Species loss and aboveground carbon storage in a tropical forest

Tropical forest biodiversity is declining, but the resulting effects on key ecosystem services, such as carbon storage and sequestration, remain unknown. We assessed the influence of the loss of tropical tree species on carbon storage by simulating 18 possible extinction scenarios within a well-studied 50-hectare tropical forest plot in Panama, which contains 227 tree species. Among extinction scenarios, aboveground carbon stocks varied by more than 600%, and biological insurance varied by more than 400%. These results indicate that future carbon storage in tropical forests will be influenced strongly by future species composition.     

A Chemoautotrophically Based Cave Ecosystem

Microbial mats discovered in a ground-water ecosystem in southern Romania contain chemoautotrophic bacteria that fix inorganic carbon, using hydrogen sulfide as an energy source. Analysis of stable carbon and nitrogen isotopes showed that this chemoautotrophic production is the food base for 48 species of cave-adapted terrestrial and aquatic invertebrates, 33 of which are endemic to this ecosystem. This is the only cave ecosystem known to be supported by in situ autotrophic production, and it contains the only terrestrial community known to be chemoautotrophically based.     

不同树种对森林土壤可溶性有机碳空间异质性的影响

通过调查同一个森林生态系统不同样地中多个树种根际范围内土壤可溶性有机碳和土壤有机碳的含量,分析和探讨影响森林生态系统土壤可溶性有机碳和土壤有机碳空间异质性的环境因素。本项目在云南哀牢山亚热带中山湿性常绿阔叶原生林生态系统中进行,选择3个山谷样地上游森林生态系统原生土区域中7个主要树种作为研究对象,调查0~10 cm表层土壤可溶性有机碳和土壤有机碳的含量。研究结果表明：硬壳柯、变色锥、木果柯、多花山矾和南洋木荷等5个乔木树种根际范围内土壤可溶性有机碳和土壤有机碳含量显著高于云南连蕊茶和云南越桔2个灌木树种根际范围内土壤可溶性有机碳和土壤有机碳含量;5个乔木树种中硬壳柯和南洋木荷2个树种根际范围内土壤可溶性有机碳和土壤有机碳含量明显大于另外3个乔木树种,说明不同树种对土壤可溶性有机碳和土壤有机碳的空间异质性有明显影响。7个不同树种根际范围内土壤可溶性有机碳含量、土壤有机碳含量和土壤可溶性有机碳含量占土壤有机碳含量的比例在老君山神山谷样地中达到最大值,在三棵树山谷样地中降低为最低值,说明不同山谷样地中的环境条件也可以显著影响土壤可溶性有机碳和有机碳含量及两者之间的比例。本项目研究结果充分证明森林生态系统土壤可溶性有机碳和土壤有机碳空间分布规律的复杂性和环境控制因子的多样性,可为全球各种类型森林生态系统土壤有机碳成分和碳贮量等方面的研究内容提供新的思路和方向。     

Biodiversity meets the atmosphere: a global view of forest canopies

The forest canopy is the functional interface between 90% of Earth's terrestrial biomass and the atmosphere. Multidisciplinary research in the canopy has expanded concepts of global species richness, physiological processes, and the provision of ecosystem services. Trees respond in a species-specific manner to elevated carbon dioxide levels, while climate change threatens plant-animal interactions in the canopy and will likely alter the production of biogenic aerosols that affect cloud formation and atmospheric chemistry.     

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     

流溪河国家森林公园森林生态系统服务功能间接价值评估

从森林生态系统的效益出发,选取涵养水源、调节气候、净化环境、土壤保持、固碳释氧、维持生物多样性和医疗保健等因子,采用市场价值法、影子价格法、机会成本法等多种手段对流溪河国家森林公园的森林生态系统服务功能的间接经济价值进行估算.结果表明.该森林公园每年的总生态服务价值约为2.18亿元.     

锐齿槲栎和栓皮栎林生态系统碳密度比较

锐齿槲栎(Quercus aliena Bl.var.acuteserrata Maxim.ex Wenz.)(RCHL)和栓皮栎(Quercus variabilis Bl.)(SPL)是鄂西地区天然栎类林主要建群种,比较不同林龄2种林分碳密度分布特征,对于评估栎类林森林碳汇功能具有重要意义。基于野外调查,采用联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)推荐的森林碳储量估算方法,研究了锐齿槲栎林和栓皮栎林乔木层、灌木层、枯落物层和土壤层的碳密度特征。结果表明,鄂西地区锐齿槲栎林和栓皮栎林碳密度为183.68、150.61 t·hm-2,且两者间碳密度分配格局存在明显差异,2种林分乔木层、灌木层、枯落物层和土壤层碳密度占总碳密度的百分比分别为53.17%、1.34%、0.64%、44.85%和35.27%、0.76%、1.50%、62.47%。锐齿槲栎林生态系统碳密度高于栓皮栎林,前者以乔木层的比例最大,后者以土壤层为主;锐齿槲栎林活体植被层比栓皮栎林具有更大的固碳能力,而栓皮栎林能产生更多的枯落物,随着林分的发育,土壤层碳密度在生态系统碳密度中所占比例逐渐减小。影响乔木层碳密度差异的因素主要为海拔和林分密度,影响土壤层碳密度的主要因素是纬度;鄂西地区栎类林以幼龄林居多,具有较大的碳汇潜力。     

外加碳源及沉水植物狐尾藻对上覆水中各形态磷浓度的影响

采用室内模拟实验(模拟“水体-底泥-沉水植物”生态系统),研究了外加碳源及沉水植物生长对上覆水总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性活性磷(SRP)、溶解性有机磷(DOP)的影响.结果表明:在本研究条件下,上覆水中各形态磷以溶解性总磷(DTP)为主;外加碳源,促进了沉积物磷的释放,增加了上覆水磷含量;沉水植物狐尾藻...     

河南省农田生态系统碳源/汇研究

采用1992-2007年河南省各地市主要农作物产量、耕地面积及农业投入等数据,对农田生态系统碳源/汇进行了测算,分析了碳源/汇及碳汇强度的时空变化特征,并提出了相应的碳增汇对策和建议。结果表明:1992-2007年,河南省农田生态系统碳吸收、碳排放及其强度均呈明显增加的趋势,碳吸收明显大于碳排放,河南省农田生态系统碳汇功能不断增强;化肥施用带来的间接碳排放成为主要的碳排放源;1992年以来,农田生态系统碳汇量呈明显增加的趋势,区域单位面积产量越大,碳汇强度也越高;河南省农田生态系统碳汇强度自东北到西南逐渐降低,平原地区明显大于山区。     

经营措施对森林生态系统碳储量影响的研究进展

基于国内外相关研究成果,回顾与分析了树种选择、施肥、延长轮伐期、间伐和收获对森林植被碳储量、凋落物碳储量和土壤有机碳含量的影响,认为目前有关经营措施对森林生态系统碳储量的影响机理研究仍然比较模糊,还需要进行长期的跟踪研究。     

Net Exchange of CO2 in a Mid-Latitude Forest

The eddy correlation method was used to measure the net ecosystem exchange of carbon dioxide continuously from April 1990 to December 1991 in a deciduous forest in central Massachusetts. The annual net uptake was 3.7 +/- 0.7 metric tons of carbon per hectare per year. Ecosystem respiration, calculated from the relation between nighttime exchange and soil temperature, was 7.4 metric tons of carbon per hectare per year, implying gross ecosystem production of 11.1 metric tons of carbon per hectare per year. The observed rate of accumulation of carbon reflects recovery from agricultural development in the 1800s. Carbon uptake rates were notably larger than those assumed for temperate forests in global carbon studies. Carbon storage in temperate forests can play an important role in determining future concentrations of atmospheric carbon dioxide.     

海南儋州地区橡胶林碳通量特征研究

以位于海南省西北部儋州地区的橡胶林为研究对象,采用涡度相关技术进行长期CO₂通量观测。结果表明:1）橡胶林净生态系统碳交换（NEE）日动态为“U”型曲线,白天NEE为负值,是碳吸收,夜间NEE为正值,是碳排放;全年除2月份为较弱的碳排放外,其余月份均为碳吸收,雨季各月NEE值较大,旱季各月NEE值较小,橡胶林碳吸收最强月份为6月,碳排放最强（吸收最弱）的月份为2月;因研究样地橡胶林树正处于生长旺盛期,固碳能力强大,橡胶林年NEE总量超过11.0 t·hm^-2·a^-1,碳汇能力高于其他亚热带和热带人工林,也高于纬度接近的海南岛尖峰岭热带山地雨林。2）橡胶林生态系统呼吸（R_e）日动态为单峰型曲线,全年R_e均为正值,即为碳排放,白天R_e量及变动幅度均明显大于夜间;全年R_e日变化呈不规则曲线,全年雨季各月R_e值均较大,旱季各月R_e值相对较小,橡胶林生态系统呼吸最强月份为8月,呼吸最弱的月份为12月;海南岛橡胶林生态系统年呼吸总量巨大,年总量超过20.0 t·hm^-2·a^-1,与同纬度的热带雨林接近。     

四川兴文县农田生态系统碳源/汇现状特征研究

采用2003～2010年四川省兴文县农业投入和产出相关农业数据,对农田生态系统的碳源/汇现状特征进行了研究。结果表明:①2003～2010年兴文县农田生态系统碳吸收量呈持续增加趋势,2010年碳吸收量达183 487.22 t,比2003年提高了8.76%。②2003～2010年兴文县农田生态系统排放量总体呈增加的趋势,从2003年的10443.06 t增加到2010年的11955.70 t,化肥施用是导致碳损失的主要途径。③兴文县农田生态系统的碳吸收大于碳排放,具有较强的碳汇能力,但碳排放的增长大于碳吸收的增长,对农田碳汇培育形式压力。     

陆地生态系统碳循环研究回顾与展望

回顾了陆地生态系统碳循环的研究动态,对陆地生态系统碳循环机理和研究方法进行了概述,对未来的研究重点和热点进行了展望。认为复杂科学在陆地生态系统碳循环研究中的应用具有很广的前景;陆地生态系统是一个适应复杂系统,内部作用是生态系统复杂化、有序化及自组织的主要推动力;运用复杂科学的原理和方法,探讨生态系统复杂性的机理及发展规律,可以为认识生态与进化问题提供一条新的途径。     

短期氮素添加和模拟放牧对青藏高原高寒草甸生态系统呼吸的影响

氮沉降和放牧是影响草地碳循环过程的重要环境因子,但很少有研究探讨这些因子交互作用对生态系统呼吸的影响。在西藏高原高寒草甸地区开展了外源氮素添加与刈割模拟放牧实验,测定了其对植物生物量分配、土壤微生物碳氮和生态系统呼吸的影响。结果表明:氮素添加显著促进生态系统呼吸,而模拟放牧对其无显著影响,且降低了氮素添加的刺激作用。氮素添加通过提高微生物氮含量和土壤微生物代谢活性,促进植物地上生产,从而增加生态系统的碳排放;而模拟放牧降低了微生物碳含量,且降低了氮素添加的作用,促进根系的补偿性生长,降低了氮素添加对生态系统碳排放的刺激作用。这表明,放牧压力的存在会抑制氮沉降对高寒草甸生态系统碳排放的促进作用,同时外源氮输入也会缓解放牧压力对高寒草甸生态系统生产的负面影响。     

果园生态系统碳循环规律研究进展

系统阐述了近10余年来果园生态系统碳循环规律的相关研究,得出以下结论:土壤是果园生态系统最大的碳库,碳储量占总体的70%以上;果园生态系统碳输入量大于碳输出量,是碳汇;经营管理措施对碳吸存影响较大,通过增施有机肥、生草、覆盖以及免耕等经营措施不但可以增加系统碳汇,减少碳排放,还可以提高果园土壤肥力。     

Diverse and contrasting effects of habitat fragmentation

Different components of an ecosystem can respond in very different ways to habitat fragmentation. An archipelago of patches, representing different levels of fragmentation, was arrayed within a successional field and studied over a period of 6 years. Ecosystem processes (soil mineralization and plant succession) did not vary with the degree of subdivision, nor did most measures of plant and animal community diversity. However, fragmentation affected vertebrate population dynamics and distributional patterns as well as the population persistence of clonal plant species. The results highlight the dangers of relying on broad community measures in lieu of detailed population analyses in studies of fragmented habitats.     

温度对克氏针茅草原生态系统生长季碳通量的影响

草地生态系统碳通量的驱动机制研究是碳循环研究的重要方面。利用涡度相关技术观测了克氏针茅草原生态系统的净生态系统碳交换(NEE)、生态系统初级生产力(GEP)、生态系统呼吸(Reco)的变化,探讨了2010年生长季内温度对该系统NEE、GEP和Reco的影响。结果表明,2010年生长季内,克氏针茅草原日尺度上NEE和GEP只出现了1个明显的吸收峰,Reco则呈现倒"U"型变化规律。克氏针茅草原空气温度与NEE、GEP和Reco呈极显著相关关系,气温日较差对该系统碳通量的影响程度较小;土壤温度与NEE、GEP和Reco之间也呈极显著相关关系,土壤温度的增加会同时提高克氏针茅草原生态系统的固碳能力、初级生产力及呼吸作用。空气温度和土壤温度都是影响克氏针茅草原生态系统碳收支的重要驱动因子。     

内蒙古农牧交错带油松人工林碳汇效应研究

造林工程对生态环境的恢复发挥着重要的作用,对全球的碳素循环有重要影响。以内蒙古农牧交错带退牧还林的油松(Pinus tabulaeformis)人工林为研究目标,以未退牧的天然草地作为参考,分析了造林工程对生态系统中的碳储量以及碳循环造成的影响。结果表明:造林工程使植被碳库碳储量快速提高,且随着油松林龄的增长,土壤碳库呈现先降低后逐渐升高的动态变化,凋落物碳库与生态系统的碳库随着林龄的增长而呈缓慢增长的趋势;油松林木平均碳汇速率由大到小表现为:中龄林近熟林幼龄林成熟林;以成熟林(43 a)为参照,油松林林分植被碳库固碳潜力为3 695.28 g/m2,生态系统固碳潜力为4 384.99 g/m2。研究结果表明,从长远来看,研究区进行退牧还油松人工林后,生态系统固碳效果是可观的碳汇。     

4种菊科植物与土壤间碳氮循环的初步研究

从植物一土壤碳氮循环入手,对比研究外来入侵种飞机草、紫茎泽兰,土著种泽兰、佩兰与土壤间碳氮循环的差异,结果表明,飞机草和紫茎泽兰极大改变了生态系统中的碳、氮流,有利于加速被入侵生态系统的养分循环;且显著甚至极显著增大了生态系统中的植物碳、氮库,对土壤碳、氮库有影响但不显著;因此加快了生态系统的碳、氮循环,且这种改变对其自身有正反馈效应,这可能是其入侵成功的机制之一。