杭州森林植被的3个研究区域和方法

杭州森林植被的研究区域和方法

 

1.1研究区域

 

浙江省杭州市三江汇地区位于杭州市钱塘江、富春江及浦阳江的交汇区，包含了西湖区的转塘街道、双浦镇，滨江区的浦沿街道、长河街道，萧山区的城厢街道、闻堰街道、蜀山街道、义桥镇，富阳区的东洲街道、渔山乡、里山镇、灵桥镇。



三江汇地区面积为465km2，2017年常住人口为74.67万人。三江汇地区该地区森林资源丰富，森林面积为165.70km2，森林覆盖率达到36.19%，地带性植被以亚热带常绿阔叶林为主。三江汇地区具有山、水、林、田、湖等多样化的生态要素，是杭州主城区跨钱塘两岸的最后一块大规模的生态保育地，在区域中拥有重要的生态地位(图1)。

 

1.2数据来源

 

根据三江汇地区林业二类调查数据(以下简称“森林二调数据”)、遥感影像数据及气象等数据的可获得性，以2017年为基准年，收集的数据为：

1)植被归一化指数(NDVI)数据源自中国科学院资源环境科学中心(https://www.resdc.cn)，本研究使用的数据为2017年NDVI，分辨率为100m；

2)气象数据中气温和降雨数据来自中国气象科学数据共享服务网(http://www.nmic.cn/)，包括2017年浙江省内1—12月的气温、降雨量数据，太阳辐射数据来自国家气象数据中心(http://data.cma.cn/)，为2018年5km太阳日辐射数据；

3)碳排放数据来自CEADs中国碳核算数据库(https://www.ceads.net.cn/)，为2017年杭州市萧山区、滨江区、富阳区、西湖区的县级能源碳排放清单；4)人口数据来自《杭州市统计年鉴》(http://www.hangzhou.gov.cn/)，本研究的人口统计数据涉及2017年杭州市萧山区、西湖区、滨江区和富阳区的12个街道。

 

1.2.1生物量法评估森林NPP

 

净初级生产力(NPP)在全球碳平衡过程中扮演着重要角色，是生态系统中判断碳源/碳汇的重要因子[25]，对森林植被NPP进行评估可间接估算森林植被固碳量。

 

生物量法是利用植被生物量变化，以此间接计算森林植被固碳量，该方法直接简单，精度较高，是目前计算森林固碳量常用的方法[26]。本文使用IPCC的生物量扩展因子法对三江汇地区的乔木生物量进行评估，评估的公式如下：式中，B为单位面积生物量，D为单位面积蓄积量，d为木材基本密度，BEF为生物量扩展因子，R为根茎比(地下生物量和地上生物量的比值)。

 

森林NPP与林分状况、林分年龄和林分生物量有一定关系，利用生物量、林分年龄和NPP的关系[27]，可计算乔木的NPP：式中，NPP为植被的净初级生产力，B为单位面积生物量，A为林分年龄，c、d为不同森林类型的常数[28-29]。

 

本研究的森林二调数据缺乏灌木和竹林的蓄积量，为了提高对森林植被评估的完整性，灌木林和竹林的固碳量采用单位面积固碳量进行评估[30-31]，其评估公式如下：该方法使用的数据主要包括NDVI月值数据，降雨、温度、太阳辐射月值数据和静态参数；静态参数主要参考朱文泉[34]的适用于中国的经验值；太阳辐射数据来源于Jiang等[35]研究的中国太阳辐射数据。

 

本研究利用生物量法和CASA模型分别计算出森林植被NPP，森林植被固碳量可以通过下列公式获得：

 

考虑到不同NPP研究方法存在高估或低估的情况[36-38]，参考相关研究[16]，本文森林植被的综合固碳量为生物量和CASA模型2种方法评估结果的均值。

 

1.2.3能源碳排放量评估

 

人均能源碳排放量为能源碳排放量和人口的比值。本研究参考Chen等[39]估算的中国县级能源碳排放清单，获取2017年人均能源碳排放量，利用街道人口数据获得街道能源碳排放量，三江汇地区总能源碳排放量为街道能源碳排数据累加和。

 

式中，E为能源碳排放量，Qi为i区县能源碳排放量，Pi为2017年i区县人口数据，Pij为i区j街道的人口数据。

 

森林植被对能源碳排放量的碳抵消率为森林固碳量占能源碳排放量的比重，街道尺度森林植被碳抵消率为街道范围内森林固碳量占街道能源碳排放量的比重，三江汇地区森林平均碳抵消率则为三江汇森林固碳总量与能源碳排放总量的比值。