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發(fā)布時(shí)間：2020-07-28 08:47　　點(diǎn)擊：

1. 目標(biāo)和技術(shù)路線 6

1.1 目標(biāo) 6

1.2 技術(shù)路線 6

2. 森林資源和林地土地利用變化（forest resource and land use change in forestry sector） 8

2.1 森林資源清查（Forest inventory） 8

2.2 森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查 9

2.3 森林資源分布遙感解譯 9

2.3.1 遙感數(shù)據(jù)及資料收集 9

2.3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理 10

2.3.3 土地利用分類 12

2.3.4 遙感解譯 13

2.4 其他統(tǒng)計(jì)和調(diào)查數(shù)據(jù) 17

2.5 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 17

3. 生物量、土壤和枯落物方程 20

3.1 生物量 20

3.1.1 喬木林 20

3.1.2 竹林 29

3.1.3 灌木林 32

3.2 枯落物 32

3.2.1 有林地 32

3.2.2 灌木林 34

3.3 土壤有機(jī)碳 34

3.4 植物含碳率 36

4. 基于IPCC第二層次的林業(yè)碳計(jì)量：第一層次方法學(xué) 39

4.1 方法概述 39

4.1.1 一直為某地類 39

4.1.2 轉(zhuǎn)化的地類 39

4.2 林分 40

4.2.1 生物質(zhì)碳儲量 40

4.2.2 枯落物碳儲量 43

4.2.3 死木碳儲量 44

4.2.4 土壤有機(jī)碳 44

4.3 竹林、經(jīng)濟(jì)林和灌木林 45

4.4 疏林、散生木和四旁樹 46

5. 基于森林資源清查樣地和樣木的林業(yè)碳計(jì)量：第二層次方法學(xué) 47

5.1 數(shù)據(jù)來源 47

5.2 碳儲量 48

5.2.1 林分 48

5.2.2 竹林 48

5.2.3 經(jīng)濟(jì)林 49

5.2.4 疏林地 49

5.2.5 灌木林地 49

5.2.6 其他林地 49

5.2.7 非林地（四旁樹） 49

5.2.8 總體抽樣計(jì)量 50

6. 基于生態(tài)過程模型的林業(yè)碳計(jì)量：第三層次方法學(xué) 51

6.1 氣候數(shù)據(jù)插值 51

6.2 太陽輻射模型 52

6.3 生理生態(tài)參數(shù)獲取 53

6.3.1 植物比葉面積 53

6.2.2 植物C/N比 54

6.2.3 植物生理參數(shù) 55

6.4 土壤質(zhì)地 56

6.5 模型初始化 57

6.6 強(qiáng)干擾區(qū)的遙感反演 58

6.7 生態(tài)過程模型 60

6.7.1 模型框架 60

6.7.2 光合作用與呼吸作用 60

6.7.3 物候期 61

6.7.4 水分循環(huán) 61

6.7.5 土壤碳分解 61

6.6.6 干擾模塊 62

6.8 模型調(diào)試與檢驗(yàn) 63

6.8.1 模型的運(yùn)行與調(diào)試 63

6.8.2 獨(dú)立樣本驗(yàn)證 64

6.8.3 模型運(yùn)行 66

7 質(zhì)量保證和質(zhì)量控制 67

7.1 森林資源清查 67

7.1.1 質(zhì)量管理制度 67

7.1.2 質(zhì)量檢查內(nèi)容 67

7.1.3 內(nèi)業(yè)質(zhì)量 67

7.2 遙感解譯 67

7.3 氣候數(shù)據(jù) 68

7.4 實(shí)驗(yàn)室測定 68

8 四川林業(yè)碳計(jì)量結(jié)果 69

8.1 碳儲量 69

8.2 碳密度空間分布 70

8.3 碳源匯 71

8.4 碳源匯空間分布 72

8.5 土地利用轉(zhuǎn)化對林業(yè)碳源的影響 74

8.6 不確定性分析和比較 79

摘要

我國林地、濕地和荒漠化土地占國土幅員面積的63%，土地利用變化是國家溫室氣體清單的重要組成部分，準(zhǔn)確估計(jì)國家和區(qū)域溫室氣體源匯既是履行《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（The United Nations Framework Convertion on Climate Change，UNFCCC）的義務(wù)，也是推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、生態(tài)文明建設(shè)的迫切要求。持續(xù)發(fā)揮森林增匯功能，充分發(fā)揮森林在應(yīng)對氣候變化中的獨(dú)特作用，必須要有一套科學(xué)的林業(yè)碳匯/源評價(jià)體系，只有全面掌握森林固碳增匯的過程和機(jī)理，準(zhǔn)確計(jì)量森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯/源，才能深入探索和準(zhǔn)確把握森林碳匯/源運(yùn)行規(guī)律，真實(shí)反映森林在減緩氣候變化中的重要作用和突出貢獻(xiàn)，為國家參與氣候變化國際進(jìn)程爭取話語權(quán)和主動(dòng)權(quán)提供科學(xué)支撐。

本項(xiàng)目基于IPCC土地利用和土地利用變化的分類體系，采用由簡到繁、由低到高的三個(gè)層次方法學(xué)，建立了適于省級和區(qū)域級的林業(yè)碳計(jì)量體系。不同的方法學(xué)要求不同的數(shù)據(jù)和資源，從而為不同省區(qū)根據(jù)其數(shù)據(jù)和資源的可獲得性，提供了靈活的方法學(xué)選擇。三個(gè)層次的方法學(xué)包括：

第一層次方法學(xué)：相當(dāng)于IPCC第二層次的方法學(xué)。本方法學(xué)根據(jù)IPCC推薦的方法，利用每5年一次的連續(xù)森林資源清查的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和國家水平的缺省參數(shù)，估計(jì)不同土地利用方式及林業(yè)有關(guān)的土地利用變化引起的碳儲量及碳儲量變化。該方法計(jì)量精度較低，但成本較低、簡單易行，要求輸入的數(shù)據(jù)較少，使用國家水平的缺省參數(shù)，適應(yīng)于對區(qū)域林業(yè)碳匯/源的粗略計(jì)量

第二層次方法學(xué)：相當(dāng)于IPCC第2/3層次的方法學(xué)。本方法學(xué)基于每5年一次的連續(xù)森林資源清查的樣地和樣木測定數(shù)據(jù)、當(dāng)?shù)貐?shù)、生物量和土壤有機(jī)碳空間擴(kuò)展模型等，估計(jì)不同土地利用方式及林業(yè)有關(guān)的土地利用變化引起的碳儲量及碳儲量變化。該方法可明顯提高計(jì)量精度，但要求森林資源清查的樣地和樣木數(shù)據(jù)，并對單木生物量和土壤有機(jī)碳進(jìn)行深入的研究，特別是解決其空間變異的問題。因此要求的成本較高。

第三層次方法學(xué)：相當(dāng)于IPCC第3層次的方法學(xué), 代表國際最高水平的方法學(xué)。該方法學(xué)是在第二層次方法學(xué)的基礎(chǔ)上，通過融合多源遙感數(shù)據(jù)、氣候數(shù)據(jù)、生理生態(tài)參數(shù)，結(jié)合縣級森林資源調(diào)查規(guī)劃中森林資源連續(xù)空間分布數(shù)據(jù)，通過生態(tài)過程模型對碳儲量及其變化時(shí)空分布進(jìn)行連續(xù)模擬。該層次方法學(xué)量精度最高，但也最復(fù)雜，成本最高。

本研究獲得的國家級水平的缺省參數(shù)，如蓄積-生物量轉(zhuǎn)換函數(shù)、生物量-枯落物轉(zhuǎn)換函數(shù)等，直接應(yīng)用到中國自愿減排交易林業(yè)碳匯項(xiàng)目方法學(xué)中（造林碳匯項(xiàng)目方法學(xué)、森林經(jīng)營碳匯項(xiàng)目方法學(xué)）

在研究過程中得到了國家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃院、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)、甘孜州林科所、四川省21個(gè)市（州）林業(yè)局對森林土壤有機(jī)碳、生物量野外調(diào)查工作的大力支持，特此向?yàn)楸狙芯刻峁⿴椭膯挝缓蛡€(gè)人表示衷心的感謝！

1. 目標(biāo)和技術(shù)路線

1.1 目標(biāo)

以四川省為示范省區(qū)，基于IPCC最新指南較高層次的方法學(xué)，建立滿足UNFCCC報(bào)告和未來可能的國際義務(wù)報(bào)告要求的、國際認(rèn)可的區(qū)域土地利用變化和林業(yè)碳計(jì)量方法體系（包括森林及其與其它地類之間轉(zhuǎn)化），同時(shí)滿足四川省林業(yè)應(yīng)對氣候變化和林業(yè)碳源匯管理政策的信息需求，提高中國建立土地利用變化和林業(yè)碳源匯計(jì)量的能力。

1.2 技術(shù)路線

基于我國森林資源調(diào)查、監(jiān)測體系，整合多源、多期森林資源調(diào)查成果數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、氣候數(shù)據(jù)，通過森林碳源匯計(jì)量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、計(jì)量模型參數(shù)、計(jì)量方法和模型的研究，構(gòu)建尺度逐漸細(xì)化、精度逐漸提高適用于不同尺度、不同對象的區(qū)域林業(yè)碳匯/源計(jì)量平臺，應(yīng)用計(jì)量體系對四川林業(yè)碳儲量及碳匯/源時(shí)空動(dòng)態(tài)進(jìn)行定量核算，并對相關(guān)計(jì)量方法進(jìn)行比較驗(yàn)證。

首先研究計(jì)量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。① 對40年來森林、氣象和遙感等已有數(shù)據(jù)進(jìn)行信息化、標(biāo)準(zhǔn)化研究；② 二是對生物量、森林土壤有機(jī)碳以及生理生態(tài)參數(shù)等關(guān)鍵要素進(jìn)行專題研究；③ 對40年來土地利用變化和森林干擾，進(jìn)行系統(tǒng)還原和反演。

其次研究計(jì)量方法。① 以省級統(tǒng)計(jì)成果為尺度，優(yōu)化IPCC推薦的第二層次方法學(xué)，作為本計(jì)量體系的第一層次的方法學(xué)；② 將尺度細(xì)化到樣地、樣木，對生物量、森林土壤有機(jī)碳等計(jì)量模型進(jìn)行系統(tǒng)研究，開發(fā)基于樣地、樣木尺度的方法學(xué)，即本計(jì)量體系的第二層次方法學(xué)；③ 在第二層次方法學(xué)的基礎(chǔ)上，融合遙感、氣候數(shù)據(jù)、生理生態(tài)參數(shù)等多源、多期數(shù)據(jù)，進(jìn)一步將計(jì)量空間單元擴(kuò)展到山頭地塊，研發(fā)基于生態(tài)系統(tǒng)過程模型的第三層次方法學(xué)。

最后研究計(jì)量體系。① 對森林碳匯計(jì)量體系的數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)層和表示層進(jìn)行系統(tǒng)集成研究，研發(fā)森林碳匯計(jì)量平臺；②以四川省為試驗(yàn)區(qū)，通過33年森林碳匯的時(shí)空定量測算，檢驗(yàn)體系的實(shí)用性、可靠性和完整性，對平臺進(jìn)一步完善和優(yōu)化。

圖2-1 技術(shù)路線圖

2. 森林資源和林地土地利用變化（forest resource and land use change in forestry sector）

森林資源數(shù)據(jù)和土地利用變化數(shù)據(jù)是林業(yè)碳計(jì)量的基礎(chǔ)，這些數(shù)據(jù)主要來自全國以省為總體的每5年一次的森林資源清查、以國有林業(yè)局（場）、自然保護(hù)區(qū)、森林公園等森林經(jīng)營單位或縣級行政區(qū)域?yàn)閱挝坏拿?0年一次的森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，輔助以年度林業(yè)活動(dòng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、其他調(diào)查和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。盡管我國有長時(shí)間序列的相關(guān)調(diào)查和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但各個(gè)時(shí)期森林資源連調(diào)查因子、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)處于不斷的完善中，導(dǎo)致不同時(shí)期的調(diào)查數(shù)據(jù)及其內(nèi)涵不完全一致，因此，須對調(diào)查因子的內(nèi)涵、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、邏輯吻合、信息完整進(jìn)行分析、歸一化和標(biāo)準(zhǔn)化，包括指標(biāo)一致化、內(nèi)涵標(biāo)準(zhǔn)化、范圍統(tǒng)一化信息數(shù)字化、圖形矢量化等。此

2.1 森林資源清查（Forest inventory）

四川省森林資源連續(xù)清查體系始于1979年，在四川范圍內(nèi)（包括重慶市）布設(shè)了23588個(gè)地面調(diào)查樣地。1988年第一次復(fù)查時(shí)，將全省分為金沙江雅礱江原始林區(qū)、盆周西緣陡險(xiǎn)山區(qū)和其余區(qū)域3個(gè)副總體分別布設(shè)樣地、分別調(diào)查方法進(jìn)行復(fù)查。前兩個(gè)副總體限于交通等條件限制，采用資料推算方法進(jìn)行資源更新；余下部分樣地2/3為固定（8059個(gè)），1/3為臨時(shí)，固定與臨時(shí)都進(jìn)行地面調(diào)查，為體系優(yōu)化與完善做基礎(chǔ)。經(jīng)1992、1997年兩次復(fù)查檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)抽樣體系不能完全滿足國家宏觀決策和四川林業(yè)發(fā)展的客觀需求，2002年第四次復(fù)查時(shí)，合并為一個(gè)總體，以4×8和8×8km（平均6×8km）兩種間距進(jìn)行樣地布點(diǎn)，共布設(shè)10098個(gè)樣地。自此，地面調(diào)查樣地實(shí)現(xiàn)了“全覆蓋”，固定樣木調(diào)查逐步實(shí)現(xiàn)了“全固定”。1997年復(fù)查時(shí)，全省按2×2 km間距，布設(shè)121235個(gè)遙感判讀樣地。2002年開始，遙感技術(shù)、全球定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)以及野外數(shù)據(jù)采集記錄等現(xiàn)代高新技術(shù)得到普遍應(yīng)用。同時(shí)，自2002年的復(fù)查開始，調(diào)查因子增加了流域、沙化、荒漠化土地類型與程度、濕地類型、林層結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)林集約度、森林生活力、森林病蟲害等級、森林分類區(qū)劃、地類變化原因、四旁樹覆蓋面積、樣地西南角點(diǎn)地類等，樣地調(diào)查因子增加至53項(xiàng)，產(chǎn)出森林資源數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表增加至49個(gè)。。

2.2 森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查

森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查是以國有林業(yè)局（場）、自然保護(hù)區(qū)、森林公園等森林經(jīng)營單位或縣級行政區(qū)域?yàn)檎{(diào)查單位，以小班為基本調(diào)查和統(tǒng)計(jì)單元，以滿足森林經(jīng)營方案、總體設(shè)計(jì)、林業(yè)區(qū)劃與規(guī)劃設(shè)計(jì)需要而進(jìn)行的森林資源調(diào)查。其主要任務(wù)是查清森林、林地和林木資源的種類、數(shù)量、質(zhì)量與分布，客觀反映調(diào)查區(qū)域自然、社會經(jīng)濟(jì)條件，綜合分析與評價(jià)森林資源與經(jīng)營管理現(xiàn)狀，提出對森林資源培育、保護(hù)與利用意見。到目前為止，共進(jìn)行過兩期森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查，分別是1980-1990和1995-2005。

2.3 森林資源分布遙感解譯

2.3.1 遙感數(shù)據(jù)及資料收集

2.3.1.1 遙感數(shù)據(jù)收集

收集了美國陸地衛(wèi)星MSS 42 景，TM 35 景，如圖2-1。

圖2-1 MSS圖像分布示意圖圖2-2 TM圖像分布示意圖

2.3.1.2 其他資料收集

收集了四川省植被解譯矢量成果資料（2000年）、四川省森林規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查矢量成果數(shù)據(jù)（2005年）、四川省森林分類區(qū)劃界定矢量成果數(shù)據(jù)（2008年）、四川省林地保護(hù)利用規(guī)劃矢量成果數(shù)據(jù)（2012年）、四川省1:10萬地形圖（1960年代）、四川省森林資源分布圖（1975、1976、1984-1990）、林相圖（1975）及有關(guān)的歷史圖件資料等。

2.3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

遙感圖像預(yù)處理是遙感圖像分析、判讀、識別的基礎(chǔ)，主要包括假彩色合成、幾何校正、圖像增強(qiáng)和鑲嵌裁剪等部分。

2.3.2.1 假彩色合成

根據(jù)使用的遙感數(shù)據(jù)的特點(diǎn)及解譯需要，對TM數(shù)據(jù)采用RGB（432）的方式進(jìn)行彩色合成，對MSS數(shù)據(jù)采用RGB（321）的方式進(jìn)行彩色合成。圖2-3、2-4分別為彩色合成后的MSS和TM影像。

2.3.2.2 幾何校正

以四川省1:10萬地形圖為參考，采用二元二次多項(xiàng)式法對MSS數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，然后用同樣的方法，將校正后的MSS影像作為參考，對TM影像進(jìn)行配準(zhǔn)。對MSS圖像的校正主要包括（1）控制點(diǎn)的選�。烤斑x取20個(gè)），（2）采用二次多項(xiàng)式法進(jìn)行圖像糾正，通過控制點(diǎn)的均方根誤差，檢查誤差較大的地面控制點(diǎn)，調(diào)整、刪除或補(bǔ)充控制點(diǎn)信息，最終使中誤差小于1個(gè)像元；（3）采用三次卷積法對圖像進(jìn)行重采樣，完成幾何校正。

2.3.2.3 圖像增強(qiáng)

遙感圖像增強(qiáng)處理包括空間增強(qiáng)處理、輻射增強(qiáng)處理、光譜增強(qiáng)處理、高光譜處理等，其目的是為了突出有用的信息，增加圖像的對比度，便于遙感解譯。圖2-5為TM圖像增強(qiáng)前后對比圖。

圖2-5 TM增強(qiáng)前后對比示意圖

2.3.2.4 圖像鑲嵌和裁切

以縣界為單位對遙感圖像進(jìn)行裁切，對跨兩景或多景遙感影像的縣首先進(jìn)行遙感影像的拼接，然后再以縣界為單位進(jìn)行裁切，在圖像拼接過程中根據(jù)拼接圖像時(shí)相的差別不同，將進(jìn)行不同的處理。主要包括拼接圖像季相相近和季相相反兩種情況。當(dāng)圖像季相差別較小或在同一時(shí)期時(shí)，在圖像拼接過程中采用直方圖匹配的處理方法進(jìn)行拼接。當(dāng)圖像時(shí)相差別較大時(shí)，為保持各自時(shí)相圖像得季節(jié)特性，在圖像拼接的過程中將不進(jìn)行直方圖匹配處理。對不同季相的影像拼接，最大程度的保留季相好、信息豐富的影像信息。

2.3.3 土地利用分類

參考森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查和全國土地利用調(diào)查的分類標(biāo)準(zhǔn)，采用兩級分類，一級共6大類，包括林地、耕地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地；將林地進(jìn)一步劃分為5個(gè)二級地類，包括有林地、竹林、灌木林地、經(jīng)濟(jì)林地和其他林地，各地類的定義如下：

（1）林地：指生長喬木、灌木、竹類以及沿海紅樹林的土地，包括有林地、疏林地、灌木林地、未成林地、苗圃地、無立木林地、宜林地及灌叢地。

有林地：附著有森林植被、郁閉度大于或等于0.2的林地。

竹林：附著有胸徑2.0cm以上的竹類植物的且以經(jīng)營竹類為主要目的的林地，主要包括毛竹、慈竹等。

灌木林地：附著有灌木樹種以及胸徑小于2.0cm的雜竹，或因生境惡劣矮化成灌木型的喬木樹種，以經(jīng)營灌木林為主要目的或?qū)榉雷o(hù)用途，覆蓋度在30%以上的林地。

經(jīng)濟(jì)林地：以生產(chǎn)除木材以外的干鮮果品、食用油料、工業(yè)原料和藥材及其他林副特產(chǎn)品為主要經(jīng)營目的的喬木和灌木林地。

其他林地：指有林地、竹林、灌木林地和經(jīng)濟(jì)林地以外的其它林地，包括疏林地、未成林地、苗圃地、無立木林地、宜林地和林業(yè)輔助生產(chǎn)用地。

（2）耕地：指種植農(nóng)作物的土地，包括熟耕地、新開荒地、休閑地、輪歇地、草田輪作地；以種植農(nóng)作物為主的農(nóng)果、農(nóng)桑、農(nóng)林用地；耕種三年以上的灘地和海涂。

（3）草地：指牧草地，是以生長草本植物為主，草本植被覆蓋度一般在15.0%以上、干旱地區(qū)草本植被覆蓋度在5.0%以上,用于畜牧業(yè)的土地。

（4）水域：指陸地水域和水利設(shè)施用地，包括河流、湖泊、水庫、坑塘等。

（5）建設(shè)用地：指建造建筑物、構(gòu)筑物的土地。包括城鄉(xiāng)住宅和公共設(shè)施用地、工礦用地、交通水利設(shè)施用地、旅游用地、軍事設(shè)施用地等。

（6）未利用地：目前還未利用的土地，包括難利用的土地，如裸巖、裸土，高山流石灘、高寒荒漠、冰川及永久性積雪地等。

2.3.4 遙感解譯

2.3.4.1 遙感解譯標(biāo)志的建立

解譯標(biāo)志是指在遙感圖像上能具體反映和判別地物或現(xiàn)象的影像特征。解譯標(biāo)志分為直接解譯標(biāo)志和間接解譯標(biāo)志兩種，本次TM數(shù)據(jù)解譯引用96-B02-01-02專題組建立的土地資源人機(jī)交互判讀分析全國各區(qū)域判讀標(biāo)志，MSS數(shù)據(jù)解譯的參考此解譯標(biāo)志，如表2-1。

表2-1 TM數(shù)據(jù)土地利用信息提取解譯標(biāo)志

地類代碼* 影像特征（TM 4、3、2假彩色合成圖像）

林地有林地 111 深紅、紫紅或暗紅色，內(nèi)部色調(diào)較均勻，形狀不規(guī)則或規(guī)則

（人工片林），平原區(qū)分布零星，山區(qū)丘陵分布廣泛

竹林 113 暗紅色或紫紅色，色調(diào)均勻，邊界自然圓滑，紋理細(xì)膩均勻

灌木林地 130 紅色或淺紅色，色調(diào)明亮，形狀不規(guī)則，高山灌木林地紋理均勻細(xì)膩

經(jīng)濟(jì)林地 190 暗紅色、紅色或橘紅色，內(nèi)部色調(diào)均勻，形狀多不規(guī)則

其他林地 170 火燒跡地呈灰黑色，色調(diào)均勻，形狀多較規(guī)則，邊界明顯；其他多呈棕紅色或淺紅色，內(nèi)部色調(diào)不均，形狀不規(guī)則

耕地 210 長有作物的呈粉紅、鮮紅或暗紅色，無作物或幼苗的水田呈藍(lán)色或藍(lán)黑色，旱地呈亮青、灰白或亮白色，水田色調(diào)均勻，形狀規(guī)則，邊界清晰；旱地色調(diào)不均勻、紋理粗糙，形狀不規(guī)則。主要分布在平原、河谷兩側(cè)、山區(qū)和丘陵的緩坡上

草地 220 枯萎期呈黃褐色、淺黃色或黃白色，局部有微紅斑點(diǎn)（灌叢）；生長期呈淺紅色，茂盛期呈鮮紅色或暗紅色，色調(diào)不勻，紋理細(xì)膩，人工草地形狀規(guī)則

水域 230 從藍(lán)色到深黑色，色調(diào)均勻，紋理細(xì)膩，邊界清晰，幾何特征明顯

建設(shè)用地 250 青灰色、灰白色或白色，色調(diào)雜亂，紋理粗糙，幾何特征明顯，邊界多較明顯

未利用地 240 裸土、裸巖為灰白色和為青灰色，裸土色調(diào)較均勻，裸巖色調(diào)不均，冰川和永久性積雪呈白色，色調(diào)均勻，紋理細(xì)膩，邊界明顯，分布范圍較固定

注：*引用“森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查”地類碼

2.3.4.2 遙感影像分類

遙感圖像解譯是通過遙感圖像提供的各種識別目標(biāo)的特征信息進(jìn)行分析、推理與判斷，最終達(dá)到識別目標(biāo)地物或現(xiàn)象，從而獲取目標(biāo)地物信息的過程。本次研究采用計(jì)算機(jī)初分類和人工目視解譯相結(jié)合的方法進(jìn)行遙感圖像的信息提取。計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類采用ERDAS和eCognition相結(jié)合完成。ERDAS基于光譜信息面向象元的分類技術(shù)能很好的提取植被信息及細(xì)小地物信息，采用非監(jiān)督分類（unsuperised）的方法進(jìn)行圖像處理（示例如圖2-6）。eCognition的多尺度影像分割技術(shù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)基于光譜信息面向象元遙感分類軟件分類尺度上的缺陷。

圖2-6 非監(jiān)督分類結(jié)果示意圖

2.3.4.3 目視解譯

對遙感初分類的結(jié)果進(jìn)行修改，對錯(cuò)分、漏分的地類進(jìn)行完善。具體操作為根據(jù)影像的判讀標(biāo)志（表2-1），如色調(diào)（顏色）、形狀、位置、大小、陰影、紋理及其它間接標(biāo)志等和個(gè)人對該區(qū)域土地類型分布規(guī)律的熟悉程度，識別目標(biāo)地類。同時(shí)，在arcgis軟件中沿影像特征的邊緣準(zhǔn)確繪出變化地類界（界線應(yīng)嚴(yán)格封閉），并賦地類屬性。判讀提取目標(biāo)地物的最小單元：一般規(guī)定變面狀地類應(yīng)大于3×3個(gè)像元，圖斑短邊寬度最小為2個(gè)像元。各圖斑要素的判讀精度應(yīng)>85.0%，目視解譯線劃描跡精度為兩個(gè)像元點(diǎn)，并且保持圓潤。示意圖如圖2-7。

圖2-7 目視解譯示意圖

2.3.4.5 精度檢驗(yàn)

利用1979和1992年森林資源連續(xù)清查的固定樣地點(diǎn)資料對遙感分類結(jié)果進(jìn)行精度檢驗(yàn)，MSS、TM檢查樣點(diǎn)分布如圖2-8和圖2-9。通過建立土地利用類型誤差矩陣的方法進(jìn)行遙感分類精度檢驗(yàn)。

圖2-8 MSS檢查樣點(diǎn)分布圖圖2-9 TM檢查樣點(diǎn)分布圖

從表2-2和2-3可以看出，林地和耕地的分類精度均較高，而建設(shè)用地和未利用地分類精度相對較低，這是因?yàn)榻庾g結(jié)果的最小圖斑設(shè)置為90*90mP2P，使得面積小于這一設(shè)置的許多建設(shè)用地信息丟失；未利用地的分類精度較低是因?yàn)閮蓚€(gè)分類體系中對未利用地的定義有差異。

表2-2 MSS分類誤差矩陣表

　遙感分類結(jié)果

林地耕地草地水域未利用地建設(shè)用地總計(jì)

樣地資料林地 1184 278 160 1 18 1 1642

耕地 368 1188 13 21 1 5 1596

草地 365 81 576 2 105 　 1129

水域 14 23 4 23 3 　 67

未利用地 76 13 86 　 49 　 224

建設(shè)用地 27 47 7 3 　 4 88

總計(jì) 2034 1630 846 50 176 10 4746

　總體精度：63.72%

　制圖精度漏分精度用戶精度錯(cuò)分誤差

林地 72.11% 27.89% 58.21% 41.79%

耕地 74.44% 25.56% 17.06% 82.94%

草地 51.02% 48.98% 18.91% 81.09%

水域 34.33% 65.67% 2.00% 98.00%

未利用地 21.88% 78.13% 10.23% 89.77%

建設(shè)用地 4.55% 95.45% 1--% 9--%

Kappa:47.56%（N=4746）

表2-3 TM分類誤差矩陣表

　遙感分類結(jié)果　

林地耕地草地水域未利用地建設(shè)用地總計(jì)

樣地資料林地 2893 687 357 9 25 8 3979

耕地 550 1730 15 20 2 34 2351

草地 183 8 533 8 20 1 753

水域 16 45 3 51 2 2 119

未利用地 217 16 474 6 148 2 863

建設(shè)用地 22 71 0 7 0 14 114

總計(jì) 3881 2557 1382 101 197 61 8179

總體精度：65.64%

林地 72.71% 27.29% 74.54% 25.46%

耕地 73.59% 26.41% 67.66% 32.34%

草地 70.78% 29.22% 38.57% 61.43%

水域 42.86% 57.14% 50.50% 49.50%

未利用地 17.15% 82.85% 75.13% 24.87%

建設(shè)用地 12.28% 87.72% 22.95% 77.05%

2.4 其他統(tǒng)計(jì)和調(diào)查數(shù)據(jù)

包括營造林和森林經(jīng)營以及其他林業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、林業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒（1978-2012年）中的造林、采伐、病蟲、火災(zāi)等，以及長江上游防護(hù)林工程、天然林保護(hù)工程、退耕還林工程等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

2.5 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

利用上述數(shù)據(jù)，獲得的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣。對第一和第二層次的方法學(xué)，為每個(gè)清查期間的地類轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移矩陣，對于第三層次的方法學(xué)，可獲得年度轉(zhuǎn)移矩。作為示例，如表2-4顯示了2007-2012清查期地類轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移矩陣。

表2-4 2007—2012 年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣單位：hmP2

2012年林分經(jīng)濟(jì)林竹林疏林地灌木林地其他林地農(nóng)地草地水域未利

用地建設(shè)

用地前期

合計(jì)

2007年

林分 11,273,721.6 23,976.4 47,574.7 57,658.8 19,188.0 177,670.1 25,929.5 -- 5,932.0 5,932.0 14,830.2 11,652,413.3

經(jīng)濟(jì)林 87,433.8 762,541.7 4,809.7 9,706.5 -- 29,106.3 77,531.9 -- -- -- 24,228.6 995,358.5

竹林 29,468.1 -- 433,636.9 -- 5,728.2 5,734.2 5,726.6 -- -- 5,726.9 -- 486,020.9

疏林地 87,486.3 4,859.7 -- 340,463.4 14,482.9 43,494.5 9,620.3 -- -- -- -- 500,407.1

灌木林地 24,289.6 -- 4,819.5 4,861.8 7,171,105.7 39,450.7 26,679.5 -- 1,555.3 -- 6,221.4 7,278,983.5

其他林地 184,503.5 58,258.6 14,449.9 24,296.2 383,352.9 1,496,147.1 28,268.8 -- 4,711.4 -- 9,423.0 2,203,411.4

農(nóng)地 145,723.0 169,999.2 38,551.3 -- 4,854.9 48,596.5 9,108,870.3 -- 43,699.3 -- 199,074.4 9,759,368.9

草地 4,857.4 -- -- -- -- -- 8,652,334.0 -- -- -- -- 8,657,191.4

水域 -- -- -- -- -- -- 839,985.5 -- -- -- -- 839,985.5

未利用地 -- -- -- -- -- -- 5,054,479.1 -- -- -- -- 5,054,479.1

建設(shè)用地 -- -- 4,819.0 -- -- -- 941,985.4 -- -- -- -- 946,804.4

本期合計(jì) 11,837,483.3 1,019,635.6 548,661.0 436,986.7 7,598,712.6 1,840,199.4 24,771,410.9 -- 55,898.0 11,658.9 253,777.6

3. 生物量、土壤和枯落物方程

無論是植被生物量、枯落物還是土壤有機(jī)碳密度，除與植被類型有關(guān)外，還與生物-地理要素密切相關(guān)，如氣候、經(jīng)緯度、海拔、地形地貌等，空間異質(zhì)性很高。傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)方程通常是在特定生物地理?xiàng)l件下獲得的，當(dāng)應(yīng)用于大范圍內(nèi)的特定立地時(shí)，往往出現(xiàn)較大的誤差。為此，有必要建立能解釋空間變異的植被生物量、土壤和枯落物的空間擴(kuò)展方程。

3.1 生物量

3.1.1 喬木林

3.1.1.1 方法概述

（1）運(yùn)用森林資源調(diào)查技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和成果資料的分析,對四川立木生物量建模總體單元進(jìn)行劃分；（2）利用四川歷次森林資源連續(xù)清查樣地立木測樹信息，擬合立木胸徑（D）-樹高（H）交互項(xiàng)因子（D2H）與空間信息因子的回歸模型f（X）1，拓展模型空間應(yīng)用范圍；（3）建立生物量異速生長方程，即生物量實(shí)測樣木交互項(xiàng)因子（D2H）與立木不同器官生物量回歸模型f（X）2；（4）通過模型疊加建立立木生物量復(fù)合模型f（X）3。

f（X）1=aD2+bD+c（lon）2+ d（lon） +e（lat）2+ f（lat） +g（elev）2+ h（elev）+K

（X為樣地測高木D2H）

f（X）2=aX+b （X為立木實(shí)測生物量D2H）

f（X）3=a f（X）1+b或a f（X）1^b

四川省森林類型多樣、林木樹種繁多，因此針對資源數(shù)量相對較多、分布范圍相對較廣的樹種，考慮單獨(dú)建立模型，其它樹種考慮合并建模。為此，確定了立木生物量建模總體（表3-1）。

表3-1 四川立木生物量建模總體

序號建�？傮w 包含樹種序號建�？傮w 包含樹種

1 冷、云、鐵杉云杉、冷杉、鐵杉 9 樺類紅樺、白樺、糙皮樺等

2 云南松云南松、思茅松 10 楠潤楠、楨楠、黑殼楠

3 馬尾松馬尾松 11 樟香樟、油樟等

4 柏木屬柏木、側(cè)柏等 12 桉屬巨桉、直干桉等

5 落葉松落葉松 13 楊屬山楊、白楊等

6 杉木、柳杉杉木、柳杉、水杉 14 硬闊類絲栗、青岡、木荷等

7 其他松類華山松、油松等其他松類 15 軟闊類椴樹、檫木、槭樹等

8 櫟類高山櫟、斜櫟、石櫟等　　　

3.1.1.2 D2H的空間擴(kuò)展

采用森林資源清查樣地中平均樣木胸徑、樹高、空間信息（經(jīng)度（lon）、經(jīng)度平方項(xiàng)（lon）2、緯度（lat）、緯度平方項(xiàng)（lat）2、海拔（elev）、海拔平方項(xiàng)（elev）2），采用“逐步回歸”的方法建立測樹因子交互項(xiàng)（D2H）與胸徑、空間信息的回歸模型（表3-2），拓展模型應(yīng)用空間范圍。模型擬合實(shí)測值與預(yù)測值及擬合殘差如圖，

表3-2 測樹因子交互項(xiàng)（D2H）與空間信息擬合回歸模型

優(yōu)勢樹種

（組）模型形式：f（D2H）=aD2+bD+c（lon）2+d（lon）+e（lat）2+f（lat）+g（elev）2+h（elev）+K a.R2

a b c d e f g h K

云杉 43.54 -926.04 -274.34 55283.76 / / / / -2772311.75 0.95

冷杉 35.75 -636.49 -5.25 / 224.59 -13302 / / 256096.84 0.95

鐵杉 54.22 -1516.6 / / / / / / 11052.41 0.93

云南松 32.84 -523.99 -181.87 36855.05 78.51 -4464.19 / / -1801214.28 0.93

馬尾松 22.76 -199.65 16.19 -3492.23 / / --E+00 / 188793.11 0.95

高山柏類 19.62 -266.53 -89.94 18608.54 / / / 10.26 -978330.72 0.92

低、中山柏類 20.61 -158.16 / / -0.3 / / -0.34 875.79 0.95

落葉松 30.6 -524.14 / -1152.39 / / / / 128038.05 0.93

杉木 26.35 -295.47 -0.16 / / 30.81 / / 1835.8 0.95

濕地松 21.69 -170.02 -5502.2 1155200.23 10689.55 -620167.84 / / -51639309.06 0.99

柳杉 22.13 -180.92 / / / / / 1.68 -173.53 0.96

華山松 36.78 -659.8 115.9 -24689.17 3.65 / / / 1315417.89 0.98

高山松 30.62 -446.9 441.97 -89058.57 / / / -2.12 4495223.28 0.96

油松 66.65 -1835.12 / 3564.17 1541.2 -100688.81 / 5.03 1274255.21 0.99

油杉 27.66 -485.65 3952.86 -803800.14 -8.68 / / -4.5 40875436.88 0.97

樟樹 19.77 -187.59 / / 1.83 / / -0.14 -815.57 0.93

楠木 24.3 -263.16 / / / / / 1.4 183.02 0.99

桉樹 18.18 -71.54 -44.41 9369.41 -72.28 4411.34 / -- -561336.58 0.96

高山楊屬 25.21 -242.97 / / -13.93 847.31 / -3.89 -5704.95 0.99

低、中山楊屬 18.95 / / / / / / / -871.2 0.92

高山樺類 27.77 -369.61 -159.31 32406.41 / / / / -1646180.34 0.95

低、中山樺類 22.37 -211.5 -35.91 7566.31 / / / 1.21 -398222.42 0.99

高山櫟類 24.42 -362.14 -181.65 36742.67 115.51 -6768.48 / 4.08 -1763119.14 0.96

低、中山櫟類 23.13 -301.38 / -87.77 -60.85 3753.21 / / -47019.16 0.94

高山硬闊 13.92 / 29621.07 -6118458.23 -24173.58 1579478.62 / / 290152586 0.92

中山硬闊 18.08 -150.63 / / 85.21 / / / -2059.66 0.93

低山硬闊 19.7 -133.28 / / / / / -1.68 751.98 0.95

高山軟闊 31.99 -559.93 / / / / -0.01 34.39 -55578.55 0.88

中山軟闊 32.87 -580.84 / / 0.96 / / 1.81 804.53 0.96

低山軟闊 38.35 -583.95 -0.37 / / 94.36 / 1.09 3354.75 0.97

說明：不同優(yōu)勢樹種（組）回歸模型擬合參數(shù)值僅保留2位小數(shù)。

3.1.1.3 異速生物量方程

根據(jù)建�？傮w，按照典型選樣的方法，結(jié)合四川不同植被類型及各優(yōu)勢樹種（組）分布概況，在不同區(qū)域的森林植被類型典型地區(qū)設(shè)置立木調(diào)查樣點(diǎn)，采用收獲法，實(shí)測樣木各器官（干、枝、葉、根）生物量（表3-3）。

表3-3 實(shí)測生物量樣木概況表

樹種（組）緯度（°）經(jīng)度（°）海拔（m）樣本數(shù)量（n）

云杉 29.05～32.98 100.83～103.99 2460～4161 307

云南松 24.67～29.34 100.80～102.36 1593～3207 41

馬尾松 29.08～31.72 103.35～108.22 308～1236 66

柏木（川柏、岷江柏） 29.81～32.28 104.13～107.62 266～1106 54

落葉松 28.27～28.40 101.16～101.19 3238～3890 92

杉木（柳杉） 27.76～32.31 103.04～107.79 376～1679 61

其他松類（濕地松、華山松等） 28.57～32.56 103.36～106.87 720～1480 18

櫟類（高山櫟、麻櫟） 27.03～32.55 101.39～108.07 601～3730 80

樺類（紅樺、白樺、亮葉樺等） 29.04～33.17 92.52～104.15 1620～3920 133

樟（香樟、油樟等） 29.02～29.04 103.9～105.04 320～392 29

楠（潤楠、黑殼楠等） 28.18～31.16 103.1～104.77 320～1920 57

桉屬（巨桉、直干藍(lán)桉等） 28.23～31.66 102.29～105.21 618～1720 248

楊屬（高山楊、青楊等） 27.87～33.11 102.08～104.25 1600～2790 30

硬闊（木荷、燈臺、領(lǐng)春木等） 28.68～32.46 103.17～104.61 1056～1689 18

軟闊（喜樹、榿木、榛木等） 22.58～35.36 102.67～111.81 334～2204 243

擬合樣木胸徑（DBH）、樹高（H）和交互作用項(xiàng)（D2H）與各器官生物量的相關(guān)性，最后確定（D2H）與各器官生物量相關(guān)性最高。因此，分別選取一元或多元模型，如線性函數(shù)（y ̂=aX+b）、對數(shù)函數(shù)（y ̂=aln(X)+b）、二次項(xiàng)函數(shù)（( y) ̂=aX^2+bX+c）、冪函數(shù)（y ̂=aX^b）、“S”型曲線（y ̂=e^(（a+b/X）)）、指數(shù)函數(shù)（y ̂=ae^bX）等，擬合D2H與各器官生物量的回歸模型，并根據(jù)調(diào)整確定系數(shù)（R_a^2）、估計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)誤（S_(E,E)）、平均預(yù)估誤差〖（M〗_(P,E)）、平均百分標(biāo)準(zhǔn)誤差（M_(P,S,E)）、總相對誤差（T_(R,E)）和平均系統(tǒng)誤差（M_(S,E)）等6項(xiàng)指標(biāo)篩選單株林木各器官生物量最優(yōu)回歸模型(表3-4~表3-7)。殘差圖如圖3-2所示。

R_a^2=1-(（n-1）)⁄(（n-p）∑▒(y_i-(y_i ) ̂ )^2 )∕∑▒〖（y_i-y ̅）〗^2

S_(E,E)=√((∑▒〖（y_i-(y_i ) ̂）〗^2 )⁄(（n-p）))

M_(P,E)=t_α∙（S_(E,E)⁄y ̅ ）∕√n×100

M_(P,S,E)=1/n ∑_(i=1)^n▒|(（y_i-(y_i ) ̂）)⁄(y_i ) ̂ | ×100

T_(R,E)=∑_(i=1)^n▒〖（y_i-(y_i ) ̂）〗∕∑_(i=1)^n▒(y_i ) ̂ ×100

M_(S,E)=1/n ∑_(i=1)^n▒〖（y_i-(y_i ) ̂）〗∕(y_i ) ̂×100

式中，n為樣本單元數(shù)；p為參數(shù)個(gè)數(shù)；t_α為學(xué)生氏分布值（α為0.05置信水平）；y_i和(y_i ) ̂分別為立木生物量的實(shí)測和預(yù)估值；y ̅為立木生物量的平均實(shí)測值。

表3-4 實(shí)測樹干生物量擬合模型

優(yōu)勢樹種

（組）模型形式：y=a（D2H）+b

a b adj.R2 rmse std TRE MSE MPSE

云杉 0.0114 37.5626 0.93 59.98 59.98 -4.16E-16 -9.79 47.61

云南松 0.0120 6.9646 0.94 12.02 12.02 -2.95E-17 -13.40 29.69

柏木 0.0187 2.4597 0.82 7.26 7.26 -4.14E-16 -9.64 32.48

杉木 0.0101 5.0111 0.88 16.11 16.11 -2.94E-16 -5.15 23.66

馬尾松 0.0134 13.0579 0.91 28.02 28.02 5.63E-17 -24.32 42.22

落葉松 0.0111 4.7674 0.94 21.36 21.36 -1.05E-16 -21.04 32.88

其他松類 0.0206 1.6156 0.98 7.63 7.63 -1.29E-16 -0.61 11.44

樺類 0.0121 30.3463 0.75 77.26 77.26 2.61E-17 -28.88 50.92

櫟類 0.0178 20.5873 0.89 62.16 62.16 1.78E-16 -22.00 41.57

樟 0.0168 6.7421 0.93 32.43 32.43 -1.85E-17 -13.96 25.16

楠 0.0174 6.1856 0.88 18.13 18.13 4.68E-17 -8.47 21.92

楊屬 0.0093 25.8334 0.93 21.92 21.92 5.50E-16 -7.52 28.85

桉屬 0.0169 -0.5333 0.94 2.61 2.61 8.28E-17 3.53 24.15

硬闊 0.0217 7.4214 0.86 23.26 23.26 3.49E-16 -6.75 29.23

軟闊 0.0169 4.0108 0.97 8.17 8.17 -1.13E-16 -28.89 41.18

表3-5 樹枝生物量擬合模型

優(yōu)勢樹種

（組）模型形式：y=a*（D2H）^b

a b adj.R2 rmse std TRE MSE MPSE

云杉 0.0665 0.7169 0.70 0.89 0.89 4.18E-16 -5.15 83.90

云南松 0.0349 0.7164 0.64 0.90 0.90 7.80E-17 -36.83 94.19

柏木 0.1317 0.5290 0.90 0.49 0.49 -5.40E-16 0.25 39.55

杉木 0.0728 0.5699 0.80 0.50 0.50 -1.68E-16 -4.85 34.36

馬尾松 0.015 0.8166 0.90 0.63 0.63 6.36E-16 -27.69 55.71

落葉松 0.0474 0.618 0.70 0.96 0.96 -2.15E-16 79.31 163.53

其他松類 0.0047 0.9834 0.67 0.65 0.65 5.38E-16 -6.75 33.50

樺類 0.0114 0.8854 0.84 0.88 0.88 -1.02E-15 53.95 153.18

櫟類 0.0271 0.7687 0.83 0.77 0.77 -6.64E-16 7.66 83.54

樟 0.0257 0.7968 0.84 0.75 0.75 7.70E-17 -2.86 43.44

楠 0.0207 0.7735 0.74 0.67 0.67 -3.58E-16 18.62 41.16

楊屬 0.0423 0.7713 0.89 0.44 0.44 8.35E-17 -0.14 11.29

桉屬 0.0638 0.5490 0.69 0.48 0.48 -1.36E-15 11.27 66.14

硬闊 0.0079 0.9124 0.75 0.62 0.62 -3.47E-16 -36.06 65.52

軟闊 0.0373 0.7287 0.84 0.68 0.68 -2.86E-15 -39.02 246.13

表3-6 樹葉生物量擬合模型

優(yōu)勢樹種

（組）模型形式：y=a*（D2H）^b

a b adj.R2 rmse std TRE MSE MPSE

云杉 0.0430 0.6821 0.7 0.86 0.86 -8.61E-17 -24.22 64.68

云南松 0.0578 0.5700 0.71 0.61 0.61 6.38E-16 19.00 150.62

柏木 0.2205 0.4404 0.85 0.51 0.51 1.07E-15 -135.31 208.15

杉木 0.1656 0.4384 0.58 0.66 0.66 1.12E-15 -3.23 37.64

馬尾松 0.0263 0.6604 0.82 0.71 0.71 -6.77E-16 220.22 359.34

落葉松 0.0310 0.5661 0.82 0.64 0.64 9.07E-16 66.36 148.84

其他松類 0.0051 0.9249 0.86 0.35 0.35 -6.01E-16 -13.26 25.62

樺類 0.0076 0.7340 0.81 0.82 0.82 -1.11E-15 37.61 262.29

櫟類 0.0465 0.5449 0.70 0.78 0.78 2.42E-15 -48.79 139.11

樟 0.0312 0.6505 0.86 0.56 0.56 -3.55E-16 25.08 39.65

楠 0.0271 0.6093 0.62 0.70 0.70 -1.21E-15 -21.07 83.41

楊屬 0.1318 0.4315 0.56 0.61 0.61 -9.8E-16 3.49 43.01

桉屬 0.2170 0.2665 0.49 0.57 0.57 -2.7E-15 -26.87 333.58

硬闊 0.0164 0.7005 0.68 0.55 0.55 -8.03E-16 1.79 54.2

軟闊 0.0889 0.4166 0.63 0.67 0.67 1.39E-14 42.35 218.9

表3-7 樹根生物量擬合模型

優(yōu)勢樹種

（組）模型形式：y=a*（D2H）^b

a b adj.R2 rmse std TRE MSE MPSE

云杉 0.0345 0.7994 0.88 0.56 0.56 3.66E-16 -2.23 34.02

云南松 0.0723 0.5810 0.58 0.82 0.82 1.65E-16 -351.33 382.61

柏木 0.1011 0.5461 0.79 0.78 0.78 1.64E-15 -25.35 75.91

杉木 0.0577 0.6238 0.74 0.65 0.65 8.84E-16 4.96 32.00

馬尾松 0.0525 0.7136 0.65 1.20 1.20 -7.82E-16 21.19 98.24

落葉松 0.0140 0.8206 0.93 0.54 0.54 -1.60E-16 -3.28 36.95

其他松類 0.0048 1.0287 0.95 0.23 0.23 5.03E-17 4.40 14.13

樺類 0.0184 0.8186 0.89 0.67 0.67 -5.14E-17 -23.16 111.37

櫟類 0.0773 0.7186 0.89 0.55 0.55 -4.47E-17 -6.02 36.37

樟 0.0086 0.9625 0.98 0.32 0.32 6.29E-17 7.84 17.23

楠 0.1408 0.6558 0.84 0.42 0.42 -2.27E-16 -7.02 13.43

楊屬 0.1157 0.6272 0.85 0.43 0.43 2.18E-16 0.42 13.33

桉屬 0.0342 0.7237 0.9 0.17 0.17 -1.38E-16 1.86 13.84

硬闊 0.0051 1.0082 0.89 0.42 0.42 -4.02E-16 3.39 28.39

軟闊 0.0876 0.6115 0.76 0.74 0.74 -5.87E-16 -65.22 113.07

圖3-2 生物量模型及殘差圖示例

3.1.1.5 林下灌、草

在不同森林類型122個(gè)森林資源連續(xù)清查樣地的外圍隨機(jī)設(shè)置 3 個(gè)2m×2 m的樣方，記錄主要灌木物種組成、總蓋度，分種測定每一灌木群體的平均基徑、平均高度，將樣方內(nèi)所有植物全部收獲后，分根、枝干、葉測定其干重。同時(shí)在樣方的左上角，圍取 1 個(gè) 1m×1m的代表性樣方。記錄主要種類及總蓋度，然后分種測定各草群平均高度；然后采用收獲法測定地上部分和地下部分干重。

通過樣方調(diào)查計(jì)算得到灌木總蓋度Cs （%）、平均高度Hs （cm）、灌木群體平均基徑Ds （cm）、體積 Vs （Vs=Cs*Hs）；草本群體均高Hh （cm）、蓋度Ch （%），草群體積Vh （Vh = Ch*Hh）；林下植被總生物量 Wu、林下灌木生物量Ws、林下草本生物量Wh；林分樣地平均胸徑Da （cm）、平均高度Ht （m）以及林分密度Du （株/hm2）、胸高斷面積Bt （m2）。采用不同的方程形式擬合林下灌木、草本和林下植被總生物量與相關(guān)林分特征因子的回歸方程，并經(jīng)誤差分析優(yōu)選出最優(yōu)方程（表3-8）。擬合效果參見圖3-3。

表3-8 林下植被各部位生物量混合模型

器官模型系數(shù) R2 Ra2 SEE F值

形式 a b c d

林下灌木

葉 Wsl=a*Csb 0.006 1.095 0.600 0.599 1.068 542.4***

枝莖 Wss=a*Vsb 0.001 0.990 0.648 0.647 1.154 667.8***

地下 Wsb=a*Vsb 0.002 0.848 0.483 0.482 1.386 339.7***

總量 Ws=a*Vsb 0.003 0.875 0.583 0.581 1.171 506.5***

林下草本

地上 Wha=a*Chb 0.007 1.077 0.673 0.672 0.893 746.9***

地下 Whb=a*Chb 0.012 0.979 0.619 0.618 0.913 590.4***

總量 Wh=a*Chb 0.019 1.034 0.685 0.684 0.832 783.3***

林下植被合計(jì)

地上 Wua=a*Vsb 0.072 0.433 0.363 0.361 0.906 208.8***

地下 Wub=a*Vsb 0.085 0.414 0.300 0.298 1.000 155.4***

總量 Wu=a*Vsb 0.166 0.422 0.359 0.357 0.089 203.4***

圖3-3 林下灌木生物量模型模擬

圖3-4 林下草本生物量模型模擬

3.1.2 竹林

3.1.2.1 單株毛竹

（1）研究方法

單株毛竹生物量調(diào)查樣點(diǎn)布設(shè)充分考慮單株毛竹生物量空間變異性及實(shí)用性，緊密結(jié)合森林資源連續(xù)清查體系，采取森林資源資料分析、文獻(xiàn)調(diào)研和野外踏查相結(jié)合的方法布設(shè)調(diào)查樣地。

選擇了四川省森林資源連續(xù)清查樣地中的21個(gè)毛竹樣地和37個(gè)雜竹樣地。在鄰近相似毛竹林內(nèi)按不同徑階選擇單株立竹1-2株，調(diào)查單株立竹各項(xiàng)因子,并采用收獲法測定各器官（竹稈、竹枝、竹葉、竹鞭）生物量，共78株。鄰近相似的雜竹林，采用收獲法測定雜竹林生物量。選取一元或多元線性函數(shù)（y ̂=aX+b）、對數(shù)函數(shù)（y ̂=aln(X)+b）、二次項(xiàng)函數(shù)（( y) ̂=aX^2+bX+c）、冪函數(shù)（y ̂=aX^b）、“S”型曲線（y ̂=e^(（a+b/X）)）、指數(shù)函數(shù)（y ̂=ae^bX）等回歸模型進(jìn)行數(shù)據(jù)回歸擬合，并根據(jù)調(diào)整確定系數(shù)（R_a^2）、估計(jì)值的標(biāo)準(zhǔn)誤（S_(E,E)）、平均預(yù)估誤差〖（M〗_(P,E)）、平均百分標(biāo)準(zhǔn)誤差（M_(P,S,E)）、總相對誤差（T_(R,E)）和平均系統(tǒng)誤差（M_(S,E)）等6項(xiàng)指標(biāo)篩選單株毛竹生物量最優(yōu)回歸模型如表3-9。擬合效果和殘差分析如圖3-5。

表3-9 毛竹生物量擬合模型（X為單株毛竹眉徑）

器官模型形式模型參數(shù) 擬合效果評價(jià)指標(biāo)

a b c a.R2 F SE,E MP,E MP,S,E TR,E MS,E

竹桿 Y=a*X2+b*X+c 0.1857 -1.057 3.6895 0.868 246.6 1.72 3.56 12.58 0.01 0.179

竹枝 Y=a*Xb 0.0412 1.5335 0.532 69.90 0.30 5.58 26.47 -0.01 4.48

竹葉 Y=aXb 0.0647 1.2727 0.425 45.99 0.31 7.61 26.95 4.43 4.73

竹根 Y=aX2+bX+c 0.1018 -0.5893 2.6153 0.881 211.57 0.83 3.72 12.08 0.01 0.03

圖3-5 毛竹生物量模型模擬

3.1.2.2 竹林林分

由于在2007年以前的森林資源清查中，只調(diào)查了毛竹株數(shù)，無單株檢尺數(shù)據(jù)。雜竹樣地也只有株數(shù)調(diào)查。為此，建立并篩選出了單位面積毛竹和雜竹生物量Y（t/ha）與立竹株數(shù)N（株/ha）的最優(yōu)回歸模型如表3-10。擬合效果和殘差分析如圖3-6。

表3-10 毛竹和雜竹林分生物量擬合（X為竹林密度）

序號模型形式模型參數(shù) 擬合效果評價(jià)指標(biāo)

a b c a.R2 F SE,E MP,E MP,S,E TR,E MS,E

毛竹 Y=a*Xb 0.0006 1.4779 0.851 172.94 0.34 0.21 28.78 6.86 5.51

雜竹 Y=a*Xb 0.6964 0.3547 0.59 51.36 0.26 0.32 21.11 3.76 3.35

圖3-6竹林密度-單位面積生物量擬合模型

3.1.3 灌木林

四川灌木林類型多樣，灌木種類繁多，本項(xiàng)目選擇了四川省內(nèi)的小葉杜鵑、高山杜鵑、高山柏、高山柳、窄葉鮮卑花、櫟類、馬桑和雜灌8種典型灌木設(shè)置27個(gè)調(diào)查樣地，測定了各器官生物量。測定方法根據(jù)灌木林優(yōu)勢灌木種不同特點(diǎn)進(jìn)行，對于分枝明顯的大型灌木類型（如：高山杜鵑、大花杜鵑、高山櫟等），按照株（叢）數(shù)查數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)株法累加，計(jì)算該類型單位面積生物量；對于密集型分枝不明顯的小型灌木類型（如：鮮卑花、小葉杜鵑、馬桑等），采用樣方“收獲法”調(diào)查生物量，計(jì)算建立該類型單位面積生物量。采用不同的回歸模型形式對灌木林蓋度P與灌木林單位面積生物量建立一元回歸統(tǒng)計(jì)模型。經(jīng)過比較分析，篩選出的最優(yōu)模型為：

y ̂=5.7953e^2.1959X（X為灌木林蓋度）

圖3-7 灌木林蓋度-生物量擬合最優(yōu)模型和殘差分析圖

3.2 枯落物

3.2.1 有林地

選擇不同森林類型的森林資源連續(xù)清查樣地214個(gè)，在樣地4個(gè)角點(diǎn)和中心點(diǎn)設(shè)置1m X 1m樣方，收集測定枯落物量、枯落物厚度。采用不同的模型形式建立枯落物量與相關(guān)因子之間的回歸模型，通過模型的比較，篩選出的最優(yōu)模型為：

針葉林： Y=-1.929+5.427∙X_1+0.008∙X_2

針闊混交林：Y=136.217+0.005∙X_7+4.392∙X_6 2-2.537∙X_5

落葉闊葉林：Y=-0.418+4.649∙X_1

常綠闊葉林：Y=9.472+0.004∙X_3-0.493∙X_4

竹林： Y=0.0354∙X_3^0.5210

式中：Y為枯落物量(t/ha)；X_1、X_2、X_3、X_4分別為枯落物層厚度（cm）、林分蓄積量（m3/ha）、林分密度（株/ha）和優(yōu)勢樹種平均高（m）。X_5、X_6、X_7分別為經(jīng)度、緯度和海拔。擬合效果和殘差分析如圖3-8。

圖3-8枯落物量模型模擬

3.2.2 灌木林

在測定灌木林生物量的同時(shí)，測定了灌木林地枯落物的量，測定方法同林分枯落物層調(diào)查相同。通過擬合，灌木林下枯落物生物量（Y）與灌木蓋度（X）顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R2=0.66，回歸方程 Y=10.980 ln（X）+ 56.485 。

3.3 土壤有機(jī)碳

運(yùn)用方差分析、特征值分析等方法對四川省森林土壤有機(jī)碳最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)等進(jìn)行分析計(jì)算。根據(jù)估計(jì)精度、可靠程度與變異系數(shù)，計(jì)算得到樣地?cái)?shù)量為582個(gè)。從四川省6050個(gè)森林資源連續(xù)清查有效樣地中，選取582個(gè)作為土壤有機(jī)碳調(diào)查樣地。

采用“土鉆法”調(diào)查林地土壤有機(jī)碳，分別從樣地四個(gè)角點(diǎn)（4個(gè)點(diǎn)）、樣地邊界中心點(diǎn)（4點(diǎn)）、及樣地中心點(diǎn)（1個(gè)點(diǎn)），共計(jì)9個(gè)取樣點(diǎn)（圖3-9），用土鉆分別0～20cm，20～40cm，40～60m，60～100cm取樣，并測定土壤容重。室內(nèi)分析測定土壤有機(jī)碳含量、氮含量、機(jī)械組成和pH值。

圖3-9土壤有機(jī)碳樣點(diǎn)取樣示意圖

通過多因子采用“逐步回歸”的方法，建立土壤有機(jī)碳密度與樣地地上碳密度、相關(guān)氣象因子、空間信息的回歸模型。并利用地統(tǒng)計(jì)的方法，將殘差值進(jìn)行空間地統(tǒng)計(jì)的分析，利用Kring插值，對殘差進(jìn)行修正。得到殘差分布的空間圖，對回歸結(jié)果進(jìn)行修正。得到最優(yōu)回歸模型式為：SoilC = log （vegC） + elev2 + soilD +Tavg +K（R2=0.49），相關(guān)參數(shù)見表3-11。檢驗(yàn)結(jié)果如圖3-10。

表3-11 土壤有機(jī)碳密度擬合回歸模型

多因子變量回歸參數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)差 t-檢驗(yàn)值 Pr（>|t|）

K 97.104 48.144 2.017 0.047

log（vegC） 24.609 6.645 3.704 --

elev2 -5.782 2.021 -2.861 0.006

soilD 0.363 0.172 2.107 0.039

Tavg -7.924 2.307 -3.434 0.001

K：常數(shù)項(xiàng)；VegC：地上生物質(zhì)碳密度；elev：海拔；soilD：土壤深度；Tavg：平均溫度

圖3-10 土壤有機(jī)碳模擬圖

3.4 植物含碳率

在測定各類林分、竹林、林下灌草、灌木林生物量和枯落物量的同時(shí)，采集了不同器官的植物樣品1000多個(gè)，包括喬木樣本400余個(gè)，毛竹樣本84個(gè)，林下灌木樣本276個(gè)，林下草本樣本186個(gè)，灌木林樣本100余個(gè)，枯落物樣本221個(gè)。對碳含率進(jìn)行了分析測定，結(jié)果如表3-12、3-13、3-14、3-15、3-16、3-17。

表3-12 不同優(yōu)勢樹種各器官含碳率單位：%

優(yōu)勢樹種（組）樹干（含皮）樹枝樹葉樹根平均值變異系數(shù)

云杉 47.41 51.23 51.34 44.83 48.70 5.52

冷杉 48.48 51.67 51.16 44.65 48.99 5.59

鐵杉 48.57 50.69 48.66 43.42 47.84 2.51

云南松 48.74 51.39 47.94 42.97 47.76 6.62

柏木 50.63 48.25 48.17 46.16 48.3 6.41

落葉松 48.67 50.57 50.05 48.96 49.56 2.14

馬尾松 48.94 50.28 49.97 40.86 47.51 3.77

油杉 49.27 49.56 48.79 47.51 48.78 4.63

高山松 49.29 51.57 49.89 49.87 50.16 2.89

華山松 48.15 50.34 49.26 48.79 49.14 2.52

杉木 48.86 46.62 46.76 44.52 46.69 3.03

針葉平均 48.82 50.20 49.32 45.69 48.49 4.14

樺類（紅樺、白樺等） 47.92 48.59 48.54 47.27 48.08 3.13

櫟類（高山櫟、遼東櫟） 47.29 48.42 48.92 47.65 48.07 3.16

楊屬（高山楊、青楊等） 46.58 47.23 46.15 44.89 46.21 2.59

桉屬（巨桉、直干桉） 48.99 48.39 49.21 43.82 47.60 2.77

柳屬（垂柳、高山柳） 48.77 48.95 47.53 45.67 47.73 0.56

樟、楠（潤楠、香樟等） 47.56 49.87 45.87 44.72 47.01 3.08

軟闊（榿木、喜樹等） 47.89 46.35 47.70 44.07 46.5 7.08

硬闊（青岡、木荷等） 47.59 48.81 45.19 44.69 46.57 5.03

經(jīng)濟(jì)林木（核桃、板栗） 43.78 44.97 42.59 42.97 43.58 5.05

闊葉平均 47.37 47.95 46.86 45.08 46.82 3.58

總體平均 48.10 49.08 48.09 45.38 47.66 3.86

表3-13 雜竹林平均含碳率及顯著性單位：%

竹種器官平均值變動(dòng)范圍標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)誤變異系數(shù)

毛竹竹桿 46.66 32.28～48.42 3.65 0.86 7.82

竹枝 46.38 44.99～48.39 0.77 0.19 1.63

竹葉 44.48 42.44～47.30 1.49 0.35 3.35

竹根 43.08 31.56～48.01 5.05 0.91 11.72

慈竹竹桿 46.25 39.82～48.15 3.35 0.79 7.24

竹枝 45.78 37.92～47.65 3.65 0.92 7.97

竹葉 43.53 40.84～47.60 2.32 0.84 5.33

竹根 41.81 35.48～46.51 6.98 0.97 16.69

苦竹竹桿 44.62 42.82～47.15 0.56 0.09 1.26

竹枝 42.18 38.92～44.65 3.86 0.91 9.15

竹葉 41.89 36.84～43.60 2.59 0.86 6.18

竹根 40.37 35.48～46.51 7.98 0.57 19.77

麻竹竹桿 45.52 40.52～47.15 5.46 0.12 11.99

竹枝 43.38 41.92～44.65 3.86 0.34 8.9

竹葉 40.59 38.84～43.60 9.34 0.86 23.01

竹根 40.37 39.48～43.51 7.48 0.77 18.53

巴山木竹 /　 41.56 34.57～43.59 2.56 0.88 6.16

水竹 /　 39.89 33.89～42.78 3.59 0.98 9

綿竹 /　 42.56 41.29～45.89 2.69 0.42 6.32

雜竹全竹　/ 42.45 33.89～48.15 7.57 0.84 17.83

表3-14 不同森林林下灌木碳含量單位：%

項(xiàng)目針葉林闊葉林

灌木葉灌木枝干灌木根灌木葉灌木枝干灌木根

樣本量 55 55 55 36 39 36

均值 46.054 46.907 45.157 44.792 46.038 44.970

標(biāo)準(zhǔn)誤 0.327 0.165 0.325 0.473 0.411 0.294

表3-15 林下草本碳含量單位：%

項(xiàng)目針葉林闊葉林

草本地上草本地下草本地上草本地下

樣本量 51 56 37 42

均值 41.82 37.11 41.59 38.59

標(biāo)準(zhǔn)誤 0.40 0.94 0.45 0.69

表3-16 灌木優(yōu)勢種各器官含碳率單位：%

灌木種類灌木種類含碳率平均值全株平均變異系數(shù)

枝、干葉根

雜灌木 44.12 46.24 45.88 45.63 13.54

山茶 45.22 44.12 46.95 44.96 5.02

野櫻桃 48.32 49.59 47.69 48.53 1.99

眼睛泡 48.96 48.15 46.51 47.87 2.61

懸鉤子 44.82 41.92 42.57 43.10 3.53

五加皮 46.29 44.71 46.18 45.73 1.93

荀子 46.96 46.48 45.1 46.31 2.14

桃金娘 48.24 51.69 48.71 49.55 3.78

沙棘 49.53 48.19 45.61 48.22 3.99

三棵針 48.26 46.98 46.99 47.46 4.21

薔薇 48.17 48.42 46.58 47.60 4.88

木姜子 45.34 43.79 43.1 44.08 6.20

花楸 45.91 43.65 50.11 46.56 7.04

小葉杜鵑 48.60 50.02 47.87 48.79 4.81

高山杜鵑 49.12 52.20 49.47 50.75 5.68

高山柏 44.84 -- 47.58 46.21 4.19

高山柳 47.94 48.61 48.42 48.30 4.88

錦雞兒 51.82 50.69 49.58 50.70 2.91

櫟類 46.60 50.87 47.04 48.34 4.50

黃荊 45.99 44.84 46.10 45.76 2.01

灌木平均 46.54 47.29 46.63 46.86 9.79

表3-17 枯落物含碳率單位：%

項(xiàng)目樣本數(shù) 最小值最大值平均值標(biāo)準(zhǔn)差

半分解其他 54 25.35 51.07 41.88 5.91

半分解枝 54 19.50 53.10 44.01 7.85

原狀其他 55 26.51 50.21 43.46 4.95

原狀枝 58 39.45 52.70 47.71 2.55

總計(jì) 221 19.50 53.10 44.32 5.97

4. 基于IPCC第二層次的林業(yè)碳計(jì)量：第一層次方法學(xué)

4.1 方法概述

根據(jù)IPCC指南的報(bào)告要求，針對每一個(gè)地類，均須分別報(bào)告下列兩個(gè)地類和地類變化引起的碳源匯變化：

一直為某地類：兩次清查期間地類未發(fā)生變化。

從其他地類轉(zhuǎn)入該地類。

4.1.1 一直為某地類

針對生物質(zhì)和死有機(jī)質(zhì)（枯落物、枯死木）碳庫，采用碳儲量變化法，根據(jù)森林資源清查結(jié)果計(jì)算各次森林資源清查相應(yīng)碳庫的碳儲量，相鄰兩次清查的碳儲量除以清查間隔期，即為碳儲量的年變化量。但是，由于基于森林資源清查數(shù)據(jù)計(jì)算的是某地類中某碳庫的總碳儲量，因此，上式計(jì)算出的結(jié)果包括三部分的碳儲量變化，即：一直為某地類、從其他地類轉(zhuǎn)入該地類和從該地為轉(zhuǎn)出為其他地類。因此，一直為某地類的的碳儲量變化應(yīng)為根據(jù)上述方法計(jì)算的碳儲量變化，減去其他地類轉(zhuǎn)入該地類引起的碳儲量變化量。

對于土壤有機(jī)碳庫，采用IPCC缺省方法。假定在沒有地類變化（一直為某地類）的情況下，土壤有機(jī)碳保持平衡狀態(tài)，即碳儲量的變化量為零。對于一直為經(jīng)濟(jì)林、竹林和灌木林，可假定其處于平衡狀態(tài)，其生物質(zhì)、死有機(jī)質(zhì)和土壤有機(jī)質(zhì)碳儲量變化均為零。

4.1.2 轉(zhuǎn)化的地類

在地類發(fā)生轉(zhuǎn)化的情況下（轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出），采用IPCC方法計(jì)算生物質(zhì)碳儲量的變化。對于其他地類與有林地各類型（林分、竹林和經(jīng)濟(jì)林）之間的相互轉(zhuǎn)化的面積，按各類型的面積比例分配。

對于轉(zhuǎn)化為新的地類后，由于生長引起的生物質(zhì)碳儲量的年凈增量，如果轉(zhuǎn)化為林分，則以計(jì)量區(qū)域森林資源清查獲得的活立木蓄積年凈生長率和林分平均每公頃碳儲量為依據(jù)計(jì)算獲得。如果是轉(zhuǎn)化為竹林、經(jīng)濟(jì)林，假定在到達(dá)一定年齡后其生物質(zhì)碳儲量到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，在到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)前其變化是線性的，到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)后碳儲量變化為零。

對于轉(zhuǎn)化為有林地以外的地類，假定轉(zhuǎn)化后生長引起的生物質(zhì)碳儲量的年凈增量。上述計(jì)算方法還須確定轉(zhuǎn)化前和轉(zhuǎn)化后的單位面積生物質(zhì)碳儲量。對于其他地類轉(zhuǎn)化為有林地的情形，由于林地清理和整地將導(dǎo)致原有植被生物量的減少，針對四川省假定由其他地類轉(zhuǎn)化為林分和竹林后，原有生物量減少50%。對于有林地轉(zhuǎn)化為其他地類的情況，以碳儲量計(jì)算中得到的各地類單位面積平均生物質(zhì)碳儲量做為轉(zhuǎn)化前和轉(zhuǎn)化后的單位面積生物質(zhì)碳儲量。

對于地類轉(zhuǎn)化引起的枯死木、枯落物和土壤有機(jī)質(zhì)碳儲量的變化量，按轉(zhuǎn)化前和轉(zhuǎn)化后達(dá)到平衡狀態(tài)的各碳庫碳儲量之差，除以轉(zhuǎn)化為新地類后達(dá)到平衡態(tài)所需的時(shí)間(T_on)來計(jì)算年變化量。當(dāng)?shù)仡悘挠辛值睾褪枇值剞D(zhuǎn)化為其他地類時(shí)，對枯落物和枯死物T_on=1。如果T_on>1，從轉(zhuǎn)化年開始，每年都需計(jì)算該轉(zhuǎn)化引起的枯死木、枯落物和土壤有機(jī)質(zhì)碳儲量的變化，直到T_on以后。對于林分、經(jīng)濟(jì)林和竹林與未成林造林地之間的相互轉(zhuǎn)化，枯落物、枯死木和土壤有機(jī)碳儲量變化為零。

4.2 林分

4.2.1 生物質(zhì)碳儲量

基于森林資源連續(xù)清查統(tǒng)計(jì)獲得的主要樹種或樹種組、不同齡級面積和蓄積量數(shù)據(jù)，采用如下公式計(jì)算生物量：

式中:

t年時(shí)，樹種或樹種組j的生物質(zhì)碳儲量（t C）

t年時(shí)，樹種或樹種組j、齡組k的單位面積地上生物量( t d.m.hm-2）

樹種或樹種組j的根冠比（無量綱）

樹種或樹種組j的含碳率（無量綱）

t年時(shí)，樹種或樹種組j、齡組k的單位面積蓄積量（m3.hm-2）

t年時(shí)，樹種或樹種組j、齡組k的面積（hm2）

與樹種樹種或樹種組j有關(guān)的參數(shù)

表4-1 林分地上生物量與蓄積相關(guān)函數(shù)參數(shù)和根冠比

樹種（組）

云杉、冷杉 4.165749 0.653489

落葉松 1.641699 0.801589

紅松 2.783807 0.695848

樟子松 2.844362 0.677522

油松 2.632238 0.696978

華山松 4.573398 0.583726

馬尾松 1.827539 0.792975

濕地松 2.053735 0.772233

其他松（包括思茅松、云南松、臺灣松、赤松、黑松、高山松、長白松、火炬松等） 2.403794 0.723530

柏木 1.985272 0.794173

杉木 2.536998 0.674639

其他杉（水杉、柳杉、紅杉、油杉、池杉） 2.694643 0.665671

櫟類 1.340549 0.896018

樺木 1.075562 0.902351

楓香、荷木、水曲柳、胡桃楸、黃菠蘿 2.685404 0.741345

樟樹、楠木 4.292969 0.613426

其他硬闊類 3.322268 0.687013

楊樹 0.942576 0.871034

桉樹 1.221362 0.869172

相思 2.969276 0.706251

木麻黃 6.932459 0.595017

其他軟闊類（椴樹、檫木、柳樹、泡桐、楝樹等） 1.142254 0.876051

針葉混 3.211378 0.6466

針闊混 2.208249 0.7437

闊葉混、雜木、矮林、熱帶林 2.070313 0.7713

表4-2 主要樹種或樹種組根冠比

樹種(組) Rj 樹種(組) Rj 樹種(組) Rj

桉樹 0.221 楝樹 0.289 鐵杉 0.277

柏木 0.220 柳杉 0.267 桐類 0.269

檫木 0.270 柳樹 0.288 相思 0.207

池杉 0.435 落葉松 0.212 楊樹 0.227

赤松 0.236 馬尾松 0.187 硬闊類 0.261

椴樹 0.201 木荷 0.258 油杉 0.277

楓香 0.398 木麻黃 0.213 油松 0.251

高山松 0.235 楠木 0.264 榆樹 0.221

國外松 0.206 泡桐 0.247 云南松 0.146

黑松 0.280 其它杉類 0.277 云杉 0.224

紅松 0.221 其它松類 0.206 雜木 0.289

華山松 0.170 軟闊類 0.289 樟樹 0.275

樺木 0.248 杉木 0.246 樟子松 0.241

火炬松 0.206 濕地松 0.264 針闊混 0.248

闊葉混 0.262 水胡黃 0.221 針葉混 0.267

冷杉 0.174 水杉 0.319 紫杉 0.277

櫟類 0.292 思茅松 0.145

表4-3 主要樹種或樹種組生物質(zhì)含碳率

樹種(組) CFj 樹種(組) CFj 樹種(組) CFj

桉樹 0.525 楝樹 0.485 鐵杉 0.502

柏木 0.510 柳杉 0.524 桐類 0.470

檫木 0.485 柳樹 0.485 相思 0.485

池杉 0.503 落葉松 0.521 楊樹 0.496

赤松 0.515 馬尾松 0.460 硬闊類 0.497

椴樹 0.439 木荷 0.497 油杉 0.500

楓香 0.497 木麻黃 0.498 油松 0.521

高山松 0.501 楠木 0.503 榆樹 0.497

國外松 0.511 泡桐 0.470 云南松 0.511

黑松 0.515 其它杉類 0.510 云杉 0.521

紅松 0.511 其它松類 0.511 雜木 0.483

華山松 0.523 軟闊類 0.485 樟樹 0.492

樺木 0.491 杉木 0.520 樟子松 0.522

火炬松 0.511 濕地松 0.511 針闊混 0.498

闊葉混 0.490 水胡黃 0.497 針葉混 0.510

冷杉 0.500 水杉 0.501 紫杉 0.510

櫟類 0.500 思茅松 0.522

4.2.2 枯落物碳儲量

通過生物量文獻(xiàn)，建立單位面積枯落物量與地上生物量的相關(guān)關(guān)系，間接計(jì)算不同森林類型枯落物量，然后轉(zhuǎn)換為枯落物碳密度，進(jìn)而計(jì)算碳儲量。

式中:

t年時(shí)，樹種或樹種組j的枯落物碳儲密度( t C.hm-2）

t年時(shí)，樹種或樹種組j的單位面積地上生物量（t d.m.hm-2）

樹種或樹種組j枯落物的含碳率（IPCC缺省值0.37）（無量綱）

樹種或樹種組j的枯落物量占地上生物量的百分比（%）

與地上生物量的相關(guān)關(guān)系

表4-4 主要樹種或樹種組枯落物占地上生物量的百分比的相關(guān)函數(shù)

樹種（組）

云冷杉 20.7385 -0.0102

落葉松 67.413 -0.0141

油松 24.2749 -0.0217

馬尾松 7.2175 -0.0067

其他松（包括思茅松、云南松、臺灣松、赤松、黑松、高山松、長白松、火炬松、紅松、樟子松、華山松、濕地松等） 13.1198 -0.009

柏木 3.7595 -0.0047

杉木和其他杉類 4.9897 -0.0025

櫟類 7.7325 -0.0048

樺木、楓香、荷木、水胡黃、樟樹、楠木和其他硬闊類 6.9779 -0.0043

楊樹 12.3106 -0.0069

桉樹 24.697 -0.014

相思 9.5338 -0.0004

其他軟闊類（椴樹、檫木、柳樹、泡桐、楝樹、木麻黃等） 8.1286 -0.0046

針葉混 31.4239 -0.0257

闊葉混 10.7653 -0.0057

針闊混 9.7816 -0.0063

4.2.3 死木碳儲量

森林資源清查的樣地調(diào)查包括枯立木和枯倒木的測定。因此，可通過枯立木蓄積和枯倒木蓄積計(jì)算不同森林類型枯死木碳儲量。

式中:

t年時(shí)，樹種或樹種組j的枯死木碳儲量(t C)

t年時(shí)，樹種或樹種組j的生物質(zhì)碳儲量(t C)

樹種或樹種組j死木蓄積量與林分蓄積量的比值(無量綱)

4.2.4 土壤有機(jī)碳

對于地類不發(fā)生轉(zhuǎn)移的情形，假定土壤有機(jī)碳的變化為零。對于發(fā)生地類轉(zhuǎn)移的情形，首先確定各地類土壤有機(jī)碳的碳密度，然后采用4.4.1.2節(jié)的方法計(jì)算地類轉(zhuǎn)化引起的土壤有機(jī)碳變化。

表4-5 全國主要地類土壤有機(jī)碳密度(0~30cm)

地類/植被碳密度 (tC.hm-2)

有林地 54.7

疏林地 36.0

灌木林地 32.4

草地 30.4

沼澤 145.6

荒山荒地 29.0

旱地 26.7

水田 37.4

4.3 竹林、經(jīng)濟(jì)林和灌木林

竹林、灌木林和許多經(jīng)濟(jì)林在一定年限后生物量基本處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。因此，采用平均生物量方法，即：

式中:

t年時(shí)，竹類（經(jīng)濟(jì)林、灌木林）j的生物質(zhì)碳儲量（t C）

單位面積竹類（經(jīng)濟(jì)林、灌木林）j平均地上生物量（t d.m. hm-2）

竹類（經(jīng)濟(jì)林、灌木林）j的根冠比（無量綱）

t年時(shí)，竹類（經(jīng)濟(jì)林、灌木林）j的面積（hm2）

竹類（經(jīng)濟(jì)林、灌木林）j的含碳率（無量綱）

竹林和經(jīng)濟(jì)林枯落物碳儲量采用4.2.2節(jié)的公式和表4-6中的參數(shù)計(jì)算，灌木林的枯落物忽略不計(jì)�？菟滥咎純α坎捎�4.2.3節(jié)的公式和表4-6中的參數(shù)計(jì)算。

對于地類不發(fā)生轉(zhuǎn)移的情形，假定土壤有機(jī)碳的變化為零。對于發(fā)生地類轉(zhuǎn)移的情形，首先確定各地類土壤有機(jī)碳的碳密度，然后采用4.2.4節(jié)的方法計(jì)算地類轉(zhuǎn)化引起的土壤有機(jī)碳變化。經(jīng)濟(jì)林通常為集約經(jīng)營，因此土壤有機(jī)碳密度采用表4-5中的旱地的值。竹林土壤有機(jī)碳密度采用表4-5中的有林地的值。

表4-6 竹林、經(jīng)濟(jì)林和灌木林生物質(zhì)碳計(jì)量相關(guān)參數(shù)

類型平均地上生物量

（t d.m. hm-2）

（%）

散生竹 65.94 0.707 0.47 8.35 0

毛竹 76.66 0.605 0.47 8.35 0

其他散生竹 39.59 0.951 0.47 0

叢生竹 38.16 1.183 0.47 7.87 0

混生竹 57.12 0.928 0.47 10.52 0

除毛竹外的所有竹類 41.92 1.091 0.47 8.28 0

經(jīng)濟(jì)林 31.30 0.206 0.47 0 0

灌木林 10.45 1.089 0.47 0 0

4.4 疏林、散生木和四旁樹

由于基于森林資源清查統(tǒng)計(jì)的方法只給出了疏林地的面積和蓄積、散生木總蓄積和四旁樹總蓄積，很難將散生木和四旁樹分別計(jì)入各地類。將散生木按面積比例分配到灌木林地、無林地等地類；將四旁樹50%比例分別歸入農(nóng)地和建設(shè)用地。

由于沒有具體的樹種或樹種組信息，因此，疏林、散生木和四旁樹的生物質(zhì)碳儲量，可簡單地采用蓄積轉(zhuǎn)換法計(jì)算：

式中:

t年時(shí)，疏林、散生木或四旁樹的生物質(zhì)碳儲量（tC）

t年時(shí)，疏林、散生木或四旁樹的蓄積量（m3）

t年時(shí)，林分蓄積量（m3）

t年時(shí)，林分生物質(zhì)碳儲量（tC）

散生木、四旁樹、無林地的枯落物忽略不計(jì)。疏林的枯落物碳儲量按林分枯落物碳儲量占生物質(zhì)碳儲量的平均比例計(jì)算。疏林、散生木、四旁樹的估死木碳儲量假定為零。

5. 基于森林資源清查樣地和樣木的林業(yè)碳計(jì)量：第二層次方法學(xué)

5.1 數(shù)據(jù)來源

研究基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來自四川省1988、1992、1997、2002、2007、2012年六期森林資源連續(xù)清查樣地、樣木信息。所有樣地均通過全球定位系統(tǒng)（GPS）導(dǎo)航定位，樣地調(diào)查內(nèi)容因子共有85項(xiàng)，包括樣地屬性因子、立地因子、林分因子、生態(tài)因子和植被因子等。

樣木（竹）調(diào)查：樣地內(nèi)胸徑≥5.0 cm的生長正常喬木樹種（含喬木經(jīng)濟(jì)樹種）、胸徑≥5.0 cm的毛竹，均要每木（竹）檢尺。樣木（竹）記載因子包括樣地號、樣木號、立木類型、檢尺類型、樹種名稱、胸徑或眉徑等。

樣方調(diào)查：樣方調(diào)查對象為下木、灌木、草本。樣方一般設(shè)于樣地西南角向西3 m處．形狀為邊長2×2 m的正方形。樣方調(diào)查內(nèi)容包括：下木層（胸徑<5 cm，高度≥2 m的喬木幼樹）的樹種名稱、平均高度等；灌木層（灌木樹種及高度<2 m的喬木幼樹）的主要種名稱、平均高、蓋度；草本層的主要種名稱、平均高、蓋度。

5.2 碳儲量

為了計(jì)算碳儲量變化，首先需計(jì)算每次清查的碳儲量。區(qū)域尺度生物量及碳儲量計(jì)量按照“樣木---樣地---總體”分層次計(jì)量的技術(shù)路線。采用單株生物量模型、單位面積生物量模型計(jì)量樣地尺度不同計(jì)量對象層次的碳儲量，應(yīng)用系統(tǒng)抽樣統(tǒng)計(jì)方法，將樣地水平的碳儲量計(jì)量結(jié)果轉(zhuǎn)換到全省宏觀尺度，評估全省各總體碳儲量。

5.2.1 林分

林分碳儲量計(jì)量對象包括喬木層、灌木層、草本層、枯落物、枯倒木碳儲量和土壤層碳儲量。

喬木層:采用各優(yōu)勢樹種（組）單株立木生物量空間擴(kuò)展方程（3.1.1節(jié)），計(jì)量清查樣地內(nèi)不同樹種單株活立木和枯死木各器官生物量和碳儲量，匯總得到樣地生物量和碳儲量。

林下灌木和草本生物量：采用林下灌木和草本生物量模型（3.1.1.5節(jié)）計(jì)量樣地水平林下植被生物量和碳儲量。

枯落物層：采用林下枯落物模型（3.2.1節(jié)）計(jì)量各林分樣地水平枯落物碳儲量。

土壤層：采用森林土壤有機(jī)碳模型(3.3節(jié))計(jì)量不同林分樣地水平土壤有機(jī)碳儲量。

5.2.2 竹林

森林資源連續(xù)清查調(diào)查中將竹林歸類為毛竹林、雜竹林兩大林分類型，按竹林調(diào)查因子詳細(xì)程度計(jì)量不同對象碳儲量。

毛竹林：2007和2012年毛竹林樣地有詳細(xì)的單株毛竹眉徑調(diào)查，因此采用毛竹單株生物量模型計(jì)量單株毛竹生物量和碳儲量（3.1.2.1節(jié)），單株匯總得到樣地尺度生物量和碳儲量。1979、1988、1992、1997和2002年的清查中，沒有毛竹林檢尺信息，因此毛竹林林分生物量模型（3.1.2.2節(jié)）計(jì)量毛竹林樣地尺度生物量和碳儲量。采用林下灌木和草本生物量模型（3.1.1.5節(jié)）計(jì)量竹林樣地水平林下植被生物量和碳儲量。采用落葉闊葉森林下枯落物模型（3.2.1節(jié)）計(jì)量毛竹林樣地水平枯落物碳儲量。采用森林土壤有機(jī)碳模型(3.3節(jié))計(jì)量毛竹林分樣地水平土壤有機(jī)碳儲量。

雜竹林：雜竹林調(diào)查一直沒有檢尺，因此其樣地尺度的碳儲量計(jì)量方法與2002以前毛竹林的方法相同。

5.2.3 經(jīng)濟(jì)林

經(jīng)濟(jì)林生物量采用4.3節(jié)的平均生物量法。經(jīng)濟(jì)林林下灌、草本層、枯落物層忽略不計(jì)。采用森林土壤有機(jī)碳模型(3.3節(jié))計(jì)量經(jīng)濟(jì)林樣地水平土壤有機(jī)碳儲量。

5.2.4 疏林地

喬木層、林下植被生物量、土壤有機(jī)碳的計(jì)量方法與林分相同，枯落物采用落葉闊葉林下枯落物模型（3.2.1節(jié)）計(jì)量。

5.2.5 灌木林地

采用灌木林地生物量模型（3.2.2節(jié)）計(jì)量灌木林樣地中灌木生物量和碳儲量；采用林下草本生物量模型（3.1.1.5節(jié)）計(jì)量草本層碳儲量；枯落物和土壤有機(jī)碳分別采用落葉闊葉林下枯落物模型（3.2.1節(jié)）和森林土壤有機(jī)碳模型(3.3節(jié))計(jì)量。

5.2.6 其他林地

其他林地（無立木林地、宜林地等地類），植被主要為零星喬木、毛竹，樣地中散生喬木、毛竹生物量及碳儲量計(jì)量方法與林分、毛竹林計(jì)量方法相同；樣地林下灌木層、灌木層、草本層、枯落物層以及土壤有機(jī)碳與林分計(jì)量方法相同。

5.2.7 非林地（四旁樹）

非林地四旁樹碳儲量計(jì)量方法與林分相同。

5.2.8 總體抽樣計(jì)量

采用系統(tǒng)抽樣統(tǒng)計(jì)方法，將樣地水平的微觀尺度碳儲量計(jì)量測算結(jié)果轉(zhuǎn)換到全省宏觀尺度，評估全省各總體生物量及碳儲量計(jì)量值、計(jì)量精度及計(jì)量區(qū)間，各抽樣指標(biāo)計(jì)算公式為：

Y ̂=N/n ∑_(i=1)^n▒y_i

S ̂=N√(1/n(n-1) (∑_(i=1)^n▒y_i^2 -1/n 〖（∑_(i=1)^n▒y_i ）〗^2 )（1-n/N）)

E_α=(t_α×S_y)/y ̅ ×100%

P_α=100%-E_α

（Y ̅-Nt_α s_y，Y ̅+Nt_α s_y）

公式中：y_i為抽樣樣地調(diào)查生物量及碳儲量，n為抽樣調(diào)查樣地?cái)?shù)，N為總體樣本數(shù)，t_α為可靠性指標(biāo)，S_y為樣本標(biāo)準(zhǔn)誤。

6. 基于生態(tài)過程模型的林業(yè)碳計(jì)量：第三層次方法學(xué)

本方法的核心是在當(dāng)前生態(tài)過程模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)基于林分和區(qū)域尺度的生態(tài)過程模型，能夠融合森林資源清查資料、氣候數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)源，并結(jié)合四川省的實(shí)際情況，構(gòu)建干擾模塊，考慮土地利用變化的影響，并結(jié)合MODIS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對實(shí)際的干擾進(jìn)行模擬。

6.1 氣候數(shù)據(jù)插值

模型需要的氣候數(shù)據(jù)包括降雨、最大溫度、最小溫度、平均溫度、相對濕度、日照時(shí)數(shù)以及太陽總輻射。四川省及其周邊區(qū)域共有61個(gè)站點(diǎn)，時(shí)間尺度為1985-2010年逐日，其中輻射站點(diǎn)13個(gè)，空間分布情況如圖6-1。

圖6-1 氣象站與輻射站點(diǎn)分布

利用ANUSPLINE軟件對降雨、最大溫度、最小溫度、平均溫度、日照時(shí)數(shù)、相對濕度進(jìn)行插值，協(xié)變量為海拔，分辨率為500×500m。插值后的多年均值如圖6-2。

圖6-2 1988-2010年平均降雨量、最高溫度、日照時(shí)數(shù)以及相對濕度空間分布圖

6.2 太陽輻射模型

為了獲取區(qū)域化的太陽輻射，本項(xiàng)目建立了輻射傳輸模型。首先根據(jù)太陽輻射常數(shù)，以及太陽經(jīng)過大氣、臭氧層、氣溶膠以及水氣等的透射和散射，計(jì)算出直射輻射和散射輻射值以及輻射總量的理論值。然后，根據(jù)四川省9個(gè)輻射站點(diǎn)20年的逐日數(shù)據(jù)，建立理論輻射與實(shí)際輻射的比值以及日照與日長比值之間的關(guān)系:

H/H_c =a+(1-a)S=a+bS

S=R_d/N_d

a=4×〖10〗^(-5) elev+0.2073

b=-0.7081×a+0.9025

其中，H：為輻射的觀測值；H_c：計(jì)算得到的無云的水平面的輻射；R_d：觀測到的實(shí)際日照時(shí)數(shù)；N_d為日長，S為日照比率。

圖6-3 系數(shù)a與海拔的關(guān)系，系數(shù)b與系數(shù)a的關(guān)系

最后，根據(jù)插值的出的最高溫度、最低溫度、平均溫度、相對濕度、日照時(shí)數(shù)的逐日數(shù)據(jù)，計(jì)算四川省500m格點(diǎn)的逐日輻射值，單位為W/m2。1988年-2012年間日均太陽總輻射的空間分布如圖6-4。

圖6-4 13個(gè)站點(diǎn)逐日的太陽輻射實(shí)測與模擬對比圖6-5 1988-2012年太陽輻射空間分布

6.3 生理生態(tài)參數(shù)獲取

6.3.1 植物比葉面積

利用掃描儀掃描計(jì)算闊葉類葉子的面積。對于針葉樹，利用游標(biāo)卡尺測量每一針葉的長度，基部、中部以及頂部的直徑，再利用近似圓柱體的方法計(jì)算每束針葉的表面積。對所有測量的葉子進(jìn)行烘干稱重，測定C、N含量。

表6-1 樹種比葉面積（SLA）單位：C*kg/m2

優(yōu)勢樹種平均SLA Std.err 優(yōu)勢樹種平均SLA Std.err

云杉 8.2 1.2 櫟類 6.1 0.9

云南松 4.7 0.5 青岡 5.0 0.6

杉木 6.7 1.2 樺類 8.5 0.6

馬尾松 7.2 0.3 軟闊 22.4 9.9

樟樹 19.7 1.8 高山松 7.4 0.7

楊樹 13.7 0.5 灌木類型 10.4 2.4

6.2.2 植物C/N比

采樣分析測定了15個(gè)樹種或樹種組，以及各灌木種和竹林不同器官（干、枝、葉、根）的C/N比，如表6-2、6-3、6-4。

表6-2 喬木樹種不同器官C/N 比

樹種樹葉樹枝樹芯樹根

C/N std.err C/N std.err C/N std.err C/N std.err

云冷杉 36.3 1.4 76.3 7.5 265.8 63.3 45.1 1.6

云南松 32.8 1.2 71.3 17.4 455.8 7.9 51.1 4.6

杉木 24.9 2.5 46.6 13.2 220.1 1.8

馬尾松 33.2 1.6 87.7 23.4 298.0 61.2 56.1 16.9

樟樹 17.0 4.2 84.9 8.3

白楊 21.7 8.4 95.6 33.6 129.6 7.7

柏木 36.6 2.4 78.9 8.4 263.7 43.7 52.2 8.7

落葉松 22.5 3.7 88.0 8.7 324.8 52.3

桉樹 22.5 4.6 80.0 11.0

櫟類 28.1 3.5 62.2 4.4 181.7 31.2

樺木 18.7 1.2 46.6 8.8 215.7 20.4 43.6 2.0

其他軟闊 15.2 1.1 56.9 6.5 169.6 31.7 30.9 5.0

其他松類 38.0 2.4 84.6 12.7 245.0 26.5 46.1 2.3

硬闊 28.0 4.2 55.4 7.0

表6-3 灌木種不同器官C/N

灌木種葉干、枝根

C/N std.err C/N std.err C/N std.err

杜鵑 29.3 2.8 71.3 12.6 100.3 15.8

高山柏 25.2 78.7 144.2

高山杜鵑 33.4 85.3 105.5

高山櫟 31.5 67.4 90.9

高山柳 23.2 1.9 67.2 5.4 72.7 7.8

枸子木 20.9 0.5 84.6 14.9 100.3

灌狀櫟 32.8 3.7 80.1 12.5 111.6 4.3

花楸 17.7 59.6 106.6

黃荊 22.6 14.7 70.1

錦雞兒 19.7 71.5 1.7 67.9

馬毛樹 24.2 182.2 44.5

木姜子 150.0 48.7 45.8

南燭 32.7 1.8 61.3 23.3 132.5 18.4

薔薇 26.0 3.9 93.3 11.5 65.8 26.4

三顆針 17.5 0.9 47.6 3.8 46.6 3.8

沙棘 13.2 28.7 1.4 147.1

山茶 42.3 105.1 102.1

桃金娘 410.0 69.9 46.8

鐵子 44.9 105.6 1130.0

五加皮 180.0 51.4 58.5

懸鉤子 210.0 58.2 47.8

眼睛泡 18.6 73.1 990.0

野櫻桃 18.9 58.9 91.7

其它灌木 26.6 4.3 68.5 6.5 75.2 7.3

平均值 25.7 1.8 72.2 6.4 86.9 6.3

表6-4 竹類竹葉、竹枝C/N

竹子竹葉竹枝

C/N std.err C/N std.err

慈竹 18.4 3.2 61.3 2.2

箭竹 16.2 0.9 54.3 4.1

木竹 18.9 1.3 30.0 4.4

楠竹 16.0 2.2 104.4 7.4

水竹 15.7 1.3 35.3 2.1

6.2.3 植物生理參數(shù)

測量了四川主要喬木種、灌木種、草本物種的植物A-Ci曲線和暗呼吸。共測定49種植物，包括喬木32種，灌木13種，草本4種。測量A-Ci曲線181條。通過A-Ci曲線的擬合，得到生理參數(shù)：最大羧化速率（Vcmax）、最大電子傳遞速率（Jmax）、TPU （磷酸利用率），這些基本參數(shù)與測量的暗呼吸（Rd）作為初始化參數(shù)輸入到模型光合作用模塊。

光合作用的測量采用便攜式光合測量儀LI-6400（Li-Cor Inc.， Lincoln， NE， USA）完成。測量時(shí)在光照強(qiáng)度為1500 μmol photons m-2 s-1的飽和光照下進(jìn)行的。A-Ci曲線是在設(shè)定葉室內(nèi)CO2濃度依次為400、200、100、75、50、100、200、400、600、800、1000、1200、1400 ppm。葉片暗呼吸是在葉室內(nèi)二氧化碳濃度為400 ppm下測量的，在測量之前將便攜式光合測量儀的葉室用黑布蒙上，暗適應(yīng)20 min，等呼吸速率穩(wěn)定后再測量。在測量同時(shí)記錄氣孔導(dǎo)度數(shù)值。測量時(shí)溫度控制在20-25℃范圍內(nèi)。不同樹種在25℃時(shí)的參數(shù)值如表6-5。

表6-5 喬木和灌木種25℃時(shí)的Vcmax、Jmax及TPU 單位：µmol/m2/s

樹種 Vcmax Jmax TPU

Obs. std.err Obs. std.err Obs. std.err

大葉醉魚草 185.1 15.4 220.0 10.0 16.4 1.1

杜鵑 81.0 10.2 76.2 4.3 4.6 0.2

高山櫟 160.3 33.6 183.3 20.3 14.0 1.6

高山珍珠梅 128.4 13.0 163.6 9.9 12.5 0.9

紅樺 223.8 32.7 237.7 20.1 19.0 1.0

華西忍冬 165.1 10.8 215.2 8.5 17.3 0.8

樺葉莢蒾 102.0 23.4 105.6 9.5 7.6 0.5

莢蒾 129.9 20.0 175.9 7.9 14.1 0.5

柳蘭 160.7 8.6 160.8 9.8 11.7 0.8

棉穗柳 129.3 26.0 167.0 12.8 12.9 1.2

漆樹 207.1 32.6 215.3 25.8 15.7 1.8

三褶葉紫菀 80.9 16.0 112.5 17.4 9.1 1.4

山亞烏藥 34.3 8.4 51.1 10.4 3.5 0.7

疏花漆 109.1 11.1 123.6 5.4 9.0 0.4

雙舌蟹甲草 99.0 14.2 128.9 7.5 10.2 0.5

絲毛柳 163.4 35.7 175.1 27.2 8.9 1.1

托吾 120.1 5.3 131.9 6.2 9.7 0.4

懸鉤子 125.9 18.2 178.5 16.3 15.3 1.3

野櫻桃 127.6 28.6 151.8 19.4 12.3 1.1

6.4 土壤質(zhì)地

根據(jù)野外采樣測定的土壤質(zhì)地?cái)?shù)據(jù)和四川省的土壤類型圖，統(tǒng)計(jì)不同土壤類型下的土壤質(zhì)地含量，制作為柵格圖，作為模型的土壤輸入?yún)?shù)，如圖6-6。

圖6-6 四川省土壤類型、質(zhì)地（沙粒sand、粘粒clay、粉粒silt）空間分布圖

6.5 模型初始化

根據(jù)森林資源調(diào)查規(guī)劃資料，獲取模型初始化的空間信息。從1988和2012年森林資源連續(xù)清查樣地中選取有林地樣地，按照樹種建立兩個(gè)時(shí)期生物量之間的關(guān)系。將該方程應(yīng)用到林斑圖中。灌木按照類型法反推得到每個(gè)空間斑塊的根、干、枝、葉總量，再根據(jù)土壤模型計(jì)算出與斑塊相對應(yīng)的土壤有機(jī)碳庫。作為模型的初始值。選擇154個(gè)獨(dú)立樣地做模型檢驗(yàn)，按照根、干、枝、葉分別反算到1988年。如圖6-6。

圖6-6 樹干、樹葉、樹枝以及樹根樣本驗(yàn)證（1988-2012年）

6.6 強(qiáng)干擾區(qū)的遙感反演

收集2000-2012年各時(shí)期的MODIS數(shù)據(jù)，通過拼接、裁剪，獲取四川省近12年的各個(gè)月份的MODIS數(shù)據(jù)。利用MRT工具提取MODIS各期內(nèi)的NDVI波段。利用CCSM相關(guān)方法，計(jì)算出2000~2012年期間相近2年的變化檢測圖和總變化檢測圖。利用CCSM計(jì)算獲取的變化區(qū)域數(shù)據(jù)與常規(guī)方法提取變化區(qū)域進(jìn)行疊加計(jì)算及融合，即可獲取植被干擾信息。具體流程如圖6-7。干擾提取結(jié)果如圖6-8 所示。

圖6-7 基于NDVI的干擾信息提取流程圖

圖6-8 四川省2000 -2012年干擾信息圖

6.7 生態(tài)過程模型

6.7.1 模型框架

本研究通過對各類模型的比較分析，借鑒和參考當(dāng)前主要幾個(gè)生態(tài)過程模型的結(jié)構(gòu)框架和過程，包括MAESTRA，Biome-BGC，Biomass，Century以及Gotilwa+。在原有模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)展和改進(jìn)，建立針對中國森林資源實(shí)際情況的生態(tài)過程模型。該模型主要包括輻射計(jì)算、物候期的計(jì)算、光合作用、自養(yǎng)與異養(yǎng)呼吸、蒸發(fā)蒸騰、枯落物與土壤的分解、產(chǎn)物分配、水分循環(huán)（降雨、融雪與徑流）以及干擾模塊，模型結(jié)構(gòu)如圖6-9。

圖6-9 生態(tài)過程模型結(jié)構(gòu)圖

6.7.2 光合作用與呼吸作用

本模型利用Farquhar光合作用模型對光合作用過程進(jìn)行模擬。呼吸作用的Q10值是隨溫度而變化的量，范圍在2-2.5之間（TEM模型），樹木各個(gè)部分的維持呼吸利用Ryan的方法，認(rèn)為維持呼吸與氮的量成正比，再根據(jù)溫度調(diào)整含氮量和Q10進(jìn)行計(jì)算。生長呼吸利用固定的比率進(jìn)行計(jì)算，模型設(shè)定為0.25。將光合產(chǎn)物按照樹干、樹枝、樹葉、粗根以及細(xì)根，根據(jù)固定比例進(jìn)行C的分配，再根據(jù)碳氮比，進(jìn)行氮的分配。

6.7.3 物候期

利用結(jié)合森林資源分布和遙感數(shù)據(jù)對四川省的物候期進(jìn)行了反演，建立適合四川省具體情況的物候模塊。

6.7.4 水分循環(huán)

采用Penman-Monteith公式計(jì)算冠層蒸散：

λE=(Δ(R_n-G)+ρ_a C_p (e_s-e_a)/r_a )/(Δ+γ（1+r_s/r_a ）)

Rn是凈輻射，G是土壤熱通量，es-ea為空氣的水蒸汽壓差，Cp是空氣的比熱，r_s和r_a分別是植被層和空氣阻抗。

水循環(huán)從降雨開始，主要包括水分的截流、冠層和裸地的蒸發(fā)與蒸騰，地表徑流。其中水分的截流根據(jù)冠層的截流系數(shù)與葉面積指數(shù)計(jì)算。假如當(dāng)日有降雨，則會先蒸發(fā)，當(dāng)截流水全部蒸發(fā)掉之后計(jì)算蒸騰。剩余的水分則掉落到土壤中，成為土壤水。當(dāng)土壤水飽和時(shí)，則產(chǎn)生徑流。

6.7.5 土壤碳分解

根據(jù)有機(jī)質(zhì)分解的難易程度劃分，將土壤有機(jī)碳分為四個(gè)碳庫（SOM1，SOM2，SOM3，SOM4），分解速率分別為0.07、0.014、0.0014、0.0001（1/day）。將枯落物碳庫分為四個(gè)庫，即易分解（Lit1）、未包鞘纖維素（Lit2），包鞘纖維素（Lit3），木質(zhì)素（Lit4）。包鞘纖維素分解后成為未包鞘纖維素，分解速率與木質(zhì)素的分解速率相同。易分解碳庫分解后成為SOM1，未包鞘纖維素分解后成為SOM2，木質(zhì)素分解后成為SOM3。SOM1分解后成為SOM2，SOM2分解后成為SOM3，SOM4分解后返回大氣中。

圖6-10 土壤有機(jī)碳庫結(jié)構(gòu)圖

6.6.6 干擾模塊

干擾模塊主要考慮土地利用變化、砍伐以及遙感反演的其他地類變化。

① 土地利用變化：首先根據(jù)遙感影響解譯出土地利用圖，計(jì)算1990年到2012年的土地利用類型變化圖。根據(jù)空間上的變化位置以及轉(zhuǎn)移方式，作為模型的輸入。因此，每個(gè)模擬的林斑均帶有類型轉(zhuǎn)移的信息，只考慮一次轉(zhuǎn)移，比如由林地轉(zhuǎn)成非林地，或由非林地轉(zhuǎn)成林地。在模型模擬時(shí)，首先確定該林斑是否發(fā)生轉(zhuǎn)移，假如發(fā)生轉(zhuǎn)移，先隨機(jī)產(chǎn)生發(fā)生變化的時(shí)間，根據(jù)轉(zhuǎn)移后的類型，進(jìn)行模型的參數(shù)化和碳庫的初始化，之后按照新的類型進(jìn)行模擬。

② 在森林砍伐模塊中，主要根據(jù)砍伐的強(qiáng)度對當(dāng)時(shí)的碳庫、氮庫進(jìn)行調(diào)整。將樹干移除，粗根和細(xì)根則全部成為枯落物，樹葉按照一定的比例進(jìn)入凋落庫。在確定砍伐的具體斑塊后，砍伐的強(qiáng)度均為皆伐。根據(jù)四川省各個(gè)縣級的采伐數(shù)據(jù)，將砍伐的蓄積總量隨機(jī)分配到空間的林斑上，調(diào)用砍伐模塊做皆伐處理。另外，根據(jù)遙感數(shù)據(jù)反演出2000-2012年區(qū)域有較大干擾的區(qū)域，并且提取出植被指數(shù)下降明顯的區(qū)域，為強(qiáng)干擾區(qū)，變化的區(qū)域與林斑區(qū)疊加后，得到森林斑塊發(fā)生變化的區(qū)域。干擾模塊的結(jié)構(gòu)如圖6-11。

圖6-11 干擾模塊結(jié)構(gòu)圖

6.8 模型調(diào)試與檢驗(yàn)

6.8.1 模型的運(yùn)行與調(diào)試

從所有采樣的582個(gè)樣地中選擇388個(gè)進(jìn)行模型的調(diào)試和校準(zhǔn)，其余的1/3用于模型獨(dú)立驗(yàn)證和調(diào)試，氣候數(shù)據(jù)利用插值后的氣候數(shù)據(jù)對應(yīng)到樣地上，將生理參數(shù)按照歸并的樹種進(jìn)行設(shè)置。模型運(yùn)行從1988年開始，運(yùn)行到2007年，根據(jù)葉子碳庫、樹干碳庫以及土壤有機(jī)碳庫的變化量，調(diào)整模型參數(shù)，對2007年調(diào)整使碳庫變化量等于樣地的實(shí)際變化量。并且要使各部分的增量與實(shí)際增量的速度保持一致。原樣本檢驗(yàn)效果如圖6-12。

圖6-12樣地干、葉、根和土壤有機(jī)碳增量對比（1988-2007，t/hm2）

6.8.2 獨(dú)立樣本驗(yàn)證

6.8.2.1碳密度的驗(yàn)證

從采樣樣地中選取1/3樣地進(jìn)行模型的獨(dú)立驗(yàn)證，對應(yīng)于一清連續(xù)清查體系的時(shí)期，驗(yàn)證1992-2007年4個(gè)時(shí)期模型模擬結(jié)果的正確性。分別對植物總碳，土壤有機(jī)碳和總碳進(jìn)行檢驗(yàn)。驗(yàn)證結(jié)果如圖6-13。

6.8.2.2 碳儲量變化驗(yàn)證

對比樣地尺度各碳庫的變化，分別對干、葉、根、枯落物和土壤有機(jī)碳在1988到2007年碳庫增量進(jìn)行對比驗(yàn)證，如圖6-14。

圖6-14 1988-2007年樣地干、葉、根、枯落物和土壤有機(jī)碳變化對比驗(yàn)證

6.8.3 模型運(yùn)行

建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，對模型所需數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，主要包括：（1）模型的初始化資料，每個(gè)運(yùn)算單元的空間和量化信息；（2）遙感解譯的多期土地利用變化，MODIS植被指數(shù)，建立統(tǒng)一地理信息數(shù)據(jù)庫，數(shù)字高程模型（DEM）等數(shù)據(jù)；（3）模型輸出結(jié)果數(shù)據(jù)庫，包括181個(gè)縣級單位的小班圖層；將準(zhǔn)備好的模型初始化數(shù)據(jù)作為模型的驅(qū)動(dòng)，多臺服務(wù)器并行運(yùn)算，將結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中。

7 質(zhì)量保證和質(zhì)量控制

7.1 森林資源清查

7.1.1 質(zhì)量管理制度

森林資源連續(xù)清查調(diào)查體系制定了“考核合格上崗制度”、“跨期質(zhì)量責(zé)任追究制度”、“首件必檢制度”、“調(diào)查‘航跡’和‘圖片’采集確認(rèn)制度”等完善的質(zhì)量控制檢查制度，調(diào)查人員與專專職質(zhì)量檢查人員分工明確，各司其職，確保野外調(diào)查準(zhǔn)確性和室內(nèi)檢查可靠性，各質(zhì)量管理制度要求及標(biāo)準(zhǔn)詳見《四川省森林資源連續(xù)清查操作細(xì)則》（1979、1988、1992、1997、2002、2007、2012年）。

7.1.2 質(zhì)量檢查內(nèi)容

森林資源連續(xù)清查采用樣地評分標(biāo)準(zhǔn)評定固定樣地外業(yè)調(diào)查的質(zhì)量，每個(gè)檢查樣地調(diào)查質(zhì)量滿分為100 分，總評分在80 分以上（不含80 分）的樣地為合格樣地，否則為不合格樣地，評定因子包括A類因子（樣地地類、每木檢尺株數(shù)、胸徑測定等）、B類因子（權(quán)屬、起源、優(yōu)勢樹立木類型等）、C類因子（散生株數(shù)、雜竹株數(shù)、四旁樹株數(shù)、竹林株數(shù)等）、D類因子（地貌、土壤名稱、定位樹、樣地類別、胸高線、周界記號、周界紀(jì)錄、固定標(biāo)樁等）四大類評定因子，各因子評定含義及標(biāo)準(zhǔn)詳見《四川省森林資源連續(xù)清查操作細(xì)則》（1979、1988、1992、1997、2002、2007、2012年）。

7.1.3 內(nèi)業(yè)質(zhì)量

森林資源連續(xù)清查樣地外業(yè)檢查完成后轉(zhuǎn)入內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)輸入、修訂階段，數(shù)據(jù)錄入采用“背靠背”雙軌數(shù)據(jù)錄入，對照檢查，查閱修訂錯(cuò)誤記錄，確保內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)錄入準(zhǔn)確、完整、規(guī)范。

7.2 遙感解譯

遙感數(shù)據(jù)解譯過程包括影像預(yù)處理（幾何校正、圖像增強(qiáng)和鑲嵌裁剪等），基于面向?qū)ο蟮臎Q策樹自動(dòng)分類，人機(jī)交互修改，解譯數(shù)據(jù)合成，解譯數(shù)據(jù)精度檢驗(yàn)以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。在數(shù)據(jù)預(yù)處理部分，要求影像數(shù)據(jù)幾何校正和地理校正后的誤差在1個(gè)像元內(nèi)，圖像合成后區(qū)數(shù)據(jù)內(nèi)有云、霧區(qū)域要找相近時(shí)間的影像進(jìn)行替換處理；面向?qū)ο蟮臎Q策樹計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類，在自動(dòng)分類精度達(dá)到70%后，未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，則繼續(xù)修改自動(dòng)分類規(guī)則及參數(shù)，盡量減少人機(jī)交互工作量；達(dá)到精度要求后，開始人機(jī)交互分類工作，遙感解譯數(shù)據(jù)要求精度達(dá)到95%以上，統(tǒng)計(jì)分類數(shù)據(jù)與相關(guān)統(tǒng)計(jì)年鑒對比，獲取最新遙感解譯數(shù)據(jù)。

7.3 氣候數(shù)據(jù)

氣候數(shù)據(jù)采用國家級氣象站點(diǎn)地面日值數(shù)據(jù)集中逐日氣候數(shù)據(jù)，處理過程包括：（1）確定數(shù)據(jù)集內(nèi)容和文件組織方式；（2）數(shù)據(jù)提取；（3）數(shù)據(jù)整合；（4）數(shù)據(jù)質(zhì)量控制；（5）生成數(shù)據(jù)集；（6）分析數(shù)據(jù)集的完整性及質(zhì)量情況，通過核對報(bào)表、原始觀測文件等方式對問題站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行核實(shí)及再檢查，更新數(shù)據(jù)并根據(jù)不同情況調(diào)整數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方案，再根據(jù)步驟4對數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制。重復(fù)步驟4～6，直至解決數(shù)據(jù)中的問題，形成準(zhǔn)確、完整的氣候數(shù)據(jù)集。

7.4 實(shí)驗(yàn)室測定

實(shí)驗(yàn)室測定樣品干重、含碳率測定、校正石礫含量、土壤含水率、土壤PH值、土壤機(jī)械等植物樣品、土壤樣品相關(guān)指標(biāo)參照國家標(biāo)準(zhǔn)（LY-200x）進(jìn)行分析測定，采用備樣檢查、隨時(shí)抽檢嚴(yán)格執(zhí)行實(shí)驗(yàn)室分析測定，并出具相應(yīng)的植物樣品、土壤樣品分析測定正式報(bào)告。

8 四川林業(yè)碳計(jì)量結(jié)果

8.1 碳儲量

圖8-1 林業(yè)各碳庫碳儲量及時(shí)間動(dòng)態(tài)

（Tier 1:第一層次方法學(xué)；Tier 2:第二層次方法學(xué)；Tier 3:第三層次方法學(xué)）

8.2 碳密度空間分布

8.3 碳源匯

圖8-3 林業(yè)各碳庫碳源匯及時(shí)間動(dòng)態(tài)

（Tier 1:第一層次方法學(xué)；Tier 2:第二層次方法學(xué)；Tier 3:第三層次方法學(xué)）

8.4 碳源匯空間分布

第三層次的方法學(xué)可輸出不同時(shí)間尺度（每天、每年、數(shù)年）不同碳庫碳源匯的空間分布。作為示例，圖8-4顯示了2007-2012年期間四川省林業(yè)各碳庫碳源匯空間分布圖。圖8-5顯示了1997、2002、2007和2012年四川省林業(yè)碳匯源空間分布圖。

圖8-4 2012年四川省林業(yè)碳源匯空間分布圖（tC/ha/a）

圖8-5 幾個(gè)年份（1988、1992、1997、2002、2007、2012）四川省林業(yè)碳源匯空間分布圖（tC/ha/a）

8.5 土地利用轉(zhuǎn)化對林業(yè)碳源的影響

不同層次的方法學(xué)計(jì)算的結(jié)果不同，第三層次的方法學(xué)可計(jì)算不同地類轉(zhuǎn)化引起的年度碳儲量變化。第一和第二層次的方法學(xué)計(jì)算的是清查期間的地類轉(zhuǎn)化引起的碳儲量變化，除以清查期為年均變化。表8-1為第三層次方法學(xué)1988-2012年的總變化量。作為示例，表8-2~表8-5為采用第二層次方法學(xué)計(jì)算的2007-2012年清查期轉(zhuǎn)化引起的碳儲量變化。

表8-1 1988-2012年土地利用轉(zhuǎn)化引起的碳儲量變化（第三層次方法學(xué)）

（萬噸碳）

　林分竹林灌木林地草地其它地類轉(zhuǎn)出合計(jì)

生物量林分 13,867 -424 -9,043 -3,022 -2,792 -15,282

竹林 265 16 13 -1 -50 227

灌木林地 8,638 -5 1,276 -1,670 -1,041 5,921

草地 4,289 0 3,269 -587 -106 7,453

其它地類 11,764 313 1,159 30 1,149 13,265

轉(zhuǎn)入合計(jì) 24,956 -116 -4,602 -4,663 -3,990 11,585

枯落物枯死木林分 3,007 7 550 617 -129 1,045

竹林 19 7 4 1 -6 17

灌木林地 923 3 910 1,154 -60 2,020

草地 2 -0 -232 320 -503 -732

其它地類 860 40 233 205 91 1,338

轉(zhuǎn)入合計(jì) 1,804 49 556 1,977 -699 3,687

土壤有機(jī)碳林分 1,409 129 451 27 -9,093 -8,485

竹林 19 25 5 0 -503 -478

灌木林地 -1,414 8 779 254 -7,974 -9,127

草地 -1,158 0 -291 474 -11,267 -12,715

其它地類 24,951 1,377 3,112 2,108 4,593 31,549

轉(zhuǎn)入合計(jì) 22,399 1,514 3,278 2,389 -28,836 743

總量林分 18,283 -288 -8,042 -2,414 -12,014 -22,758

竹林 303 48 22 0 -559 -233

灌木林地 8,146 5 2,965 -277 -9,076 -1,201

草地 3,134 0 2,750 147 -11,875 -5,990

其它地類 37,576 1,729 4,504 2,343 5,833 46,152

轉(zhuǎn)入合計(jì) 49,160 1,447 -765 -348 -33,524 15,969

表8-2 2007-2012年清查期土地利用轉(zhuǎn)化引起的碳儲量變化（第二層次方法學(xué)）（萬噸碳/年）

2012年

2007年林分經(jīng)濟(jì)林竹林疏林地灌木

林地其他

林地農(nóng)地草地水域未利

用地建設(shè)

用地轉(zhuǎn)出

合計(jì)

林分 469.26 -25.04 -35.28 -24.08 -20.92 -223.68 -81.20 0.07 -5.11 -4.04 -10.18 -429.46

經(jīng)濟(jì)林 46.77 66.42 1.61 4.11 1.14 -4.92 -51.89 0.62 2.33 1.25 7.20 8.22

竹林 -0.62 -0.47 58.35 0.65 0.18 -2.74 -7.08 -- -- -0.98 0.87 -10.19

疏林地 1.85 -6.11 -- 21.82 -11.95 -136.42 -117.87 0.94 -- 0.94 1.68 -266.94

灌木林地 21.77 -- -1.03 2.28 165.91 -49.69 -98.32 12.19 5.50 -- 10.60 -96.70

其他林地 269.19 5.09 3.81 25.75 100.88 84.01 -76.67 0.34 8.07 1.65 10.49 348.60

農(nóng)地 198.89 108.20 31.94 0.62 11.48 52.06 149.12 1.64 28.03 8.16 154.41 595.43

草地 9.18 10.02 1.63 1.35 3.30 3.89 -48.71 -- -- -- -- --

水域 2.48 1.24 -- -- 0.90 -- -4.73 -- -- -- -- --

未利用地 4.17 5.72 0.81 0.67 2.71 0.54 -28.46 -- -- -- -- --

建設(shè)用地 6.03 3.06 2.04 -- 0.95 -- -5.30 -- -- -- -- --

轉(zhuǎn)入合計(jì) 559.71 101.71 5.53 11.35 88.67 -360.96 -520.23 -- -- -- -- --

表8-3 2007-2012年清查期土地利用轉(zhuǎn)化引起的生物質(zhì)碳儲量變化（第二層次方法學(xué)）（萬噸碳/年）

2012年

2007年林分經(jīng)濟(jì)林竹林疏林地灌木

林地其他

林地農(nóng)地草地水域未利

用地建設(shè)

用地轉(zhuǎn)出

合計(jì)

林分 458.48 -14.99 -24.51 -23.40 -12.58 -142.49 -24.58 -- -5.62 -5.62 -14.06 -267.85

經(jīng)濟(jì)林 -7.23 72.44 0.93 2.94 -- -2.70 -18.52 -- -- -- -5.79 -30.37

竹林 -5.62 -- 55.88 -- -0.31 -1.15 -1.99 -- -- -1.99 -- -11.06

疏林地 -3.76 -0.82 -- 27.90 -1.89 -12.05 -4.07 -- -- -- -- -22.59

灌木林地 1.19 -- -0.29 -0.21 148.44 -3.66 -6.37 -- -0.37 -- -1.49 -11.20

其他林地 19.65 -1.16 -0.04 0.35 -9.46 94.05 -3.51 -- -0.58 -- -1.17 4.08

農(nóng)地 24.98 7.66 2.40 -- 0.20 0.84 150.67 -- 0.25 -- 1.13 37.46

草地 0.83 -- -- -- -- -- -48.71 -- -- -- -- --

水域 -- -- -- -- -- -- -4.73 -- -- -- -- --

未利用地 -- -- -- -- -- -- -28.46 -- -- -- -- --

建設(shè)用地 -- -- 0.30 -- -- -- -5.30 -- -- -- -- --

轉(zhuǎn)入合計(jì) 30.04 -9.31 -21.21 -20.32 -24.04 -161.21 -146.24 -- -- -- -- --

表8-4 2007-2012年清查期土地利用轉(zhuǎn)化引起的枯死木和枯落物碳儲量變化（第二層次方法學(xué)）（萬噸碳/年）

2012年

2007年林分經(jīng)濟(jì)林竹林疏林地灌木

林地其他

林地農(nóng)地草地水域未利

用地建設(shè)

用地轉(zhuǎn)出

合計(jì)

林分 10.78 -0.65 -2.19 -2.29 -2.06 -8.16 -4.17 -0.02 -0.11 -0.34 -0.83 -20.82

經(jīng)濟(jì)林 4.12 -6.02 -0.19 0.03 -0.14 -0.44 -2.40 -0.03 -0.10 -0.05 -0.57 0.23

竹林 1.03 0.16 2.47 0.09 0.05 0.08 -- -- -- -- -- 1.41

疏林地 10.54 0.06 -- -6.08 -1.18 -5.38 -4.37 -0.10 -- -0.10 -0.17 -0.70

灌木林地 5.17 -- -0.06 0.40 17.47 0.48 -1.04 -0.17 -0.08 -- -0.17 4.53

其他林地 26.17 1.55 -0.14 1.67 -0.02 -10.04 -1.80 -- -0.08 -0.02 -0.11 27.22

農(nóng)地 12.88 8.27 0.02 0.03 0.14 1.59 -1.55 -- -- -- 0.01 22.94

草地 0.62 0.82 -- 0.07 0.04 0.12 -- -- -- -- -- --

水域 0.18 0.10 -- -- 0.01 -- -- -- -- -- -- --

未利用地 0.31 0.47 -- 0.03 0.03 0.02 -- -- -- -- -- --

建設(shè)用地 0.45 0.25 -- -- 0.01 -- -- -- -- -- -- --

轉(zhuǎn)入合計(jì) 61.47 11.03 -2.56 0.03 -3.12 -11.69 -13.78 -- -- -- -- --

表8-5 2007-2012年清查期土地利用轉(zhuǎn)化引起的土壤有機(jī)碳儲量變化（第二層次方法學(xué)）（萬噸碳/年）

2012年

2007年林分經(jīng)濟(jì)林竹林疏林地灌木

林地其他

林地農(nóng)地草地水域未利

用地建設(shè)

用地轉(zhuǎn)出

合計(jì)

林分 -- -9.40 -8.58 1.61 -6.28 -73.03 -52.45 0.09 0.62 1.92 4.71 -140.79

經(jīng)濟(jì)林 49.88 -- 0.87 1.14 1.28 -1.78 -30.97 0.65 2.43 1.30 13.56 38.36

竹林 3.97 -0.63 -- 0.56 0.44 -1.67 -5.09 -- -- 1.01 0.87 -0.54

疏林地 -4.93 -5.35 -- -- -8.88 -118.99 -109.43 1.04 -- 1.04 1.85 -243.65

灌木林地 15.41 -- -0.68 2.09 -- -46.51 -90.91 12.36 5.95 -- 12.26 -90.03

其他林地 223.37 4.70 3.99 23.73 110.36 -- -71.36 0.34 8.73 1.67 11.77 317.30

農(nóng)地 161.03 92.27 29.52 0.59 11.14 49.63 -- 1.64 27.78 8.16 153.27 535.03

草地 7.73 9.20 1.63 1.28 3.26 3.77 -- -- -- -- -- --

水域 2.30 1.14 -- -- 0.89 -- -- -- -- -- -- --

未利用地 3.86 5.25 0.81 0.64 2.68 0.52 -- -- -- -- -- --

建設(shè)用地 5.58 2.81 1.74 -- 0.94 -- -- -- -- -- -- --

轉(zhuǎn)入合計(jì) 468.20 99.99 29.30 31.64 115.83 -188.06 -360.21 -- -- -- -- --

8.6 不確定性分析和比較

建立的區(qū)域林業(yè)碳匯/源計(jì)量體系應(yīng)用于四川林業(yè)碳計(jì)量，并進(jìn)行不確定性分析，結(jié)果表明，以95%置信度估計(jì)的第一、第二和第三層次的方法學(xué)總碳庫的不確定性分別為20.24%、14.26%和11.31%；生物質(zhì)碳庫分別為24.13%、8.92%和6.73%；土壤有機(jī)碳庫分別為25.30%、20.20%和18.32%；枯死木和枯落物碳庫分別為25.16%、20.58%和19.82%（表8-6）。說明隨著碳計(jì)量方法精細(xì)程度和復(fù)雜性的提高，計(jì)量精度得以大幅度提升。當(dāng)然，精度的提高也要求更詳細(xì)的數(shù)據(jù)輸入、更復(fù)雜的估算方法和更高強(qiáng)大的計(jì)算能力，這也意味著更高的成本投入。

應(yīng)用計(jì)量體系對林業(yè)碳匯/源的估算精度遠(yuǎn)高于我國林業(yè)溫室氣體清單的估算精度（50%左右）。與主要發(fā)達(dá)國家的林業(yè)溫室氣體清單中的碳計(jì)量相比，無論是總碳還是分碳庫的估算精度都明顯高于大多數(shù)發(fā)達(dá)國家的估算結(jié)果。除此之外，本項(xiàng)目全面估算了不同林地類型及其相互轉(zhuǎn)化，以及不同森林生態(tài)系統(tǒng)各組分的碳儲量以及碳匯（源）的強(qiáng)度，并對其估算精度進(jìn)行了全面分析比較，評估了不同方法的優(yōu)勢、局限性及其應(yīng)用前提條件。

表8-6 不確定性比較分析表

計(jì)量方法生物量枯死木和枯落物土壤有機(jī)碳總體誤差

樹干樹根樹枝樹葉總生物量

第一層次方法學(xué) 24.13% 25.16% 25.30% 20.24%

第二層次方法學(xué) 15.44% 17.09 26.58% 25.74% 8.92% 20.58% 20.20% 14.26%

第三層次方法學(xué) 9.23% 14.21 13.52% 6.73% 19.82% 18.32% 11.31%

中國林業(yè)溫室氣體清單 50%A

主要發(fā)達(dá)國家D 澳大利亞 19-27%B 10-30%B

加拿大 17.3%B

美國 15.9%C

英國 22.0% C

意大利 41.2%A 52.2-101.6% A 113.0% A 68.0% A

丹麥 15.1-17.4% A 21.7% A

德國 13.4% A 60.4-125.4% A 65.0% A 17.4% A

芬蘭 15.2-22.1% A 24.1%A

日本 11-38%%C

A：IPCC第二層次方法；B：模型方法；C：混合方法（生物量采用IPCC第二層次方法，土壤有機(jī)碳和枯死木和枯落物采用模型方法）。D 數(shù)據(jù)來源：發(fā)達(dá)國家2013年4月15日向聯(lián)合國提交的最新國家溫室氣體清單報(bào)告

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