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临安:农林大碳汇研究为应对全球气候变化提供基础支撑

媒体:杭州日报  作者:杭州日报
专业号:碳汇中国主编
2015/8/7 9:45:48   

每个月,刘玉莉和陈晓峰都要来雷竹林收集碳汇数据。

涡度系统是观测碳汇的核心。

雷竹林间的碳汇通量观测塔。

近日,国家林业局下发《关于确定森林可持续经营试点单位的通知》,包括临安市在内的全国12个城市(单位)被确定为国家森林可持续经营试点单位,临安是我省唯一入选单位。
从上世纪90年代起,临安就持续开展对森林可持续经营的探索和实践。通过在山核桃林下套种茶叶、小竹、杨桐、紫萁等经济作物,成功实施“山核桃 ”复合栽培。同时,还积极推进退化竹林改造,使山核桃产值从每公顷2.1万元提高到3.2万元;雷竹产值由每公顷6万元提高到15万元以上。
更为难能可贵的是,作为全国碳汇林业试验区,近年来,临安还紧紧依托浙江农林大学(简称农林大)的科研优势,积极开展森林碳汇的研究和经营,使临安的一草一木,既挣“果子”钱,又挣“空气”钱,为“人口、资源、环境与社会、经济的持续协调发展”提供重要示范。
在全球气候日益受到关注的今天,一个国家的“碳储量”,已成为签订《京都协议书》谈判桌上的重要筹码。去年,临安42户林农深耕多年的碳汇林被成功折现交易,更使碳汇成为寻常百姓的热门话题。
那么,碳汇究竟是如何测算的?不同植物,“碳储量”有高低吗?一片竹林究竟对缓解气候变化起到多大的作用?……带着诸多设问,记者近日与农林大的碳汇博士们走进位于临安太湖源的一片竹林,那里的碳通量观测系统,为我们一一揭秘。

其实植物也会排放二氧化碳的
要搞清碳汇究竟是如何观测计量的?首先得弄明白什么是碳汇?
植物并不是完全像有些人以为的那样,“吃”的是二氧化碳(下称CO2),排放的是氧气。事实上,植物在每天的新陈代谢中,既会吸收CO2,也会排放CO2。白天太阳照射产生光合作用时,植物会吸收CO2;夜间光合作用“占下风”,则会排放CO2。
一天下来,如果吸收大于排放,两者的差称之为“碳汇”(也就是说,有多余的CO2被吸收锁定在植物体内,称之为“固碳”);如果遇到雨天或阴天,植物光合作用不那么强势,就有可能会导致排放大于吸收,两者的差则称之为“碳源”。

雷竹在产笋旺季固碳能力最低
每月月初,农林大的碳汇博士刘玉莉和她的学弟陈晓峰,都会驱车前往太湖源镇夏村的一片雷竹林,收集竹林在上一个月的碳汇数据。这片雷竹林就是我省“重要经济林系统固碳减排关键技术研究与应用示范基地”。在这片占地100亩的雷竹林里,建有专业检测雷竹碳汇的设备——碳通量观测系统。
该系统建在一座高37米的铁塔上,共7层,地上3层分别装有梯度系统、涡度系统和廓线观测系统,在土壤下方3cm、5cm、50cm、100cm,还装有热通量板,可以观测CO2和水从土壤到植被再到大气的扩散过程。
“看一下系统数据,我们就能对雷竹在一天里CO2的吸收和排放情况一目了然,早8点至傍晚6点半,吸收CO2;傍晚6点半以后,排放CO2。如果这一天中,雷竹林对CO2的吸收大于排放,那么两者的差就是碳汇,反之就是碳源。”
刘玉莉介绍说,该系统自2010年建成以来,他们对这片雷竹林产生的碳汇数据,进行了长达5年的跟踪监测。发现在1-2月,竹林的固碳能力最弱,表现为碳源。“这是因为这两个月,竹林实施砻糠覆盖,雷竹在产笋旺季,需要排放大量的CO2。”春、夏、秋三季,则表现为碳汇。尤其是6月和9月,固碳能力达到最鼎盛,呈双峰变化曲线。12月入冬,表现为轻微碳汇。
观测还发现,竹龄为2-3岁的幼竹,固碳能力最强。“你看,2011年这片竹林的碳汇值是126.3克/平方米,2012年,为148.93……后几年又慢慢下降。所以如果单从固碳效果考虑,我们建议,雷竹林要勤伐老竹,保持幼竹的繁茂与活力。”
刘玉莉介绍,人工林是我国森林生态系统的重要组成部分,在我国南方地区,人工林更是占全国森林蓄积量的52.6%,而南方林区中,竹类的又是很重要的组成部分,所以对它们的研究,对了解我国乃至全球气候变化都有着重要的现实意义。

与毛竹比,雷竹固碳还是“小儿科”
除了研究雷竹,农林大在安吉还建有一个专门研究毛竹的碳汇观测点。“因为毛竹占我国竹林总面积的2/3以上,是我国面积最大、分布最广的经济竹种。浙江全省就有毛竹林1200万亩,是毛竹第四大省,而安吉又是我省的毛竹大县。”
“经过多年的持续观测,我们发现,毛竹的固碳能力要远远大于雷竹。”根据位于安吉山川乡的毛竹林生态系统通量观测报告,2011年至2014年的4年间,每平方米的毛竹,分别贡献了668.4克、546.29克、506.95克、630.36克的碳汇,远高于雷竹的固碳量。
刘玉莉说,对比研究还发现,“毛竹的固碳能力还远超普通林木,一公顷毛竹的年固碳量为5.09吨,是杉木的1.46倍、热带雨林的1.33倍。据统计,目前我省毛竹林的碳储量已达870万吨,相当于固碳3200万吨,超过一座千万人口城市一年的CO2排放量。”

天目大树才是真正的固碳高手
毛竹固碳能力虽然远胜雷竹和普通林木,但它与天目山的老树一“过招”,还是要败下阵来。
在海拔1506米的天目山主峰仙人顶,在一片面积达4284公顷的常绿落叶阔叶混交林里,一座高40米的天目山老龄森林生态系统碳水通量观测塔,见证着野生状态下的天目大树老而弥坚的旺盛生长力。
根据2013年7月-2014年6月的观测数据,天目山老龄林生态系统每月平均碳汇量为61.52 克/平方米,全年碳汇总量达738.18 克/平方米,已超过毛竹。
刘玉莉介绍,陆地生态系统的CO2与水热通量研究,一直是全球气候变化研究的热点与难点,它对预测全球气候变化趋势,评价生态系统的碳、水固定具有重要的科学意义。尤其是亚洲的亚热带森林生态系统,在全球碳汇功能中发挥着不可忽视的作用。鉴于此,近几年来,我国先后在江西大岗山、云南哀牢山、广东鼎湖山和湖南会同建立了碳通量观测点。
如果把天目山老龄林的固碳能力和相近纬度、相近林型、相对年轻的广东鼎湖山常绿针阔混交林(年碳汇量为441-563克/平方米)相比,天目山老龄森林系统的固碳能力还是胜过一筹。这从一个角度昭示了,天目山作为国家级自然保护区的地位和作用。

太湖源、天目山、安吉,研究碳汇的实验室
碳汇研究领域的资深专家、农林大校长周国模说,正如大多数的科研均需以对样本的研究为基础一样,“我们对碳汇的研究也必须以小范围的样地研究为基础,太湖源、天目山、安吉3个碳汇通量观测点,就是我们研究碳汇的样地和实验室。”
通过对诸多样地、多源数据的整合研究,科学家们就可以为预测大尺度的碳汇估算提供基础依据,从而为长期的森林碳汇及人类对气候变化的应对提供更多的科学支撑。
周国模透露,目前,农林大正在开展“我国主要人工林生态系统结构、功能与调控”、“西南亚高山代表性木本植物对全球气候变化的响应与适应”、“物联网验证平台和碳平衡检测应用示范”等十余个国家级乃至世界级的碳汇科研项目,太湖源雷竹、天目山大树和安吉毛竹,正在为这些惠及全国乃至全人类的研究提供重要的基础支撑。

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