森林与草原碳汇作用.pdf

森林与草原的碳汇作用王林和森林与草原同是自然历史的产物大概在 4 亿年前，植物由海洋向陆地登陆，开始形成以蕨类植物为主的古生代森林，随后逐渐演化为裸子植物为主的中生代森林，和以被子植物为主的新生代森林直至今日形成类型各异的世界森林景观内蒙古地区在中生代中期 （近 1.5 亿年前）古气候温暖湿润， 出现裸子植物，以苏铁类、银杏类、松柏类为主的森林植被，为现今所知的侏罗纪煤层中生代晚期（近 1 亿年前）古气候趋干旱化，裸子植物演化出松科、杉科和罗汉松科等森林植物此期间被子植物开始出现，主要有杨柳科、胡桃科、桦木科、榆科等树种在高海拔的山地， 森林植被为针叶林， 在低海拔平原地带为阔叶林和针阔混交林进入新生代晚第三纪（2 千多万年前）喜马拉雅山运动兴起，古气候更加干燥，气温进一步下降， 大陆性气候强烈， 阔叶林和针阔混交林植被为疏林草原植被所取代但疏林仍保留有部分榆、杨、柳等树种针叶林则保留更多的松科植物，如油松、云杉、落叶松等更晚一些时候，被子植物中开始出现更耐旱的禾本科针茅属、蔾科藜属和菊科蒿属等种类，它们逐渐成为草原景观的主体第四纪更新世 （约 1 万年前）植被类型由疏林草原演化为草原，局部地区为森林草原。

两大陆地生态系统各具特色和功能亿万年前地球陆地几乎为森林所覆盖估测 1 万年前人类文明初期地球上的森林面积曾一度达到76 亿 hm2，19 世纪减少到 55 亿 hm2据联合国粮农组织（FAO） 统计， 世界森林面积 20 世纪 70年代为 43.21亿 hm2， 占地球陆地的 33%，九十年代下降到 26.6%而草原出现于新生代，较森林晚很多据统计，现今世界草原面积为31.58亿 hm2尽管森林和草原受到各种因素的影响，面积在减小，但仍为地球上两个最大的陆地生态系统森林是以木本植物为主体的生物群落，连同其所在的环境构成一个生态系统，称为森林生态系统森林生态系统具有的主要特色：①树木寿命长：一般为数十年至百年， 长者可达数百年或数千年 即使灌木最少也活几十年； ②结构复杂：树木高大，有高达数十米， 甚至百米， 胸高直径一般二、 三十厘米，也有五、六百厘米的， 或更粗的层次结构多样， 乔木有单层林和复层林 复层林多达三、四层林下尚有下木层、草本层和苔藓地衣层层外植物也异常丰富林龄结构差异大，以龄级（ 10 年 20 年或 40 年为一个龄级）划分为同龄林和异龄林，即使同龄林绝对树龄差异也很大； ③生产力高： 森林躯干庞大， 层次多，叶面积大，叶面积指数几十乃至上百， 固定太阳能量高。

全球森林生态系统所拥有的生物量约占陆地生物总量的80%；④生物多样性丰富： 陆地上大部分动物和植物种类都生长或栖息于森林中，汇集和保存许多物种，为巨大的生物基因库最近温家宝总理主持的 国务院常务会决定我国控制温室气体排放目标： 面对气候变化的严峻挑战， 我们必须深入贯彻落实科学发展观，采取更加强有力的政策措施与行动， 加快转变发展方式， 努力控制温室气体排放， 建设资源节约型和环境友好型社会会议决定，到2020 年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降 40％－45％， 作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划，并制定相应的国内统计、监测、考核办法会议还决定，通过大力发展可再生能源、积极推进核电建设等行动，到2020 年我国非化石能源占一次能源消费的比重达到 15％左右；通过植树造林和加强森林管理，森林面积比 2005 年增加 4000万公顷，森林蓄积量比 2005 年增加 13亿立方米这是我国根据国情采取的自主行动，是我国为全球应对气候变化做出的巨大努力（2009 年 11月 26 日 16:50） 当前全球气候变化成为世界科学家和各国政府关注的热点全球气候变化是指人类大量使用化石燃料和改变土地资源利用（主要是毁林），使大气中的 CO2浓度增加，导致温室效应加强，全球气候变暖。

近百年来，全球气温上升0.6℃，预测本世纪末的气温比上世纪末高出1.5 ～3.5 ℃气候变暖造成近百年海平面上升 10～20cm ，预测今后百年将上升70～200cm 这是全球最严重的生态危机森林能吸收和固定 CO2，由于它是陆地上净生产力最高的植被类型，每年从大气中吸收的碳占陆地生物碳固定量的60%以上，其碳储量占全球植被碳储量的90%，如后页表所示 1997年度日本林业白皮书称，日本现有森林的年降碳量为2700万吨，相当于 4500 万辆家用小轿车排放的废气量生物多样性也是全人类关注的热点地球上有数百万乃至数千万种生物，其中多半在森林中栖息繁衍 若森林面积减少 10%，或景观破碎度增大， 能继续在森林中生存的物种将减少一半近百年来， 世界森林面积急剧减少， 地球物种已消失了 25%，尚有 20-30%的物种存在灭绝的危险 英国环境生态学家格兰杰说：“森林是一切生命之源， 当一种文化达到成熟或过熟时，它必须返回森林， 如果一种文化错误地冒犯了森林，生物的衰败就不可避免”早年鲁迅也警告过“林木伐尽，水泽湮枯，将来的一滴水，将和血液等价”全球主要生态系统的面积、净生产力和生物量（Whittaker and Likens ，1973）生态系统类型面积 /106km2 总净生产力 /（1015g C/年）总碳储存量 /1015g C 热带雨林17.0 16.8 344 热带季雨林7.5 5.4 117 温带常绿林5.0 2.9 79 温带落叶林7.0 3.8 95 北方森林（泰加林）12.0 4.3 108 灌丛8.5 2.7 22 热带稀树草原15.0 6.1 27 温带草原9.0 2.4 6.3 苔原和高山草甸8.0 0.5 2.3 荒漠18.0 0.7 5.9 岩石、冰川和沙地24.0 0.03 0.2 农作物14.0 4.1 6.3 泥炭沼泽2.0 2.7 13.5 河流湖泊2.0 0.4 0.02 总计149.0 52.8 827 水土流失是地面，尤其是坡面植被短缺所致。

19 世纪的欧洲，因种植橡胶，滥砍森林植被，造成大面积的水土流失以后恩格斯在《自然辩证法》一书中指出： “我们不要陶醉于我们对自然的胜利，对于我们每一次胜利，自然界都报复了我们 ⋯⋯” 森林植被以其复杂的群落结构，通过各组分及组分间负反馈的机制，如林冠层消减大气降水的动能，减少对地面的冲击力； 林下植物和枯落物层减弱地表径流；土壤深厚的腐殖质层和疏松的结构，增强水分下渗能力等机理，防止了土壤面蚀据中国科学院水土保持研究所测定，在降水量346mm 的情况下，林地每亩冲刷量仅为4kg，草地 6.2kg，农耕地 238kg，休耕地高达 450kg漠化引起的沙尘暴更是人类眼前迫切需要解决的难题历史上古巴比伦， 古埃及，古印度，以及我国古黄河文明的发祥地，原来都是森林茂密，水草丰盛的地方，由于森林植被破坏， 导致文明的衰落和转移 当前全球荒漠化土地已达到3600万 km2，占陆地面积的四分之一，且每年仍以5～7 万 km2的速度扩展我国沙漠化土地面积174.3万 km2，超过全国耕地面积的总和沙漠化的年扩展面积约 3436 hm2，荒漠化和沙漠化的扩展是自然和人为两大因素所造成人类对如此巨大的生态灾难， 能力是很有限的。

但是减少原生植被的破坏， 在有适量水源的地区，植树种草，恢复植被，采取防风固沙等措施，仍能减缓其扩展速度随着工矿企业的发展，人们生活用矿物燃料的剧增，城市空气受污染，混杂一定数量的粉尘和有毒气体，如SO2、NO2、H4C、H2S 等，其中 SO2危害最大凡植物均有吸收SO2的能力，但吸收速度和数量有所不同森林吸收SO2能力，因树种类型而异 1hm2柳杉林每年吸收 SO2720kg，若是在高温高湿的夏季，林木生理活动旺盛，吸收SO2的速度更快如夏季空气相对湿度85%以上，森林吸收 SO2的速度为相对湿度15%时的 5～10 倍又如在城市某地污染源附近的 SO2浓度为 0.27 mg/m3时， 远离 1500m处的非绿化带 SO2浓度为 0.16mg/m3，绿化带浓度仅为 0.08 mg/m3绿化带还具有吸滞烟尘和粉尘功能对降尘的阻滞率为23～52%， 对飘尘的阻滞率为 37～60% 快车道绿化林带减尘率为44.2%， 树木人行道减尘率为63～90%城市树木还可消减噪声7～10 分贝公园或片林可降低噪声10～40 分贝树木能分泌杀伤力很强的杀菌素，杀死空气中的病菌和微生物如1hm2的桧柏林每天能分泌出3kg 杀菌素，可杀死白喉、结核、痢疾等病菌。

城市闹区街道上每立方米空气中细菌数比绿化区多7 倍同时，一般1hm2的森林同化作用放出的氧气，可供1000 人呼吸乔灌木的花、果、叶、干多姿多彩颇具观赏价值森林净化和美化环境的功能，给城镇居民创造了良好的安居乐业环境全球森林面积大、 分布广泛、地带性明显地球南北回归线之间为热带林带北半球北回归线以北为北方针叶林带、温带落叶阔叶林带及针阔叶混交林带、亚热带常绿阔叶林带 南半球南回归线以南为亚热带温带林带我国森林地带性十分明显东部季风森林区域由北向南顺序为寒温带针叶林带（世界北方森林的南端） 、温带针阔叶混交林带、暖温带落叶阔叶林带、亚热带常绿阔叶林带和热带季雨林雨林带 西部干旱半干旱森林区域， 由东向西分别为温带草原森林区和温带荒漠森林区 青藏高原东南部有热带亚热带森林区除上述林带和林区外， 我国尚有面积广泛的灌木林， 主要有高山灌木林， 如西南高山林区大面积的杜鹃灌丛西北干旱半干旱地区的梭梭、红柳、沙柳、锦鸡儿等灌丛草原以旱生多年生草本植物为主（有时有旱生的半灌木和小灌木）组成的生物群落，连同其所在的环境构成的生态系统，称之为草原生态系统 草原生态系统与森林生态系统的主体， 均由绿色植物构成。

前者为草本植物， 后者为木本植物，二者各具特色草原生态系统占有独特的生态位 在温带它处于湿润森林区域与干旱荒漠区域之间，即占有半湿润到半干旱这一特定的地理区域在这个区域，一年中有 1～2 个干旱期植物普遍具有旱生结构，如叶面积缩小，叶片内卷，气孔下陷，机械组织与保护组织发达 地下部分发育强烈， 无论其郁闭程度或生物量均远远超出地上部分根系分布较浅，细根多分布在地下5～10cm，甚至更浅的范围，雨后可以迅速吸收水分许多植物地上部分形成密丛，基部常被宿存的叶鞘包围，以避免夏季高温过热，并保护更新芽渡过冬季温带大陆性气候地区，四季分明草原植物季相短促而明显发育节律表现出生长盛期都在水热组合最佳的雨季在极端干旱地带出现短命植物生活型因基质或土壤的差异分化出沙生、石生和盐生等生态型 繁殖方式多样， 但以营养繁殖为主，如根茎繁殖和分株繁殖群落结构比较简单草原生态系统具有独特的动物群 善于奔跑的有蹄类和地下穴居的啮齿类动物种类多数量大草原开阔缺乏隐蔽条件，有蹄类动物如野马、野驴、黄羊、藏羚羊等，为了寻找食物、 水源和躲避肉食猛兽进化出奔跑的本能人类社会畜牧业的发展，也给草原增添了色彩和财富草原地带性分异明显。

就我国而言， 沿纬度方向分为中温草原带、暖温草原带和高寒草原带； 沿经度方向分为森林草原带、 典型草原带和荒漠草原带； 按垂直方向，如阿拉善盟的贺兰山，基带为荒漠带，往上越过森林带为高山草甸带这些草原地带的群落结构、生活型和生态型均有所差异各具特色稀树草原是在热带干旱地区， 以多年生耐旱的草本植物为主， 所构成的热带草地混杂其间的耐旱灌木和非常稀疏的乔木，呈现出特有的群落结构和生态外貌我国热带面积不大， 且雨量比较充沛， 稀树草原仅见于特别干旱炎热的干热河谷和沿海浅海沉积台地，气候干热，焚风严重的地区草原生态系统与森林生态系统一样，在系统内不断进行能量流动和物质循环草原生态系统的绿色植物通过光合作用固定太阳能，并从大气和土壤中吸收营养物质，然后通过食物链转移给食草动物和食肉动物，经过细菌等微生物分解归还给土壤和大气 草原植物又从大气和土壤。