全国森林碳汇监测和计量体系的初步研究
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
这里L 表示的是样地的真正水平半
源自文库
径，Ls 代表的是在野外沿着坡面测量 的标准半径，S 代表的是坡度，COS 表 示的是角度的余弦。
从野外回来后，对坡度校正得出 的样地面积是：
圆形样地：面积= π×标准半径 （Ls ）×坡面样地半径（L ）
矩形样地：面积= 样地宽度×计 算的真正的样地长度（L ） 1.2 森林碳库分类
为减少野外样地调查工作量和监 测成本，一般通过调查设置的样地而 估算调查总体的真实值。样地设置包
括确定样地数量、形状、大小及布设 方式。野外样地调查包括多个森林碳 库的测量，样地应依据不同的碳库类 型分别设置。林木生物量需设置固定 样地进行连续观测，以便更为有效的 监测林木生物量变化情况。需在每个 监测区内设置固定样地。其他碳库的 测量可在固定样地内布设小样方用于 取样和调查。
Abstract: Forest carbon sequestration is of importance in global climate change and also constitutes an important part of carbon cycling in ecological system on the land. Its change has a direct impact on the concentration of green house emissions in the atmosphere and hence influences climate change and the ecological balance of the land. From a perspective of application, the article, by analyzing the characteristics of the natural environment and forest classification, categorizes the forest carbon data and makes clear the contents of investigation in the monitoring area as well as the measurement method of forest carbon sequestration. It builds up a web-based information monitoring system and materializes systematic management of the data. By integrating the application of the geographical information system, the article provides basic data support for the government in formulating policies and strategies for tackling global climate change. Key words: forest carbon sequestration; monitoring; measurement
基金项目：国家林业局重点研究课题 作者简介：陈健，在读博士生，主要研究方向为森林碳汇动态变化研究和林业资源数据信息系统设计与开发。
128 ECOLOGICAL ECONOMY
一性的森林碳汇计量体系，同时开展 相应的森林碳汇变化的监测工作。其 主要目的：一是弄清我国现有森林碳 储量及碳汇现状和未来变化动态，二 是建立与森林连续清查体系相配套的 我国森林碳汇监测体系。这两方面的 成果将为我国应对全球气候变化制定 相关政策提供决策依据，为我国参与 气候变化林业议题的相关国际谈判提 供具有说服力的基础数据，为探索碳 汇交易机制，开辟林业发展新的投融 资渠道奠定基础。
1 研究方法 1.1 监测区及样地布设
广泛收集历次森林资源清查、生 物量调查、土壤调查、土地利用变化和 气象数据等资料，在全国山地森林区 划的25个林区的基础上，依据气候和地 形地貌等条件在每个林区确立10个监测 区，按照4×6km的样地行间距利用高 分辨率遥感影像在每个监测区设置固定 样地。用于林木生物量补充调查和粗木 质残体调查，同时在每个样地内随机布 设5个小样方用于下木植被、森林枯落 物、森林土壤的取样调查。 1.1.1 监测区设置方法
（1）林木生物量。 林木（包括竹类、棕榈类）生物 量分地上和地下生物量两个部分，是 以干重表示的所有活立木生物量，包 括树干、树皮、树枝、树叶、种子 （或花）、树桩、根系。 （2）下木植被生物量。 指林 下 生 长 的 灌 木 和 草 本 的 生 物量。 （3）森林枯落物。 是指矿质土层或有机土壤以上、 直径小于5cm或其他规定直径的、处于 不同分解状态的所有死生物量，包括 凋落物、腐殖质。 （4）粗木质残体。 是指除枯落物以外的所有死生物 量，包括枯立木、倒木、直径大于或 等于5cm或其他规定直径的地表木质残 体、死根和树桩。 （5）森林土壤。
2. Academy Of Forest Inventory and Planning, State Forestry Administrator, Beijing 100714, China;
3. Southwest Forestry University, Kunming 650224, China)
际接轨，又能充分考虑本国国情的森 林碳汇计量评价方法。我国有关科研 单位和专家也相继开展了有关森林碳 汇计量和监测等相关方面的研究（刘 德晶等，2005）[5]），在森林碳汇计量 方法和监测方面已经有了一定的科研 基础（张小全等，2004）[6]，同时在 森林生态服务价值等方面进行了探讨 （尹少华等，2007）[7]。但由于各种计 量方法各有优势，有必要在总结国内 相关计量方法和借鉴国外计量方法的 基础上，在国内建立具有权威性和统
森林通过光合作用吸收空气中的 二氧化碳，以有机碳的形式储存于森 林生物量中。测量森林 碳 储 量 一 般 是 先 测 量 森 林 生 物 量 ， 再 通 过 森林生 物量与二氧化碳的数量关系进行估量 计算。
根据IPCC《2006年国家温室气体 排放清单指南》和《IPCC土地利用、 土地利用变化和林业优良做法指南》 等相关文献，结合我国森林生物量 调查方法，确定森林碳库包括：林木 生物量、下木植被生物量、森林枯落 物、粗木质残体、森林土壤、木制品 等碳库。
生态环境 ECOLOGICAL ENVIRONMENT
全国森林碳汇监测
和计量体系的初步研究
陈健1 朱德海1 徐泽鸿2 张志华3 （1.中国农业大学 资源与环境学院，北京 100094；
2.国家林业局 调查规划设计院，北京 100714； 3.西南林学院，昆明 650224）
摘要：森林碳汇是全球气候变化和陆地生态系统碳循环中的重要组成部分，森林碳汇的变化直接影响着大气层中主要温室 气体的浓度，进而影响气候变化和陆地生态平衡。该文从应用角度出发，通过分析自然环境和森林区划等区域特征，进行 监测区和样地布设，进行了森林碳库分类，明确了森林碳汇监测区样地调查内容和森林碳汇计量方法，并构建了网络信息 化平台，建立监测信息系统，实现数据网络化管理，同时结合地理信息系统进行综合应用，为我国应对全球气候变化制定 相关政策提供基础数据和决策支持。 关键词：森林碳汇；监测；计量
Primary Study of National Monitoring and Measurement System for Forest Carbon Sequestration
CHEN Jian1, ZHU De-hai1, XU Ze-hong2, ZHANG Zhi-hua3
(1. College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100094, China;
以实际调查的方式收集全国各县 优势树种的林木生长率数据，在全国 山地森林区划划分的25个林区的基础 上，将每个林区划分为1～5级区域， 其中5级区域林木生长率最快，依次降 低（李怒云等，2007）[8]。对于全国的 25个林区，在综合分析每个林区中每 一级区域的自然条件（ 包 括 地 形 、 地 貌、气候等因素）基础上，在各林 区内每一级区域分别选取2个区域 作为该林区的森林碳汇监测区，即每 个林区设置10个监测区，全国共设250 个监测区。 1.1.2 样地布设
129
生态环境 ECOLOGICAL ENVIRONMENT
一定深度内矿质土和有机土（包 括泥炭土）中的有机碳，包括不能以 经验从地下生物量中区分出来的小于 一定直径的活细根。
（6）木制品 指用采伐林木制成的使用寿命较 长的木制品中储存的那部分碳。 1.3 监测区样地调查 （1）林木生长量调查。 在每个固定样地内每木检尺，记 录每株林木的树种名称和胸径大小， 林木起测径阶大小为5cm，胸径小于 5cm或高度低于1.3m的林木归为灌木 生物量测定。另在固定样地内随机测 5～8株林木的胸径和树高。如样地为 竹林且针对竹子碳储量有现成计算公 式，测量时需记量竹杆数量、高度和 直径。如没有现成计算公式，就需要 砍伐一定量的竹杆，以便建立一个竹 林碳储量与竹杆测量因子间关系的计 算公式。 （2）下木植被生物量调查。 灌木和草本层生物量调查分别进 行。在小样方内测量每株灌木的高度 和地径，记量其总株数，按其数量大 小和类型随机选取适量样品称鲜重， 然后将样品带回用于实验室烘干称 重。对于高度小于30cm的灌木按类似 草本的做法。 在小样方内割除所有的草本层 （包括高度小于30cm的灌木），将灌 木和草本分开分别称鲜重，再依据其 数量大小各选取一定比例样品用于实 验室烘干称重。 （3）粗木质残体调查。 对于看上去像活立木一样的枯死 立木，其测量方法与活立木每木检尺 一样；对于只有树干的枯死立木除测 量每株林木的胸径，还需要测量林木 的顶部直径和高度，同时还要查明这 类枯死立木的林木密度。对于直径大 于等于5cm的枯倒木需要量测其胸径， 同时估计枯倒木的密度属于良好、中 等、腐烂三种情况的哪一种，然后根
自20世纪80年代末以来，由于二氧 化碳等温室气体在大气层中的积累造成 温室效应而导致的全球气候变化是当前 人类面临的重大环境问题（王伟中等， 2005）[1]。全球气候变暖，使人类社会 可持续发展面临严峻挑战（蔡为民等， 2005）[2]。森林作为陆地生态系统的主 体，对维持陆地生态平衡、维护生态安 全、防止生态危机起着十分重要的作用 （傅伯杰等，2005）[3] 。随着温室效应 和气候变暖的加剧，森林碳汇问题已日 益受到国际社会的广泛关注（魏殿生，
2003）[4]。 森林碳汇计量与监测需要采用国
际上认可的方法。目前政府间气候变 化专业委员会（IPCC）提出了估计、 测量和监测土地利用、土地利用变化 和林业活动导致的碳储量变化和温室 气体排放量的计算方法和措施（GPGLULUCF，2003）。由于各国国情不 同，获取相关数据方法不一致以及制 定的各个分类系统的差别，各个国家 在具体应用IPCC制定的方法和措施时 应充分考虑具体情况，提出既能与国
（1）样地数量。 采用4×6km的样地行间距进行监 测区固定样地布设。设置时需考虑样 地具有代表性和典型性，能充分代表 监测区的平均状态和林分的总体特征 水平。每个固定样地内再随机设4～5 个小样方，用于其他类型森林碳库的 生物量取样和计量。 （2）样地形状和大小。 固定样地设置为矩形（方形） 或圆形。矩形样地大小为20×20m， 圆形样地半径为11.28m。矩形小样 方大小为1×1m，圆形小样方半径为 0.56m。其中圆形小样方设置在圆形 固定样地的东、南、西、北方向。森 林土壤有机碳测量在大样地内随机取 4～5个土壤样品带回实验室测量。 （3）样地布设。 样地设置需标记样地的中心及边 界。如为圆形样地，需标记圆心点， 样地边界林木需作标记以便于样地调 查。如为矩形，则需标记矩形的四个 角。设置的样地如果位于大于10%的斜 坡上，就需要进行斜坡校正，一般先 记录坡度，内业工作时再计算样地实 际水平面积。如果设置的固定样地50% 以上都落在大于10%的斜坡上，就应移 动样地中心，以使得整个样地都落在 斜坡上；如果固定样地的50%以上是落 在小于或等于10%的斜坡上，就要移 动样地中心，使得整个样地落在平面 上。真正的水平半径可以通过下列公 式计算：
源自文库
径，Ls 代表的是在野外沿着坡面测量 的标准半径，S 代表的是坡度，COS 表 示的是角度的余弦。
从野外回来后，对坡度校正得出 的样地面积是：
圆形样地：面积= π×标准半径 （Ls ）×坡面样地半径（L ）
矩形样地：面积= 样地宽度×计 算的真正的样地长度（L ） 1.2 森林碳库分类
为减少野外样地调查工作量和监 测成本，一般通过调查设置的样地而 估算调查总体的真实值。样地设置包
括确定样地数量、形状、大小及布设 方式。野外样地调查包括多个森林碳 库的测量，样地应依据不同的碳库类 型分别设置。林木生物量需设置固定 样地进行连续观测，以便更为有效的 监测林木生物量变化情况。需在每个 监测区内设置固定样地。其他碳库的 测量可在固定样地内布设小样方用于 取样和调查。
Abstract: Forest carbon sequestration is of importance in global climate change and also constitutes an important part of carbon cycling in ecological system on the land. Its change has a direct impact on the concentration of green house emissions in the atmosphere and hence influences climate change and the ecological balance of the land. From a perspective of application, the article, by analyzing the characteristics of the natural environment and forest classification, categorizes the forest carbon data and makes clear the contents of investigation in the monitoring area as well as the measurement method of forest carbon sequestration. It builds up a web-based information monitoring system and materializes systematic management of the data. By integrating the application of the geographical information system, the article provides basic data support for the government in formulating policies and strategies for tackling global climate change. Key words: forest carbon sequestration; monitoring; measurement
基金项目：国家林业局重点研究课题 作者简介：陈健，在读博士生，主要研究方向为森林碳汇动态变化研究和林业资源数据信息系统设计与开发。
128 ECOLOGICAL ECONOMY
一性的森林碳汇计量体系，同时开展 相应的森林碳汇变化的监测工作。其 主要目的：一是弄清我国现有森林碳 储量及碳汇现状和未来变化动态，二 是建立与森林连续清查体系相配套的 我国森林碳汇监测体系。这两方面的 成果将为我国应对全球气候变化制定 相关政策提供决策依据，为我国参与 气候变化林业议题的相关国际谈判提 供具有说服力的基础数据，为探索碳 汇交易机制，开辟林业发展新的投融 资渠道奠定基础。
1 研究方法 1.1 监测区及样地布设
广泛收集历次森林资源清查、生 物量调查、土壤调查、土地利用变化和 气象数据等资料，在全国山地森林区 划的25个林区的基础上，依据气候和地 形地貌等条件在每个林区确立10个监测 区，按照4×6km的样地行间距利用高 分辨率遥感影像在每个监测区设置固定 样地。用于林木生物量补充调查和粗木 质残体调查，同时在每个样地内随机布 设5个小样方用于下木植被、森林枯落 物、森林土壤的取样调查。 1.1.1 监测区设置方法
（1）林木生物量。 林木（包括竹类、棕榈类）生物 量分地上和地下生物量两个部分，是 以干重表示的所有活立木生物量，包 括树干、树皮、树枝、树叶、种子 （或花）、树桩、根系。 （2）下木植被生物量。 指林 下 生 长 的 灌 木 和 草 本 的 生 物量。 （3）森林枯落物。 是指矿质土层或有机土壤以上、 直径小于5cm或其他规定直径的、处于 不同分解状态的所有死生物量，包括 凋落物、腐殖质。 （4）粗木质残体。 是指除枯落物以外的所有死生物 量，包括枯立木、倒木、直径大于或 等于5cm或其他规定直径的地表木质残 体、死根和树桩。 （5）森林土壤。
2. Academy Of Forest Inventory and Planning, State Forestry Administrator, Beijing 100714, China;
3. Southwest Forestry University, Kunming 650224, China)
际接轨，又能充分考虑本国国情的森 林碳汇计量评价方法。我国有关科研 单位和专家也相继开展了有关森林碳 汇计量和监测等相关方面的研究（刘 德晶等，2005）[5]），在森林碳汇计量 方法和监测方面已经有了一定的科研 基础（张小全等，2004）[6]，同时在 森林生态服务价值等方面进行了探讨 （尹少华等，2007）[7]。但由于各种计 量方法各有优势，有必要在总结国内 相关计量方法和借鉴国外计量方法的 基础上，在国内建立具有权威性和统
森林通过光合作用吸收空气中的 二氧化碳，以有机碳的形式储存于森 林生物量中。测量森林 碳 储 量 一 般 是 先 测 量 森 林 生 物 量 ， 再 通 过 森林生 物量与二氧化碳的数量关系进行估量 计算。
根据IPCC《2006年国家温室气体 排放清单指南》和《IPCC土地利用、 土地利用变化和林业优良做法指南》 等相关文献，结合我国森林生物量 调查方法，确定森林碳库包括：林木 生物量、下木植被生物量、森林枯落 物、粗木质残体、森林土壤、木制品 等碳库。
生态环境 ECOLOGICAL ENVIRONMENT
全国森林碳汇监测
和计量体系的初步研究
陈健1 朱德海1 徐泽鸿2 张志华3 （1.中国农业大学 资源与环境学院，北京 100094；
2.国家林业局 调查规划设计院，北京 100714； 3.西南林学院，昆明 650224）
摘要：森林碳汇是全球气候变化和陆地生态系统碳循环中的重要组成部分，森林碳汇的变化直接影响着大气层中主要温室 气体的浓度，进而影响气候变化和陆地生态平衡。该文从应用角度出发，通过分析自然环境和森林区划等区域特征，进行 监测区和样地布设，进行了森林碳库分类，明确了森林碳汇监测区样地调查内容和森林碳汇计量方法，并构建了网络信息 化平台，建立监测信息系统，实现数据网络化管理，同时结合地理信息系统进行综合应用，为我国应对全球气候变化制定 相关政策提供基础数据和决策支持。 关键词：森林碳汇；监测；计量
Primary Study of National Monitoring and Measurement System for Forest Carbon Sequestration
CHEN Jian1, ZHU De-hai1, XU Ze-hong2, ZHANG Zhi-hua3
(1. College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100094, China;
以实际调查的方式收集全国各县 优势树种的林木生长率数据，在全国 山地森林区划划分的25个林区的基础 上，将每个林区划分为1～5级区域， 其中5级区域林木生长率最快，依次降 低（李怒云等，2007）[8]。对于全国的 25个林区，在综合分析每个林区中每 一级区域的自然条件（ 包 括 地 形 、 地 貌、气候等因素）基础上，在各林 区内每一级区域分别选取2个区域 作为该林区的森林碳汇监测区，即每 个林区设置10个监测区，全国共设250 个监测区。 1.1.2 样地布设
129
生态环境 ECOLOGICAL ENVIRONMENT
一定深度内矿质土和有机土（包 括泥炭土）中的有机碳，包括不能以 经验从地下生物量中区分出来的小于 一定直径的活细根。
（6）木制品 指用采伐林木制成的使用寿命较 长的木制品中储存的那部分碳。 1.3 监测区样地调查 （1）林木生长量调查。 在每个固定样地内每木检尺，记 录每株林木的树种名称和胸径大小， 林木起测径阶大小为5cm，胸径小于 5cm或高度低于1.3m的林木归为灌木 生物量测定。另在固定样地内随机测 5～8株林木的胸径和树高。如样地为 竹林且针对竹子碳储量有现成计算公 式，测量时需记量竹杆数量、高度和 直径。如没有现成计算公式，就需要 砍伐一定量的竹杆，以便建立一个竹 林碳储量与竹杆测量因子间关系的计 算公式。 （2）下木植被生物量调查。 灌木和草本层生物量调查分别进 行。在小样方内测量每株灌木的高度 和地径，记量其总株数，按其数量大 小和类型随机选取适量样品称鲜重， 然后将样品带回用于实验室烘干称 重。对于高度小于30cm的灌木按类似 草本的做法。 在小样方内割除所有的草本层 （包括高度小于30cm的灌木），将灌 木和草本分开分别称鲜重，再依据其 数量大小各选取一定比例样品用于实 验室烘干称重。 （3）粗木质残体调查。 对于看上去像活立木一样的枯死 立木，其测量方法与活立木每木检尺 一样；对于只有树干的枯死立木除测 量每株林木的胸径，还需要测量林木 的顶部直径和高度，同时还要查明这 类枯死立木的林木密度。对于直径大 于等于5cm的枯倒木需要量测其胸径， 同时估计枯倒木的密度属于良好、中 等、腐烂三种情况的哪一种，然后根
自20世纪80年代末以来，由于二氧 化碳等温室气体在大气层中的积累造成 温室效应而导致的全球气候变化是当前 人类面临的重大环境问题（王伟中等， 2005）[1]。全球气候变暖，使人类社会 可持续发展面临严峻挑战（蔡为民等， 2005）[2]。森林作为陆地生态系统的主 体，对维持陆地生态平衡、维护生态安 全、防止生态危机起着十分重要的作用 （傅伯杰等，2005）[3] 。随着温室效应 和气候变暖的加剧，森林碳汇问题已日 益受到国际社会的广泛关注（魏殿生，
2003）[4]。 森林碳汇计量与监测需要采用国
际上认可的方法。目前政府间气候变 化专业委员会（IPCC）提出了估计、 测量和监测土地利用、土地利用变化 和林业活动导致的碳储量变化和温室 气体排放量的计算方法和措施（GPGLULUCF，2003）。由于各国国情不 同，获取相关数据方法不一致以及制 定的各个分类系统的差别，各个国家 在具体应用IPCC制定的方法和措施时 应充分考虑具体情况，提出既能与国
（1）样地数量。 采用4×6km的样地行间距进行监 测区固定样地布设。设置时需考虑样 地具有代表性和典型性，能充分代表 监测区的平均状态和林分的总体特征 水平。每个固定样地内再随机设4～5 个小样方，用于其他类型森林碳库的 生物量取样和计量。 （2）样地形状和大小。 固定样地设置为矩形（方形） 或圆形。矩形样地大小为20×20m， 圆形样地半径为11.28m。矩形小样 方大小为1×1m，圆形小样方半径为 0.56m。其中圆形小样方设置在圆形 固定样地的东、南、西、北方向。森 林土壤有机碳测量在大样地内随机取 4～5个土壤样品带回实验室测量。 （3）样地布设。 样地设置需标记样地的中心及边 界。如为圆形样地，需标记圆心点， 样地边界林木需作标记以便于样地调 查。如为矩形，则需标记矩形的四个 角。设置的样地如果位于大于10%的斜 坡上，就需要进行斜坡校正，一般先 记录坡度，内业工作时再计算样地实 际水平面积。如果设置的固定样地50% 以上都落在大于10%的斜坡上，就应移 动样地中心，以使得整个样地都落在 斜坡上；如果固定样地的50%以上是落 在小于或等于10%的斜坡上，就要移 动样地中心，使得整个样地落在平面 上。真正的水平半径可以通过下列公 式计算：