干旱半干旱区灌木生物量多尺度建模与碳库特征解析——以库布齐沙漠为例

摘要

【目的】灌丛生态系统具有独特的生物学特性,为完善干旱区碳计量体系并提升区域碳汇管理效能,本研究系统评估库布齐沙漠3种典型灌木的碳储量特征,为荒漠生态系统碳平衡核算提供支撑。【方法】针对库布齐沙漠地区沙柳、柠条锦鸡儿和梭梭3种典型灌木,采用样方调查和无人机遥感影像两种方法计量区域碳储量。通过样方调查构建灌木生物量（M）与冠幅面积（C）及体积（V）的最佳预测模型;利用无人机获取灌丛覆盖度,建立生物量与覆盖度的关系模型。将模型估算的灌丛碳储量与实测的土壤、凋落物碳储量相结合,得到区域生态系统碳储量。【结果】（1）沙柳(M_S=0.563C^2.563,R²=0.710,P <0.001)和柠条锦鸡儿(M_C=1.776C^1.315,R²=0.873,P <0.001)生物量主要受冠幅面积调控,而梭梭(M_H=1.694V^0.952,R²=0.585,P <0.001)生物量与灌木体积显著相关。（2）构建了以灌丛覆盖度为自变量的沙柳（R²=0.896,P<0.001）、柠条锦鸡儿（R²=0.861,P <0.05）和梭梭（R²=0.937,P <0.001）生物量回归模型。（3）研究区域生态系统碳储量为50.12～59.33 t/hm²,其中土壤、生物质（灌丛与凋落物）的碳储量分别为46.68～53.87 t/hm²、3.38～6.53 t/hm²,土壤、生物质（灌丛与凋落物）对生态系统碳储量的平均贡献率分别为90.52%、9.48%。【结论】本研究构建了3种典型灌木生物量方程,填补了最新发布的造林碳汇方法学中荒漠灌木的计量空白,并计算出库布齐沙漠腹地灌丛的碳储量。研究成果为优化区域灌丛生态系统管理提供科学依据,进而提升灌丛在区域碳固持中的作用。

关键词

库布齐沙漠 / 灌木 / 生物量模型 / 碳储量