林业温室气体清单专题组赴英国访问总结报告

一、访问的背景及目的

根据国家信息通报林业专题的计划,我们对英国的森林碳平衡研究站进行了访问。以前我们与爱丁堡大学的Paul Jarvis教授联系较为密切,曾邀请Jarvis教授来林科院讲学,作为信息通报的培训内容,所以我们请Jarvis教授为我们安排了本次访问行程。中国林科院的徐德应研究员、张小全研究员、侯振宏助理和宁培云女士一行四人于2003年11月22日-12月4日前往英国进行短期学术访问。在此次行程中,访问的机构有爱丁堡大学地球科学学院、森林委员会南方生态站、爱丁堡皇家协会、皇家植物园和Rothamstead农业试验站。访问期间,我们同爱丁堡大学的Paul Jarvis教授、John Moncrieff博士、John Grace教授、Keith Smith教授、南方生态站的Mark Broadmeadow博士、Robert Clement博士和洛桑农业试验站的David Powlson教授等人进行了学术交流和讨论。

此次访问的目的,除了进一步考察国际上在温室气体清单计算方面的新动向外,还希望通过爱丁堡大学参加即将实施的欧洲CARBONEUROPE框架6项目,并在森林碳吸收方面建立合作。整个考察过程都贯穿有相互的讨论,对双方共同感兴趣的问题进行交流和探讨。此次访问取得了圆满成功,超出了预期的效果。此次访问不仅加深了我们对一些学术问题的理解,并就今后和英国的一些研究机构的合作达成了初步意向,有利于我们下一步科研工作的开展。下面我就对此次访问的经过和期间的收获做一个简短的汇报。

二、主要活动

访问活动的日程安排如下:

(1)2003年11月23日参观了位于Perth附近的Griffin森林及其与碳有关的研究设施。该森林是1980年建立的人工林,面积约4000公顷,株行距为2m × 2m,80%为西喀特云杉,其它为冷杉和落叶松等。造林前300年为Hither荒草地。过去20年的生长率为16m3·ha-1·yr-1,目前达到25m3·ha-1·yr-1。森林坡度小于7度,而且植被单一,非常适合进行涡动通量观测。1997年爱丁堡大学在此建立碳通量观测塔并进行了连续5年的通量观测和其它碳贮量测定,观测到生态系统交换是净汇,其值在622-709gC·m-2·yr-1之间变化。此后停止观测,并将于近期进行间伐作业。而后建一个更大的塔,目的是观测间伐对净生态系统交换的影响。过去的观测表明,由于在造林时对土壤的干扰较大,引起土壤碳的排放,在造林后虽然树木生长能吸收大量的碳,但整个生态系统在造林后10年左右仍为碳排放源。目前正在准备建立更大的碳通量观测塔,以便在间伐后观测间伐对碳通量和碳贮量的影响。间伐可促进林木生长,增加木材生长量,从经济上是有利的,且可增加碳吸收。但是,间伐后,地上采伐剩余物遗留在林中,部分通过分解进入大气,部分通过腐殖化进入土壤,根系部分遗留在土壤中。从碳吸收角度看,间伐是否对增强森林的碳吸收,增加森林碳贮量,目前还缺乏科学依据,因此在该方面开展研究,无疑有十分重要的意义,这也是目前国际上在森林管理增强碳吸收方面的研究方向和热点之一。我国目前还未开展相关方面的研究。考察期间,我们还同Jarvis教授就通量测定地点的选择和商业间伐对碳平衡的影响进行了讨论。

(2)11月24日爱丁堡大学地球科学学院院长John Moncrieff博士首先系统、全面地介绍了涡动通量测定法及其理论和规范,并向我们展示了他们所采用的EdiSol通量系统测定仪。中午,John Moncrieff博士和Jarvis教授陪同我们参观了位于爱丁堡30公里外的East Saltoun观测站,其农牧地间的空地上正运行着一个通量系统,该系统可以根据风向观测农地和牧地的通量。此次考察我们不仅看到了运行中的观测设备,还就其运行的相关问题进行了讨论。同时,我们还参观了N2O 释放测量室和取样系统。下午Robert Clement博士向我们演示了EdiRE通量数据处理软件。随后,Yadvinder Malhi博士作了有关全球碳储量测定和热带森林通量的报告,并就建立永久样地的好处进行了阐述。我们允诺将为其下一步进行的热带森林碳分析提供相关数据。

(3)11月25日上午,Keith Smith教授向我们讲述了测定CH4 和N2O的重要性和相关性,及其在Harwood森林测定通量所采用的取样、分析方法和仪器。下午,John Grace教授又向我们讲了CARBOAGE项目的完成情况,一起讨论了该项目下的关于土壤碳储量和二氧化碳时间系列通量的测定。他还介绍了即将开始的CarbonEurope项目的全面活动和其它有共同兴趣的话题,如林线和气候变化研究。接下来,我们和John Grace教授、Paul Jarvis教授就在中国建立通量塔的地点选择问题和合作的可能性进行了商讨。根据讨论,我们认为尽管非常必要,但考虑到当地地形的复杂性,在中国西南地区建立一个永久涡动通量测定塔是不可行的。我们提出把该试验地转到北京附近的崇林地区。该地区地形平缓,坡度小于10度,而且有一个长期水文观测站,缺陷是植被不统一,但总体来说其地形条件还是比较适合建塔的,是一个较理想的潜在通量试验地,但还需要获取更多的信息,如地形图、植被图等的获取。

(4)11月26日上午,我们拜访了爱丁堡皇家协会,与国际官员Michael White先生及其助手Jean Finlayson女士进行了交流。他们向我们介绍了他们现在正在进行的国际项目,并就与我们可能的合作渠道进行了探讨。中午,我们拜会了中国驻爱丁堡的刘经学领事和李响副领事,讨论了和爱丁堡大学的合作。此次会面将对我们即将和爱丁堡大学展开的合作提供重要帮助。下午,参观了爱丁堡皇家植物园,园艺专家David Rae先生及其同事向我们介绍了和中国已有的合作项目。

(5)11月28日,在Peter Free-Smith博士和Mark Broadmeadow博士的陪同下,我们参观了森林委员会南方生态站的涡动通量观测点,其主要研究CO2、O3浓度和N沉降的增加对幼树林生长的影响,该站位于Alice-Holt Strait附近的栎树林里,该林分由90公顷的人工栎林和其它林种混合组成。2000和2001年,平均树高和DBH分别为20.1米和24.5厘米。林分密度为495株·ha-1。年均生长率为6m3·ha-1·yr-1。该通量站是英国三个森林站之一。塔高26米,附加高2米。从1998年3月开始监测。目前还没有进行土壤碳研究,但不久就会开展这方面的研究。此次考察我们看到了EdiSol系统在林地上的运行,进一步提高了我们对涡动通量技术的理解和认识。最后我们还一起探讨了关于森林碳平衡和我们之间合作的可能性。

(6)12月1日,我们考察了Rothamsted农业生态研究站,和该站的David Powlson教授及其同事进行了交流和探讨。该生态站是英国较大的研究机构之一,拥有最多的研究人员,取得了很多研究成果,其观测历史已经长达160多年。该站关于土壤碳的研究比较先进,已建立了相关模型,和我们正在进行的目标研究项目的研究内容有很大的关系,其模型的应用可以很大程度地降低我们正在进行的温室气体清单估算中的不确定性,但在应用前,需根据我国的实际情况首先对其模型的参数进行修正。此次访问,我们就彼此都很关心的土壤碳研究、碳周转以及长期碳动态问题进行了热烈讨论,下午参观了其试验基地,就模型的应用情况和取样方法等问题进行了交流。希望在建立我们自己的模型时,他们能提供一些帮助。

三、访问的主要成果

通过此次访问,我们获得的主要成果如下:

(1)了解了先进的涡动通量理论、方法及其试验仪器的规格、数据处理软件和硬件设备等,参观了三个正在运行的涡动通量系统,并通过讨论最终决定放弃在中国西南地区建塔,初步认可了地势较平坦(坡度小于10度)、植被较单一,面积足够大的崇林试验地的选择,以确保通量数据的可靠性,并就涡动通量系统的建设、运行和维持有关的问题进行了讨论。

(2)爱丁堡大学通量研究课题组已经发展了一个非常好的EdiSol通量测定系统,得到了全世界的广泛应用。此通量系统及其数据处理软件对我们即将展开的通量试验都是最好的选择。且他们在系统的运行和维持上有丰富的经验,可以使我们的通量数据更可靠,系统更容易运行和维持。

(3)对温室气体清单项目所需要的森林固碳能力的计算、土壤碳测定和数据分析计算等问题都得到了有利的建议。这将使我们的工作提高到国际水平,可以和其它国家的计算结果进行可靠对比。

(4)提高了林科院和英国研究机构的联系,两者之间建立了良好的认识,这对于以后建立合作具有非常重要的意义。

(5)根据爱丁堡大学已结束的CARBONAGE项目,森林碳吸收和林龄是有关系的,这和我们一直认为的森林一直吸收碳的观点是不一致的,通过此次考察我们认为,应在计算林业温室气体清单时也考虑到林分年龄差别所造成的碳吸收上的差异。

(6)我们和爱丁堡大学达成了初步合作意向,希望在CarbonEurope下或从其它组织申请资金,共同对时间序列人工林上的碳平衡、流域方法、模型、涡动通量和其它微量温室气体的测定展开合作研究。

(7)在土地利用对土壤碳影响的预测方面,我们除了可以用RothC模型外,我们还希望建立适合中国土壤特性(有广大的亚热带红壤)和中国历史数据缺少的特点的土壤碳模型。为此我们达成初步协议,建立合作研究,探讨中国土地利用变化对土壤碳影响的问题。

作者:林业清单专题组 徐德应
来源:中国准备初始国家信息通报项目办公室
2003-12-20
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