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北半球森林生物量及 全球森林变化的评价

北半球森林生物量及 全球森林变化的评价. 方精云 北京大学环境学院生态学系 2006 年 11 月 16 日. 一、北半球中高纬度地区的 森林生物量被过大估算. 1. 估算区域森林生物量碳库的方法. 平均生物量法 : Total biomass=Area×mean biomass density 2) 平均生物量换算因子法 : ( BEF: biomass expansion factor, defined as ratio of total biomass to timber volume)

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北半球森林生物量及 全球森林变化的评价

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  1. 北半球森林生物量及 全球森林变化的评价 方精云 北京大学环境学院生态学系 2006年11月16日

  2. 一、北半球中高纬度地区的 森林生物量被过大估算

  3. 1. 估算区域森林生物量碳库的方法 • 平均生物量法: • Total biomass=Area×mean biomass density • 2) 平均生物量换算因子法: • (BEF:biomass expansion factor, defined as ratio of • total biomass to timber volume) • Total biomass = total volume×BEF • 3) 连续生物量换算因子法

  4. (样地尺度) (区域尺度) (国家尺度) Y = 连续生物量换算因子法 ●能够反映林龄、立地质量、林分密度等对生物量的影响，所以利用森林面积、蓄积以及BEF值就可以准确地估算一个区域或国家的森林生物量,而不需要考虑林龄、立地、密度等因素。 ● 实现了由样方调查到区域和全国估算的尺度转换。 ● 广泛应用到从温带林到热带雨林的各种森林类型中。 ● 由于可以估算过去的生物量变化，从而使建立长时间序列的生物量动态数据库成为可能。

  5. 从样方测定转换到区域估算的理论证明 Eq. 1 can be rewritten as Eq. 2. For direct field measurements, if a given forest type is composed of n stands, and their area, mean volume and mean biomass are Ai, xi,and yi, then the total biomass (Y1) can be expressed as: On the other hand, in forest inventory, if total forest area and total volume for a given forest type are A and X, then its mean volume can be estimated as: The total biomass (Y2) for this forest type is: where A and y are total forest area and mean biomass. Thus, we have: Y1 = Y2 This is to say, theBEF obtained from direct field measurement is applicable to an estimation of regional and national forest biomass. (2) (1); (3) = (4) = (5) (6)

  6. Region Forest Area (106 ha) Total C (Pg) C density (Mg.ha-1) Alaska 52.2 2.2-2.3 41.3-43.8 Canada 404.2 14.5 35.9 China 102.2-108.6 4.5-4.6 42.6-43.5 Conterminous US 243.8-245.9 13.8-13.9 56.0-56.8 Europe 182.0 7.3 40.1 Japan 23.9-25.0 1.2 46.0-50.4 Russia 763.5 32.9 43.0 Total in 1990 1777 77.6 43.6 2. 北半球森林生物量的估算 Table 1. Forest C pools in major regions of the northern latitudes in around 1990. All estimates are based on forest inventory data.

  7. Veg. Forest area Total C C density Time Reference zone (106 ha) (PgC) (MgC/ha) period 1 3250 338 104 1960s Whittaker & Likens 1975 2 1850 200 108 1960s Ajtay et al. 1979 3 3180 306 78 1970s Olson et al. 1983 4 4700 376 80-94 1970s Prentice and Fung 1990 5 2010 129 63 1987-90 Dixon et al. 1994 6 3210 225 70 1990 Cao & Woodward 1998 7 2020 126 62 1980s White et al. 2000 8 2410 147 61 1980s Watson 2000; IPCC 2001 9 2410 196 104 1980s Saugier et al. 2001 10 1865 80 43.1 1990s Liski et al. 2003 11 1777 78 43.6 1990 In this study Table 2. Biomass C density (above- and below-ground) estimates in the mid- and high latitudinal zone, based on different authors.

  8. 3. 树高决定北半球森林生物量的大小 (a) aboveground biomass and height (b) aboveground biomass per forest space (BPS) with forest height for forests in three continents: East Asia, Europe and North America.

  9. Relationships between aboveground biomass and height for forests taller than 10 m across the main countries of mid and high latitudes in the Northern Hemisphere.

  10. Relationships between mean forest age and forest height for the northern regions (USA, Canada, East Asia, and Europe)

  11. Mean forest height, aboveground biomass and aboveground biomass per forest space (BPS) in main regions of the northern latitudes. Only data with forest height >10 m were used for calculations. BPS 恒定法则? 1.0 kg/m3

  12. 4. 小结 1、过去的估算过大：平均生物量密度为43.6 Mg C.ha-1，范围为36-56 Mg C.ha-1. 此值是以往估算的0.40 to 0.70 (61-108 Mg C.ha-1). 2、地上生物量与树高成正比，在郁闭森林中，单位森林空间的乾物质一定，即约为 1.0 kg/m3. biomass in Mg/ha = 10.63 (height in m) 3、不同区域和国家生物量的大小由树高或立地质量所决定

  13. 二、全球森林变化的分析 1.森林转变发生在世界各地 2.森林恒等式及其全球森林变化的分析 3.中国森林的变化

  14. 1.森林转变发生在大多数温带国家 法国 Forest transition: 由毁林向森林恢复的转变 美国 亚洲，如中国、日本和韩国，森林转变发生在最近的30－50年！

  15. 2.森林恒等式及其全球森林变化的分析 森林恒等式(Forest identity) 定义：由两个或两个以上可测定的森林变量计算某一区域森林特征值的数学式。 对应于不同的目的，可以有森林蓄积量恒等式及其变化率恒等式，森林生物量及变化率恒等式，森林碳储量及其变化率恒等式。

  16. 森林蓄积量恒等式 已知某一区域的森林面积(A, ha)和平均林分密度(D, m3/ha)，则森林蓄积量(V, m3)一定为： V (m3) = A (ha) × D (m3/ha) (1) 蓄积量变化率恒等式 由(1)式，得到： Ln (V) = ln (A) + ln (D) (2) 那么，森林蓄积变化率恒等式： (3) 简写成：v = a + d(4)

  17. 生物量恒等式 如果生物量与蓄积量的转换因子为B，则生物量恒等式为： M (tons) = A × D × B (ton/m3) 生物量变化率恒等式 简写成： m = a + d + b

  18. 碳储量恒等式 生物量转换因子为B，生物量含量率为0.5, 则森林碳储量恒等式为： M (tons) = A × D × B ×0.5 (ton/ton) 碳储量变化率恒等式： 简写成： m = a + d + b

  19. 50个面积最大的国家的森林分析(1990-2005) FAO数据

  20. 森林变化率(v)与人均GDP有关：4700 US$ 是一个阈值，但中国和印度例外。

  21. 面积 碳储量 90－05年间, 各国森林面积,密度及总碳储量的对比 每个点表示每个国家。内插的小图表示15年间相对差值的频度分布。 面积: 45%的国家增加,50%减少 密度:70%的国家增加,20 %减少 碳储量:52％增加，43％减少 密度

  22. 与世界主要国家相比，中国的特点: 中国是最大的发展中国家，又是人工造林最大的国家，所以，本研究很重视中国。 1、森林面积增加最快，但单位面积的蓄积量变化不明显，主要由于幼林较多； 2、由于幼林占很大比例，中国森林提供的木材和碳汇具有很大的空间； 3、中国不遵循人均GDP与森林覆盖率有关的世界趋势，说明政府政策的重要性； 4、中国进口木材速度和数量都非常显著，需要引起政府的注意，可能会受到中国在破坏世界环境的指责。

  23. 3.中国森林的变化 中国森林面积变化率(a)和林分密度变化率(d)的年际变化。 近10年来，面积变化率增加很快，但密度变化率却呈下降趋势。 面积 密度

  24. Jiangsu 我国各省区面积变化率(a)和密度变化率(d)的比较 (1980s-1990s) (1) 特大城市a和d都在显著增加；a以天津增加最快；d以上海增加最大。 (2)大多数省份a和d都在增加；江苏a增加较小，但d增加显著。 (3) 江西、四川等省份a在增加，但d在减小；相反，山东和宁夏a在减小，而d在增加。

  25. 面积变化率(%) 我国各省区水平森林特征值年变化率的比较 (1980s-1990s)

  26. 林分密度变化率(%) 碳储量变化率(%)

  27. 谢谢！

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