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[期刊] 地理科学进展
[作者]
展小云 于贵瑞 郑泽梅 王秋凤
土壤呼吸是陆地生态系统通过根系呼吸和微生物呼吸向大气中释放CO2的过程。研究土壤呼吸的时空格局,将有助于构建区域尺度土壤呼吸定量评价模型,也可提高预测未来气候变化情境下的典型生态系统、区域以及全球尺度碳平衡状况的能力。本文整合了中国区域土壤呼吸的主要研究成果,分析了温度敏感性(Q10)和土壤呼吸(Rs)的统计特征和区域差异,定量评价了中国区域Rs的时空格局及其在中国和全球碳平衡中的作用。通过以上分析本文得出以下主要结论:①不同生态系统类型的土壤呼吸的Q10表现为森林>农田>草地,气候越寒冷,土壤呼吸Q10越大,并且中国区域的Q10值相对于其他国家偏低;②Rs具有明显的季节变异,不同生态系统类型的Rs表现为森林>农田>草地,并且,中国区域Rs低于全球Rs;③月尺度上Rs随着经纬度发生明显的季节变异,随着经度的增加,Rs的季节变幅也逐渐增加;④1995-2004年中国区域Rs的年总量的平均值为3.84 PgC,占全球土壤CO2排放的比例4.78%。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
同小娟,陶波,曹明奎
土壤呼吸和氮矿化对气候变暖的响应是影响陆地生态系统碳收支的主要因素之一,也是当前全球变化研究的主要内容之一。短期内温度升高能明显提高土壤呼吸速率,随着温度的进一步升高和升温时间的延长,土壤呼吸速率对温度升高的敏感性可能逐渐降低。由于土壤呼吸的温度敏感性与土壤水分含量、气候、植被、凋落物等多种因素有关,并随时间和空间的变化而变化,因此,用一个固定的Q10(土壤呼吸的温度敏感系数)来计算土壤呼吸对温度升高响应的量,会给研究结果带来很大的不确定性。生态系统对气候变暖的响应除了直接的反应外,还具有复杂的适应性。尽管模拟研究表明未来气候变暖将使土壤呼吸增加,但是有关土壤呼吸对气候变化适应性的试验数据比较少.对未来气候变化背景下土壤呼吸的模拟仍有很大的不确定性。气候变暖将促进土壤氮素的矿化速率,其影响程度的强弱不仅与温度有关,而且与土壤基质的质量与数量、土壤水分、升温持续的时间等有关,这使目前有关研究结果出现了很大的不确定性。针对上述研究中存在的问题,今后应统一土壤呼吸的测定方法,区分土壤呼吸各组分对温度升高的响应,在研究土壤呼吸和氮矿化对温度升高的响应时结合考虑其它因素能在一定程度上减少研究结果的不确定性。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
朱先进 张函奇 殷红
生态系统呼吸是陆地生态系统向大气释放CO_2的最大分量,与温度升高存在着复杂的相互作用。揭示温度升高对生态系统呼吸的影响有助于阐明陆地生态系统碳循环与气候间的反馈作用。在总结生态系统呼吸定义及观测方法的基础上,重点就温度升高影响陆地生态系统呼吸的研究结果进行综述,从研究对象、增温方式、增温梯度、增温幅度、影响效果及影响机理等方面进行归纳。结果表明,已有研究主要以极地、青藏高原等地的陆地生态系统为研究对象,增温手段以开顶箱(OTCs)式增温为主,并逐渐向开放式红外增温扩展。增温梯度大多设置增温和对照两个梯度
[期刊] 地理科学进展
[作者]
于贵瑞 王秋凤 朱先进
定量评估区域和不同类型生态系统的碳收支,可以为科学预测气候变化、服务于减缓和适应气候变化的区域碳管理提供科学依据,是生态系统与全球变化科学研究的重要科技问题。虽然区域碳收支的定量评估和认证还很难用当前的各种直接观测和评估方法来精确实现,但是,近年来这方面做了很多研究工作,也取得了一定进展。为此,本文综述了陆地生态系统碳收支的观测技术体系,重点分析区域尺度陆地生态系统碳收支评估方法及其不确定性。分析结果认为,为了定量认证中国区域的陆地生态系统、主要行业以及与碳汇相关项目的碳汇功能及其时空格局,急需采用"多尺度观测、多方法印证、多过程融合、跨尺度认知和跨尺度模拟"的研究思路,构建基于野外台站的碳循环及其通量的观测和实验研究网络、发展地面站点-陆地样带-生态网络与卫星和航空观测结合的多尺度观测系统,发展观测数据-生态过程模型-卫星遥感模型-GIS空间分析系统。同时,本文指出:生态系统碳-氮-水循环间的耦合机制及其对碳源汇时空格局影响研究必将成为生态系统碳循环及其区域碳收支评估和定量认证科学研究的重要发展方向和新的研究热点。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
刘立新,董云社,齐玉春
土壤呼吸是草地生态系统碳循环过程中的关键环节,也是草地生态系统中碳素向大气输出的主要途径。土壤中碳素的释放能够显著增加大气中CO2的浓度,增强温室效应,从而对全球气候和环境变化产生重要影响。文章综合介绍了国内外有关土壤呼吸的各种测定方法,特别是分析了影响草地土壤呼吸的主要环境因素,并就草地土壤呼吸与根系呼吸的区分方法等进行了详细的讨论。
关键词：
草地碳循环 土壤呼吸 根系呼吸
[期刊] 资源科学
[作者]
陈斌 王绍强 刘荣高 宋婷
本研究利用基于光能利用率理论的区域尺度遥感参数模型(C-Fix模型)估算了2003年中国陆地生态系统NPP,并对其空间格局进行了分析。模型输入数据包括叶面积指数数据(LAI)、中国地面气象站的逐日气温数据、逐日降水数据和太阳总辐射数据、数字高程模型(DEM)等,模型输出数据的空间分辨率均为1km2,时间步长为1天。模拟结果表明:2003年中国陆地总NPP和平均NPP分别为4.37 Pg C和640.32 g C/(m2.年),NPP的主要分布趋势是:从东南沿海向西北逐渐减小;其中海南岛南部、云南西南部和南部、青藏高原东南部的热带雨林和季雨林地区年NPP最大,在1 800g~2 500g C/(...
关键词：
净初级生产力 C-Fix模型 遥感 中国
[期刊] 地理科学进展
[作者]
于贵瑞 张雷明 孙晓敏
基于微气象学理论的涡度相关通量观测技术实现了对生态系统尺度的生产力、能量平衡和温室气体交换等功能和过程的直接测定,特别是全球尺度通量塔观测网络的联合观测是实现从生态现象观察和生态要素观测跨越到全球尺度生态系统功能状态变化观测的重大突破。本文回顾了中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)的创建及发展历程,系统介绍了ChinaFLUX的科学目标和设计理念、观测技术体系、观测数据的标准化处理及长期积累;综合评述了ChinaFLUX在陆地生态系统碳—氮—水的收支评估和交换过程的环境响应、碳通量时空格局及其形成机制等方面所取得的主要研究进展。最后,在探讨未来全球尺度通量塔观测网络发展趋势的基础上,提出了ChinaFLUX的主要发展方向、关键科学问题与未来工作重点,为中国通量观测研究事业的进一步发展提供理论参考。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
遇蕾 任国玉
准确估算陆地生态系统碳储量并认识其空间分布和时间演变规律是碳循环研究的关键问题。本文回顾了全球与中国陆地生态系统在碳储量估算研究方面的若干进展,包括基于各种方法和资料的主要估算结果及其尚存在的不确定性。重点评述了末次盛冰期和中全新世两个时期陆地生态系统碳储量的变化及其影响因素,对8.2kaB.P.以来全球大气CO2浓度呈现升高的现象及其可能原因进行了讨论。全新世中晚期全球大气CO2浓度逐渐升高与旧大陆地区陆地生态系统碳储量减少的事实是一致的,新石器时期特别是农业文明开始以后人类活动对陆地植被的持续干预可能是造成陆地生态系统碳储量减少的原因之一。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
何念鹏 王秋凤 刘颖慧 任伟 于贵瑞
如何实现区域陆地生态系统碳增汇(carbon sequestration)、如何科学地评估/认证其碳汇效应,目前仍是一个颇具争议的科学问题。本文探讨了区域陆地生态系统碳增汇途径,并对现阶段中国陆地生态系统主要人为管理措施的碳汇效应进行了定性评价。从技术和经济可行性看,许多人为管理措施均具有较明显的碳汇效应;但在确定技术或经济投入规模时,应充分考虑特定人为管理措施下生态系统碳增汇的特征曲线,合理地控制投入,实现人为管理措施碳增汇效应最优化。此外,基于定性评价结果,本文分别针对森林、草地、农田和湿地生态系统提出了行之有效的碳汇管理措施。建议相关科学家围绕这些已较大面积推广的管理措施,深入研究其碳收支过程及其机理,尽快提出科学的、可验证的碳增汇认证方法,为科学地评估中国陆地生态系统碳汇功能提供理论依据。
[期刊] 林业科学
[作者]
刘鹏 贾昕 杨强 查天山 王奔 马景永
【目的】探究毛乌素沙地半干旱区典型油蒿灌丛生态系统土壤呼吸速率特征,揭示土壤温湿度对土壤呼吸速率的影响,以期为预估半干旱区土壤碳排放提供科学依据。【方法】在宁夏盐池选取典型油蒿群落,采用切根法剖分土壤呼吸组分,于2014年4—10月利用自动气室法对切根处理与对照样地的土壤呼吸速率进行连续观测,采用指数方程拟合土壤呼吸组分对土壤温度的响应,并运用线性回归分析温度响应函数残差(观测值/预测值)与土壤含水率间的关系。【结果】在日尺度、自养呼吸速率最大值出现时间(11:00)早于土壤温度最大值出现时间(15:00),而异养呼吸速率最大值出现时间基本与土壤温度最大值出现时间一致;在生长季中期(6—8月),土壤总呼吸速率,自养呼吸速率和异养呼吸速率的温度敏感性(Q10)分别为1.51,1.40和1.88;自养呼吸速率对温度的响应受水分的影响,当土壤含水率小于8%时,土壤温度仅能解释自养呼吸速率季节变异的36%(Q10=1.10),自养呼吸速率的温度响应函数残差随土壤含水率升高而增加(R2=0.59,P0.65);自养呼吸贡献率(自养呼吸速率/土壤总呼吸速率)在日尺度上存在中午降低的现象;在季节尺度,RA/RT呈现出明显的季节性波动,在5—8月平均为54%,9—10月平均为69%。【结论】在日尺度,自养呼吸速率受土壤温度的影响较小,而异养呼吸速率主要受土壤温度调节;在季节尺度,异养呼吸速率主要受土壤温度调节,其Q10高于自养呼吸速率;而自养呼吸速率对温度的响应受水分的调节,其Q10随土壤含水率升高而增大;自养呼吸贡献率在日尺度与季节尺度的动态变化很可能来源于呼吸组分对环境因子的差异响应。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
王秋凤 刘颖慧 何念鹏 方华军 伏玉玲 于贵瑞
陆地生态系统碳收支及其循环过程机制研究一直是全球气候变化的成因分析、变化趋势预测、减缓和适应对策分析等领域的热点,受到科技界和国际社会的广泛关注。本文在简要回顾中国陆地生态系统碳收支及其循环过程研究领域的发展历史,总结各个发展阶段主要特征的基础上,讨论了开展中国区域陆地生态系统碳收支综合研究的科技需求和社会需求,评述了中国在相关领域研究中存在的主要问题,探讨了当前的科学研究前沿领域及其关键科学问题。本文指出,现阶段中国开展区域尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程机制综合研究工作不仅是提升中国生态系统生态学、地球系统科学与全球变化科学的创新能力的科技发展需求,更是中国参与应对全球气候变化国际合作、改进生态系统管理、保障生态安全的社会经济发展需求。同时还指出,中国现阶段在该领域的研究工作还缺乏各类生态系统碳收支的实际调查数据,缺乏国家尺度碳收支科学数据的整合,缺乏可用于碳收支计量与综合评估的模型工具,也没有形成国家层次的碳源汇计量、评估、认证及决策分析信息系统平台。本文通过国内外科技发展的分析认为,中国在该领域的研究工作,应在大力发展陆地生态系统碳收支和碳汇功能的定量监测、评价和认证的方法与技术基础上,重点关注并前瞻性地开展陆地生态系统碳-氮-水循环过程耦合关系及其对全球气候变化的响应与适应、碳-氮-磷生态化学计量学特征及其环境影响、碳-氮-水耦合循环过程的生物调控机制等前沿领域,以提高中国生态系统与全球变化科学研究水平,为国家的生态系统与温室气体管理提供基础理论、科学知识和先进技术的储备。
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
唐兰萍 柯新利 左成超 余强毅 吴绍华 李飞
为揭示耕地系统时空演变对陆地生态系统碳收支的影响，本研究将耕地资源和耕地利用统一纳入耕地系统，采用InVEST模型、温室气体排放系数核算方法评估1980—2018年市级尺度下中国（统计数据未包含港、澳、台地区。下同）耕地系统时空演变对碳储量、碳排放的影响。研究表明：1）耕地系统时空演变导致碳储量减少3×108 t，碳排放增加1×108 t，因此导致碳收支共损失4×108 t;2）林地、湿地被开垦为耕地是碳储量减少的主要原因，而化肥、农机等农业生产资料投入的大幅增加是碳排放增加的主要原因；3）耕地系统时空演变对碳收支影响的空间差异明显，东南沿海、西北地区的城市碳收支出现提升，而东北地区的城市碳收支损失严重。因此，应重视从“人类-自然”耦合系统视角剖析耕地系统变化的碳效应；未来既要对耕地侵占林地、湿地等生态用地进行科学合理的管控以减少碳储量损失，还需要提高化肥、农药等农业生产资料的利用效率，促进耕地由传统集约利用模式向可持续集约利用模式的转型。
关键词：
耕地系统 碳收支 时空演变 影响评估
[期刊] 自然资源学报
[作者]
董川永 高俊峰
圩区是南方平原水网地区一种重要的地理单元,圩区陆地生态系统维持和调节功能的研究对于圩区内的土地利用优化、生态环境保护与恢复等都有重要的意义。研究选取太湖流域西部地区的圩区,采用物质量评估的方法,对陆地生态系统的水量调节、净化环境、土壤保持和生境维持等4种类型的生态服务功能进行了量化评估,研究结果表明:①圩区陆地生态系统年可调节水量43.71×108m3,削减总氮6 079.72 t,削减总磷734.99 t,保持土壤150.76×104t,景观综合指数介于0.96~1.11之间,体现出较大的服务价值;②圩区陆地生态系统维持和调节功能的总量和单位面积量在空间上都存在差异性。从总量来看,宜兴、溧阳...
[期刊] 资源科学
[作者]
赵士洞 罗天祥
本文对国内外生物生产力区域尺度研究的理论、方法以及取得的成就和存在的问题进行全面而系统地评述。生产力机理模型是当前生产力生态学研究中的热点，而区域尺度转换是全球变化模型研究的关键问题。大量研究表明，植被叶面积指数是进行空间尺度拓展的连接点，而且叶面积指数的地带性分布规律是进一步拓展生态系统定位站研究结果的重要理论依据之一。
关键词：
区域尺度转换,生物生产力,机理模型
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