森林生態(tài)系統(tǒng)固碳現(xiàn)狀、速率、機(jī)制和潛力研究實(shí)施方案細(xì)則

./中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳現(xiàn)狀、速率、機(jī)制和潛力研究實(shí)施方案細(xì)則目錄第1章本實(shí)施方案細(xì)則的適用范圍1第2章課題概況2第3章資料收集與匯總43.1本課題涉及到的已有資料43.2本課題調(diào)查資料4第4章抽樣原則64.1片區(qū)的劃分64.2網(wǎng)格的劃分與調(diào)查樣地?cái)?shù)量的確定74.3樣地調(diào)查面積的確定84.4省區(qū)內(nèi)樣地分配原則94.5特殊考慮12第5章樣地設(shè)置145.1樣地類型145.2樣地位置的定位145.3樣地形狀和大小155.4樣地圍取與標(biāo)識(shí)155.5樣地的位置及略圖165.6樣地的一般記載16第6章樣地調(diào)查186.1樣方的劃分186.2樣地調(diào)查196.3土壤調(diào)查22第7章森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的估算277.1以省區(qū)為單位的生物量〔碳儲(chǔ)量方程的建立277.2基于樣地調(diào)查的碳儲(chǔ)量估算287.3基于森林資源清查的碳儲(chǔ)量的測(cè)定33第8章森林生態(tài)系統(tǒng)固碳速率的估算398.1數(shù)據(jù)資料收集398.2固碳速率的估算方法39第9章森林生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力的估算419.1數(shù)據(jù)資料來(lái)源419.2固碳潛力的估算方法41附錄1野外樣地調(diào)查操作指南431.1野外作業(yè)安全431.2全球定位系統(tǒng)〔GPS441.3設(shè)置樣地451.4立木調(diào)查461.5竹林511.6枯死木521.7枯立木531.8枯倒木551.9枯枝落葉層561.10土壤碳采樣58附錄2解析木與生物量回歸方程612.1如何做解析木612.2生物量回歸方程65附錄3森林土壤與植物體有機(jī)碳的測(cè)定方法673.1土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定673.2植物體碳的測(cè)定方法72附錄4數(shù)據(jù)質(zhì)量控制與保障754.1野外測(cè)量的質(zhì)量保障754.2實(shí)驗(yàn)室測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量保障764.3數(shù)據(jù)錄入的質(zhì)量保障764.4數(shù)據(jù)存檔的質(zhì)量保障77附錄5野外調(diào)查與室內(nèi)測(cè)定分析數(shù)據(jù)表格式785.1森林樣地基本信息表785.2野外植物調(diào)查--喬木層記錄表795.3野外植物調(diào)查--灌木層記錄表805.4野外植物調(diào)查--草本層記錄表815.5凋落物動(dòng)態(tài)調(diào)查記錄表825.6凋落物現(xiàn)存量調(diào)查記錄表835.7粗死木調(diào)查記錄表845.8喬木標(biāo)準(zhǔn)木樹(shù)干解析記錄表855.9灌木標(biāo)準(zhǔn)木樹(shù)干解析記錄表865.10草本層生物量調(diào)查記錄表875.11生物量〔蓄積與測(cè)樹(shù)因子的異速關(guān)系表885.12土壤野外調(diào)查采樣記錄表895.13觀測(cè)采樣地土壤剖面調(diào)查905.14有機(jī)質(zhì)分析原始記錄表925.15統(tǒng)計(jì)單元〔省區(qū)調(diào)查資料匯總表93附錄6已有資料收集整理表格956.1．面上資料956.2.森林資源清查資料996.3．已發(fā)表的研究結(jié)果101主要參考資料中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)〔CERN植物觀測(cè)規(guī)范中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)〔CERN土壤觀測(cè)規(guī)范土地利用、土地利用變化和林業(yè)優(yōu)良做法指南BrownS.陸地碳測(cè)量方法指南李怒云,呂佳編譯.林業(yè)碳匯計(jì)量XX省森林資源一類清查操作規(guī)范.第1章本實(shí)施方案細(xì)則的適用范圍與土地利用方式相關(guān)的陸地生態(tài)系統(tǒng)變化,如森林砍伐、森林退化等會(huì)增加大氣中CO2濃度,成為碳源；造林和林地生產(chǎn)力的提高能增加從大氣中吸收CO2,起到碳匯的作用。我國(guó)氣候類型多樣、地理地貌復(fù)雜、森林生態(tài)系統(tǒng)類型繁多,且受區(qū)域不同人為干擾和經(jīng)營(yíng)管理措施的影響,目前仍然缺乏在全國(guó)尺度水平上對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量、固碳速率與潛力的測(cè)定和評(píng)估的統(tǒng)一和規(guī)范化的方法體系和實(shí)用指南。而且,已有的關(guān)于我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的研究往往局限于某地理區(qū)域或植被類型,缺乏跨區(qū)域的聯(lián)合和對(duì)比研究。再者,以森林蓄積數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)的森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量估算存在較大的不確定性,且常常未包括林下植被、地表枯落物、根系以及土壤等組分的碳量。因此,迫切需要制定適合于我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)其碳儲(chǔ)量、固碳速率與潛力進(jìn)行測(cè)定的規(guī)范化方案和方法,為我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)碳測(cè)定、研究與評(píng)估提供一個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的、規(guī)范化的方法和操作指南,也作為核查本碳課題實(shí)施效果的驗(yàn)收依據(jù)。主體內(nèi)容包括：課題概況數(shù)據(jù)收集與匯總抽樣原則4樣地設(shè)置5樣地調(diào)查6森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的估算7森林生態(tài)系統(tǒng)固碳速率的估算8森林生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力的估算附錄內(nèi)容包括：1野外樣地調(diào)查及測(cè)定操作指南2解析木與生物量回歸方程3植物、土壤碳含量的測(cè)定方法4數(shù)據(jù)質(zhì)量控制與保障5野外調(diào)查與碳測(cè)定數(shù)據(jù)表第2章課題概況根據(jù)自然地理和植被類型的空間分布特征,把我國(guó)森林分為6大片區(qū),按兩個(gè)階段開(kāi)展本課題的工作。第一階段：根據(jù)各片區(qū)的面積和森林類型及其演替序列,采取統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和方法對(duì)我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量分片進(jìn)行調(diào)查；同時(shí),對(duì)森林資源清查資料進(jìn)行同化,建立調(diào)查數(shù)據(jù)與清查資料的合理關(guān)系；采用遙感反演和模型模擬相結(jié)合的手段；通過(guò)三種手段分別從區(qū)域和全國(guó)尺度上準(zhǔn)確地估算我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)的碳匯現(xiàn)狀、速率。第二階段：在第一階段工作的基礎(chǔ)上,根據(jù)植被類型的代表性,依托各片區(qū)的野外臺(tái)站和前期工作基礎(chǔ),對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的理論最大固碳潛力、現(xiàn)實(shí)固碳潛力和相對(duì)固碳潛力以及相應(yīng)的固碳速率進(jìn)行研究,①估算和闡明我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳潛力；②通過(guò)對(duì)自然環(huán)境梯度上自然生態(tài)系統(tǒng)固碳過(guò)程的研究,探討我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)自然固碳速率和潛力的形成機(jī)制；③通過(guò)對(duì)演替序列上不同森林生態(tài)系統(tǒng)和各種人類經(jīng)營(yíng)活動(dòng)下人工林生態(tài)系統(tǒng)固碳過(guò)程的研究,探討我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)固碳速率和現(xiàn)實(shí)固碳潛力的人工調(diào)控機(jī)制和措施；④通過(guò)對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)各組分結(jié)構(gòu)的變化研究,探討各區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)穩(wěn)定性的維持機(jī)制。本課題研究成果為我國(guó)在國(guó)際環(huán)境外交談判中爭(zhēng)取更多的排放權(quán)和指導(dǎo)各區(qū)域進(jìn)行面向碳匯功能的森林經(jīng)營(yíng)管理提供理論依據(jù)。本實(shí)施方案細(xì)則主要針對(duì)第一階段工作,并規(guī)范固碳潛力的計(jì)算方法。本課題以省為基本單元開(kāi)展工作,各省區(qū)按照統(tǒng)一的方法收集森林資源清查資料,在對(duì)省區(qū)內(nèi)森林分布基本情況掌握的基礎(chǔ)上選擇布置具有代表性的森林,按照本方案統(tǒng)一的方法設(shè)置調(diào)查樣地,對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各組分進(jìn)行調(diào)查。各省區(qū)在進(jìn)行調(diào)查的同時(shí)還應(yīng)收集整理相關(guān)的面上資料、森林資源清查資料以及發(fā)表過(guò)的相關(guān)研究結(jié)果。兩個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)構(gòu)成各省區(qū)的數(shù)據(jù)庫(kù),片區(qū)內(nèi)各省資料匯總構(gòu)成片區(qū)數(shù)據(jù)庫(kù),六大片區(qū)資料匯總為全國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳研究數(shù)據(jù)庫(kù)。各片區(qū)、省區(qū)數(shù)據(jù)收集完成之后,采用統(tǒng)一的方法對(duì)碳儲(chǔ)量和固碳速率、潛力進(jìn)行研究,分別形成片區(qū)和省區(qū)的研究報(bào)告,最后匯總為全國(guó)森林固碳現(xiàn)狀、速率、機(jī)制和潛力的研究報(bào)告〔圖2.1。圖2.1中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳現(xiàn)狀、速率、機(jī)制和潛力研究技術(shù)路線圖第3章資料收集與匯總準(zhǔn)確獲取中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量是全面評(píng)估中國(guó)森林碳匯功能、固碳速率和潛力的基礎(chǔ)。這一工作的完成是建立在獲取已有資料和本課題調(diào)查資料基礎(chǔ)之上的〔圖3.1.。3.1本課題涉及到的已有資料〔1面上資料。包括各統(tǒng)計(jì)單元〔省有關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、土地利用方式的歷史資料,以及歷年氣候狀況〔包括月平均氣溫、逐月降水量、年積溫和對(duì)極端氣候現(xiàn)象如洪澇災(zāi)害、臺(tái)風(fēng)、冰凍等的記錄。〔2森林資源清查資料。我國(guó)已經(jīng)進(jìn)行了7次森林資源清查資料,這些資料的獲取是合理設(shè)置代表性調(diào)查性樣地的基本依據(jù),也是估算我國(guó)森林固碳速率的必需資料。各統(tǒng)計(jì)單元需收集至少3-4次轄區(qū)內(nèi)各市森林類型、分布面積、蓄積量、齡級(jí)等資料〔見(jiàn)附錄6。〔3正式發(fā)表過(guò)的相關(guān)研究結(jié)果。指研究論文、專著、公開(kāi)發(fā)表的報(bào)告和年報(bào)。各統(tǒng)計(jì)單元應(yīng)當(dāng)收集發(fā)表過(guò)的與本轄區(qū)內(nèi)森林生態(tài)系統(tǒng)生物量、生產(chǎn)力、碳儲(chǔ)量等相關(guān)的研究論文及其他文獻(xiàn),并且按照統(tǒng)一的格式〔見(jiàn)附錄6進(jìn)行整理匯總,作為本課題研究的輔助材料?！?森林臺(tái)站的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)資料。本課題涉及到約20個(gè)左右的關(guān)鍵森林臺(tái)站,各臺(tái)站對(duì)站區(qū)內(nèi)典型森林生態(tài)系統(tǒng)生物、土壤、大氣、水文的長(zhǎng)期觀測(cè)資料是本課題探討森林固碳機(jī)制的重要資料。考慮森林臺(tái)站有關(guān)數(shù)據(jù)已有統(tǒng)一的格式,本方案不對(duì)此數(shù)據(jù)進(jìn)行說(shuō)明。3.2本課題調(diào)查資料本課題調(diào)查資料指嚴(yán)格按照本實(shí)施方案細(xì)則對(duì)代表性森林生態(tài)系統(tǒng)林木生物量、活地被層〔灌木草本層、死地被層〔凋落物和粗死木質(zhì)殘?bào)w和礦質(zhì)土壤層碳儲(chǔ)量進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果。本課題調(diào)查資料可以直接用于計(jì)算森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量,還可以建立材積-碳儲(chǔ)量關(guān)系、地上-地下碳儲(chǔ)量關(guān)系、地上部分生物量-地被物碳儲(chǔ)量關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)與歷史資料的切合,使得森林資源清查資料數(shù)據(jù)服務(wù)于本課題,并且能夠?yàn)楹侠砉浪阄覈?guó)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳速率,預(yù)測(cè)固碳潛力提供依據(jù)。各統(tǒng)計(jì)單元按照附錄6的格式對(duì)本省樣地的調(diào)查結(jié)果進(jìn)行匯總。圖3.1中國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳現(xiàn)狀、速率、機(jī)制和潛力研究數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)示意圖第4章抽樣原則合理抽樣布置野外調(diào)查樣地,是影響森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量、固碳速率的測(cè)定與評(píng)估準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。本課題根據(jù)我國(guó)氣候、自然地理和植被類型空間分布的實(shí)際情況,兼顧課題管理和實(shí)施的可操作性,采用抽樣與行政區(qū)劃分相結(jié)合的方法,對(duì)我國(guó)陸地森林生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行抽樣和野外調(diào)查樣地的布設(shè)。4.1片區(qū)的劃分根據(jù)氣候條件基本一致、地域相鄰、植被類型相似、植物種類分布趨同的原則,在全國(guó)范圍內(nèi),將我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)分為溫帶針葉針闊葉混交林片區(qū)、暖溫帶落葉闊葉林片區(qū)、亞熱帶常綠闊葉林片區(qū)、熱帶雨林季雨林片區(qū)、中西部溫帶植被片區(qū)和青藏高原高寒植被片區(qū),共6大片區(qū),其中亞熱帶常綠闊葉林區(qū)域分為北部片區(qū)和南部片區(qū)兩部分,各片區(qū)分布情況列入表4.1：表4.1.七大片區(qū)分布情況片區(qū)省區(qū)溫帶針葉針闊葉混交林片區(qū)XX、XX、XX、XX中西部溫帶植被片區(qū)XX、XX、新疆暖溫帶落葉闊葉林片區(qū)XX、XX、北京、天津、XX、XX、XX亞熱帶常綠闊葉林北部片區(qū)XX、XX、XX、XX、上海、XX、XX亞熱帶常綠闊葉林南部片區(qū)XX、XX、XX、廣西、XX、XX熱帶季雨林、雨林片區(qū)XX、XX青藏高原高寒植被片區(qū)XX、XX4.2網(wǎng)格的劃分與調(diào)查樣地?cái)?shù)量的確定根據(jù)各片區(qū)植被類型分布特點(diǎn)及其變異程度,確定不同片區(qū)網(wǎng)格單元大小：熱帶、亞熱帶片區(qū)網(wǎng)格面積為100km2〔約為0.1o經(jīng)緯網(wǎng)格,暖溫帶區(qū)網(wǎng)格面積為400km2〔約為0.2o經(jīng)緯網(wǎng)格,溫帶與青藏高原區(qū)網(wǎng)格面積為900km2〔約為0.3o經(jīng)緯網(wǎng)格。由此在全國(guó)設(shè)置35800個(gè)網(wǎng)格〔圖4.1,其中900km2網(wǎng)格6700個(gè),400km2網(wǎng)格2400個(gè),100km2網(wǎng)格26700個(gè)。考慮各省區(qū)森林覆蓋率情況,全國(guó)森林面積對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格數(shù)為12161個(gè)〔195萬(wàn)km2,其中726分布在900km2網(wǎng)格區(qū)域,516個(gè)分布在400km2網(wǎng)格區(qū)域,10919個(gè)分布在100km2網(wǎng)格區(qū)域。圖4.1基于氣候帶和植被類型的網(wǎng)格分布圖參照《IPCC優(yōu)良做法指南》對(duì)系統(tǒng)隨機(jī)抽樣的建議,充分考慮我國(guó)森林分布現(xiàn)狀、林業(yè)經(jīng)營(yíng)管理、重大林業(yè)工程,以及本課題與遙感、草地、農(nóng)田、重大生態(tài)工程固碳等課題的內(nèi)在聯(lián)系,本課題抽取380個(gè)網(wǎng)格進(jìn)行調(diào)查。調(diào)查網(wǎng)格占森林網(wǎng)格總數(shù)〔12161的3.1%,調(diào)查網(wǎng)格面積共16萬(wàn)km2,約占森林面積的8.3%。按每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)布6-8個(gè)樣地計(jì)〔樣地?cái)?shù)取決于森林類型的復(fù)雜程度,在全國(guó)設(shè)置2600個(gè)樣地。樣地的分布則綜合考慮各片區(qū)森林面積權(quán)重、森林類型復(fù)雜程度、林業(yè)經(jīng)營(yíng)管理強(qiáng)度、土地利用/土地覆蓋變化、人口密度、三大流域分布等情況。在森林類型復(fù)雜程度較高的熱帶亞熱帶區(qū)域和人口稠密、人工林分布較集中的暖溫帶片區(qū)設(shè)置樣地?cái)?shù)較多,而在森林分布相對(duì)集中、森林類型相對(duì)簡(jiǎn)單的溫帶和青藏高原區(qū)域設(shè)置樣地?cái)?shù)相對(duì)較少。各片區(qū)樣地?cái)?shù)量列于表4.2：表4.2各片區(qū)調(diào)查樣地?cái)?shù)量片區(qū)樣地?cái)?shù)量溫帶針葉針闊葉混交林片區(qū)370中西部溫帶植被片區(qū)200暖溫帶落葉闊葉林片區(qū)400亞熱帶常綠闊葉林北部片區(qū)410亞熱帶常綠闊葉林南部片區(qū)670熱帶季雨林、雨林片區(qū)280青藏高原高寒植被片區(qū)2004.3樣地調(diào)查面積的確定遵循群落調(diào)查最小面積法〔種—面積曲線關(guān)系,充分考慮區(qū)域性、樣地代表性和調(diào)查涉及的工作量,確定不同區(qū)域各類森林樣地調(diào)查面積〔表4.3。次級(jí)樣方〔II、III級(jí)等的大小及設(shè)置詳見(jiàn)樣地調(diào)查方法部分。表4.3不同氣候區(qū)植被類型森林生態(tài)系統(tǒng)樣地調(diào)查面積氣候帶調(diào)查樣地面積〔m2天然林人工林經(jīng)濟(jì)林疏林灌叢園林綠化幼齡林中齡林近熟林成熟林過(guò)熟林熱帶1200600800800800800500500根據(jù)實(shí)際情況而定,總調(diào)查面積不小于500m2亞熱帶1200600800800800800500500暖溫帶800500600600600600400400溫帶500400500500500500400400青藏高原高寒區(qū)5004005005005005004004004.4省區(qū)內(nèi)樣地分配原則以省〔自治區(qū)、直轄市對(duì)應(yīng)的樣地?cái)?shù)量為基礎(chǔ),以省區(qū)內(nèi)所轄地級(jí)市〔縣為基本單元,收集森林資源清查數(shù)據(jù)資料,按省匯總。然后,根據(jù)各省區(qū)內(nèi)森林類型、各類森林的面積、蓄積構(gòu)成及其地域分布權(quán)重,設(shè)置各類森林的調(diào)查樣地?cái)?shù),并確定所設(shè)樣地的空間〔地域分布。以下是根據(jù)XX省森林資源清查資料,對(duì)XX省的調(diào)查樣地進(jìn)行分配的例子?！?省內(nèi)樣地設(shè)置所需的基礎(chǔ)資料1森林資源現(xiàn)狀分布圖2自然林按針葉林、針闊混交林,優(yōu)勢(shì)樹(shù)種及齡組的面積和蓄積構(gòu)成3人工林按優(yōu)勢(shì)樹(shù)種、齡組的面積和蓄積構(gòu)成4上述各類森林的面積、蓄積及其地域〔市、縣分布〔2森林類型劃分及樣地?cái)?shù)分配首先,根據(jù)XX省地級(jí)市〔縣各類森林的蓄積〔或面積資料,繪制森林蓄積〔或面積的地域分布圖,圖4.2所示為XX省所轄21個(gè)地級(jí)市各市的森林蓄積量〔A和面積〔B分布情況。圖4.2XX省21市森林蓄積量〔萬(wàn)m3,圖A和面積〔萬(wàn)ha,圖B分布圖其次,根據(jù)各地市〔縣的森林類型、蓄積與面積構(gòu)成特點(diǎn)及地理分布等情況,將全省森林劃分為若干調(diào)查區(qū)域。在劃分調(diào)查區(qū)域時(shí),盡量考慮類型相似或地域上相鄰的同類森林歸為同一區(qū)域。根據(jù)XX省森林資源的地域分布特點(diǎn)〔圖4.3.,可以劃分為5個(gè)調(diào)查區(qū)域,即粵北〔XX、XX、XX、XX；粵東〔XX、XX、揭陽(yáng)、XX、XX；珠三角〔XX、XX、XX、XX、江門、XX、XX；粵西〔XX、XX、XX、茂名；XX與雷州半島。各個(gè)調(diào)查區(qū)域的地理分布見(jiàn)圖4.3。圖4.3XX省森林調(diào)查區(qū)域示意圖再次,根據(jù)森林資源清查資料,計(jì)算各片區(qū)森林蓄積〔或面積占全省森林總蓄積〔或總面積的權(quán)重,得到各片區(qū)的調(diào)查樣地?cái)?shù)〔表4.4。表4.4按片區(qū)森林蓄積<或面積>的權(quán)重得到的樣地?cái)?shù)最后,將每個(gè)調(diào)查區(qū)域的森林劃分為自然林和人工林,之后進(jìn)一步按優(yōu)勢(shì)樹(shù)種組成及其蓄積〔或面積權(quán)重,計(jì)算各類森林的樣地?cái)?shù)。在實(shí)際操作的過(guò)程中,無(wú)論是自然林還是人工林,都需要將林齡考慮在內(nèi),即調(diào)查樣地必須覆蓋幼齡林、中齡林、近成熟林、成熟林和過(guò)熟林,可以根據(jù)全省各類森林的蓄積權(quán)重和地域分布情況,統(tǒng)籌考慮樣地的合理布局。具體參照XX省粵北調(diào)查區(qū)域樣地?cái)?shù)分配原則〔表4.5。綜合上述原則,給出XX省森林生態(tài)系統(tǒng)固碳調(diào)查樣地分布示意圖〔圖4.4,供論證省區(qū)野外調(diào)查方案使用。表4.5XX省粵北調(diào)查區(qū)域樣地?cái)?shù)分配優(yōu)勢(shì)樹(shù)種蓄積量〔m3×104權(quán)重%樣地?cái)?shù)面積〔hm2×104權(quán)重%樣地?cái)?shù)調(diào)整樣地馬尾松4442.80.224610.11109.00.264311.8912它軟闊2860.80.14466.5158.50.14196.396杉木3173.10.16047.2250.90.12345.556針闊混2351.30.11895.3546.70.11345.105闊葉混1996.30.10094.5437.70.09134.114桉樹(shù)1111.60.05622.5332.30.07843.532它硬闊1484.40.07503.3824.90.06052.723針葉混1287.90.06512.9324.50.05942.683濕地松729.30.03691.6611.00.02671.201它經(jīng)濟(jì)3.40.00020.014.90.01180.531藜蒴233.90.01180.534.40.01070.481木本果9.30.00050.024.20.01010.461

99.5144.78

99.1944.6445圖4.4XX省125個(gè)樣地分布示意圖4.5特殊考慮以上是根據(jù)不同調(diào)查區(qū)域內(nèi)的森林蓄積<或面積>構(gòu)成權(quán)重,確定省內(nèi)各調(diào)查區(qū)域的樣地?cái)?shù),根據(jù)區(qū)內(nèi)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的蓄積〔或面積權(quán)重,確定該區(qū)域樣地分布的一般性原則。在統(tǒng)籌匯總時(shí),各省區(qū)的上述各類森林樣地調(diào)查數(shù)量及對(duì)應(yīng)的調(diào)查面積應(yīng)等于或大于該省區(qū)計(jì)劃調(diào)查的樣地總數(shù)和樣地總面積。在實(shí)際操作的過(guò)程中,可以根據(jù)森林種類組成或結(jié)構(gòu)的復(fù)雜情況,在不小于樣地調(diào)查總面積的前提下,對(duì)調(diào)查樣地面積進(jìn)行調(diào)整,取得更多的調(diào)查樣地?cái)?shù)量。例如,在熱帶亞熱帶自然林中,因地形、地貌等因素,難于設(shè)置1200m2大小的完整樣地,則可以分成2個(gè)600m2〔20m×30m,或3個(gè)400m2〔20m×20m的樣地,分布在不同的坡向或坡位。這樣做的目的是,盡量使調(diào)查樣地有很好的代表性。再如,在人工林純林中,由于樹(shù)種單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、均一性較好,調(diào)查樣地面積不一定需要800m2,可以適當(dāng)縮小為400m2〔20m×20m,多出來(lái)的樣地?cái)?shù)可以分配到其它人工林類型。這樣做的目的是,盡量使我們的調(diào)查能夠覆蓋大部分人工林類型,尤其在人工林類型多、樣地?cái)?shù)又不夠分配的省份〔情況,需要考慮。各省區(qū)根據(jù)上述原則,制定出調(diào)查樣地分布圖,并給出大致的經(jīng)緯度信息,提供樣地設(shè)置的依據(jù)。在課題任務(wù)實(shí)施之前,由課題協(xié)調(diào)組召集各省區(qū)負(fù)責(zé)人對(duì)各省區(qū)森林調(diào)查樣地?cái)?shù)量、分布的合理性和可操作性進(jìn)行論證,具體見(jiàn)管理細(xì)則第十條、第二十五條和第二十六條。第5章樣地設(shè)置在進(jìn)行樣地調(diào)查之前,需要正確設(shè)置樣地。在樣地設(shè)置過(guò)程中,樣地類型的選擇、樣地形狀與大小、樣地位置的確定取決于所開(kāi)展研究課題的目的要求、可操作性和人力經(jīng)費(fèi)等。為規(guī)范野外樣地的設(shè)置,實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)固碳研究數(shù)據(jù)資料的規(guī)范化和可比性,本課題提供以下關(guān)于野外調(diào)查樣地設(shè)置的原則,供各省區(qū)承擔(dān)此課題的研究人員和技術(shù)人員使用參考。5.1樣地類型用于調(diào)查森林種類組成和測(cè)定生物量的觀測(cè)場(chǎng)地,叫森林標(biāo)準(zhǔn)樣地,簡(jiǎn)稱森林樣地。樣地類型通常分固定樣地〔或永久樣地和臨時(shí)樣地兩類。前者用于測(cè)樹(shù)和樣地調(diào)查,便于在以后間隔期內(nèi)進(jìn)行樣地復(fù)查；后者通常為一次性調(diào)查,且用于標(biāo)準(zhǔn)木采伐、土壤采樣等破壞性取樣。在本課題中,統(tǒng)一采用固定樣地,保證其中20%的樣地在今后可進(jìn)行復(fù)查,這部分樣地稱為可復(fù)查樣地。固定樣地需要對(duì)樣地起點(diǎn)及四條邊界進(jìn)行固定,至少對(duì)樣地起點(diǎn)做永久性標(biāo)識(shí)?？蓮?fù)查樣地,除了對(duì)樣地起點(diǎn)做永久性標(biāo)識(shí)外,盡可能對(duì)4條邊進(jìn)行永久標(biāo)識(shí),確保在下次復(fù)查時(shí)能找回原樣地?？蓮?fù)查樣地還需要對(duì)樣地內(nèi)每木檢尺的樹(shù)木逐一進(jìn)行標(biāo)記和定位繪圖,確保在樣地復(fù)查中對(duì)活立木的生長(zhǎng)與死亡,以及新樹(shù)木進(jìn)級(jí)生長(zhǎng)情況進(jìn)行有效核查。這樣,既可以對(duì)每株樹(shù)木的碳儲(chǔ)量變化進(jìn)行估算,并以樣地為單元進(jìn)行匯總,還可以樣地單元計(jì)算森林凈碳積累。5.2樣地位置的定位確定樣地位置首先需要在森林分布圖上確定調(diào)查樣地的位置〔經(jīng)度和緯度,坡向坡位等,然后在野外用GPS儀找到調(diào)查樣地所處的實(shí)際位置。選擇樣地應(yīng)遵循以下原則：〔1對(duì)所調(diào)查林分作全面踏查,掌握林分的特點(diǎn),選出具有代表性的,即林分特征及立地條件一致的地段設(shè)置樣地；〔2樣地不能跨越河流、道路或伐開(kāi)的調(diào)查線,且應(yīng)遠(yuǎn)離林緣〔至少應(yīng)距林緣為一倍林分平均高的距離；〔3樣地必需設(shè)置在同一林分內(nèi),不能跨越林分；〔4樣地設(shè)在混交林中時(shí),其樹(shù)種、林分密度分布應(yīng)均勻。5.3樣地形狀和大小樣地形狀和大小的選擇與測(cè)量的正確性與精度,時(shí)間和費(fèi)用等密切相關(guān)。本課題統(tǒng)一規(guī)定,采用方形樣地,而且樣地的邊長(zhǎng)至少大于該地段最高樹(shù)木的樹(shù)高。如遇有特殊情形難于設(shè)置完整樣地時(shí),應(yīng)保證不減少調(diào)查總面積的前提下分別設(shè)置樣地。例如,在熱帶亞熱帶自然林中,因地形、地貌等因素,難于設(shè)置1200m2大小的完整樣地,則可以分成2個(gè)600m2〔20m×30m,或3個(gè)400m2〔20m×20m的樣地,分布在代表該地段森林的不同坡向或坡位。樣地面積參照第4章中表4.3所示不同植被區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)樣地調(diào)查面積進(jìn)行。實(shí)際操作中根據(jù)地形地貌、森林種類結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及空間均質(zhì)性,可以適當(dāng)調(diào)整調(diào)查樣地面積,增加調(diào)查樣地?cái)?shù)量,但各省區(qū)調(diào)查樣地的總面積不能減少。例如,在樹(shù)種組成單一、林相整齊且株數(shù)密度較大的幼齡林和中齡林中,樣地面積可適當(dāng)縮小為100-200m2。經(jīng)濟(jì)林、竹林、四旁園林等可根據(jù)具體情況,設(shè)置適宜大小的樣方進(jìn)行調(diào)查。5.4樣地圍取與標(biāo)識(shí)以樣地的西南角為起點(diǎn),順時(shí)針?lè)较蛴昧_盤(pán)儀測(cè)角,皮尺量距離〔不得用視距。按照國(guó)際上通用的做法,本課題統(tǒng)一以水平投影面積為基礎(chǔ)計(jì)算森林生物量、碳儲(chǔ)量和土壤碳儲(chǔ)量。如果整個(gè)樣地落在坡度大于10o的坡面上,就應(yīng)該通過(guò)下式進(jìn)行校正。W=Ws×cosα式中,W表示坡面上樣地邊長(zhǎng),Ws代表在野外沿著坡面測(cè)量的邊長(zhǎng),α為平均坡度,cos表示角度的余弦。例如,對(duì)于位于25°坡面上的樣地,樣地長(zhǎng)為30m、寬為20m,則實(shí)際寬度=20×0.91,18.2m〔cos25°=0.91。因此,樣地面積應(yīng)該是30×18.2=546m2,而不是600m。如果固定樣地的50%以上都落在大于10o的斜坡上,就應(yīng)移動(dòng)樣地中心,以使得整個(gè)樣地都落在斜坡上；如果固定樣地的50%以上是落在小于或等于10o的斜坡上,就要移動(dòng)樣點(diǎn)中心,使得整個(gè)樣地落在平緩面上。對(duì)于可復(fù)查樣地,建議在樣地中心位置和西南角點(diǎn)埋設(shè)鋼筋水泥標(biāo)樁或其它永久性標(biāo)識(shí)。5.5樣地的位置及略圖樣地設(shè)置好以后,應(yīng)標(biāo)記其所處的地點(diǎn),記錄樣地的GPS定位坐標(biāo)、坡向、坡度、坡位、海拔、方位及在林分中的相對(duì)位置,并將樣地設(shè)置的大小、形狀在樣地調(diào)查表上按比例繪制略圖。5.6樣地的一般記載樣地確定后,應(yīng)按要求進(jìn)行編號(hào)〔建議以"省區(qū)縮寫(xiě)+郵政編碼"方式。記錄各項(xiàng)自然條件,并把直接觀測(cè)和簡(jiǎn)單測(cè)定所得到的結(jié)果,盡量記載下來(lái),例如森林的樹(shù)種組成、林齡、層次、結(jié)構(gòu)、郁閉度、下木和草本地被植物的狀況,調(diào)查土壤類型、基巖類型、土層厚度、腐殖質(zhì)層厚度等。在人工林中,通過(guò)訪問(wèn)還要把造林的措施和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)情況記錄下來(lái),以便作為分析和討論中的參考。樣地調(diào)查記載格式如下,詳見(jiàn)附錄6。第6章樣地調(diào)查本課題涉及的森林樣地調(diào)查,旨在及時(shí)掌握森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)存的結(jié)構(gòu)、數(shù)量與質(zhì)量,消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)規(guī)律,及其與自然環(huán)境,經(jīng)濟(jì)、經(jīng)營(yíng)管理等條件之間的相互關(guān)系；通過(guò)對(duì)調(diào)查獲取森林生態(tài)系統(tǒng)各庫(kù)碳儲(chǔ)量現(xiàn)狀,建立蓄積-生物量、地上-地下碳儲(chǔ)量、喬木-地被層碳儲(chǔ)量等關(guān)系,以期實(shí)現(xiàn)調(diào)查數(shù)據(jù)與面上資料的整合。為此,制定并規(guī)范樣地調(diào)查的內(nèi)容和方法,為跨區(qū)域森林碳儲(chǔ)量、固碳速率與潛力的數(shù)據(jù)源采集與分析提供基本保障。6.1樣方的劃分以熱帶森林調(diào)查樣地〔40m×40m=1600m2為例,將樣地分成16個(gè)10m×10m的樣方〔圖6.1,然后以樣方為單元進(jìn)行林木調(diào)查、測(cè)定與記錄。這樣做,便于調(diào)查數(shù)據(jù)資料的統(tǒng)計(jì)和按樣地進(jìn)行匯總,也便于日后查詢與核查。其它氣候帶森林樣地的劃分可參照?qǐng)?zhí)行。對(duì)于樹(shù)種單一、林相較均勻的人工林樣地,由于樣地面積較小,可以直接以樣地為單元進(jìn)行調(diào)查。4030201010203040圖6.1森林樣地及樣方劃分示意圖6.2樣地調(diào)查6.2.1立木調(diào)查〔1起測(cè)徑階的確定參照國(guó)家林業(yè)部森林資源清查的操作規(guī)范,在自然林中,確定胸高直徑〔距離樹(shù)干基部1.3m處的直徑大于5cm〔DBH≥5cm作為起測(cè)徑階。對(duì)于人工幼齡林,以DBH≥2cm為起測(cè)徑級(jí)?！?每木調(diào)查樣地內(nèi)所有DBH≥5cm的立木〔包括活立木和死立木,都必需逐一鑒別其種類,測(cè)定胸徑、樹(shù)高、冠幅和枝下高。記錄樹(shù)種時(shí),如遇樹(shù)種名不確定的立木,則應(yīng)在調(diào)查記錄表中注明其所在的樣方和編號(hào),采集標(biāo)本帶回經(jīng)鑒定后,及時(shí)將樹(shù)種名補(bǔ)回。胸徑測(cè)量注意事項(xiàng)：a必須測(cè)定距地面1.3m處直徑,在坡地量測(cè)坡上1.3m處直徑,測(cè)定精度為0.1mm。b胸徑尺必須與樹(shù)干垂直且與樹(shù)干四面緊貼,測(cè)定胸徑并記錄后,再取下輪尺。c遇干形不規(guī)整的樹(shù)木,應(yīng)垂直測(cè)定兩個(gè)方向的直徑,取其平均值。在1.3m以下分叉者應(yīng)視為兩株樹(shù),分別檢尺。d測(cè)定位于標(biāo)準(zhǔn)地邊界上的樹(shù)木時(shí),本著北要南不要,取東舍西的原則。e測(cè)者每測(cè)一株樹(shù),應(yīng)報(bào)出該樹(shù)種名、胸徑大?。挥涗浾邞?yīng)復(fù)誦。凡測(cè)過(guò)的樹(shù)木,應(yīng)用粉筆在樹(shù)上向前進(jìn)的方向作出記號(hào),以免重測(cè)或漏測(cè)。f對(duì)于可復(fù)查樣地,調(diào)查時(shí)每株樹(shù)應(yīng)掛牌編號(hào),并在1.3m處作標(biāo)記,便于復(fù)查。g對(duì)于冠折和干折的枯立木,需要測(cè)定其基徑、胸徑和實(shí)際高度,記錄其腐爛等級(jí)。樹(shù)高測(cè)量注意事項(xiàng)：a對(duì)于地勢(shì)平坦,視線良好的森林,與每木檢尺同時(shí)進(jìn)行,測(cè)量起測(cè)徑級(jí)以上的所有樹(shù)種及其個(gè)體的樹(shù)高。b>對(duì)于地勢(shì)陡峭、樹(shù)種豐富、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、視線差的森林,尤其是自然林,可分優(yōu)勢(shì)樹(shù)種和次要樹(shù)種兩組,然后分別繪制胸徑分布曲線圖,計(jì)算每徑級(jí)需要測(cè)定樹(shù)高的株數(shù)。一般每個(gè)樣地優(yōu)勢(shì)樹(shù)種應(yīng)測(cè)25-30株,中央徑階多測(cè),兩端逐次少測(cè)。通過(guò)繪制胸徑-樹(shù)高曲線圖,可以由林分平均直徑查出林分的平均高。對(duì)于次優(yōu)勢(shì)樹(shù)種,可選擇8-10株相當(dāng)于平均直徑大小的樹(shù)木測(cè)高,取其算術(shù)平均值為平均高。c對(duì)于復(fù)層異齡混交林,分不同林層,按照上述原則和方法確定各林層及林分平均高。〔3林分〔樹(shù)木年齡：用查數(shù)伐根上的年輪數(shù),或用生長(zhǎng)錐鉆取最大和平均胸徑樹(shù)木的完整樹(shù)芯,確定年齡。在混交林中,只確定優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的年齡?！?林分郁閉度：①標(biāo)準(zhǔn)樣地的兩對(duì)角線上樹(shù)冠覆蓋的總長(zhǎng)度與兩對(duì)角線的總長(zhǎng)之比,作為郁閉度的估測(cè)值?；蛟跇?biāo)準(zhǔn)地內(nèi)機(jī)械設(shè)置100個(gè)樣點(diǎn),在各點(diǎn)上確定是否被樹(shù)冠覆蓋,總計(jì)被覆蓋的點(diǎn)數(shù),并計(jì)算其頻率,將此頻率作為郁閉度的近似值。②樹(shù)冠投影法：在方格紙上繪制標(biāo)準(zhǔn)地樹(shù)冠投影圖,從圖上求出投影面積和標(biāo)準(zhǔn)地面積,用公式計(jì)算之。6.2.2測(cè)量竹子竹子生長(zhǎng)呈濃密的灌叢狀,其生物量甚至可在一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位?？蓞⒄?.2.1森林立木調(diào)查測(cè)定方法,通常需要記錄種類,測(cè)定胸徑和株高。對(duì)于叢生竹林,可通過(guò)計(jì)數(shù)一定面積樣地中的竹干數(shù)量、平均高度和直徑,從而推算到整個(gè)竹林。同時(shí),需要按徑級(jí)分布,選取并砍伐一定量的竹干,分株收獲根、干、枝、葉生物量,實(shí)測(cè)每株的胸徑和高度,以便建立一個(gè)竹林生物量和碳儲(chǔ)量估算方程。6.2.3測(cè)量果樹(shù)經(jīng)濟(jì)林果樹(shù)經(jīng)濟(jì)林品種繁多,經(jīng)營(yíng)方式也千差萬(wàn)別,且受施肥、修枝等措施的影響。對(duì)于健康、樹(shù)形完整、自然生長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)林,可參考森林每木調(diào)查的方法進(jìn)行,并伐取一定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)木,建立其生物量和碳儲(chǔ)量估算方程。對(duì)于經(jīng)過(guò)修剪的徑級(jí)林,需要測(cè)定50cm處直徑,高度和冠幅,并伐取一定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)木,建立其生物量和碳儲(chǔ)量估算方程。6.2.4測(cè)量灌木灌木〔DBH<5cm,高度>50cm的調(diào)查可以通過(guò)在樣地中隨機(jī)選擇4-5個(gè)10m×10m的樣方中進(jìn)行,以樣方為單元進(jìn)行每木檢尺。通過(guò)伐取一定數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)木,建立一組基于基徑、高度或冠幅為變量并適合當(dāng)?shù)厍闆r的異速生長(zhǎng)方程。對(duì)于高度小于50cm的小灌木,歸為草本層。6.2.5測(cè)量草本幼苗植物草本幼苗層的生物量調(diào)查也可以在灌木調(diào)查的樣方內(nèi)進(jìn)行。在每一個(gè)10m×10m調(diào)查樣方內(nèi),圍取1-2個(gè)2m×2m的小方框,將所有植物全部收獲后,稱重,取一定數(shù)量的代表性樣本稱鮮重后,帶回實(shí)驗(yàn)室,烘干后測(cè)定其干重。6.2.6測(cè)量根系上述所有涉及收獲的測(cè)定,都需要測(cè)定根系。對(duì)于單株砍伐的標(biāo)準(zhǔn)木,需全根挖出,盡量收集完整。對(duì)于草本幼苗層植物,需要將小方框內(nèi)所有植物的根系挖出。根系挖出后,清除所有非根系物質(zhì),之后稱鮮重,同時(shí)取一定數(shù)量的代表性小樣本稱鮮重后帶回實(shí)驗(yàn)室烘干,測(cè)定其干重。6.2.7測(cè)量死有機(jī)質(zhì)〔1枯死立木與活立木測(cè)量同時(shí)進(jìn)行,將枯死立木劃分為以下兩類。第一類：樹(shù)干上的許多枝條或嫩枝看上去像活的樹(shù)木〔除了葉子不像以外；第二類：包含各種大大小小的枝條,當(dāng)成樹(shù)干。對(duì)于第一類枯死立木,采用與活立木相同的方法進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于第二類枯死立木,需要測(cè)量基徑、胸徑,以及測(cè)量或估算樹(shù)干頂部的高度和直徑。樹(shù)干高度,可以用測(cè)角儀來(lái)測(cè)量,對(duì)于其直徑則可以使用林分速測(cè)鏡,或者采用透明測(cè)尺,用眼睛到樹(shù)木和樹(shù)木的外觀寬度之間的比例來(lái)估算。為了計(jì)算在第二類枯死立木中的碳儲(chǔ)量,還需要估計(jì)枯死立木的密度?！?枯死倒木對(duì)于大的枯死木〔木材直徑≥10cm,可以采用樣線法進(jìn)行有效測(cè)量,直徑<10cm的枯死木則放在地表枯落物中進(jìn)行測(cè)量。樣帶法的具體操作是：將兩根50m長(zhǎng)的直線放在樣地上,間距20m,對(duì)所有在該方框中的枯死木,測(cè)量其兩頭直徑、中央直徑和長(zhǎng)度；同時(shí),估計(jì)枯死木的密度是屬于良好、中等、腐爛中的哪一種；然后根據(jù)直徑、長(zhǎng)度和密度,可以得到枯死木的體積,再換算得到其生物量。〔3枯落物枯落層是指所有的在礦質(zhì)土上面的直徑<10cm的死有機(jī)物質(zhì)。其中部分枯落物,如凋落葉片、枝條、草本和木炭等,但有些是難以辨別的有機(jī)物分解碎片。需要注意的是,那些直徑<10cm的枯死木也包括在枯落物層中,一并進(jìn)行測(cè)定?？萋湮锏恼{(diào)查可以參考灌草層的方法,或與灌草層調(diào)查同步。即,在測(cè)定灌草層生物量的樣方內(nèi),選擇代表性地段,布置1-2個(gè)2m×2m的小方框〔通常用PVC管或鋁做成,將樣方框里的所有枯落物收集并稱重。同時(shí),取1個(gè)有代表性的子樣品稱重后,帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定其干重。6.3土壤調(diào)查6.3.1土壤采樣點(diǎn)的確定土壤采樣與植物調(diào)查同步進(jìn)行,即所有植物調(diào)查樣方內(nèi),需同時(shí)采集土壤樣品。為了提高估算不同林型不同齡級(jí)土壤碳的精確度,除了對(duì)所有植物樣方進(jìn)行采樣外,還需要進(jìn)行擴(kuò)展性土壤采樣,根據(jù)計(jì)算碳儲(chǔ)量的需要,適當(dāng)增加采樣點(diǎn)?？紤]到課題設(shè)定的最低樣方數(shù)量不能完全覆蓋絕大部分林型及其齡級(jí),因此,對(duì)于沒(méi)有植物樣方而面積相對(duì)較大的林型或齡級(jí),需要增加土壤采樣點(diǎn)。此外,由于氣候因素,同類型在省內(nèi)不同區(qū)域間會(huì)有相當(dāng)大的差距,如桉林土壤固碳量在XX省內(nèi)南北間可達(dá)2倍以上的幅度,因而,對(duì)于面積大分布廣的類型,要在不同區(qū)域間增加采樣點(diǎn)。6.3.2植物樣方內(nèi)土壤的采集在每一個(gè)植被調(diào)查樣方內(nèi),需要采集1個(gè)表土混合樣〔0-20cm本課題最終版本是按照0-10,10-20,20-30,30-50,50-100進(jìn)行分層采集,4個(gè)深層混合樣〔20-40cm,40-60cm,60-80cm,80-100cm,以及挖1個(gè)土壤剖面,按發(fā)生層次采集相應(yīng)層次的樣品,并在剖面上測(cè)定土壤容重。本課題最終版本是按照0-10,10-20,20-30,30-50,50-100進(jìn)行分層采集最表層〔0-20cm由于含有機(jī)碳高,土質(zhì)疏松,而且變異性大,需獨(dú)立采樣,直接使用深20cm內(nèi)徑>3cm的土鉆,在樣方內(nèi)隨機(jī)選取6個(gè)點(diǎn),取出小土體,混合成一個(gè)混合樣。取表層樣過(guò)程中,需注意兩點(diǎn),一是盡量保持每個(gè)小土體的完整性；二是在野外應(yīng)將樣品袋打開(kāi),讓水分盡早蒸發(fā),如條件許可,應(yīng)盡快返回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行風(fēng)干。4個(gè)深層混合樣〔20-40cm,40-60cm,60-80cm,80-100cm同樣使用土鉆采集,在樣方內(nèi)隨機(jī)選取4-6個(gè)點(diǎn),應(yīng)用長(zhǎng)1米的土鉆打入土中,取出土壤,將最表層0-20cm丟棄,將20-40cm,40-60cm,60-80cm,80-100cm裝袋,對(duì)應(yīng)層次的土壤混合在一起。采樣過(guò)程中的注意點(diǎn)同表層樣。如果土壤剖面層次無(wú)法達(dá)到100cm的深度,則采樣至基巖。采樣層次間隔同樣為20cm。如土壤層次為45cm,則采集0-20、20-40和40-60cm的樣品,樣品深至基巖下15cm,并在采樣表備注欄中加以說(shuō)明。6.3.3土壤剖面采樣與容重測(cè)定本課題的一個(gè)重要目標(biāo)是研究土壤的儲(chǔ)碳機(jī)理,需要挖掘土壤剖面,并根據(jù)土壤發(fā)生層進(jìn)行取樣。在植物調(diào)查樣方內(nèi),選取坡面穩(wěn)定并能代表樣方內(nèi)最大面積坡面特征的位置,挖1m深土壤剖面,參照中國(guó)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)規(guī)范,劃分土壤剖面層次,并按層次采集土壤樣品〔作層次內(nèi)的全距采樣。采樣后,沿剖面按20cm本課題最終版本是按0-10,10-20,20-30,30-50,50-100進(jìn)行分層采樣間距測(cè)定土壤容重,一般采用環(huán)刀法,在每個(gè)間距內(nèi)采3-4個(gè)環(huán)刀樣。在最表層0-20cm,由于土質(zhì)疏松,而且含土壤有機(jī)碳量高,需要取更多的樣以準(zhǔn)確估算土壤容重,規(guī)定在最表層0-20cm,再劃分為3個(gè)層次采集環(huán)刀樣,同樣每個(gè)層次采集3-4個(gè)環(huán)刀樣。每個(gè)環(huán)刀樣獨(dú)立裝一袋,帶回室內(nèi)測(cè)定土壤容重,用于計(jì)算土壤的總碳儲(chǔ)量。本課題最終版本是按0-10,10-20,20-30,30-50,50-100進(jìn)行分層采樣如果用土鉆法采集的樣品量偏少,可以在此剖面上按相應(yīng)間距采集一定量土壤,分別裝袋,帶回室內(nèi)。6.3.4小土體的標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)論是上層還是深層土壤,每個(gè)混合樣是多個(gè)小土體混合而成的,本課題使用采土筒或類似的土鉆法,使小土體標(biāo)準(zhǔn)化,即以一種機(jī)械、鋼性的方式獲得小土體,從而使不同的人員都能以同一標(biāo)準(zhǔn)采樣,從而提高精確度,減小偏差。根據(jù)各地的實(shí)際情況,采土筒可以有所不同,以能適應(yīng)當(dāng)?shù)赝寥罈l件為原則,如土壤有機(jī)質(zhì)含量較低、較緊實(shí)的土壤,以銳口直筒式為佳。采土筒的大致原則是,采集6個(gè)深度為20cm的小土體混合后,能達(dá)到一個(gè)混合樣要求的最低取樣量〔通常為1kg。如一個(gè)內(nèi)徑3cm的采土筒,采集6個(gè)容重為1.3g/cm3的表土,混合樣重量為1.1千克。但深層樣的量可減少。20cm銳口直筒式采樣筒：它適合南方有機(jī)質(zhì)含量較低的土壤,購(gòu)置高強(qiáng)度鋼管,裁成1米長(zhǎng),在一端量取20cm,側(cè)面切去此段的1/3,成一側(cè)開(kāi)口,前端磨利成銳口。樣管的上端鉆一孔,可讓小鐵枝穿過(guò),用作板動(dòng)手把。取樣時(shí),直接用膠錘打入土中,至20cm位置,轉(zhuǎn)動(dòng)取樣筒并取出。它不適合非常疏松干燥的土壤、含粗有機(jī)質(zhì)很高的土壤以及石礫很多的土壤。此土鉆較筒單,在普通五金加工廠極易制作,外形如圖6.2.示。20cm圖6.2.銳口直筒式采樣筒示意圖6.3.5特殊土壤的采集〔1石質(zhì)土壤對(duì)于多石土質(zhì),無(wú)法使用土鉆打入土體,這種情況下應(yīng)當(dāng)以多點(diǎn)采樣的方式進(jìn)行采樣,使用土鏟獲得0-20cm土壤,注意每一點(diǎn)獲得土壤的量在不同深度上盡可能一致,然后混合成混合樣。深層樣以挖剖面的方法采集,并按上述方法測(cè)定相應(yīng)層次的土壤容重。如果石質(zhì)過(guò)多,無(wú)法使用環(huán)刀進(jìn)行容重測(cè)定,則采用特殊容重測(cè)定方法。測(cè)定最表層〔0-20cm容重時(shí),在表土挖取深20cm的小坑,盡可能上下口徑相一致〔圓柱狀,收集挖出的全部土壤,測(cè)定其總重量,并取部分帶回室內(nèi)測(cè)定含水量,依此計(jì)算出小坑土壤的干重。為了測(cè)定小坑的容積,在小坑內(nèi)放上尼龍薄膜,注水至坑的上沿,然后再用量筒測(cè)定其中水的總體積,即為小坑的容積。小坑土重除以容積,即為土壤容重?！?泥炭土泥炭土的測(cè)量不同于土壤礦質(zhì)土,因?yàn)槠浜刻貏e高,很可能還有大塊的浸透了水的木質(zhì)殘留物,容積密度是特別低,其體積會(huì)因?yàn)榕潘l(fā)生急劇變化。體積變化源自沉淀和泥炭分解,而分解則是由于除去了空隙中的水和抽干泥炭土上層溫度增加的結(jié)果。為測(cè)定泥炭土碳,需要重點(diǎn)考慮和分解相關(guān)的各種變化,而不是沉淀,這是測(cè)量泥炭土和礦質(zhì)土之間的根本區(qū)別。以下是為估算泥炭土的碳變化的方法。沉淀：對(duì)沉淀的監(jiān)測(cè)要靠一些經(jīng)過(guò)校正并插在礦質(zhì)土中的桿子來(lái)進(jìn)行,并且要定期地測(cè)量容積密度。在有效地下水位上的泥炭深度：也就是地下水位以上的飽和區(qū),相當(dāng)于礦質(zhì)土的毛細(xì)管邊緣。這項(xiàng)測(cè)量是為了確定泥炭層厚度,這個(gè)厚度很可能會(huì)因?yàn)榕潘l(fā)生變化。需要通過(guò)挖一些井,來(lái)監(jiān)測(cè)泥炭土沉淀的位置變化。粗大的木質(zhì)殘留物：這一點(diǎn)是必須的,因?yàn)樵S多泥炭土,特別是在熱帶地區(qū)沼澤泥炭中,包含了大量的沒(méi)有分解、浸透水的木頭。比較適宜的評(píng)估方法是,挖一定數(shù)量和一定面積的小坑,把其中的木質(zhì)和細(xì)質(zhì)泥炭分開(kāi)、稱重,然后轉(zhuǎn)化為單位體積下的烘干鐘。6.3.6樣品處理與儲(chǔ)存由于采樣獲得的土壤受到強(qiáng)烈的干擾,土壤有機(jī)碳會(huì)加速分解,特別是在水分條件較好,溫度又較高的條件下,這種效應(yīng)相當(dāng)明顯。采集的樣品在條件允許的情況下,應(yīng)盡快運(yùn)回室內(nèi),進(jìn)行風(fēng)干；如果在野外持續(xù)工作時(shí)間較長(zhǎng),應(yīng)就地風(fēng)干。風(fēng)干過(guò)程中將樣品弄碎,平鋪在干凈的白紙上,避免陽(yáng)光直曬,經(jīng)常翻動(dòng)樣品,壓碎大塊土,揀去植物殘?bào)w。不能長(zhǎng)時(shí)間攤在紙上不作進(jìn)一步的處理,以免樣品因灰塵造成污染。樣品一般3~5天即可風(fēng)干,時(shí)間長(zhǎng)短與各地當(dāng)時(shí)的氣候有關(guān)。也可以將土壤進(jìn)行低溫烘干,烘箱溫度控制在40C以內(nèi),內(nèi)部必須有環(huán)流空氣,特別要注意,溫度不能太高,它會(huì)造成有機(jī)碳的直接分解。樣品風(fēng)干后磨碎和過(guò)篩,進(jìn)一步揀去植物殘?bào)w和其它雜物,直至沒(méi)有明顯大的雜物,揀出石塊。用木滾筒反復(fù)研磨樣品,過(guò)2mm篩〔10目,將大于2mm石子集中稱重,研磨直至全部土粒通過(guò)2mm篩。樣品裝入磨口廣口瓶中,內(nèi)置外貼各一標(biāo)簽,寫(xiě)明編號(hào)、采樣點(diǎn),林型、深度、篩孔號(hào)、采樣日期、采樣人等詳細(xì)信息。樣品放置于陰涼、避日光直曬、避潮濕和有害氣體的樣品架上,所有樣品必須按編號(hào)用專冊(cè)登記,并在計(jì)算機(jī)上建立相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)樣品作詳細(xì)說(shuō)明。從過(guò)2mm篩土壤中,用藥匙以多點(diǎn)法取大致20g土壤作全量分析用。將樣品進(jìn)行細(xì)致的揀根,可以將樣品先用60目篩篩分,對(duì)大于60目篩的部分進(jìn)行揀根,之后,再將樣品混合,并作進(jìn)一步磨細(xì),過(guò)100目篩。環(huán)刀樣直接放入烘箱內(nèi),烘干至恒重,并稱重,計(jì)算土壤容重。第7章森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的估算本課題選擇野外設(shè)置樣地進(jìn)行調(diào)查測(cè)定,結(jié)合森林資源清查資料估算森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量,因此涉及基于樣地調(diào)查的生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的估算和基于森林資源清查資料并結(jié)合樣地調(diào)查資料的碳儲(chǔ)量估算兩個(gè)部分。這樣做有助于降低僅憑任何一種估算方法帶來(lái)的不確定性和數(shù)據(jù)缺失等問(wèn)題,為我國(guó)國(guó)家尺度水平上森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的估算提供規(guī)范化的參數(shù)和數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)。根據(jù)課題設(shè)置,在以省區(qū)為基本統(tǒng)計(jì)單元完成樣地調(diào)查和收集已有資料構(gòu)成省區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)固碳研究數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上,分別基于樣地調(diào)查資料和收集的面上資料對(duì)省區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量進(jìn)行估算。由樣地調(diào)查資料和面上資料對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量的估算均建立在以省區(qū)為單位的生物量〔碳儲(chǔ)量模型組基礎(chǔ)之上。7.1以省區(qū)為單位的生物量〔碳儲(chǔ)量方程的建立以省區(qū)為單位構(gòu)建一套生物量回歸方程,供計(jì)算省區(qū)內(nèi)生物量〔碳儲(chǔ)量使用。省區(qū)在開(kāi)展樣地調(diào)查之前通過(guò)收集森林資源清查資料〔見(jiàn)第4章4.4.省區(qū)內(nèi)樣地分配原則,分天然林和人工林確定本省區(qū)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種名錄。在樣地調(diào)查過(guò)程中,每個(gè)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種選取30株標(biāo)準(zhǔn)木,通過(guò)全收割法建立干、枝、葉、根的生物量回歸方程。標(biāo)準(zhǔn)木的選取需充分考慮徑級(jí)〔自然林、齡級(jí)〔人工林的代表性。樣地尺度生物量〔碳儲(chǔ)量的計(jì)算應(yīng)根據(jù)樣地屬性,從本省區(qū)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種生物量回歸方程表中選擇相應(yīng)的方程進(jìn)行樣地尺度的計(jì)算。具體操作步驟如下：步驟1：按森林類型、林種或林齡級(jí),確定調(diào)查樣地。步驟2：同一森林類型,確定優(yōu)勢(shì)樹(shù)種〔組、次優(yōu)勢(shì)樹(shù)種和其它樹(shù)種〔組。步驟3：每?jī)?yōu)勢(shì)樹(shù)種〔組,至少選取30棵標(biāo)準(zhǔn)木,代表天然林或人工林不同胸徑、不同林齡級(jí)和不同地區(qū)的樹(shù)木。步驟4：測(cè)量所選樹(shù)種〔組中每棵標(biāo)準(zhǔn)木的胸徑和樹(shù)高。步驟5：全收獲法收獲標(biāo)準(zhǔn)木,分樹(shù)根、樹(shù)干、枝條、葉等組分,稱重；對(duì)于大樹(shù)或粗枝,用木質(zhì)密度乘以材積計(jì)算重量。步驟6：根據(jù)各組分碳含量,將干重?fù)Q算成碳量步驟7：以胸徑〔D或胸徑樹(shù)高<D2H>為橫坐標(biāo)〔X軸,樹(shù)木各組分干重〔碳量為縱坐標(biāo)〔Y軸,繪制曲線。步驟8：對(duì)步驟7的曲線進(jìn)行擬合,從而建立樹(shù)木各組分干重〔碳量與D或D2H之相關(guān)關(guān)系的回歸方程。步驟9：次優(yōu)勢(shì)樹(shù)種〔組和其它樹(shù)種〔組的生物量〔碳量方程也可通過(guò)上述方法建立。7.2基于樣地調(diào)查的碳儲(chǔ)量估算以省區(qū)為單位建立一套標(biāo)準(zhǔn)木方程7.1.1活樹(shù)地上部分生物量與碳儲(chǔ)量〔1應(yīng)用碳儲(chǔ)量方程估算樣地林木碳儲(chǔ)量步驟1：根據(jù)森林類型、林種或林齡等,選擇適宜的碳儲(chǔ)量方程。步驟2：對(duì)于同一森林類型,將樣地內(nèi)所有樹(shù)木的胸徑和樹(shù)高數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫(kù),形成表格,并按優(yōu)勢(shì)樹(shù)種〔組歸類。步驟3：通過(guò)對(duì)應(yīng)樹(shù)種〔組的碳儲(chǔ)量方程,計(jì)算樣地內(nèi)所有樹(shù)種〔組及其個(gè)體的單株碳儲(chǔ)量。步驟4：對(duì)于非優(yōu)勢(shì)樹(shù)種,或生物量權(quán)重很小的樹(shù)種,沒(méi)有相對(duì)應(yīng)碳儲(chǔ)量方程,可用與其樹(shù)形、高度和冠幅最接近的樹(shù)種碳儲(chǔ)量方程,進(jìn)行計(jì)算步驟5：將樣地內(nèi)所有樹(shù)種的單株碳儲(chǔ)量相加,得到樣地樹(shù)木總碳儲(chǔ)量。步驟6：根據(jù)樣地總碳儲(chǔ)量和總面積換算出碳密度,即單位面積的碳儲(chǔ)量,以噸/公頃〔t/ha表示?！?木材密度的估算木材密度的估算與采伐標(biāo)準(zhǔn)木建生物量回歸方程同步進(jìn)行。步驟1：確定優(yōu)勢(shì)樹(shù)種〔組、次優(yōu)勢(shì)樹(shù)種〔組〔必須與生物量方程中的樹(shù)種一致。步驟2：從砍伐的標(biāo)準(zhǔn)木上鋸取中央圓盤(pán),測(cè)量圓盤(pán)東西南北向的平均直徑和平均厚度,計(jì)算圓盤(pán)體積；圓盤(pán)稱鮮重后帶回實(shí)驗(yàn)室烘干,稱干重；由圓盤(pán)干重和體積計(jì)算木材密度。如遇不規(guī)則樹(shù)形或樹(shù)枝,用排水法測(cè)體積,將木材切成若干塊浸透后,放入帶刻線的容量瓶,測(cè)量排出的水量,估算木材的體積。注意：〔1若需要區(qū)分帶皮和去皮圓盤(pán)密度,則需要連續(xù)鋸取2個(gè)圓盤(pán)；〔2優(yōu)勢(shì)或次優(yōu)勢(shì)樹(shù)種以外的其他混合樹(shù)種,可選取一定數(shù)量的混合樹(shù)種標(biāo)準(zhǔn)木,按上述方法,得到該組樹(shù)種通用的木材密度；〔3有些樹(shù)種的木材密度也可以通過(guò)文獻(xiàn)查閱得到,引用文獻(xiàn)資料需在數(shù)據(jù)表中明確注明文獻(xiàn)出處。〔3應(yīng)用立木蓄積估算碳儲(chǔ)量應(yīng)用優(yōu)勢(shì)樹(shù)種<組>、次優(yōu)勢(shì)樹(shù)種〔組的標(biāo)準(zhǔn)木收獲法,獲得標(biāo)準(zhǔn)木的胸徑和樹(shù)高等參數(shù)。然后,應(yīng)用木質(zhì)密度,把立木蓄積轉(zhuǎn)變?yōu)闃?shù)木重量等。步驟為：步驟1：測(cè)定抽樣樣地內(nèi)所有樹(shù)木的高度和胸徑。步驟2：按照樹(shù)種,列出胸徑和高度數(shù)值表格。步驟3：依據(jù)樹(shù)木形狀〔圓柱形或圓錐形,應(yīng)用下面公式,估算樣地每棵樹(shù)木的蓄積：V=π×r2×H〔圓柱形；V=π×r2×H/3〔圓錐形。其中：V——立木蓄積,r——胸徑/2,H——樹(shù)木高度。步驟4：通過(guò)查閱文獻(xiàn)找到適合于當(dāng)?shù)貎?yōu)勢(shì)樹(shù)種的木材密度或本課題野外實(shí)測(cè)木材密度〔見(jiàn)本章〔3木材密度的估算。步驟5：木材密度乘以對(duì)應(yīng)的立木蓄積,得到樹(shù)木干重。步驟6：根據(jù)碳含量,將干重?fù)Q算成碳儲(chǔ)量步驟7：樣地內(nèi)所有樹(shù)種的碳儲(chǔ)量相加,并計(jì)算碳密度,即單位面積碳儲(chǔ)量,用噸/公頃〔t/ha表示。〔4應(yīng)用平均木法估算樹(shù)木碳儲(chǔ)量平均標(biāo)準(zhǔn)木法是根據(jù)樣地每木調(diào)查數(shù)據(jù)計(jì)算出全部?jī)?yōu)勢(shì)樹(shù)種〔組的徑級(jí)和及其平均胸徑,用每一優(yōu)勢(shì)樹(shù)種〔組的株數(shù)乘以該徑級(jí)的平均木重量,累加所有樹(shù)種的所有徑級(jí)的樹(shù)木重量,得到樣地所有樹(shù)木的生物量。這種方法估算生物量,可以避免砍伐大量樹(shù)木,尤其徑級(jí)大的老樹(shù),降低估算成本。雖然該方法不一定能達(dá)到生物量方程法的估算精度,但仍是一種可選擇的方法。具體包括以下步驟：步驟1：按照森林類型、林種或林齡級(jí)等,確定調(diào)查樣地。步驟2：測(cè)量樣地內(nèi)所有樹(shù)木的胸徑和樹(shù)高。步驟3：劃分若干徑級(jí)〔如5厘米或更小,優(yōu)勢(shì)樹(shù)種〔組、次優(yōu)勢(shì)樹(shù)種〔組及其它樹(shù)種〔組,繪制每樹(shù)種〔組徑級(jí)及其株數(shù)頻率的分布曲線。步驟4：對(duì)每一樹(shù)種〔組,在每一徑級(jí)選擇與該徑級(jí)樹(shù)木平均胸徑最接近的樹(shù)木,又稱徑級(jí)平均木。步驟5：采伐每樹(shù)種的徑級(jí)平均木,按樹(shù)干、枝、莖和根進(jìn)行分離,測(cè)定每一部分的鮮重,并選擇適量小樣本帶回實(shí)驗(yàn)室在105℃烘干至恒重,計(jì)算每一部分的干重。步驟6：將上述每部分累加,得到該平均木的總生物量。步驟7：繪制胸徑數(shù)據(jù)表格。按樹(shù)種,根據(jù)徑級(jí)平均木干重及對(duì)應(yīng)徑級(jí)內(nèi)的株數(shù),估算該徑級(jí)內(nèi)所有樹(shù)木的干重。步驟8：將該樹(shù)種〔組各徑級(jí)內(nèi)所有樹(shù)木的干重累加,得到樣地內(nèi)該樹(shù)種全部樹(shù)木的生物量。步驟9：根據(jù)碳含量,將樹(shù)木各組分干重?fù)Q算成碳量。步驟10：其它樹(shù)種〔組,重復(fù)上述步驟,得到樣地內(nèi)所有樹(shù)種〔組的碳儲(chǔ)量,并擴(kuò)展為每公頃的碳儲(chǔ)量〔ton/ha。7.1.2樹(shù)木根系碳儲(chǔ)量和地上生物量的測(cè)量相比,根系生物量的測(cè)量則很費(fèi)時(shí)且比較困難。一般做法是基于根系生物量與地上部分生物量關(guān)系構(gòu)建相應(yīng)的回歸方程估算根系碳儲(chǔ)量。本課題采用基于野外樣地調(diào)查和標(biāo)準(zhǔn)木收獲所建立的、并通過(guò)檢驗(yàn)的生物量方程計(jì)算根系碳儲(chǔ)量。根系生物量與地上生物量的估算同步,所采用的估算方程對(duì)應(yīng)〔見(jiàn)生物量方程一節(jié)。按優(yōu)勢(shì)樹(shù)種或優(yōu)勢(shì)樹(shù)種組,次要樹(shù)種等,對(duì)樣地調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分類,運(yùn)用對(duì)應(yīng)的根系生物量估算方程,分別算出各類樹(shù)種的根系生物量,然后進(jìn)行匯總,就可以得到樣地森林根系的總生物量。根據(jù)碳含量,將生物量換算成碳儲(chǔ)量,進(jìn)而計(jì)算每公頃林地林木根系的總碳量,即根系碳密度。兩次調(diào)查期間根根系碳儲(chǔ)量增量的估算步驟如下：步驟1：用適宜的碳儲(chǔ)量方程計(jì)算第一次測(cè)量時(shí)的林木地上部分的碳儲(chǔ)量。步驟2：計(jì)算第一次和第二次之間的碳儲(chǔ)量的增量,把第一次的碳儲(chǔ)量累加,估算第二次地上林木碳密度。步驟3：用合適的林木根系碳儲(chǔ)量方程來(lái)估算該時(shí)間間隔內(nèi)的根系碳儲(chǔ)量。步驟4：〔第二次的根系碳儲(chǔ)量減去第一次的根系碳儲(chǔ)量>/年數(shù),就等于根系碳儲(chǔ)量的年增量。7.1.3灌木草本層植物碳儲(chǔ)量第一步：以樣地為單元,選擇灌木、草本層植物的子樣本,帶回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)定其干重,得到鮮重/干重比的換算系數(shù)。第二步：根據(jù)鮮重/干重比,將野外測(cè)定的每個(gè)灌木、草本調(diào)查樣方框內(nèi)的鮮重?fù)Q算為干重,之后匯總計(jì)算單位樣方框內(nèi)植物的平均干重。樣品干重=〔子樣品的干重/子樣品的鮮重×整個(gè)樣品的鮮重第三步：將平均干物質(zhì)量乘以擴(kuò)展系數(shù)得到生物量密度〔每公頃生物量噸數(shù)。這里,擴(kuò)展系數(shù)是根據(jù)樣方框或樣地面積大小計(jì)算出來(lái)的。7.1.4死地被物碳儲(chǔ)量7.1.4.1枯死立木碳儲(chǔ)量步驟1：將枯死立木分為兩類,第一類是樹(shù)形較完整〔除沒(méi)有葉子外,看上去像活立木一樣的枯立木；第二類是樹(shù)形為冠折或干折等不完整的枯立木。步驟2：對(duì)于第一類,與測(cè)量活立木一樣,采用胸徑和合適的生物量方程來(lái)估算生物量,根據(jù)枝殘留情況,估算其生物量。步驟3：對(duì)于第二類,僅僅估算樹(shù)木殘干生物量即可。體積可以用測(cè)量胸徑、樹(shù)高和頂端直徑的估計(jì)值來(lái)計(jì)算。將樹(shù)木作為一個(gè)切除頂端的錐體來(lái)計(jì)算其體積：體積〔m3=1/3πh〔r12+r22+r1×r2這里h為樹(shù)高<m>,r1是樹(shù)木基部半徑,r2是樹(shù)木頂部的半徑。采用適當(dāng)?shù)哪静拿芏染涂梢詫Ⅲw積轉(zhuǎn)化為干生物量。生物量=體積×木材密度因?yàn)榭菟懒⒛救匀恢螛?shù)木,其密度較堅(jiān)實(shí)。計(jì)算時(shí),可以用枯死倒木的木材密度來(lái)作為枯死立木的木材密度。步驟4：將樣地內(nèi)枯死立木生物量進(jìn)行匯總和歸類,根據(jù)各類枯立木碳含量,將生物量轉(zhuǎn)換為碳量,得到樣地枯立木總碳儲(chǔ)量。7.1.4.2枯死倒木碳儲(chǔ)量步驟1：區(qū)分枯死木木段,計(jì)算每個(gè)密度等級(jí)〔堅(jiān)實(shí)、中等、腐爛的木材密度。由質(zhì)量和體積計(jì)算密度,采用下列公式：密度〔g/cm3=質(zhì)量<g>/體積<cm3>式中,質(zhì)量=烘干樣品的質(zhì)量,體積=π×〔平均直徑÷2>×倒木的平均長(zhǎng)度。將各種密度進(jìn)行平均后則可獲得適合于每個(gè)等級(jí)的單一密度值。步驟2：因?yàn)槊總€(gè)密度等級(jí)是分開(kāi)的,按照下列方法計(jì)算體積：這里d1,d2,….=枯死木各個(gè)橫截面的直徑,L=木塊長(zhǎng)度步驟3：由體積和密度計(jì)算枯死倒木生物量,公式如下：枯死倒木的生物量<t/ha>=體積×密度步驟4：將樣地內(nèi)枯倒木生物量進(jìn)行匯總和歸類,根據(jù)各類枯立木的碳含量,將生物量轉(zhuǎn)換為碳量,得到樣地枯倒木總碳儲(chǔ)量。7.1.4.3枯落物碳儲(chǔ)量步驟1：以樣地為單元,野外調(diào)查時(shí),選擇數(shù)個(gè)有代表性的枯落物子樣本〔操作方法見(jiàn)6.7.2節(jié),稱鮮重后,帶回實(shí)驗(yàn)室烘干,測(cè)定其干重,得到鮮重/干重比〔換算系數(shù)。步驟2：將野外測(cè)定的枯落物樣方框內(nèi)的鮮重?fù)Q算為干重,之后匯總計(jì)算單位樣方框內(nèi)枯落物的平均干物質(zhì)量。步驟3：通過(guò)平均干物質(zhì)重量乘以擴(kuò)展系數(shù),得出枯落物儲(chǔ)量密度<t/ha>。這里,擴(kuò)展系數(shù)是根據(jù)樣方框或樣地面積大小計(jì)算出來(lái)的。步驟4：根據(jù)枯落物碳含量,將現(xiàn)存量密度轉(zhuǎn)換為碳密度〔t/ha。7.1.5土壤碳儲(chǔ)量土壤碳儲(chǔ)量通過(guò)容重、有機(jī)碳含量、土壤層厚度計(jì)算而得,具體操作步驟如下：步驟1：按野外土壤取樣所劃分的土壤層,例如按自然發(fā)生層次可以劃分為：〔1半腐爛層,〔2腐殖質(zhì)層,〔3若干礦質(zhì)層〔20cm的等距離層。步驟2：計(jì)算各土壤層的容積密度：其中,容積密度是對(duì)<2mm的部分,粗質(zhì)碎片是指>2mm。步驟3：根據(jù)實(shí)驗(yàn)室分析得到的各土壤層的碳含量,計(jì)算單位面積土壤碳儲(chǔ)量。土壤碳密度<t/ha>=[土壤容積密度<g/cm3>×土層深度<cm>×對(duì)應(yīng)的碳含量]×100其中,碳含量用小數(shù)表示-比如碳含量為2.2%,在公式中則表示為0.022。步驟4：各土壤層碳密度之和,得到該林地土壤的總碳密度,單位為噸/公頃〔t/ha。7.3基于森林資源清查的碳儲(chǔ)量的測(cè)定森林資源清查資料通常給出的是樹(shù)干材積數(shù)據(jù)。許多商品材樹(shù)種都有材積表,多數(shù)為二元材積表。如果已知胸徑和樹(shù)高,即可查到材積,然后根據(jù)木材密度估算出生物量〔噸/公頃。但這只解決了樹(shù)干材積轉(zhuǎn)化為生物量,仍然缺失枝椏、葉和根等組分的生物量。這就需要通過(guò)查閱文獻(xiàn)找到適宜的生物量轉(zhuǎn)換和擴(kuò)展因子或通過(guò)生物量收獲,實(shí)測(cè)這兩個(gè)因子,才能將所有林型、樹(shù)種的材積轉(zhuǎn)換為生物量。本課題通過(guò)樣地調(diào)查的資料獲取材積-生物量〔碳儲(chǔ)量的關(guān)系,以及枝、葉、根體積與生物量的關(guān)系〔見(jiàn)7.1節(jié),本課題通過(guò)調(diào)查建立的林木個(gè)部分蓄積與生物量、碳儲(chǔ)量的回歸方程,估算基于森林資源清查的碳儲(chǔ)量。7.2.1森林資源清查數(shù)據(jù)的歸類整理在省區(qū)〔或自治區(qū)內(nèi),以地級(jí)市〔縣為基本單元,按省區(qū)匯總,收集最近一次的森林資源現(xiàn)狀分布和歷史時(shí)期的森林資源動(dòng)態(tài)分布的統(tǒng)計(jì)資料。包括以下內(nèi)容：〔1確定主要森林類型、林種和林齡級(jí)等?！?天然喬木林按樹(shù)種組成分為闊葉林、針葉林和針闊混交林的面積和蓄積構(gòu)成；每個(gè)類型進(jìn)一步按齡組分為幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過(guò)熟林的面積和蓄積構(gòu)成?！?人工喬木林按樹(shù)種組成分為闊葉林、針葉林和針闊混交林的面積和蓄積構(gòu)成；進(jìn)一步區(qū)分優(yōu)勢(shì)樹(shù)種〔如松樹(shù)、杉樹(shù)、桉樹(shù)等的面積和蓄積構(gòu)成；主要優(yōu)勢(shì)樹(shù)種進(jìn)一步按齡組分為幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林和過(guò)熟林的面積和蓄積構(gòu)成。〔4天然和人工竹林的面積和蓄積構(gòu)成。〔5上述林木以外的經(jīng)濟(jì)林的面積和蓄積構(gòu)成。〔6四旁林的面積和蓄積構(gòu)成。7.2.2生物量轉(zhuǎn)換與擴(kuò)展因子〔1生物量與材積之間的轉(zhuǎn)換為了把森林蓄積轉(zhuǎn)變?yōu)樯锪?就需要應(yīng)用生物量轉(zhuǎn)換與擴(kuò)展因子,縮寫(xiě)為BCEF〔IPCC2007。本課題通過(guò)野外調(diào)查建立生物量回歸方程,估算樹(shù)干材重量和非材積組分重量的比例,從而建立省區(qū)內(nèi)優(yōu)勢(shì)樹(shù)種和主要樹(shù)種的BCEF因子。再根據(jù)BCEF因子,結(jié)合由森林資源清查資料獲取的蓄積量信息估算碳儲(chǔ)量。BCEF因子確立與生物量方程的建立同步,分以下步驟,其中步驟1-5與7.1.1節(jié)"以省區(qū)為單位生物量〔碳儲(chǔ)量方程的建立"的操作步驟一致。步驟1：按森林類型、林種或林齡級(jí),確定調(diào)查樣地。步驟2：同一森林類型,確定調(diào)查樣地的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種〔組、次優(yōu)勢(shì)樹(shù)種組和其它樹(shù)種〔組。步驟3：每樹(shù)種〔組,至少選取30棵標(biāo)準(zhǔn)木,代表天然林或人工林不同胸徑、不同林齡級(jí)和不同地區(qū)的樹(shù)木。步驟4：測(cè)量所選樹(shù)種〔組中每棵標(biāo)準(zhǔn)木的胸徑和樹(shù)高。步驟5：全收獲法收獲標(biāo)準(zhǔn)木,把地上生物量分解成樹(shù)干,枝椏和葉等剩余部分,并稱重。同時(shí),測(cè)定樹(shù)干材積和重量,枝椏和葉等剩余部分的生物量。步驟6：通過(guò)已建立的、與樹(shù)種〔組對(duì)應(yīng)的生物量方程,計(jì)算樣地內(nèi)所有樹(shù)種〔組的樹(shù)干、枝椏和葉生物量。步驟7：樹(shù)木蓄積量與材積的比值,即為生物量擴(kuò)展因子〔BEF,再乘以密度,估算出生物量轉(zhuǎn)變和擴(kuò)展因子〔BCEF。生物量擴(kuò)展因子〔BEF=〔樹(shù)木蓄積/ha/〔樹(shù)木材積/ha。生物量轉(zhuǎn)換與擴(kuò)展因子〔BCEF,t/m3=BEF×木材密度〔t/m3通常,基于樹(shù)木生物量〔樹(shù)干材積與胸徑、樹(shù)高的數(shù)據(jù),可以建立估算樹(shù)木生物量〔材積的回歸方程,計(jì)算生物量擴(kuò)展因子。因此,根據(jù)木材材積或生物量〔m3或t/ha來(lái)估算生物總量,有兩種方法：總生物量〔t/ha=木材總生物量〔ton/ha×BEF總生物量〔t/ha=每m3蓄積的木材生物量〔m3/ha×BCEF。步驟8：按照上述方法,估算其它森林類型的BEF和BCEF因子。步驟9：通過(guò)不同森林類型的BEF和BCEF因子,估算全省所有森林類型的生物量。步驟10：根據(jù)各組分碳含量,將生物量轉(zhuǎn)換成碳儲(chǔ)量和碳密度?！?林木地上碳儲(chǔ)量與林下灌草碳儲(chǔ)量的關(guān)系前面闡述了林下灌木草本植物生物量的測(cè)定方法〔7.1.1.節(jié),但仍然缺乏如何通過(guò)林木地上生物量估算林下灌草植物生物量的方法。具體步驟如下。步驟1：按森林類型、林種、林齡級(jí)等對(duì)樣地調(diào)查資料進(jìn)行歸類。步驟2：對(duì)于相同森林類型,以樣地為單元匯總林木地上部分生物量和林下灌木草本生物量。步驟3：根據(jù)碳含量,將生物量換算成碳儲(chǔ)量。步驟4：按森林類型,繪制林木地上碳儲(chǔ)量與灌草植物碳儲(chǔ)量的散點(diǎn)圖。步驟5：對(duì)上述散點(diǎn)圖進(jìn)行擬合,得到林木地上碳儲(chǔ)量與林下灌草碳儲(chǔ)量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。步驟6：其它森林類型,重復(fù)上述步驟,得到與該林型對(duì)應(yīng)的林木地上碳儲(chǔ)量與林下灌草碳儲(chǔ)量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。步驟7：通過(guò)林木地上部分碳儲(chǔ)量與林下灌草碳儲(chǔ)量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式,估算全省所有森林類型的灌草層碳儲(chǔ)量。〔3地上與地下生物量的關(guān)系按照喬木和灌木分別建立地上與地下生物量關(guān)系：〔一、喬木地上與地下碳儲(chǔ)量的關(guān)系喬木的地上與地下生物量或碳儲(chǔ)量的關(guān)系通過(guò)如下步驟建立：步驟1：按森林類型、林種、林齡級(jí)等對(duì)樣地調(diào)查資料進(jìn)行歸類。步驟2：對(duì)于相同森林類型,以樣地為單元匯總喬木地上生物量和地下生物量。步驟3：根據(jù)碳含量,將生物量換算成碳儲(chǔ)量。步驟4：按森林類型,計(jì)算地下生物量碳儲(chǔ)量與地上生物量或碳儲(chǔ)量的比值,即根/冠比。步驟5：其它森林類型,重復(fù)上述步驟,得到與該林型對(duì)應(yīng)的平均根冠比值。步驟6：應(yīng)用上述比值,估算全省所有森林類型活立木的根系碳儲(chǔ)量。也可以通過(guò)建立地上與地下碳儲(chǔ)量方程來(lái)估算,具體做法是：①根據(jù)森林類型或林種,選擇適宜的生物量估算方程；②在方程中代入地上生物量,得到根生物量；③根據(jù)碳含量,將生物量轉(zhuǎn)換成碳儲(chǔ)量；④將各森林類型地下碳儲(chǔ)量匯總,得所有森林類型的地下碳儲(chǔ)量?！捕⒐嗄镜厣吓c地下生物量的關(guān)系灌木的地上與地下生物量或碳儲(chǔ)量的關(guān)系通過(guò)如下步驟建立：步驟1：按森林類型、林種、林齡級(jí)等對(duì)樣地調(diào)查資料進(jìn)行歸類。步驟2：對(duì)于相同森林類型,以樣地為單元匯總灌木草本的地上和地下生物量。步驟3：根據(jù)各組分的碳含量,將生物量換算成碳儲(chǔ)量。步驟4：按森林類型,繪制灌草地下生物量碳儲(chǔ)量與地上生物量碳儲(chǔ)量的散點(diǎn)圖。步驟5：對(duì)步驟4的散點(diǎn)圖進(jìn)行擬合,得到灌草地上碳儲(chǔ)量與地下碳儲(chǔ)量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。步驟6：其它森林類型,重復(fù)上述步驟,得到與該林型對(duì)應(yīng)的灌草地上碳儲(chǔ)量與地下碳儲(chǔ)量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。步驟7：建立全省所有森林類型灌草地上與地下生物量碳儲(chǔ)量之間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)方程?！?地上生物量與死地被層碳儲(chǔ)量之間的關(guān)系死地被層包括枯死木和凋落物,按照如下步驟估算其碳儲(chǔ)量：步驟1：在省區(qū)內(nèi),按森林類型、林種、林齡級(jí)等對(duì)樣地調(diào)查資料進(jìn)行歸類。步驟2：對(duì)于相同森林類型,以樣地為單元匯總地上生物量〔喬木+灌木+草本、枯落物量、枯死木量。步驟3：根據(jù)上述各組分的碳含量,將生物量換算成碳儲(chǔ)量。步驟4：按森林類型,繪制樣地地上碳儲(chǔ)量與枯落物〔或枯死木碳儲(chǔ)量的散點(diǎn)圖。步驟5：對(duì)步驟4獲得的散點(diǎn)圖進(jìn)行擬合,得到地上生物量碳儲(chǔ)量與枯落物〔或枯死木碳儲(chǔ)量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。步驟6：其它森林類型,重復(fù)上述步驟,得到與該林型對(duì)應(yīng)的樹(shù)木地上生物量碳儲(chǔ)量與枯落物〔或枯死木碳儲(chǔ)量的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。步驟7：應(yīng)用上述關(guān)系式,估算全省所有森林類型的枯落物〔或枯死木碳儲(chǔ)量?！?地上碳儲(chǔ)量與土壤碳儲(chǔ)量的關(guān)系步驟1：在省區(qū)內(nèi),按森林類型、林種、林齡級(jí)等對(duì)樣地調(diào)查資料進(jìn)行歸類。步驟2：對(duì)于同一森林類型,以樣地為單元匯總地上生物量〔喬木+灌木+草本、枯落物量、枯死木量。步驟3：將上述各組分生物量乘以其碳含量,得到各組分的碳儲(chǔ)量。步驟4：根據(jù)各層土壤碳含量、土壤容重、土層厚度等,得到土壤碳儲(chǔ)量。步驟5：按森林類型,繪制樣地地上碳儲(chǔ)量與土壤碳儲(chǔ)量的散點(diǎn)圖。步驟6：對(duì)步驟5獲得的散點(diǎn)