全球变化背景下人工林碳汇能力预测评估

Forests store the most carbon in the terrestrial ecosystems. The future trend of their carbon sequestration is a research focus in both earth system science and global change ecology study. With the rapid development of plantation ecosystem globally, it is becoming more and more important in global forest carbon sequestration. However, limited studies were reported on the future trend of carbon sequestration ability in plantation ecosystems. Hence, we propose this project to study the future trends and the optimum rotation period in the typical Poplar Plantation ecosystems in Jiangsu Province. First, this proposed project will improve the age-NPP curve using the multi-year site observations and the “environment-age” differentiation approach; Second, the BEPS-InTEC model system is used to study the future trends. A basic year NPP data will be generated based on a multi-year site observation with different age and NPP. The model parameterizations will be optimized using multi-source observations (including site observation, flux observation and other recorded datasets). Thereafter, the future carbon sequestration ability will be predicted based on the improved model. The optimized rotation period will be explored and selected based on the model results. Based on the popular plantation in Jiangsu Province, this project proposes to assess the future trends of carbon sequestration ability in plantation ecosystems and thus could offer theoretical basis and data support to the quantitative assessment of carbon sequestration potential and the sustainable management of forest ecosystems.

森林是陆地生态系统中最大的碳库，研究森林碳汇能力在未来全球变化背景下的演变状况是当前地球科学和全球变化生态学的热点问题之一。随着全球人工林生态系统的迅速发展，其在森林碳汇中的重要性愈加突出。然而，当前针对典型人工林生态系统未来碳汇能力的预测研究还鲜有报道。本项目以江苏省典型杨树人工林为研究对象，结合多年多期样地观测基础和“环境-林龄”因素区分方法，建立不同年龄森林净初级生产力（NPP）对环境变化的响应方程，进而改进林龄-NPP响应曲线；基于这一改进曲线，利用多源观测数据（包括样地观测、通量和其他记载数据），构建基准年份NPP数据，对BEPS-InTEC模型体系进行参数优化、模型测试和验证， 进而预测不同未来气候和管理情景模式下杨树人工林固碳能力的变化特征，并探索最佳的轮伐期。研究成果将为定量评估人工林的固碳潜力、合理制定人工林的管理措施和可持续发展策略提供理论依据和数据支持。

森林是陆地生态系统中最大的碳库，研究森林碳汇能力在未来全球变化背景下的演变是当前地球科学和全球变化生态学的热点问题之一。全球人工林生态系统在近几十年来迅速发展，成为森林碳汇的重要组成部分。其中我国的人工林建植在投入和建植面积上均处于世界领先地位。量化评估和预测典型人工林生态系统固碳能力具有重要意义。本项目围绕该选题，通过3年的研究工作，以江苏省典型人工林作为案例，结合多年多期样地观测基础，建立不同年龄森林净初级生产力（NPP）对环境变化的响应方程，进而改进了林龄-NPP响应曲线；项目通过收集和整合全球土壤碳数据，对森林土壤碳模块进行了改进；基于以上模型开发和改进方案，对BEPS-InTEC模型体系进行了优化；最后，基于优化的模型体系，本项目对过去30年间以及未来不同气候和管理模式下的全国人工林固碳能力的变化趋势进行了评估和预测。.本项目研究过程中产生一套中国人工林近30年NPP数据集，相关研究工作已在1区top期刊Forest ecology and management上进行报道；项目提出一套用于改进人工林土壤碳和异养呼吸模拟的新方案，相关研究工作已在1区top期刊Soil Biology and Biochemistry上进行报道；项目研究中产生的人工林固碳能力估算软件平台，已进行申报并获得软件著作权2项；研究产生的中国人工林未来固碳能力预测数据集等相关研究论文仍在准备投稿当中。项目研究成果有望为我国乃至全球人工林碳汇服务功能定量评估提供量化参考依据，同时对于区域性的相关研究，特别是江苏省人工林的规划和建植具有一定的参考价值。研究产生的数据和模型工具有望为今后相关研究及应用提供一定的技术支持。.根据预期研究成果计划，本项目提出了一份江苏省杨树人工林固碳能力评估报告，相关内容通过研究生论文的形式进行了报告和展示（预期项目成果1）；人工林碳汇评估和预测平台已申报并获得软件著作权2项（预期项目成果2）；项目研究期间发表高水平SCI论文7篇，其中中科院分区SCI 1区top期刊论文3篇，2区论文3篇 （预期项目成果3）。另外，当前仍有2篇项目研究相关论文在撰写和投稿过程当中，预期在1-2年之内见刊。