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城市森林是城市生态系统的重要组成部分,是减少城市碳排放最直接、最有效的手段。中国目前正处于城市化的快速发展时期,城市化过程会对城市森林的结构与功能产生显著影响。本研究采用遥感技术、地理信息系统技术与样方实地调查相结合的方法针对长春城市森林结构特征与碳储量功能开展研究。对不同类型城市森林及城市化不同梯度城市森林物种组成的多样性水平进行了评估并提出相应的建议,明确了城市森林在减缓城市碳排放中的贡献以及不同类型城市森林及不同城乡梯度城市森林碳储量与碳密度的差异,探讨了不同尺度下城市森林景观格局与碳储量变化特征,构建了不同尺度城市森林景观格局指数与碳储量相关关系模型,为在有限的城市空间内,如何对城市森林进行合理的空间配置从而提高其碳储量提供理论参考。通过构建归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)与碳储量的相关关系模型,对不同时间序列城市森林碳储量进行估算。通过对不同树种生长速率的研究,估算不同树种、不同类型城市森林以及城市化不同梯度城市森林的年均固碳量,为筛选具有较高固碳功能的树种提供理论参考,对城市森林的合理规划具有重要的指导意义。本研究主要结果如下:(一)不同类型城市森林景观格局具有明显的差异,附属林(Attached Forest,AF)与道路林(Road Forest,RF),斑块数量多,斑块密度大,斑块连通性与聚集度小。生产经营林(Production and Management Forest,PF)、风景游憩林(Landscape and Relaxation Forest,LF)与生态公益林(Ecological and Welfare forest,EF)斑块面积小,斑块数量少,斑块连通性与聚集度较好,斑块破碎度较小。不同城乡梯度城市森林景观格局也具有一定的差异,受城市化影响,由一环至四环城市森林面积与聚集度逐渐增大,破碎度逐渐减小。(二)长春市城市森林主要以中幼龄林为主,成熟林数量较少。就不同类型城市森林而言,RF平均胸径最大,其次为EF,PF最小。城市森林总体健康状况不容乐观,RF与AF健康状况较差,急需进行管理与维护;不同城乡梯度上,由一环至四环树木平均胸径逐渐减小,至五环增加,健康状况表现为城市中心好于郊区。(三)长春市城市森林物种丰富度偏低,以本地物种为主。主要常见树种有旱柳(Salix matsudana),山杨(Populus davidiana),樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica),云杉(Picea asperata),东北杏(Armeniaca mandshurica)和黑皮油松(Pinus tabulaefomis var.mukdensis)。不同类型城市森林间物种组成具有较大差异,AF物种丰富度与多样性最高,PF最低。根据10/20/30法则,建议EF与PF在科、属、种三个水平上增加其物种多样性。不同城市化梯度上物种丰富度与多样性指数由一环至三环均逐渐升高,由三环至五环逐渐降低,建议在一环与五环应增加其物种丰富度,在二环与五环应增加其在科水平上的物种丰富度。(四)长春市城市森林平均碳密度为4.41 kg·m-2,总碳储量为4.74×108 kg。长春市城市森林碳储量总价值为1.2954亿元。不同类型城市森林碳密度与碳储量差异表明,城市森林胸径与面积是影响城市森林碳密度与碳储量的重要因素,合理的种植与管理城市树木是提高城市森林碳储量的有效手段。城市化不同梯度城市森林碳密度与碳储量差异表明城市化梯度对城市森林结构与功能具有重要的影响,四环与五环城市森林面积小,健康状况较差,合理的管护措施可大大增加城市森林的碳汇潜力。(五)城市森林景观格局与碳储量具有明显的尺度依赖性,对尺度变化敏感。在不同尺度下可以通过增加城市森林斑块面积和连结度或减小斑块的平均邻近距离与周长面积比可增加碳储量。(六)1984-2014年城市森林面积逐渐增加,但破碎化严重。1995-2005年间城市森林净增长量最小,斑块破碎度最大。2005-2014年间城市森林面积净增加量最多,增长最快,主要表现为内部填充的方式,斑块聚集度增加。城市森林碳储量与NDVI具有较好的指数函数关系。(七)长春市城市森林年均固碳量为3.96×107kg。不同类型城市森林,年固碳量大小顺序为AF>RF>EF>LF,AF的年固碳量分别是RF、EF、LF的1.62、2.66和3.72倍。不同城乡梯度,年均固碳量为四环>三环>五环>二环>一环,四环分别是三环、五环、二环、一环的1.20、2.13、3.31和13.32倍。新疆杨(Populus alba var.pyramidalis)、银白杨(Populus alba)、稠李(Padus racemosa)、蒙古栎(Quercus mongolica)、糖槭(Acer negundo)、云杉(Picea asperata)、东北李(Prunus ussuriensis)和山荆子(Malus baccata)等树种具有较好的固碳能力,可以作为优先选择树种。