一种磷矿山生态修复区先锋树种固碳量监测计量方法与流程

本发明涉及林业碳汇，尤其涉及一种磷矿山生态修复区先锋树种固碳量监测计量方法。

背景技术：

1、近年来，以二氧化碳为首的温室气体造成的环境和气候问题日益突出。森林生态系统是陆地生态系统中碳储量最高的生态系统，由于具有陆地生态系统中最高强的固碳能力而备受关注。同时，挑选优势树种进行固碳也是提升森林生态系统固碳能力的实现温室气体减排的重要方式。关于森林碳汇监测计量方法，现阶段主要有样地清查法、微气象学法、箱式法、模型模拟法、遥感估算法等。不同的监测计量方法，得出的结果也不尽相同。

2、样地清查法主要通过样地来估算研究地区部分植被生物量、碳蓄积量等，包括生物量法、蓄积量法。生物量法是通过大规模实地调查采集数据建立测量参数和生物量数据库，通过样地实测数据换算植被平均碳密度，再用每一种植被的面积乘以碳密度，即可得到地上部分植被碳储量，该方法直接、简单易行，但实际调查时一般选取优势树种地段，估算结果远高于实际值。蓄积量法是对森林主要树种抽样实测并计算该树种平均容重，再通过森林蓄积总量计算生物量，最终利用碳量与生物量转换系数估算森林部分植被固碳量，该方法同样具备直接、明确、简单易行的特点，但容易受森林生态系统内其他因素的干扰，导致误差较大。

3、微气象学法是进行研究植被与大气间气体循环和能量交换通量的有效方法，主要包括涡旋相关法等。该方法通过利用三维超声风速仪测定森林冠层上方二氧化碳涡流传递速率来计算森林碳储量。该方法是目前测定地－气交换最好的方法之一，能够直接长期对森林生态系统进行co2通量测定，同时有能够为其他模型的建立和校准提供基础数据。但是该方法在连续观测时要求大气稳定且观测场地下垫面平整，因此对设备一起精度和地形气候要求高。

4、箱式法是研究区域碳平衡最常用方法之一，操作简单，设备成本低，并且可以对森林生态系统各组分(树木茎秆、枝条、叶片、花和根系等)进行定量测定，但由于箱式测定在密闭空间进行，改变了光温湿等自然环境因子，影响了植物的呼吸和光合作用，对结果造成误差。

5、模型模拟法通过数学模型来估算森林碳储量，适用于估算一个地区理想条件下碳储量，虽然可适用于大尺度碳储量估算，但大多模型都是静态和经验估计模型，忽略了森林植被自然因素与气候条件的影响。

6、遥感估算法主要是通过遥感技术和信息系统来获取植被指数、植被叶面积指数及植被覆盖度的关系来推算森林生物量。纵观森林碳储量估算，尽管方法多种多样，但每一种方法都有其优势与不足，不能够精确详细全方位检测森林碳汇能力。

7、截止目前，森林碳汇监测计量方法主要倾向于静态监测，而森林碳汇量受降雨、气候变化等因素的影响较大，静态监测所得结果不能精确实时反应森林碳汇的动态变化过程。而且，现有的森林碳汇研究方法存在诸多的假设和不确定性，致使研究结果不是偏高就是偏低，进而大幅降低了对陆地生态系统碳汇变化预测的科学可靠性。基于上述现状，建立一种能够实现高精度，实时监测的动态森林碳汇计量方法对于估算和预测森林碳汇动态情况具有里程碑意义。

技术实现思路

1、本发明提供一种磷矿山生态修复区先锋树种固碳量监测计量方法，解决现有方法计算结果不准确的问题。

2、本发明的方案是：

3、一种磷矿山生态修复区先锋树种固碳量监测计量方法，包括下列步骤：

4、1)根据磷矿山生态复垦区不同先锋树种胸径-数种量划分固碳量测定区域；通过遥感卫星影像图像识别技术，确定不同类型树种种植数量与树种所在区域进行固碳量测定区域划分，且划分区域树种栽培数量≥100棵视为有效测定区域；

5、2)在划分的固碳量测定区域通过测树仪测定不同类型树种胸径，根据类型选在树种胸径≥8cm区域树干上距离地面高度1.5～2m处人工安装高精度热比法茎流仪；茎流仪由太阳能电池板供电，电池板采用立杆地插方式安装，安装位置距离测定树种1～2m，选择光照较好的空地安装，保证太阳能板蓄电稳定，确保固碳量测定区域内分别具有所述高精度热比法茎流仪；

6、3)通过物联网技术对固碳量测定区域的高精度热比法茎流仪进行组网监测树木植株液流速率，实现全天候监测，数据云传输；

7、4)分别在不同的固碳量测定区域统计所涉及树种的胸径、横截面面积、种植密度；通过不同固碳量测定区域采集的各树种植株液流速率乘以相关参数进行转化进而获取先锋树种单株固碳量。其中，植株液流速率监测时间每间隔30min采集一个数据，可实现全天候实施监测；

8、5)不同区域树种日固碳量计算；

9、6)汇总所需数据。

10、作为优选的技术方案，不同区域树种日固碳量cs计算公式，具体如下：

11、cs＝(msv×sa×pd)/(18×1000×pwue)×10-6×12×24×pd

12、其中，cs为单株树种日固碳量；msv为各树种日平均液流速率；sa为各树种横截面面积；pd为各树种种植密度；pwue为各树种光合水分利用效率。

13、作为优选的技术方案，6)中所需数据包括磷矿山生态修复区先锋树种胸径、各树种横截面面积、各树种种植密度数据、各树种日平均液流速率与各树种光合水分利用效率。

14、作为优选的技术方案，所述横截面面积为sa＝πd2/4；sa为各树种横截面面积，d为磷矿山生态修复区先锋树种胸径，利用测树仪进行树种胸径d测定；。

15、作为优选的技术方案，所述各树种种植密度为各树种种植密度pd数据，所述各树种种植密度pd数据根据矿山生态复垦数据库获取。

16、作为优选的技术方案，所述各树种日平均液流速率通过热比法茎流仪获取，所述各树种光合水分利用效率为植物光合作用与蒸腾作用比值。

17、由于采用了上述技术方案一种磷矿山生态修复区先锋树种固碳量监测计量方法，包括下列步骤：包括下列步骤：1)根据磷矿山生态复垦区不同先锋树种胸径-数种量划分固碳量测定区域；通过遥感卫星影像图像识别技术，确定不同类型树种种植数量与树种所在区域进行固碳量测定区域划分，且划分区域树种栽培数量≥100棵视为有效测定区域；2)在划分的固碳量测定区域通过测树仪测定不同类型树种胸径，在树种胸径≥8cm区域树干上距离地面高度1.5～2m处人工安装高精度热比法茎流仪；茎流仪由太阳能电池板供电，电池板采用立杆地插方式安装，安装位置距离测定树种1～1.5m，选择光照较好的空地安装，保证太阳能板蓄电稳定，确保固碳量测定区域内分别具有所述高精度热比法茎流仪；3)通过物联网技术对固碳量测定区域的高精度热比法茎流仪进行组网监测树木植株液流速率，实现全天候监测，数据云传输；4)分别在不同的固碳量测定区域统计所涉及树种的胸径、横截面面积、种植密度；通过不同固碳量测定区域采集的各树种植株液流速率乘以相关参数进行转化进而获取先锋树种单株固碳量。其中，植株液流速率监测时间每间隔30min采集一个数据，可实现全天候实施监测；5)不同区域树种日固碳量计算；6)汇总所需数据。

18、本发明的优点：

19、发明提供的方法围绕矿山地形地貌与植被分布特征，采用热比法茎流仪与水分利用效率模型相结合的技术方法，对磷矿山生态修复区进行植被固碳量监测计量。监测设备热比法茎流仪性能稳定、精度高，能适应高海拔地区和矿山野外环境条件，均匀分布在修复区内，通过物联网技术对多套茎流仪进行组网监测，全天候实时动态监测各树木碳汇强度，充分考虑矿山不同海拔树种固碳能力不同，克服了静态监测的短板并保证监测数据同步自动采集上云服务器，以降低数据采集和设备损耗。该方法操作简单、可靠性高。