在塔尔沟流域,对云杉纯林、白桦纯林以及云杉白桦混交林3种典型林型进行了筛选,并运用灰色关联分析法进行研究,分析林地SOCD的空间分布规律及其受到的影响。结果表明:云杉白桦混交林的土壤有机碳密度显著高于白桦纯林(P<0.05),而云杉纯林的土壤有机碳密度则最低。此外,垂直剖面上的有机碳密度随着土壤深度的增加而逐渐降低,与植被层因子中的灌草生物量和郁闭度呈显著正相关,而与角尺度呈显著负相关。在这3种不同的林分类型之中,云杉纯林0~20 cm速效磷与SOCD的关联程度最大(关联度为0.92);白桦纯林中,与有机碳密度关联性强的因素有0~20 cm碱解氮、0~40 cm速效磷和平均树高;云杉白桦混交林中,郁闭度与有机碳密度的关联程度最大(关联度为0.95)。云杉白桦混交人工林综合性质最优,更有利于土壤有机碳的储存和积累,对该地区的林分功能提升具有重要的指导意义。

水稻生态系统碳密度空间分布及其影响因素研究

水稻生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,在碳循环中起着十分重要的作用,且在小尺度区域中,碳密度空间分布上也会存在不小的差异,故本研究旨在区域尺度上分析水稻生态系统碳密度空间分布差异并探究造成差异的原因。通过实测临安区水稻地上部分、根系以及土壤的碳密度,同时结合临安区地理数据,使用空间自相关分析方法分析各乡镇碳密度空间分布差异,并对差异性作具体分析,探究其影响因素。结果表明,临安区水稻生态系统碳密度空间上呈现一定的自相关性及聚集性,临安中部地区水稻生态系统碳密度值较低,西部地区水稻土壤碳密度值较高且呈聚集性,东部地区水稻作物碳密度值较高且呈聚集性。究其原因,在区域尺度上地形因素对水稻生态系统的碳密度有一定影响;同时,由于中部地区的过度施氮肥导致土壤性质破坏,故土壤氮密度也是影响碳密度的一个重要因素。本研究对指导当地水稻农业生产以及促进水稻农业发展具有重要意义。

不同演替阶段3种林型土壤有机碳密度及影响因素

研究不同演替阶段3种林型土壤有机碳积累特征,为评估东北原始林区土壤有机碳储量及碳汇管理提供理论依据。以相同坡位、不同林龄的椴树红松林成熟林、中幼龄林及次生杨桦林为研究对象,探讨3种林型土壤有机碳密度及活性有机碳分布特征,分析土壤有机碳密度与活性有机碳组分(可溶性有机碳、微生物量碳)、氮组分(速效氮)及容重等理化性质的相关性。结果表明:3种林型土壤有机碳密度均随土层的加深而降低,综合0~30 cm土层,次生杨桦林土壤有机碳密度最高[(17.11±1.13)kg/m^(2))];椴树红松林成熟林居中[(14.69±1.31)kg/m^(2)];椴树红松林中幼龄林最低[(12.06±1.26)kg/m^(2)],且三者之间差异显著。土壤有机碳密度与有机碳、可溶性有机碳、速效氮呈极显著正相关(P<0.01),与全氮、孔隙度、C/N呈显著正相关(P<0.05)。相对于椴树红松林,次生杨桦林更利于土壤有机碳固存。土壤有机碳、可溶性有机碳、速效氮极显著影响3种林型土壤有机碳积累;全氮、孔隙度、C/N显著影响土壤有机碳积累。

杉木人工林阔叶化改造对林分碳密度的影响

杉木Cunninghamia lanceolata人工林连栽导致生产力下降,将杉木二代林改造为杉阔混交林对提高林分生产力和碳汇能力具有重要意义。本文在杉木二代林内分别引入光皮桦Betula luminifera、木荷Schima superba和厚朴Magnolia officinalis,构建杉阔混交林,分析了各林分乔木层、林下植被层、凋落物层和土壤层有机碳密度变化。结果表明:杉木+木荷、杉木+厚朴混交林乔木层碳密度与杉木纯林接近,但杉木+光皮桦比杉木纯林乔木层碳密度减少了25.8%。3种杉阔混交林与杉木纯林之间林下植被碳密度没有差异,但凋落物碳密度均低于杉木纯林。杉木+光皮桦、杉木+木荷和杉木+厚朴混交林0~50 cm土层土壤有机碳密度分别比杉木纯林增加了5.9%、8.6%和21.7%。相对于杉木纯林,杉木+木荷和杉木+厚朴混交林林分总碳密度分别增加了5.7%和15.3%,而杉木+光皮桦林林分总碳密度则减少了6.1%。因此,树种组成显著影响杉阔混交林林分碳密度及其分配特征,选择适宜的树种进行杉木二代林阔叶化改造是提高林分固碳潜力的关键。

韶关市森林植被碳储量与碳密度动态研究

为了解森林资源的动态变化是森林经营和研究的基础,研究通过对2018—2023年间韶关市乔木林面积、碳储量和碳密度进行详细分析,揭示了不同森林类型和龄组在碳储量方面的变化趋势。结果显示,尽管乔木林的总面积从122.17×10^(5) hm^(2)减少到117.11×10^(5) hm^(2),但碳储量增加了8.57%,达到4231.61×10^(5) t。阔叶混交林的碳储量明显增加了70.52×10^(5) t;针叶混交林和针阔混交林的碳密度分别为53.11 t·hm^(-2)和51.39 t·hm^(-2),明显高于乔木林的平均碳密度39.72 t·hm^(-2),表明了这些森林类型在碳吸收和储存方面的高效性以及在碳储量管理中的重要性。中龄林、幼林龄和近熟林面积之和占比高达82.11%,中龄林和近熟林2023年的碳储量之和占乔木总碳储量的63.82%,表明韶关市的森林年龄结构合理,具有较大的碳储量和碳增长潜力。此外,韶关市天然林的碳密度5年间增加了5.66 t·hm^(-2),而人工林则降低了1.63 t·hm^(-2),这表明天然林在碳储量管理中具有更高的效率和潜力。基于这些发现,建议加强天然林保护和多树种混交造林,以提升碳储量和应对气候变化。

广东象头山国家级自然保护区森林碳密度变化

为研究广东象头山国家级自然保护区典型森林群落的碳密度变化特征,根据象头山森林的植被类型和林龄,建立5个1 hm^(2)森林生态系统监测样地,并在样方建设后5年完成样地复查,分析样方内的物种组成、径级结构和碳密度变化。结果显示:(1)随着象头山森林的自然恢复,5个样地的个体密度均有明显提升,XTS-D样地的个体密度增长量最大,为2356株·hm^(–2),而针阔混交林XTS-E样地的个体密度增长量最低,为228株·hm^(–2)。(2)与初次调查相比,样地XTS-A、XTS-B、XTS-C和XTS-D碳密度均有增加,其中成熟林XTS-D样地内新增碳储量最高,增幅达22.41%;针阔混交林XTS-E的碳密度有所下降,降幅达9.23%。(3)不同林龄样地径级结构有所差异,中等径级(Ⅳ和V)对成熟林XTS-A样地的碳储量贡献最大;大径级(Ⅸ)在过熟林XTS-B中碳储量最高;而幼、中龄林(XTS-C和XTS-D)的碳储量主要集中在中、小径级树木中(Ⅱ~Ⅳ)。(4)5个样地碳密度排行前10的树种基本一致,XTS-E样地的马尾松Pinus massoniana虽然仍是碳密度和重要值较高的树种,但其个体数和重要值都有所下降;5个样地中碳密度增长最快的均为阔叶树种。

桂中喀斯特地区油茶人工林碳储量及碳密度研究

[目的]研究桂中喀斯特地区不同林龄油茶人工林碳储量及碳密度特征,为进一步挖掘和利用广西油茶树种碳汇功能提供科学参考。[方法]以广西不同林龄软枝油茶(Camellia oleifera)人工林为研究对象,采用空间代替时间方式,对不同林分乔木层、凋落物层、灌木层、草本层碳含量和碳储量占比进行比较,研究其分配规律。[结果]不同林龄油茶林乔木层各组分碳含量差异显著,6年生(幼林期)、12年生(中林期)、20年生(成熟林期)油茶林乔木层碳含量分别为20.77、32.67、56.29 g/kg。乔木层各组成部分碳含量均随着林龄的增加而增加。20年生油茶林乔木层树干部分碳密度达到38.08 t/hm^(2)。6年生、12年生、20年生油茶林林下层碳含量平均值分别为8.45、9.95、15.84 g/kg,林分总碳储量分别为8.49、27.30、54.84 t/hm^(2)。[结论]乔木层碳含量及碳密度在不同林龄阶段均为最高。不同林龄林分中,林分总碳储量及乔木层碳储量随林龄的增加而增加,乔木层碳储量为油茶林分碳储量的主体部分,其碳储量所占比例达到总碳储量的45%以上。

贵溪市森林植被碳储量和碳密度分布特征

基于2019年森林资源二类调查数据,采用生物量转换因子法对贵溪市森林植被碳储量进行估算。结果表明:贵溪市森林植被碳储量为371.25万t,平均碳密度为27.61 t·hm^(-2);碳储量主要分布在阔叶混交林和毛竹林中,占比分别为41.72%和23.49%。阔叶混交林在公益林和商品林中的碳储量表现均为最大,其中公益林为84.84万t,商品林为70.03万t。天然林中阔叶混交林的碳储量最多,为149.99万t,而人工林中碳储量最多的是杉木林,为18.96万t。不同龄组中,中龄林碳储量占比最大,为58.95%,其次为幼龄林,占比为24.06%;不同森林类型中,栎类林碳密度最大(55.05t·hm^(-2)),马尾松林受松材线虫病影响严重,导致其森林质量较差,碳密度最小(13.51 t·hm^(-2))。

不同优势树种组不同时期碳储量和碳密度研究

为了解不同优势树种组在不同时期的碳储量和碳密度,以广西国有黄冕林场各优势树种为研究对象,通过生物量扩展因子法,估算了黄冕林场森林固碳能力。结果表明:(1)黄冕林场2014年、2019年总碳储量分别是562040.09 t和826000.61 t,2019年比2014年增加了47.0%,其中一般阔叶树的碳储量最大;(2)杉木类、松类、速生桉和一般阔叶林的碳密度随着龄级的增加逐渐增大,2019年比2014年分别增加了21.7%、61.2%、22.1%和41.3%,且杉木类、松类、一般阔叶林在过熟林时碳密度达到最大值,而速生桉则在近熟林时最大;(3)杉木类、松类、一般阔叶林的碳储量随着龄级的增加逐渐增大,在过熟林时碳储量最大,而速生桉则在近熟林时最大。