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《大发在线体育,大发体育: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大发在线体育,大发体育的科学支撑。
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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