祁连山哈溪林区乔木林碳储量空间分布及变异特征

摘要

大气中CO2体积分数的升高作为全球气候变暖最主要的驱动力，已成为国内外学者的广泛共识。森林在陆地生态系统中具有巨大的碳储存能力，增加森林的碳汇量是世界公认的减缓大气CO2浓度上升的最经济有效的途径。森林植被碳库作为森林生态系统最主要的碳库之一，是研究森林生态系统向大气吸收和排放CO2的关键因子。因此，森林植被碳储量及其分布的研究信息，对于区域森林CO2源汇功能的评价具有重要意义。
　　本文选择位于祁连山北坡东段的哈溪林区作为研究区域，基于2000年森林资源样地清查数据，采用材积源生物量法估算出生物量，再用生物量乘以转换系数（0.5）估算主要乔木林植被的碳储量，并从龄组和郁闭度等方面对主要乔木林植被碳储量进行了估算；与此同时，应用GIS，借助数字化的林相图和DTM等数据对主要乔木林植被碳储量的总体空间分布特征，以及随海拔、坡度和坡向等空间分布特征做以研究，最后通过GIS与地统计相结合的方法，研究了默认精度和不同栅格尺度下主要乔木林碳密度的空间变异特征，旨在为研究区乃至区域森林生态系统碳循环的研究提供基础数据，并为森林可持续经营管理提供科学依据。结果表明：
　　1.2000年哈溪林区主要乔木林总的生物量为125.40×104t，总碳储量为62.70×104t。乔木林在全站的林地面积、生物量中占据较大比重。各植被类型的生物量和碳储量大小依次为：青海云杉林＞祁连圆柏林＞桦木林＞针阔混交林＞杨类林＞针叶混交林。不同龄组的碳储量顺序为：中龄林＞近熟林＞成熟林＞幼龄林＞过熟林，表明研究区碳储量主要分配在中龄林、近熟林和成熟林中。此外，研究区林分以中郁闭度组(0.4—0.6)为主，在其组分结构中，云杉林碳储量明显较高。次为0.7以上的郁闭度组的林分，低郁闭度组（0.2-0.3）的林分较少。
　　2.哈溪林区主要乔木林碳储量区域分布差异显著，主要集中于东南、东北和中部地区，这些地带主要分布着生物量较高的青海云杉林、针叶混交林和针阔混交林等植被类型。人口密度较大的东部浅山沟谷地带森林碳库相对较小，以及干旱、半干旱的西部地区森林碳库几乎没有分布。
　　各乔木林植被类型主要分布在2100～3900m（即1～6带）。在海拔2100～3900m范围内，乔木林植被面积和碳储量表现出带随着海拔带的升高而增加的趋势，在海拔2700～3000m达到最大，随后逐渐降低。各乔木林植被类型主要分布在缓坡和斜坡，除了针叶混交林在坡度4(陡坡)中没有分布外，其余植被类型在各坡度等级均有分布，且在坡度等级2（缓坡）具有较大面积和较高碳储量，说明研究区受人为干扰因素的影响较小，植被自然状态良好，生物量大，碳储量大。统计各坡向的面积和碳储量得到，坡向2（东北坡）的面积＞坡向3（东坡）＞坡向8（西北坡）＞坡向4（东南坡）＞坡向5（南坡）＞坡向7（西坡）＞坡向1（北坡）＞坡向6（西南坡），而碳储量的大小顺序为坡向4＞坡向2＞坡向3＞坡向8＞坡向7＞坡向5＞坡向1＞坡向6。
　　3.默认栅格精度和不同栅格尺度下的碳密度数据经log转换后，近似服从正态分布，具备半变异函数模型拟合的条件。运用地统计分析模块拟合默认栅格精度和栅格尺度30×30m、300×300m、600×600m、900×900m、1200×1200m和1500×1500m碳密度的半变异函数最优模型，分别为球状、高斯、球状、高斯、高斯和指数模型。各模型的拟合情况较佳，能较好的反映碳密度的空间变异特征。
　　由碳密度不同栅格尺度下最优模型变异参数得出：除了尺度1500×1500m下最优碳密度模型—指数模型的块金值为0外，其余尺度下最优碳密度模型的块金值在0.2—0.5范围之内，空间异质性差异显著；不同栅格尺度下碳密度C0/（C0+C）的值均较小，(C/（C0+C）的值均较大，表明不同栅格尺度下碳密度由自相关性引起的空间异质性较高，由随机部分引起的空间变异程度较小。说明碳密度的空间变异以结构性为主，人为干扰等随机因素对变量影响较小。比较不同栅格尺度下碳密度值空间变异参数的结果，栅格精度30×30m较为接近默认精度值。

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1.绪 论

1.1选题背景和意义

1.2 文献综述

1.3研究内容与技术路线

2 研究区域概况

2.1 自然地理概况

2.1 植被概况

3乔木林碳储量的估算

3.1 数据来源与处理

3.2研究方法

3.3 结果与分析

3.4 小结

4主要乔木林碳储量的空间分布特征

4.1 主要乔木林碳储量空间分布总体特征

4.2 主要乔木林碳碳储量的空间分布特征

4.3小结

5乔木林碳密度空间变异特征及尺度效应分析

5.1数据来源与处理

5.2地统计分析方法

5.3主要乔木林种碳密度空间变异特征

5.4 小结

结论

致谢

参考文献

附表1 哈溪林区不同龄组的乔木林碳储量估算

附表2 哈溪林区不同海拔带主要乔木林种分布

附表3 哈溪林区不同坡度的主要乔木林种分布

附表4 哈溪林区不同坡向的主要乔木林种分布

攻读学位期间的研究成果