CN114041360A - 一种人工复垦植物固碳量化方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种人工复垦区植物固碳量化方法，包括对人工复垦区进行植被调查，确定种植植物信息；根据所述种植植物信息，构建人工复垦区的生态模拟平台，并在生态模拟平台中模拟种植；按照人工复垦区的管护方法和自然气候对生态模拟平台进行模拟管理；在至少三个预设碳收集时间点，破坏性收集植物样品，用干烧法测定植物生物量碳；绘制碳积累时间变化曲线，拟合生物碳积累模型；根据所述生物碳积累模型确定人工复垦区的植物固碳量。通过模拟人工复垦区构建生态模拟平台，破坏性收集生态模拟平台中的植物样品确定生物碳积累模型，推测人工复垦区的植物固碳量，不需对人工复垦区进行破坏性处理，也能较为准确科学地得到人工复垦区的植物固碳量。

Description

一种人工复垦植物固碳量化方法

技术领域

本申请涉及人工复垦区研究技术领域，尤其涉及一种人工复垦植物固碳量化方法。

背景技术

土壤固碳是生态保护的重要环节，通过对人工复垦区进行固碳量研究，能够反映人工复垦的生态修复效果。目前植物固碳量大部分采用收获法、测树学法、材积源法、遥感反演法。收获法和测树学法是通过破坏标准木生物取样获得碳累积数据，其数据较为准确，但需要对标准木生物进行破坏，影响人工复垦区的复垦效果；材积源法和遥感反演法一般用于大尺度生物量估算，虽然不需破坏标准木生物，但其结果缺乏准确性。因此，需要提供既不影响人工复垦区的复垦效果，并且测量结果也较为准确的人工复垦植物固碳量化方法。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种既不影响人工复垦区的复垦效果，并且测量结果也较为准确的人工复垦植物固碳量化方法。

本申请的技术方案提供一种人工复垦区植物固碳量化方法，包括对人工复垦区进行植被调查，确定种植植物信息；

根据所述种植植物信息，构建人工复垦区的生态模拟平台，并在生态模拟平台中模拟种植；

按照人工复垦区的管护方法和自然气候对生态模拟平台进行模拟管理；

在至少三个预设碳收集时间点，破坏性收集植物样品，用干烧法测定植物生物量碳；

绘制碳积累时间变化曲线，拟合生物碳积累模型；

根据所述生物碳积累模型确定人工复垦区的植物固碳量。

进一步地，所述构建人工复垦区的生态模拟平台，具体包括：

获取人工复垦区的土壤作为生态模拟平台中的模拟地表层；

根据种植植物信息，调整所述模拟地表层的局部厚度。

进一步地，所述种植植物信息至少包括植物种类，所述植物种类包括乔木、灌木、草本；

所述根据种植植物信息，调整所述模拟地表层的局部厚度，具体包括：

所述植物种类为乔木，所述模拟地表层的厚度至少为2米；

所述植物种类为灌木，所述模拟地表层的厚度至少为1米；

所述植物种类为草本，所述模拟地表层的厚度至少为0.5米。

进一步地，所述种植植物信息包括植物种类、植物比例和种植密度；

所述在生态模拟平台中模拟种植，具体包括：

根据植物种类、植物比例和种植密度按照生态模拟平台面积确定生态模拟平台中的植物种植方案；

按照所述植物种植方案在生态模拟平台中种植植物。

进一步地，所述按照人工复垦区的管护方法和自然气候对生态模拟平台进行模拟管理，具体包括：

利用小型气象站监测人工复垦区自然气候；

根据所述人工复垦区自然气候在生态模拟平台中进行气候模拟；

按照人工复垦区的植物管护方法在生态模拟系统中进行模拟。

进一步地，所述人工复垦区自然气候至少包括光照强度、温度、降水量、以及风量风速；

所述植物管护方法至少包括灌溉水量和灌溉频率。

进一步地，所述在至少三个预设碳收集时间点，破坏性收集植物样品，用干烧法测定植物生物量碳，具体包括：

根据植物种类，确定不同植物种类的种植时长、碳收集次数和预设碳收集时间点；

将不同植物种类按照对应的碳收集次数进行批次划分；

每个预设碳收集时间点，破坏性收集一批对应的植物种类的植物样品，用干烧法测定植物生物碳量。

进一步地，所述根据植物种类，确定不同植物种类的碳收集次数和预设碳收集时间点，具体包括：

所述植物种类为乔木，种植时长为三年，碳收集次数为六次，每年的三月、九月为预设碳收集时间点；

所述植物种类为灌木，种植时长为两年，碳收集次数为六次，每年的五月、七月、九月为预设碳收集时间点；

所述植物种类为草本，种植时长为一年，碳收集次数为三次，每年的五月、七月、九月为预设碳收集时间点。

进一步地，所述绘制碳积累时间变化曲线，拟合生物碳积累模型，具体包括：

根据预设碳收集时间点和对应的植物生物碳量，得到每种植物种类的碳积累时间变化曲线；

拟合每种植物种类的碳积累时间变化曲线，得到生物碳积累模型。

进一步地，所述根据所述生物碳积累模型确定人工复垦区的植物固碳量，具体包括：

根据所述生物碳积累模型，确定当前年限人工复垦区的植物固碳量，并预测未来人工复垦区的植物固碳量。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：

本申请通过模拟人工复垦区构建生态模拟平台种植植物，并且模拟人工复垦区的管护方法和自然气候，在不同的预设碳收集时间点，破坏性收集生态模拟平台中的植物样品确定生物碳积累模型，从而推测人工复垦区的植物固碳量，不需对人工复垦区进行破坏性处理，也能较为准确科学地得到人工复垦区的植物固碳量。

附图说明

参见附图，本申请的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本申请的保护范围构成限制。图中：

图1是本申请一实施例中人工复垦区植物固碳量化方法的流程图；

图2是本申请一较佳实施例中人工复垦区植物固碳量化方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本申请的具体实施方式。

容易理解，根据本申请的技术方案，在不变更本申请实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本申请的技术方案的示例性说明，而不应当视为本申请的全部或视为对申请技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述属于在本申请中的具体含义。

本申请实施例中的人工复垦区植物固碳量化方法，如图1所示，包括

步骤S101：对人工复垦区进行植被调查，确定种植植物信息；

步骤S102：根据所述种植植物信息，构建人工复垦区的生态模拟平台，并在生态模拟平台中模拟种植；

步骤S103：按照人工复垦区的管护方法和自然气候对生态模拟平台进行模拟管理；

步骤S104：在至少三个预设碳收集时间点，破坏性收集植物样品，用干烧法测定植物生物量碳；

步骤S105：绘制碳积累时间变化曲线，拟合生物碳积累模型；

步骤S106：根据所述生物碳积累模型确定人工复垦区的植物固碳量。

具体来说，首先对人工复垦区进行植被调查，确定包括种植植物种类、种植植物比例和种植植物密度等种植植物信息；之后根据人工复垦区的种植植物信息，模拟人工复垦区构建出生态模拟平台，在生态模拟平台中以相同的植物比例和种植密度进行植物种植；同时按照人工复垦区的管护方法和自然气候对生态模拟平台进行模拟，使生态模拟平台中植物的生长环境尽可能地接近人工复垦区，提高生态模拟平台中的植物碳积累的参考价值；在植物生长过程中，在不同的预设碳收集时间点，分批进行破坏性植物样品收集，采用干烧法测定植物生物碳含量，从而得到不同的预设碳收集时间点的植物生物碳含量，绘制碳积累时间变化曲线并拟合得到人工复垦区的生物碳积累模型，根据生物碳积累模型，能够确定人工复垦区的植物固碳量。

本申请通过设置生态模拟平台，使生态模拟平台中的植物与人工复垦区保持相同的生长环境，通过对人工复垦区的植物生物量碳含量的检测，能够推断出所人工复垦区的生物碳积累模型，在不破坏人工复垦区植物的情况下，科学准确地确定人工复垦区的植物固碳量。

在其中一个实施例中，所述构建人工复垦区的生态模拟平台，具体包括：

获取人工复垦区的土壤作为生态模拟平台中的模拟地表层；

根据种植植物信息，调整所述模拟地表层的局部厚度。

具体来说，生态模拟平台是人为构建的模拟人工复垦区的小型生态系统，为了使生态模拟平台中植物的生长环境尽可能模拟人工复垦区，则挖取人工复垦区的土壤作为生态模拟平台中的模拟地表层，使生态模拟平台中的土壤环境与人工复垦区相同。

此外，为了确保植物的生长，模拟地表层需要设置足够的厚度，模拟地表层的局部厚度根据种植植物信息确定。

具体来说，所述种植植物信息至少包括植物种类，所述植物种类包括乔木、灌木、草本；

所述根据种植植物信息，调整所述模拟地表层的局部厚度，具体包括：

所述植物种类为乔木，所述模拟地表层的厚度至少为2米；

所述植物种类为灌木，所述模拟地表层的厚度至少为1米；

所述植物种类为草本，所述模拟地表层的厚度至少为0.5米。

人工复垦区中，为保证植物种类多样性，至少需要的植物种类包括乔木、灌木和草本，而不同的植物种类，对土壤的最低厚度要求也不同，为了避免挖取人工复垦区过多的土壤，针对不同的植物种类，设置对应区域的模拟地表层的厚度：

乔木区域的模拟地表层的厚度至少设置为2米，灌木区域的模拟地表层的厚度至少设置为1米，草本区域的模拟地表层的厚度至少设置为0.5米。

在其中一个实施例中，所述种植植物信息包括植物种类、植物比例和种植密度；

所述在生态模拟平台中模拟种植，具体包括：

根据植物种类、植物比例和种植密度按照生态模拟平台面积确定生态模拟平台中的植物种植方案；

按照所述植物种植方案在生态模拟平台中种植植物。

具体来说，为提高生态模拟平台和人工复垦区的相似度，生态模拟平台中的植物种类、植物比例和种植密度需与人工复垦区保持一致，因此，结合生态模拟平台面积和种植植物信息，能够确定生态模拟平台中的植物种植方案。

本申请实施例结合植物种类、植物比例、种植密度和生态模拟平台面积确定生态模拟平台中的植物种植方案，提高生态模拟平台和人工复垦区的相似度，增加生物碳积累模型的可信度。

在其中一个实施例中，所述按照人工复垦区的管护方法和自然气候对生态模拟平台进行模拟管理，具体包括：

利用小型气象站监测人工复垦区自然气候；

根据所述人工复垦区自然气候在生态模拟平台中进行气候模拟；

按照人工复垦区的植物管护方法在生态模拟系统中进行模拟。

其中，所述人工复垦区自然气候至少包括光照强度、温度、降水量、以及风量风速；

所述植物管护方法至少包括灌溉水量和灌溉频率。

具体来说，生态模拟平台中可以设置温控模块、光照模块、降雨模块和供风模块等气候模拟模块，并设置控制模块对前述各种气候模拟模块进行实时控制。小型气象站设置在人工复垦区用于实时获取人工复垦区的温度、光照强度、降雨量、风向风速等自然气候信息，小型气象站将自然气候信息发送至控制模块，控制模块根据自然气候信息实时控制温控模块、光照模块、降雨模块和供风模块等气候模拟模块进行温度、光照强度、降雨量、风速风向等的调整，能够根据人工复垦区自然气候对生态模拟平台进行实时气候模拟，使生态模拟平台与人工复垦区的气候条件保持一致。

人工复垦区的植物管护方法包括灌溉水量和灌溉频率等，在生态模拟平台中，模拟人工复垦区的植物管护方法进行同样的管护，提高生态模拟平台和人工复垦区的相似度。

在其中一个实施例中，所述在至少三个预设碳收集时间点，破坏性收集植物样品，用干烧法测定植物生物量碳，具体包括：

根据植物种类，确定不同植物种类的种植时长、碳收集次数和预设碳收集时间点；

将不同植物种类按照对应的碳收集次数进行批次划分；

每个预设碳收集时间点，破坏性收集一批对应的植物种类的植物样品，用干烧法测定植物生物碳量。

不同的植物种类，具有不同的生长周期，因此需要针对不同的植物种类，确定不同的种植时长、碳收集次数和预设碳收集时间点。作为一个例子：

所述植物种类为乔木，种植时长为三年，碳收集次数为六次，每年的三月、九月为预设碳收集时间点；

所述植物种类为灌木，种植时长为两年，碳收集次数为六次，每年的五月、七月、九月为预设碳收集时间点；

所述植物种类为草本，种植时长为一年，碳收集次数为三次，每年的五月、七月、九月为预设碳收集时间点。

基于上述植物种类的种植时长和碳收集次数的设定，将乔木划分为六个批次，灌木划分为六个批次，草本划分为三个批次，每到预设碳收集时间点，破坏性收集一批乔木或灌木或草本。较佳地，每个批次的乔木、灌木、草本中，划分为至少三组，多组植物样品分别进行植物生物碳量的测定，去除植物生物碳量明显异常的植物样品后再求平均值，能够减少由于植物个体不同引起的生长误差。

本申请实施例中，针对不同的植物种类，设定有不同的种植时长、碳收集次数和预设碳收集时间点，能够针对不同物种的生长周期，确定碳积累量的测定时间节点，使得后续计算的生物碳积累模型的准确度更高。

在其中一个实施例中，所述绘制碳积累时间变化曲线，拟合生物碳积累模型，具体包括：

根据预设碳收集时间点和对应的植物生物碳量，得到每种植物种类的碳积累时间变化曲线；

拟合每种植物种类的碳积累时间变化曲线，得到生物碳积累模型。

具体来说，采用前述方法，得到每种植物种类的预设碳收集时间点和对应的植物生物碳量，得到以时间为横轴，碳积累量为纵轴的碳积累时间变化曲线，每种植物种类对应一条碳积累时间变化曲线。将三种植物种类的碳积累时间变化曲线进行拟合，能够得到生态模拟平台(也是人工复垦区)的生物碳积累模型。

本申请实施例根据每种植物种类的碳积累时间变化曲线，得到生态模拟平台的生物碳积累模型，也是人工复垦区的生物碳积累模型，用于后续对人工复垦区的碳积累进行推算。

在其中一个实施例中，所述根据所述生物碳积累模型确定人工复垦区的植物固碳量，具体包括：

根据所述生物碳积累模型，确定当前年限人工复垦区的植物固碳量，并预测未来人工复垦区的植物固碳量。

具体来说，生物碳积累模型是碳积累量关于复垦面积和复垦时长的关系模型，将人工复垦区的复垦面积和复垦时长输入生物碳积累模型，能够计算出在该复垦面积和复垦时长下的碳积累量，据此能够确定当前年限人工复垦区的植物固碳量，并预测未来一段时间人工复垦区的植物固碳量。

图2示出了本申请一实施例中的人工复垦区植物固碳量化方法的流程图，包括

步骤S201：对人工复垦区进行植被调查，确定植物种类、植物比例和种植密度；

步骤S202：获取人工复垦区的土壤作为生态模拟平台中的模拟地表层；

步骤S203：根据植物种类，调整所述模拟地表层的局部厚度，具体包括：

所述植物种类为乔木，所述模拟地表层的厚度至少为2米；

所述植物种类为灌木，所述模拟地表层的厚度至少为1米；

所述植物种类为草本，所述模拟地表层的厚度至少为0.5米；

步骤S204：根据植物种类、植物比例和种植密度按照生态模拟平台面积确定生态模拟平台中的植物种植方案；

步骤S205：按照所述植物种植方案在生态模拟平台中种植植物；

步骤S206：利用小型气象站监测人工复垦区自然气候；

步骤S207：根据所述人工复垦区自然气候在生态模拟平台中进行气候模拟；

步骤S208：按照人工复垦区的植物管护方法在生态模拟系统中进行模拟；

步骤S209：根据植物种类，确定不同植物种类的种植时长、碳收集次数和预设碳收集时间点，具体包括：

所述植物种类为乔木，种植时长为三年，碳收集次数为六次，每年的三月、九月为预设碳收集时间点；

所述植物种类为灌木，种植时长为两年，碳收集次数为六次，每年的五月、七月、九月为预设碳收集时间点；

所述植物种类为草本，种植时长为一年，碳收集次数为三次，每年的五月、七月、九月为预设碳收集时间点；

步骤S210：将不同植物种类按照对应的碳收集次数进行批次划分；

步骤S211：每个预设碳收集时间点，破坏性收集一批对应的植物种类的植物样品，用干烧法测定植物生物碳量；

步骤S212：根据预设碳收集时间点和对应的植物生物碳量，得到每种植物种类的碳积累时间变化曲线；

步骤S213：拟合每种植物种类的碳积累时间变化曲线，得到生物碳积累模型；

步骤S214：根据所述生物碳积累模型，确定当前年限人工复垦区的植物固碳量，并预测未来人工复垦区的植物固碳量。

以上所述的仅是本申请的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，将分别公开在不同的实施例中的技术方案适当组合而得到的实施方式也包括在本发明的技术范围内，在本申请原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种人工复垦区植物固碳量化方法，其特征在于，包括

对人工复垦区进行植被调查，确定种植植物信息；

根据所述种植植物信息，构建人工复垦区的生态模拟平台，并在生态模拟平台中模拟种植；

按照人工复垦区的管护方法和自然气候对生态模拟平台进行模拟管理；

在至少三个预设碳收集时间点，破坏性收集植物样品，用干烧法测定植物生物量碳；

绘制碳积累时间变化曲线，拟合生物碳积累模型；

根据所述生物碳积累模型确定人工复垦区的植物固碳量。

2.根据权利要求1所述的人工复垦区植物固碳量化方法，其特征在于，所述构建人工复垦区的生态模拟平台，具体包括：

获取人工复垦区的土壤作为生态模拟平台中的模拟地表层；

根据种植植物信息，调整所述模拟地表层的局部厚度。

3.根据权利要求2所述的人工复垦区植物固碳量化方法，其特征在于，所述种植植物信息至少包括植物种类，所述植物种类包括乔木、灌木、草本；

所述根据种植植物信息，调整所述模拟地表层的局部厚度，具体包括：

所述植物种类为乔木，所述模拟地表层的厚度至少为2米；

所述植物种类为灌木，所述模拟地表层的厚度至少为1米；

所述植物种类为草本，所述模拟地表层的厚度至少为0.5米。

4.根据权利要求1所述的人工复垦区植物固碳量化方法，其特征在于，所述种植植物信息包括植物种类、植物比例和种植密度；

所述在生态模拟平台中模拟种植，具体包括：

根据植物种类、植物比例和种植密度按照生态模拟平台面积确定生态模拟平台中的植物种植方案；

按照所述植物种植方案在生态模拟平台中种植植物。

5.根据权利要求1所述的人工复垦区植物固碳量化方法，其特征在于，所述按照人工复垦区的管护方法和自然气候对生态模拟平台进行模拟管理，具体包括：

利用小型气象站监测人工复垦区自然气候；

根据所述人工复垦区自然气候在生态模拟平台中进行气候模拟；

按照人工复垦区的植物管护方法在生态模拟系统中进行模拟。

6.根据权利要求5所述的人工复垦区植物固碳量化方法，其特征在于，所述人工复垦区自然气候至少包括光照强度、温度、降水量、以及风量风速；

所述植物管护方法至少包括灌溉水量和灌溉频率。

7.根据权利要求1所述的人工复垦区植物固碳量化方法，其特征在于，所述在至少三个预设碳收集时间点，破坏性收集植物样品，用干烧法测定植物生物量碳，具体包括：

根据植物种类，确定不同植物种类的种植时长、碳收集次数和预设碳收集时间点；

将不同植物种类按照对应的碳收集次数进行批次划分；

每个预设碳收集时间点，破坏性收集一批对应的植物种类的植物样品，用干烧法测定植物生物碳量。

8.根据权利要求7所述的人工复垦区植物固碳量化方法，其特征在于，所述根据植物种类，确定不同植物种类的碳收集次数和预设碳收集时间点，具体包括：

所述植物种类为乔木，种植时长为三年，碳收集次数为六次，每年的三月、九月为预设碳收集时间点；

所述植物种类为灌木，种植时长为两年，碳收集次数为六次，每年的五月、七月、九月为预设碳收集时间点；

所述植物种类为草本，种植时长为一年，碳收集次数为三次，每年的五月、七月、九月为预设碳收集时间点。

9.根据权利要求7所述的人工复垦区植物固碳量化方法，其特征在于，所述绘制碳积累时间变化曲线，拟合生物碳积累模型，具体包括：

根据预设碳收集时间点和对应的植物生物碳量，得到每种植物种类的碳积累时间变化曲线；

拟合每种植物种类的碳积累时间变化曲线，得到生物碳积累模型。

10.根据权利要求1所述的人工复垦区植物固碳量化方法，其特征在于，所述根据所述生物碳积累模型确定人工复垦区的植物固碳量，具体包括：

根据所述生物碳积累模型，确定当前年限人工复垦区的植物固碳量，并预测未来人工复垦区的植物固碳量。

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