检索结果-内蒙古大学图书馆

基于机载LiDAR和landis pro模型的矿山生态复垦区地上植被固碳能力及其提升路径研究

生态学杂志 2024年

作者：潘大伟周雷王世平薛文多赵娜徐久升董继泽梁宇王耀吴苗苗郑晓鞍钢资源有限公司鞍山综合服务分公司中国科学院沈阳应用生态研究所

明确矿区复垦地的地上植被碳固能力及增强策略是矿山土地复垦定向管理的前提。本研究以鞍山市境内的重点矿山土地复垦区为研究区，以高分辨率遥感影像、机载LiDAR和地面调查为主要数据源，采用landis pro模型，量化鞍山矿区复垦地的碳... 详细信息

明确矿区复垦地的地上植被碳固能力及增强策略是矿山土地复垦定向管理的前提。本研究以鞍山市境内的重点矿山土地复垦区为研究区，以高分辨率遥感影像、机载LiDAR和地面调查为主要数据源，采用landis pro模型，量化鞍山矿区复垦地的碳储量及固碳能力现状。通过情景分析明确树种调整（落叶松、银中杨、五角枫和国槐）和间伐强度（伐除林分中林木株数15%、30%、45%）的经营方式对固碳能力的影响。结果表明：（1）鞍山市境内重点矿山土地复垦的总面积为1534.76 hm2，主要乔木树种为刺槐，灌木种类主要为棉槐；（2）当前复垦区地上植被碳密度为23.22～45.50 t·hm-2，其中，乔木林碳密度为23.87～49.71 t·hm-2，灌木林碳密度为0.32～7.51 t·hm-2，草地碳密度为2.59～2.78 t·hm-2，耕地碳密度为3.77 t·hm-2。（3）当前土地复垦区的地上植被固碳速率为2.48 t·hm-2·a-1；土地调整乔木林树种结构和间伐管理可以有效提升固碳速率，其中，间伐强度30%下最佳，可提升固碳速率18.54%；将部分刺槐替换为银中杨，可提升固碳速率19.35%。本研究结果为矿区提升地上植被固碳能力的定向生态修复提供科学支撑。

关键词：鞍山矿区复垦地机载激光雷达 landis pro模型碳储量固碳速率

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气候变化下川西地区森林碳储量对森林管理措施和干扰的长期响应

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生态学报 2025年第1期45卷 210-226页

作者：邓诗宇张明芳侯怡萍余恩旭李强刘子佩胡嘉毅田洲徐亚莉电子科技大学资源与环境学院成都611731 不列颠哥伦比亚大学(奥肯那根校区) 加拿大不列颠哥伦比亚省V1V1V7 中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所北京100091 西北农林科技大学杨陵712100

评估气候变化下森林管理措施对森林碳储量的长期影响对我国碳中和目标达成具有重要意义。传统森林碳储量评价方法对气候变化、火灾等干扰以及森林经营管理措施等多重影响下森林生态系统长期演替过程刻画不足,难以有效揭示多种作用因素... 详细信息

评估气候变化下森林管理措施对森林碳储量的长期影响对我国碳中和目标达成具有重要意义。传统森林碳储量评价方法对气候变化、火灾等干扰以及森林经营管理措施等多重影响下森林生态系统长期演替过程刻画不足,难以有效揭示多种作用因素对区域森林碳汇能力的长期综合影响。针对上述问题,以气候变化敏感区川西高山、亚高山地区为例,在探讨传统碳储量评价方法局限性的基础上,构建了考虑森林干扰的自然恢复和森林干扰⁃森林经营管理措施组合的人工恢复方案,结合森林景观生态模型landis pro和森林生态系统碳⁃水动态模型PnET⁃II模拟、预测了未来气候情景下(2020—2070年)自然恢复和不同人工恢复方案下区域森林地上碳储量及碳密度的时空动态,并通过对比筛选出提升固碳能力的最佳森林管理措施。结果表明,川西地区森林林龄趋于年轻化(平均林龄40a),具有巨大碳汇提升潜力。2020—2070年,自然恢复情景下研究区森林地上碳储量将由2020年的466.99Tg增加至2070年的780.96Tg,提高了67.23%。其中,以云杉、冷杉为主的成熟、过熟常绿针叶林是川西地区碳储量的主要贡献来源。但是自然恢复情景下川西地区森林平均碳密度在21世纪中后期停滞增长,甚至下降。而人工恢复情景下,碳密度变化趋势则有所不同。在多种森林干扰与经营管理措施组合方案中,当森林火灾干扰比例为0.01/10a和森林管理措施面积比例为0.02/10a时,川西地区森林地上碳储量提升最大且碳密度呈持续增加趋势。该情景下,2070年森林碳储量及碳密度分别将达到807.76Tg和33.33Mg/hm2,较2020年分别增加了72.97%和12.21%。2070年人工恢复情景下森林碳储量和碳密度较于自然恢复情景下分别高3.4%和8.5%。由此可见,通过人工恢复措施优化将有助于突破川西地区森林固碳能力的自然恢复瓶颈,提升区域森林生态系统对未来气候的适应能力,促进未来气候下区域森林碳储量的持续增长。

关键词：气候变化森林地上碳储量森林恢复森林管理措施森林干扰 landis pro模型

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岷江上游杂谷脑流域森林景观恢复对关键生态功能的影响

岷江上游杂谷脑流域森林景观恢复对关键生态功能的影响

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作者：师嘉祺电子科技大学

学位级别：硕士

岷江上游流域亚高山森林是长江上游重要的水源涵养和水土保持林,对长江中、下游地区的生态平衡起着重大调节作用。该区域早期历经大规模森林采伐,天然林资源耗竭。由于高寒区的特殊生态环境叠加人为干扰和全球变化等,导致区域森林生态... 详细信息

岷江上游流域亚高山森林是长江上游重要的水源涵养和水土保持林,对长江中、下游地区的生态平衡起着重大调节作用。该区域早期历经大规模森林采伐,天然林资源耗竭。由于高寒区的特殊生态环境叠加人为干扰和全球变化等,导致区域森林生态功能退化严重。作为天然林保护工程重点建设区域,林业部门自90年代以来实施了一系列森林恢复措施。准确评估变化环境下森林恢复措施对区域森林景观结构以及水源涵养、固碳等生态功能的恢复效果有助于自然资源管理部门及时掌握森林生态恢复情况,制定合理的森林生态恢复方案。生态水文模型可评价森林水源涵养功能的变化,但难以反映不同恢复阶段森林植被的演替过程及其相应的植被参数变化,尤其无法反映气候变化对森林恢复的影响。而森林景观模型能够很好地刻画森林植被生长及演替过程,但是不具备森林水文过程模拟功能。因此,现有的评价方法已无法满足变化气候下森林景观恢复及其固碳、水源涵养等生态功能的恢复效果评价的需求。针对西南高山亚高山森林生态恢复过程中的重大科技需求,本研究以岷江上游杂谷脑流域为研究对象,将森林景观模型landis pro与森林水源涵养功能定量方法结合,实现气候变化下流域森林景观恢复演替过程及其固碳、水源涵养等关键生态功能的恢复效果评价。首先基于未来气候变化情景,采用landis pro模型模拟预测森林恢复措施（自然恢复和人工恢复）对森林景观的长期影响（2010-2060年）,比较两种恢复情景下的森林景观的恢复效果。其次,基于landis pro地上生物量的模拟,定量预测森林固碳功能的动态变化。最后基于森林景观恢复模拟预测结果,通过构建水源涵养功能参数库,采用综合蓄水能力法定量评价两种恢复情景下的杂谷脑流域森林水源涵养功能的变化,进一步比较分析不同恢复模式对森林关键生态功能的影响。主要结论如下:（1）模拟初始化的结果表明,模型的初始化物种信息与野外调查数据相吻合,换算因子连续函数法估算的森林地上生物量与模型预测的结果基本一致,所以野外调查数据初始化的森林景观能够很好的代表流域2010年森林的组成和结构,模型模拟结果具有较高的可靠性。（2）模拟结果表明,在采取人工恢复措施后,区域森林的组成在时空尺度上有显著变化。在时间尺度上,云杉的平均林分胸高断面积在2050-2060年显著增加;冷杉的平均胸高断面积在短、中期显著增加,华山松在短期和长期阶段显著增加（P<0.05）;高山栎的平均林木胸高断面积有所减少,但无显著性差异（P>0.05）;桦木和落叶松则分别在长期和短中期呈现显著减少的趋势。在空间尺度上,人工恢复情景与自然恢复情景相比,冷杉林在干旱河谷、北坡和高山区的森林占比均增加,而在南坡的占比减少;云杉林在干旱河谷区、南坡地区的森林占比增加,而在北坡和高山区的占比减少;桦木和落叶松在不同的立地类型上均呈现减少的趋势。总体上,人工恢复情景的分类管理有利于研究区森林向顶级群落演替。（3）对于关键生态功能的定量结果表明,森林景观恢复措施对杂谷脑流域森林关键生态功能的短期提升效果不明显,但长期效果显著。人工恢复情景下,由于抚育措施的实施,2010-2040年研究区森林水源涵养量和地上生物量均有一定损失,而低于同期自然恢复情景下森林生态功能。但2050后,人工恢复情景的森林水源涵养量则高于自然恢复情景约14.32%54.07%;地上生物量（44.66 Mg/hm2）超过自然恢复情景下的（35.14 Mg/hm2）。（4）综合以上两个结论,本研究的人工恢复情景下的技术措施有利于杂谷脑流域森林向顶级群落的演替,能够有效提升研究区森林的关键生态功能,人工回复措施增强了研究区森林应对未来气候变暖的生态弹性。这对气候变化背景下的森林资源和水资源适应性管理具有重要意义。

关键词：森林景观恢复水源涵养功能固碳功能 landis pro模型杂谷脑流域

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基于森林景观空间模型的川西区域森林固碳功能评价与预测

基于森林景观空间模型的川西区域森林固碳功能评价与预测

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作者：邓诗宇电子科技大学

学位级别：硕士

川西地区系长江上游重要的西南高山林区,对四川省和整个长江流域碳中和目标的达成具有重要意义。然而该地区过去不合理利用林业资源的现象严重,自然因素及人为活动等多因素的复杂扰动进一步阻碍了川西森林固碳功能的恢复,对气候变化响... 详细信息

川西地区系长江上游重要的西南高山林区,对四川省和整个长江流域碳中和目标的达成具有重要意义。然而该地区过去不合理利用林业资源的现象严重,自然因素及人为活动等多因素的复杂扰动进一步阻碍了川西森林固碳功能的恢复,对气候变化响应敏感。对此,碳中和背景下开展植树造林或森林恢复时,不能仅仅考虑造林面积,还应权衡多种森林经营管理措施,达到森林生态系统固碳最优。传统的生物量法、遥感法、碳通量法等手段缺乏对森林植被类型分类刻画,并且对生态与气候间相互过程表达存在不足。概念性生态模型、基于生物物理过程模型等缺少森林动态演替模块和经营管理模型,因而无法直接用于评价不同森林经营管理措施在不同空间尺度上对森林碳汇生态功能的长期影响,对决策支持作用有限。本研究针对上述问题,以川西地区为研究对象,基于多源数据集(如气象、植被、土壤、土地利用等),引入能够模拟大尺度森林植被演替以及各种森林干扰包括森林管理措施对森林植被结构和碳汇功能的影响的大型森林景观空间模型landis pro和森林生态系统碳和水动态模型Pn ET-II进行川西地区2000-2070年间森林植被地上碳储量(Aboveground carbon sequestration,ACS)模拟及预测。研究结合Mann-Kendall、Slope趋势分析法、Mann-Whitney U及Kolmogorov-Smirnov检验法评估研究区森林ACS时空特征及模型精度,用以构建现行气候下(2000-2020年)川西地区森林景观演替模型。并将该模型运用至未来气候情景下(2025-2070年)该地区森林地上碳汇能力的预测。为明确合理的森林经营管理方案,本文构建了不同森林干扰及森林经营管理措施方案,最终为变化环境下的川西地区森林地表固碳量的评估、如何最优化固碳量以尽快达成双碳目标提供更为直接的科学依据。本研究表明: (1)生物量法在反映森林生态系统演替及森林受自然灾害(如森林火灾)及人为活动(如采伐、城市化扩建)等多因素的扰动上具有局限性,该方法在大尺度森林碳汇评估适用性方面存在不足。森林景观空间模型landis pro借助森林演替、森林经营管理及森林干扰模块在评估及预测川西地区当前及未来森林地表碳汇能力方面具有可行性。 (2)2000-2020年,川西地区植被地上固碳量由344.62Tg(2000年)提升至466.99Tg(2020年)。空间上,川西东部丘陵平原地段植被的固碳量高于川西北高原区,其中海拔低于4000m的地区固碳量存在显著上升趋势,且以岷江流域上升趋势最为显著。川西地区不同植被类型、龄组及树种的碳汇能力具有差异:(a)植被类型方面,研究区常绿针叶林、常绿阔叶林、落叶阔叶林及混交林多年平均固碳量为300.58Tg、33.29Tg、29.92Tg和58.96Tg,分别占乔木层固碳量的71.10%,7.87%、7.08%和13.95%;(b)龄组方面,植被碳增量为过熟林>近熟林>成熟林>中龄林>幼龄林,森林面积扩大速率为幼龄林>中龄林>成熟林>近熟林>过熟林。中幼林植被覆盖面积扩大速率较快而固碳量相对较低,当前森林平均碳密度处于较低的阶段;(c)树种方面,云杉林(Picea purpurea)、冷杉林(Abies faxoniana)的多年平均固碳量分别为105.14Tg和173.60Tg,占植被固碳量的24.21%和39.98%,现行气候下川西地区森林地表碳储量主要来自于云冷杉林。 (3)2025-2070年,自然恢复情景下川西地区地上碳储量由504.46Tg(2025年)提升至780.96Tg(2070年)。研究区海拔低于4000m的地区固碳量存在显著上升趋势,且以岷江流域上升趋势最为显著。未来全球变暖背景下,川西地区干旱河谷伴随着习性较为耐干旱贫瘠,再生能力较强的植被的生长,局地植被固碳量显著上升。川西地区常绿针叶林中的云冷杉林仍为该地区森林固碳量的主要贡献树种,植被由幼龄、中龄、近熟林逐渐更新为近熟、成熟、过熟林,未来川西地区自然恢复情景下森林碳储量及碳密度处于缓慢提高阶段。 (4)森林经营管理措施的实施有利于川西地区森林碳汇能力的提高,其中当森林干扰比例为0.01/10年和森林经营管理措施面积比例为0.02/10年时,川西地区森林生态系统的碳汇能力最大。在该人工措施恢复情景下,2070年川西地区植被固碳能力预计提升34.73%。

关键词：森林地上碳储量森林经营管理措施森林干扰 landis pro模型川西地区

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