黑龍江省森林碳儲量空間分布研究.pdf

1、陸地植被在全球碳循環(huán)中起著關(guān)鍵作用，通過植被的作用，將大氣中的二氧化碳固定成有機物質(zhì)，將太陽能固定成化學(xué)能，成為今天人類生產(chǎn)和生活的最基本的物質(zhì)和能量來源，故而減緩全球變暖的影響。森林是陸地植被的主體，在這個過程中發(fā)揮著不可忽視的作用，因此森林的固碳作用已經(jīng)成為國內(nèi)外的研究熱點。近年來，相關(guān)研究主要集中在森林生物量和碳儲量方面，并且研究已經(jīng)頗有效果，但是對于森林碳分布方面的研究相對較少。由于區(qū)域森林碳分布存在不均勻性，且森林管理對碳儲量

2、和密度具有重要影響，因此及時準確地獲取區(qū)域森林碳儲量的分布信息具有重要意義。
　　本論文的研究目的是利用2005年至2010年收集的黑龍江省固定樣地數(shù)據(jù)及同年份黑龍江省、吉林和內(nèi)蒙古的59個氣象站的氣象數(shù)據(jù)，分析黑龍江省森林碳儲量的空間分布模式。并結(jié)合林分因子、環(huán)境因子和氣象因子，建立三種不同的黑龍江省森林碳儲量空間分布的模型，試分析不同模型在解決空間問題上的優(yōu)劣勢。考慮到森林碳儲量動態(tài)性，本研究通過建立林分動態(tài)模型對森林碳儲量的

3、動態(tài)變化規(guī)律進行了研究。
　　應(yīng)用局域Moran's I及局域統(tǒng)計量（局域均值及局域標(biāo)準差）在四個尺度(25km，50km，100km和150km)檢驗黑龍江省森林碳儲量的空間分布模式、空間變異和空間相關(guān)性。Moran's I的結(jié)果表現(xiàn)為黑龍江省森林碳儲量空間分布存在顯著空間正相關(guān)，這表明森林碳儲量之間的變化均為相似，且這些變化并非是空間隨機發(fā)生的。通過局域統(tǒng)計量發(fā)現(xiàn)，森林碳儲量受周圍的環(huán)境因子影響，空間分布存在異質(zhì)性，變異較大。

4、2005-2010年，年均森林碳儲量空間分布變化存在較大差異，呈逐年增長的趨勢。局域統(tǒng)計量是描述森林碳儲量隨著空間和時間變化的可視化方法，并且可以通過ArcGIS可視化的方法使森林碳儲量空間分布的結(jié)果可視化。
　　以森林碳儲量為因變量，以林分平均胸徑(DBH)、每公頃株數(shù)(TPH)，海拔(Elev)、坡度(Slope)及降雨溫度因子(Rain_Temp)作為自變量，構(gòu)建最小二乘模型、線性最小二乘模型及地理加權(quán)回歸模型。用全局Mor

5、an's I來描述不同空間尺度下模型殘差的空間自相關(guān)性（以10km為間隔計算從10km到90km）。計算最佳帶寬84km下的局域Moran's I來表現(xiàn)模型殘差的“hot spots”和“cold spots”。以5km為間隔計算5至30km塊內(nèi)的組內(nèi)方差(Sintra)來解釋模型殘差的空間異質(zhì)性。結(jié)果表明，森林碳儲量在黑龍江省的分布具有空間效應(yīng)。林分因子、地形因子及氣象因子都影響著森林碳儲量的空間分布，且胸徑因子的影響是最主要的。無論

6、是模型擬合還是預(yù)估，地理加權(quán)回歸模型都要明顯好于全局模型（最小二乘模型、線性回歸模型），因為它能更好的解決模型殘差的空間自相關(guān)性及空間異質(zhì)性。地理加權(quán)回歸模型能在研究區(qū)域的每一個樣地點上提供局域的模型系數(shù)，這樣來解決不同樣地點上不同的林分條件，環(huán)境條件及氣候條件的不同對森林碳儲量的影響。同時有助于森林管理者理解森林的管理活動對森林碳儲量的影響。
　　從所有數(shù)據(jù)中選取2005年和2010年兩期固定樣地復(fù)測數(shù)據(jù)，構(gòu)建林分平均胸徑的動態(tài)

7、預(yù)估模型。利用已建立的林分密度指數(shù)(SDI)動態(tài)預(yù)測方程對林分每公頃株數(shù)進行動態(tài)預(yù)估。將預(yù)估出的2010年林分平均胸徑及每公頃株數(shù)代入2005年建立的地理加權(quán)回歸模型，預(yù)估2010年的黑龍江省森林碳儲量，并和2010年森林碳儲量的實測值對比，發(fā)現(xiàn)由此方法預(yù)估出的5年后的森林碳儲量與真實值之間差異較小。該方法可以很好的解決黑龍江省森林碳儲量的動態(tài)變化的問題。因此，利用此方法，求出2015年的林分平均胸徑及每公頃株數(shù)，并代入2010年擬合的