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全球竹生态系统碳储量估算与不确定性分析

期刊:Forest Ecology and ManagementDOI:10.1016/j.foreco.2017.01.017

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作者与期刊信息

本文的主要作者包括Jia Qi Yuen、Tak Fung和Alan D. Ziegler,他们均来自新加坡国立大学(National University of Singapore)。本文于2017年发表在期刊《Forest Ecology and Management》上,题为“Carbon stocks in bamboo ecosystems worldwide: estimates and uncertainties”。

论文主题

本文综述了全球竹类生态系统的碳储量,重点评估了竹类生态系统在碳储存和碳汇潜力方面的作用。通过对184项研究的综合分析,作者估算了竹类生态系统中地上碳(above-ground carbon, AGC)、地下碳(below-ground carbon, BGC)、土壤有机碳(soil organic carbon, SOC)以及总生态系统碳(total ecosystem carbon, TEC)的储量范围,并探讨了竹类在碳汇管理中的潜力。

主要观点与论据

1. 竹类生态系统的碳储量范围

通过对184项研究的综合分析,作者估算了竹类生态系统的碳储量范围。结果显示,竹类生态系统的AGC范围为16-128 mg C/ha,BGC范围为8-64 mg C/ha,SOC范围为70-200 mg C/ha,TEC范围为94-392 mg C/ha。这些结果表明,竹类生态系统的碳储量低于大多数森林类型,但与橡胶种植园和果园相当,高于农业森林、油棕种植园、轮歇地、草地、灌木丛和牧场。

支持证据:研究数据主要来自中国、印度、日本、泰国等地的竹类生态系统,尤其是毛竹(Phyllostachys edulis)的研究数据占据了较大比例。毛竹在中国、日本、台湾和韩国的碳储量较高,其他高碳储量的竹类包括Bambusa、Dendrocalamus、Gigantochloa和Guadua属的“巨型”竹种。

2. 竹类碳储量的影响因素

竹类碳储量的高低与竹种、气候条件、土壤状况和管理实践密切相关。高碳储量的竹类通常与Phyllostachys属的竹种相关,尤其是毛竹。而低碳储量的竹类通常包括矮竹、林下竹种以及受气候因素(温度、降雨)、土壤条件和管理实践影响的竹类。

支持证据:研究表明,毛竹在适宜的气候和管理条件下,其碳储量显著高于其他竹种。例如,毛竹在中国的碳储量高达169-259 mg C/ha,远高于中国和全球森林的平均碳储量(分别为39和86 mg C/ha)。

3. 竹类碳汇潜力与不确定性

竹类生态系统具有较高的碳汇潜力,尤其是在高效管理(充足的水分、养分和适当的间伐/采伐)的情况下。然而,竹类碳汇潜力的评估存在较大的不确定性,主要源于研究方法缺乏标准化、许多竹种缺乏研究以及地下碳和土壤有机碳的研究有限。

支持证据:作者指出,毛竹是目前研究最多的竹种,占报告值的40%以上。然而,大多数竹种的碳储量研究仍然不足,尤其是在中美洲、南美洲和非洲等地区。此外,竹类碳汇潜力的评估还受到竹类生命周期短(7-10年)和碳释放速度快的限制。

4. 竹类在碳汇管理中的应用

竹类不仅具有碳汇潜力,还能提供重要的生态系统服务,如稳定山坡、减少土壤侵蚀、提高土壤肥力以及提供食物和建筑材料。因此,竹类应被视为一种重要的碳汇资源,并在政策和管理中得到更多关注。

支持证据:研究表明,竹类的快速生长和高效碳积累使其成为碳农业(carbon farming)的理想选择。此外,竹类产品的耐久性(如建筑材料、家具和艺术品)可以长期储存碳,抵消其短生命周期的碳释放。

5. 竹类碳储量的估算方法

本文还综述了用于估算竹类生物量的异速生长方程(allometric equations),并指出需要为大多数竹种开发更多的异速生长方程。目前,大多数异速生长方程仅适用于中国的33种竹种,而BGC的异速生长方程仅在中国和印度的15种竹种中进行了研究。

支持证据:作者指出,异速生长方程的开发是准确估算竹类碳储量的关键。然而,目前的研究主要集中在少数竹种上,尤其是毛竹,其他竹种的研究仍然不足。

论文的意义与价值

本文通过对全球竹类生态系统碳储量的综合评估,揭示了竹类在碳汇管理中的潜力及其不确定性。研究结果不仅为竹类生态系统的碳储量提供了全面的估算范围,还为竹类在碳汇管理中的应用提供了科学依据。此外,本文还强调了竹类在提供生态系统服务方面的重要性,呼吁在政策和管理中给予竹类更多关注。

论文的亮点

  1. 全面的数据综述:本文通过对184项研究的综合分析,提供了全球竹类生态系统碳储量的详细估算范围。
  2. 碳汇潜力评估:本文不仅评估了竹类生态系统的碳储量,还探讨了其在碳汇管理中的潜力及其不确定性。
  3. 生态系统服务:本文强调了竹类在提供生态系统服务方面的重要性,为竹类在政策和管理中的应用提供了科学依据。
  4. 异速生长方程的综述:本文综述了用于估算竹类生物量的异速生长方程,并指出了未来研究的方向。

通过这篇综述,作者为竹类生态系统的碳储量研究提供了重要的参考,并为竹类在碳汇管理中的应用奠定了科学基础。

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