我国高寒草甸碳循环研究进展

在我国，高寒草甸是广布于青藏高原的主要植被类型之一，它对青藏高原大气与地面之间的能量平衡、水气交换、生物地球化学循环有着极其重要的作用。近年随着人们对全球气候变暖问题的日益关注，高寒草甸，这个全球气候敏感生态系统的源、汇动态及其影响因素的研究，成了认识全球碳循环的关键之一。分析了草地生态系统在碳循环研究中的地位和重要性，对我国高寒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、凋落物和土壤三大碳库以及主要含碳温室气体通量等。     

草地生态系统碳循环研究评述

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。     

模拟增温对生态系统碳循环影响研究进展

气候变暖影响着生态系统碳循环,碳循环的变化反馈于气候变化。这两者的相互作用影响着未来气候变化的方向和强度。野外增温试验有助于了解生态系统碳循环对气候变化的响应及其机制,因此成为近年来的研究热点。生态系统所处的地理位置及相应的气候背景影响着碳循环对增温的响应。增温后不同生态系统的碳释放和碳固定均可表现为增加、减小或者无显著变化,因而生态系统净碳收支对气候变化响应多样。增温后土壤氮矿化速率、物候、生态系统物种组成和结构的变化间接影响着生态系统净碳收支。多年冻土区储存了大量的土壤有机碳,冻土融化后冻土有机碳分解将释放大量的CO₂到大气中,正反馈于气候变暖,因而是目前野外增温试验对碳循环影响研究的焦点。     

退化和恢复过程驱动的荒漠草地生态系统有机碳密度变化

荒漠草地是陆地生态系统的重要组成部分,研究退化和恢复荒漠草地生态系统碳密度的变化特征,是精确评估荒漠草地在全球气候变化中作用的关键,也能为中国碳达峰和碳中和提供数据支撑和理论依据.通过野外调查取样和室内分析,研究了腾格里沙漠南缘天然荒漠草地、重度退化荒漠草地和通过植被建设恢复良好的人工-天然荒漠草地的生态系统碳密度,主...     

基于Biome-BGC模型的青藏高原五道梁地区NPP变化及情景模拟

以“气候变暖”为标志的全球气候变化对青藏高原生态系统产生强烈影响,利用参数本地化的生物地球化学模型（Biome-BGC）对五道梁地区草地生态系统进行模拟,研究了该区域1961~2015年净初级生产力（net primary productivity,NPP）的变化,并进行了情景模拟。结果表明:五道梁地区近55 a草地年均NPP为67.94 g/(m ²·a),呈显著上升趋势,主要是由生长季延长以及9月份生物量快速增长造成。在该地区,温度是草地NPP的主导因子,降水变化在40%以内对生产力影响不显著;温度和降水交互影响NPP,对单一影响有放大作用,暖湿条件下NPP对气候变化响应更加明显。     

气候变化对植被和土壤的影响效应

全球气候变化已是当今世界研究的热点。近年来,气候变化对陆地植被以及土壤的影响研究已经广泛开展。通过系统收集和整理气候变化对植被和土壤影响国内外相关研究结果,有利于进一步认识气候变化给生存环境带来的影响。大量野外定量分析以及经验模型预测等方法研究表明:气候变化对陆地植被产生了重要影响,主要表现在植被分布范围、生产力以及多样性的改变。气候变化也会使土壤基本性质发生变化,同时土壤作为全球碳循环过程中重要的中间碳库,土壤有机碳库与气候变化有着密切的关系,气候变暖与土壤有机碳库的分解互为反馈。     

影响草地土壤呼吸的主要自然因子研究现状

草地生态系统作为陆地生态系统的主体生态类型之一,脆弱的生态环境与频繁的人类活动使之较其他生态系统对全球气候与环境变化的响应更为迅速。草地土壤通过土壤呼吸作用向大气释放CO2是草地生态系统碳循环中最主要的一个环节,土壤呼吸量直接决定了土壤中碳素周转的速度。综合介绍了国内外草地土壤呼吸的研究现状,特别分析了一些自然因素对草地土壤呼吸的影响,对未来测定土壤呼吸的方法提出建议。     

草地生态系统土壤微生物量及其影响因子研究进展

草地作为陆地生态系统的主体类型之一,受到人类活动和全球变化的广泛影响.这些因素在直接影响草地生态系统地上植被生长和群落动态的同时,还直接或间接地影响着草地生态系统的各种地下生态过程.土壤微生物是指示草地生态系统各地下生态与生物地球化学过程对外部干扰响应的良好指标,其中微生物量是土壤微生物活性和大小度量的重要参数,是土壤有机质巾最活跃的组分之一,能够敏感地反映土壤生态系统水平的微小变化,在各种土壤生化过程研究中具有非常重要的意义.研究综述了自然因子(土壤温度、土壤湿度、pH值)、人为干扰(放牧、开垦、施肥)和全球变化(大气CO2浓度升高、气候变暖)对草地生态系统土壤微生物量影响的研究进展,并指出目前的研究由于基础薄弱、研究样地间的差异以及各研究处理问的差异,土壤微生物量对各种干扰的响应仍存在很大的不确定性,在今后的研究中应加强长期性的野外定位试验研究、多因子的综合控制实验研究以及N输入对微生物量影响的研究等,并进一步完善和发展测量微生物量的新技术和新方法.     

青藏高原生态学研究的回顾与展望（英文）

青藏高原是地球的"第三极",是全球海拔最高的生物地理单元。由于其高、寒、旱的生物环境特征,高寒生态系统对气候变化和人类活动非常敏感,为全球变化研究提供了天然的实验室,一直受到国内外专家重视,是生态学和全球变化研究的热点区域。青藏高原生态学研究经历了从朴素认识到机理研究的理论升华,从生物地理格局的科学考察到生态学机理定位研究的范式转变,从个体、群落到生态系统及多学科综合研究的尺度延伸,以及从理论研究到支撑资源有效利用与可持续发展的发展轨迹。今后青藏高原生态系统研究将更加聚焦于量化辨识气候变暖和人类活动对生态系统的影响,以及高原生态系统对气候变化的反馈作用研究。加强与自然地理、环境科学和遥感技术多学科、多技术、模型融合的交叉与集成研究,服务于气候变化的适应及生态-社会系统的可持续发展。     

基于社会学视角的江河源区草地生态系统变化和影响因素研

 将社会学研究思想扩充到自然科学研究,用个体行为的局部微观感应和认知来推演资源环境这一极具自然－社会－经济系统综合性的全局宏观规律,是一个值得探讨的研究方向。利用社会问卷调查方法以及文献综述,结合已有的自然科学研究成果,通过长江黄河源区案例分析,获得以下结论：（1）江河源区气候变暖,雪灾等灾害气候增加。（2）包括草地围栏、灭鼠、人工草地、定居畜棚建设等草地生态系统的人工正向干预不断增强,草地生态系统质量局部改善。（3）降水量变化增减不明显,但植被生长季节、尤其夏季干化趋势增强、水资源呈现减少的趋势。（4）气候变化构成了草地退化的主要驱动因素,草地鼠害以及采挖虫草、不合理放牧等人类活动对草地退化的影响逐渐突显。对此,有以下启示：（1）江河源区气候变化已是基本事实,源区生态系统特有的脆弱性和敏感性,以及气候变化减缓空间有限性,凸显了适应科学研究和适应能力构建的战略性和迫切性。（2）尽管气候变化构成了源区草地退化的主要驱动因素,但调整该区不合理的人类活动对草地退化的减缓同等重要。（3）草地生态系统的人工正向干预是维护草地生态系统功能的重要手段,是较长时期内草地生态系统质量改善的有效途径。     

中国陆地生态系统的碳储量及其空间格局(英文)

地球系统的碳库变化和碳循环过程机制是气候变化成因分析、变化趋势预测、减缓和适应对策的科学基础,受到科技界和国际社会的广泛关注。从20世纪80年代中后期开始,中国学者就开展了陆地生态系统碳循环研究工作,并且在许多研究领域都取得了可喜的进展。本文在回顾中国的陆地生态系统碳循环研究发展历程基础上,重点评述陆地生态系统的碳储量及其空间格局方面的研究成果,评价有关研究的不确定性以及亟待解决的重要科学问题。分析表明,中国的陆地生态系统碳循环研究经过了陆地生态系统碳循环的前期研究、区域尺度生态系统碳循环综合研究、生态系统碳循环过程对环境变化适应性实验研究,以及生态系统碳-氮-水耦合循环及其区域调控管理研究4个主要发展阶段。大多的研究表明,中国陆地生态系统碳储量及其空间格局是温度和降水控制的。全国土壤、森林和草地植被储存约为97.95 —118.93 Pg C;自20世纪70年代中期以来,我国的植树造林和林业管理、草地保护、农作制度改革和保护性耕作等措施发挥了重要的固碳功能,但是各种方法评估的结果仍然存在较大不确定性。今后的研究重点工作是建立天地空一体化碳储量和碳汇动态监测体系、开展生态系统碳-氮-水耦合循环及其区域调控管理的前瞻性研究,定量评价中国区域生态系统的碳收支状况和增汇潜力,评估各种典型生态系统增汇技术的经济效益,为国家尺度的温室气体管理和碳交易机制与政策体系的建立提供可报告、可度量和可核查的科学数据和技术支持。     

1982~2013年青藏高原高寒草地覆盖变化及与气候之间的关系

利用GIMMS NDVI数据和地面气象站台观测数据,对青藏高原1982~2013年高寒草地覆盖时空变化及其对气象因素的响应进行研究,结果表明：青藏高原高寒草地生长季NDVI表现为从东南到西北逐渐减少的趋势,近32 a来,整个高原草地生长季NDVI呈上升趋势,增加速率为0.000 3/a (p<0.05);高寒草地生长季NDVI年际变化具有空间异质性,整体为增加趋势,呈增加趋势的面积约占研究区域面积的75.3%,其中显著增加的占26.0% （p<0.05）,类型主要为分布在青藏高原东北部地区的高寒草甸;比例为4.7%,草地类型主要为高寒草原,主要分布在高原西部地区;基于生态地理分区的分析显示,青藏高原草地与降水、温度的相关关系具有明显的空间差异,高寒草地生长季NDVI均值与降水呈显著正相关,对降水的滞后效应显著;高原东北部温度较高,热量条件较好,降水为高寒草地生长季NDVI变化的主导因子;东中部地区降水充沛,温度则为高寒草地生长的制约因子;南部地区降水和温度都较适宜,均与高寒草地生长季NDVI相关性显著(p< 0.05),共同作用于草地的生长;中部和西部地区,气候因子与高寒草地生长季NDVI关系均不显著。     

中国区域陆地生态系统碳收支综合研究的科技需求与重要科学问题

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。     

气候变化对中亚草地生态系统碳循环的影响研究

准确评估草地生产力、碳源/碳汇功能,分析气候变化对草地生态系统碳循环的影响,对于草地资源的合理开发和有效保护至关重要。选取对气候变化以及人类干扰高度敏感的中亚干旱区草地生态系统为研究对象,利用Biome-BGC模型,模拟分析其NPP、NEP的年际变化趋势及其空间分布格局。结果显示：（1）1979-2011年中亚地区草地生态系统NPP年平均值为135.6 gC·m^-2·a^-1,且随着时间的推移呈现出波动下降的趋势,下降速率为0.34 gC·m^-2·a^-1。（2）NEP的年平均值为-8.3 gC·m^-2·a^-1,表现为碳源,且该值随着时间的推移呈现出波动上升的趋势,上升速率为0.58 gC·m^-2·a^-1。（3）NPP高值区域在降水较为丰富的天山山脉附近以及哈萨克斯坦北部。（4）NPP的年际变化与降水量的年际变化趋势基本一致,相关系数为0.52;NPP与温度的相关系数为-0.28,未达到显著相关水平。本研究实现了Biome-BGC模型在中亚干旱区草地生态系统的应用,对评价干旱区草地生态系统碳源/碳汇功能及其在全球碳循环和全球变化中的作用、实现中亚草地生态系统的可持续利用、完善区域和全球碳循环理论体系具有重要意义。     

1980s-2010s内蒙古草地表层土壤有机碳储量及其变化

以我国内蒙古草原为研究区域,结合1982-1988年第二次土壤普查资料以及2011-2012年实地考察数据,构建了基于遥感数据和土壤数据的区域表层土壤有机碳储量估算方法,对研究区1980s和2010s表层土壤有机碳储量、空间分布特征及其变化进行研究,结果表明：(1) 1980s、2010s内蒙古草地表层土壤 (0~20 cm) 有机碳储量分别为2.05 Pg C、2.17 Pg C,土壤有机碳密度约为3.48 kg C·m^-2、3.69 kg C·m^-2,其空间分布上呈现从草甸草原、典型草原、荒漠草原逐渐降低的特征;(2) 1982-2012年间,内蒙古草地表层土壤有机碳储量略有增加,但增加幅度较小,其中草甸草原和典型草原表层土壤有机碳储量增加,荒漠草原则表现为减少。研究结果将为研究区因地制宜地采取固碳措施,实现草地可持续管理提供科学参考。     

区域尺度陆地生态系统碳收支评估方法及其不确定性

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...     

Analysis of spatio-temporal features of a carbon source/sink and its relationship to climatic factors in the Inner Mongolia grassland ecosystem

Global climate change has become a major concern worldwide. The spatio-temporal characteristics of net ecosystem productivity (NEP), which represents carbon sequestration capacity and directly describes the qualitative and quantitative characteristics of carbon sources/sinks (C sources/sinks), are crucial for increasing C sinks and reducing C sources. In this study, field sampling data, remote sensing data, and ground meteorological observation data were used to estimate the net primary productivity (NPP) in the Inner Mongolia grassland ecosystem (IMGE) from 2001 to 2012 using a light use efficiency model. The spatio-temporal distribution of the NEP in the IMGE was then determined by estimating the NPP and soil respiration from 2001 to 2012. This research also investigated the response of the NPP and NEP to the main climatic variables at the spatial and temporal scales from 2001 to 2012. The results showed that most of the grassland area in Inner Mongolia has functioned as a C sink since 2001 and that the annual carbon sequestration rate amounts to 0.046 Pg C/a. The total net C sink of the IMGE over the 12-year research period reached 0.557 Pg C. The carbon sink area accounted for 60.28% of the total grassland area and the sequestered 0.692 Pg C, whereas the C source area accounted for 39.72% of the total grassland area and released 0.135 Pg C. The NPP and NEP of the IMGE were more significantly correlated with precipitation than with temperature, showing great potential for C sequestration.