典型森林生态系统碳交换的机理模拟及其与观测的比较研究

CEVSA模型是一个基于生理生态过程模拟植物—土壤—大气系统能量交换和水碳氮耦合循环及其对环境变化响应和适应的机理模型,在区域和全球尺度上得到广泛应用,但缺乏在生态系统尺度上的验证。本研究对CEVSA模型中碳循环关键过程的定量表达进行了重要改进：将模型的模拟时间步长由“旬”改为“日”;增加了物候参数化的子程序;调整了生物量的分配方案;基于碳平衡模拟叶面积指数的季节动态等。分别使用改进前后的CEVSA模型模拟了3类典型森林生态系统碳交换的季节动态,模拟的结果与通量观测进行了比较分析。结果表明,改进后的CEVSA模型能更好地模拟不同类型森林生态系统碳交换的季节动态,但在不同生态系统的不同时段,模型模拟的结果与通量观测相比还有一定的偏差,模型在碳交换关键过程对环境变化的响应和适应,尤其是针叶林光合作用对温度变化的响应和适应,以及生态系统对高温和水分亏缺的响应和适应等方面的模拟还需要进一步的改进和验证。     

继承先生遗志 实现跨越发展——纪念黄秉维先生诞辰100周年

<正>黄秉维先生是当代中国地理学研究的主要组织者和带头人,曾长期担任中国科学院地理研究所所长、名誉所长,中国地理学会理事长、名誉理事长。他开拓了热量和水分平衡、化学物理和生物地理群落等自然地理三大方向,组织了中国水土保持、综合自然区划及热量与水分平衡等重大课题的研究,提出了开展陆地地球系统科学与区域可持续发展研究新方向。他提倡学科交叉,强调综合研究,重视理论与实践相结合,主张地理学研究为国家建设服务。     

1981–2010年中国散射光合有效辐射的估算及时空特征(英文)

Photosynthetically active radiation(PAR) is the energy source of plant photosynthesis, and the diffuse component can enhance canopy light use efficiency, thereby increasing the carbon uptake. Therefore, diffuse PAR is an important driving factor of ecosystem productivity models. In this study, we estimated the diffuse PAR of over 700 meteorological sites in China from 1981 to 2010 using an empirical model based on observational data from Chinese Ecosystem Research Network(CERN) and China Meteorology Administration. Then we derived the spatial data set of 10 km monthly diffuse PAR using ANUSPLIN software, and analyzed the spatiotemporal variation characteristics of diffuse PAR through GIS and trend analysis techniques. The results showed that:(1) The spatial patterns of annual average diffuse PAR during 1981–2010 are heterogeneous across China, lower in the northeast and higher in the west and south. The nationwide average value for 30 years ranges from 6.66 mol m-2 d-1 to 15.27 mol m-2 d-1, and the value in summer is the biggest while the value in winter is the smallest.(2) There is an evident increasing trend of annual diffuse PAR during recent 30 years, with the increasing amplitude at 0.03 mol m-2 d-1/10a. But a significant declining trend is shown in the first 10 years, and obvious anomalies can be seen in 1982, 1983, 1991 and 1992. And there is a downtrend in spring and an uptrend in all the other seasons.(3) The spatial distribution of temporal variation rates of diffuse PAR is inhomogeneous across the country, generally decreasing in the north and increasing in the south.     

区域尺度陆地生态系统固碳速率和增汇潜力概念框架及其定量认证科学基础

陆地生态系统固碳速率、增汇潜力及其定量认证研究不仅是应对气候变化的急迫需求,更是地球系统碳循环科学研究的核心任务,也是陆地生态系统管理的科学基础。在过去20多年的碳管理实践中发展了许多增汇技术,同时也提出了许多关于陆地生态系统固碳速率和增汇潜力的科学概念、以及碳汇计量和认证的方法。但不同行业、不同学科在各自的科学研究和实践活动中对相关概念的理解存在较大差异,甚至是十分混乱的。本文从陆地生态系统固碳的基本概念出发,系统性地阐述了生态系统固碳量、固碳速率、固碳潜力等相关概念;并根据增汇技术实现的难易程度分析了现实固碳潜力、社会经济固碳潜力、技术固碳潜力和理论固碳潜力、以及《京都议定书》认可的固碳潜力等相关概念;最后阐述了碳汇定量认证、分析和评价的时间连续清查法、空间代替时间参照系法、限制因子分析法等碳汇定量认证方法的科学基础、局限性和不确定性。通过对区域尺度陆地生态系统固碳速率和增汇潜力的概念框架及其定量认证科学基础开展系统性的探讨,期望能够引起中国学术界和相关行业部门的重视,推动碳汇相关概念使用的科学化和碳汇定量认证标准化,为中国固碳速率、增汇潜力的计量、报告、认证和核查方法论和技术体系的建立奠定基础。     

区域尺度陆地生态系统固碳速率和潜力定量认证方法及其不确定性分析

区域尺度陆地生态系统固碳速率和潜力定量认证的方法及其不确定性分析是国家应对气候变化的重要基础工作。目前国内外对于陆地生态系统碳汇以及增汇潜力计量方法已经开展了大量的研究,提出了温室气体排放清单的计量方法,CDM（清洁发展机制）造林再造林项目碳汇的计量方法,以及土地利用变化碳汇计量等方法,国家温室气体清单的方法仅适用于国家范围的碳汇计量,对于区域碳汇计量却十分粗略。CDM造林再造林项目仅局限于森林管理等项目,而未涵盖将来可能列入碳汇目标的其它生态系统增汇管理措施。目前,关于森林、草地、农田等区域尺度生态系统碳汇计量还没有形成统一的、标准化的方法体系。本文对IPCC国家尺度的碳排放和陆地增汇技术评估方法体系、土地利用对陆地碳源汇影响的评价方法、以及人为管理措施下陆地生态系统增汇效应计量方法进行了详细的阐述,并对每种计量方法的不确定性进行分析,期望为中国陆地生态系统固碳速率、增汇潜力的计量、报告、认证和核查方法论和技术体系的建立提供依据。     

三种主要干扰造成中国森林植被向大气中的碳排放量

对重要干扰过程导致森林植被向大气中的碳排放量进行评估,对于合理评估森林碳汇功能及其在应对全球气候变化中的作用是有重要意义的。本文基于有关森林干扰发生情况的林业统计资料和有关干扰引起生物量C转移过程与比例的假设条件,估算了近20年来采伐、火灾与病虫鼠害三种主要干扰每年从森林植被直接排放到大气中的C量。结果表明,近20年来,中国森林遭受了比较强烈的采伐、火灾与病虫鼠害干扰,并且这三种干扰在进入21世纪后有着比较明显的增加趋势。相应地,在1990-2009年间,采伐、火灾与病虫鼠害的C排放量年均分别为3425.16万tC、161.29万tC、428.80万tC,合计为4015.24万t。三种干扰的总C排放量在1990-1999年间年均为3079.40万t,在2000-2009年间年均为4951.09万t。从不同森林类型分布区的排放来看,中国森林主要干扰的年均C排放量及其年代际变化呈现比较明显的区域特征。干扰对中国森林碳平衡有着重大影响,针对干扰的森林管理可能具有较大的增汇潜力,并且在未来有关森林与陆地生态系统碳收支的模型研究中需考虑主要干扰的影响。     

全球森林生态系统净初级生产力的空间格局及其区域特征

净初级生产力(Net Primary Productivity)是生态系统碳循环过程中的一个重要组成部分,森林生态系统的NPP占全球陆地生态系统的65%,深入了解全球森林生态系NPP的空间变异规律,是理解全球碳收支格局的基础。本论文以收集获得的野外站点实测NPP数据为基础,对全球森林生态系统NPP的空间分布格局及其区域特征进行综合分析得出:全球森林生态系统的NPP呈现出随着纬度升高而降低的趋势,北半球森林生态系的NPP随着纬度的升高显著降低,南半球森林生态系统的NPP则纬向规律不显著。全球各个大洲之间森林生态系统的NPP整体上差异不显著,只有南美洲森林生态系统的NPP显著高于亚洲、欧洲和北美洲的森林生态系统。全球森林生态系统的NPP呈现出从寒冷性气候区域向温暖性气候区域逐渐增大的趋势。经典的Miami模型能够较合理地估算当前气候条件下森林生态系统NPP的空间分布格局。在全球尺度上,年均温(r~2约为0.50)较年降水(r~2约为0.40)与森林生态系统的NPP有更强的相关性。这些研究结果为进一步探讨全球陆地生态系统碳源汇功能奠定了一定的基础。     

世界三大生态网——中国生态系统研究网络(CERN)

为了对生态系统和环境的变化状况进行监测,进而寻求解决资源和环境问题的途径和方法,中国科学院筹建了中国生态系统研究网络(CERN)。     

土地利用方式对内蒙古典型草地生态系统碳氮固持的影响(英文)

To explore the optimal land-use for soil carbon(C) sequestration in Inner Mongolian grasslands,we investigated C and nitrogen(N) storage in soil and soil fractions in 8 floristically and topographically similar sites which subjected to different land-use types(free-grazing,grazing exclusion,mowing,winter grazing,and reclamation).Compared with free-grazing grasslands,C and N storage in the 0-50 cm layer increased by 18.3%(15.5 Mg C ha-1) and 9.3%(0.8 Mg N ha-1) after 10-yr of grazing exclusion,respectively,and 21.9%(18.5 Mg C ha-1) and 11.5%(0.9 Mg N ha-1) after 30-yr grazing exclusion,respectively.Similarly,soil C and N storage increased by 15.3%(12.9 Mg C ha-1) and 10.2%(0.8 Mg N ha-1) after 10-yr mowing,respectively,and 19.2%(16.2 Mg C ha-1) and 7.1%(0.6 Mg N ha-1) after 26-yr mowing,respectively.In contrast,soil C and N storage declined by 10.6%(9.0 Mg C ha-1) and 11.4%(0.9 Mg N ha-1) after 49-yr reclamation,respectively.Moreover,increases in C and N storage mainly occurred in sand and silt fractions in the 0-10 cm soil layer with grazing exclusion and mowing.Our findings provided evidence that Inner Mongolian grasslands have the capacity to sequester C and N in soil with improved management practices,which were in the order:grazing exclusion > mowing > winter grazing > reclamation.     

千烟洲中亚热带人工林生态系统CO_2通量的季节变异特征

作为中国陆地生态系统通量网络(ChinaFLUX)的组成部分,利用涡度相关技术对千烟洲中亚热带人工林生态系统CO2通量进行了长期观测．本研究集中探讨了千烟洲人工林2003年和2004年净生态系统CO2交换量(NEE)、生态系统呼吸(Re)和总生态系统CO2交换量(GEE)的季节变异特征及其源汇状况与强度．研究结果表明:(i)NEE,Re和GEE具有明显的季节变化趋势且密切相关,冬季和干旱期量级较低而夏季量级较高．(ii)光照、温度和水分条件是控制千烟洲人工林生态系统NEE,Re和GEE季节动态的主导因素．光照是控制NEE的主要因素,而温度和水汽压差共同影响着NEE,但水汽压差对NEE的影响作用更强．在适宜光照条件下,干旱胁迫会造成千烟洲人工林生态系统碳吸收的适宜温度范围明显降低．温度和降水的协同作用共同控制着Re．(iii)2003年和2004年千烟洲人工林生态系统NEE,Re和GEE分别为-387．2和-423．8 g C·m-2,1223．3和1442．0 g C·m-2,-1610．4和-1865．8 g C·m-2,这表明千烟洲人工林生态系统具有较强碳吸收能力．