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1.
陆面碳循环研究中若干问题的评述 总被引：30，自引：0，他引：30
陆面碳循环是全球碳循环研究的重要内容 ,所涉及的研究领域很广。对碳循环研究中所涉及的有关主要问题——碳元素的源和汇、“漏失汇”(missing sink)、植被净初级生产力 (NPP)、土壤呼吸、CO2 的“施肥效应”、目前和末次冰期极盛时陆地生态系统的碳储量、“反褶积”(deconvolution)分析方法以及气候变化对净碳通量的影响等方面的研究内容及其进展情况作了简要回顾和介绍。总结了不同研究方法的优缺点及各自存在的问题 ,并对有关研究结果和未来的发展趋势作了评述。 相似文献
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基于涡度相关技术估算植被/大气间净CO2交换量中的不确定性 总被引：7，自引：0，他引：7
近年来，涡度相关技术的进步使陆地生态系统CO2通量的长期和连续观测成为可能。目前，涡度相关技术是全球通量观测网络（FLUXNET）测定植被/大气间CO2通量的主要技术手段，但绝大部分CO2通量观测站点都处于非典型的理想条件下，不能完全满足涡度相关技术的基本假设条件，从而导致基于涡度相关技术估算植被/大气间净生态系统CO2交换量的不确定性。系统介绍了涡度相关技术的基本假设，基本理论公式和误差的类型与特征等理论问题，重点阐述了通量测定中仪器本身的物理限制、二维和三维的气流运动、数据处理的方法和夜间通量的低估等不确定性的主要来源，并据此对通量观测研究中需要优先考虑的问题提出一些建议。研究认为数据质量控制与分析以及误差评价是不同通量站点间的结果比较和全球尺度综合分析的过程中需重点考虑的问题。 相似文献
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生态系统碳通量估算中耦合涡度协方差与遥感技术研究进展 总被引：4，自引：0，他引：4
陆地生态系统CO2和水热通量的长期观测研究一直是国际上关注的热点问题.截止目前,利用微气象学原理的涡度协方差技术是唯一能直接测定生物圈与大气间物质与能量通量的标准方法,成为国际通量观测网络的主要技术.但是涡度协方差技术的测定仍然是一种小尺度观测方法,其观测结果难于直接外推到更大尺度.同时,缺乏区域、跨尺度生态系统及其时空动态观测数据一直是限制碳循环研究的主要障碍,而遥感技术的发展可望在不远的将来使大尺度、高分辨生态系统变化的长期定量观测成为可能.这些问题在当今集中体现在如何建立通量-遥感的跨尺度观测体系,并有效地将有限的通量站点测量数据与大尺度遥感资料以及生态模型有机地结合.总结过去耦合涡度协方差技术与遥感技术的工作,主要在以下3个层面展开:①涡度协方差技术与遥感技术对碳通量估算的相互验证;②涡度协方差技术为遥感反演提供地面参数;③遥感观测解译辅助分析通量贡献区(footprint).集中在这3个方面进行探讨,通过总结各方面的研究特点与进展,可望为未来在这个领域开展工作理顺思路. 相似文献
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典型森林生态系统碳交换的机理模拟及其与观测的比较研究 总被引：2，自引：0，他引：2
CEVSA模型是一个基于生理生态过程模拟植物—土壤—大气系统能量交换和水碳氮耦合循环及其对环境变化响应和适应的机理模型，在区域和全球尺度上得到广泛应用，但缺乏在生态系统尺度上的验证。本研究对CEVSA模型中碳循环关键过程的定量表达进行了重要改进：将模型的模拟时间步长由“旬”改为“日”；增加了物候参数化的子程序；调整了生物量的分配方案；基于碳平衡模拟叶面积指数的季节动态等。分别使用改进前后的CEVSA模型模拟了3类典型森林生态系统碳交换的季节动态，模拟的结果与通量观测进行了比较分析。结果表明，改进后的CEVSA模型能更好地模拟不同类型森林生态系统碳交换的季节动态，但在不同生态系统的不同时段，模型模拟的结果与通量观测相比还有一定的偏差，模型在碳交换关键过程对环境变化的响应和适应，尤其是针叶林光合作用对温度变化的响应和适应，以及生态系统对高温和水分亏缺的响应和适应等方面的模拟还需要进一步的改进和验证。 相似文献
5.
碳同位素技术在土壤碳循环研究中的应用 总被引：19，自引：0，他引：19
碳在土壤中的储量和存储时间是陆地生态系统碳库中最大和最长的,而土地利用方式会影响到土壤碳储量及其循环周期,因此有效的土地利用管理可使土壤成为一个碳汇。土壤储存碳的过程就是土壤有机碳动态平衡的变化,因此认识土壤有机碳的动态变化是揭示土壤碳循环过程及其调控机制的重要方面。首先介绍了碳的一种稳定性同位素(13C)和放射性同位素(14C)在生态系统长期动态过程的重建(如C3/C4植被的历史格局)、土壤有机碳周转周期等方面的应用,探讨了同位素示踪技术在土壤有机碳来源、周转周期、土壤CO2通量的变化和组分区分、同位素富集等研究领域的应用,归纳了土壤碳循环研究中的基本问题,提出了未来土壤碳循环同位素示踪的主要研究方向。 相似文献
6.
青藏高原作为世界海拔最高的区域,是全球气候变化的敏感区之一。定量估算这一区域的净生态系统碳交换量(NEE)有利于理解陆地生态系统碳平衡对未来气候变化的响应。本文构建了一个模拟该地区NEE动态变化的净碳收支模型(NCBM)。该模型由来源于MODIS影像的增强型植被指数(EVI)、陆地表面水分指数(LSWI)以及来源于地面观测的空气温度和短波辐射共同驱动,并利用青藏高原地区的3种植被类型(包括高寒灌丛、高寒湿地和高寒草甸)的碳通量长期观测数据对模型进行了校准和验证。结果表明,在模型校准站点年,NCBM模型可以模拟NEE观测值81%的变化,均方根误差(RMSE)为0.03mol C/m~2/d,模型效率(EF)为0.81。在模型验证站点年,NCBM模型可以预测NEE观测值84%的变化,RMSE为0.03mol C/m~2/d,EF为0.81。在大多数情况下,NCBM模型可以清晰地模拟各植被类型的NEE季节和年际变化。此外,NCBM模型因为结构简单,模型驱动变量易于获取等优势,具有在区域尺度上模拟NEE时空变化的潜力。但是该模型还需要进一步的改进和发展,特别需要提高对植被非常稀疏地区NEE变化的模拟能力。 相似文献
7.
喀斯特地区碳酸酐酶与环境的关系及意义 总被引：2，自引：1，他引：2
本文综述了喀斯特地区碳酸酐酶及其与环境的关系和地球化学意义。碳循环通过碳酸酐酶影响水生生态系统。碳酸酐酶是水体碳循环的一个重要因子，是生物地球化学作用的一个重要标志。不同环境条件如水、光、pH值、无机和有机离子等可对碳酸酐酶活性造成不同程度的影响。对于不同岩溶生态系统，植被覆盖率低的土壤碳酸酐酶活性低于植被种类丰富的土壤碳酸酐酶活性。同一类型岩溶生态系统不同岩溶地形的土壤碳酸酐酶活性也不同。研究岩溶地区土壤碳酸酐酶的地球化学作用，可以为岩溶生态系统碳循环的研究提供新的途径和方法，并为岩溶地区石漠化的防治提供理论依据。 相似文献
8.
全球/区域生态系统碳循环研究具有多台站联网观测、多源异构数据、多模型综合分析、跨领域科学家协同工作等特点。以中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)为基础平台,论述建立碳循环科研信息化环境(e-Carbon Science)的迫切性,系统阐述e-Carbon Science的目标、组成、关键技术及研究进展,构建了由"四环境(碳循环数据集成与服务环境、模型模拟环境、可视化分析环境、科研协同工作环境)、三系统(站点、区域、全国尺度陆地生态系统碳收支评估应用系统)"组成的ChinaFLUX e-Carbon Science,形成ChinaFLUX通量数据采集—传输—存储—管理—处理—可视化—共享服务的一体化系统,实现不同尺度的碳收支快速评估与模拟,支撑并促进我国陆地生态系统碳循环研究和生态信息学发展,对我国野外台站网络信息化起到引领和示范作用。 相似文献
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陆地生态系统CO2和水热通量的长期观测研究一直是国际上关注的热点问题。截止目前,利用微气象学原理的涡度协方差技术是唯一能直接测定生物圈与大气间物质与能量通量的标准方法,成为国际通量观测网络的主要技术。但是涡度协方差技术的测定仍然是一种小尺度观测方法,其观测结果难于直接外推到更大尺度。同时,缺乏区域、跨尺度生态系统及其时空动态观测数据一直是限制碳循环研究的主要障碍,而遥感技术的发展可望在不远的将来使大尺度、高分辨生态系统变化的长期定量观测成为可能。这些问题在当今集中体现在如何建立通量—遥感的跨尺度观测体系,并有效地将有限的通量站点测量数据与大尺度遥感资料以及生态模型有机地结合。总结过去耦合涡度协方差技术与遥感技术的工作,主要在以下3个层面展开：①涡度协方差技术与遥感技术对碳通量估算的相互验证;②涡度协方差技术为遥感反演提供地面参数;③遥感观测解译辅助分析通量贡献区（footprint）。集中在这3个方面进行探讨,通过总结各方面的研究特点与进展,可望为未来在这个领域开展工作理顺思路。 相似文献
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土壤碳循环研究进展 总被引：82，自引：4，他引：82
土壤碳是陆地碳库的主要组成部分,全球土壤有机碳总量达1270 Gt。气候变化影响植物生长、植物碎屑分解速率以及土壤—大气碳通量,这对大气CO2含量有重要影响。土壤有机质模型是研究生态系统尺度土壤碳循环的唯一可用工具,目前已开发出多种。大量研究表明,14Ｃ测试是研究土壤有机碳组成及驻留时间的重要手段,土壤有机碳由一系列具不同更新时间的组分构成。土壤粒级组成、矿物特征及土体结构等内在因素制约土壤有机碳存量及状态,对于长时间尺度碳的更新具有重要意义。研究不同气候带土壤有机碳储量及动态变化特征,可为预测未来农、林生态系统变化提供理论依据。 相似文献
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利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(简称SACOL站)2008年夏季晴天的湍流、 辐射、 土壤温度和通量梯度观测资料, 确定了晴天土壤热参数, 并结合土壤热流量板测量的温度积分法把实际测量通量推算到地表; 讨论了典型黄土高原沟壑区土壤热量储存对地表能量闭合率的影响; 建立了计算地表土壤热通量的模型. 结果表明: 黄土高原典型沟壑区夏季晴天平均土壤热容量为1.23×106 J5m-35K-1; 能量平衡方程中, 以5 cm 埋深处HFP01SC热流量板观测值 (G5) 表示土壤热通量时, SACOL站地表能量闭合率为75.7%. 采用温度积分法, 将HFP01SC的直接测量结果校正到地表(Gs)后, 地表能量闭合率可以达到81.8%; 0~5 cm土壤层的热量储存对能量平衡的贡献为6.1%. 模型计算得土壤热通量(Gm)与Gs之间的线性回归斜率为0.973(显著性水平为0.1‰). (H+LE)与(Rn-Gm)进行线性回归, 得到地表能量闭合率为81.7%. 表明模型与温度积分法计算计算土壤热通量非常接近, 但通过参数化方法计算时仅需要知道Rn即可. 相似文献
12.
Coupling of a biogeochemical model with a simultaneous heat and water model and its evaluation at an alpine meadow site 总被引：2，自引：0，他引：2
Xufeng Wang Mingguo Ma Yi Song Junlei Tan Haibo Wang 《Environmental Earth Sciences》2014,72(10):4085-4096
Alpine meadow covers most of the Qinghai-Tibet Plateau where frozen soil is widely distributed. In order to correctly simulate the carbon, water and energy flux of an alpine meadow site at Qinghai-Tibet Plateau, a widely used carbon cycle model Biome-BGC and a cold region land surface model SHAW were coupled. The outputs of the coupled model were validated with the observed carbon fluxes (Gross Primary Productivity, Net Ecosystem Exchange, Ecosystem Respiration), energy fluxes (Latent heat flux, Sensible heat flux), water flux (Evapotranspiration), soil moisture and soil temperature at A’rou site which is located on the east edge of Qinghai-Tibet Plateau. The results indicate that the coupled model can correctly predict the interactions between alpine meadow ecosystem and atmosphere. 相似文献
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Eddy covariance based methane flux in Sundarbans mangroves,India 总被引：1，自引：0，他引：1
Chandra Shekhar Jha Suraj Reddy Rodda Kiran Chand Thumaty A K Raha V K Dadhwal 《Journal of Earth System Science》2014,123(5):1089-1096
We report the initial results of the methane flux measured using eddy covariance method during summer months from the world’s largest mangrove ecosystem, Sundarbans of India. Mangrove ecosystems are known sources for methane (CH4) having very high global warming potential. In order to quantify the methane flux in mangroves, an eddy covariance flux tower was recently erected in the largest unpolluted and undisturbed mangrove ecosystem in Sundarbans (India). The tower is equipped with eddy covariance flux tower instruments to continuously measure methane fluxes besides the mass and energy fluxes. This paper presents the preliminary results of methane flux variations during summer months (i.e., April and May 2012) in Sundarbans mangrove ecosystem. The mean concentrations of CH4 emission over the study period was 1682 ± 956 ppb. The measured CH4 fluxes computed from eddy covariance technique showed that the study area acts as a net source for CH4 with daily mean flux of 150.22 ± 248.87 mg m?2 day?1. The methane emission as well as its flux showed very high variability diurnally. Though the environmental conditions controlling methane emission is not yet fully understood, an attempt has been made in the present study to analyse the relationships of methane efflux with tidal activity. This present study is part of Indian Space Research Organisation–Geosphere Biosphere Program (ISRO–GBP) initiative under ‘National Carbon Project’. 相似文献
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草地生态系统中,硅(Si)不仅在植物生长过程中扮演着重要的角色,而且通过形成植硅体碳(Phytolith-Occluded Carbon,简称PhytOC)的方式参与陆地生态系统碳循环。近几十年来,由于人为干扰等因素导致的草地退化引起了广泛的关注。本研究中,我们选取了我国北方农牧交错带中30个不同退化程度的样地,分析了8种常见植物(共71个样品)地上部分Si含量和分布特征,并估算了植硅体碳产生通量。结果发现,随着草地退化的加剧,糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)地上部分Si含量呈下降趋势,而羊草(Leymus chinensis)表现为先上升后下降的倒"V"型。不同退化程度样地植物地上部分Si平均含量分别为12.25±1.02 g/kg(轻度)、10.56±1.15 g/kg(中度)和8.06±0.93 g/kg(重度),而植硅体碳产生通量显著下降,分别为0.320±0.038 kg/(ha·a)、0.190±0.021 kg/(ha·a)和0.068±0.006 kg/(ha·a)(P<0.05)。研究表明,草地退化对不同种类植物的Si含量和产生通量的影响不同,这可能是由于植物的功能类型不同造成的。草地退化可以导致种群结构的变化和地上净初级生产力(ANPP)的降低,从而影响草地植物地上部分Si的分布和植硅体的固碳能力。当退化严重时,初步估算北方农牧交错带内草地植物地上部分植硅体固碳速率将下降5倍以上。 相似文献
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Thi Phuong Quynh Le Nhu Da Le Viet Nga Dao Emma Rochelle-Newall Thi Mai Huong Nguyen Cyril Marchand Thi Thuy Duong Thi Xuan Binh Phung 《Environmental Earth Sciences》2018,77(18):658
Global riverine carbon concentrations and fluxes have been impacted by climate and human-induced changes for many decades. This paper aims to reconstruct the longterm carbon concentrations and carbon fluxes of the Red River, a system under the coupled pressures of environmental change and human activity. Based on (1) the relationships between particulate and dissolved organic carbon (POC, DOC) or dissolved inorganic carbon (DIC), and suspended sediments (TSS) or river water discharge and on (2) the available detailed historical records of river discharge and TSS concentration, the variations of the Red River carbon concentration and flux were estimated for the period 1960–2015. The results show that total carbon flux of the Red River averaged 2555?±?639 kton C year?1. DIC fluxes dominated total carbon fluxes, representing 64% of total, reflecting a strong weathering process from carbonate rocks in the upstream basin. Total carbon fluxes significantly decreased from 2816 kton C year?1 during the 1960s to 1372 kton C year?1 during the 2010s and showed clear seasonal and spatial variations. Organic carbon flux decreased in both quantity and proportion of the total carbon flux from 40.9% in 1960s to 14.9% in 2010s, reflecting the important impact of dam impoundment. DIC flux was also reduced over this period potentially as a consequence of carbonate precipitation in the irrigated, agricultural land and the reduction of the Red River water discharge toward the sea. These decreases in TSS and carbon fluxes are probably partially responsible for different negatives impacts observed in the coastal zone. 相似文献
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Salt marshes, which provide a transition between the marine and terrestrial environments around much of the temperature world, will be the first ecosystem to feel the effects of an increased rate of sea level rise. This study examined the metabolic responses of a high salt marsh to increased inundation and wrack deposition associated with sea level rise. We measured changes in ecosystem and soil photosynthesis and respiration by analyzing carbon dioxide fluxes in the light and dark. Data from seasonal flux measurements were combined with continuously measured light and temperature data to develop a model that estimated annual production and respiration. Results suggested that increased inundation will reduce respiration rates to a greater extent than production, yielding a moderate net loss of organic carbon from the high marsh. The model also predicted a substantial loss of organic carbon from wrack-affected areas. This decreased organic carbon input may play an important role in the ability of the marsh to maintain elevation relative to sea level rise. 相似文献
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草地生态系统土壤有机碳库对人为干扰和全球变化的响应研究进展 总被引：5，自引：0，他引：5
草地土壤碳库碳储量及其变化与调控机制是草地碳循环研究的核心.草地生态系统正经受着越来越严重的人为与自然因素干扰,如土地利用变化、大气氮沉降增加、施肥及大气CO2浓度与温度升高.因此,加强人为干扰和全球变化背景下草地土壤有机碳库的响应研究有重要意义.总结了放牧、草地开垦及外来氮素输入等3种主要的人类活动对土壤有机碳总量和活性碳组分的影响及其对全球变化的响应与适应,在此基础上指出了目前草地生态系统土壤有机碳库研究的薄弱环节及今后的重点研究领域. 相似文献