辽宁省森林植被碳储量动态仿真模型研究

论文摘要

全球气候变化严重影响人类生存环境和经济社会的可持续发展。森林与气候变化关系十分密切,森林生态系统是陆地最大的碳储库,在应对气候变化中具有独特的功能,在维持地球碳平衡中具有重要的作用。本文通过系统分析国内外学者对森林植被碳储量、系统动态学的研究动态与最新进展,针对辽宁省森林资源结构及其特点,探讨如何估算与测量造林活动（项目）的碳储量,提出碳计量流程和方法；分析3篇应用森林资源调查资料研究我国森林植被碳储量和碳密度的文章,提炼出可供辽宁省森林植被碳储存量仿真模型各林龄组碳密度变量所需要的参考值。应用系统动态学因果关系与循环关系框架流程图方法,研建林地动态流程图,森林资源蓄积量、生长量动态流程图,木材采伐蓄积量动态流程图,森林植被碳储量动态流程图和森林经营、林地、蓄积量、森林植被碳储量等综合动态流程图。采用世界先进的模拟仿真软件——Vensim软件,建立辽宁省森林植被碳储量动态仿真模型。设计3种不同方案情景,应用森林植被碳储量动态仿真模型,分别对辽宁省和14个市的森林植被碳储量的未来变化趋势进行动态分析,模拟测算森林植被碳储量对碳密度的敏感程度。主要研究结果是：1.更新与提升造林工作理念,把增加森林植被碳储存能力作为造林活动的重要任务之一。造林活动（项目）启动时,应用造林项目碳计量流程和方法,对造林项目碳储存能力进行预测,筛选造林树种,制订造林实施方案,确保造林项目能发挥最大的潜能吸收碳、增加碳储存能力,进而提高森林植被的碳储量。2.应用系统动态学理论与方法,探析辽宁省森林资源结构,分析森林植被碳储量动态结构,应用系统动态学因果关系与循环关系框架流程图方法,构建森林资源林地动态流程图、森林资源林组资源动态流程图、森林资源木材生产经营动态流程图、森林植被碳储量动态流程图以及森林经营与森林植被碳储量综合动态流程图,建立森林植被碳储量动态仿真模型,3.应用Vensim软件创建森林资源动态流程图,建立起辽宁省森林植被碳储量动态仿真模型。在论文撰写过程中,设计多种经营方案对辽宁省森林植被碳储量进行模拟,选出3种具有代表性的方案情景,进行分析论证。（1）现时经营方案。按现在经营措施和管理手段,森林植被碳储量从2005年的1.22亿吨分别增加到2010年的1.28亿吨、2035年的1.5亿吨,提高4.92%、22.95%。（2）发展方案。加大森林经营力度,增加幼龄林、中龄林人工抚育强度,提高造林成活率,改善森林质量。森林植被碳储量从2005年的1.22亿吨分别提高到2010年的1.37亿吨、2035年的1.59亿吨,增加12.29%、30.33%。（3）战略方案。森林资源数量稳步增长,进一步调整和改善森林结构,加强森林抚育与管护水平。森林植被碳储量从2005年的1.22亿吨分别提高到2010年的1.44亿吨、2035年的1.71亿吨,增加18.03%、40.16%。研究认为,辽宁省可以采用“发展方案”制订森林植被碳储量中长期规划,经过努力到2035年能够实现森林植被碳储量达到1.59亿吨的目标。4.应用仿真模型模拟森林植被碳储量对不同情景碳密度的敏感程度。从森林植被碳储量对碳密度的敏感程度分析中发现,碳储量对碳密度具有较高的敏感性。因此在提高森林植被碳储量水平的工作中,关键是要高度重视如何提高各林分林组的碳密度。也就是说,即使碳密度水平提高较小,碳储量也会有较大的提高。5.应用辽宁省森林植被碳储量动态仿真模型,模拟出辽宁省14个市2010-2035年的森林植被碳储量,进行对比分析发现：抚顺市、丹东市和本溪市森林植被碳储量约占全省森林植被碳储量的50%,铁岭市和朝阳市约占20%,大连市、鞍山市和葫芦岛市等9个市约占30%。森林植被碳储量若按行政市域划分,分布不均、差距较大。6.如果用不同区域的森林资源数据资料初始化仿真模型相关变量,那么就可以把已建立的森林资源流程图和森林植被碳储量动态仿真模型应用到不同区域（县、市、省、国家）。模拟出在不同经营方案下的森林植被碳储量动态变化趋势,研究探讨挖掘森林植被碳储存潜力的方法,为科学制订森林植被碳储量的发展战略奠定理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 气候变化及其影响
• 1.1.1.1 空气中二氧化碳浓度
• 1.1.1.2 气候变化
• 1.1.2 气候变化对森林生态系统的影响
• 1.2 国内外森林植被碳储量研究现状
• 1.2.1 国外森林植被碳储量研究现状
• 1.2.2 国内森林植被碳储量研究进展
• 1.2.2.1 研究现状
• 1.2.2.2 碳汇计量方法
• 1.2.3 国内外森林植被碳储量研究成果
• 1.3 系统动态学在森林资源中的应用
• 1.4 研究目的和内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 2 研究方法
• 2.1 研究地区基本情况
• 2.1.1 辽宁省经济社会情况
• 2.1.2 环境条件
• 2.1.2.1 地理位置
• 2.1.2.2 地质地貌
• 2.1.2.3 气候水文
• 2.1.2.4 土壤类型
• 2.1.2.5 植被类型
• 2.1.2.6 野生动植物资源
• 2.2 森林资源概况
• 2.2.1 森林资源现状
• 2.2.1.1 林业用地面积
• 2.2.1.2 活立木蓄积量
• 2.2.1.3 非林业用地造林情况
• 2.2.2 森林资源动态变化
• 2.3 研究方法与技术路线
• 2.3.1 研究方法
• 2.3.2 技术路线
• 3 森林资源分析
• 3.1 森林资源在我国的位置
• 3.2 森林资源结构分析
• 3.2.1 森林权属结构
• 3.2.2 龄组结构
• 3.2.3 树种结构
• 3.2.4 天然林与人工林
• 3.2.4.1 天然林
• 3.2.4.2 人工林
• 3.2.5 灌木林与经济林资源
• 3.2.5.1 灌木林资源
• 3.2.5.2 经济林资源
• 3.3 森林资源动态分析
• 3.3.1 林地面积
• 3.3.2 森林蓄积
• 3.3.3 森林资源质量
• 3.3.3.1 单位面积蓄积量
• 3.3.3.2 林龄结构
• 3.3.4 权属变化
• 3.3.5 林种面积变化
• 3.3.6 人工林面积变化
• 3.3.7 天然林面积变化
• 3.4 森林资源分布
• 3.4.1 按地理区域分布
• 3.4.2 按行政区域分布
• 3.4.2.1 林业用地面积
• 3.4.2.2 活立木蓄积量
• 3.5 森林资源特征与对比分析
• 3.5.1 森林资源特征
• 3.5.1.1 森林类型与树种多样性
• 3.5.1.2 林种比例
• 3.5.1.3 天然林与人工林比例趋于平衡
• 3.5.1.4 林龄结构低龄化
• 3.5.1.5 资源总量少
• 3.5.1.6 森林资源分布不均
• 3.5.1.7 林分树种单一
• 3.5.2 森林资源对比分析
• 3.5.2.1 林分质量
• 3.5.2.2 林地生产力水平
• 3.6 小结
• 4 造林活动（项目）碳计量流程与方法
• 4.1 造林活动碳计量流程
• 4.1.1 造林活动（项目）概念阶段
• 4.1.1.1 造林活动（项目）目标
• 4.1.1.2 造林活动（项目）位置、规模与监测方法
• 4.1.1.3 组织机构与利益相关者
• 4.1.2 造林活动（项目）建议书
• 4.1.2.1 基线情景
• 4.1.2.2 项目活动、项目预算和环境评估
• 4.1.3 造林项目审阅、评估与批准
• 4.1.4 项目实施监测
• 4.1.5 项目评价
• 4.1.6 造林活动（项目）碳计量工作流程
• 4.2 造林活动（项目）碳计量方法
• 4.2.1 造林项目情景描述
• 4.2.2 造林项目产生的碳泄漏
• 4.2.3 造林项目产生的额外性
• 4.2.4 模拟造林活动（项目）情景下的碳计量方法
• 4.2.4.1 缺省值方法
• 4.2.4.2 样地调查方法
• 4.2.4.3 模型技术方法
• 4.2.5 造林活动（项目）不同碳库的计量方法
• 4.2.5.1 估算地上生物量的方法
• 4.2.5.2 估算地下生物量的方法
• 4.2.5.3 估算枯死木和枯落物生物量的方法
• 4.2.5.4 估算土壤有机碳的方法
• 4.2.6 造林活动（项目）碳计量方法
• 4.2.6.1 造林项目碳储量
• 4.2.6.2 碳通量方法
• 4.2.6.3 碳储量变化方法
• 4.3 小结
• 5 森林植被碳密度分析
• 5.1 方法使用的资料
• 5.1.1 方法1使用的资料
• 5.1.2 方法2使用的资料
• 5.1.3 方法3使用的资料
• 5.1.4 分析使用的资料
• 5.2 方法的理论基础
• 5.2.1 方法1的理论基础
• 5.2.2 方法2的理论基础
• 5.2.2.1 生物量换算因子
• 5.2.2.2 生物量的计算
• 5.2.3 方法三
• 5.2.3.1 生物量的实测
• 5.2.3.2 生物量的估算
• 5.3 方法得到的结果
• 5.3.1 方法一的主要结果
• 5.3.2 方法二的主要结果
• 5.3.3 方法三的主要结果
• 5.4 分析评价
• 5.5 小结
• 6 森林资源动态流程图
• 6.1 系统动态学与VENSIM软件
• 6.1.1 系统动态学
• 6.1.2 VENSIM软件
• 6.2 森林生态系统结构和功能
• 6.3 林地动态变化流程图
• 6.4 森林资源蓄积量、生长量动态流程图
• 6.5 木材采伐蓄积量动态流程图
• 6.6 森林植被碳储量动态流程图
• 6.7 森林资源综合动态流程图
• 6.8 小结
• 7 森林植被碳储量动态仿真模型
• 7.1 仿真模型的建立
• 7.1.1 模型说明
• 7.1.2 综合动态流程图的创建
• 7.1.3 建立系统动态学仿真模型
• 7.2 仿真模型的应用
• 7.2.1 方案1（现时经营方案）下的模型应用
• 7.2.2 方案2（发展方案）下的模型应用
• 7.2.3 方案3（战略方案）下的模型应用
• 7.3 敏感性分析
• 7.3.1 不确定因素方案设计
• 7.3.2 敏感程度分析
• 7.4 小结
• 8 仿真模型在森林植被碳储量分析中的应用
• 8.1 碳储量静态分析
• 8.1.1 森林资源分析
• 8.1.2 森林植被碳储量静态分析
• 8.2 森林植被碳储量动态模拟
• 8.2.1 各市森林植被碳储量动态仿真模型
• 8.2.1.1 动态流程图
• 8.2.1.2 仿真模型
• 8.2.2 方案1情景下,碳储量动态模拟
• 8.2.3 方案2情景下,碳储量动态模拟
• 8.2.4 方案3情景下,碳储量动态模拟
• 8.3 森林植被碳储量分析
• 8.3.1 森林植被碳储量静态分析
• 8.3.2 森林植被碳储量动态分析
• 8.3.2.1 方案1情景下,碳储量动态分析
• 8.3.2.2 方案2情景下,碳储量动态分析
• 8.3.2.3 方案3情景下,碳储量动态分析
• 8.4 小结
• 9 结论与建议
• 9.1 结论
• 9.2 建议
• 参考文献
• 附表
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢