森林生态系统固碳现状、速率、机制和潜力研究实施方案细则

./中国森林生态系统固碳现状、速率、机制和潜力研究实施方案细则目录第1章本实施方案细则的适用范围1第2章课题概况2第3章资料收集与汇总43.1本课题涉及到的已有资料43.2本课题调查资料4第4章抽样原则64.1片区的划分64.2网格的划分与调查样地数量的确定74.3样地调查面积的确定84.4省区内样地分配原则94.5特殊考虑12第5章样地设置145.1样地类型145.2样地位置的定位145.3样地形状和大小155.4样地围取与标识155.5样地的位置及略图165.6样地的一般记载16第6章样地调查186.1样方的划分186.2样地调查196.3土壤调查22第7章森林生态系统碳储量的估算277.1以省区为单位的生物量〔碳储量方程的建立277.2基于样地调查的碳储量估算287.3基于森林资源清查的碳储量的测定33第8章森林生态系统固碳速率的估算398.1数据资料收集398.2固碳速率的估算方法39第9章森林生态系统固碳潜力的估算419.1数据资料来源419.2固碳潜力的估算方法41附录1野外样地调查操作指南431.1野外作业安全431.2全球定位系统〔GPS441.3设置样地451.4立木调查461.5竹林511.6枯死木521.7枯立木531.8枯倒木551.9枯枝落叶层561.10土壤碳采样58附录2解析木与生物量回归方程612.1如何做解析木612.2生物量回归方程65附录3森林土壤与植物体有机碳的测定方法673.1土壤有机质测定673.2植物体碳的测定方法72附录4数据质量控制与保障754.1野外测量的质量保障754.2实验室测量数据的质量保障764.3数据录入的质量保障764.4数据存档的质量保障77附录5野外调查与室内测定分析数据表格式785.1森林样地基本信息表785.2野外植物调查--乔木层记录表795.3野外植物调查--灌木层记录表805.4野外植物调查--草本层记录表815.5凋落物动态调查记录表825.6凋落物现存量调查记录表835.7粗死木调查记录表845.8乔木标准木树干解析记录表855.9灌木标准木树干解析记录表865.10草本层生物量调查记录表875.11生物量〔蓄积与测树因子的异速关系表885.12土壤野外调查采样记录表895.13观测采样地土壤剖面调查905.14有机质分析原始记录表925.15统计单元〔省区调查资料汇总表93附录6已有资料收集整理表格956.1．面上资料956.2.森林资源清查资料996.3．已发表的研究结果101主要参考资料中国生态系统研究网络〔CERN植物观测规范中国生态系统研究网络〔CERN土壤观测规范土地利用、土地利用变化和林业优良做法指南BrownS.陆地碳测量方法指南李怒云,吕佳编译.林业碳汇计量XX省森林资源一类清查操作规范.第1章本实施方案细则的适用范围与土地利用方式相关的陆地生态系统变化,如森林砍伐、森林退化等会增加大气中CO2浓度,成为碳源；造林和林地生产力的提高能增加从大气中吸收CO2,起到碳汇的作用。我国气候类型多样、地理地貌复杂、森林生态系统类型繁多,且受区域不同人为干扰和经营管理措施的影响,目前仍然缺乏在全国尺度水平上对森林生态系统碳储量、固碳速率与潜力的测定和评估的统一和规范化的方法体系和实用指南。而且,已有的关于我国森林生态系统碳储量的研究往往局限于某地理区域或植被类型,缺乏跨区域的联合和对比研究。再者,以森林蓄积数据资料为基础的森林生态系统碳储量估算存在较大的不确定性,且常常未包括林下植被、地表枯落物、根系以及土壤等组分的碳量。因此,迫切需要制定适合于我国森林生态系统对其碳储量、固碳速率与潜力进行测定的规范化方案和方法,为我国森林生态系统碳测定、研究与评估提供一个相对统一的、规范化的方法和操作指南,也作为核查本碳课题实施效果的验收依据。主体内容包括：课题概况数据收集与汇总抽样原则4样地设置5样地调查6森林生态系统碳储量的估算7森林生态系统固碳速率的估算8森林生态系统固碳潜力的估算附录内容包括：1野外样地调查及测定操作指南2解析木与生物量回归方程3植物、土壤碳含量的测定方法4数据质量控制与保障5野外调查与碳测定数据表第2章课题概况根据自然地理和植被类型的空间分布特征,把我国森林分为6大片区,按两个阶段开展本课题的工作。第一阶段：根据各片区的面积和森林类型及其演替序列,采取统一的标准和方法对我国森林生态系统碳储量分片进行调查；同时,对森林资源清查资料进行同化,建立调查数据与清查资料的合理关系；采用遥感反演和模型模拟相结合的手段；通过三种手段分别从区域和全国尺度上准确地估算我国森林生态系统的碳汇现状、速率。第二阶段：在第一阶段工作的基础上,根据植被类型的代表性,依托各片区的野外台站和前期工作基础,对森林生态系统的理论最大固碳潜力、现实固碳潜力和相对固碳潜力以及相应的固碳速率进行研究,①估算和阐明我国森林生态系统的固碳潜力；②通过对自然环境梯度上自然生态系统固碳过程的研究,探讨我国森林生态系统自然固碳速率和潜力的形成机制；③通过对演替序列上不同森林生态系统和各种人类经营活动下人工林生态系统固碳过程的研究,探讨我国森林生态系统现实固碳速率和现实固碳潜力的人工调控机制和措施；④通过对森林生态系统各组分结构的变化研究,探讨各区域森林生态系统碳库稳定性的维持机制。本课题研究成果为我国在国际环境外交谈判中争取更多的排放权和指导各区域进行面向碳汇功能的森林经营管理提供理论依据。本实施方案细则主要针对第一阶段工作,并规范固碳潜力的计算方法。本课题以省为基本单元开展工作,各省区按照统一的方法收集森林资源清查资料,在对省区内森林分布基本情况掌握的基础上选择布置具有代表性的森林,按照本方案统一的方法设置调查样地,对森林生态系统内各组分进行调查。各省区在进行调查的同时还应收集整理相关的面上资料、森林资源清查资料以及发表过的相关研究结果。两个部分数据构成各省区的数据库,片区内各省资料汇总构成片区数据库,六大片区资料汇总为全国森林生态系统固碳研究数据库。各片区、省区数据收集完成之后,采用统一的方法对碳储量和固碳速率、潜力进行研究,分别形成片区和省区的研究报告,最后汇总为全国森林固碳现状、速率、机制和潜力的研究报告〔图2.1。图2.1中国森林生态系统固碳现状、速率、机制和潜力研究技术路线图第3章资料收集与汇总准确获取中国森林生态系统的碳储量是全面评估中国森林碳汇功能、固碳速率和潜力的基础。这一工作的完成是建立在获取已有资料和本课题调查资料基础之上的〔图3.1.。3.1本课题涉及到的已有资料〔1面上资料。包括各统计单元〔省有关社会经济状况、土地利用方式的历史资料,以及历年气候状况〔包括月平均气温、逐月降水量、年积温和对极端气候现象如洪涝灾害、台风、冰冻等的记录。〔2森林资源清查资料。我国已经进行了7次森林资源清查资料,这些资料的获取是合理设置代表性调查性样地的基本依据,也是估算我国森林固碳速率的必需资料。各统计单元需收集至少3-4次辖区内各市森林类型、分布面积、蓄积量、龄级等资料〔见附录6。〔3正式发表过的相关研究结果。指研究论文、专著、公开发表的报告和年报。各统计单元应当收集发表过的与本辖区内森林生态系统生物量、生产力、碳储量等相关的研究论文及其他文献,并且按照统一的格式〔见附录6进行整理汇总,作为本课题研究的辅助材料。〔4森林台站的长期监测资料。本课题涉及到约20个左右的关键森林台站,各台站对站区内典型森林生态系统生物、土壤、大气、水文的长期观测资料是本课题探讨森林固碳机制的重要资料。考虑森林台站有关数据已有统一的格式,本方案不对此数据进行说明。3.2本课题调查资料本课题调查资料指严格按照本实施方案细则对代表性森林生态系统林木生物量、活地被层〔灌木草本层、死地被层〔凋落物和粗死木质残体和矿质土壤层碳储量进行调查的结果。本课题调查资料可以直接用于计算森林生态系统碳储量,还可以建立材积-碳储量关系、地上-地下碳储量关系、地上部分生物量-地被物碳储量关系,从而实现与历史资料的切合,使得森林资源清查资料数据服务于本课题,并且能够为合理估算我国森林生态系统固碳速率,预测固碳潜力提供依据。各统计单元按照附录6的格式对本省样地的调查结果进行汇总。图3.1中国森林生态系统固碳现状、速率、机制和潜力研究数据库结构示意图第4章抽样原则合理抽样布置野外调查样地,是影响森林生态系统碳储量、固碳速率的测定与评估准确性的关键。本课题根据我国气候、自然地理和植被类型空间分布的实际情况,兼顾课题管理和实施的可操作性,采用抽样与行政区划分相结合的方法,对我国陆地森林生态系统进行抽样和野外调查样地的布设。4.1片区的划分根据气候条件基本一致、地域相邻、植被类型相似、植物种类分布趋同的原则,在全国范围内,将我国森林生态系统分为温带针叶针阔叶混交林片区、暖温带落叶阔叶林片区、亚热带常绿阔叶林片区、热带雨林季雨林片区、中西部温带植被片区和青藏高原高寒植被片区,共6大片区,其中亚热带常绿阔叶林区域分为北部片区和南部片区两部分,各片区分布情况列入表4.1：表4.1.七大片区分布情况片区省区温带针叶针阔叶混交林片区XX、XX、XX、XX中西部温带植被片区XX、XX、新疆暖温带落叶阔叶林片区XX、XX、北京、天津、XX、XX、XX亚热带常绿阔叶林北部片区XX、XX、XX、XX、上海、XX、XX亚热带常绿阔叶林南部片区XX、XX、XX、广西、XX、XX热带季雨林、雨林片区XX、XX青藏高原高寒植被片区XX、XX4.2网格的划分与调查样地数量的确定根据各片区植被类型分布特点及其变异程度,确定不同片区网格单元大小：热带、亚热带片区网格面积为100km2〔约为0.1o经纬网格,暖温带区网格面积为400km2〔约为0.2o经纬网格,温带与青藏高原区网格面积为900km2〔约为0.3o经纬网格。由此在全国设置35800个网格〔图4.1,其中900km2网格6700个,400km2网格2400个,100km2网格26700个。考虑各省区森林覆盖率情况,全国森林面积对应的网格数为12161个〔195万km2,其中726分布在900km2网格区域,516个分布在400km2网格区域,10919个分布在100km2网格区域。图4.1基于气候带和植被类型的网格分布图参照《IPCC优良做法指南》对系统随机抽样的建议,充分考虑我国森林分布现状、林业经营管理、重大林业工程,以及本课题与遥感、草地、农田、重大生态工程固碳等课题的内在联系,本课题抽取380个网格进行调查。调查网格占森林网格总数〔12161的3.1%,调查网格面积共16万km2,约占森林面积的8.3%。按每个网格内布6-8个样地计〔样地数取决于森林类型的复杂程度,在全国设置2600个样地。样地的分布则综合考虑各片区森林面积权重、森林类型复杂程度、林业经营管理强度、土地利用/土地覆盖变化、人口密度、三大流域分布等情况。在森林类型复杂程度较高的热带亚热带区域和人口稠密、人工林分布较集中的暖温带片区设置样地数较多,而在森林分布相对集中、森林类型相对简单的温带和青藏高原区域设置样地数相对较少。各片区样地数量列于表4.2：表4.2各片区调查样地数量片区样地数量温带针叶针阔叶混交林片区370中西部温带植被片区200暖温带落叶阔叶林片区400亚热带常绿阔叶林北部片区410亚热带常绿阔叶林南部片区670热带季雨林、雨林片区280青藏高原高寒植被片区2004.3样地调查面积的确定遵循群落调查最小面积法〔种—面积曲线关系,充分考虑区域性、样地代表性和调查涉及的工作量,确定不同区域各类森林样地调查面积〔表4.3。次级样方〔II、III级等的大小及设置详见样地调查方法部分。表4.3不同气候区植被类型森林生态系统样地调查面积气候带调查样地面积〔m2天然林人工林经济林疏林灌丛园林绿化幼龄林中龄林近熟林成熟林过熟林热带1200600800800800800500500根据实际情况而定,总调查面积不小于500m2亚热带1200600800800800800500500暖温带800500600600600600400400温带500400500500500500400400青藏高原高寒区5004005005005005004004004.4省区内样地分配原则以省〔自治区、直辖市对应的样地数量为基础,以省区内所辖地级市〔县为基本单元,收集森林资源清查数据资料,按省汇总。然后,根据各省区内森林类型、各类森林的面积、蓄积构成及其地域分布权重,设置各类森林的调查样地数,并确定所设样地的空间〔地域分布。以下是根据XX省森林资源清查资料,对XX省的调查样地进行分配的例子。〔1省内样地设置所需的基础资料1森林资源现状分布图2自然林按针叶林、针阔混交林,优势树种及龄组的面积和蓄积构成3人工林按优势树种、龄组的面积和蓄积构成4上述各类森林的面积、蓄积及其地域〔市、县分布〔2森林类型划分及样地数分配首先,根据XX省地级市〔县各类森林的蓄积〔或面积资料,绘制森林蓄积〔或面积的地域分布图,图4.2所示为XX省所辖21个地级市各市的森林蓄积量〔A和面积〔B分布情况。图4.2XX省21市森林蓄积量〔万m3,图A和面积〔万ha,图B分布图其次,根据各地市〔县的森林类型、蓄积与面积构成特点及地理分布等情况,将全省森林划分为若干调查区域。在划分调查区域时,尽量考虑类型相似或地域上相邻的同类森林归为同一区域。根据XX省森林资源的地域分布特点〔图4.3.,可以划分为5个调查区域,即粤北〔XX、XX、XX、XX；粤东〔XX、XX、揭阳、XX、XX；珠三角〔XX、XX、XX、XX、江门、XX、XX；粤西〔XX、XX、XX、茂名；XX与雷州半岛。各个调查区域的地理分布见图4.3。图4.3XX省森林调查区域示意图再次,根据森林资源清查资料,计算各片区森林蓄积〔或面积占全省森林总蓄积〔或总面积的权重,得到各片区的调查样地数〔表4.4。表4.4按片区森林蓄积<或面积>的权重得到的样地数最后,将每个调查区域的森林划分为自然林和人工林,之后进一步按优势树种组成及其蓄积〔或面积权重,计算各类森林的样地数。在实际操作的过程中,无论是自然林还是人工林,都需要将林龄考虑在内,即调查样地必须覆盖幼龄林、中龄林、近成熟林、成熟林和过熟林,可以根据全省各类森林的蓄积权重和地域分布情况,统筹考虑样地的合理布局。具体参照XX省粤北调查区域样地数分配原则〔表4.5。综合上述原则,给出XX省森林生态系统固碳调查样地分布示意图〔图4.4,供论证省区野外调查方案使用。表4.5XX省粤北调查区域样地数分配优势树种蓄积量〔m3×104权重%样地数面积〔hm2×104权重%样地数调整样地马尾松4442.80.224610.11109.00.264311.8912它软阔2860.80.14466.5158.50.14196.396杉木3173.10.16047.2250.90.12345.556针阔混2351.30.11895.3546.70.11345.105阔叶混1996.30.10094.5437.70.09134.114桉树1111.60.05622.5332.30.07843.532它硬阔1484.40.07503.3824.90.06052.723针叶混1287.90.06512.9324.50.05942.683湿地松729.30.03691.6611.00.02671.201它经济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图4.4XX省125个样地分布示意图4.5特殊考虑以上是根据不同调查区域内的森林蓄积<或面积>构成权重,确定省内各调查区域的样地数,根据区内优势树种的蓄积〔或面积权重,确定该区域样地分布的一般性原则。在统筹汇总时,各省区的上述各类森林样地调查数量及对应的调查面积应等于或大于该省区计划调查的样地总数和样地总面积。在实际操作的过程中,可以根据森林种类组成或结构的复杂情况,在不小于样地调查总面积的前提下,对调查样地面积进行调整,取得更多的调查样地数量。例如,在热带亚热带自然林中,因地形、地貌等因素,难于设置1200m2大小的完整样地,则可以分成2个600m2〔20m×30m,或3个400m2〔20m×20m的样地,分布在不同的坡向或坡位。这样做的目的是,尽量使调查样地有很好的代表性。再如,在人工林纯林中,由于树种单一、结构简单、均一性较好,调查样地面积不一定需要800m2,可以适当缩小为400m2〔20m×20m,多出来的样地数可以分配到其它人工林类型。这样做的目的是,尽量使我们的调查能够覆盖大部分人工林类型,尤其在人工林类型多、样地数又不够分配的省份〔情况,需要考虑。各省区根据上述原则,制定出调查样地分布图,并给出大致的经纬度信息,提供样地设置的依据。在课题任务实施之前,由课题协调组召集各省区负责人对各省区森林调查样地数量、分布的合理性和可操作性进行论证,具体见管理细则第十条、第二十五条和第二十六条。第5章样地设置在进行样地调查之前,需要正确设置样地。在样地设置过程中,样地类型的选择、样地形状与大小、样地位置的确定取决于所开展研究课题的目的要求、可操作性和人力经费等。为规范野外样地的设置,实现跨区域森林生态系统固碳研究数据资料的规范化和可比性,本课题提供以下关于野外调查样地设置的原则,供各省区承担此课题的研究人员和技术人员使用参考。5.1样地类型用于调查森林种类组成和测定生物量的观测场地,叫森林标准样地,简称森林样地。样地类型通常分固定样地〔或永久样地和临时样地两类。前者用于测树和样地调查,便于在以后间隔期内进行样地复查；后者通常为一次性调查,且用于标准木采伐、土壤采样等破坏性取样。在本课题中,统一采用固定样地,保证其中20%的样地在今后可进行复查,这部分样地称为可复查样地。固定样地需要对样地起点及四条边界进行固定,至少对样地起点做永久性标识。可复查样地,除了对样地起点做永久性标识外,尽可能对4条边进行永久标识,确保在下次复查时能找回原样地。可复查样地还需要对样地内每木检尺的树木逐一进行标记和定位绘图,确保在样地复查中对活立木的生长与死亡,以及新树木进级生长情况进行有效核查。这样,既可以对每株树木的碳储量变化进行估算,并以样地为单元进行汇总,还可以样地单元计算森林净碳积累。5.2样地位置的定位确定样地位置首先需要在森林分布图上确定调查样地的位置〔经度和纬度,坡向坡位等,然后在野外用GPS仪找到调查样地所处的实际位置。选择样地应遵循以下原则：〔1对所调查林分作全面踏查,掌握林分的特点,选出具有代表性的,即林分特征及立地条件一致的地段设置样地；〔2样地不能跨越河流、道路或伐开的调查线,且应远离林缘〔至少应距林缘为一倍林分平均高的距离；〔3样地必需设置在同一林分内,不能跨越林分；〔4样地设在混交林中时,其树种、林分密度分布应均匀。5.3样地形状和大小样地形状和大小的选择与测量的正确性与精度,时间和费用等密切相关。本课题统一规定,采用方形样地,而且样地的边长至少大于该地段最高树木的树高。如遇有特殊情形难于设置完整样地时,应保证不减少调查总面积的前提下分别设置样地。例如,在热带亚热带自然林中,因地形、地貌等因素,难于设置1200m2大小的完整样地,则可以分成2个600m2〔20m×30m,或3个400m2〔20m×20m的样地,分布在代表该地段森林的不同坡向或坡位。样地面积参照第4章中表4.3所示不同植被区森林生态系统样地调查面积进行。实际操作中根据地形地貌、森林种类结构的复杂性及空间均质性,可以适当调整调查样地面积,增加调查样地数量,但各省区调查样地的总面积不能减少。例如,在树种组成单一、林相整齐且株数密度较大的幼龄林和中龄林中,样地面积可适当缩小为100-200m2。经济林、竹林、四旁园林等可根据具体情况,设置适宜大小的样方进行调查。5.4样地围取与标识以样地的西南角为起点,顺时针方向用罗盘仪测角,皮尺量距离〔不得用视距。按照国际上通用的做法,本课题统一以水平投影面积为基础计算森林生物量、碳储量和土壤碳储量。如果整个样地落在坡度大于10o的坡面上,就应该通过下式进行校正。W=Ws×cosα式中,W表示坡面上样地边长,Ws代表在野外沿着坡面测量的边长,α为平均坡度,cos表示角度的余弦。例如,对于位于25°坡面上的样地,样地长为30m、宽为20m,则实际宽度=20×0.91,18.2m〔cos25°=0.91。因此,样地面积应该是30×18.2=546m2,而不是600m。如果固定样地的50%以上都落在大于10o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10o的斜坡上,就要移动样点中心,使得整个样地落在平缓面上。对于可复查样地,建议在样地中心位置和西南角点埋设钢筋水泥标桩或其它永久性标识。5.5样地的位置及略图样地设置好以后,应标记其所处的地点,记录样地的GPS定位坐标、坡向、坡度、坡位、海拔、方位及在林分中的相对位置,并将样地设置的大小、形状在样地调查表上按比例绘制略图。5.6样地的一般记载样地确定后,应按要求进行编号〔建议以"省区缩写+邮政编码"方式。记录各项自然条件,并把直接观测和简单测定所得到的结果,尽量记载下来,例如森林的树种组成、林龄、层次、结构、郁闭度、下木和草本地被植物的状况,调查土壤类型、基岩类型、土层厚度、腐殖质层厚度等。在人工林中,通过访问还要把造林的措施和经营活动情况记录下来,以便作为分析和讨论中的参考。样地调查记载格式如下,详见附录6。第6章样地调查本课题涉及的森林样地调查,旨在及时掌握森林生态系统碳储存的结构、数量与质量,消长动态规律,及其与自然环境,经济、经营管理等条件之间的相互关系；通过对调查获取森林生态系统各库碳储量现状,建立蓄积-生物量、地上-地下碳储量、乔木-地被层碳储量等关系,以期实现调查数据与面上资料的整合。为此,制定并规范样地调查的内容和方法,为跨区域森林碳储量、固碳速率与潜力的数据源采集与分析提供基本保障。6.1样方的划分以热带森林调查样地〔40m×40m=1600m2为例,将样地分成16个10m×10m的样方〔图6.1,然后以样方为单元进行林木调查、测定与记录。这样做,便于调查数据资料的统计和按样地进行汇总,也便于日后查询与核查。其它气候带森林样地的划分可参照执行。对于树种单一、林相较均匀的人工林样地,由于样地面积较小,可以直接以样地为单元进行调查。4030201010203040图6.1森林样地及样方划分示意图6.2样地调查6.2.1立木调查〔1起测径阶的确定参照国家林业部森林资源清查的操作规范,在自然林中,确定胸高直径〔距离树干基部1.3m处的直径大于5cm〔DBH≥5cm作为起测径阶。对于人工幼龄林,以DBH≥2cm为起测径级。〔2每木调查样地内所有DBH≥5cm的立木〔包括活立木和死立木,都必需逐一鉴别其种类,测定胸径、树高、冠幅和枝下高。记录树种时,如遇树种名不确定的立木,则应在调查记录表中注明其所在的样方和编号,采集标本带回经鉴定后,及时将树种名补回。胸径测量注意事项：a必须测定距地面1.3m处直径,在坡地量测坡上1.3m处直径,测定精度为0.1mm。b胸径尺必须与树干垂直且与树干四面紧贴,测定胸径并记录后,再取下轮尺。c遇干形不规整的树木,应垂直测定两个方向的直径,取其平均值。在1.3m以下分叉者应视为两株树,分别检尺。d测定位于标准地边界上的树木时,本着北要南不要,取东舍西的原则。e测者每测一株树,应报出该树种名、胸径大小；记录者应复诵。凡测过的树木,应用粉笔在树上向前进的方向作出记号,以免重测或漏测。f对于可复查样地,调查时每株树应挂牌编号,并在1.3m处作标记,便于复查。g对于冠折和干折的枯立木,需要测定其基径、胸径和实际高度,记录其腐烂等级。树高测量注意事项：a对于地势平坦,视线良好的森林,与每木检尺同时进行,测量起测径级以上的所有树种及其个体的树高。b>对于地势陡峭、树种丰富、结构复杂、视线差的森林,尤其是自然林,可分优势树种和次要树种两组,然后分别绘制胸径分布曲线图,计算每径级需要测定树高的株数。一般每个样地优势树种应测25-30株,中央径阶多测,两端逐次少测。通过绘制胸径-树高曲线图,可以由林分平均直径查出林分的平均高。对于次优势树种,可选择8-10株相当于平均直径大小的树木测高,取其算术平均值为平均高。c对于复层异龄混交林,分不同林层,按照上述原则和方法确定各林层及林分平均高。〔3林分〔树木年龄：用查数伐根上的年轮数,或用生长锥钻取最大和平均胸径树木的完整树芯,确定年龄。在混交林中,只确定优势树种的年龄。〔4林分郁闭度：①标准样地的两对角线上树冠覆盖的总长度与两对角线的总长之比,作为郁闭度的估测值。或在标准地内机械设置100个样点,在各点上确定是否被树冠覆盖,总计被覆盖的点数,并计算其频率,将此频率作为郁闭度的近似值。②树冠投影法：在方格纸上绘制标准地树冠投影图,从图上求出投影面积和标准地面积,用公式计算之。6.2.2测量竹子竹子生长呈浓密的灌丛状,其生物量甚至可在一个生态系统中占据主导地位。可参照6.2.1森林立木调查测定方法,通常需要记录种类,测定胸径和株高。对于丛生竹林,可通过计数一定面积样地中的竹干数量、平均高度和直径,从而推算到整个竹林。同时,需要按径级分布,选取并砍伐一定量的竹干,分株收获根、干、枝、叶生物量,实测每株的胸径和高度,以便建立一个竹林生物量和碳储量估算方程。6.2.3测量果树经济林果树经济林品种繁多,经营方式也千差万别,且受施肥、修枝等措施的影响。对于健康、树形完整、自然生长的经济林,可参考森林每木调查的方法进行,并伐取一定数量的标准木,建立其生物量和碳储量估算方程。对于经过修剪的径级林,需要测定50cm处直径,高度和冠幅,并伐取一定数量的标准木,建立其生物量和碳储量估算方程。6.2.4测量灌木灌木〔DBH<5cm,高度>50cm的调查可以通过在样地中随机选择4-5个10m×10m的样方中进行,以样方为单元进行每木检尺。通过伐取一定数量的标准木,建立一组基于基径、高度或冠幅为变量并适合当地情况的异速生长方程。对于高度小于50cm的小灌木,归为草本层。6.2.5测量草本幼苗植物草本幼苗层的生物量调查也可以在灌木调查的样方内进行。在每一个10m×10m调查样方内,围取1-2个2m×2m的小方框,将所有植物全部收获后,称重,取一定数量的代表性样本称鲜重后,带回实验室,烘干后测定其干重。6.2.6测量根系上述所有涉及收获的测定,都需要测定根系。对于单株砍伐的标准木,需全根挖出,尽量收集完整。对于草本幼苗层植物,需要将小方框内所有植物的根系挖出。根系挖出后,清除所有非根系物质,之后称鲜重,同时取一定数量的代表性小样本称鲜重后带回实验室烘干,测定其干重。6.2.7测量死有机质〔1枯死立木与活立木测量同时进行,将枯死立木划分为以下两类。第一类：树干上的许多枝条或嫩枝看上去像活的树木〔除了叶子不像以外；第二类：包含各种大大小小的枝条,当成树干。对于第一类枯死立木,采用与活立木相同的方法进行测量。对于第二类枯死立木,需要测量基径、胸径,以及测量或估算树干顶部的高度和直径。树干高度,可以用测角仪来测量,对于其直径则可以使用林分速测镜,或者采用透明测尺,用眼睛到树木和树木的外观宽度之间的比例来估算。为了计算在第二类枯死立木中的碳储量,还需要估计枯死立木的密度。〔2枯死倒木对于大的枯死木〔木材直径≥10cm,可以采用样线法进行有效测量,直径<10cm的枯死木则放在地表枯落物中进行测量。样带法的具体操作是：将两根50m长的直线放在样地上,间距20m,对所有在该方框中的枯死木,测量其两头直径、中央直径和长度；同时,估计枯死木的密度是属于良好、中等、腐烂中的哪一种；然后根据直径、长度和密度,可以得到枯死木的体积,再换算得到其生物量。〔3枯落物枯落层是指所有的在矿质土上面的直径<10cm的死有机物质。其中部分枯落物,如凋落叶片、枝条、草本和木炭等,但有些是难以辨别的有机物分解碎片。需要注意的是,那些直径<10cm的枯死木也包括在枯落物层中,一并进行测定。枯落物的调查可以参考灌草层的方法,或与灌草层调查同步。即,在测定灌草层生物量的样方内,选择代表性地段,布置1-2个2m×2m的小方框〔通常用PVC管或铝做成,将样方框里的所有枯落物收集并称重。同时,取1个有代表性的子样品称重后,带回实验室测定其干重。6.3土壤调查6.3.1土壤采样点的确定土壤采样与植物调查同步进行,即所有植物调查样方内,需同时采集土壤样品。为了提高估算不同林型不同龄级土壤碳的精确度,除了对所有植物样方进行采样外,还需要进行扩展性土壤采样,根据计算碳储量的需要,适当增加采样点。考虑到课题设定的最低样方数量不能完全覆盖绝大部分林型及其龄级,因此,对于没有植物样方而面积相对较大的林型或龄级,需要增加土壤采样点。此外,由于气候因素,同类型在省内不同区域间会有相当大的差距,如桉林土壤固碳量在XX省内南北间可达2倍以上的幅度,因而,对于面积大分布广的类型,要在不同区域间增加采样点。6.3.2植物样方内土壤的采集在每一个植被调查样方内,需要采集1个表土混合样〔0-20cm本课题最终版本是按照0-10,10-20,20-30,30-50,50-100进行分层采集,4个深层混合样〔20-40cm,40-60cm,60-80cm,80-100cm,以及挖1个土壤剖面,按发生层次采集相应层次的样品,并在剖面上测定土壤容重。本课题最终版本是按照0-10,10-20,20-30,30-50,50-100进行分层采集最表层〔0-20cm由于含有机碳高,土质疏松,而且变异性大,需独立采样,直接使用深20cm内径>3cm的土钻,在样方内随机选取6个点,取出小土体,混合成一个混合样。取表层样过程中,需注意两点,一是尽量保持每个小土体的完整性；二是在野外应将样品袋打开,让水分尽早蒸发,如条件许可,应尽快返回实验室进行风干。4个深层混合样〔20-40cm,40-60cm,60-80cm,80-100cm同样使用土钻采集,在样方内随机选取4-6个点,应用长1米的土钻打入土中,取出土壤,将最表层0-20cm丢弃,将20-40cm,40-60cm,60-80cm,80-100cm装袋,对应层次的土壤混合在一起。采样过程中的注意点同表层样。如果土壤剖面层次无法达到100cm的深度,则采样至基岩。采样层次间隔同样为20cm。如土壤层次为45cm,则采集0-20、20-40和40-60cm的样品,样品深至基岩下15cm,并在采样表备注栏中加以说明。6.3.3土壤剖面采样与容重测定本课题的一个重要目标是研究土壤的储碳机理,需要挖掘土壤剖面,并根据土壤发生层进行取样。在植物调查样方内,选取坡面稳定并能代表样方内最大面积坡面特征的位置,挖1m深土壤剖面,参照中国生态网络的技术规范,划分土壤剖面层次,并按层次采集土壤样品〔作层次内的全距采样。采样后,沿剖面按20cm本课题最终版本是按0-10,10-20,20-30,30-50,50-100进行分层采样间距测定土壤容重,一般采用环刀法,在每个间距内采3-4个环刀样。在最表层0-20cm,由于土质疏松,而且含土壤有机碳量高,需要取更多的样以准确估算土壤容重,规定在最表层0-20cm,再划分为3个层次采集环刀样,同样每个层次采集3-4个环刀样。每个环刀样独立装一袋,带回室内测定土壤容重,用于计算土壤的总碳储量。本课题最终版本是按0-10,10-20,20-30,30-50,50-100进行分层采样如果用土钻法采集的样品量偏少,可以在此剖面上按相应间距采集一定量土壤,分别装袋,带回室内。6.3.4小土体的标准化无论是上层还是深层土壤,每个混合样是多个小土体混合而成的,本课题使用采土筒或类似的土钻法,使小土体标准化,即以一种机械、钢性的方式获得小土体,从而使不同的人员都能以同一标准采样,从而提高精确度,减小偏差。根据各地的实际情况,采土筒可以有所不同,以能适应当地土壤条件为原则,如土壤有机质含量较低、较紧实的土壤,以锐口直筒式为佳。采土筒的大致原则是,采集6个深度为20cm的小土体混合后,能达到一个混合样要求的最低取样量〔通常为1kg。如一个内径3cm的采土筒,采集6个容重为1.3g/cm3的表土,混合样重量为1.1千克。但深层样的量可减少。20cm锐口直筒式采样筒：它适合南方有机质含量较低的土壤,购置高强度钢管,裁成1米长,在一端量取20cm,侧面切去此段的1/3,成一侧开口,前端磨利成锐口。样管的上端钻一孔,可让小铁枝穿过,用作板动手把。取样时,直接用胶锤打入土中,至20cm位置,转动取样筒并取出。它不适合非常疏松干燥的土壤、含粗有机质很高的土壤以及石砾很多的土壤。此土钻较筒单,在普通五金加工厂极易制作,外形如图6.2.示。20cm图6.2.锐口直筒式采样筒示意图6.3.5特殊土壤的采集〔1石质土壤对于多石土质,无法使用土钻打入土体,这种情况下应当以多点采样的方式进行采样,使用土铲获得0-20cm土壤,注意每一点获得土壤的量在不同深度上尽可能一致,然后混合成混合样。深层样以挖剖面的方法采集,并按上述方法测定相应层次的土壤容重。如果石质过多,无法使用环刀进行容重测定,则采用特殊容重测定方法。测定最表层〔0-20cm容重时,在表土挖取深20cm的小坑,尽可能上下口径相一致〔圆柱状,收集挖出的全部土壤,测定其总重量,并取部分带回室内测定含水量,依此计算出小坑土壤的干重。为了测定小坑的容积,在小坑内放上尼龙薄膜,注水至坑的上沿,然后再用量筒测定其中水的总体积,即为小坑的容积。小坑土重除以容积,即为土壤容重。〔2泥炭土泥炭土的测量不同于土壤矿质土,因为其含水量特别高,很可能还有大块的浸透了水的木质残留物,容积密度是特别低,其体积会因为排水而发生急剧变化。体积变化源自沉淀和泥炭分解,而分解则是由于除去了空隙中的水和抽干泥炭土上层温度增加的结果。为测定泥炭土碳,需要重点考虑和分解相关的各种变化,而不是沉淀,这是测量泥炭土和矿质土之间的根本区别。以下是为估算泥炭土的碳变化的方法。沉淀：对沉淀的监测要靠一些经过校正并插在矿质土中的杆子来进行,并且要定期地测量容积密度。在有效地下水位上的泥炭深度：也就是地下水位以上的饱和区,相当于矿质土的毛细管边缘。这项测量是为了确定泥炭层厚度,这个厚度很可能会因为排水而发生变化。需要通过挖一些井,来监测泥炭土沉淀的位置变化。粗大的木质残留物：这一点是必须的,因为许多泥炭土,特别是在热带地区沼泽泥炭中,包含了大量的没有分解、浸透水的木头。比较适宜的评估方法是,挖一定数量和一定面积的小坑,把其中的木质和细质泥炭分开、称重,然后转化为单位体积下的烘干钟。6.3.6样品处理与储存由于采样获得的土壤受到强烈的干扰,土壤有机碳会加速分解,特别是在水分条件较好,温度又较高的条件下,这种效应相当明显。采集的样品在条件允许的情况下,应尽快运回室内,进行风干；如果在野外持续工作时间较长,应就地风干。风干过程中将样品弄碎,平铺在干净的白纸上,避免阳光直晒,经常翻动样品,压碎大块土,拣去植物残体。不能长时间摊在纸上不作进一步的处理,以免样品因灰尘造成污染。样品一般3~5天即可风干,时间长短与各地当时的气候有关。也可以将土壤进行低温烘干,烘箱温度控制在40C以内,内部必须有环流空气,特别要注意,温度不能太高,它会造成有机碳的直接分解。样品风干后磨碎和过筛,进一步拣去植物残体和其它杂物,直至没有明显大的杂物,拣出石块。用木滚筒反复研磨样品,过2mm筛〔10目,将大于2mm石子集中称重,研磨直至全部土粒通过2mm筛。样品装入磨口广口瓶中,内置外贴各一标签,写明编号、采样点,林型、深度、筛孔号、采样日期、采样人等详细信息。样品放置于阴凉、避日光直晒、避潮湿和有害气体的样品架上,所有样品必须按编号用专册登记,并在计算机上建立相应数据库,对样品作详细说明。从过2mm筛土壤中,用药匙以多点法取大致20g土壤作全量分析用。将样品进行细致的拣根,可以将样品先用60目筛筛分,对大于60目筛的部分进行拣根,之后,再将样品混合,并作进一步磨细,过100目筛。环刀样直接放入烘箱内,烘干至恒重,并称重,计算土壤容重。第7章森林生态系统碳储量的估算本课题选择野外设置样地进行调查测定,结合森林资源清查资料估算森林生态系统碳储量,因此涉及基于样地调查的生态系统碳储量的估算和基于森林资源清查资料并结合样地调查资料的碳储量估算两个部分。这样做有助于降低仅凭任何一种估算方法带来的不确定性和数据缺失等问题,为我国国家尺度水平上森林生态系统碳储量的估算提供规范化的参数和数据分析基础。根据课题设置,在以省区为基本统计单元完成样地调查和收集已有资料构成省区森林生态系统固碳研究数据库的基础上,分别基于样地调查资料和收集的面上资料对省区森林生态系统碳储量进行估算。由样地调查资料和面上资料对森林生态系统碳储量的估算均建立在以省区为单位的生物量〔碳储量模型组基础之上。7.1以省区为单位的生物量〔碳储量方程的建立以省区为单位构建一套生物量回归方程,供计算省区内生物量〔碳储量使用。省区在开展样地调查之前通过收集森林资源清查资料〔见第4章4.4.省区内样地分配原则,分天然林和人工林确定本省区优势树种名录。在样地调查过程中,每个优势树种选取30株标准木,通过全收割法建立干、枝、叶、根的生物量回归方程。标准木的选取需充分考虑径级〔自然林、龄级〔人工林的代表性。样地尺度生物量〔碳储量的计算应根据样地属性,从本省区优势树种生物量回归方程表中选择相应的方程进行样地尺度的计算。具体操作步骤如下：步骤1：按森林类型、林种或林龄级,确定调查样地。步骤2：同一森林类型,确定优势树种〔组、次优势树种和其它树种〔组。步骤3：每优势树种〔组,至少选取30棵标准木,代表天然林或人工林不同胸径、不同林龄级和不同地区的树木。步骤4：测量所选树种〔组中每棵标准木的胸径和树高。步骤5：全收获法收获标准木,分树根、树干、枝条、叶等组分,称重；对于大树或粗枝,用木质密度乘以材积计算重量。步骤6：根据各组分碳含量,将干重换算成碳量步骤7：以胸径〔D或胸径树高<D2H>为横坐标〔X轴,树木各组分干重〔碳量为纵坐标〔Y轴,绘制曲线。步骤8：对步骤7的曲线进行拟合,从而建立树木各组分干重〔碳量与D或D2H之相关关系的回归方程。步骤9：次优势树种〔组和其它树种〔组的生物量〔碳量方程也可通过上述方法建立。7.2基于样地调查的碳储量估算以省区为单位建立一套标准木方程7.1.1活树地上部分生物量与碳储量〔1应用碳储量方程估算样地林木碳储量步骤1：根据森林类型、林种或林龄等,选择适宜的碳储量方程。步骤2：对于同一森林类型,将样地内所有树木的胸径和树高数据输入数据库,形成表格,并按优势树种〔组归类。步骤3：通过对应树种〔组的碳储量方程,计算样地内所有树种〔组及其个体的单株碳储量。步骤4：对于非优势树种,或生物量权重很小的树种,没有相对应碳储量方程,可用与其树形、高度和冠幅最接近的树种碳储量方程,进行计算步骤5：将样地内所有树种的单株碳储量相加,得到样地树木总碳储量。步骤6：根据样地总碳储量和总面积换算出碳密度,即单位面积的碳储量,以吨/公顷〔t/ha表示。〔2木材密度的估算木材密度的估算与采伐标准木建生物量回归方程同步进行。步骤1：确定优势树种〔组、次优势树种〔组〔必须与生物量方程中的树种一致。步骤2：从砍伐的标准木上锯取中央圆盘,测量圆盘东西南北向的平均直径和平均厚度,计算圆盘体积；圆盘称鲜重后带回实验室烘干,称干重；由圆盘干重和体积计算木材密度。如遇不规则树形或树枝,用排水法测体积,将木材切成若干块浸透后,放入带刻线的容量瓶,测量排出的水量,估算木材的体积。注意：〔1若需要区分带皮和去皮圆盘密度,则需要连续锯取2个圆盘；〔2优势或次优势树种以外的其他混合树种,可选取一定数量的混合树种标准木,按上述方法,得到该组树种通用的木材密度；〔3有些树种的木材密度也可以通过文献查阅得到,引用文献资料需在数据表中明确注明文献出处。〔3应用立木蓄积估算碳储量应用优势树种<组>、次优势树种〔组的标准木收获法,获得标准木的胸径和树高等参数。然后,应用木质密度,把立木蓄积转变为树木重量等。步骤为：步骤1：测定抽样样地内所有树木的高度和胸径。步骤2：按照树种,列出胸径和高度数值表格。步骤3：依据树木形状〔圆柱形或圆锥形,应用下面公式,估算样地每棵树木的蓄积：V=π×r2×H〔圆柱形；V=π×r2×H/3〔圆锥形。其中：V——立木蓄积,r——胸径/2,H——树木高度。步骤4：通过查阅文献找到适合于当地优势树种的木材密度或本课题野外实测木材密度〔见本章〔3木材密度的估算。步骤5：木材密度乘以对应的立木蓄积,得到树木干重。步骤6：根据碳含量,将干重换算成碳储量步骤7：样地内所有树种的碳储量相加,并计算碳密度,即单位面积碳储量,用吨/公顷〔t/ha表示。〔4应用平均木法估算树木碳储量平均标准木法是根据样地每木调查数据计算出全部优势树种〔组的径级和及其平均胸径,用每一优势树种〔组的株数乘以该径级的平均木重量,累加所有树种的所有径级的树木重量,得到样地所有树木的生物量。这种方法估算生物量,可以避免砍伐大量树木,尤其径级大的老树,降低估算成本。虽然该方法不一定能达到生物量方程法的估算精度,但仍是一种可选择的方法。具体包括以下步骤：步骤1：按照森林类型、林种或林龄级等,确定调查样地。步骤2：测量样地内所有树木的胸径和树高。步骤3：划分若干径级〔如5厘米或更小,优势树种〔组、次优势树种〔组及其它树种〔组,绘制每树种〔组径级及其株数频率的分布曲线。步骤4：对每一树种〔组,在每一径级选择与该径级树木平均胸径最接近的树木,又称径级平均木。步骤5：采伐每树种的径级平均木,按树干、枝、茎和根进行分离,测定每一部分的鲜重,并选择适量小样本带回实验室在105℃烘干至恒重,计算每一部分的干重。步骤6：将上述每部分累加,得到该平均木的总生物量。步骤7：绘制胸径数据表格。按树种,根据径级平均木干重及对应径级内的株数,估算该径级内所有树木的干重。步骤8：将该树种〔组各径级内所有树木的干重累加,得到样地内该树种全部树木的生物量。步骤9：根据碳含量,将树木各组分干重换算成碳量。步骤10：其它树种〔组,重复上述步骤,得到样地内所有树种〔组的碳储量,并扩展为每公顷的碳储量〔ton/ha。7.1.2树木根系碳储量和地上生物量的测量相比,根系生物量的测量则很费时且比较困难。一般做法是基于根系生物量与地上部分生物量关系构建相应的回归方程估算根系碳储量。本课题采用基于野外样地调查和标准木收获所建立的、并通过检验的生物量方程计算根系碳储量。根系生物量与地上生物量的估算同步,所采用的估算方程对应〔见生物量方程一节。按优势树种或优势树种组,次要树种等,对样地调查数据进行分类,运用对应的根系生物量估算方程,分别算出各类树种的根系生物量,然后进行汇总,就可以得到样地森林根系的总生物量。根据碳含量,将生物量换算成碳储量,进而计算每公顷林地林木根系的总碳量,即根系碳密度。两次调查期间根根系碳储量增量的估算步骤如下：步骤1：用适宜的碳储量方程计算第一次测量时的林木地上部分的碳储量。步骤2：计算第一次和第二次之间的碳储量的增量,把第一次的碳储量累加,估算第二次地上林木碳密度。步骤3：用合适的林木根系碳储量方程来估算该时间间隔内的根系碳储量。步骤4：〔第二次的根系碳储量减去第一次的根系碳储量>/年数,就等于根系碳储量的年增量。7.1.3灌木草本层植物碳储量第一步：以样地为单元,选择灌木、草本层植物的子样本,带回实验室内测定其干重,得到鲜重/干重比的换算系数。第二步：根据鲜重/干重比,将野外测定的每个灌木、草本调查样方框内的鲜重换算为干重,之后汇总计算单位样方框内植物的平均干重。样品干重=〔子样品的干重/子样品的鲜重×整个样品的鲜重第三步：将平均干物质量乘以扩展系数得到生物量密度〔每公顷生物量吨数。这里,扩展系数是根据样方框或样地面积大小计算出来的。7.1.4死地被物碳储量7.1.4.1枯死立木碳储量步骤1：将枯死立木分为两类,第一类是树形较完整〔除没有叶子外,看上去像活立木一样的枯立木；第二类是树形为冠折或干折等不完整的枯立木。步骤2：对于第一类,与测量活立木一样,采用胸径和合适的生物量方程来估算生物量,根据枝残留情况,估算其生物量。步骤3：对于第二类,仅仅估算树木残干生物量即可。体积可以用测量胸径、树高和顶端直径的估计值来计算。将树木作为一个切除顶端的锥体来计算其体积：体积〔m3=1/3πh〔r12+r22+r1×r2这里h为树高<m>,r1是树木基部半径,r2是树木顶部的半径。采用适当的木材密度就可以将体积转化为干生物量。生物量=体积×木材密度因为枯死立木仍然支撑树木,其密度较坚实。计算时,可以用枯死倒木的木材密度来作为枯死立木的木材密度。步骤4：将样地内枯死立木生物量进行汇总和归类,根据各类枯立木碳含量,将生物量转换为碳量,得到样地枯立木总碳储量。7.1.4.2枯死倒木碳储量步骤1：区分枯死木木段,计算每个密度等级〔坚实、中等、腐烂的木材密度。由质量和体积计算密度,采用下列公式：密度〔g/cm3=质量<g>/体积<cm3>式中,质量=烘干样品的质量,体积=π×〔平均直径÷2>×倒木的平均长度。将各种密度进行平均后则可获得适合于每个等级的单一密度值。步骤2：因为每个密度等级是分开的,按照下列方法计算体积：这里d1,d2,….=枯死木各个横截面的直径,L=木块长度步骤3：由体积和密度计算枯死倒木生物量,公式如下：枯死倒木的生物量<t/ha>=体积×密度步骤4：将样地内枯倒木生物量进行汇总和归类,根据各类枯立木的碳含量,将生物量转换为碳量,得到样地枯倒木总碳储量。7.1.4.3枯落物碳储量步骤1：以样地为单元,野外调查时,选择数个有代表性的枯落物子样本〔操作方法见6.7.2节,称鲜重后,带回实验室烘干,测定其干重,得到鲜重/干重比〔换算系数。步骤2：将野外测定的枯落物样方框内的鲜重换算为干重,之后汇总计算单位样方框内枯落物的平均干物质量。步骤3：通过平均干物质重量乘以扩展系数,得出枯落物储量密度<t/ha>。这里,扩展系数是根据样方框或样地面积大小计算出来的。步骤4：根据枯落物碳含量,将现存量密度转换为碳密度〔t/ha。7.1.5土壤碳储量土壤碳储量通过容重、有机碳含量、土壤层厚度计算而得,具体操作步骤如下：步骤1：按野外土壤取样所划分的土壤层,例如按自然发生层次可以划分为：〔1半腐烂层,〔2腐殖质层,〔3若干矿质层〔20cm的等距离层。步骤2：计算各土壤层的容积密度：其中,容积密度是对<2mm的部分,粗质碎片是指>2mm。步骤3：根据实验室分析得到的各土壤层的碳含量,计算单位面积土壤碳储量。土壤碳密度<t/ha>=[土壤容积密度<g/cm3>×土层深度<cm>×对应的碳含量]×100其中,碳含量用小数表示-比如碳含量为2.2%,在公式中则表示为0.022。步骤4：各土壤层碳密度之和,得到该林地土壤的总碳密度,单位为吨/公顷〔t/ha。7.3基于森林资源清查的碳储量的测定森林资源清查资料通常给出的是树干材积数据。许多商品材树种都有材积表,多数为二元材积表。如果已知胸径和树高,即可查到材积,然后根据木材密度估算出生物量〔吨/公顷。但这只解决了树干材积转化为生物量,仍然缺失枝桠、叶和根等组分的生物量。这就需要通过查阅文献找到适宜的生物量转换和扩展因子或通过生物量收获,实测这两个因子,才能将所有林型、树种的材积转换为生物量。本课题通过样地调查的资料获取材积-生物量〔碳储量的关系,以及枝、叶、根体积与生物量的关系〔见7.1节,本课题通过调查建立的林木个部分蓄积与生物量、碳储量的回归方程,估算基于森林资源清查的碳储量。7.2.1森林资源清查数据的归类整理在省区〔或自治区内,以地级市〔县为基本单元,按省区汇总,收集最近一次的森林资源现状分布和历史时期的森林资源动态分布的统计资料。包括以下内容：〔1确定主要森林类型、林种和林龄级等。〔2天然乔木林按树种组成分为阔叶林、针叶林和针阔混交林的面积和蓄积构成；每个类型进一步按龄组分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林的面积和蓄积构成。〔3人工乔木林按树种组成分为阔叶林、针叶林和针阔混交林的面积和蓄积构成；进一步区分优势树种〔如松树、杉树、桉树等的面积和蓄积构成；主要优势树种进一步按龄组分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林的面积和蓄积构成。〔4天然和人工竹林的面积和蓄积构成。〔5上述林木以外的经济林的面积和蓄积构成。〔6四旁林的面积和蓄积构成。7.2.2生物量转换与扩展因子〔1生物量与材积之间的转换为了把森林蓄积转变为生物量,就需要应用生物量转换与扩展因子,缩写为BCEF〔IPCC2007。本课题通过野外调查建立生物量回归方程,估算树干材重量和非材积组分重量的比例,从而建立省区内优势树种和主要树种的BCEF因子。再根据BCEF因子,结合由森林资源清查资料获取的蓄积量信息估算碳储量。BCEF因子确立与生物量方程的建立同步,分以下步骤,其中步骤1-5与7.1.1节"以省区为单位生物量〔碳储量方程的建立"的操作步骤一致。步骤1：按森林类型、林种或林龄级,确定调查样地。步骤2：同一森林类型,确定调查样地的优势树种〔组、次优势树种组和其它树种〔组。步骤3：每树种〔组,至少选取30棵标准木,代表天然林或人工林不同胸径、不同林龄级和不同地区的树木。步骤4：测量所选树种〔组中每棵标准木的胸径和树高。步骤5：全收获法收获标准木,把地上生物量分解成树干,枝桠和叶等剩余部分,并称重。同时,测定树干材积和重量,枝桠和叶等剩余部分的生物量。步骤6：通过已建立的、与树种〔组对应的生物量方程,计算样地内所有树种〔组的树干、枝桠和叶生物量。步骤7：树木蓄积量与材积的比值,即为生物量扩展因子〔BEF,再乘以密度,估算出生物量转变和扩展因子〔BCEF。生物量扩展因子〔BEF=〔树木蓄积/ha/〔树木材积/ha。生物量转换与扩展因子〔BCEF,t/m3=BEF×木材密度〔t/m3通常,基于树木生物量〔树干材积与胸径、树高的数据,可以建立估算树木生物量〔材积的回归方程,计算生物量扩展因子。因此,根据木材材积或生物量〔m3或t/ha来估算生物总量,有两种方法：总生物量〔t/ha=木材总生物量〔ton/ha×BEF总生物量〔t/ha=每m3蓄积的木材生物量〔m3/ha×BCEF。步骤8：按照上述方法,估算其它森林类型的BEF和BCEF因子。步骤9：通过不同森林类型的BEF和BCEF因子,估算全省所有森林类型的生物量。步骤10：根据各组分碳含量,将生物量转换成碳储量和碳密度。〔2林木地上碳储量与林下灌草碳储量的关系前面阐述了林下灌木草本植物生物量的测定方法〔7.1.1.节,但仍然缺乏如何通过林木地上生物量估算林下灌草植物生物量的方法。具体步骤如下。步骤1：按森林类型、林种、林龄级等对样地调查资料进行归类。步骤2：对于相同森林类型,以样地为单元汇总林木地上部分生物量和林下灌木草本生物量。步骤3：根据碳含量,将生物量换算成碳储量。步骤4：按森林类型,绘制林木地上碳储量与灌草植物碳储量的散点图。步骤5：对上述散点图进行拟合,得到林木地上碳储量与林下灌草碳储量的经验关系式。步骤6：其它森林类型,重复上述步骤,得到与该林型对应的林木地上碳储量与林下灌草碳储量的经验关系式。步骤7：通过林木地上部分碳储量与林下灌草碳储量的经验关系式,估算全省所有森林类型的灌草层碳储量。〔3地上与地下生物量的关系按照乔木和灌木分别建立地上与地下生物量关系：〔一、乔木地上与地下碳储量的关系乔木的地上与地下生物量或碳储量的关系通过如下步骤建立：步骤1：按森林类型、林种、林龄级等对样地调查资料进行归类。步骤2：对于相同森林类型,以样地为单元汇总乔木地上生物量和地下生物量。步骤3：根据碳含量,将生物量换算成碳储量。步骤4：按森林类型,计算地下生物量碳储量与地上生物量或碳储量的比值,即根/冠比。步骤5：其它森林类型,重复上述步骤,得到与该林型对应的平均根冠比值。步骤6：应用上述比值,估算全省所有森林类型活立木的根系碳储量。也可以通过建立地上与地下碳储量方程来估算,具体做法是：①根据森林类型或林种,选择适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根据碳含量,将生物量转换成碳储量；④将各森林类型地下碳储量汇总,得所有森林类型的地下碳储量。〔二、灌木地上与地下生物量的关系灌木的地上与地下生物量或碳储量的关系通过如下步骤建立：步骤1：按森林类型、林种、林龄级等对样地调查资料进行归类。步骤2：对于相同森林类型,以样地为单元汇总灌木草本的地上和地下生物量。步骤3：根据各组分的碳含量,将生物量换算成碳储量。步骤4：按森林类型,绘制灌草地下生物量碳储量与地上生物量碳储量的散点图。步骤5：对步骤4的散点图进行拟合,得到灌草地上碳储量与地下碳储量的经验关系式。步骤6：其它森林类型,重复上述步骤,得到与该林型对应的灌草地上碳储量与地下碳储量的经验关系式。步骤7：建立全省所有森林类型灌草地上与地下生物量碳储量之间关系的经验方程。〔4地上生物量与死地被层碳储量之间的关系死地被层包括枯死木和凋落物,按照如下步骤估算其碳储量：步骤1：在省区内,按森林类型、林种、林龄级等对样地调查资料进行归类。步骤2：对于相同森林类型,以样地为单元汇总地上生物量〔乔木+灌木+草本、枯落物量、枯死木量。步骤3：根据上述各组分的碳含量,将生物量换算成碳储量。步骤4：按森林类型,绘制样地地上碳储量与枯落物〔或枯死木碳储量的散点图。步骤5：对步骤4获得的散点图进行拟合,得到地上生物量碳储量与枯落物〔或枯死木碳储量的经验关系式。步骤6：其它森林类型,重复上述步骤,得到与该林型对应的树木地上生物量碳储量与枯落物〔或枯死木碳储量的经验关系式。步骤7：应用上述关系式,估算全省所有森林类型的枯落物〔或枯死木碳储量。〔5地上碳储量与土壤碳储量的关系步骤1：在省区内,按森林类型、林种、林龄级等对样地调查资料进行归类。步骤2：对于同一森林类型,以样地为单元汇总地上生物量〔乔木+灌木+草本、枯落物量、枯死木量。步骤3：将上述各组分生物量乘以其碳含量,得到各组分的碳储量。步骤4：根据各层土壤碳含量、土壤容重、土层厚度等,得到土壤碳储量。步骤5：按森林类型,绘制样地地上碳储量与土壤碳储量的散点图。步骤6：对步骤5获得的散点