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[期刊] 自然资源学报
[作者]
李雷 黄玫 顾峰雪 张黎
氮素是植物生长所必需的重要营养元素。人类活动引起的大气氮沉降增加对陆地生态系统碳循环过程具有重要影响。准确地定量表达氮素对陆地生态系统碳循环过程的影响是预测未来全球碳循环变化的关键环节。论文系统地归纳总结了国内外多个知名生物地球化学模型中氮素影响光合作用、呼吸作用、同化物分配等碳循环过程的数学表达方法,分析了不同碳循环过程中模型表达方法的不确定性及其原因。指出未来模型的发展需在加强机理研究的基础上,发展能反映氮饱和现象、能显式表达氮素与光合速率关系的光合作用过程算法,发展能显式表达氮素与植物体根、茎和叶呼吸速率关系的维持呼吸算法以及发展显式表达氮素对同化物分配过程影响的动态同化物分配方案。指出...
[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。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
邵思雅 张晶 周丽花 乔岩
论文利用通用陆面模式CLM4.0-CN对全球陆地生态系统生物地球化学循环过程进行模拟,分析气溶胶直接辐射效应对全球陆地生态系统碳循环的影响。结果表明:气溶胶直接辐射效应使2007年全球陆地生态系统平均总初级生产力(GPP)、净初级生产力(NPP)、异养呼吸(R_H)、自养呼吸(R_A)以及净生态系统生产力(R_(eco))都呈现出增加的态势。具体的变化特征则随着地区不同而表现出极大的差异,在非洲中西部、中国中东部、美国东南部和欧洲中南部地区GPP增加,在南美洲亚马逊地区及东南亚等地区GPP减少。NPP和R
[期刊] 地理科学进展
[作者]
胡中民 于贵瑞 樊江文 温学发
在全球气候变化与生态系统研究领域中,干旱对生态系统水碳过程的影响越来越受到重视。在植物个体水平上,干旱会引起植物叶片气孔导度降低,溶质含量增加,叶片变厚、地下生物量比例增加等以减少水分损失。与此同时,植物叶片的光合速率也因气孔导度的降低而下降。适度的干旱通常会使植物利用效率得到提高。不同植物具有不同的水分利用策略,它们的生理和形态特征对干旱的响应表现出显著的差异性;在群落或生态系统水平上,干旱会影响群落冠层的生理特性以及群落的结构组成,从而引起生态系统的水碳循环过程的改变。主要体现为植被的光合速率、呼吸速率、蒸腾速率降低,而生态系统的水分利用效率在极端干旱条件下也可能降低。受干旱影响,植物群落耐旱植物所占比例增加,群落的物种多样性和生产力也会降低。尽管目前有关干旱对生态系统水碳过程影响在各个层面都已涉及,但这些研究内容多是彼此孤立的,为了深入认识生态系统对干旱的响应机理,还需要结合多种技术手段,综合考虑生态系统水循环、碳循环、氮循环等多过程间的耦合关系,并建立生态系统不同层次间和时间尺度间机理联系的理论体系。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
任书杰 曹明奎 陶波 李克让
陆地生态系统碳循环和氮循环密切相关,碳贮量与碳通量在很大程度上受氮循环的影响和限制。由于氮循环的复杂性,在以往的大多数碳循环研究中,更多考虑水分、温度和大气CO2浓度等因子的影响,考虑碳氮相互作用的研究较少。氮素可限制植物光合、有机质分解、同化产物的分配以及生态系统对大气CO2浓度升高的响应。根据目前有关碳氮模型的发展状况可将碳氮耦合循环模型分为三大类:一是静态模型,它的土壤养分水平或者叶氮含量不变,是常数,这类模型适合于在站点或氮素浓度变化不大的区域应用;二是土壤氮限制模型,能够保持稳定的生态系统氮收支,在NPP(Net Primary Productivity,净初级生产力)的模拟中考虑土壤氮有效性的动态变化的影响,使模拟结果更为合理;三是叶氮限制模型,在NPP的模拟中考虑叶片氮浓度的动态变化的影响。这三类模型虽然都考虑了氮对碳循环的限制作用,但在氮碳循环机理方面尚有不少欠缺,所以在研究中可能会带来很大的不确定性。在以后的研究中,应通过加强碳氮相互作用的实验研究,增进对碳氮过程的深入了解,进而建立综合动态的碳氮耦合模型,以减少目前碳循环研究中的不确定性。
[期刊] 林业科学
[作者]
白雪娟 翟国庆 刘敬泽
绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO2是陆地生态系统主要碳（C）源，量化光合C在植物-土壤系统间的分配，对于明晰C的周转与存留、预测气候变化背景下植被及土壤C库潜力具有重要意义。13C稳定同位素技术凭借其准确性及易操作性，在C循环研究中被广泛应用，为探究植物-土壤系统C分配、土壤微生物群落结构、C利用效率和土壤C矿化为CO2通量变化等特性提供了重要技术支撑。本文首先将13C稳定同位素的发展和标记方法进行了详细介绍，主要介绍了13C脉冲（单次与多次）标记、13C连续标记、借助C4土壤种植C3植物确定13C丰度及不改变植被条件鉴定自然13C丰度的研究方法；其次，总结了该技术在植物-微生物-土壤系统C循环中的应用：主要包括13C同位素标记在植物-土壤系统C分配、13C自然丰度技术在树木生长轮和植物群落水平C循环、土壤有机C形成与分解过程中的应用；在土壤微生物方面，概述了13C稳定同位素在磷脂脂肪酸、氨基糖、芯片-稳定同位素探针、纳米二次离子质谱同位素成像、荧光原位杂交-纳米二次离子质谱技术等微生物标志物上的应用。然后，总结了13C稳定同位素方法的缺点，即：13C样品检测价格昂贵、由于13C分馏作用影响13C丰度检测不准确和13C标记与微生物标志物技术结合对13C标记丰度要求较高等。最后，对未来13C同位素示踪技术的研究提出展望：在理论上，需探究13C标记底物在植物-土壤-微生物系统C分配、转化及固持作用机理与影响机制，构建统计与验证模型；在应用上，应注重交叉学科的运用，将地理信息系统、遥感等地学技术与13C稳定同位素相结合，在更广泛、更全面的角度推进陆地生态系统C循环的研究。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
冯险峰 刘高焕 陈述彭 周文佐
陆地生态系统净第一性生产力的模拟已从统计模型发展到过程模型时代。过程模型从机理上对植物的生物物理过程以及影响因子进行分析和模拟,理论框架完整,结构严谨。论文从植物器官、个体、冠层、景观以及区域等不同尺度对过程模型进行分析。近年来,由于遥感和GIS技术的支持,使得遥感过程模型融合了遥感及时、准确、宏观、多尺度的优势而成为当前生产力模型的主攻方向。遥感过程模型可实现生态系统NPP的及时模拟和动态监测,便捷、准确地反映NPP的时空变化格局。而在NPP建模过程中,尺度转换是所面临的一个重要问题。不同尺度模型间扩展时,需要采取相应的数学手段进行尺度转换,同时遥感和GIS技术提供了尺度转换的有力工具。综观...
[期刊] 水产学报
[作者]
杨健 苏彦平 刘洪波 戈贤平
渔业是水体生态系统中惟一可控的有效增汇产业,碳汇渔业是水体生态系统中惟一的"碳汇产业"。为了更好地把握内陆渔业生态系统碳循环及碳汇机制的特征,目前的重点研究应包括内陆渔业水域生态环境(包括自然水域和池塘)中碳循环的规律,碳赋存形态的归转,各类水产品生物对碳汇的贡献途径和份额以及相应的计量体系和评价模型等;同时,希望合理地估算及测定内陆渔业水体、水–气界面间CO2通量,把握内陆渔业水域生态系统碳源/碳汇的动态,进而构建内陆渔业水域生态系统的环境碳/生物碳/碳通量时空变化的信息库。
关键词：
内陆渔业 生态系统 碳循环 碳汇
[期刊] 地理科学进展
[作者]
王绍强,陈育峰
对国外陆地表层碳循环ＯＢＭ、ＴＥＭ、ＣＡＳＡ、ＣＡＲＡＩＢ、ＤＥＭＥＴＥＲ－１、ＩＭＡＧＥ２．０、ＳＩＢ２等模型进行了评述，同时也简要介绍了国内陆地表层碳循环模型的研究。通过对国内外研究现状的对比分析，我们可以看到国外陆地表层碳循环模型的发展特点：已经从静态模型转向动态模型，综合考虑了动力学特点，并且集成陆地表层碳循环的各个过程，与气候模型耦合研究陆地表层对全球变化的响应，建立生态生理模型和决定植被对气候反应的植物生态生理机制；研究陆地生态系统与大气之间的动态响应和相互作用，揭示其中的反馈机制；加强各种情景研究，同时包括人为的影响，尤其是土地利用和土地覆盖变化对陆地碳存储的影响，预测未来全球陆地表层的动态变化及其反馈；由于遥感数据已经成为全球变化研究重要的数据来源，遥感、地理信息系统技术在陆地表层碳循环研究中得到了重视和应用。这些正是我国陆地表层碳循环模型研究应注意和加强的方面。
关键词：
陆地表层,碳循环,全球变化,模型
[期刊] 地理科学进展
[作者]
罗光强 耿元波 袁国富
草地生态系统在全球碳循环研究中占有重要地位,目前,碳同位素技术已经被广泛地应用于草地生态系统碳循环研究中。本文阐述了碳同位素在草地土壤有机碳的来源、光合作用产物碳在草地生态系统中的分配、草地土壤有机质的周转及草地土壤呼吸研究方面的应用,重点论述了碳同位素在土壤呼吸方面的应用。应用碳同位素对土壤呼吸进行区分的方法主要包括13C自然丰度法、脉冲标记法、同位素稀释法、模拟根际沉积物法、14CO2动态模型法、根系分泌物洗涤法等。碳同位素技术对草地土壤和根干扰很小,方法相对成熟,为深入研究草地生态系统碳循环提供了巨大潜力。在我国,应用碳同位素方法研究草地生态系统碳循环在土壤有机碳的来源、分配及周转和土壤呼吸区分等方面有进一步研究的必要,也有进一步研究的发展空间。
关键词：
碳同位素 草地生态系统 碳循环 土壤呼吸
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
刘树伟 纪程 邹建文
大气二氧化碳(CO_2)浓度升高是影响陆地生态系统碳氮循环的主要气候变化因子之一。大气CO_2浓度升高促进植被生长和光合产物积累,进而增加土壤碳库储量。同时,大气CO_2浓度升高引起土壤生物和非生物环境的改变会导致土壤温室气体排放的变化,形成对气候变化的反馈效应。目前,国际上有关大气CO_2浓度升高导致陆地生态系统碳汇效应的增加与其所引起的土壤温室气体排放之间的消长关系并不清楚。深入研究和了解陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制对定量评估全球变化背景下陆地生态系统和土壤的固碳潜力具有十分重要的意义。本文综述了陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制及主要驱动因子,发现大气CO_2浓度升高显著促进植被生物量碳的累积和土壤温室气体排放、增加土壤碳氮库储量,但却明显减少土壤活性氮源的供给。大气CO_2浓度升高可降低旱地CH4吸收汇的功能。大气CO_2浓度升高导致温室气体排放增加的源效应完全抵消土壤的碳汇效应,并且抵消近50%以上的陆地生态系统固碳潜力,且随其在大气中富集强度的增加呈减弱趋势。本文还提出大气CO_2浓度升高条件下影响土壤-大气温室气体交换的主要生物和环境控制因子,为气候变化背景下陆地生态系统的碳平衡估算研究提供重要理论基础。
[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]
齐玉春,董云社,耿元波,杨小红,耿会立
文中首先分析了草地生态系统在碳循环研究中的地位和重要性,进而对我国草地生态系统碳循环的研究现状作了较为详尽的阐述,包括植物、凋落物、土壤三大碳库以及主要含碳温室气体通量等,对其主要研究结论进行了深入的剖析。同时提出了今后我国草地生态系统碳循环的重点研究方向和研究领域。
关键词：
草地 碳循环 碳库 温室气体
[期刊] 地理科学进展
[作者]
耿元波,董云社,齐玉春
本文就目前草地生态系统碳循环研究的主要问题进行了综述,重点阐述了四个方面的内容:1、草地生态系统碳贮量,包括植被及土壤碳贮量,草地NPP及生物量的分布特征和测定;2、草地土壤呼吸,认为其是草地碳循环中最主要的环节,是目前研究的重点;3、气候及人类活动(开垦和放牧等)对草地生态系统碳循环的影响;4、二氧化碳增加对草地碳循环的可能影响,并对研究工作中的难点做了简要评述。
关键词：
草地生态系统 碳循环 土壤呼吸
[期刊] 地理科学进展
[作者]
高艳妮 于贵瑞 张黎 刘敏 黄玫 王秋凤
净初级生产力(NPP)作为生态系统物质与能量循环的基础,是区域和全球尺度碳循环和碳收支研究的重要组成部分。研究区域和全球尺度的净初级生产力主要依靠模型手段实现,过程和遥感模型是目前广泛使用的两种模型形式。本文搜集并整理了基于过程模型和遥感模型对我国陆地生态系统净初级生产力的模拟结果,分析了中国陆地生态系统净初级生产力的时间变化及对未来气候变化的响应特征,旨在对其进行综合评价。结果表明,中国陆地生态系统NPP平均为(2.828±0.827)PgC.a-1。1982-1998年的年际变化特征上,NPP平均每年增加0.027 PgC,年增长率为1.07%,总体上呈现在波动中逐年上升的趋势。不同植被类型的单位面积NPP总体表现为常绿阔叶林显著高于其他植被类型,但不同研究结果间变化范围很大;落叶针叶林、常绿针叶林和落叶阔叶林相差较小;农作物低于阔叶林,但高于针叶林;草地和荒漠均位于低值区,但前者显著高于后者。不同植被类型的NPP总量总体表现为农作物和草地位居前两位,两者之和高达各植被类型NPP总量之和的58.34%;除灌丛和常绿针叶林外,其余植被类型均不足总量的10%。在未来气候情景下,中国陆地生态系统NPP总体上可能表现为先增加后减小的趋势。
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