第９卷第４期２００７年８月
地球信息科学
ＧＥＯ－ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＳＣＩＥＮＣＥ
Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．４Ａｕｇ．，２００７
森林碳蓄积量估算方法及其应用分析
杨海军，邵全琴，陈卓奇，张帅
（中国科学院地理科学与资源研究所资源环境数据中心，北京１００１０１）
摘要：近些年来，森林锐减、土地退化、环境污染、生物多样性丧失，特别是人类活动产生的Ｃ０２浓度急剧上升和由此导致的温室效应等是目前人类面临最严峻的全球环境变化问题，所以全球碳循环问题日益成为全球变化与地球受人类活动影响最大的部科学研究领域的前沿与热点问题，其中陆地生态系统碳循环又是全球碳循环中最复杂、
分。而森林生物量占整个陆地生态系统生物量的９０％，因此，为了正确评估森林在全球碳平衡中的作用，了解森林生态系统在碳循环中的作用，森林的碳动态研究正日益成为人们关注的重点。本文总结了估算森林固碳量的几种方法—模型模拟法和遥感估算法，分析了它们的特点及应用等有关问题。——样地清查法、关键词：森林；碳汇；生物量；估算方法
１引言
森林生物量约占整个陆地生态系统生物量的
立典型样地，通过收获法精确测定森林生态系统中生物量、枯落物和土壤等碳库的碳储量，在连续测定的基础上可以分析森林生态系统各部分碳库之间的流通量，输入系统的ＮＰＰ和离开系统的枯落物与土壤的碳排放速率。利用收获法测定样地土壤和枯落物碳库的碳储量和流通量较为容易，若实测所有树木的碳储量和碳通量颇为困难，解决这个问题比较好的办法是构建预测模型，通常做法是：伐倒少许树木，确定生物量与胸径或树高的回归关系，然后利用回归关系和所有树木的实测胸径或树高推算样地的生物量。
样地清查法通常用样地研究植被森林的生物量、碳蓄积量等的估算，因此其可分为以下方法：
（１）生物量法是以森林生物量数据为基础的碳估算方法［２］。生物量是指一个有机体或群落在一定时间内积累的有机质总量。森林生物量通常以单位面积或单位时间积累的干物质量或能量来表示，由于微生物所占的比重极小，动物生物量也不足植物生物量的１０％，所以通常以植物生物量为代表。
最早测定森林固碳量所采用的生物量法，是采用传统的森林资源清查方法，即森林的生物量估测。通过大规模的实地调查，取得实测数据，建立一套标准的测量参数和生物量数据库，用样地数据得到植被的平均碳密度，然后用每一种植被的碳密度与面积相乘，估算生态系统的碳量［３］。植物生物量转换为碳量是按照一个比率（４５～５５％），即植物干物质中碳所占的比重，采用直接测定法测定枯立木和枯
９０％，生产量约占陆地生态系统的７０％，它不仅在
维护区域生态环境上起着重要作用，而且在全球碳平衡中也起着巨大的贡献，这是由于森林本身维持着大量的碳库（约占全球植被碳库的８６％以上）。同时森林也维持着巨大的土壤碳库（约占全球土壤碳库的７３％）。此外，森林生态系统具有较高的生产力，每年固定的碳约占整个陆地生态系统的三分之二，因此，森林生态系统在调节全球碳平衡、减缓大气中Ｃ０２等温室气体浓度上升以及维护全球气候等方面具有不可替代的作用［１］。因此，估算森林的碳储量，评价森林的碳汇功能，具有重要意义。
根据研究对象的时空尺度和研究手段，可以大体将森林碳蓄积研究方法分为３类：样地清查法、模型模拟法和遥感估算法。下面就这三种不同方法的特点及其应用尺度等进行分析。
２森林碳蓄积量估算方法及其应用分析
２．１样地清查法
样地清查法是通过典型样地研究植被、枯落物或土壤等碳库的碳储量和碳通量，该方法适用于小尺度森林生态系统的研究。传统的样地清查法是设
收稿日期：２００７－０４－１５；修回日期：２００７－０５－２３．
作者简介：杨海军（１９７５－），男，博士研究生，专业方向ＧＩＳ。Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｈｊ＠ｌｒｅｉｓ．ａｃ．ｃｎ
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枝落叶层的碳储量，测定森林生态系统的生物量和生产力。
林植被碳贮存量进行了估算；康惠宁等采用蓄积量法计算了中国森林固碳量［１０］。
（３）生物量与蓄积量为基础的植物碳贮量估算方法近年来，以建立生物量与蓄积量关系为基础的植物碳贮量估算方法已得到广泛应用［７］。王效科等人利用生物量与蓄积量关系为基础的植物碳储量估算方法估算了中国森林生态系统的实际碳贮量和潜在碳贮量及其两者的差异［１１］。该方法首先计算出各森林生态系统类型乔木层的碳贮存密度（Ｐｃ，・ＭｇＣｈａ－１）。然后再根据乔木层生物量与总生物量的比值，估算出各森林类型的单位面积总生物质碳贮量。
Ｋｉｔｔｅｒｇｅ（１９４４）利用叶重和胸径的拟合关系，成
功拟合了预测白松等树种叶量的对数回归方程。
１９２９～１９５３年，Ｂｕｒｇｅｒ（１９５２）研究了树叶生物量和木
材生产的关系。Ｋｅｔｔｅｒｉｎｇｓ等（２００１）在不进行破坏性测量的条件假设下，通过对具体试验地的树高和胸径的关系分析，为森林生物量相对生长模型Ｂ＝ａＤｂ（
Ｂ为生物量，ａ，ｂ为参数，Ｄ为胸径）测得参数ｂ，通过
平均森林分布密度对ａ进行估计，减小了在混合次生林中森林生物量相对生长模型应用的不确定性。而对热带森林生物量的应用和估计则主要包括Ｕｈｌ等（１９８８），Ｂｒｏｗｎ等（１９８９），Ｂｒｏｗｎ和Ｌｕｇｏ（１９９２），Ｂｒｏｗｎ等（１９９７）和Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ等（１９９７）的相对生长模型。
Ｐｃ＝Ｖ×Ｄ×Ｒ×Ｃｃ（１）
式中，Ｖ是某一森林类型的单位面积森林蓄积量，Ｄ是树干密度，Ｒ是树干生物量占乔木层生物量的比例，Ｃｃ是植物中碳含量。
王效科等人在２００１年对该方法进行了改进，首先将我国１９９４年底以前１６０多篇有关森林生物量的研究报道中５６１个调查样地的生物量调查资料按林龄依次分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林，归并成１６种森林类型，统计得出各林龄级各个森林类型的林木树干与乔木层生物量的比值（ＳＢ）和乔木层和群落总生物量（包括林下所有植物的生物量）的比值（ＢＴ），然后再将这些森林类型归并为中国森林资源普查的统计单元：森林优势种类型和省市。利用下式，可得出中国各类型和各省市
ＶａｎＮｏｏｒｄｗｉｊｋ等（１９９８）在森林生物量相对生长模
型中加入对气候、植被、土壤和土地利用的描述［４￣６］。
生物量法多应用于森林资源清查，例如，建国后曾６次进行了系统的森林清样调查（１９７３～１９７６年，
１９７７～１９８１年，１９８４～１９８８年，１９８９～１９９３年，１９９４～
１９９８年，１９９９～２００３年）。清查中设计的取样点资料
包括各类林分的龄级、面积、蓄积量以及在各省的分布情况等。
生物量法比较直接、明确，技术简单。在实际森林样地调查时，一般都选取生长较好的地段进行测定，其结果往往高估了森林植物的碳贮量［７］。而且，在森林生物量估算中，只注重地上部分，地下生物量往往被忽略，即使是考虑了地下部分，由于地下根系生物量的测定难度比较大，测定的精度误差较大，其结果的不确定性比较大［８］。另外，生物量清查方法一般会忽略土壤微生物对有机碳的分解从而对森林生态系统碳汇产生的影响［３］。
（２）蓄积量法是以森林蓄积量数据为基础的碳估算方法。它是根据对森林主要树种抽样实测，计算出森林中主要树种的平均容重（ｔ／ｍ３），根据森林的总蓄积量求出生物量，再根据生物量与碳量的转换系数求森林的固碳量。其中森林蓄积量数据一般是来自森林资源清查资料。该方法同生物量法一样比较直接、明确、技术简单，是推算大尺度森林生物量的简易方法。但尚有一定缺陷，即可能会忽略森林生态系统内诸多其他要素（如土壤呼吸、非同化器官呼吸、地下生物量增加对总体通量的影响等），因此其统计结果可能会出现较大的误差。
国内李意德等采用蓄积量法对我国热带天然
（台湾除外）的森林植物碳贮量（ＴＣ，Ｔｇ）［７］：
（２）ＴＣ＝Ｖ×Ｄ×ＳＢ×ＢＴ×（１＋ＴＤ）×Ｃｃ
式中，Ｖ是某一森林类型或省市的森林蓄积量（ｍ３），来自林业部第三次全国森林资源普查资料；Ｄ是树干密度（Ｍｇ・ｍ－３），采用中国林业科学研究院木材工业研究所的研究结果，Ｃｃ是植物中Ｃ含量，该值在
不同植物间变化不大，因此，为简便起见，常采用
０．４５。
Ｂｒｏｗｎ等（１９８４）基于该方法，采用由联合国粮
农组织提供的主要森林类型蓄积量资料，估算了全球森林地上生物量，指出热带郁闭森林和非郁闭森林的平均地上生物量分别为１５０ｍｇ／ｈｍ２和５０ｍｇ／
ｈｍ２。与实际资料相比，该估算结果对于非郁闭森林
较好，而对于郁闭森林则误差较大。其原因是未能准确地估算热带郁闭森林的林下部分。生物量转换因子法的不足主要反映在生物量转换因子，例如木材密度和总生物量与地上生物量的转换系数均取
４期杨海军等：森林碳蓄积量估算方法及其应用分析
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作常数［１２］。
生物量清单法的优点是直接、明确、技术简单。因此，能够用于长时期、大面积的森林碳储量监测。但其不足就是消耗劳动力多，并且只能间歇地记录碳储量，而不能反映出季节和年变化的动态效应。同时，由于各地区研究的层次、时间尺度、空间范围和精细程度不同，样地的设置、估测的方法等各异，使研究结果的可靠性和可比性较差。另外，以外业调查数据资料为基础建立的各种估算模型中，有的还存在一定的问题，而使估测精度较小，因而需要不断改进、完善。
驰豫涡（４）微气象学方法它包括涡旋相关法、旋积累法、箱式法等。
于飞行物或者观测塔上。在数据处理上，还需要包括二阶距量变换、坐标轴旋转、能量守恒闭合等多种方法的校正和数据质量控制［８］。
涡旋相关法首先是应用于测量水汽通量，２０世纪８０年代已经拓展到ＣＯ２通量研究中。欧洲ＣＯ２通量网（ＥｕｒｏＦｌｕｘ）项目主要应用这一方法对欧洲森林与大气之间的ＣＯ２和水分通量进行长期连续观测的。
②驰豫涡旋积累法：该方法起源于涡旋积累法（或者条件采样法），Ｄｅｓｊａｒｄｉｎｓ首先应用这一技术。
近年来，这一方法也应用到森林ＣＯ２通量的计算。这一方法需要一维声速风速仪、红外线ＣＯ２分析仪、快速反应螺旋管阀门、数据比较器、数据记录仪、导管系统以及空气泵等。数据比较器用于比较从声速风速仪所得到的即时垂直风速信号与数据记录仪所得到的一定时间（２００ｓ）平均值。通过这种比较，数据记录仪就可以估计涡旋是上行还是下行，继而开通或关闭连接两个空气收集袋的阀门。通过数据记录仪的程序化设计，红外线ＣＯ２分析仪间隔一定时间（３ｍｉｎ）开启或关闭其通道即可以连续监测两个收集袋内ＣＯ２的浓度［８］。冠层的ＣＯ２通量可以通过下式计算：
①涡旋相关法：主要是在林冠上方直接测定ＣＯ２的涡流传递速率，从而计算出森林生态系统吸
收固定ＣＯ２量的方法［３］。涡旋相关技术仅仅需要在一个参考高度上对ＣＯ２浓度以及风速风向进行监测。大气中物质的垂直交换往往是通过空气的涡旋状流动来进行的，这种涡旋带动空气中不同物质包括ＣＯ２向上或者向下通过某一参考面，二者之差就是所研究的生态系统固定或放出的ＣＯ２量［３］。
其理论基础如下：
（３）Ｎｅ＝Ｆｃ＋Ｓｃ＋Ｖｃ
式中Ｎｅ是生态系统ＣＯ２净交换量，Ｆｃ表示某高度涡旋通量，Ｓｃ表示测定高度以下的ＣＯ２存储量，一般研Ｖｃ表示水平和垂直方向上ＣＯ２的平流交换。
究中设定Ｓｃ和Ｖｃ等于零，因此Ｆｃ就表示ＣＯ２通量，Ｆｃ表达式为：
（４）Ｆｃ＝式中ρ是ＣＯ２的浓度，ω是垂直方向上的风速，字母的右上标（小撇）是指各自平均值在垂直方向上的波动即涡旋波动，横线指一段时间（１５～３０ｍｉｎ．）的平均值。
这一方法的特点是直接对森林与大气之间的通量进行了计算，考虑了由于涡旋作用而导致的垂直通量，所以估计精度较高，同时由于该方法的特点，其可以直接长期对森林生态系统进行ＣＯ２通量测定，同时能够为其他模型的建立和校准提供基础数据。然而，这一方法需要较为精密的仪器。主要包括三维声速风速仪、闭路红外线ＣＯ２／Ｈ２Ｏ分析仪如数据记录系统、导管系统以及一套分析ＬｉＣｏｒ－６２６２、
软件，对每一部分都有较严格的要求。因为这一方法只需要一个参考高度的测定，所以仪器可以置放
ＦＣＯ＝βσωρａｉｒ（Ｃｕｐ－Ｃｄｏｗｎ）
２２
（５）
式中，ＦＣＯ是ＣＯ２通量，β是一个半经验常数是垂直风速的标准差。ρ是空气的浓度。（０．５６）。σωａｉｒ
Ｃｕｐ－Ｃｄｏｗｎ是两个收集袋的半小时ＣＯ２浓度平均值之
差。驰豫涡旋积累法因为其能够收集气体并能够进行长期监测，所以在一些痕量易挥发有机化合物气体如ＮＨ３，氮氧化物的通量测定上更有优势。
虽然利用直接测定气体交换速率的方法能得到森林各部分碳库的流通量，弥补了收获法的不足，但气体交换法不能取代收获法，因为这种方法更适合小尺度或均质区域的植物生理生态或碳通量的研究，却很难适用于具有强烈异质性的大尺度森林生态系统。
（５）箱式法其原理是植被的一部分被套装在
一个密闭的测定室内。在一个封闭的系统内，ＣＯ２浓度随时间的变化就是ＣＯ２通量，即：
（６）Ｆ＝Ｖ△Ｃ
式中Ｖ是测定室的体积；△Ｃ／△ｔ是ＣＯ２的变
化速率。
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在一个开放系统时，测定室内有恒定速率（ｄ）的空气流过，可以测定流入与流出测定室空气ＣＯ２浓度差（△Ｃ″）用来计算ＣＯ２通量：
系；植被对气候的动态响应；植被生理特征；土壤过程［１３］。
（１）碳平衡模型根据陆地生态系统的分类，模拟各类生态系统的净初级生产力ＮＰＰ，并从实测数据分析不同生态系统的碳密度，再根据分布面积的估计，然后用简单的相乘的方法计算全球陆地的碳平衡，但该模型没有包括陆地生态系统对全球变化的反馈效应，基本不考虑各种过程的内部细节，属静态模型，如Ｅｓｓｅｒ于１９８７年提出的ＯＢＭ模型［１４］。
植被及土壤间的水（２）生物生理模型大气、
分、ＣＯ２等物质循环和能量流动的物理过程同生物地球化学过程是相互作用、相互联系的。生物生理模型主要根据植物生理特征，如光合作用、ＣＯ２施肥效应、植被冠层蒸发、叶片气孔阻力等各种植物生理、植物物理等机理，模拟植被生长，分析区域性土地利用的气候影响，探讨植被对气候的反馈等，主要有ＳｉＢ、生物生理模型ＢＡＴＳ和ＬＥＡＦ等模型［１５￣１８］。根据植被的光合作用、碳分配和物候过程分为三种模式：光合作用模式、植物碳分配模式、植物物候模式。光合作用模式是陆地碳循环模式重要的部分。光合作用利用太阳能，固定ＣＯ２转化为碳水化合物，是生物圈的驱动力。
根据光合作用模式参数化方法的不同把光合作用模式分为半经验模式、机理模式和使用卫星遥感资料的模式等３种类型。植物碳分配也称光合产物分配，或干物质分配，是指光合作用同化的碳，以碳水化合物的形式在植物体不同器官组织间的分配［１９￣２８］。
植物碳分配模式直接影响土壤的Ｃ、Ｎ库和植物的叶面积指数，并通过影响叶面积指数而影响植物的水分平衡、气体交换等过程。因而受到越来越广泛的注意。但植物碳分配目前尚缺乏完善的理论或数学模式，从而使之成为全碳循环研究中的一个难点［２９￣３２］。
对比观测和模拟方法可以将现有用于大尺度模拟研究的物候数值模式分为观测统计模式和使用遥感资料的模式两类［３３￣３５］。
（３）生物地理模型是描述大尺度上植被（或生物群区、生命带、生态系统类型）与气候之间关系的模型，可以预测不同环境中各植物类型的优势度，它主要基于两种类型的边界条件：生态生理约束和资源限制。生态生理约束决定主要木本植物的分布情况，在模式中是通过计算生长长度日、冬季最低气
Ｆ＝ｄ△Ｃ″（７）
目前，根据以上基本思想已经开发出先进的仪器设备。主要代表的公司是英国的ＡＮＡＬＹＴＩＣＡＬ
ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＣＯ．ＬＴＤ（ＡＤＣ）和美国ＬｉＣｏｒＣＯ．
其中ＬｉＣｏｒ公司生ＬＴＤ（ＬｉＣｏｒ）生产的光合测定系统。
产的Ｌｉ６４００便携式光合测定系统可以测定不同器
官如叶片、土壤的光合或呼吸速率，也可以稍加改进测定树干的呼吸。也可以包括最大羧化速率、电子传导速率、最大量子利用效率等指标，这些指标对于估计树冠光合呼吸作用是必不可少的。然而，
ＡＤＣ系统和ＬｉＣｏｒ系统的一个共同缺点就是不能
够长期自动进行观测，这往往导致在估测整个生态系统的ＣＯ２通量时产生较大的误差。在全球ＣＯ２通量网的某些站点自行设计了长期观测的设备，主要数据包括测定室、红外线ＣＯ２测定仪及校正设备、记录仪等。把整个树体全部包围起来测定其光合呼吸也有报道。
与微气象学方法相比，箱式法是一种对森林生态系统ＣＯ２通量的间接估计，其优点在于对组成一个生态系统的各个功能团（如：叶片、根系等）进行了定量的测定，这对于阐述微气象学法直接测定的
ＣＯ２通量出现的现象有帮助，为理解生态系统的功
能并进行调控提供定量数据。国内应用便携式光合测定系统对某个器官进行测定的较多，而长期连续测定很少。
２．２模型模拟法
它是通过数学模型估算森林生态系统的生产力和碳储量，模型是研究大尺度森林生态系统碳循环的必要手段。近年来，模式模拟在大尺度碳循环问题的研究中得到广泛应用，模拟方法开始由原来的静态统计模型向生态系统机制性模型转变。基于生态系统的生态过程和机制，机制性模型综合模拟植被的光合作用和呼吸作用以及它们与环境的相互关系，并估算森林生态系统的净初级生产力和碳储量。目前主要可分为碳平衡模型、生物生理模型、生物地理模型和生物地球化学模型。不同的模型由于模拟角度、原理不同，因此侧重点也不尽相同，概括起来有以下几方面：区域或全球评价；机理与过程；以静态植被为背景研究生态系统与气候的关
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温等生物气候变量来得到。资源限制包括叶面积等主要植被结构特征［３６］。包括ＢＩＯＭＥ、ＤＯＬＹ、ＭＡＰＳＳ模型都属于这类模式，这些模式虽然在概念和方法上较为相似，但对生态系统类型的划分标准和综合气候指数的选择上却各不相同。例如，ＢＩＯＭＥ、
型不能描述植被与环境之间动态反映过程的缺陷，有比较一致的结构框架和内部过程，却不能模拟长期气候变化导致的植被组成和结构的变化［３６］。而且，由于生态系统类型变化大、结构复杂、功能多样、时间和空间异质性高，很难通过建立一个简单的模型来研究所有生态系统问题。
ＤＯＬＹ、ＭＡＰＳＳ三种模式都使用相似的温度控制条
件来决定植物生活型的分布，都计算一个物理水平衡来决定水限制条件下的植被分布，且都把叶面指数作为植被结构的关键因素。但三者对潜在蒸散潜（ＰＥＴ）和ＣＯ２浓度直接作用的表述却有很大区别。在蒸散的关键非生物控制要素是林冠上可获得的能量与饱和差。这些控制条件是一个树冠性质、地表边界层的动态变化以及空间尺度的复杂函数。由于三个模式对控制条件的简化假设不同，所以得到的对温度和林冠特征的敏感性也各不相同［３６］。三个模式都可以输出植被类型，ＭＡＰＳＳ还输出土壤蒸散蒸发量。ＢＩＯＭＥ是一个耦合碳、水通量的模拟模型，研究在大尺度上控制植被结构性和功能性分布的主要驱动因子。ＤＯＬＹ模型是一个全球初级生产力和植被地理学模型，可用于分析植被对全球环境变化的响应。ＭＡＰＳＳ是一个全球生物地理模型，可模拟任何地方在长期稳定气候状态条件下能够支持的潜在自然植被，其基本原理是生态系统趋向于该地土壤湿度或能量所能支持的最大叶面积，主要模拟植被类型（树、灌木、草）的分布、主要叶面形式针叶）、叶面生物气候（常绿、落叶）、耐热容度（阔叶、
和植被密度（ＬＡＩ），然后将这些特征组合成与一定生物量对应的植被分类［１３］。
王超等应用ＢＩＯＭＥ模型模拟了国际协调强化观测计划（ＣＥＯＰ）亚洲季风比较研究（ＣＡＭＰ）的一个地面观测基准站，半干旱地区吉林通榆２００２年１０月～２００３年９月草地和农田生态系统的潜热通量，并将模拟结果与通榆“干旱化和有序人类活动”长期观测站涡度相关法测定的观测值进行了比较，结果表明两者基本一致［３８］。
Ｔｉａｎｅｔａｌ基于ＴＥＭ模型研究亚洲季风区区域
碳动态，模拟结果表明１８６０～１９９０年，亚洲季风区整体释放２９．０ＰｇＣ，占全球该期释放的５０％，其中东
亚为４．３ＰｇＣ，南亚为６．６ＰｇＣ，东南亚为１８．１ＰｇＣ［４０］。
２．３遥感估算法
利用遥感手段获得各种植被状态参数，结合地面调查，完成植被的空间分类和时间序列分析，随后可分析森林生态系统碳的时空分布及动态，并且能够估算大面积森林生态系统的碳储量以及土地利用变化对碳储量的影响。早在ＩＧＢＰ／ＧＡＩＭ的模型研究计划中，就特别重视利用遥感技术估算全球生态系统的初级净生产力ＮＰＰ。这类遥感模型主要采用ＮＯＡＡ的ＡＶＨＲＲ卫星遥感图像，具有相对较长的时间序列和较高时间分辨率并覆盖全球的能力，提供了全球实际植被稳定可靠的图像。在陆地生态系统碳循环研究中，人们主要利用遥感技术提取宏观大尺度范围内植被动态（如叶面积指数、生物量等）来研究植被碳库的变化。近年来人们开始尝试将遥感与模型相结合，以充分发挥模型的过程机理定量化和遥感信息的宏观、动态的长处。
通过遥感技术（ＲＳ）和地理信息系统（ＧＩＳ）等先进手段可以测定从林分到区域等不同空间尺度的森林生物量。树冠层的叶面积指数和生物化学成分是森林碳获得量的决定因素，植物对太阳辐射的吸收、反射、投射及其辐射，会在林冠内和大气中产生传递，这种传递信息和影响植被生产力的生态因子与卫星接受的信息之间可以建立一定的解析式，可利用这些解析式来测定林分生物量［４１］。
遥感中光学和近红外光谱可对绿叶产生反应，而微波可以穿透林冠，不仅能和叶发生作用，也能和干发生作用，能对森林生物量进行全面和准确的估测。另外，数字摄影测量是从多角度摄影图像进行自动化三维量测与制图的技术。对林地量测来说，树的植冠高度恰恰是需要的，所以我们在应用数字摄影测量时主要是产生包含植冠表面高度的数字表面模型（ＤＳＭ），进而利用产生的数字表面模型对
（４）生物地球化学模型该模型模拟陆地生态系
统中碳循环、营养物质循环和水循环等。包括较成熟的ＣＥＮＴＵＲＹ、ＤＮＤＣ、ＮＣＳＯＩＬ、ＲｏｔｈＣ、ＴＥＭ等。这些模型的特点是利用气象、土壤、土地利用和农田管理措施为输入，对土壤有机质的产生、分解和转化等过程进行定量模拟，最后给出土壤有机碳动态、农作物产量以及ＣＯ２、ＮＯ和Ｎ２Ｏ等各种温室气体排放量［３９］。生物地球化学模型避免了生物地理模
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植物的高度和植冠大小进行计算，以此来推算森林生物量。
尽管航空摄影或数字摄影缺乏较多的光谱信息，但数字摄影测量可以为图像分析提供较准确的三维空间数据，这是大多数遥感应用所忽视的，数字摄影测量技术对测量树冠盖度和树高的优势正好弥补了这一缺陷。
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３结语
森林生态系统具有强烈的时空异质性和复杂的内部联系。森林碳循环的研究必须涉及宽广的时空尺度和森林生态系统的内部联系。但关于森林碳循环和碳储量的研究仍然存在很大的困难和不确定因素，在小尺度上获得的数据是可靠的，但在推绎到大尺度时存在重重困难；尽力消除这种不确定性的基本途径是提高数据质量，改进研究方法，寻找有效而科学的尺度推绎方法。（１）涡旋相关法和驰豫涡旋积累法可以提供一个紧密的、长期的区域
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法所不能实现的。而森林资源清查除进行森林群落乔木层的生物量估测外，对不同植被类型中灌木层、草本层、凋落物层、地下生物量的碳动态应进行分别研究。样地的选择标准、各项测定指标及参数的制定也是研究和正确评价全球森林碳平衡的重要前提。（２）当前所用的专业模型多属于静态或经验统计模型，在估算森林碳蓄积量时，应当根据各种方法的优缺点，选择应用。参考文献
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・１２・
地球信息科学２００７年
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ｓｔｅｍｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎｕｓｉｎｇａｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｌｙｏｒｉｅｎｔｅｄｓｏｉｌｃｈａｍｂｅｒ．
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ｂａｌａｎｃｅｏｆＣｈｉｎａ＇ｓｆｏｒｅｓｔｓｕｎｄｅｒｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅａｎｄｉｎ－ｃｒｅａｓｉｎｇＣＯ２．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｉｎｐｒｅｓｓ．
ＳｕｍｍａｒｙｏｆＥｓｔｉｍａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｓｏｆＣａｒｂｏｎＳｔｏｒａｇｅｉｎＦｏｒｅｓｔｓ
ＹＡＮＧＨａｉｊｕｎ，ＳＨＡＯＱｕａｎｑｉｎ，ＣＨＥＮＺｈｕｏｑｉ，ＺＨＡＮＧＳｈｕａｉ
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＮａｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓＲｅｓｅａｒｃｈ，ＣＡＳ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１０１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｓｅｒｉｏｕｓｆｏｒｅｓｔｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ，ｌａｎｄｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ，ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，ｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙｌｏｓｉｎｇ，ｅｓ－ｐｅｃｉａｌｌｙｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｎｄｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｅｆｆｅｃｔｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍｏｓｔｃｒｕｃｉａｌｇｌｏｂａｌｅｎ－ｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｈａｎｇｅｐｒｏｂｌｅｍｓ．ＴｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＣＯ２，ｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅｇａｓｅｓ，ｗｉｔｎｅｓｓｅｄａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｓｉｎｃｅｔｈｅｂｅｇｉｎｎｉｎｇｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｉｔｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍｉｔｓｐｒｅ－ｉｎｄｕｓ－ｔｒｉａｌｖａｌｕｅｏｆ２８０ｐｐｍｖｔｏｉｔｓｐｒｅｓｅｎｔｖａｌｕｅｏｆ３６６ｐｐｍｖ．Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｈｕｍａｎａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｆｏｓｓｉｌｆｕｅｌｂｕｒｎｉｎｇ，ｃｅｍｅｎｔｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄｌａｎｄ－ｕｓｅｃｈａｎｇｅ，ｈａｖｅｓｅｖｅｒｅｌｙｄｉｓｒｕｐｔｅｄｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｃａｒｂｏｎｃｙｃｌｅ，ｔｈｅｒｅｂｙａｌｔｅｒｉｎｇｔｈｅｃｌｉｍａｔｅｓｙｓｔｅｍａｎｄａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｉｎｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ．Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｔｈｅｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｓｅｃｈａｎｇｅｓｉｎｔｈｅｃｏｍｉｎｇｄｅｃａｄｅｓｉｓｃｒｉｔｉｃａｌｆｏｒｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｐｏｌｉｔｉ－ｃａｌ，ｅｃｏｎｏｍｉｃ，ｅｎｅｒｇｙ，ａｎｄｓｅｃｕｒｉｔｙｐｏｌｉｃｉｅｓ．Ｔｈｕｓｃａｒｂｏｎｃｙｃｌｅｓｔｕｄｙｉｎｇｌｏｂａｌｓｃａｌｅｈａｓａｔｔａｒａｃｔｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｌｙ．Ｆｏｒｅｓｔｂｉｏｍａｓｓｓｔｏｒａｇｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｓ９０％ｏｆｔｈｅｂｉｏｍａｓｓｉｎｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ．Ｔｏａｓｓｅｓｓｐｒｅｃｉｓｅｌｙｔｈｅｒｏｌｅｆｏｒｅｓｔｐｌａｙｉｎｇｉｎｇｌｏｂａｌｃａｒｂｏｎａｎｄｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｒｏｌｅｆｏｒｅｓｔｅｃｏｌｏｇｙｓｙｓｔｅｍｐｌａｙｉｎｇｉｎｃａｒｂｏｎｃｙｃｌｅ，ａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｅｆｆｏｒｔｈａｓｂｅｅｎｍａｄｅｗｏｒｌｄｗｉｄｅｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｃａｒｂｏｎｄｙｎａｍｉｃｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｓｅｖｅｒａｌｍｅｔｈｏｄｓｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅｃａｒｂｏｎｓｔｏｒｅｄｉｎｆｏｒｅｓｔｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｙａｒｅｆｏｒｅｓｔｓａｍｐｌｅｓｉｔｅｉｎｖｅｎｔｏｒｙｍｅｔｈｏｄ，ｍｏｄｅｌｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｕｓｉｎｇｔｈｅｓｅｍｅｔｈｏｄｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｓｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓｕｎｓｅｔｔｌｅｄｉｎｃａｒｂｏｎｃｙｃｌｅａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｅｎｄｅｎｃｙａｒｅｓｐｅｃｉ－ｆｉｅｄｃｏｎｃｉｓｅｌｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｏｒｅｓｔｓ；ｃａｒｂｏｎｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ；ｂｉｏｍａｓｓ；ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ