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[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]
任伟 王秋凤 刘颖慧 何念鹏 刘迎春 付超 于贵瑞
区域尺度陆地生态系统固碳速率和潜力定量认证的方法及其不确定性分析是国家应对气候变化的重要基础工作。目前国内外对于陆地生态系统碳汇以及增汇潜力计量方法已经开展了大量的研究,提出了温室气体排放清单的计量方法,CDM(清洁发展机制)造林再造林项目碳汇的计量方法,以及土地利用变化碳汇计量等方法,国家温室气体清单的方法仅适用于国家范围的碳汇计量,对于区域碳汇计量却十分粗略。CDM造林再造林项目仅局限于森林管理等项目,而未涵盖将来可能列入碳汇目标的其它生态系统增汇管理措施。目前,关于森林、草地、农田等区域尺度生态系统碳汇计量还没有形成统一的、标准化的方法体系。本文对IPCC国家尺度的碳排放和陆地增汇技术评估方法体系、土地利用对陆地碳源汇影响的评价方法、以及人为管理措施下陆地生态系统增汇效应计量方法进行了详细的阐述,并对每种计量方法的不确定性进行分析,期望为中国陆地生态系统固碳速率、增汇潜力的计量、报告、认证和核查方法论和技术体系的建立提供依据。
[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
[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] 地理科学进展
[作者]
于贵瑞 王秋凤 刘迎春 刘颖慧
陆地生态系统固碳速率、增汇潜力及其定量认证研究不仅是应对气候变化的急迫需求,更是地球系统碳循环科学研究的核心任务,也是陆地生态系统管理的科学基础。在过去20多年的碳管理实践中发展了许多增汇技术,同时也提出了许多关于陆地生态系统固碳速率和增汇潜力的科学概念、以及碳汇计量和认证的方法。但不同行业、不同学科在各自的科学研究和实践活动中对相关概念的理解存在较大差异,甚至是十分混乱的。本文从陆地生态系统固碳的基本概念出发,系统性地阐述了生态系统固碳量、固碳速率、固碳潜力等相关概念;并根据增汇技术实现的难易程度分析了现实固碳潜力、社会经济固碳潜力、技术固碳潜力和理论固碳潜力、以及《京都议定书》认可的固碳潜力等相关概念;最后阐述了碳汇定量认证、分析和评价的时间连续清查法、空间代替时间参照系法、限制因子分析法等碳汇定量认证方法的科学基础、局限性和不确定性。通过对区域尺度陆地生态系统固碳速率和增汇潜力的概念框架及其定量认证科学基础开展系统性的探讨,期望能够引起中国学术界和相关行业部门的重视,推动碳汇相关概念使用的科学化和碳汇定量认证标准化,为中国固碳速率、增汇潜力的计量、报告、认证和核查方法论和技术体系的建立奠定基础。
[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] 林业科学
[作者]
傅煜 雷渊才 曾伟生
基于系统抽样体系江西省固定样地连续观测数据,以杉木立木生物量为估测对象,采用异速生长模型建立杉木单木地上生物量和各组分生物量估测模型,结合抽样理论和泰勒级数原理,以均方根误差为不确定性度量指标,分别测算由抽样误差和模型估测误差引起的生物量估计不确定性。结果显示:2009年江西省杉木地上生物量为19.34 t·hm-2,不确定性为0.92 t·hm-2,树干、树皮、树枝和树叶生物量分别为11.87,1.95,3.15,2.62 t·hm-2,其中地上总生物量和各组分(树干、树皮、树枝和树叶)生物量估计中模型不确定性分别占估计量的2.48%,3.67%,3.43%,7.27%和6.33%。胸径对树...
[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] 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] 生态经济
[作者]
王宁 温正 郭占强 李兆耀
中国生态文明建设与全球可持续发展历程相辅相成,在生态文明引领下重构城市发展方向,有助于实现城市发展的可持续性。以生态文明先行示范区为研究对象,构建全面且具有实践性的指标体系,基于改进熵权模型和多样本分析计算城市生态建设指数(urban ecological index,UEI),归纳出生态文明引领下城市发展的未来方向。研究发现:(1)2012—2017年间,经过国家对生态建设示范区的大力推进,城市生态发展水平不断提高;(2)城市在经济、自然、社会、制度四个维度发展趋势并不均衡,在推动四个维度的协调发展的同时,也要侧重于生态社会和制度建设维度发展;(3)不确定性分析发现,水源地水质达标率、用水总量、禁止开发区域面积是城市生态发展中敏感性比较高的指标。最后,提出了三项提升城市生态建设水平的建议。
[期刊] 生态经济
[作者]
王宁 温正 郭占强 李兆耀
中国生态文明建设与全球可持续发展历程相辅相成,在生态文明引领下重构城市发展方向,有助于实现城市发展的可持续性。以生态文明先行示范区为研究对象,构建全面且具有实践性的指标体系,基于改进熵权模型和多样本分析计算城市生态建设指数(urban ecological index,UEI),归纳出生态文明引领下城市发展的未来方向。研究发现:(1)2012—2017年间,经过国家对生态建设示范区的大力推进,城市生态发展水平不断提高;(2)城市在经济、自然、社会、制度四个维度发展趋势并不均衡,在推动四个维度的协调发展的同时,也要侧重于生态社会和制度建设维度发展;(3)不确定性分析发现,水源地水质达标率、用水总量、禁止开发区域面积是城市生态发展中敏感性比较高的指标。最后,提出了三项提升城市生态建设水平的建议。
[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] 中国林业科学研究院
[作者]
孙宝娣
滨海湿地作为重要的自然湿地类型之一,是介于海洋生态系统和陆地生态系统之间的复杂的自然综合体,其特殊的结构和内部生态系统过程使得滨海湿地具有较高的生产力和生物多样性,为人类社会提供了丰富的物质和多项生态系统服务功能,如原材料生产、食物生产、固碳、消浪护岸、气候调节和大气调节等。而滨海湿地的这些生态系统服务功能的发挥依赖不同空间尺度上的生态与地理系统过程,即滨海湿地生态系统服务的研究过程和研究结论依赖于特定的研究尺度。对于大尺度的滨海湿地生态系统价值评估,通过小面积的湿地生态系统服务价值的简单外推或者相加具有
[期刊] 生态经济
[作者]
侯宁 何继新 朱学群
陆地生态系统碳循环因其复杂性和不确定性,在全球碳循环过程中占有重要地位。陆地生态系统碳循环研究关系到全球气候变化及人类可能的应对措施,是全球碳循环研究的核心。本文回顾了陆地生态系统碳循环的研究动态,对陆地生态系统碳循环机理和研究方法做了概述,对未来的研究重点和热点进行了展望。我们认为复杂科学在陆地生态系统碳循环研究中的应用具有很广的前景。陆地生态系统是一个复杂适应性系统,内部作用是生态系统复杂化,有序化及自组织的主要推动力。运用复杂科学的原理和方法,探讨生态系统复杂性的机理及发展规律,为认识生态与进化问题提供了一条新的途径。
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