区域尺度陆地生态系统碳增汇途径及其可行性分析

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。     

中国区域土壤水蚀碳量空间分布及其时间动态

本文利用三次全国土壤侵蚀遥感普查数据和第二次土壤普查土壤有机碳和无机碳密度数据,分析了我国土壤水蚀碳量的空间分布及其时间动态。研究结果表明：我国土壤水蚀碳量为74.61Tg C y^-1,其中有机碳量51.49Tg C y^-1,无机碳量23.12Tg C y^-1。在七大水土流失区中,水蚀有机碳量最多的是西南岩溶区,占总水蚀有机碳量的26.48%;水蚀无机碳量最多的是黄土高原区,占总水蚀无机碳量的67.62%。前者以中度水蚀为主,后者以极强度和强度水蚀为主。80年代中期至90年代中期,我国土壤水蚀碳量共减少了11.66Tg C y^-1,以有机碳迁移量减少为主,占总减少量的81.93%;90年代中期至21世纪初,土壤水蚀碳量依然呈下降趋势,共减少了1.65Tg C y^-1,其中,有机碳迁移量减少了1.514Tg C y^-1,无机碳迁移量减少了0.134Tg C y^-1。     

基于数字相机图像的长白山森林物候模拟

植被物候作为全球植被和陆面过程模型的重要参数,对其状态的准确描述在很大程度上决定着模型的模拟精度。温带森林作为北半球中高纬度地区主要植被类型及全球重要碳源,研究其物候期的变化将提高对区域碳通量的估算精度。本文以长白山阔叶红松林为研究对象,探讨了数字相机图像在物种尺度物候模拟及群落尺度物候模型改进方面的作用,结果如下：（1）物种尺度上,利用数字相机能获取两种植被（红松,蒙古栎）较为准确的物候期（与人工观测数据比较,绝对误差〈3d）;（2）群落尺度上,基于数字相机图像获取的冠层状态数据提高了基于气象数据的物候模型（GSI：growingseasonindex）的模拟精度（R2=0．9）,尤其是秋季物候模拟,为进一步分析群落物候的环境控制因子提供了有力手段。研究表明：数字相机不仅能够提供精确地基于物种尺度的物候数据,还可为遥感物候数据的校正提供参考,同时为生态模型中物候模块的改进及降低区域尺度碳通量模拟不确定性提供了新的思路。     

全球碳计划(GCP)北京办公室:了解区域碳循环研究的桥梁

1 Background The growing realization of anthropogenic climate change has focused the attention of the scientific community, policymakers and the general public on the rising concentration of greenhouse gases, especially CO2 in the atmosphere, and on the c…     

长白山针阔混交林秋季净生态系统水气交换量

Water vapour and CO2 fluxes were measured by the eddy-covariance technique above a mixed needle and broad-leaved forest with affiliated meteorological measurements in Changbai Mountain as part of China‘s FLUX projects since late August in 2002. Net water vapour exchange and environmental control over the forest were examined from September 1 to October 31 in 2002. To quantify the seasonal dynamics, the transition period was separated into leafed, leaf falling and leafless stages according to the development of leaf area. The results showed that (a) seasonal variation of water vapour exchange was mainly controlled by net radiation (Rn) which could account for 78.5%, 63.4% and 56.6% for leafed, leaf falling and leafless stages, respectively, while other environmental factors‘ effects varied evidently; (b) magnitude of water vapour flux decreased remarkably during autumn and daily mean of water vapour exchange was 24.2 mg m^-2 s^-1 (100%), 14.8 mg m^-2 s^-1 (61.2%) and 10.3 mg m^-2 s^-1 (42.6%) for leafed, leaf falling and leafless stage, respectively; and (c) the budget of water vapour exchange during autumn was estimated to be 87.1 kg H2O m2, with a mean of 1427.2 g H2O d^-1 varying markedly from 3104.0 to 227.5 g H2O m^-2d^-1.     

高寒植被类型及其植物生产力的监测

监测并分析了高寒草甸二种不同植被类型的生态环境条件、植物种类组成、生物量变化规律及其差异。研究表明：距离相近且海拔高度基本相同的矮蒿草草甸和金露梅灌丛草甸二种群落内部,由于受地形部位影响,虽然降水基本相同,但地表受热及蒸发量不同,土壤湿度存在明显差异。受上述环境条件特别是受土壤温湿度条件的限制,二种群落内的植物种类不同,地下、地上生物量的变化也不同,一般在山地阴坡主要分布着以金露梅灌丛为优势种外,多以线叶蒿草、小蒿草、羊茅、及其它杂草类为伴生种的金露梅灌丛草甸植被类型,而主要分布于滩地的矮蒿草草甸多以垂穗披碱草等植物为伴生种的湿中性植被类型,属典型的高寒草甸植被类型。生物量监测结果的比较分析表明,群落的地上生物量为：矮蒿草草甸 > 金露梅灌丛草甸;地下生物量随植被类型的不同,其峰值与谷值出现时间不一致。年内地下净生产量为：金露梅灌丛草甸 > 矮蒿草草甸。地下生产量周转值为：矮蒿草草甸 > 金露梅灌丛草甸。     

我国水循环的生物学过程研究进展

作为IGBP核心计划之一的水循环与生物圈相互作用(BAHC)研究一直是国际学术研究的前沿性热点课题。本文从森林水文生态、山坡水文学、防护林水土保持效益、水生生态系统净化作用等方面,综述了我国在水循环与生物圈相互作用研究方面的进展。并指出了从水循环的生物过程来分析我国的水资源安全、西部地区的生态环境建设和经济开发战略问题,探讨东西部协调发展模式和生态系统与水资源管理方略时必须解决的有关科学问题。     

生态系统观测研究网络在地球系统科学 中的作用

地球系统科学是以地球系统为研究对象, 重点研究各圈层、各要素以及自然和人为现象 之间相互作用关系的科学, 是在科学技术自身发展和社会需求共同推动下发展起来的新兴学科。 地球系统科学概念的提出是为了解决全球性的资源和环境问题的需要, 是地球科学向综合集成 方向转变的重要阶段。目前在地球系统科学思想的指导下, 在全球规模上已经组织了一系列重要 国际联合研究计划, 企图组织全球的科学家协作推动地球科学的发展。地球系统科学发展离不开 对地球系统要素和圈层的物理、化学和生物过程的综合观测工作的支持。自20 世纪80 年代以 来, 一些国家、国际组织和国际合作项目都纷纷建立了国家、区域甚至全球尺度的观测、监测和信 息共享网络。国际长期生态研究网络(ILTER) 自20 世纪80 年代开始建设, 其目的是对生态过程 进行长期的监测, 研究各种生态因子的相互作用及生态过程, 从而揭示出生态系统和环境的长期 变化, 为生态系统评价及管理提供科学依据。 中国生态系统研究网络(CERN) 始建于1988 年, 在中国生态系统动态观测、科学研究和试验 示范方面发挥了重要作用, 2005 年在CERN 的基础上, 由国家科技部组织开始建立中国国家生 态系统观测研究网络(CNEN) , 目前已经遴选出了53 个台站, 开始对农田、森林、草地( 含荒漠) 和 水体( 湖泊和海湾) 的动态进行观测研究, 该网络必将成为全球地球观测系统(GEOSS) 的重要组 成部分, 在我国地球系统科学发展的历程中发挥重要作用。本文主要从发展地球系统科学角度, 讨论生态系统观测研究网络在地球系统科学中的作用。     

中国温带草地地上生产力沿降水梯度的时空变异性

研究生态系统生产力沿空间降水梯度的时空变异性是认识生态系统对降水变化的响应特征及适应机理的有效途径. 利用内蒙古草原自东向西的天然降水梯度, 采用样带研究方法, 结合多年实测资料, 系统分析了中国温带草地生态系统地上净初级生产力(ANPP)沿降水梯度的时空变异性. 结果表明, 沿样带自西南向东北, 草地生态系统ANPP显著增加, 荒漠草原、典型草原、草甸草原的ANPP分别为60.86, 167.14和288.73 g∙m^-2∙a^-1; 随着年均降水量(MAP)的增加, ANPP呈指数增加趋势(ANPP=24.47e^0.005MAP, R²=0.48); 温度也对ANPP造成了一定的影响, ANPP随温度的升高而降低. 同时考虑降水和温度协同作用的湿润度指数(K)能明显增强对ANPP的空间变异的解释能力(ANPP=2020.34 K^1.24, R²=0.57). 对于ANPP在时间上的变异性, 研究发现, 沿该样带的空间降水梯度, 随干旱的加剧, ANPP的年际变异性逐渐增强, 但ANPP的年际变异性与年降水总量的年际变异性并不具有显著的相关性. 对所有的草地类型, ANPP的年际变异性均大于降水的年际变异性, 二者的差异(ANPP变异性/降水变异性)在荒漠草原最大, 草甸草原最小. 本研究结果表明, 越是在干旱的地区, 不但草地的ANPP越低, 其年际变异性也越强, 未来气候变化可能通过降水频率/大小、植被生长潜力和物种多样性等多方面的变化从而对该区域的生态系统ANPP的时空变异性产生重大影响.     

亚热带人工林水分利用效率的季节变化及其环境因子的影响

中国科学院千烟洲红壤丘陵试验站地处亚热带季风气候区,其植被类型主要为人工针叶林.研究采用涡度相关技术观测结果计算了2003年和2004年的植被水分利用效率(WUE)季节变化.适逢2003年极端干旱,降雨量远远低于多年(1985～2002)平均水平,其中7月份降水量仅是多年平均值的2.8%,气温却高于平均水平3℃,而2004年的气象条件与多年平均水平接近,这为研究WUE的环境控制作用提供了天然的条件.经研究发现千烟洲试验站的降水多集中于春季,而夏季则存在明显的季节性干旱现象,从而导致了该区域特殊的植被WUE季节变化模式.WUE的季节变化与冠层蒸发散(Fw)和总初级生产力(GPP)的季节动态大致相反,在夏季达到最小值,而在冬季则达到最大值.在冬季GPP和Fw随气温和大气饱和水汽压差(VPD)的增加而增加,且GPP和Fw的增加速率比较接近;而在干旱的夏季,GPP和Fw却随气温和VPD的增加而降低,并且GPP随气温和VPD变化而降低的速率要远远大于Fw,这破坏了GPP和Fw的平衡关系,并进一步改变了WUE的保守性,最终导致夏季WUE的降低.夏季干旱期土壤水分的亏缺和高强度的辐射也都是造成该生态系统WUE降低的原因.在冬季该生态系统植被的光合和蒸腾作用主要受控于环境因素,而受植被本身气孔行为的控制作用相对较弱.在夏季植被的Fw主要受植被本身气孔行为的限制作用,而植被的GPP则受环境因素和植被本身气孔行为的双重限制.