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人类在认识、改造、利用自然、造福全人类的过程中,引发了全球变暖等一系列的生态问题,如何发挥碳汇在减缓温室效应方面的巨大作用深受世人瞩目。森林生态系统的碳储量巨大,如何准确估算森林生态系统碳储量及其分布特征已受到普遍关注。本论文以黑龙江省黑河市各市县林区为研究对象,基于固定样地测定数据建立主要树种的相容性生物量模型,结合含碳率估算其生物量、碳储量密度和森林生态系统的碳储量,并从坡向、坡度、海拔等角度探讨碳储量与立地因子的关系,再利用ArcGIS软件中的空间插值功能对碳储量及其动态变化的空间分布特征进行分析,从而为制定科学有效的碳汇政策提供合理依据。本研究的主要成果包括：1、基于2009年在研究区内各县市生态公益林区固定样地中的解析木树干解析、生物量及各器官碳系数测定数据,建立了黑河市主要树种的相容性生物量模型,同时分析总结乔木层各器官、林下层各部分以及土壤层的含碳率,再结合研究区2005、2006年的重点生态公益林监测样地数据,估算出各林分类型各组成部分的生物量和碳储量密度,以及森林生态系统的碳储量。2、从坡向、坡位、坡度、海拔等方面分析乔木层碳储量的总体分布特征,以及各林分类型在不同的立地条件下的碳储量分布,发现黑河市重点生态公益林乔木层约35%的碳储量分布在阴坡,缓坡(5°≤坡度<15°)碳储量最大约为总量的52.27%,其次是平坡(坡度<5°)约占39.69%。柞树林、软阔混交林、硬阔混交林和白桦林是黑河市的四种主要林分类型,201-400m的海拔高度最适合它们生长,尤其以201-250m的森林碳储量最大。将坡向和坡位分别作为虚拟变量和数值化转换,尝试构建了碳储量与上述四个立地因子的多元线性回归方程,但发现仅用这些立地因子很难准确描述碳储量的变化规律,将样地的平均胸径和平均树高引入白变量,林木和立地因子一起构建的多元线性回归方程效果较好。3、以黑河市重点生态公益林的600块固定样地为数据源,选用GIS地统计分析中的四种插值方法(反距离权重法、样条函数法、普通克里格法和协同克里格法)分别对森林生态系统碳储量进行了空间内插,经过交叉验证和验证选出最优的碳储量空间内插方法,并用ArcGIS10.0软件绘制了黑河市重点生态公益林生态系统碳储量分布图。将样地点一分为二,使用训练子集样地点做空间插值,使用验证子集样地点来验证其插值表面的精度。经过交叉验证和验证比较插值精度发现,张力样条函数法是最适合描述研究区碳储量空间分布的插值方法。在碳储量空间插值分布图上,比较了不同龄组的样地点的空间分布位置发现,幼龄林数量少且碳储量平均水平低,中龄林比近熟林的数量多但后者比前者碳储量平均水平高,成熟林数量较少但碳储量平均水平高,过熟林数量少但碳储量平均水平较高,即从空间分布特征上验证了森林生态系统的林木生长规律。比较不同坡向和坡度上的碳储量分布特征,发现不同坡向上的样地碳储量多数在29.09-34.80T/hm2和34.80-42.50T/hm2区间内,阴坡的样地数量、总碳储量和平均碳储量水平都是最高的,阳坡、半阳坡和半阴坡的碳储量分布类似。缓坡的碳储量分布比平坡多,但其平均碳储量水平比平坡低,斜坡的总碳储量和平均碳储量高于陡坡。比较这四种主要林分类型在不同海拔区间内的空间分布特征可知：白桦林主要分布在孙吴县和爱辉区的250-450m的垂直范围内,其碳储量值多数在29.09-34.80T/hm2区间。软阔混交林以孙吴县分布量最多,主要分布在201-400m的垂直空间里,其碳储量水平以29.09-34.80T/hm2居多,34.80-42.50T/hm2其次。硬阔混交林主要分布在孙吴县201-400m的垂直空间里,碳储量平均水平约为34.80T/hm2。柞树林的分布范围最广,主要分布在151-350m的垂直空间内,尤其是151-250m内的分布量最多,其碳储量水平多在34.80-52.89T/hm2区间内。4、结合黑河市国家森林资源连续清查样地二期复测数据(2005-2010)和生态公益林监测样地复测数据,统计估算了黑河市各林分类型各龄组的年均碳储量密度变化,并使用最优空间插值方法绘制其动态变化图,分析各林分类型碳储量动态变化的空间分布规律。中龄林的乔木层年均碳净增量较高,且多数分布在孙吴县中西部和逊克县北部边界,其他龄组的乔木层年均碳净增量较低。枯倒木年均碳储量分布最多的主要分布在爱辉区和嫩江县的西部。全市采伐木碳储量总体较低,大部分地区为零采伐,仅在爱辉区东部、孙吴县中部的近熟林、中龄林和成熟林内有少量采伐木碳储量。进界木年均碳储量分布最多的在逊克县东北部,幼龄林、近熟林和成熟林的进界木碳储量较高,过熟林的进界木碳储量最低。白桦林在逊克县的年均碳净增量和进界木碳储量最大,在爱辉区的年均碳净增量最小,枯倒木碳储量最大,采伐木碳储量最小。软阔混交林在逊克县的年均碳净增量最大,在孙吴县的枯倒木碳储量最小,采伐木碳储量最大,爱辉区的年均碳净增量最小,采伐木碳储量最小。硬阔混交林在逊克县的碳净增量和枯倒木碳储量比孙吴县大。柞树林在逊克县的年均碳净增量和进界木碳储量比孙吴县大。本文基于ArcGIS空间插值方法,对黑河市的固定样地碳储量及其动态变化的空间分布特征做了初步研究,希望对了解黑河市碳储量现状、动态变化方向及碳汇资源可持续利用等问题提供一定的理论参考。