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硅的生物地球化学循环研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
生命元素硅在陆地生态系统和水生生态系统中都扮演着重要的角色。它的生物地球化学循环与全球碳循环和全球气候交化密切相关。因此,近年来逐渐成为研究的热点。本文概述了近年来国内外有关硅的生物地球化学循环的研究进展,包括陆地和海洋中硅的生物地球化学循环过程及人类活动对硅循环的影响等方面,指出日前研究中存在的问题,展望了研究的重点。 相似文献
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陆地生态系统碳汇是实现碳中和的重要支撑。作为我国乃至亚洲的生态安全屏障,青藏高原具有良好的生态资源、固碳增汇潜力大。本文系统梳理了青藏高原陆地生态系统碳汇现状与未来潜力估算。主要结果如下：通过整合自下而上(清查法和生态系统模型)和自上而下(大气反演模型)不同方法的研究,当前碳汇大小为每年26.5～33.7 Tg C,占全国陆地生态系统碳汇的9.9%～19.6%;未来气候暖湿化以及生态恢复与管理措施加强情景下,到2060年碳汇有望实现倍增,达到每年53.0～63.7 Tg C。但高原碳汇估算仍存在很大不确定性,未来研究应聚焦在减少土壤碳汇不确定性、极端气候事件对碳汇功能影响、冻土碳库脆弱性、退化生态系统增汇潜力与途径、水体碳源汇功能和其他温室气体源汇功能等方面;通过补齐高原关键区域观测短板、研发自然与人文耦合的生物地球化学模型、构建模型-多源观测数据融合系统,以准确揭示青藏高原碳汇现状与未来趋势,为青藏高原碳中和贡献先行示范区和生态文明高地建设提供参考与支撑。 相似文献
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陆地生态系统和气候系统紧密相关,特别是植物,土壤和大气圈之间的碳循环。已有人提出气候和大气二氧化碳浓度的变化调整循环,使大量的碳沉淀提供给陆地生态系统,但直接证据很有限。估计了稳定气候态之间变化引起的生态系统碳储备变化,但对生态系统碳流动对短期气候变化的动力响应不了解得不够充分。用一个陆地生物持球化学模式,配合一个一般的循环莱模拟短期气候变化,定量研究１８６１－２０７０年大气ＣＯ２气候引起的短期生 相似文献
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生态系统响应全球变化的陆地样带研究 总被引：2，自引：0，他引：2
为从机理上理解、评估和预测陆地生态系统对全球变化的响应,国际地圈生物圈计划在全球共启动了15条全球变化陆地样带,其中2条在中国,即中国东北样带和中国东部南北样带。从植物碳氮代谢、生物多样性、生态系统功能与碳收支及样带生态系统的变化趋势等方面较系统地总结了围绕中国这2条全球变化陆地样带的最新研究进展,加深了全球变化与陆地生态系统相互作用过程与机制的理解,提出未来中国全球变化陆地样带研究应充分利用我国特殊的生态与环境及区域特色,重点针对陆地生态系统对全球变化的适应性、地球系统相互作用的生物—物理—化学—社会过程与管理、土地利用变化的动力学过程与机制、灾害性天气气候的生态效应及其调控机制和全球变化模拟预警系统开展研究,做出一些在国际上既有显示度又服务于我国社会经济可持续发展的研究成果。 相似文献
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生物地球化学作为一个学科包含4个概念,即生物地球化学量、流、群和场.这4个概念从不同角度描述了生命与其环境的关系.生物地球化学量探索生命及其无机环境在元素丰度上的相似性,这种相似性决定了生命体对环境化学状态的依赖性.生物地球化学流描写化学元素在生态系统中的迁移,此迁移导致了生命体与环境间的物质和能量交换.生物地球化学群描述化学元素在迁移转化时的复杂组合关系及其生物效应.生物地球化学场是生态系统中控制生物地球化学反应的各种环境营力的总和.生物地球化学模型即是这一综合力场及其对化学元素迁移转化影响的数学描述,DNDC模型即基于这些概念发展起来.DNDC模型可用来预测陆地生态系统中碳和氮的生物地球化学行为,该模型已被一些国家用来预测农业土壤的长期肥力和温室气体排放. 相似文献
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喀斯特地质与生态系统是地球表层系统中的重要组成部分,其变化将对其他地区以及整个地球系统产生影响.生物地球化学循环是全球和区域变化研究的核心内容,而生态系统的演化与系统内水分和养分的生物地球化学循环密切相关。因此,我们有必要将喀斯特生态系统纳入到更大区域或全球生态系统中进行分析研究,在充分研究认识整个喀斯特生态系统物质生物地球化学循环规律的基础上,进一步研究喀斯特生态系统的全球变化响应或影响机制,为喀斯特生态系统优化调控对策和措施提供科学基础。研究生态系统演化过程中物质的生物地球化学循环规律,是研究植物适生性、物种优化配置和适应性生态系统调控机理的关键基础。在介绍前人工作基础的同时,本文全面而概括地总结了我们近年利用元素、同位素(如δ13C、δ15N、δ34S、87Sr/86Sr)示踪和化学计量学理论和方法对喀斯特生态系统中不同界面和流域中物质的生物地球化学循环及其生态环境效应的研究成果。认识到:喀斯特流域生物地球化学循环活跃,相互耦合,并与流域生态环境变化相互制约;人类活动正干预流域物质的自然生物地球化学循环过程,并导致相应的生态和环境效应;全球变化科学深化有赖于区域生态环境变化及物质生物地球化学循环的研究。这些认识是我们将来系统深入开展喀斯特以及其他流域生态系统物质生物地球化学循环研究的重要方向。 相似文献
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DNDC模型的研究进展及其在高寒生态系统的应用展望 总被引：1，自引：0，他引：1
DNDC（Denitrification-Decomposition, 反硝化-分解）模型是建立在元素丰度、 耦合、 循环和动力四个概念之上的生物地球化学模型。作为将生物地球化学理论应用于当前生态环境问题的桥梁, DNDC模型通过计算反硝化和有机质分解来模拟生态系统中碳氮循环过程, 其最终目的是计算目标生态系统中不同库间的温室气体排放通量。经过二十多年的发展, DNDC模型已成为目前国际上最成功的生物地球化学模型之一。文章阐述了DNDC模型的发展历程、 科学结构、 模型验证及校正, 总结了DNDC模型在生态系统应用中的主要研究进展及不足之处, 并对DNDC模型在高寒生态系统中的应用提出展望。 相似文献
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全球变化与陆地生态系统研究：回顾与展望 总被引：16，自引：2，他引：16
全球变化与陆地生态系统相互关系的研究是国际地圈－生物圈计划（IGBP）的核心研究计划之一，也是整个全球变化的研究核心领域之一。该计划自上世纪八十年代启动以来，已经取得了一系列重要的研究成果，对于推动全球变化研究发挥了重要作用。中国学者在全球变化与陆地生态系统研究领域也开展了许多工作并取得了重要成绩。按照我国科学技术和社会经济发展的需求，本文提出了未来我国在该领域的研究重点，包括（1）中国陆地生态系统重要生命元素的代谢及其耦合机制研究；（2）全球变化敏感区域或重要样带上陆地生态系统对全球变化的影响研究；（3）我国的C、N、P、S生物地球化学循环与全球变化的关系研究；（4）发展中国特色的区域植被动态模型。 相似文献
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生物地球化学循环是地球系统物质循环的核心,是维系地表生态系统稳定和人类社会可持续发展的重要基础。然而,气候变化以及人类的过度干扰可能会显著改变表层地球系统中的生物地球化学循环过程,尤其是脆弱的喀斯特生态系统。特殊的多孔隙关键带结构也加速了喀斯特地区物质循环及其对外界环境变化的响应,影响了不同尺度的物质循环和生物地球化学过程。本研究主要综述了宏观尺度（气候变化）、中尺度（人类活动）和微观尺度（微生物活动）的环境变化对喀斯特地区生物地球化学循环的影响。结果表明多要素变化导致喀斯特地区物质循环受到强烈影响,气候变化、人类活动和微生物活动及其耦合关系对喀斯特地区生物地球化学循环的调控作用具有重要意义。最后,本研究强调了现有研究的局限性并指出未来研究的挑战与方向,即未来应从系统研究（如地球关键带）的视角出发,将多尺度观测－分析与综合模型集成研究并举,从而构建多源多尺度耦合的过程和系统模型,进而为阐明喀斯特系统的演变规律和动力学机制、实现喀斯特地区的生态保护和高质量发展提供理论基础。 相似文献
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陆地生态系统的碳收支是全球气候变化和碳循环研究的核心内容之一.准确估算陆地生态系统的碳储量及其收支状况,对正确评价陆地生态系统在全球碳循环中的作用有重要意义.本文总结了近10年来各国研究者利用不同方法对陆地碳储量变化的研究进展,并对估算陆地碳储量的不确定性进行评价.同时,对陆地生态系统碳储量变化研究结果的分析表明,末次间冰期以来,全球陆地生态系统碳储量存在较大幅度的变化.在末次间冰期5e阶段、末次盛冰期和全新世中期,陆地生态系统碳储量分别为现在的l30～150%、50～85%和105～130%.并且,陆地生态系统碳储量与气候变化有显著的正相关性,但不同区域的生态系统碳储量随气候变化并非具有相同的变化规律. 相似文献
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边缘海浮游生态系统对生物泵的调控作用 总被引：1，自引：0，他引：1
海洋生物泵及其与碳循环关键生物地球化学研究是当今全球变化研究的前沿课题。边缘海是全球海洋的重要组分,在生态系统的物质循环、能量流动和气候调节中起着十分重要的调控作用,同时也是海洋生态系统和生物地球化学过程相互作用研究的热点和难点区域。针对"边缘海浮游生物群落结构如何调控生物泵效率"这一科学命题,归纳分析了浮游生态系统主要生物组分及其在碳循环和生物泵(颗粒有机碳输出)过程中的作用,总结了当前国内外相关研究进展和存在的问题。目前大多数的研究思路是将整个浮游生态系统看成黑箱模式,关注该生态系统某些方面的动态与生物泵效率的关系。最新研究表明,浮游生态系统对生物泵的调控并不是简单的线性关系,该系统内不同营养级间的碳流与颗粒有机碳输出的相关过程非常复杂。简单地利用浮游生物不同类群(含营养级)生物量和生产力等指标来阐明浮游生态系统结构和生物泵效率的耦合机制非常困难。针对当今存在的问题,提出从整个浮游生态系统入手,在研究生态系统群落组成和生物量(即各类群颗粒有机碳储库)的基础上,更加关注有机碳在不同营养级之间的转换过程及其速率,期望阐明影响生物泵效率的关键生物地球化学过程和机制,同时构建不同浮游生态系统的碳流传递过程和颗粒有机碳的输出模式,从而最终揭示浮游生物群落结构调控生物泵效率的问题。 相似文献
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In recent decades, humans have become a very important force in the Earth system, demonstrating that emissions (gaseous, liquid, and solid) are the cause of many of our environmental issues. These emissions are responsible for major global reorganizations of the biogeochemical cycles. The oceans are now a net sink of atmospheric CO2, whereas in their preindustrial state they were a source; the trophic state of the coastal oceans is progressively moving toward increased heterotrophy; and the terrestrial realm is now vacillating between trophic states, whereas in preindustrial times it was autotrophic. In this paper, we present model calculations that underscore the role of human-induced perturbations in changing Earth's climate, specifically the role of anthropogenic nitrogen and phosphorus in controlling processes in the global carbon cycle since the year 1850 with projections to the year 2035. Our studies show that since the late 1940's emissions of nitrogen and phosphorus have been sequestered in the terrestrial living phytomass and groundwater. This nutrient-enhanced fertilization of terrestrial biota, coupled with rising atmospheric CO2 and global temperature, has induced a sink of anthropogenic CO2 that roughly balances the emission of CO2 owing to land use change. In the year 2000, for example, the model-calculated terrestrial biotic sink was 1730 Mtons C/year, while the emission of CO2 from changes in land use was 1820 Mtons C/year, a net flux of 90 Mtons C/year emitted to the atmosphere. In the global aquatic environment, enhanced terrestrial inputs of biotically reactive phosphorus (about 8.5 Mtons P/year) and inorganic nitrogen (about 54 Mtons N/year), have induced increased new production and burial of organic carbon in marine sediments, which is a small sink of anthropogenic CO2. It is predicted that the response of the global land reservoirs of C, N, and P to sustained anthropogenic perturbations will be maintained in the same direction of change over the range of projected scenarios of global population increase and temperature change for the next 35 years. The magnitude of change is significantly larger when the global temperature increase is maximum, especially with respect to the processes of remobilization of the biotically important nutrients nitrogen and phosphorus. 相似文献
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喀斯特生态系统服务研究进展与展望 总被引：1，自引：1，他引：0
喀斯特生态系统是全球典型的脆弱生态系统之一,它为人类提供了重要的服务功能和价值。回顾国内外喀斯特生态系统服务研究的文献可发现,当前研究多遵循“土地利用变化—生态系统服务价值响应”的研究范式,仅重视中小尺度喀斯特生态系统服务价值的空间异质性,强调土地利用变化和生态工程对生态系统服务价值的影响。而今后应加强基于“生态系统结构、过程—功能—服务”级联框架的喀斯特生态系统服务研究,构建喀斯特生态系统服务分类体系,突出大尺度喀斯特生态系统服务评估,拓展喀斯特生态系统服务之间权衡与协同及喀斯特生态系统服务对人类福祉的影响,定量分析自然和人为因素对喀斯特生态系统服务的影响。 相似文献
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海洋生物地球化学模式研究进展 总被引：4，自引：1，他引：3
海洋生物地球化学模式是定量认识物质的海洋生物地球化学循环、理解其控制机制以及预测体系变动的重要手段。20世纪90年代以来,该研究领域的进展主要体现在海洋生物地球化学循环的物理输送和生态动力学过程以及年际、年代际变动的模拟3个方面。物理过程模拟方面的进展,集中在寡营养海区上层海水营养盐的供应机制问题上,在经典的上升流、垂直扩散之外,提出涡旋可能构成一种重要的物理输入过程。而生态动力学过程的模拟方面,90年代前期考虑食物网基本结构,由浮游植物、浮游动物和细菌三大类群构成生物状态变量,氮和磷营养盐以及颗粒碎屑构成其他状态变量;90年代后期,开始引入铁和硅的限制问题,考虑不同浮游植物和浮游动物群落结构的影响,特别是浮游植物粒级结构变化的预测可能是未来该领域力图解决的一个技术问题。年际变化的模拟,多围绕ENSO事件对初级生产的影响及其机制问题展开;年代际和地质年代尺度的体系变动问题仍存在争论,相对缺乏有效的数值模拟研究。该研究领域未来应加强生物—化学过程的函数表达、物理模式、中尺度过程、边界交换以及资料获取技术等方面的研究,以应对目前面临的诸多问题与挑战。 相似文献
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海洋生态系统动力学研究与海洋生物资源可持续利用 总被引：22，自引：5，他引：22
围绕国家重点基础研究发展规划（973）项目“东、黄海生态系统动力学与生物资源可持续利用”，介绍了海洋生态系统动力学研究对我国社会与科技发展的意义、研究现状和发展趋势、拟解决的关键科学问题以及实施计划。该项研究的最终目标是弄清我国近海海洋生态系统的结构、功能及其服务与产出，量化其动态变化及生态容纳量，预测生物资源的补充量，寻求可持续开发利用海洋生态系统的途径。使集中多种机制于一体并具陆架特色的我国近海生态系统力学理论体系和研究队伍进行国际先进行列。 相似文献
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青藏高原环境变化对全球变化的响应及其适应对策 总被引：48，自引：0，他引：48
青藏高原的环境变化对全球变化具有敏感响应和强烈影响。青藏高原的现代环境与地表过程相互作用，引起包括冰冻圈和水资源以及生态系统等方面的一系列变化，对高原本身以及周边地区的人类生存环境和经济社会发展产生重大影响。作为国际研究的热点地区，青藏高原环境变化研究目前出现三个新的科学动向：关注关键地区的关键科学问题的系统研究；关注以现代地表过程为核心的监测研究；关注全球变化影响下的圈层相互作用研究。本项目的研究对青藏高原环境变化科学的发展、国际科学前沿的贡献以及服务于社会经济发展，都具有十分重要的意义。通过项目的研究将揭示青藏高原隆升到现代地貌与环境格局过程中所出现的重大构造事件和环境事件；重建不同区域、不同时间尺度的气候环境变化序列并揭示其时空分布特征；阐明青藏高原冰冻圈、湖泊和主要生态系统与土地覆被在不同气候条件下的变化特征；揭示青藏高原环境变化与地表过程对全球变化的响应特点和高原热力与动力过程对不同气候系统变化的影响。本项目将在高原南北典型区域利用地貌学与沉积学手段，研究青藏高原现代地貌与环境格局的形成过程；利用湖芯、冰芯、树木年轮等手段，研究青藏高原过去环境变化的特征事件、区域分异及其与全球变化的联系；利用冰川、冻土、积雪的时空变化，结合对高原特殊大气边界层的观测，研究青藏高原冰冻圈变化与能量水分循环过程；从冰川、湖泊、大气的监测入手，结合模式方法，研究青藏高原环境变化的机制；利用生态系统碳的源—汇变化，研究青藏高原生态系统对环境变化的响应；综合研究全球变化背景下青藏高原环境变化与水资源变化所产生的区域效应和适应对策。 相似文献