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^(13)C稳定同位素在陆地生态系统植物-微生物-土壤碳循环中的应用

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林业科学 2024年第7期60卷 175-190页

作者：白雪娟翟国庆刘敬泽河北师范大学生命科学学院河北省动物生理生化与分子生物学实验室河北省生态环境协同创新中心石家庄050024 河北师范大学生态学博士后科研流动站石家庄050024

绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO_(2),是陆地生态系统的主要碳(C)源,量化光合C在植物-土壤系统间的分配,对于明确C的周转与存留、预测气候变化背景下植被和土壤C库潜力具有重要意义。^(13)C稳定同位素技术具有准确性和易操作性,在C... 详细信息

绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO_(2),是陆地生态系统的主要碳(C)源,量化光合C在植物-土壤系统间的分配,对于明确C的周转与存留、预测气候变化背景下植被和土壤C库潜力具有重要意义。^(13)C稳定同位素技术具有准确性和易操作性,在C循环研究中被广泛应用,为探究植物-土壤系统C分配、土壤微生物群落结构、C利用效率和土壤C矿化为CO_(2)通量变化等特性提供重要技术支撑。本研究首先介绍^(13)C稳定同位素的发展和标记方法,主要有^(13)C脉冲(单次与多次)标记、^(13)C连续标记、借助C_(4)土壤种植C_(3)植物确定^(13)C丰度以及不改变植被条件鉴定自然^(13)C丰度等。其次总结该技术在植物-微生物-土壤系统C循环中的应用:主要包括^(13)C同位素标记在植物-土壤系统C分配,^(13)C自然丰度技术在树木生长轮和植物群落水平C循环、土壤有机C形成与分解过程中的应用;在土壤微生物方面,概述^(13)C稳定同位素在磷脂脂肪酸、氨基糖、芯片-稳定同位素探针、纳米二次离子质谱同位素成像、荧光原位杂交-纳米二次离子质谱技术等微生物标志物上的应用。接着总结^(13)C稳定同位素方法的缺点,即^(13)C样品检测价格昂贵、由于^(13)C分馏作用影响^(13)C丰度检测不准确及^(13)C标记与微生物标志物技术结合对^(13)C标记丰度要求较高等。最后,对未来^(13)C同位素示踪技术研究提出展望:在理论上,需探究^(13)C标记底物在植物-土壤-微生物系统C分配、转化和固持的作用机制和影响机制,构建统计与验证模型;在应用上,应注重交叉学科的运用,将地理信息系统、遥感等地学技术与^(13)C稳定同位素相结合,从更广泛、更全面的角度推进陆地生态系统C循环研究。

关键词： ^(13)C稳定同位素标记技术陆地生态系统碳循环土壤有机碳微生物标志物

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菌根真菌在陆地生态系统碳循环中的作用

植物生态学报 2024年第1期48卷 1-20页

作者：陈保冬付伟伍松林朱永官中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室中国科学院大学

在陆地生态系统中,土壤、植被与大气之间有着可观的碳交换通量,陆地生态系统碳循环也和全球气候变化密切关联。菌根真菌可与绝大多数陆地植物建立菌根共生关系,通过矿质养分-碳交换连接起生态系统地上与地下部分,深度参与和影响陆地生... 详细信息

在陆地生态系统中,土壤、植被与大气之间有着可观的碳交换通量,陆地生态系统碳循环也和全球气候变化密切关联。菌根真菌可与绝大多数陆地植物建立菌根共生关系,通过矿质养分-碳交换连接起生态系统地上与地下部分,深度参与和影响陆地生态系统的碳循环过程。该文从碳的输入,土壤有机质的形成、稳定和分解等4个关键环节分别论述了菌根真菌在陆地生态系统碳循环中的作用。研究表明,菌根真菌在陆地生态系统碳的输入过程中扮演关键角色,其通过改善植物矿质营养,参与植物逆境响应,影响植物的光合作用强度,以及调控植物多样性与生产力之间的关系等多种途径,维持或提高植被初级生产力;大气中的CO2被植物固定后,一部分碳经由菌丝网络输送到土壤中,随后经微生物的分解和转化,与矿物结合或被团聚体包裹而被稳定在土壤中;同时,菌根真菌通过影响根际激发效应和菌丝际生物化学过程,如分泌特定胞外酶,与菌丝际微生物互作,驱动芬顿反应,以及与腐生微生物竞争等,调控土壤有机质的分解和转化过程。考虑到菌根真菌对环境和气候变化的敏感性,该文还探讨了全球变化因子对菌根真菌介导的碳循环过程的影响。最后,该文对未来研究方向进行了展望,并提出以下建议:依托联网研究,全面解析菌根真菌参与陆地生态系统碳循环的机理过程及其环境依赖性;加强定量研究,将菌根真菌的作用纳入生态系统碳循环模型;构建菌根应用技术体系,推进菌根真菌的生态和农业应用,提升陆地生态系统“碳汇”功能,为实现国家碳中和目标和应对气候变化提供可选择的技术方案。

关键词：陆地生态系统碳循环全球变化丛枝菌根真菌外生菌根真菌土壤有机质

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C稳定同位素在陆地生态系统植物-微生物-土壤碳循环中的应用

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林业科学 2024年

作者：白雪娟翟国庆刘敬泽河北师范大学生命科学学院河北省动物生理生化与分子生物学实验室(河北师范大学)河北省生态环境协同创新中心(河北师范大学) 河北师范大学生态学博士后科研流动站

绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO2是陆地生态系统主要碳（C）源，量化光合C在植物-土壤系统间的分配，对于明晰C的周转与存留、预测气候变化背景下植被及土壤C库潜力具有重要意义。13C稳定同位素技术凭借其准确性及易操作性，在C循... 详细信息

绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO2是陆地生态系统主要碳（C）源，量化光合C在植物-土壤系统间的分配，对于明晰C的周转与存留、预测气候变化背景下植被及土壤C库潜力具有重要意义。13C稳定同位素技术凭借其准确性及易操作性，在C循环研究中被广泛应用，为探究植物-土壤系统C分配、土壤微生物群落结构、C利用效率和土壤C矿化为CO2通量变化等特性提供了重要技术支撑。本文首先将13C稳定同位素的发展和标记方法进行了详细介绍，主要介绍了13C脉冲（单次与多次）标记、13C连续标记、借助C4土壤种植C3植物确定13C丰度及不改变植被条件鉴定自然13C丰度的研究方法；其次，总结了该技术在植物-微生物-土壤系统C循环中的应用：主要包括13C同位素标记在植物-土壤系统C分配、13C自然丰度技术在树木生长轮和植物群落水平C循环、土壤有机C形成与分解过程中的应用；在土壤微生物方面，概述了13C稳定同位素在磷脂脂肪酸、氨基糖、芯片-稳定同位素探针、纳米二次离子质谱同位素成像、荧光原位杂交-纳米二次离子质谱技术等微生物标志物上的应用。然后，总结了13C稳定同位素方法的缺点，即：13C样品检测价格昂贵、由于13C分馏作用影响13C丰度检测不准确和13C标记与微生物标志物技术结合对13C标记丰度要求较高等。最后，对未来13C同位素示踪技术的研究提出展望：在理论上，需探究13C标记底物在植物-土壤-微生物系统C分配、转化及固持作用机理与影响机制，构建统计与验证模型；在应用上，应注重交叉学科的运用，将地理信息系统、遥感等地学技术与13C稳定同位素相结合，在更广泛、更全面的角度推进陆地生态系统C循环的研究。

关键词： C稳定同位素标记技术陆地生态系统碳循环土壤有机碳微生物标志物

黑龙江省气象局：攻关陆地生态系统碳吸收监测评估预估技术 003

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黑龙江省气象局：攻关陆地生态系统碳吸收监测评估预估技术

大气环境监测卫星与陆地生态系统碳监测卫星投入使用 15

中国气象报

作者：薄宇矫玲玲

东北森林带是我国“三区四带”生态安全战略格局的重要载体，对调节东北亚地区碳水循环、维护国家生态安全和保障国家森林资源具有重要战略意义。黑龙江省作为东北森林带的重要组成部分，森林面积为2097.7万公顷，森林覆盖率达46.14%... 详细信息

东北森林带是我国“三区四带”生态安全战略格局的重要载体，对调节东北亚地区碳水循环、维护国家生态安全和保障国家森林资源具有重要战略意义。黑龙江省作为东北森林带的重要组成部分，森林面积为2097.7万公顷，森林覆盖率达46.14%，其陆地生态系统碳收支的时空格局及气候?

关键词：陆地生态系统碳吸收监测评估植被净初级生产力黑龙江省气象局生态系统生产力碳收支

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大气环境监测卫星与陆地生态系统碳监测卫星投入使用

生态环境部部长黄润秋：我国90%陆地生态系统类型得到有效保护

人民日报

作者：喻思南王豪

本报北京7月29日电（喻思南、王豪）大气环境监测卫星与陆地生态系统碳监测卫星近日正式投入使用。大气环境监测卫星是世界首颗采用激光主动探测手段的高精度大气环境遥感卫星，利用主动激光、高光谱、多光谱等多种手段综合观测，可对... 详细信息

本报北京7月29日电（喻思南、王豪）大气环境监测卫星与陆地生态系统碳监测卫星近日正式投入使用。大气环境监测卫星是世界首颗采用激光主动探测手段的高精度大气环境遥感卫星，利用主动激光、高光谱、多光谱等多种手段综合观测，可对大气细颗粒物、污染气体、温室气体等环......

关键词：大气环境监测陆地生态系统

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生态环境部部长黄润秋：我国90%陆地生态系统类型得到有效保护

每日经济新闻

作者：李彪

“数据显示，我国90%的陆地生态系统类型和74%的国家重点保护野生动植物种群得到有效保护，大熊猫、藏羚羊等一批珍稀动物实现‘降级’。”5月22日，在2024年国际生物多样性日宣传活动现场，生态环境部部长黄润秋在讲话中作如上表述。... 详细信息

“数据显示，我国90%的陆地生态系统类型和74%的国家重点保护野生动植物种群得到有效保护，大熊猫、藏羚羊等一批珍稀动物实现‘降级’。”5月22日，在2024年国际生物多样性日宣传活动现场，生态环境部部长黄润秋在讲话中作如上表述。黄润秋介绍，全国2015～2020年生态状况......

关键词：全球生物多样性有效保护陆地生态系统黄润秋环境部

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陆地生态系统碳汇评估方法研究进展

生态学报 2023年第10期43卷 4294-4307页

作者：刘坤张慧孔令辉乔亚军胡梦甜生态环境部南京环境科学研究所南京210042 南京信息工程大学大气环境与装备技术协同创新中心地理与遥感学院南京210044

“碳中和”是我国作出的一项重大的国家战略决策,陆地生态系统碳汇作为碳增汇的重要组成部分,在碳中和目标实现的过程中发挥着重要的作用。但当前基于不同观测数据和方法的陆地碳汇计算仍有很大的不确定性,为了全面了解陆地生态系统碳... 详细信息

“碳中和”是我国作出的一项重大的国家战略决策,陆地生态系统碳汇作为碳增汇的重要组成部分,在碳中和目标实现的过程中发挥着重要的作用。但当前基于不同观测数据和方法的陆地碳汇计算仍有很大的不确定性,为了全面了解陆地生态系统碳汇分布特征,提高陆地生态系统碳汇评估的准确性,梳理了近年来关于陆地生态系统碳汇评估的国内外研究进展,从“自下而上”和“自上而下”两类途径阐述了陆地生态系统碳汇评估的主要方法(样地清查法、涡度相关法、模型模拟法和碳同化反演法)的主要原理和特征,优势和缺陷,及在不同尺度碳汇研究中的应用,并从土地利用/覆盖变化、气候因素(大气CO_(2)浓度、氮沉降)、环境因素(太阳辐射、温度、降水)等因素阐述了陆地系统碳汇主要驱动因子;分析了我国陆地生态系统碳汇的主要特征及时空变化趋势,并从人类活动(生态工程)和环境因素阐述了中国陆地生态系统碳汇的驱动因素;最后,展望了新的监测手段和评估方法在提升陆地生态系统碳汇评估精度中的作用,从而更好的服务于我国“碳中和”的长远目标。

关键词：陆地生态系统碳汇 “碳中和” 评估方法

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陆地生态系统碳通量面临的挑战与机遇--基于涡度协方差测定

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生态学报 2023年第8期43卷 2979-2994页

作者：祁亚辉王小丹中国科学院成都山地灾害与环境研究所成都610299 中国科学院大学北京100049

区域和全球涡度协方差网络提供了基于陆地-大气生态系统间最大的综合性原位碳通量观测数据集。这些数据目前已成为自下而上核算陆地生态系统碳平衡的基础,但部分测量数据合理性问题引起通量界广泛关注。通过梳理近40年研究进展,总结了... 详细信息

区域和全球涡度协方差网络提供了基于陆地-大气生态系统间最大的综合性原位碳通量观测数据集。这些数据目前已成为自下而上核算陆地生态系统碳平衡的基础,但部分测量数据合理性问题引起通量界广泛关注。通过梳理近40年研究进展,总结了涡度协方差测量原理,系统地分析了仪器局限性和环境因素潜在影响,讨论了不同碳通量组分填补存在的争议、生态系统冬季休眠期的净碳吸现象违背生理学知识、夜间湍流发展不充分对生态系统呼吸的低估等,并由此产生数据偏移和测量滞后时间等。通过阐述涡度协方差测量原理和数据处理存在的缺陷与争议,提出了适当的改进措施以限制(或降低)数据测量产生的不确定性,旨在为后续监测精度提升和探究陆地生态系统碳循环及其对环境因子的响应提供理论支撑。

关键词：涡度碳通量观测方法陆地生态系统

陆地生态系统固碳速率立体监测方法:进展与挑战

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