农田生态系统碳源/碳汇综述

当前全球温室效应不断增强,为探索解决这一问题的有效措施,全球气候变化逐渐成为重要的研究领域。陆地土壤是地球表面最大的碳库,具有极强的碳储存能力,农田生态系统是陆地三大系统之一,不同的农田管理措施、研究区域、农田种植结构等都会对农田系统碳储量产生重要的影响,农田碳的研究对全球气候变化具有重要意义。文章通过总结众多学者的研究,指出目前研究中存在的问题和不足,同时综述了农田生态系统碳源/汇定量研究的主要方法及影响因素,虽然气候、土壤等自然因素的差异会对不同区域的碳收支平衡产生影响,但灌溉量、农业机械化程度等人为管理措施才是导致农田生态系统碳源/汇变化的主导因素。为实现社会的可持续发展,需合理调整农田管理措施,走绿色农业发展之路。     

陆地生态系统碳氮过程对大气CO_2浓度升高的响应与反馈

大气二氧化碳(CO_2)浓度升高是影响陆地生态系统碳氮循环的主要气候变化因子之一。大气CO_2浓度升高促进植被生长和光合产物积累,进而增加土壤碳库储量。同时,大气CO_2浓度升高引起土壤生物和非生物环境的改变会导致土壤温室气体排放的变化,形成对气候变化的反馈效应。目前,国际上有关大气CO_2浓度升高导致陆地生态系统碳汇效应的增加与其所引起的土壤温室气体排放之间的消长关系并不清楚。深入研究和了解陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制对定量评估全球变化背景下陆地生态系统和土壤的固碳潜力具有十分重要的意义。本文综述了陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制及主要驱动因子,发现大气CO_2浓度升高显著促进植被生物量碳的累积和土壤温室气体排放、增加土壤碳氮库储量,但却明显减少土壤活性氮源的供给。大气CO_2浓度升高可降低旱地CH4吸收汇的功能。大气CO_2浓度升高导致温室气体排放增加的源效应完全抵消土壤的碳汇效应,并且抵消近50%以上的陆地生态系统固碳潜力,且随其在大气中富集强度的增加呈减弱趋势。本文还提出大气CO_2浓度升高条件下影响土壤-大气温室气体交换的主要生物和环境控制因子,为气候变化背景下陆地生态系统的碳平衡估算研究提供重要理论基础。     

土壤无机碳研究进展

土壤碳库是陆地生态系统最大的碳库,在调节全球气候变化以及生态系统碳循环方面起重要的作用。土壤无机碳(Soil Inorganic Carbon,SIC)是土壤中的第二大碳库,仅次于土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC),主要存在于干旱、半干旱地区。从土壤无机碳分布和影响因素、土壤固碳机理以及碳稳定同位素技术的应用等方面进行阐述,旨在强调土壤无机碳在全球气候变化和碳循环中的作用及地位。加强土壤无机碳在陆地生态系统中作用的研究,深入探究土壤无机碳循环过程,为正确判定陆地生态系统碳源汇功能提供参考。     

北方草甸和草甸草原生态恢复的理论、技术与实践

正草地是主要的陆地生态系统类型之一,全球草地总面积占陆地面积的22%—25%~([1])。草地不但是重要的牧草生产基地,每年提供25—30亿吨干物质,而且是最主要的陆地碳库,草地生态系统碳储量约650—810 PgC,占全球陆地生态系统的37%,其中90%以上储存在土壤中~([2-5])。草地也是受人类干扰最剧烈的自然生态系统之一,尤其是开垦和放牧活动,对草地生态系统产生了深刻的影响。同时,草地生态系统大多位于干旱半干旱地区,对气候变化比较敏感,是荒     

基于涡动相关技术的森林生态系统二氧化碳通量研究进展

森林生态系统是陆地生态系统碳循环的重要组成部分，森林对大气二氧化碳(CO₂)浓度具有重要的调节作用，开展森林生态系统碳循环研究对更好地了解生物地球化学过程和应对全球气候变化具有重要的科学意义和应用价值。涡动协方差/涡动相关技术是目前应用最广泛的森林生态系统CO₂通量观测技术。讨论了基于该技术的森林生态系统CO₂通量研究的部分代表性成果，总结了当前森林生态系统CO₂通量的主要研究成果并对未来研究提出展望。目前，森林生态系统CO₂通量的研究主要集中于:①森林生态系统的碳源/汇估算；② CO₂通量观测源区/足迹的计算；③ CO₂通量动态特征的提取及其环境影响因子；④基于统计模型的森林生态系统物候特征参数的提取；⑤基于机理模型的气候系统对森林生态系统碳循环的影响。主要结论为:森林生态系统是陆地生态系统的重要碳汇，在对森林生态系统进行CO₂通量观测时需对其通量源区的空间代表性进行检验，森林生态系统碳源/汇状态受到树龄、降水和土壤含水量等因素的影响，空气温度是森林生态系统碳循环的重要影响因子。未来森林生态系统CO₂通量研究应该集中于提高通量足迹模型计算精度，讨论不同林分对大气CO₂的贡献强度。结合气候系统模型和生态生理模型建立植物生理过程参数化模型、预测气候变化对森林碳交换的影响。区域-全球尺度森林生态系统CO₂通量研究未来将关注多站点通量，气象数据长时间序列的整合分析，讨论CO₂通量气候态特征与碳源/汇的空间格局，更好地了解全球陆地生态系统碳循环机制。表1参64     

土壤呼吸研究进展

随着气候变化对全球生态环境的影响日益增大,全球碳循环已经成为各国科学家研究的热点之一。土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,土壤碳库以土壤呼吸的方式向大气中释放大量的二氧化碳,对土壤呼吸的研究将有助于我们更加深刻、全面地认识全球碳循环以及全球气候变暖。本文根据已有的研究成果,探讨了土壤呼吸研究方法,以及温度、水分等因素对土壤呼吸影响,以期为研究土壤呼吸以及全球碳循环提供帮助。     

农田生态系统土壤呼吸文献综述

温室气体的研究已成为当前研究的前沿,陆地碳库是全球碳库中最大的碳源,而农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,研究农田碳平衡重要性在于全面、深入明确陆地生态系统碳平衡.     

林业活动在吸收大气CO2与减缓全球变暖中的作用

森林生态系统是陆地生态系统的重要组分 ,对全球气候变化有重要的贡献。介绍了吸收大气CO2 和减缓全球变暖的林业活动的主要形式 ,即保存现有碳、固定大气碳和替代碳排放 ,论述了全球和我国森林碳保存及其固定潜力 ,同时为这些林业活动的有效实施提出了建议     

农田生态系统碳循环模型研究概述

陆地生态系统的碳循环过程中最活跃的碳库是农田生态系统。农田生态系统碳循环模型是研究碳循环的重要方法之一。简要介绍了碳素在不同碳库之间迁移转化的规律,阐述了农田生态系统碳循环模型的发展历程以及国内外主要的碳循环模型,并对未来农田生态系统碳循环模型研究趋势进行了展望,以期为减少农业面源污染、温室气体排放和研究全球气候变化提供科学依据。     

增温影响陆地生态系统呼吸的研究进展

生态系统呼吸是陆地生态系统向大气释放CO_2的最大分量,与温度升高存在着复杂的相互作用。揭示温度升高对生态系统呼吸的影响有助于阐明陆地生态系统碳循环与气候间的反馈作用。在总结生态系统呼吸定义及观测方法的基础上,重点就温度升高影响陆地生态系统呼吸的研究结果进行综述,从研究对象、增温方式、增温梯度、增温幅度、影响效果及影响机理等方面进行归纳。结果表明,已有研究主要以极地、青藏高原等地的陆地生态系统为研究对象,增温手段以开顶箱(OTCs)式增温为主,并逐渐向开放式红外增温扩展。增温梯度大多设置增温和对照两个梯度且增温幅度多数介于1~3℃。已有研究发现增温显著促进了多数站点的生态系统呼吸,但在青藏高原等水分限制的陆地生态系统,增温可能导致生态系统呼吸没有发生显著变化甚至显著降低。增温影响陆地生态系统呼吸的机理大多从生态系统呼吸的温度敏感性及生态系统呼吸组分所占比例的变化等着手来探讨。进而提出未来需要重视箱式法在陆地生态系统呼吸及其组分观测中的作用,基于陆地生态系统呼吸组分的变化阐明生态系统呼吸对外界环境变化的响应,并积极开展梯度增温对农田生态系统呼吸的影响研究。     

藏北高原草地生态系统研究进展

藏北高原又称“羌塘”,位于北纬29°53’-36°32’、东经78°41’-92°16’,面积达59．5万km^2,海拔高度4600-5100m。该区天然草地资源丰富,各类天然草地面积达4800万hm^2,占西藏自治区天然草地面积的59％,是西藏的主要牧区。作为我国长江、怒江、澜沧江等主要江河的源地,藏北高原被誉为“中华水塔”,同时也是全球气候变化的敏感区和启动区。在全球气候变化驱动和不合理人类活动的干扰下,藏北草地生态系统发生了不同程度的退化。     

藏北高原草地生态系统研究进展

随着全球变化的加剧,青藏高原独特的生态系统对全球变化的响应与适应日益成为科学界关注的焦点。藏北高寒草地生态系统研究的深入使得其对全球变化响应的敏感性和本身的脆弱性也逐渐成为学者们的共识。在介绍目前国内关于藏北高原草地生态系统退化机理、恢复措施与技术及高原草地生态系统在全球变化背景下碳循环及初级生产力研究现状的基础上,对藏北高原草地生态系统的相关研究提出几点建议。     

青藏高原植被对气候变化响应的研究进展

青藏高原作为全球气候变化的启动器和调节器,在全球气候变化研究中备受关注。研究全球变暖背景下的青藏高原气候变化以及植被的响应特征,对于推进该区域气候变化研究具有重要意义,目前已有不少该方面的研究报道,但大多局限于对个别气候因素或个别植被响应的描述,缺乏对多种气候因素的综合概括和对植被响应区域差异方面的系统概括。该研究首先总结了青藏高原多个气候参数(气温、降水、积雪、日照辐射、水热通量等)的变化特征;然后归纳了在气候变化背景下,高原植被特征参数(绿度、物候、生产力、碳源/汇)对气候变化响应的规律;最后针对4个环境脆弱区,包括藏北、三江源、环青海湖、林芝,进行了植被变化气候响应特征的讨论。基于以上概述,分析了青藏高原植被气候变化响应研究方面存在的问题,对未来的研究方向进行了展望。     

中国陆地植被对气候变化的适应性分析

[目的]分析我国不同区域气候变化类型对当地生态系统植被长势的长期影响。[方法]利用1981—2010年中国陆地生态系统植被指数NDVI与气温及降水之间的响应关系,定量识别植被与气候的相互作用机制,结合中国气候变化区划,完成气候变化背景下的中国陆地植被覆盖度预测。[结果]我国东北大小兴安岭、长白山、云贵高原等地区植被更适应当地气候暖干化趋势,西北地区大部、东南地区(长江下游除外)植被更适应当地气候暖湿化趋势,为气候变化利于植被生长区;我国内蒙古东部及北部沙漠化严重地区植被不适应当地气候暖干化趋势,为气候变化不利于植被生长区。我国其他大部分区域植被长势与气候变化无显著响应关系。[结果]该研究成果可为我国不同区域生态系统的差异化管理提供参考。     

黄土高原土地利用及生态系统服务时空变化特征研究

全球变化背景下,研究土地利用变化过程对生态系统的影响及相互作用机理,是全面、科学认识生态系统对人类活动和全球气候变化响应的重要支撑。本文选择我国土地利用变化典型区黄土高原为研究区域,在收集相关遥感数据基础上,采用了降水贮存量法、通用土壤流失方程和修正土壤风蚀方程等估算方法,估算了2000—2015年黄土高原水源涵养、土壤保持和防风固沙等主要生态系统服务,分析了2000—2015年黄土高原土地利用和生态系统服务时空变化特征,得出以下结论:2000—2010年黄土高原土地利用变化强度和范围较大,主要以退耕还林还草为主,2010—2015年土地利用变化整体放缓,主要以城市化为主,退耕还林还草为辅;与2000—2010年相比,2011—2015年黄土高原的水源涵养量和土壤保持量有所增加,防风固沙量有所下降,水蚀模数和风蚀模数均有所下降;黄土高原土地利用变化驱动因素主要是国家政策等人类活动因素,生态系统服务年际变化主要是由于气温和降水等气候因子的波动变化,10年或者更长尺度的变化则是由于全球气候变化和土地利用变化双重影响。本文研究可为全球变化下黄土高原生态系统的健康发展提供科技支撑和相关政策建议。     

土壤动物种群空间分布及影响因素研究进展

土壤动物作为陆地生态系统的重要组成部分,对土壤生态系统物质循环和能量流动及土壤修复具有重要作用,并逐渐成为科学界研究的热点。基于近年来国内外对土壤动物的文献研究,介绍了土壤动物的群落结构多样性和地理分布特征以及土壤动物对土壤环境变化指示功能,总结分析了影响土壤动物的环境因子,如土地利用方式的变迁、全球气候的变化及土壤污染等,探讨了目前研究中存在的不足,并对今后的研究方向提出了展望。     

青藏高原高寒草甸光合特征研究简述

青藏高原分布面积较广的高寒草甸是全球变化研究的热点地区之一,而植物光合固碳特征一直都是全球变化研究所关注的重要课题。简述了近年来青藏高原高寒草甸光合特征研究的进展和不足,并对将来的研究重点进行了展望。主要包括高寒草甸植物叶片光合对高寒生境的适应,影响因子分析,群落植被光合特征,植物生产力与碳库等。有关这一独特地域单元植物光合固碳特征研究的大量开展,必将进一步促进人们对该地区优质牧草资源的合理开发利用。     

近年洞庭湖区气候趋势预测误差分析

全球气候变暖背景下,从影响洞庭湖区气候趋势的主要气候系统即赤道东太平洋海表温度、西太平洋副热带高压、南海夏季风、青藏高原积雪等出发,对19912007年洞庭湖区短期气候预测误差进行了分析,提出了一些有物理依据的看法,对把握前兆信号,提高气候趋势预测的准确率有一定的参考意义。     

藏北高原草地生态系统研究进展(英文)

With the aggravation of global change, the response and adaptation of the unique ecosystem in Qinghai-Tibet Plateau to global change have been increasingly concerned by scientific community day by day, which makes the sensitivity and fragility of this ecosystem in response to global change widely recognized by scholars. On the basis of introducing the present research process on the degenerate mechanisim, measures of and approaches to recovery, carbon cycle and primary productivity toward global change, we put forward several propositions on studying the alpine grassland ecosystem in Northern Tibetan Plateau.     

江河源区的生态环境地位初探

为了客观评价江河源区生态环境的重要性,提出了“生态环境地位”的概念,并从区内、青藏高原、黄河与长江流域3方面进行了分析。结果表明,江河源区是青藏高原的重要组成部分,其独特的生态环境是当地生物和居民赖以生存的基础,同时参与青藏高原独特的水文循环及对全球气候和环境的影响;黄河与长江流域的水资源分布受青藏高原的影响,江河源区对黄河流域的贡献主要体现在水量上(48.3%),而对其泥沙及长江流域的水量(1.8%)和泥沙量的输出影响均较小。因此,应正确对待江河源区的生态环境地位,不应夸大局部作用,仍需关注其独特性与变化。