死有机质中碳储量的变化

死有机质(DOM)包括枯木和凋落物(见表1.1)。估算死有机质池的碳动态可以提高报告碳排放和清除发生的地点和时间的准确性。例如,在生物质燃烧过程中被杀死的生物质中,只有部分碳在火灾发生的年份被排放到大气中。大部分生物量被添加到枯木、凋落物和土壤池(土壤中包括枯死的细根)中,随着死亡的有机物分解,碳将在数年到数十年的时间里从这些地方排放出来。不同地区的腐烂率差异很大,在温暖潮湿的环境中腐烂率高,在寒冷干燥的环境中腐烂率低。虽然从定性上很好地了解了死有机质库的碳动态,但各国可能很难获得覆盖全国的关于死有机质库及其动态的实际数据。雷竞技手机版app

在森林生态系统中,由于地上和地下(根)生物量的增加,在林分更替干扰之后,DOM池往往最大。在扰动后的几年里,DOM库下降,因为通过衰变造成的碳损失超过了通过凋落物、死亡率和生物量周转造成的碳添加率。在stand开发的后期,DOM池再次增加。表示这些动态需要单独估计与林分动态相关的年龄相关的输入和输出,以及与干扰相关的输入和损失。这些更复杂的估计过程需要更高层次的方法。

2.3.2.1属于土地用途类别的土地

对于所有土地使用类别的枯木和垃圾池,第一级假设是,如果土地保持在同一土地使用类别内,它们的存量不会随时间变化。因此,在干扰或管理事件期间(较少去除收获的木材产品)杀死的生物质中的碳被假定在事件发生的年份完全释放到大气中。这相当于假设转移到死有机物中的非销售和非商业成分中的碳等于死有机物通过分解和氧化释放到大气中的碳量。雷竞技手机版app各国可以使用更高层次的方法来估计死有机质的碳动态。本节描述使用第2层(或第3层)方法时的估计方法。

雷竞技手机版app使用Tier 1方法估计同一土地使用类别中剩余土地的DOM池的国家,报告这些池的碳储量或碳排放为零变化。按照这一规则,火灾期间死有机质燃烧产生的二氧化碳排放不会被报告,火灾后几年死有机质碳储量的增加也不会被报告。然而,据报道,DOM池燃烧产生的非二氧化碳气体排放。用于估计DOM池碳储量变化的第2层方法计算枯木和凋落物的变化碳池方程(2.17)。可以使用两种方法:跟踪输入和输出增益损失方法(公式2.18)或估计DOM池在两个时间点上的差异(Stock-Difference方法,公式2.19)。这些估算要么需要详细的清单,包括对枯木和凋落物池的重复测量,要么需要模拟枯木和凋落物动态的模型。这是一个很好的实践,以确保这样的模型被测试与现场测量,并被记录。图2.3提供了用于确定估计死有机质碳储量变化的适当层的决策树。

式2.17总结了估算DOM库碳储量年变化的计算:

方程2.17

死有机质中碳储量的年度变化

Acdom = acdw + aclt

地点:

ACdom =死有机质(包括枯木和枯草)中碳储量的年变化,吨C年

枯木中碳储量变化,吨C年-1

凋落物碳储量变化,吨C年

图2.3确定用于估计某土地利用类别死有机质碳储量变化的适当层的通用决策树

图2.3确定用于估计某土地利用类别死有机质碳储量变化的适当层的通用决策树

Acdom图

注意:

1:关于关键类别和决策树使用的讨论,请参见第一卷第四章“关键类别的方法选择和识别”(注意关于有限资源的第4.1.2节)。

2:两种方法分别定义在式2.18和式2.19中。

在两份清单之间,可使用公式2.18和公式2.19所述的两种方法估算剩余土地使用类别区域的枯木和凋落物池中的碳储量变化。同样的公式用于枯木和垃圾池,但它们的值是分开计算的。

方程2.18

枯木或凋落物中碳储量的年度变化(损益法)

AcCDOM = 4•{(DOMm - DOMout)•CF}

地点:

AC dom =枯木/凋落物池中碳储量的年变化,吨C年-1 A =管理土地面积,公顷

DOMin =由于年度过程和扰动导致生物量向枯木/凋落物池的平均年转移量,吨d.m.a 1年1(详情见下一节)。

枯木或凋落物池年平均衰变和扰动碳损失,吨d.m.ha -1年

CF =干物质碳含量,吨C(吨d.m.)-1

公式2.18中指定的DOM池的净平衡需要估计来自年度过程(凋落物和分解)的输入和输出,以及与扰动相关的输入和损失。因此,在实践中,第2层和第3层方法需要估计传输和衰减率,以及关于收集和扰动的活动数据及其对DOM池动态的影响。请注意,公式2.18中使用的DOM池的生物量输入是公式2.7中估计的生物量损失的子集。公式2.7中的生物量损失包含通过采伐从现场移走或在火灾情况下损失到大气中的额外生物量。

所选择的方法取决于现有数据,并可能与为生物量碳储量所选择的方法相协调。公式2.18中进入或离开枯木或垃圾池的转移可能难以估计。公式2.19所述的蓄积差方法可用于森林清查数据包括DOM池信息、根据附件3A.3规定的原则抽样的其他调查数据的国家雷竞技手机版app(采样),和/或模拟枯木和凋落物动态的模型。

方程2.19

枯木或凋落物中碳储量的年度变化(存量差

方法)

Acdom =

" (DOMh - DOMh) "一个•

T

AC =枯木或凋落物中碳储量的年变化,吨C年

A =管理土地面积,哈

DOMti =管理土地ti时刻的枯木/凋落物蓄积量,吨d.m.h a-1

DOMt2 =管理土地t2时刻的枯木/凋落物存量,吨d.m.h a-1

T = (t2 - t1) =第二次库存估算与第一次库存估算之间的时间周期,yr

CF =干物质碳含量(凋落物默认为0.37),公吨C(公吨d.m.)-1

请注意,无论何时使用储量变化方法(例如,在公式2.19中),在t1和t2时刻用于碳储量计算的面积必须相同。如果面积不相同,那么面积的变化将混淆碳储量和储量变化的估计。使用清查期结束时(t2)的面积来界定土地使用类别中剩余的土地面积是一种良好的做法。在t1和t2之间改变土地使用类别的所有地区的存量变化在新的土地使用类别中进行估计,如转换为新土地类别的土地部分所述。

生物量对死有机质的输入

当一棵树被砍伐时,非商品和非商业成分(如顶部、树枝、叶子、根和非商业树木)被留在地上,并转移到死亡的有机物质池中。此外,每年的死亡率会给这个池子增加大量的枯木。对于第1层方法,假设转移到死有机质池的所有生物量组分中所含的碳将在转移的当年释放出来,无论是来自年度过程(凋落物和树木死亡率)、土地管理活动、薪材收集还是干扰。对于基于更高层次的估计程序,有必要估计转移到死有机质的生物量碳的数量。转移到DOM的生物量数量由式2.20估算。

方程2.20

生物量中的年碳转移到死亡的有机物质

DOMin = {Lmortality + Lslash + (Ldisturbance * fBLol)}

地点:

DOMin =生物量中转移到死有机质的总碳,吨C年1

l死亡率=由于死亡率导致的每年生物质向DOM的碳转移,吨C年1(见公式2.21)

Lslash =每年生物质向DOM的碳转移为斜线,吨C年-1(见公式2.22)

扰动=扰动导致的年生物量碳损失,吨C年-1(见式2.14)

fBLol =由于扰动造成的损失而留在地面上腐烂的生物量(转化为死有机质)的百分比。如表2.1所示,来自生物质池的扰动损失被划分为添加到枯木(表2.1中的单元格B)和凋落物(单元格C)的馏分,在火灾(单元格F)的情况下被释放到大气中,如果在扰动之后进行打捞,则转移到HWP(单元格E)。

注:如果公式2.10中计算了根系生物量增量,那么公式2.20和2.22中也必须计算根系生物量损失。

公式2.20右边的项的例子如下:从死亡率向死亡有机质的转移,Lmortanty

死亡率是由林分发育过程中的竞争、年龄、疾病和其他不包括在干扰范围内的过程引起的。在使用更高层次的估计方法时,死亡率不能被忽略。在没有周期性局部砍伐的广泛管理的林分中,在茎排除阶段的竞争造成的死亡率可能占林分一生中总生产力的30-50%。在定期照料的林分中,死亡对死亡有机质库的增加可能可以忽略不计,因为部分砍伐提取了本来会因死亡而损失的森林生物量,并转移到死亡有机质库中。增量的现有数据通常报告净年增量,其定义为死亡率损失的净额。由于在本文中,年增长率净额是用来作为估计生物量增益的基础,因此死亡率不能作为生物量池的损失再次减去。然而,死亡率必须作为第2层和第3层方法的枯木池的补充。

估计死亡率的公式如式2.21所示:

公式2.21死亡率导致的年生物量碳损失

Lmortal,ty = E (A * GW * CF * m)

地点:

l死亡率=每年因死亡率导致的生物量碳损失,吨C年-1 A =相同土地利用中剩余的土地面积,公顷

Gw =地上生物量增长,吨d.m. hm -1年-1(见公式2.10)CF =干物质碳分数,吨C(吨d.m.)-1 m =死亡率,表示为地上生物量增长的分数

当死亡率数据表示为不断增长的存量的比例时,则应将公式2.21中的术语Gw替换为不断增长的存量,以估计每年从死亡率向DOM池的转移。

不同林分发育阶段的死亡率不同,在林分发育的茎排斥阶段死亡率最高。它们也因放养水平、森林类型、管理强度和干扰历史而不同。因此,为整个气候区提供默认值是不合理的,因为区域内的变化将比区域间的变化大得多。

年碳转移以削减为主,Ls/as/

这包括估计木材去除或薪材去除后留下的斜面数量,以及从木材收获引起的年度总碳损失中转移生物量(公式2.12)。测井斜线的估计值如式2.22所示,由式2.12推导而来,如下所示:

公式2.22年碳转移对削减

Lsiah =[{•BCEFr•(1 + R)}-{H•£>}]•CF

地点:

Lslash =每年从地上生物量到林分的碳转移量,包括死根,吨C年-1 H =每年木材收获量(木材或薪柴移除量),m3年-1

BCEFr =生物质能转化以及适用于木材移除的扩张因子,将木材移除的商品量转化为地上生物质移除,生物质移除吨(移除m3)-1。如果BCEFR值不可用,如果BEF和密度值分别估计,则可以使用以下转换:

o D是基本木材密度,吨d.m.m -3

o生物量扩张因子(BEFR)扩大木材全销范围地上部生物量体积要考虑树木、林分和森林的非销售成分。BEFR是无量纲的。

地下生物量地上生物量,以吨d.m.地下生物量为单位(吨d.m.地上生物量)如果公式2.10 (Tier 1)中不包含根生物量增量,则R必须设为0

CF =干物质碳含量,吨C(吨d.m.)-1

薪材收集包括移除活树部分,不会产生任何额外的生物量输入到死有机质池中,因此在此不再进一步讨论。

使用更高层次方法的清单还可以通过定义收获后剩余的地上生物量比例(在表2.1的B和C单元格中输入这些比例以表示收获干扰)并使用公式2.14中定义的方法来估计收获后剩余的伐木斜线数量。在这种方法中,还需要所收获地区的活动数据。

2.3.2.2土地转换为新的土地用途类别

报告惯例是,与土地使用变化相关的所有碳储量变化和非二氧化碳温室气体排放均应在新的土地使用类别中报告。例如,在将林地转换为耕地的情况下,与森林砍伐相关的碳储量变化以及由转换导致的任何后续碳储量变化都在耕地类别下报告。

第1层假设是转换后非林地类别的DOM池为零,即不含碳。对于林地转换为其他土地使用类别的第1层假设是,所有DOM碳损失都发生在土地使用转换的年份。相反,转换为林地会导致凋落物和死木碳库的积累,这些碳库中的碳从零开始。在过渡时期(默认假设为20年),土地转化为森林的DOM碳收益从零开始呈线性变化。这一默认期可能适合于凋落物碳储量,但在温带和北方地区对于枯木碳储量来说,它可能太短了。雷竞技手机版app使用更高层次方法的国家可以通过细分剩余类别来适应处于过渡后期阶段的阶层,从而适应较长的过渡时期。

在土地利用转换后的过渡时期估计碳储量变化需要在过渡时期期间跟踪受土地利用变化影响的地区的年度队列。例如,DOM库存在转换为林地后的20年内会增加。20年后,转换后的面积进入林地(Forest Land)类别,如果应用第1层方法,则不假设进一步的DOM变化。在第2层和第3层中,转换周期可以根据植被和其他决定凋落物和枯木池达到稳定状态所需时间的因素而变化。

高级估计方法可以在适当的土地使用类别或子类别中使用对凋落物和枯木池的非零估计。例如,定居点和农林系统可能包含一些垃圾和死木池,但由于管理、场地条件和许多其他因素会影响池的大小,因此这里无法提供全局默认值。更高层次方法还可以估计与土地使用变化相关的死有机质输入和输出的细节。

估算枯木和凋落物池中碳储量变化的概念方法是估算新旧土地使用类别中碳储量的差异,并将这一变化应用于转换年份(碳损失),或在过渡时期的长度上均匀分布(碳收益)。

因素改变物质

AC™,,=枯木或凋落物中碳储量的年变化,吨C年-1

地点:

AC™,,=枯木或凋落物中碳储量的年变化,吨C年-1

Co =枯木/凋落物存储量,旧土地利用类别下,吨C ha-1 Cn =枯木/凋落物存储量,新土地利用类别下,吨C ha-1 Aon =新旧土地利用类别转换面积,ha

吨=旧土地使用类别向新土地使用类别过渡的时间,年。第一级违约的碳储量增加为20年,碳储量损失为1年。

使用第1层方法的清单假设,在土地利用转换事件(被移除的收获较少的产品)中被杀死的生物量中所含的所有碳都直接排放到大气中,没有任何碳被添加到枯木和垃圾池中。第1层方法还假设枯木和凋落物池的碳损失完全发生在过渡年份。

雷竞技手机版app使用更高层次方法的国家可以通过首先考虑事件当年土地利用转换的直接影响来修改公式2.23中的Co。在这种情况下,他们将从生物量中杀死并转移到死木和垃圾池中的碳添加到Co中,并从Co中去除死木和垃圾池中释放的任何碳,例如在切割燃烧期间。在这种情况下,式2.23中的Co表示土地利用转换后立即发生的枯木或凋落物碳储量。Co将在过渡期间过渡到Cn,使用线性或更复杂的动力学。可以定义一个扰动矩阵(表2.1),以解释土地利用转换期间的池转移和释放,包括对Co的添加和移除。

雷竞技手机版app采用一级方法的国家可以对表2.2所示的垃圾和可用的枯木池应用一级默认碳储量估计数,但应认识到,这些估计数在国家一级应用时具有相当大的不确定性。表2.2是不完整的,因为发表的数据很少。对文献的回顾发现了几个问题。IPCC对死亡有机物碳储量的定义包括垃圾和枯木。垃圾池包含所有垃圾和直径不超过10厘米的细木屑(见第1章,表1.1)。已公布的凋落物数据一般不包括细木屑成分,因此表2.2中的凋落物值是不完整的。

有大量关于粗糙木质碎片的研究发表(Harmon和Hua, 1991;Karjalainen and Kuuluvainen, 2002)和一些综述论文(例如Harmon et al., 1986),但迄今为止,只有两项研究提供了基于样地数据的区域枯木碳库估算。Krankina等人(2002年)研究了俄罗斯的几个地区,并报道了粗木屑(>直径10厘米)估计为2至10厘米

7mg C ha-1。Cooms等人(2002)根据新西兰一个小区域的统计样本设计报告了区域碳库。加拿大的区域汇编(Shaw et al., 2005)提供了基于统计上不具代表性的汇编的垃圾碳库估计示例图,但不包括对枯木池的估计。回顾论文,如Harmon等人(1986)从文献中编制了一些估计。例如,他们的表5列出了温带的粗木质碎片值范围落叶森林温带针叶林的干物质ha-1为10 - 511 Mg。然而,从这些汇编中计算平均值在统计上是无效的,因为它们不是某一地区枯木池的代表性样本。

虽然IPCC这些指南的目的是为第一级方法中使用的所有变量提供默认值,但目前还无法提供凋落物(包括直径< 10厘米的细木屑)和枯木(>直径10厘米)碳储量的区域默认值估计值。垃圾池估计数(不包括细木屑)载于表2.2。Tier 1方法只需要表2.2中对林地转换为任何其他土地使用类别的土地(碳损失)和林地转换为林地的土地(碳收益)的估计。Tier 1方法假设所有非森林类别的凋落物和枯木池为零,因此非森林类别之间的转换不涉及这两个池的碳储量变化。

表2.2

第1层默认值为垃圾和枯木碳储量

森林类型

阔叶

Needleleaf

阔叶

Needleleaf

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落叶

常绿

落叶

常绿

垃圾碳储量

枯木碳储量

成熟森林

成熟森林

(公吨C hm -1)

(公吨C hm -1)

北方干燥的

25 (10 - 58)

(6 - 86)

n.a.b

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北方潮湿

(11 - 117)

55 (7 - 123)

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寒温带,干燥

28 (23 - 33)a

27 (17 - 42) a

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寒温带,潮湿

(5 - 31)a

(10 - 48) a

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暖温带,干燥

28.2 (23.4 - 33.0)a

20.3 (17.3 - 21.1

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温暖温和,潮湿

(2 - 31

(6 - 42)a

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亚热带

(2 - 3)

4.1

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热带

(1 - 3)

5.2

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来源:

垃圾:注意,这些数值不包括细木屑。Siltanen等人,1997;史密斯和希斯,2001年;特伦布莱等人,2002;和Vogt等人,1996年通过乘以0.37的转换因子将质量转换为碳(Smith和Heath, 2001)。

枯木:目前没有对枯木池的区域估计-进一步评论见正文

用上标“a”标记的括号中的值是模拟库存图的第5和第95个百分位,而没有上标“a”的值表示整个范围。

B n.a.表示“不可用”。

继续阅读:土地利用数据分层

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