Сколько углерода содержится в лесу?

Для этого есть несколько хорошо зарекомендовавших себя методов. Например, оценка запасов и потоков углерода в лесах выполняется для национальных счетов углерода, которые используются Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК) для глобальной отчетности.

Обычный метод заключается в измерении диаметра всех деревьев в определенной области (участок, например, как вы предлагаете, площадью 100 квадратных метров), затем с помощью аллометрических уравнений оценивается объем или биомасса каждого дерева, а затем преобразуется в C ( что составляет просто 50% от общей сухой биомассы). Это дает вам запас C для всех деревьев на вашем участке, который затем может быть увеличен до всего леса, если вы хотите (вам потребуется много участков, чтобы сделать достоверную оценку).

Аллометрические уравнения различаются между породами деревьев из-за их различий в форме и плотности древесины. Однако общая доля C мало различается между видами, она всегда близка к 50% биомассы. Лучше использовать аллометрические уравнения, характерные для измеряемых пород деревьев, но если их нет, вы можете использовать общие уравнения:

Для биомассы живых деревьев измеряются диаметры выборки деревьев и преобразуются в оценки биомассы и углерода с использованием уравнений аллометрической регрессии биомассы. Такие уравнения существуют для многих типов леса; некоторые являются видоспецифичными, в то время как другие, особенно в тропиках, носят более общий характер (например, Alves et al., 1997; Brown, 1997; Schroeder et al., 1997). Вырубка и взвешивание достаточного количества деревьев, чтобы представить размер и распределение видов в лесу для создания локальных уравнений аллометрической регрессии с высокой точностью, особенно в сложных тропических лесах, требует чрезвычайно много времени и средств и может быть не по средствам большинства проектов. . Преимущество использования общих уравнений, стратифицированных по экологическим зонам (например, сухие, влажные и влажные; см. Brown, 1997), заключается в том, что они, как правило, основаны на большем количестве деревьев (Brown, 1997) и охватывают больший диапазон диаметров; эти факторы повышают точность уравнений. Недостатком является то, что общие уравнения могут неточно отражать истинную биомассу деревьев в проекте.

Если у вас уже есть данные об объеме древесины, которые часто доступны для продуктивных лесов, вы можете использовать коэффициент расширения биомассы для преобразования объема в биомассу, а затем в C.

Другой метод заключается в использовании лидара (лазерного сканирования) для создания 3D-модели деревьев на вашем участке, а затем расчета их объема -> биомассы -> C.

Поскольку деревья являются наиболее простым для измерения компонентом леса, существуют методы оценки других резервуаров углерода (подстилка, почва, корни, валежная древесина), поскольку их измерение, как правило, слишком сложно и требует много времени. Например , валежная древесина обычно на 5–40 % выше, чем у живых деревьев, но в идеале вы должны использовать оценку, основанную на аналогичном типе леса.

Вы конкретно упоминаете климаксный лес — хотя метод одинаков для всех лесов, он, вероятно, будет менее точным для климаксных лесов, потому что они, как правило, более изменчивы по размеру деревьев, и большинство аллометрических показателей было разработано для более мелких деревьев (например, на плантациях) и обычно не так точны для больших деревьев. Чтобы повысить точность, вам нужно будет срубить несколько деревьев и измерить все их компоненты, чтобы получить собственную аллометрию.

Кстати, эвкалиптовые и хвойные леса в регионах с умеренным климатом имеют самые высокие запасы углерода на единицу площади среди всех лесов.

Этот вопрос очень широк, и для этого потребуется много вычислений, я сосредоточусь на углекислом газе в деревьях, надеюсь, некоторые другие пользователи смогут добавить подробности в отношении организмов и их хранения углекислого газа.

Я нашел статью ( R.Jandl et al., (2007)) , в которой были сделаны некоторые расчеты, этот сайт действительно хорошо объясняет эти расчеты, поэтому я процитирую это:

В процессе фотосинтеза деревья используют углекислый газ (CO ₂ ) из атмосферы с дождевой или ирригационной водой и питательные вещества из почвы для образования углеводов, которые составляют биомассу дерева, но сколько углерода производит дерево в этом процессе? Исследователи из Ecometrica выяснили это! Количество углерода, запасаемого деревом, зависит от его размера, на который, в свою очередь, влияют такие факторы, как вид, местные условия окружающей среды и способ управления деревом. Пытаясь найти простой ответ на этот вопрос, исследователи из Ecometrica разбили приблизительно количество углерода, хранящегося в каждом элементе типичного дерева (ветвях, листьях, стволе и корнях), в процентах для быстрого и простой расчет.

Они использовали стандартные методы ведения лесного хозяйства для оценки количества углерода, содержащегося в стебле, ветвях, корнях и листьях зрелого платана (Acer pseudoplatanus), найденного рядом с их офисом в Эдинбурге, диаметром 52 см и высотой стебля 12 м. .

Сначала они измерили различные части дерева и, исходя из этих измерений; они рассчитали их объемы, которые затем использовались для расчета биомассы (массы живого вещества в тканях растений): радиус стебля на высоте 1,3 м над землей (r1 = 26 см) и на вершине стебля (r2 = 20 см), и Высота ствола (h = 12 м). Для оценки общей биомассы дерева использовались известные соотношения между биомассой ствола и биомассой корней, ветвей и листьев: Объем ствола оценивался с помощью уравнение объема усеченного конуса:           

что дало предполагаемый объем ствола 2,0 м3. Плотность древесины платана составляет приблизительно 620 кг/м3, поэтому с помощью уравнения:

Масса = плотность × объем. Биомасса стебля составила 1243 кг или примерно 1,2 тонны. Известно, что биомасса корней, ветвей и листьев платана составляет около 26%, 11% и 1% от общей биомассы соответственно. Эти пропорции использовались для оценки общей биомассы дерева без необходимости выкапывания корней или обрезки ветвей. Таким образом, сикомора имела ствол с биомассой 1,2 тонны, корни 0,5 тонны, ветви 0,2 тонны и листья 0,02 тонны, что дает общую биомассу 2 тонны.

Содержание углерода в древесной массе (стебель, ветви и корни) и листьях составляет примерно 50% их биомассы. Умножение общей биомассы на долю той биомассы, которая представляет собой углерод, дает оценку общего количества углерода, хранящегося в дереве, которое в данном случае составило ровно 1 тонну! Каждая тонна углерода соответствует примерно 3,67 тоннам CO ₂ .

Тогда дальнейшие расчеты действительно зависят от плотности деревьев в лесу (если вы знаете точное количество, дайте мне знать). Есть много статей, в которых приведены некоторые цифры, диапазон основан на этих статьях где-то 30-400 (а некоторые даже 1200 деревьев). Я использовал данные из этой статьи, где измерил оптимальную плотность для выращивания. Я предположил, что климаксный лес является естественным, поэтому я просто выбрал 400 деревьев на акр (это просто предположение, и я просто обобщил это для всех деревьев, но я видел 400 в другой статье ): Тогда мы можем просто сделать некоторые простые математические вычисления . для углекислого газа для деревьев:

общее количество CO _{2 для деревьев} = 400 x 3,67 = 1468 тонн .

Дайте мне знать, если кто-то может найти плотность деревьев в климаксном лесу.

Конечно, можно сделать оценку, и другие ответы уже подробно изложили используемые методы. Что касается основного вопроса, насколько это способствует накоплению углерода: Льюис и др . опубликовали исследование (в журнале Nature), в котором оценивается количество углерода, хранящегося в течение длительного периода времени в африканских тропических лесах. Они объединили это с другими публикациями и подсчитали, что в тропических лесах нашей планеты хранится 1,3 пг углерода в год.