森林生态系统碳循环的基本概念和野外测定方法评述

全球气候变化与森林生态系统碳循环息息相关,定量评估森林碳收支是生态系统与全球变化研究的重要任务。30年来森林生态系统碳循环研究已经取得了长足的进展,但全球和区域森林碳收支仍然存在很大的不确定性。这一方面与森林生态系统本身的复杂性有关,另一方面也与具体研究方法有关。评述了森林生态系统碳循环的基本概念和主要野外测定方法,为我国森林生态系统碳循环研究提供可参考的方法论。从生态系统碳浓度、密度、通量、分配和周转5个方面回顾了碳循环相关概念,指出碳浓度和碳储量是对碳库的静态描述,而碳通量和碳周转是对碳库的动态描述。净初级生产力是测量最普遍的碳通量组分,但大多数情况下因忽略了一些细节而被系统低估。普遍使用的净生态系统生产力,由于没有包含非CO2形式的水文、气象和干扰过程产生的碳通量,通常情况下高于生态系统净碳累积速率。在详细介绍碳通量组分的基础上,改进了森林生态系统碳循环的概念模型。重点讨论了碳通量的3种地面实测方法:测树学方法、箱法和涡度协方差法,并指出了其注意事项和不确定性来源。针对当前碳循环研究的突出问题,建议从4个方面减小碳循环测定的不确定性:(1)恰当运用生物量方程估算乔木生物量;(2)尽可能全面测定生态系统碳组分;(3)给出碳通量估算值的不确定性;(4)多种途径交互验证。     

能源对北京市城市碳循环的影响

研究城市碳循环过程并阐明能源对碳循环的影响,可为城市节能减排政策的制定和实施提供参考依据。基于城市碳循环模型核算了2005—2014年北京市的碳储量和碳通量,并通过能源碳效应指数来探讨能源对城市碳循环的影响。结果表明人为碳储量是北京市总碳储量增加的主要驱动力。北京市的碳输入主要来自水平方向,表明北京市的发展在很大程度上依赖于外部环境的物质供给;北京市的碳输出主要是能源消耗产生的垂直碳输出。能源活动相关的碳通量占北京市总碳通量的比重,即能源碳效应,在2006年高达79.46%,而后开始呈波动下降的趋势。能源对北京市碳循环影响最大的是垂直输出方向,其次是水平输入方向,因此低碳城市建设需要加强对垂直碳通量和水平碳通量的调节和管理,尤其是与能源活动相关的碳通量,与此同时,保护自然植被和增加生态用地对提高城市碳减排能力也至关重要。     

草地生态系统碳循环及其对全球变化的响应I 碳循环的分室模型、碳输入与贮量

概述了草地生态系统碳素循环的一般特征,介绍了一个草地碳循环的分室模型;对世界草地生态系统的碳贮量和碳输入量的有关数据进行了归纳整理,并初步讨论了草地生态系统在全球碳循环中的作用。     

草地生态系统碳循环及其对全球变化的响应I.碳循环的分室模型、碳输入与贮量

概述了草地生态系统碳素循环的一般特征,介绍了一个草地碳循环的分室模型;对世界草地生态系统的碳贮量和碳输入量的有关数据进行了归纳整理,并初步讨论了草地生态系统在全球碳循环中的作用。     

城市系统碳循环:特征、机理与理论框架

城市是地表受人类活动影响最深刻的区域,城市系统碳循环在全球和区域碳过程中具有重要的地位和作用.提出了城市“自然-社会”二元碳循环的概念,探讨了城市系统碳循环的一般特征;分析了城市系统碳循环的内部机理,主要包括:城市系统碳储量和碳输入/输出通量的主要过程和途径、城市系统碳储量、碳通量和碳流通的生命周期分析、城市系统碳输入和碳输出的类型划分等;提出了基于系统层次划分和碳流通过程的城市系统碳循环的研究框架,分析了城市自然系统和城市经济系统的主要碳流通过程和环节,构建了城市系统碳循环研究的思路和理论框架;最后提出了城市系统碳循环领域未来的研究重点.     

陆地碳循环研究中的模型方法

陆地碳循环是全球变化研究中的重要内容,碳循环模型已成为研究陆地碳循环的必要方法．其中气候变化、大气ＣＯ２浓度上升以及人类活动引起的土地利用和土地覆盖变化导致陆地生态系统在结构、功能、组成和分布等方面的变化及其反馈关系对陆地碳循环的影响是模型模拟的关键问题．生物地理模型和生物地球化学模型是碳循环模型的两大类型,建模方法、模型性质、特点和应用范围各异．碳循环模型的发展方向是综合两类模型的特点,建立全球动态碳循环模型．     

陆地土壤碳循环的研究动态

１　引　言陆地碳循环不仅关系到陆地生态系统生产力的形成，同时也影响到整个地球系统的能量平衡，是陆地生态系统结构和功能的综合体现。近几十年来，由于人类活动引起大气ＣＯ２浓度的急剧上升，并可能导致全球气候变化，而且这种变化与陆地碳循环之间存在复杂的相互反馈机制，陆地碳循环已成为生态学、气候学、土壤学、生理学及地质学等众多学科研究的共同目标。在国际地圈生物圈研究计划（ＩＧＢＰ）中，碳循环也是全球尺度模型化工作最初集中的主要目标［１３］。然而由于陆地生态系统的多样性和复杂性，目前在陆地碳循环研究中仍存…     

草地生态系统碳循环及其对全球变化的响应Ⅰ.碳循环的分室模型,碳输 …

概述了草地生态系统碳素循环的一般特征,介绍了一个草地碳循环的分室模型;对世界草地生态系统的碳贮量和碳输入量的有关数据进行了归纳整理,并初步讨论了草地生态系统在全球碳循环中的作用。     

生态系统碳平衡和碳循环研究的理论和方法国际学术研讨会在广州召开

2005年7月1日-3日,由中国科学院华南植物园、广州市科学技术协会、中华海外生态学者联合会、国家自然基金委生命科学部、中国生态系统研究网络、南京大学国际地球系统科学研究所、北美生态学会（ESA）亚洲分会联合主办,中国科学院华南植物园承办的“生态系统碳平衡和碳循环研究的理论和方法”国际学术研讨会在广州燕岭大厦顺利召开。     

高原湿地的碳循环

<正>湿地生态系统是陆地生态系统中仅次于森林生态系统的最大碳库,湿地生态系统碳循环在全球碳循环中起着重要作用。湿地独特的水文条件,使得湿地碳循环具有与其他生态系统不同的特点。湿地土壤有机碳的循环过程生态系统有机碳的积累取决于系统植被净初级生产力(NPP)与有机碳分解和净排放之间的差异。湿地植物残体因受湿地多水和还原性强的限制,其分解、转化速度比较缓慢,通常以泥炭或有机质的形式表现为有     

长岛海域东亚江豚种群密度和分布的初步研究

长岛海域是黄渤海东亚江豚(Neophocaena asiaeorientalis sunameri)的热点分布区域之一。为了掌握长岛海域东亚江豚的种群密度与分布特征,2019年10月至2021年10月采用截线抽样法进行了5次东亚江豚目视考察。5次考察总航程2 421 km,共发现东亚江豚614次,1 156头次。相同月份调查种群遇见率无显著性差异(P> 0.05),不同月份种群遇见率差异极显著(P <0.01),提示东亚江豚种群在该水域可能存在季节性迁移。按照考察月份对数据进行合并处理,长岛海域5月和10月东亚江豚平均种群密度为(0.56±0.11)头/km²(0.46～0.68头/km²)和(3.63±0.25)头/km²(3.38～3.88头/km²),平均种群数量为(20 209±202)头和(2 971±681)头,这在目前已知所有东亚江豚分布区中是最高的。尽管不同季节种群数量差异显著,但东亚江豚种群在长岛海域的空间分布特征相似,砣矶岛-大钦岛西北侧和东南侧均为高密度分布区,因此...     

中国盐沼湿地蓝碳碳汇研究进展

滨海蓝碳主要指被红树林、盐沼湿地、海草床等蓝碳生态系统所固定的碳,这部分碳对于减缓气候变暖意义重大。其中盐沼湿地作为我国面积最大、分布广泛的滨海湿地,受到人类活动的扰动较多,其碳汇估算的数据缺乏系统性与完整性。通过收集我国的盐沼湿地相关研究与数据,本文对我国盐沼湿地的分布现状及其碳储量、碳埋藏、碳来源、温室气体通量进行了总结,其中我国盐沼湿地的分布面积为(1.27~3.43)×10⁵hm²,总碳储量为(7.5±0.6) Tg,碳埋藏速率为7~955 g C/(m²·a),非CO₂温室气体通量分别为23.6~986 μg CH₄/(m²·h)和1.58~110 μg N₂O/(m²·h)。本文系统梳理了有关我国盐沼湿地碳汇功能的研究,指出我国盐沼湿地碳循环研究仍需加深对机制机理的解析和关键调控因子的探究,以期让盐沼湿地蓝碳为我国的碳达峰与碳中和战略做出更大贡献。     

广州市十种森林生态系统的碳循环

为了探讨南亚热带森林生态系统碳循环的规律,在广泛收集资料和试验数据的基础上,对广州10种森林生态系统的碳循环进行研究.结果表明：10种森林生态系统的碳密度在108.35～151.85 t C·hm^-2,其中乔木层碳密度在10.85～48.86 t C·hm^-2,0～60 cm土壤层在87.74～99.01 t C·hm^-2,均低于全国平均水平;从大气流向植被层的碳流量为4.41～9.15 t C·hm^-2·a^-1,植被层流向土壤层的碳流量为0.74～2.06 t C·hm^-2·a^-1,土壤层流向大气层的碳流量为3.94～5.42 t C·hm^-2·a^-1,即系统从大气净吸收碳在0.47～4.97 t C·hm^-2·a^-1之间.各种林分的净系统生产力不同,阔叶林大于针叶林,混交林大于纯林,天然次生林大于人工林.     

东亚中更新世古人类下颔第二臼齿釉质-齿质连接面三维形状和釉质厚度分布

东亚中更新世古人类在头骨、下颌骨、牙齿等解剖部位表现出不同程度的形态多样性,中期成员代表为直立人,而晚期成员的演化地位具有较大争议。为进一步了解东亚中更新世古人类内部的形态变异特点和为东亚中更新世晚期古人类分类提供依据,本文使用微分同胚的表面匹配（Diffeomorphic Surface Matching, DSM）和形态测量图（Morphometric map）对下颌第二臼齿（M₂）釉质-齿质连接面的形状和齿冠侧面釉质厚度分布模式进行了量化分析。结果显示：1）东亚中更新世古人类与晚期人属成员（尼安德特人和现代人）存在较明显的形态差别;2）该时段晚期的东亚古人类相对中期直立人在侧面釉质厚度分布规律上具有独特性,并在釉质-齿质连接面的三维形状上与晚期人属成员更加接近。本文在以往对东亚中更新世古人类牙齿内外结构单个性状研究的基础上,使用三维形态测量方法进一步量化了M₂釉质-齿质连接面三维形状和侧面釉质厚度分布模式两项重要特征的变异特点,这对未来该时段同类型牙齿的形态鉴定以及解决东亚中更新世晚期古人类的分类地位具有一定意义。     

全球碳循环中的失汇及其形成原因

近 2 0多年来 ,大气碳收支不平衡 ,即碳失汇 ( Missing carbon sink) ,一直是全球碳循环研究的核心问题之一。在总结全球碳失汇的主要研究成果基础上 ,分析了碳失汇数量和可能分布地点 ,并对形成的主要原因 :CO2 施肥作用、氮沉降的变化、变暖促进氮矿化和早期破坏后的森林再生等 ,进行了综述和分析 ,指出了该问题的复杂性。     

Biogeochemical approaches to assessment of East Asian ecosystem sensitivity to acid depositon

We used the critical load (CL) concept to calculate ecosystem response to acid deposition in East Asia. The calculation of critical loads to assess the sensitivity of ecosystems to acidic deposition was made using a biogeochemical approach, which took into consideration both rates of biogeochemical cycling and temperature responses. On the basis of these data the soil-biogeochemical mapping has been carried out for the area of East Asia and the CL values for acid-forming compounds have been calculated using modified steady-state mass balance (SSMB) equations. In the north-eastern ecosystems of the Asian part of Russia these values of critical loads for N [CL(N)] and S [CL(S)] compounds are shown to be less than in Europe due to peculiarities of climate, soil and vegetation. The minimum values of both CL(N) and CL(S) are <50 eq/ha/yr (which occur in 8.3% and 40.5% of this area for N and S, correspondingly) and the maximum values are >300 eq/ha/yr. These values are occasionally lower than for corresponding European ecosystems. For the south-eastern ecosystems of the northern part of Thailand the minimum values are <200 eq/ha/yr and maximum values are >700 eq/ha/yr. The minimum CL values (<200 eq/ha/yr) occur in more than 75% of the studied Thai area.     

Stable Isotopes and Carbon Cycle Processes in Forests and Grasslands

Abstract: Scaling and partitioning are frequently two difficult challenges facing ecology today. With regard to ecosystem carbon balance studies, ecologists and atmospheric scientists are often interested in asking how fluxes of carbon dioxide scale across the landscape, region and continent. Yet at the same time, physiological ecologists and ecosystem ecologists are interested in dissecting the net ecosystem CO₂ exchange between the biosphere and the atmosphere to achieve a better understanding of the balance between photosynthesis and respiration within a forest. In both of these multiple-scale ecological questions, stable isotope analyses of carbon dioxide can play a central role in influencing our understanding of the extent to which terrestrial ecosystems are carbon sinks. In this synthesis, we review the theory and present field evidence to address isotopic scaling of CO₂ fluxes. We first show that the ¹³C isotopic signal which ecosystems impart to the atmosphere does not remain constant over time at either temporal or spatial scales. The relative balances of different biological activities and plant responses to stress result in dynamic changes in the ¹³C isotopic exchange between the biosphere and atmosphere, with both seasonal and stand-age factors playing major roles influencing the ¹³C biosphere-atmosphere exchange. We then examine how stable isotopes are used to partition net ecosystem exchange fluxes in order to calculate shifts in the balance of photosynthesis and respiration. Lastly, we explore how fundamental differences in the ¹⁸O isotopic gas exchange of forest and grassland ecosystems can be used to further partition terrestrial fluxes.     

Extensive sharing of chloroplast haplotypes among East Asian Cerris oaks: The imprints of shared ancestral polymorphism and introgression

Shared ancestral polymorphism and introgression are two main causes of chloroplast DNA (cpDNA) haplotype sharing among closely related angiosperms. In this study, we explored the roles of these two processes in shaping the phylogeographic patterns of East Asian Cerris oaks by examining the geographic distributions of randomly and locally distributed shared haplotypes, which coincide with the expectations of shared ancestry and introgression, respectively. We sequenced 1340 bp of non‐coding cpDNA from Quercus acutissima (n = 418) and Q. chenii (n = 183) and compiled previously published sequence data of Q. variabilis (n = 439). The phylogenetic relationships among haplotypes were examined using a median‐joining network. The geographic patterns of interspecifically shared haplotypes were assessed to test whether nearby populations have a higher degree of interspecific cpDNA sharing than distant ones. We identified a total of 27 haplotypes that were grouped into three non‐species‐specific lineages with overlapping distributions. Ancestral haplotypes were extensively shared and randomly distributed across populations of the three species. Some young haplotypes were locally shared in mountainous areas that may have been shared refugia. The local exchange of cpDNA resulted in an excess of similar haplotypes between nearby populations. Our study demonstrated that the haplotype sharing pattern among East Asian Cerris oaks reflected the imprints of both shared ancestral polymorphism and introgression. This pattern was also associated with the relatively stable climates and complex landscapes in East Asia, which not only allowed the long‐term persistence of ancestral lineages but also connected the survived populations across refugia.     

葡萄园生态系统碳源/汇及碳减排策略研究进展

葡萄园生态系统是农业生态系统的重要组成部分, 集中连片栽培的葡萄园具有重要的生态价值。开展葡萄园生态系统碳源/汇的研究, 是完整探讨葡萄园生态系统碳循环必不可少的内容。随着葡萄生态学研究的进一步深入, 如何直观地揭示葡萄园生态系统碳循环规律和碳汇功能已经成为葡萄生态学领域关注的热点问题。研究发现, 葡萄园生态系统固定大量碳, 将碳封存在葡萄果实等一年生器官、主干等多年生器官以及土壤碳库中。葡萄园生态系统碳输入量大于碳输出量, 是碳汇; 土壤是葡萄园生态系统最大的碳库, 占总碳储量的70%, 尤其是土藤界面; 覆盖和免耕作为葡萄园的碳减排策略, 可以减少碳排放, 提高葡萄园土壤肥力。基于此, 为了阐明葡萄园生态系统的碳汇价值, 该文围绕葡萄生态学最新研究进展, 系统回顾了葡萄园生态系统中碳循环规律、碳汇研究进展及碳减排策略, 为葡萄生态学的研究提供理论基础, 并对本领域未来的研究方向和应用前景进行展望。