陆地表层碳循环模型研究及其趋势

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。     

陆地生态系统碳循环研究进展

近年来,碳循环问题日益成为全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,其中陆地生态系统碳循环又是全球碳循环中最复杂、受人类活动影响最大的部分。本文结合IGBP和IPCC中有关碳循环的最新报告,介绍了全球碳循环中大气、海洋和陆地生态系统等几个主要碳库的大小及特点,并重点介绍了陆地生态系统碳循环及其基本过程。总结了当前陆地生态系统碳循环研究的四种主要方法:清单方法、反演模拟、涡度相关技术和陆地碳循环模式,介绍了它们的各自特点以及存在的问题,并对陆地碳过程中的不确定性进行了详细分析。此外,还简要叙述了当前碳循环研究中待解决的问题和今后的发展趋势。     

陆地生态系统碳-水耦合机制初探

陆地生态系统的碳循环和水循环是当前全球变化研究的热点。大量的研究已经表明两者之间具有密切的 耦合作用。但是目前对于两者的耦合关系和耦合机制还缺乏系统的分析和总结。本文在综合相关研究的基础上,对 陆地生态系统碳- 水耦合的基本过程和基本作用机制作了概括。我们认为陆地生态系统碳- 水耦合过程共包括土 壤- 植被节点、植被- 大气节点(气孔节点)、土壤- 大气节点和生化节点4 个碳- 水耦合节点。碳- 水间的生化反应、气 孔对光合- 蒸腾的共同控制和优化调控作用、生态系统对碳、水循环的同向驱动机制分别是陆地生态系统碳- 水耦 合的生物化学、生物物理学和生态学基础,共同构成了碳- 水耦合的基本作用机制。我们还用水分利用效率(WUE) 概念对碳- 水耦合过程中的碳/水耦合比例关系作了探讨。     

陆地生态系统碳—水耦合机制初探

陆地生态系统的碳循环和水循环是当前全球变化研究的热点。大量的研究已经表明两者之间具有密切的耦合作用。但是目前对于两者的耦合关系和耦合机制还缺乏系统的分析和总结。本文在综合相关研究的基础上,对陆地生态系统碳-水耦合的基本过程和基本作用机制作了概括。我们认为陆地生态系统碳-水耦合过程共包括土壤-植被节点、植被-大气节点（气孔节点）、土壤-大气节点和生化节点4个碳-水耦合节点。碳-水间的生化反应、气孔对光合-蒸腾的共同控制和优化调控作用、生态系统对碳、水循环的同向驱动机制分别是陆地生态系统碳-水耦合的生物化学、生物物理学和生态学基础,共同构成了碳-水耦合的基本作用机制。我们还用水分利用效率（WUE）概念对碳-水耦合过程中的碳/水耦合比例关系作了探讨。     

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。     

陆地生态系统氮状态对碳循环的限制作用研究进展

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。     

全球变化对陆地生态系统的影响研究

在对前人研究成果分析总结的基础上,介绍了大气温室气体含量增加、气候变暖、海平面上升等全球变化的事实,认为全球变化很大程度上取决于自然的变异,但人为活动也是不可忽视的主要原因.从水热平衡失调、气候异常、海平面上升、快速荒漠化和生物多样性减少等方面探讨了全球变化对农业生态系统中粮食种植、畜牧业生产、农业自然灾害的影响,森林生态系统、水生态系统和生物多样性的变化,以及全球变化对陆地生态系统影响的地域差异,不同生态系统对于全球变化响应的变化.最后探讨了今后研究面临的形势和任务.     

陆地生物圈动态模式:生态系统模拟的发展趋势

陆地生物圈是一个通过能量,水及各个化学要素与大气及物理气候系统进行交换而相互作用的动态系统。由于生物圈平衡模式有很多局限性,目前迫切需要发展新一代模式－生物圈动态模式,用来在全球变化的背景下评价和预测陆地生物圈初级生产力和生物地球化学循环。陆地生物圈动态模式的目的是模拟自然和人类活动扰动导致的陆地生态系统中的动态变化,以及陆地生物圈与大气之间能量,水和碳循环之间的相互作用。开发生物圈动态模式的关键差距并不在于我们没有构建模式源代码的能力,而在于不能很好地描述经验与构建模式所应用的要领之间的联系,尤其是缺乏构模式所必需的数,以及对陆地生态系统复杂机理的认识尚不完整,对如何提高和扩展我们已有的知识以及如何对模式进行验证缺乏了解。数据,模式结构,参数库和预测不确定性之间的相互作用将会推动生物圈动态模式的进步与发展。     

陆地碳循环研究进展

近年发表的关于陆地碳循环的国内外论著反映出如下观点 :1陆地主要的碳库 -陆地生物圈、土壤圈和岩石圈的碳贮量分别为 560 Pg C、 1 40 0～ 1 50 0 Pg C(有机碳 )、 2 .0× 1 0 7Pg C(有机碳 ) ,其中岩石圈中化石燃料的贮量约为 50 0 0～ 1 0 0 0 0 Pg C;2大气 CO2“未知汇”的量大概在 0 .7～ 3.1 Pg C之间 ,“未知汇”可能存在于中纬度地区 ;3土地利用与土地覆被变化造成的 CO2 排放量估计值差异较大 ,可能在 0 .6～ 3.6Pg C之间 ;4陆地碳循环模型已从静态模型发展到动态模型 ,而且更加注重大气 CO2 浓度增加和 LUCC对碳循环的影响以及 C、 N、 P和 S等循环的耦合作用。     

中国陆地土壤有机碳库的估算

土壤是陆地生态系统的核心之一,土壤有机碳库是陆地碳库的主要组成部分,在陆地碳循环研究中有着重要的作用,因而了解土壤碳循环是研究中国陆地生态系统碳循环的基础,确定土壤有机碳的储量、空间分布、对土壤碳循环的研究具有重要意义。根据中国和线次土壤普查得到的土壤各类型分布面积,采样数据、土壤有机质含量,运用ＧＩＳ技术,来估算土壤碳库。经过计算,中国陆地生态系统土壤有机碳总量为１００１．８×１０＾８ｔ,平均碳     

西藏高原地区陆地生态系统碳素循环平衡模拟

1IntroductionWith greatest concentration, carbon dioxide (CO2) is most sensitive to climate change among all the greenhouse gases. Since the Industrial Revolution, CO2 content emitted into the atmosphere has increased rapidly, due to the use of fossil fuels. According to estimations, CO2 concentration in the atmosphere has increased from 280 ppm in the early period of the Industrial Revolution (Melillo etal., 1995) to 368 ppm at present (Keeling and Whorf, 2000). It is universally accept…     

Simulation of terrestrial carbon cycle balance model in Tibet

Based on climate material, the simplified terrestrial carbon cycle balance (TCCB) model was established, which is semi-mechanism and semi-statistics. Through TCCB model, our estimate indicates that the southeastern part of the Tibetan Plateau has much higher carbon content, and we have calculated the litter carbon pool, NPP, carbon fluxes and described their spatial characteristics in this region. Based on the TCCB model simulation, NPP in Tibet is 1.73×108 tC/a, soil organic input rate is 0.66×108 tC/a, litter mineralization rate is 1.07×108 tC/a, vegetation litterfall rate is 1.73×108 tC/a, the litter carbon pool is 7.26×108 tC, and soil decomposition rate is 309.54×108 tC/a. The carbon budget was also analyzed based on the estimates of carbon pool and fluxes. The spatial distributions of carbon pools and carbon fluxes in different compartments of terrestrial ecosystem were depicted with map respectively in Tibet. The distribution of NPP, vegetation litterfall rate, litter, litter mineralization rate, soil organic input rate and the soil decomposition rate were abstracted with temperature, precipitation, fractional vegetation and land feature.     

Carbon sink response of terrestrial vegetation ecosystems in the Yangtze River Delta and its driving mechanism

The carbon cycle of terrestrial ecosystems is influenced by global climate change and human activities.Using remote sensing data and land cover products,the spa-tio-temporal variation characteristics and trends of NEP in the Yangtze River Delta from 2000 to 2020 were analyzed based on the soil respiration model.The driving influences of eco-system structure evolution,temperature,rainfall,and human activities on NEP were studied.The results show that the NEP shows an overall distribution pattern of high in the southeast and low in the northwest.The area of carbon sinks is larger than that of the carbon sources.NEP spatial heterogeneity is significant.NEP change trend is basically unchanged or signif-icantly better.The future change trend in most areas will be continuous decrease.Compared with temperature,NEP are more sensitive to precipitation.The positive influence of human activities on NEP is mainly observed in north-central Anhui and northern Jiangsu coastal ar-eas,while the negative influence is mainly found in highly urbanized areas.In the process of ecosystem structure,the contribution of unchanged areas to NEP change is greater than that of changed areas.     

Estimation of soil organic carbon reservoir in China

1 IntroductionResearch on global change has aroused many scientists' attention to the balance, storage and spatial distribution of carbon in the terrestrial ecosystem. The carbon stored in soil is 2.5-3 times as much as that stored in plants[1,2], so the distribution and conversion of carbon in humus has become one of the global research foci on organic carbon at present[3]. Organic carbon and nitrogen contents in soils are not only important components of soils but also the most important eco…     

Estimation of soil organic carbon reservoir in China

The paper respectively adopted physio-chemical properties of every soil stratum from 2473 soil profiles of the second national soil survey. The corresponding carbon content of soils is estimated by utilizing conversion coefficient 0.58. In the second soil survey, the total amount of soil organic carbon is about 924.18×108t and carbon density is about 10.53 kgC/m2 in China according to the area of 877.63×106 hm2 surveyed throughout the country. The spatial distribution characteristics of soil organic carbon in China is that the carbon storage increases when latitude increases in eastern China and the carbon storage decreases when longitude reduces in northern China. A transitional zone with great variation in carbon storage exists. Moreover, there is an increasing tendency of carbon density with decrease of latitude in western China. Soil circle is of great significance to global change, but with substantial difference in soil spatial distribution throughout the country. Because the structure of soil is inhomogeneous, it could bring some mistakes in estimating soil carbon reservoirs. It is necessary to farther resolve soil respiration and organic matter conversion and other questions by developing uniform and normal methods of measurement and sampling.     

陆地表层碳循环与温度反馈机制研究

在考虑人类活动及陆地表层碳循环各要素反馈关系的基础上 ,建立了陆地表层碳循环零维模型 ,对陆地表层碳循环与温度反馈机制进行了研究。零维模型研究碳在陆地表层生物、残落物、土壤有机质、大气中的流动 ,把人类活动及海洋对碳循环的影响作为一种外在强迫加以考虑。它较好地反映了 186 0年至 1997年人类活动对碳循环的影响及温度对碳循环的反馈关系 ,它模拟的大气CO2 含量的变化与实际观测值相近 ;模拟的地表年平均温度的变化趋势与实际观测值及同行的研究结果一致     

气候变化情景下中国陆地生态系统碳吸收功能风险评价

气候变化会对陆地生态系统的碳吸收产生影响,从而改变其碳的源汇功能.因此,评估未来气候变化下陆地生态系统碳吸收功能面临的风险,可以为中国应对气候变化措施的制定和国际碳排放谈判提供科学依据.本文采用大气-植被相互作用模型对气候变化情景下净生态系统生产力进行模拟,运用线性倾向估计方法确定碳吸收功能风险评估标准,对中国陆地生态...     

中国土壤有机碳库及空间分布特征分析

土壤有机碳库是陆地碳库的主要组成部分 ,在陆地碳循环研究中有着重要的作用。根据中国第二次土壤普查实测 2 4 73个典型土壤剖面的理化性质 ,以及土壤各类型分布面积 ,估算中国土壤有机碳库的储量约为 92 4 .1 8× 1 0 8t,平均碳密度为 1 0 .53kg/m2 ,表明中国土壤是一个巨大的碳库。其空间分布总体规律上表现为 :东部地区大致是随纬度的增加而递增 ,北部地区呈现随经度减小而递减的趋势 ,西部地区则呈现随纬度减小而增加的趋势。