陆地生态系统碳循环及其机理研究的地球信息科学方法初探

针对陆地生态系统碳汇/源的时空格局、碳循环过程的驱动机制及未来情景等前沿科学问题,提出陆地碳循环研究的地球信息科学方法,采用陆地生态系统碳通量/储量与碳循环过程的综合网络观测、生物过程的适应性实验研究以及河流碳输运过程研究为支撑系统的自下而上途径、与以土地利用/土地覆被变化和对地观测数据生态参量反演为基础的自上而下研究途径、经相互验证和尺度转换模型实现有机结合的研究方法,开展综合观测、调查、比对分析、模拟和评价研究,把握陆地生态系统碳循环的格局与过程规律,辨析自然和人为因素对陆地生态系统碳循环过程的影响,探讨全球气候变化条件下陆地生态系统碳循环过程的演变趋势。     

干旱区土地退化与荒漠化对土壤碳循环的影响

荒漠化是干旱区的最为严重生态退化问题,它的发生和发展对干旱土壤碳循环有着重要的影响.土壤是全球陆地生态系统最大的碳库,土壤中碳的固存和向大气的释放直接关系到全球气候的变化.干旱土壤占全球陆地总面积的40%,因此,它在全球碳循环中占有重要的地位.干旱区土地退化和荒漠化对土壤碳循环的影响包括两个主要方面:①它促进了SOC和无机碳的矿化,使之向大气释放CO2,增加了温室效应;②由于荒漠化增加了大气尘埃含量,减少了辐射,在一定程度上间接地缓解了土壤碳的损失.文章综述了近年来相关研究的进展,评价了干旱区土壤碳的固存和在缓解温室效应方面的潜在能力.讨论了干旱荒漠化地区对全球碳平衡的贡献和在干旱区促进土壤碳固存的基本策略.     

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。     

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     

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。     

河流碳循环对全球变化的响应与反馈

河流连接陆地生态系统和海洋两大活动碳库,构成全球碳循环的一个关键环节。河流碳的输出及循环过程与近岸水域环境、海洋碳库变动及全球气候系统紧密相关。有机碳在全球碳循环系统中处于核心地位,了解河流有机碳通量及性质变化是目前河流碳循环研究的重要内容之一。流域面积的大小及气候和环境性质的差异对河流碳的输移及循环过程影响显著。目前,亚洲季风流域尤其是众多的小流域缺乏系统的有关悬移质生源要素的信息。陆地侵蚀-沉积过程控制着河流碳的主要来源和归宿。当前,人类活动主宰着陆地的侵蚀-沉积状况,这在很大程度上表现为加速了陆地生态系统碳库的扰动与再沉积,并加强了河流向海洋的碳输送。     

东北地区陆地碳循环平衡模拟分析

依据陆地碳循环过程 ,基于多年平均气候数据建立陆地碳循环平衡模型 ,并模拟了陆地碳循环平衡状态下 ,我国东北地区陆地碳循环的主要碳通量 ,其中 ,东北地区植被潜在净第一性生产力 (NPP)估算为 5.1 6× 1 0 8t C/a,NPP的分布由于受纬度地带性、经度地带性等植被、气候和地形因素的综合影响 ,总体呈现从东南到西北递减的趋势 ,东北地区植被潜在年凋落物速率为 5.1 6× 1 0 8t C/a,凋落物年矿化分解速率为 3.61× 1 0 8t C/a,凋落物年腐殖化速率为 1 .55× 1 0 8t C/a,凋落物碳库为 4.67× 1 0 8t C,土壤有机碳年分解速率为 1 .55× 1 0 8t C/a。通过探讨各主要碳库和碳通量的大小以及空间分布特点 ,描绘了东北地区陆地碳循环平衡状态的空间格局。研究表明 NPP、凋落物碳库和土壤碳库的分解速率对于整个陆地碳循环过程是很重要的。     

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。     

北极地区碳循环研究意义和展望

全球变暖引发了北极地区的快速变化。北极地区苔原冻土带退化、海冰面积退缩和厚度变薄将使北极生态系发生重要变化 ,因而引起碳的生物地球化学循环过程变异。为精确评估北极地区对人为大气CO2 的吸收通量 ,围绕北极苔原、边缘海和极区海域的碳循环研究引起了重视。调查表明 ,北冰洋和亚北冰洋海冰区是海洋吸收大气CO2 的重要汇区 ,北冰洋具有吸收大气CO2 约 1×GtC/a的能力 ,北冰洋夏季冰缘区的长光照和高生产力促进了对大气CO2 的吸收能力 ,北冰洋深水环流和通风作用也有利于表层碳向深水转移。最近有些调查表明 ,如温度继续升高 ,北极苔原有可能从碳汇转变成大气碳源。国际上正加强北极地区碳循环研究的规划和计划 ,企图通过改进现场调查观测手段以及研究方法 ,来定量研究和模式预测变化中北极地区的碳汇潜力及其对地球气候的影响。     

碳同位素在草地生态系统碳循环中的应用与展望

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。     

大黑山森林公园旅游资源及其开发前景

位于四川西南部金沙江北岸攀枝花市的大黑山，自然景观清幽秀丽，人文景观传奇优美，２１世纪的大黑山森林公园，必将成为中国西南地区的旅游避暑胜地。     

THE LIFE-CYCLE OF MINERAL CONSUMPTION IN REGIONAL DEVELOPMENT AND ITS IMPLICATION

Ｉ.ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｒｏｕｇｈｏｕｔｈｉｓｔｏｒｙｍｉｎｅｒａｌｓｈａｖｅｂｅｅｎａｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔｆａｃｔｏｒｉｎｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｓｏｃｉｅｔｉｅｓａｎｄｃｉｖｉｌｉｚａｔｉｏｎ.ＴｈｅｖｅｒｙｏｂｖｉｏｕｓｉｍｐａｃｔｏｆｍｉｎｅｒａｌｓｏｎＭａｎ’ｓｅｖｏｌｕｔｉｏｎｃａｎｂｅｔｒａｃｅｄｉｎｔｅｒｍｓｏｆＭａｎ’ｓａｃｑｕａｉｎｔａｎｃｅｗｉｔｈｍｉｎｅｒａｌｓ—ｔｈｅＰｒｅｓｔｏｎｅＡｇｅ,ｔｈｅＳｔｏｎｅＡｇｅ,ｔｈｅＢｒｏｎｚｅＡｇｅ,ｔｈｅＩｒｏｎＡｇｅ,…     

INTEGRATED LANDSCAPE ANALYSES OF CHANGE OF MIOMBO WOODLAND IN TANZANIA AND ITS IMPLICATION FOR ENVIRONMENT AND HUMAN LIVELIHOOD

Landscapes bear witness to past and present natural and societal processes influencing the environment and human livelihoods. By analysing landscape change at different spatial scales over time the effects on the environment and human livelihoods of various external and internal driving forces of change can be studied. This paper presents such an analysis of miombo woodland surrounding the Mkata plains in central Tanzania. The rich natural landscape diversity of the study area in combination with its historical and political development makes it an ideal observation ground for this kind of study. The paper focuses on long‐term physical and biological changes, mainly based on satellite information but also on field studies and a review of documents and literature. The miombo woodlands are highly dynamic semi‐arid ecosystems found on a number of nutrient‐poor soil groups. Most of the woodlands are related to an old, low‐relief geomorphology of erosion surfaces with relatively deep and leached soils, or to a lesser extent also on escarpments and steep Inselberg slopes with poor soils. Each period in the past has cast its footprints on the landscape development and its potential for a sustainable future use. On a regional level there has been a continual decrease in forest area over time. Expansion of agriculture around planned villages, implemented during the 1970s, in some cases equals the loss of forest area (Mikumi‐Ulaya), whilst in other areas (Kitulangalo), the pre‐independence loss of woodland was small; the agricultural area was almost the same during the period 1975–1999, despite the fact that forests have been lost at an almost constant rate over the same period. Illegal logging and charcoal production are likely causes because of the proximity to the main highway running through the area. Contrasting to the general regional pattern are the conditions in a traditional village (Ihombwe), with low immigration of people and a maintained knowledge of the resource potential of the forest with regards to edible plants and animals. In this area the local community has control of the forest resources in a Forest Reserve, within which the woody vegetation has increased in spite of an expansion of agriculture on other types of village land. The mapping procedure has shown that factors such as access to transport and lack of local control have caused greater deforestation of certain areas than during the colonial period. Planned villages have furthermore continued to expand over forest areas well after their implementation, rapidly increasing the landscape fragmentation. One possible way to maintain landscape and biodiversity values is by the sustainable use of traditional resources, based on local knowledge of their management as illustrated by the little change observed in the traditionally used area.     

北极陆架沉积碳埋藏及其在全球碳循环中的作用

陆架边缘海有机碳的堆积速率比大洋高一个数量级 ,全球大约有 80 %以上的沉积有机碳埋藏于陆架地区。北极陆架是世界上最大的陆架 ,占全球陆架面积的 1 / 4 ,然而由于相关的工作较少 ,目前对北极沉积有机碳埋藏情况及其对全球的贡献还知之甚少。北极地区沉积有机碳埋藏主要取决于生物泵 ,而生物泵过程一个主要的限制因子是海冰的覆盖。近几十年来随着全球变暖 ,北极海冰覆盖面积正在快速减小。本文从北极沉积有机碳的来源、河流携带的沉积物输入、海冰覆盖率、营养盐来源等方面初步讨论了陆源输入和生物泵过程对沉积碳来源和埋藏时空变化的影响。结合两次北极考察的初步结果指出 ,全球变暖很可能使北极陆架边缘海成为沉积有机碳的高效汇区。     

西双版纳原始热带季节雨林净初级生产力

研究了西双版纳原始热带季节雨林生物量增量、凋落量、叶虫食量和净初级生产量.该雨林年平均净初级生产量为25.764 t/hm2.a,其中各层次的净初级生产量分别为:乔木层23.972 t/hm2.a(占总净初级生产量的93.04 %)、灌木层0.749 t/hm2.a (占2.91 %)、木质藤本层0.431 t/hm2.a(占1.67 %)、草本层0.612 t/hm2.a(占2.38 %).乔木层净初级生产量分配为:凋落量11.566 t/hm2.a、叶虫食量0.694 t/hm2.a和生物量增量11.712 t/hm2.a.     

三水云东海湿地的变迁及其保护利用

分析了云东海湿地的变迁,指出在秦汉时期云东海曾是珠江三角洲最大的淡水湖泊,从明代至上个世纪末,云东海经历了由湖变田,再由田变塘的演变过程。在此基础上,应用RS与GIS结合的方法,研究了云东海湿地的土地利用现状,指出湿地目前所面临的人类活动、水污染和城市化等方面的威胁,并从地质、地貌、气候和水文等条件探讨了湿地恢复的可行性,最后提出云东海湿地保护和利用的措施。     

伊春河河水溶解态有机碳含量和输出通量的时空变化

在测定了伊春河不同季节河水溶解态有机碳含量和流量的基础上，探讨了ＤＯＳ含量与流量的关系和时空湾化规律，并计算了伊春河ＤＯＣ输出通量。研究结果表明，非冰封期伊春河ＤＯＣ主要来自外源，其含量从上游至下游逐渐升 高。     

现代区域开发的矿产资源需求生命周期研究及意义

矿产资源是社会经济发展的重要物质基础，受社会经济和科学技术发展的限制，各类矿产资源的需求存在着从初始，增长，停滞和衰落的周期性变化以及明显的空间分嘏差异。