一種森林碳匯量的檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種森林碳匯量的檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 二氧化碳等溫室氣體的積累造成的溫室效應(yīng)而導(dǎo)致的全球氣候變化是人類面臨 的重大環(huán)境問題。森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，在全球碳循環(huán)中起著非常重要的作用，因 此檢測(cè)森林碳匯能力對(duì)于研究全球氣候變化具有重要意義。采用不同的碳匯檢測(cè)方法，得 到的結(jié)果也不盡相同。目前森林碳匯的檢測(cè)方法主要有生物量法、蓄積量法和基于生物量 法、蓄積量法的生物清單法等。
[0003] 生物量法是目前應(yīng)用最廣泛的方法，該方法是計(jì)算出森林生物量，乘以生物 量-碳儲(chǔ)量轉(zhuǎn)換因子，得到森林碳儲(chǔ)量。目前生物量-碳儲(chǔ)量轉(zhuǎn)換因子一般在〇. 45~0. 55 之間，憑經(jīng)驗(yàn)選擇轉(zhuǎn)換因子的具體值，并沒有相應(yīng)的準(zhǔn)確的規(guī)定。所以采用生物量法對(duì)森林 碳匯進(jìn)行檢測(cè)必然會(huì)存在很大的誤差。
[0004] 蓄積量法是對(duì)森林的主要樹種進(jìn)行抽樣實(shí)測(cè)，計(jì)算出森林主要樹種的平均容量， 再根據(jù)森林的總蓄積量求出生物量，再乘以生物量-碳儲(chǔ)量轉(zhuǎn)換因子求出森林的固碳量。 蓄積量法是生物量法的延伸，所以無法避免生物量-碳儲(chǔ)量轉(zhuǎn)換因子的選擇造成的檢測(cè)誤 差。
[0005] 生物量清單法將生態(tài)學(xué)調(diào)查資料和森林普查資料相結(jié)合，首先計(jì)算出各森林生態(tài) 系統(tǒng)類型喬木層的碳貯存密度Pc :Pc = VXDXr XCc，式中，V是某一森林類型的單位面積 森林蓄積量，D是樹干密度，r是樹干生物量占喬木層生物量的比值，Cc是植物中碳含量， 然后再根據(jù)喬木層生物量占總生物量的比值，估算出各森林類型的單位面積總生物質(zhì)碳貯 量。生物清單法的精度大大提高，應(yīng)用范圍也更加廣泛。但是不同地區(qū)的研究層次、精細(xì)程 度和估測(cè)方法各不相同，使得該方法的可靠性和可比性較差。
[0006] 現(xiàn)有的碳匯檢測(cè)方法主要是根據(jù)生物量估算森林碳匯量，因而獲得的估算結(jié)果是 靜態(tài)的，不能反映森林碳匯的動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)。況且，由于在森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能研究中存 在著許多不確定性，這就導(dǎo)致上述這些方法中必需要采用許多的假設(shè)和間接判斷，致使研 究結(jié)果精確度較低，從而大大影響了對(duì)全球碳匯變化預(yù)測(cè)的科學(xué)性和可靠性。因此，準(zhǔn)確地 檢測(cè)森林碳匯能力是森林碳循環(huán)研究中首先要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明是針對(duì)上述問題進(jìn)行的，目的在于提供一種綜合考慮各樹種的碳匯量，對(duì) 森林碳匯作出動(dòng)態(tài)檢測(cè)的方法，獲得森林碳匯的較準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。
[0008] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下的技術(shù)方案：
[0009] 本發(fā)明提供一種森林碳匯量的檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：細(xì)胞核染 色步驟，對(duì)森林中的每種樹種選擇至少3株分別制作木材切片，該木材切片的厚度為15~ 20 μ m，將木材切片脫蠟并過渡到蒸餾水中，在1:1的2 %滂酰紫水溶液與2 %鉻礬水溶液 中染色1~3小時(shí)，然后在35 %的乙醇溶液中浸泡2min，在50 %的乙醇溶液中浸泡2min， 在70 %的乙醇溶液中浸泡2min，然后在2 %羅克沙爾快黃TN的95 %乙醇溶液中復(fù)染10~ 60s，在純乙醇溶液中蘸若干次，最后在1:1的純乙醇和純二甲苯混合液中浸泡3min ;
[0010] 計(jì)算胞壁率步驟，分別對(duì)每種樹種的各個(gè)細(xì)胞核染色后的木材切片進(jìn)行拍照，對(duì) 每張照片進(jìn)行二值化處理，并通過顆粒計(jì)算得到每個(gè)樹種的各個(gè)木材切片的胞壁率，再計(jì) 算得到每個(gè)樹種的胞壁率的平均值作為樹種胞壁率；
[0011] 檢測(cè)樹種蓄積量步驟，在森林中選擇若干個(gè)有代表性的調(diào)查點(diǎn)，分別在每個(gè)調(diào)查 點(diǎn)統(tǒng)計(jì)每個(gè)樹種的平均胸徑和平均樹高，根據(jù)平均胸徑和平均數(shù)高，查相應(yīng)樹種的二元立 木材積表，得到每個(gè)樹種的平均單株材積，將該單株材積乘以每個(gè)調(diào)查點(diǎn)中的樹種株數(shù)，得 到每個(gè)樹種在每個(gè)調(diào)查點(diǎn)的材積，計(jì)算該材積的平均值作為每個(gè)樹種在森林中的材積平均 值，根據(jù)森林的面積估算出森林中每個(gè)樹種的蓄積量；
[0012] 計(jì)算森林碳匯步驟，按照如下公式分別計(jì)算每個(gè)樹種的碳匯量：
式中C1是某個(gè)樹種的碳匯量，Γι是該樹種的樹種胞壁率，V 1是該樹種的 蓄積量，然后將所有樹種的碳匯量求和，計(jì)算出森林的碳匯，即：
式中C是森林碳 匯量，η是樹種總數(shù)。
[0013] 發(fā)明的作用與效果
[0014] 根據(jù)本發(fā)明所提供的森林碳匯的檢測(cè)方法，因?yàn)槭紫扔?jì)算出每個(gè)樹種的胞壁率， 再測(cè)量并估算出森林中每個(gè)樹種的蓄積量，然后將木材微觀構(gòu)造與碳匯能力相結(jié)合，分別 計(jì)算出每個(gè)樹種的碳匯量，將所有樹種的碳匯量相加即可得到森林的碳匯量，因此該方法 能夠?qū)γ總€(gè)樹種的碳匯進(jìn)行比較準(zhǔn)確地檢測(cè)，并且充分考慮了不同地域和不同樹種碳匯能 力的不同，動(dòng)態(tài)檢測(cè)森林的碳匯量，克服了靜態(tài)檢測(cè)的不足。該方法簡(jiǎn)單可行、操作性強(qiáng)，可 靠性、可比性強(qiáng)。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 以下對(duì)本發(fā)明所涉及的森林碳匯的檢測(cè)方法作詳細(xì)闡述。
[0016] 〈實(shí)施例〉
[0017] 在本實(shí)施例中，選取位于崇明島的面積為400公頃的森林為研究對(duì)象，計(jì)算森林 碳匯量。該森林中的主要樹種有銀杏、水杉、女貞、杜英、剛竹、香樟、楊樹以及果樹等。
[0018] 該森林碳匯的檢測(cè)方法如下：
[0019] 步驟一，細(xì)胞核染色，對(duì)上述每種樹種各選擇6株樹木制作木材切片，每種樹種的 6株樹木盡量選擇樹齡不同的，以使計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確。從每株樹木上切下15~20 μ m厚的 木材切片，然后對(duì)每個(gè)木材切片進(jìn)行細(xì)胞核染色，細(xì)胞核染色程序如表1所示。

[0022] 步驟二，計(jì)算胞壁率Γι，分別將每種樹種的6個(gè)細(xì)胞核染色后的木材切片置于體視 顯微鏡下，根據(jù)需要調(diào)節(jié)放大倍數(shù)，然后拍照并保存。將一張照片調(diào)入顯微圖像分析處理系 統(tǒng)，選擇合適的閾值，對(duì)照片進(jìn)行二值化處理，然后執(zhí)行顆粒計(jì)算命令，得到"面積百分比"， 即為該照片所對(duì)應(yīng)的木材切片的胞壁率。
[0023] 重復(fù)上述操作，計(jì)算所有的木材切片的胞壁率。然后對(duì)每種樹種的6個(gè)木材切片 對(duì)應(yīng)的胞壁率求平均值，作為該樹種的樹種胞壁率^。
[0024] 步驟三，計(jì)算樹種蓄積量V1，在本實(shí)施例中，選擇樣圓實(shí)測(cè)法計(jì)算森林中每個(gè)樹種 的蓄積量I。
[0025] 在森林中選擇6個(gè)足以反映樹種組成和結(jié)構(gòu)特征的樣地，作為調(diào)查點(diǎn)，每個(gè)調(diào)查 點(diǎn)的半徑為25m。在每個(gè)調(diào)查點(diǎn)分別測(cè)量每一株樹木的胸徑，再分樹種、徑階測(cè)量每株樹木 的樹高。然后分別計(jì)算該調(diào)查點(diǎn)內(nèi)每個(gè)樹種的所有樹木的平均胸徑和平均樹高，結(jié)果如表 2所示。

[0028] 根據(jù)如表2所示的每個(gè)樹種的平均胸徑和樹高查相應(yīng)樹種的二元立木材積表，得 到每個(gè)樹種的平均單株材積。
[0029] 統(tǒng)計(jì)該調(diào)查點(diǎn)內(nèi)每個(gè)樹種的株數(shù)，乘以相應(yīng)的平均單株材積，得到該調(diào)查點(diǎn)內(nèi)每 個(gè)樹種的材積。
[0030] 重復(fù)上述步驟三，測(cè)量并計(jì)算其他5個(gè)調(diào)查點(diǎn)內(nèi)每個(gè)樹種的材積值，然后求平均 值，得到每個(gè)樹種在6個(gè)調(diào)查點(diǎn)內(nèi)的平均材積值。最后根據(jù)森林面積與調(diào)查點(diǎn)面積的比值， 求出每個(gè)樹種在該森林中的蓄積量Vp
[0031] 步驟四，計(jì)算森林碳匯，碳匯量的計(jì)算公式如下：
式中C1是某 個(gè)樹種的碳匯量，Γι是該樹種的樹種胞壁率，V1是該樹種的蓄積量。根據(jù)步驟二計(jì)算得到 的樹種胞壁率Γι和步驟三計(jì)算得到的樹種蓄積量V1，按照上述公式分別計(jì)算出每個(gè)樹種的 碳匯量C 1。計(jì)算結(jié)果如表3所示。
[0034] 然后計(jì)算：
式中C是森林碳匯量，η是樹種總數(shù)。即將所有樹種的碳匯 量求和，即可得到該森林的碳匯量：
[0035]
[0036] 實(shí)施例的作用與效果
[0037] 根據(jù)本實(shí)施例所涉及的森林碳匯的檢測(cè)方法，因?yàn)槭紫扔?jì)算出每個(gè)樹種的胞壁 率，再采用樣圓實(shí)測(cè)法估算出森林中每個(gè)樹種的蓄積量，然后將木材微觀構(gòu)造與碳匯能力 相結(jié)合，得到碳匯量的計(jì)算公式，分別計(jì)算出每個(gè)樹種的碳匯量，將所有樹種的碳匯量相加 即可得到森林的碳匯量，因此該方法能夠?qū)γ總€(gè)樹種的碳匯進(jìn)行比較準(zhǔn)確地檢測(cè)，并且充 分考慮了不同地域和不同樹種碳匯能力的不同，動(dòng)態(tài)檢測(cè)森林的碳匯量，克服了靜態(tài)檢測(cè) 的不足。該方法簡(jiǎn)單可行、操作性強(qiáng)，可靠性、可比性強(qiáng)。
[0038] 當(dāng)然，根據(jù)本發(fā)明所提供的森林碳匯的檢測(cè)方法，并不僅僅限定于以上實(shí)施例中 所述的內(nèi)容。以上僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等 效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0039] 在本實(shí)施例中，選用樣圓實(shí)測(cè)法測(cè)定森林中每個(gè)樹種的蓄積量，還可以選用機(jī)械 角規(guī)樣地實(shí)測(cè)法或帶狀樣地實(shí)測(cè)法測(cè)定樹種蓄積量，只要能準(zhǔn)確地檢測(cè)出每個(gè)樹種的平均 胸徑和樹高，從而計(jì)算出每個(gè)樹種在森林中的蓄積量即可。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種森林碳匯量的檢測(cè)方法，其特征在于，包括w下步驟： 細(xì)胞核染色步驟，對(duì)森林中的每種樹種選擇至少3株分別制作木材切片，該木材切片 的厚度為15~20μm，將所述木材切片脫蠟并過渡到蒸傭水中，在1:1的2%謗醜紫水溶液 與2%館機(jī)水溶液中染色1~3小時(shí)，然后在35%的己醇溶液中浸泡2min，在50%的己醇 溶液中浸泡2min，在70 %的己醇溶液中浸泡2min，然后在2 %羅克沙爾快黃TN的95 %己醇 溶液中復(fù)染10~60s，在純己醇溶液中廳若干次，最后在1:1的純己醇和純二甲苯混合液中 浸泡3min; 計(jì)算胞壁率步驟，分別對(duì)每種樹種的各個(gè)所述細(xì)胞核染色后的木材切片進(jìn)行拍照，對(duì) 每張照片進(jìn)行二值化處理，并通過顆粒計(jì)算得到每個(gè)樹種的各個(gè)木材切片的胞壁率，再計(jì) 算得到每個(gè)樹種的胞壁率的平均值作為樹種胞壁率； 檢測(cè)樹種蓄積量步驟，在所述森林中選擇若干個(gè)有代表性的調(diào)查點(diǎn)，分別在每個(gè)所述 調(diào)查點(diǎn)統(tǒng)計(jì)每個(gè)所述樹種的平均胸徑和平均樹高，根據(jù)所述平均胸徑和平均數(shù)高，查相應(yīng) 樹種的二元立木材積表，得到每個(gè)所述樹種的平均單株材積，將該單株材積乘W每個(gè)所述 調(diào)查點(diǎn)中的樹種株數(shù)，得到每個(gè)所述樹種在每個(gè)所述調(diào)查點(diǎn)的材積，計(jì)算該材積的平均值 作為每個(gè)所述樹種在所述森林中的材積平均值，根據(jù)所述森林的面積估算出所述森林中每 個(gè)所述樹種的蓄積量； 計(jì)算森林碳匯步驟，按照如下公式分別計(jì)算每個(gè)所述樹種的碳匯量：，式中。是某個(gè)樹種的碳匯量，是該樹種的所述樹種胞壁率，Vi是該樹 種的蓄積量，然后將所有樹種的碳匯量求和，計(jì)算出所述森林的碳匯，即：式中C 是森林碳匯量，η是樹種總數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種森林碳匯的計(jì)量方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一，細(xì)胞核染色步驟；步驟二，計(jì)算胞壁率步驟；步驟三，計(jì)量樹種蓄積量步驟；步驟四，計(jì)算森林碳匯步驟，按照如下公式分別計(jì)算每個(gè)樹種的碳匯量：式中Ci是某個(gè)樹種的碳匯量，ri是該樹種的樹種胞壁率，Vi是該樹種的蓄積量，然后將所有樹種的碳匯量求和，計(jì)算出森林的碳匯，即：式中C是森林碳匯量，n是樹種總數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的森林碳匯的計(jì)量方法，能夠?qū)ι值奶紖R進(jìn)行比較準(zhǔn)確地計(jì)量，充分考慮了不同地域和不同樹種碳匯能力的不同，動(dòng)態(tài)計(jì)量森林的碳匯量，克服了靜態(tài)計(jì)量的不足。
【IPC分類】G01N33/00
【公開號(hào)】CN105319322
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410348570
【發(fā)明人】高健, 施俊霞
【申請(qǐng)人】上海高家莊園農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2014年7月22日