技术领域
[0001] 本
发明属于测量领域，具体涉及一种借助于材料的性质测量碳含量的方法。
背景技术
[0002] 当前社会，公众对生态环境问题的日益关注，研究者对陆地碳/氮循环、森林生产
力等问题亦进行着深入研究，世界各国均十分重视对森林
生物量及碳储量的计量与监测。我国国家级森林资源监测体系已有30多年的历史，积累了大量的以省为单位的森林资源连续清查数据。我国已进行了全国范围系统的连续7次森林清查，获得了大量宝贵的包括人工林和天然林的森林资源资料。目前，森林资源连续清查数据除用于统计国家林业行政主管部
门规定的报表以外，却很少用于生物量及碳储量的研究和决策分析。目前对于森林资源清查的林业碳计量，主要有以下两种方法：一是采用生物量转换因子法，实现对森林资源清查林木总蓄积量—总生物量—总碳储量的计量，二是采用生物量转换因子连续函数法，实现对森林资源清查林木总蓄积量—总生物量—总碳储量的计量。
[0003] 现有的森林资源清查成果统计资料并没有提供
气候条件和立地条件等环境因子信息，提供的有关测树因子信息也极为有限，因而利用这些森林资源清查资料来计量林分生物量及碳储量时，能提取的有效信息较少，只有各类土地面积统计数据、分优势树种和龄组的森林面积、蓄积量统计数据。因而，目前仅能使用森林资源连续清查数据，通过生物量转换因子法、生物量转换因子连续函数法实现材积-生物量转化并对国家或区域尺度的碳计量，但不同方法计量的结果存在很大差异，且没有提供计量结果估计的
精度和区间。另外，从评估内容看，没有将乔木、毛竹林等主要测算对象细化至单株生物量及碳储量，从评估对象看，不包括森林的林下植被(包括下木层、灌木层、草本层)生物量及碳储量，仅估计了林分总生物量及碳储量，无法反映出林木不同器官生物量及碳储量，更加无法对林下植被(林下木层、灌木层、草本层、凋落物层)的生物量及碳储量进行计量。因而，目前基于森林资源清查统计成果资料
基础上的林业碳计量在结果估计精度、计量内容的细化程度、计量对象等方面远远不足。
发明内容
[0004] 本发明针对现有基于森林资源清查的林业碳计量方法学存在的不足，提出了一种计量精度更高、计量内容更加细化、计量对象更丰富，在估计精度和区间、计量内容、估算对象方面有极大的提高与改进，可广泛推广使用的基于森林资源清查样木林业碳计量方法学，同时满足国家、省级对林业碳计量清单快速编制的需要。
[0005] 实现本发明目的的技术方案为：
[0006] 一种基于森林资源的林业碳的计量方法，其包括步骤：
[0007] S1选择不同地理区域的森林类型，测量地上部分生物量；
[0008] S2在和S1同样的测量
位置测量
土壤有机碳；
[0009] S3在和S1同样的测量位置测量空间信息；
[0010] S4：根据S1、S2、S3所测定的生物量、碳含量参数库；建立不同地理区域森林类型的单位面积含碳量计量模型、生物量计量模型和/或碳储量计量模型；
[0011] S5：采用系统抽样统计方法，将样地
水平的碳储量估算结果转换到宏观区域的尺度，计量宏观区域内各总体、不同器官、不同对象的生物量、含碳量和/或碳储量。
[0012] 不同地理区域的选取为常规手段，按照四川省的抽样间距，或者按照林业调查抽样间距，通常为4×4～8km。
[0013] 所述步骤S1中，若森林类型为乔木，其地上部分生物量为：乔木立木生物量、枯死木生物量、林下灌木生物量、凋落物生物量；若森林类型为竹林，其地上部分生物量为：乔木立木生物量、林下灌木生物量、凋落物生物量；若森林类型为灌木丛，其地上部分生物量为：灌木生物量、枯死木生物量、凋落物生物量。
[0014] 其中，所述乔木立木生物量包括干、枝、叶、根的生物量；若森林类型为乔木，所述枯死木生物量为干、枝、根的生物量。
[0015] 其中，所述灌木生物量通过灌木丛分层器官的干重和鲜重计算而得，所述器官包括枝、叶、花或果、根；若森林类型为灌木丛，所述枯死木生物量为枝、根的生物量。
[0016] 具体为：野外测定时,在灌木林地中随机
抽取样本.每个树种样本处理数量通常为20～50株。
[0017] 测定测树因子：测定包括样本的高度、冠幅、地径、分枝数的测树因子；
[0018] 采集样品：在野外将样本灌木地上部分从距地表4cm处刈割,分枝、叶、果或花、根等器官测鲜重(W鲜),干燥后称重(W干样)。
[0019] 换算生物量：由公式(1)计算出样品含水率(P),由公式(2)换算出各级器官的生物量(W干),各级器官的生物量相加便得灌木地上部分生物量：
[0020] P=1-(W干样/W鲜样) (1)
[0021] W干=W鲜(1-P) (2)
[0022] 所述步骤S3中空间信息为经纬度、海拔。
[0023] 所述步骤S4中的单位面积为亩或0.1公顷。所述步骤S4中的计量模型是多元线性回归模型；所述多元线性回归模型中的回归变量包括乔木立木、枯死木、林下灌木、凋落物的器官生物量，空间信息。
[0024] 所述步骤S5中宏观区域为省或国家。步骤S5中的方法即为“样木-样地-总体”分对象分层次计量。
[0025] 基于S1-S5步骤，可进行国家、省级不同层面林业有关的
温室气体排放清单编制。不同层面部门按照国际认可的林业有关的温室气体排放碳计量清单要求编制不同层面的林业有关的温室气体排放清单。
[0026] 本发明的有益效果在于：
[0027] 提供了融合地理变异的乔木立木生物量空间扩展方程，其建立过程更简单、应用范围更广、空间扩展范围更广。提供了不同森林类型林下灌草、竹林、灌木林生物量、森林土壤有机碳拟合模型，对林业碳计量内容更加丰富、计量对象更加细化、计量体系更加完善。由本发明计量方法的结果，则可进行国家、省级三个不同层面林业有关的温室气体排放清单编制，编制过程更加完善，符合国际需求。
附图说明
[0028] 图1为本发明提出的计量方法的
流程图。
具体实施方式
[0029] 现以以下最佳
实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中，如无特别说明，采用的手段均为本领域常规的手段。
[0030] 实施例1：
[0031] 参见图1。在四川省15个主要森林类型（
云杉、云南松、柏木、杉木、
马尾松、落叶松、其他松类、桦类、栎类、樟、楠、杨属、桉属、硬阔、软阔）资源连续清查10098个样地和14多万株样木33年连续7次的监测信息、1310株林木生物量实测数据和9415株森林资源连续清查测高样木，582个与森林资源清查位置一致的森林土壤有机碳样本进行系统分析研究，建立了四川主要森林类型优势树种各器官（干、枝、叶、根）、灌木优势种各器官、不同森林类型凋落物、土壤有机碳含量等林业碳计量所需碳含量参数库。测量并记录样地经纬度和海拔。
[0032] 具体测量时，若森林类型为乔木，其地上部分生物量为：乔木立木生物量、枯死木生物量、林下灌木生物量、凋落物生物量；若森林类型为竹林，其地上部分生物量为：乔木立木生物量、林下灌木生物量、凋落物生物量；若森林类型为灌木丛，其地上部分生物量为：灌木生物量、枯死木生物量、凋落物生物量。
[0033] 其中，乔木立木生物量包括干、枝、叶、根的生物量；若森林类型为乔木，所述枯死木生物量为干、枝、根的生物量。
[0034] 其中，灌木生物量通过灌木丛分层器官的干重和鲜重计算而得，所述器官包括枝、叶、根；若森林类型为灌木丛，所述枯死木生物量为枝、根的生物量。
[0035] 灌木生物量通过灌木丛分层器官的干重和鲜重计算而得。野外测定时,在灌木林地中随机抽取样本，每个树种样本处理数量为50株。
[0036] 测定测树因子：测定样本的高度、冠幅、地径、分枝数等测树因子。
[0037] 采集样品：在野外将样本灌木地上部分从距地表4cm处刈割,按Monsic分层切割法每30cm为一区分段,分枝、叶、花或果、根测鲜重(W鲜),并取各级器官样品称鲜重(W鲜样),然后将样品带回实验室在85℃的通
风干燥箱内烘干至绝对干重,并称重(W干样)。
[0038] 换算生物量：由公式(1)计算出样品含水率(P),由公式(2)换算出各级器官的生物量(W干),各级器官的生物量相加便得灌木地上部分生物量：
[0039] P=1-(W干样/W鲜样) (1)
[0040] W干=W鲜(1-P) (2)
[0041] 采用多元回归模型拟合方法，建立四川省15个主要森林类型含地理变异的立木生物量空间扩展方程、不同森林类型林下灌草、凋落物生物量、竹林生物量、灌木林生物量等生物量计量模型组和森林土壤有机碳拟合模型。
[0042] 以立木为例，立木生物量空间变异建立方程如下：
[0043] 首先，运用森林资源调查技术标准、成果资料分析与科研论著调研相结合的方法对四川立木生物量建模总体单元进行划分；其次，利用四川历次“连清”样地平均立木测高2
信息，拟合立木胸径(D)-树高(H)交互项因子(DH)与空间信息因子的回归模型f(X)1，拓
2
展模型空间应用范围；再次，建立实测样木交互项因子(DH)与立木不同器官生物量回归模型f(X)2；最后，通过模型
叠加建立立木生物量复合模型f(X)3。
[0044] f(X)1=aD2+bD+c(lon)2+d(lon)+e(lat)2+f(lat)+g(elev)2+h(elev)+K[0045] (3)
[0046] (3)式中，X为样地平均木D2H，lon为经度，lat为纬度，elev为高程（海拔）；
[0047] f(X)2=aX+b （4）
[0048] (4)式中，X为立木实测生物量D2H；
[0049] f(X)3=af(X)1+b （5）
[0050] 下表1中，以优势树种云杉为例，给出回归模型中的参数：
[0051] 表1：回归模型参数
[0052] 模型形式：f(D2H)=aD2+bD+c(lon)2+d(lon)+e(lat)2+f(lat)+g(elev)2+h(elev)+K[0053]2
[0054] 模型形式：y=a(DH)+b
[0055]
[0056] 模型形式：y=a*(D2H)^b
[0057]2
[0058] 模型形式：y=a*(DH)^b
[0059]
[0060] 模型形式：y=a*(D2H)^b
[0061]
[0062] 在回归模型计算的基础上，进行以下步骤：
[0063] 1、应用计量模型组、碳含量参数组计算求得各期森林资源清查检尺样木单株不同器官（干、枝、叶、根）生物量及碳储量，所有样地检尺样木计量完成后各器官碳储量被记录进入各期森林资源清查检尺样木表中。
[0064] 2、将各样地检尺样木各器官碳储量归并
整理进入各期各森林资源连续清查样地基本信息因子表中。
[0065] 3、对每个样地进行不同计量对象、不同层次采用系统抽样统计方法，将样地水平的微观尺度碳储量估算测算结果转换到全省宏观尺度，评估全省各总体生物量及碳储量估算值、估算精度及估算区间，各抽样指标计算公式为：（全省碳储量的抽样计算方法）[0066]
[0067]
[0068]
[0069] Pn＝100％-En （9）
[0070]
[0071] 式（6-10）中：yi为抽样样地调查生物量及碳储量，n为抽样调查样地数，N为总体样本数，tα为可靠性指标，Sy为样本标准误。
[0072] 应用计量模型库和含碳率参数库中各优势树种单株生物量模型、各森林类型单位面积生物量计量模型和含碳量参数，按照“样木---样地---总体”分对象分层次计量，估算四川1988、1992、1997、2002、2007、2012六期森林资源清查各总体不同树种检尺样木各器官、样地尺度不同计量对象的生物量及碳储量，采用系统抽样统计方法，将样地水平的碳储量估算结果转换到宏观区域（四川省），计量区域内1988、1992、1997、2002、2007、2012六期各总体、不同对象、不同器官的生物量及碳储量。
[0073] 应用基于四川1988、1992、1997、2002、2007、2012年六个不同时期森林资源连续清查林业碳计量成果，可用于编制国家、省级层面林业有关的温室气体排放清单。
[0074] 按照本实施例的计量方法，基于四川省2012年森林资源清查数据进行四川省的林业碳计量，其中生物量碳计量误差为8.98%（活的乔木、灌木）、枯凋落物碳20.5%、土壤有机碳20.2%、总体碳储量估计误差为14.26%，说明本发明的计量方法具有较高的准确性。
