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区域尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程研究进展

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生态学报 2011年第19期31卷 5449-5459页

作者：于贵瑞方华军伏玉玲王秋凤中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

地球系统的碳库和碳循环过程变化是影响气候系统的重要因素,而陆地生态系统的碳收支及其循环过程机制研究一直是全球气候变化成因分析、变化趋势预测、减缓和适应对策分析领域的科学研究热点。回顾了过去几十年区域尺度陆地生态系统碳... 详细信息

地球系统的碳库和碳循环过程变化是影响气候系统的重要因素,而陆地生态系统的碳收支及其循环过程机制研究一直是全球气候变化成因分析、变化趋势预测、减缓和适应对策分析领域的科学研究热点。回顾了过去几十年区域尺度陆地生态系统碳循环和碳收支研究领域的国际前沿及其关键科学问题,并分析了我国在该研究领域的科技需求和发展方向。当前国际科学研究的热点和前沿领域主要包括:生态系统和区域碳储量和碳收支的清查、综合计量与碳汇认证,陆地生态系统碳通量的联网观测及其循环过程机制,陆地生态系统碳循环过程对气候变化响应野外控制试验,陆地生态系统水、碳、氮循环及其耦合关系机制和模拟模型研究等,同时指出在这些研究领域依然存在且急需解决的关键科学问题。我国近期的科技工作重点工作应该是努力构建天-地-空一体化的碳储量和碳收支动态监测体系、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。

关键词：陆地生态系统碳循环碳收支响应与适应碳-氮-水耦合作用

区域尺度陆地生态系统碳收支评估方法及其不确定性

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地理科学进展 2011年第1期30卷 103-113页

作者：于贵瑞王秋凤朱先进中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院生态系统网络观测与模拟重点实验室CERN综合研究中心北京100101 中国科学院研究生院北京100049

定量评估区域和不同类型生态系统的碳收支,可以为科学预测气候变化、服务于减缓和适应气候变化的区域碳管理提供科学依据,是生态系统与全球变化科学研究的重要科技问题。虽然区域碳收支的定量评估和认证还很难用当前的各种直接观测和评... 详细信息

定量评估区域和不同类型生态系统的碳收支,可以为科学预测气候变化、服务于减缓和适应气候变化的区域碳管理提供科学依据,是生态系统与全球变化科学研究的重要科技问题。虽然区域碳收支的定量评估和认证还很难用当前的各种直接观测和评估方法来精确实现,但是,近年来这方面做了很多研究工作,也取得了一定进展。为此,本文综述了陆地生态系统碳收支的观测技术体系,重点分析区域尺度陆地生态系统碳收支评估方法及其不确定性。分析结果认为,为了定量认证中国区域的陆地生态系统、主要行业以及与碳汇相关项目的碳汇功能及其时空格局,急需采用"多尺度观测、多方法印证、多过程融合、跨尺度认知和跨尺度模拟"的研究思路,构建基于野外台站的碳循环及其通量的观测和实验研究网络、发展地面站点-陆地样带-生态网络与卫星和航空观测结合的多尺度观测系统,发展观测数据-生态过程模型-卫星遥感模型-GIS空间分析系统。同时,本文指出:生态系统碳-氮-水循环间的耦合机制及其对碳源汇时空格局影响研究必将成为生态系统碳循环及其区域碳收支评估和定量认证科学研究的重要发展方向和新的研究热点。

关键词：陆地生态系统碳循环区域碳收支碳汇评估与管理碳汇计量和定量认证

1985-2006年中国陆地生态系统生产力模拟研究

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1985-2006年中国陆地生态系统生产力模拟研究

作者：张强山西大学

学位级别：硕士

陆地生态系统碳循环作为全球碳循环的重要环节,它在全球变化中有着非常重要的意义和作用,是全球变化研究中的焦点之一。随着陆地生态系统碳循环模型的发展,促使人们对陆地生态系统碳通量有了更深入的认识,利用各种模型对生态系统生产力... 详细信息

陆地生态系统碳循环作为全球碳循环的重要环节,它在全球变化中有着非常重要的意义和作用,是全球变化研究中的焦点之一。随着陆地生态系统碳循环模型的发展,促使人们对陆地生态系统碳通量有了更深入的认识,利用各种模型对生态系统生产力进行研究,已成为当今生态学研究中的重点内容之一。为估算我国陆地生态系统净初级生产力和净生态系统生产力的时空格局及不确定性,本研究利用马尔可夫链-蒙特卡罗方法,利用ChinaFLUX八个站点基于涡度相关技术测定的通量数据对CASA模型中的关键参数——最大光能利用率进行优化,利用优化后的CASA模型对1985-2006年中国陆地生态系统净初级生产力和净生态系统生产力进行模拟,并定量分析平衡态设定和参数的不确定性对模拟结果的影响。通过研究主要得到以下结论：（1）在CASA模型参数敏感性分析中,通过局部灵敏度方法对模型中的关键参数进行敏感性分析,明确各个参数的敏感性,为参数优化提供依据。模型中最为敏感的参数为：最大光能利用率、NDVI最大值、茎分配系数不变时叶的分配系数以及茎分配系数不变时根的分配系数。（2）对最大光能利用率进行优化的研究结果表明,各生态系统的最大光能利用率的后验估计均呈近似正态分布,森林、农田、草地的最大光能利用率分别为0.60±0.05～0.8１±0.05gCMJ-１、1.43±０.13gCMJ-１.０.20±０.03gCMJ－１。.利用优化后的最大光能利用率模拟2005-2006年各生态系统初级生产力,其结果与参数优化前的结果相比更接近观测值,有效改善了原模型对生态系统初级生产力的低估。（3）利用优化后的最大光能利用率对中国1985-2006年中国陆地生态系统净初级生产力和净生态系统生产力进行模拟。结果表明,1985-2006年间我国陆地生态系统净初级生产力的多年平均值为2.94Pg C a-1，,较之未进行参数优化前的模拟结果（1.93Pg C a"）高出53.4%;净生态系统生产力的多年平均值则为0.088Pg C a-1,比参数优化前的模拟结果高76%。（4）定量分析了中国陆地生态系统生产力模拟结果的不确定性,包括参数引起的不确定性以及平衡态设置引起的不确定性两方面内容。通过对结果及运算时间的对比,本研究认为利用研究年份多年平均气候数据驱动模型,并将迭代次数设置为3000次,模型模拟结果较合理。以NPP为例对模型模拟结果的不确定性研究可以看出,对于NPP估计值最高生态系统类型,其后验估计的不确定性也最大。由于陆地生态系统的复杂性,在今后的研究中,如何更好地开展异养呼吸参数的估计并综合提高模型模拟的精度,仍是一个有待深入探讨的问题。

关键词：陆地生态系统碳循环 CASA模型参数敏感性参数优化 NPP

土地利用/覆盖类型的变化对陆地生态系统碳收支的影响

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中国资源综合利用 2019年第1期37卷 176-179页

作者：张海凤崔桂善延边大学理学院地理系延边大学湿地研究中心吉林延吉133000

土地利用/覆盖的变化是影响陆地生态系统碳收支的主要因素之一,不同的土地利用/覆盖类型的碳循环机制存在很大的差异,每种土地利用/覆盖类型受人类活动干扰的程度和方式不同,因此表现出的碳收支状况也就不同。为了准确认识不同土地利用... 详细信息

土地利用/覆盖的变化是影响陆地生态系统碳收支的主要因素之一,不同的土地利用/覆盖类型的碳循环机制存在很大的差异,每种土地利用/覆盖类型受人类活动干扰的程度和方式不同,因此表现出的碳收支状况也就不同。为了准确认识不同土地利用/覆盖类型的变化对陆地生态系统碳循环的影响,人们必须掌握不同土地利用/覆盖类型的碳循环特点。本文主要围绕几种典型的土地覆被类型的碳收支平衡特点进行分析,并对土地覆被变化对碳收支影响的最新成果进行综述,旨在表现不同的土地利用/覆盖类型碳收支特点以及研究方法的现状和趋势,为科学地利用土地、正视土地覆被的重要性提供理论依据。

关键词：土地利用/覆盖变化陆地生态系统碳循环人类活动

^(13)C脉冲标记法:不同生育期水稻光合碳在植物-土壤系统中的分配

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生态学报 2017年第19期37卷 6466-6471页

作者：邓扬悟唐纯袁红朝宁赵邹观发王久荣葛体达吴金水江西理工大学赣州341000 国家离子型稀土高效开发利用工程技术研究中心赣州341000 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室长沙410125

定量生育期内植物光合碳在植物组织-土壤的分配规律,对于理解全球碳循环有着重要意义。采用^(13)C-CO_2脉冲标记结合室内培养,通过元素分析仪-稳定同位素联用(Flash HT-IRMS)分析植物各部分及土壤δ^(13)C值,比较了不同生育期下水稻光... 详细信息

定量生育期内植物光合碳在植物组织-土壤的分配规律,对于理解全球碳循环有着重要意义。采用^(13)C-CO_2脉冲标记结合室内培养,通过元素分析仪-稳定同位素联用(Flash HT-IRMS)分析植物各部分及土壤δ^(13)C值,比较了不同生育期下水稻光合碳在不同组织间的分配规律,并量化了水稻光合碳向土壤碳库的转移。结果表明:(1)水稻地上部和根系干物质量随水稻生育期的增加而呈现递增趋势,不同的生育期表现为:分蘖期>拔节期>抽穗期>扬花期>成熟期。而整个生育期的根冠比为0.2—0.4,分蘖期的根冠比最高,随着水稻生育期的增加而递减,到抽穗期以后根冠比稳定在0.2左右。(2)脉冲标记6h后,水稻地上部和地下部(根系)的δ^(13)C值在-25.52‰—-28.33‰,不同器官的δ^(13)C值存在明显分馏效应,且趋势基本一致,即茎杆(籽粒)>叶片(根系);这种由于水稻生育期特性导致的各器官碳同位素分馏的现象,可用于指示不同生育期下水稻光合碳的分配和去向。(3)不同生育期^(13)C-光合碳在植物-土壤系统的分配规律不同,生长前期光合碳向根系及土壤中分配的比例高,具有较强的碳汇能力,而随生育期光合碳在根系及土壤中的分配比例呈下降趋势,但积累量不断增加。(4)不同生育期^(13)C光合碳在水稻-土壤系统中的分配比例差异明显。水稻分蘖期有近30%光合碳用于根系建成并部分通过根系分泌物进入土壤有机碳库(10%),而到成熟期则向籽粒中分配较多,而且光合碳在土壤中的分配比例也随生育期呈下降趋势。研究结果对稻田土壤有机碳循环过程和调控机制的揭示具有重要的理论意义。

关键词：碳同位素陆地生态系统碳循环 13C-CO2脉冲标记水稻稳定同位素质谱仪

基于改进光能利用率模型的甘南地区NPP研究

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基于改进光能利用率模型的甘南地区NPP研究

作者：李亚刚兰州大学

学位级别：硕士

净初级生产力NPP(Net Primary Productivity);是生物圈与大气进行碳交换的直接产物,也是大气生物圈碳交换的最大组成部分,也被认为是大气CO2浓度季节性变化的最主要原因,能够反应陆地植被的真实生产力,也是陆地生态系统物质与能量循环... 详细信息

净初级生产力NPP(Net Primary Productivity);是生物圈与大气进行碳交换的直接产物,也是大气生物圈碳交换的最大组成部分,也被认为是大气CO2浓度季节性变化的最主要原因,能够反应陆地植被的真实生产力,也是陆地生态系统物质与能量循环的基础,对区域以及全球碳循环有着重要意义。本文利用遥感数据,以光能利用率模型为基础,改进并建立了甘南地区NPP的估算模型,对甘南地区NPP及对NPP产生影响的多个要素做了模拟,进行了模拟结果的深入分析。研究得出以下结论：(1)改进后的光能利用率模型能够较好的模拟甘南地区的NPP,可以用于较大区域内较短时间尺度的连续模拟。(2)在不同海拔梯度下,光能利用率、可吸收性光合有效辐射、植物自身呼吸消耗、净初级生产力NPP均随着海拔的增加呈现出一种先增后减的变化过程,出现最大值和最小值的区域所在的海拔高度不同。(3)在不同的流域内,可吸收性光合有效辐射APAR、植物自身呼吸消耗Ra、净初级生产力NPP的大小分布是一致的,从高到低依次是白水江、白龙江、洮河、黄河、大夏河。(4)光能利用率LUE、可吸收性光合有效辐射APAR、植物自身呼吸消耗Ra、净初级生产力NPP累积随时间的变化基本呈现先增加后减少的趋势,最小值均出现在1月份,最大值均出现在7月份。(5)甘南地区总的NPP在2014年最高,依次是2011、2013、2012,2014年总NPP值达到1.865×1013g·C。

关键词：净初级生产力可吸收性光合有效辐射光能利用率模型甘南陆地生态系统碳循环遥感中分辨率成像光谱仪

Changes in the seasonal amplitude of northern ecosystem productivity under future global warming

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Atmospheric and Oceanic Science Letters 2023年第3期16卷 1-6页

作者： Jiawen Zhu Xiaofei Gao Xiaodong Zeng International Center for Climate and Environment Sciences Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijingChina Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters(CIC-FEMD) Nanjing University of Information Science&TechnologyNanjingChina University of Chinese Academy of Sciences BeijingChina

观测显示过去几十年北半球大气二氧化碳季节幅度大幅增加,这主要是由北半球陆地净生态系统生产力季节幅度的增加所致。但是,因为气候变化和植被动态的不确定性,未来陆地净生态系统生产力季节幅度的变化还很不清楚.本工作利用全球植被动... 详细信息

观测显示过去几十年北半球大气二氧化碳季节幅度大幅增加,这主要是由北半球陆地净生态系统生产力季节幅度的增加所致。但是,因为气候变化和植被动态的不确定性,未来陆地净生态系统生产力季节幅度的变化还很不清楚.本工作利用全球植被动力学模式研究了全球变暖背景下北纬45°以北陆地净生态系统生产力季节幅度的变化.作者做了两大类试验:当代试验(1981-2000)和CMIP5RCP8.5变暖情景驱动的未来试验(2081-2100).结果显示,在RCP8.5变暖情景下北半球中高纬陆地净生态系统生产力季节幅度整体增加,这是因为陆地净生态系统生产力的月最大值增加且月最小值减小.最大(最小)陆地净生态系统生产力的增加(减小)是由于总初级生产力的增加强(弱)于生态系统总呼吸,总初级生产力和生态系统总呼吸的变化都主要受地表气温和植被动态的驱动.本工作强调了植被动态对北半球中高纬陆地生态系统碳循环的关键调制作用,也强调了在地球系统模式中包含全球植被动力学模式的重要性。

关键词：陆地生态系统碳循环全球变暖植被动态碳循环的季节变化

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森林草原火险你该知道这些事儿

安全生产与监督 2019年第10期 53-55页

作者：小松(整理) 不详

一、住在市里,森林草原火险与我无关?这种说法是错误的,森林与草原是陆地生态系的主体,在全球气候变化中发挥着十分重要的作用。据统计,全球每年大约有千分之一的森林遭受火灾侵扰,不仅森林草原火灾在发生时影响我们的生存环境,而且通... 详细信息

一、住在市里,森林草原火险与我无关?这种说法是错误的,森林与草原是陆地生态系的主体,在全球气候变化中发挥着十分重要的作用。据统计,全球每年大约有千分之一的森林遭受火灾侵扰,不仅森林草原火灾在发生时影响我们的生存环境,而且通过灾后生态系统恢复的碳吸收和碳排放过程也影响陆地生态系统碳循环。进人秋季,随着天气变得干燥,森林草原火灾风险也逐渐增高。

关键词：森林草原火灾草原火险陆地生态系统碳循环生态系统恢复碳吸收碳排放生存环境全球气候变化