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陆地生态系统碳循环及其机理研究的地球信息科学方法初探 总被引：22，自引：4，他引：18
针对陆地生态系统碳汇/源的时空格局、碳循环过程的驱动机制及未来情景等前沿科学问题,提出陆地碳循环研究的地球信息科学方法,采用陆地生态系统碳通量/储量与碳循环过程的综合网络观测、生物过程的适应性实验研究以及河流碳输运过程研究为支撑系统的自下而上途径、与以土地利用/土地覆被变化和对地观测数据生态参量反演为基础的自上而下研究途径、经相互验证和尺度转换模型实现有机结合的研究方法,开展综合观测、调查、比对分析、模拟和评价研究,把握陆地生态系统碳循环的格局与过程规律,辨析自然和人为因素对陆地生态系统碳循环过程的影响,探讨全球气候变化条件下陆地生态系统碳循环过程的演变趋势。 相似文献
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陆地生态系统碳循环研究进展 总被引：51，自引：7，他引：51
近年来,碳循环问题日益成为全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,其中陆地生态系统碳循环又是全球碳循环中最复杂、受人类活动影响最大的部分。本文结合IGBP和IPCC中有关碳循环的最新报告,介绍了全球碳循环中大气、海洋和陆地生态系统等几个主要碳库的大小及特点,并重点介绍了陆地生态系统碳循环及其基本过程。总结了当前陆地生态系统碳循环研究的四种主要方法:清单方法、反演模拟、涡度相关技术和陆地碳循环模式,介绍了它们的各自特点以及存在的问题,并对陆地碳过程中的不确定性进行了详细分析。此外,还简要叙述了当前碳循环研究中待解决的问题和今后的发展趋势。 相似文献
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陆地表层碳循环模型研究及其趋势 总被引：23，自引：3，他引：20
对国外陆地表层碳循环ＯＢＭ、ＴＥＭ、ＣＡＳＡ、ＣＡＲＡＩＢ、ＤＥＭＥＴＥＲ－１、ＩＭＡＧＥ２．０、ＳＩＢ２等模型进行了评述,同时也简要介绍了国内陆地表层碳循环模型的研究。通过对国内外研究现状的对比分析,我们可以看到国外陆地表层碳循环模型的发展特点：已经从静态模型转向动态模型,综合考虑了动力学特点,并且集成陆地表层碳循环的各个过程,与气候模型耦合研究陆地表层对全球变化的响应,建立生态生理模型和决定植被对气候反应的植物生态生理机制;研究陆地生态系统与大气之间的动态响应和相互作用,揭示其中的反馈机制;加强各种情景研究,同时包括人为的影响,尤其是土地利用和土地覆盖变化对陆地碳存储的影响,预测未来全球陆地表层的动态变化及其反馈;由于遥感数据已经成为全球变化研究重要的数据来源,遥感、地理信息系统技术在陆地表层碳循环研究中得到了重视和应用。这些正是我国陆地表层碳循环模型研究应注意和加强的方面。 相似文献
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中国陆地土壤有机碳库的估算 总被引：122，自引：6，他引：116
土壤是陆地生态系统的核心之一,土壤有机碳库是陆地碳库的主要组成部分,在陆地碳循环研究中有着重要的作用,因而了解土壤碳循环是研究中国陆地生态系统碳循环的基础,确定土壤有机碳的储量、空间分布、对土壤碳循环的研究具有重要意义。根据中国和线次土壤普查得到的土壤各类型分布面积,采样数据、土壤有机质含量,运用ＧＩＳ技术,来估算土壤碳库。经过计算,中国陆地生态系统土壤有机碳总量为１００１．８×１０＾８ｔ,平均碳 相似文献
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中国陆地生态系统近30年NPP时空变化研究 总被引：21，自引：1，他引：20
通过陆地生态系统碳循环模型(CASA模型),利用AVHRR的NDVI长期监测数据,逐像元模拟1981~2008年中国陆地生态系统NPP的时空变化,分析其对气候因子的响应关系。结果表明,中国陆地生态系统NPP总量在3.38 ~4.35 Pg C/a之间变化,平均约为3.8 Pg C/a,且研究期间呈上升趋势。在青藏高原、新疆天山地区和东北大小兴安岭、长白山等冷湿区,NPP年总累积量和年均温呈显著正相关,和年降水量呈显著负相关;地处华北的太行山、燕山等山区和内蒙古中部草原区等干燥环境区,NPP与年降水呈正相关关系;青藏高原及新疆地区和华北平原、四川盆地等农业区,NPP与年均温呈正相关关系。 相似文献
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天山北麓山地-绿洲-荒漠生态系统净初级生产力空间分布格局及其季节变化 总被引：5，自引：0，他引：5
以天山北麓总面积达93 936 km~2的山地-绿洲-荒漠生态样带为例,利用生态-遥感光能利用率模型NPP-PEM,使用1 km分辨率SPOT/VEGETATION遥感等数据资料,估算了生态样带净初级生产力(NPP)空间分布及其季节变化.结果表明山地-绿洲-荒漠生态样带平均NPP为161.06 g C·m~(-2)·a~(-1),样带陆地生态系统年总碳吸收量或年总NPP累积量为15.081 Tg C(1Tg=10~(12)g),其中绿洲农田、山地草甸草原、平原荒漠草原和山地森林对的碳吸收贡献率分别为32.67%、28.16%、12.41%和9.15%.夏季是各类生态系统NPP增加量最大的季节,而沙漠由于早春短命植被覆盖而具有生长双峰现象.样带NPP空间分布及其季相变化特征是自然环境、地貌、气候以及人类生产活动长期共同作用和影响的结果,其中水热条件和基质是控制干旱区陆地生态系统NPP空间格局的决定因子.结果检验表明模拟效果较为合理,证明NPP-PEM模型在干旱生态系统的应用是可行的.研究为干旱区陆地生态系统碳循环研究开辟了途径,可为干旱区生态系统评估、监测和管理提供研究方法和参考依据. 相似文献
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陆地生态系统氮状态对碳循环的限制作用研究进展 总被引：34，自引：1，他引：33
陆地生态系统碳循环和氮循环密切相关, 碳贮量与碳通量在很大程度上受氮循环的影响 和限制。由于氮循环的复杂性, 在以往的大多数碳循环研究中, 更多考虑水分、温度和大气CO2 浓 度等因子的影响, 考虑碳氮相互作用的研究较少。氮素可限制植物光合、有机质分解、同化产物的 分配以及生态系统对大气CO2 浓度升高的响应。根据目前有关碳氮模型的发展状况可将碳氮耦 合循环模型分为三大类: 一是静态模型, 它的土壤养分水平或者叶氮含量不变, 是常数, 这类模型 适合于在站点或氮素浓度变化不大的区域应用; 二是土壤氮限制模型, 能够保持稳定的生态系统 氮收支, 在NPP(Net Primary Productivity, 净初级生产力)的模拟中考虑土壤氮有效性的动态变化 的影响, 使模拟结果更为合理; 三是叶氮限制模型, 在NPP 的模拟中考虑叶片氮浓度的动态变化 的影响。这三类模型虽然都考虑了氮对碳循环的限制作用, 但在氮碳循环机理方面尚有不少欠 缺, 所以在研究中可能会带来很大的不确定性。在以后的研究中, 应通过加强碳氮相互作用的实 验研究, 增进对碳氮过程的深入了解, 进而建立综合动态的碳氮耦合模型, 以减少目前碳循环研 究中的不确定性。 相似文献
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中国陆地生态系统的碳储量及其空间格局(英文) 总被引：3，自引：0，他引：3
地球系统的碳库变化和碳循环过程机制是气候变化成因分析、变化趋势预测、减缓和适应对策的科学基础,受到科技界和国际社会的广泛关注。从20世纪80年代中后期开始,中国学者就开展了陆地生态系统碳循环研究工作,并且在许多研究领域都取得了可喜的进展。本文在回顾中国的陆地生态系统碳循环研究发展历程基础上,重点评述陆地生态系统的碳储量及其空间格局方面的研究成果,评价有关研究的不确定性以及亟待解决的重要科学问题。分析表明,中国的陆地生态系统碳循环研究经过了陆地生态系统碳循环的前期研究、区域尺度生态系统碳循环综合研究、生态系统碳循环过程对环境变化适应性实验研究,以及生态系统碳-氮-水耦合循环及其区域调控管理研究4个主要发展阶段。大多的研究表明,中国陆地生态系统碳储量及其空间格局是温度和降水控制的。全国土壤、森林和草地植被储存约为97.95 —118.93 Pg C;自20世纪70年代中期以来,我国的植树造林和林业管理、草地保护、农作制度改革和保护性耕作等措施发挥了重要的固碳功能,但是各种方法评估的结果仍然存在较大不确定性。今后的研究重点工作是建立天地空一体化碳储量和碳汇动态监测体系、开展生态系统碳-氮-水耦合循环及其区域调控管理的前瞻性研究,定量评价中国区域生态系统的碳收支状况和增汇潜力,评估各种典型生态系统增汇技术的经济效益,为国家尺度的温室气体管理和碳交易机制与政策体系的建立提供可报告、可度量和可核查的科学数据和技术支持。 相似文献
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基于中国现代孢粉数据库（2 324个样点）和现代生物群区空间分布数据构建神经网络算法模型，对比样点现代生物群区特征值和模型拟合结果，发现神经网络算法模型在生物群区重建中准确度为86.6%，高于生物群区化方法的68.8%。将神经网络算法模型应用于中国晚第四纪孢粉数据，重建末次冰期盛冰期以来中国陆地生物群区空间格局。结果表明：在气候寒冷干燥的末次冰期盛冰期，生物群区整体南迁；末次冰消期以来，生物群区整体呈向北、向西扩张趋势，并在温暖湿润的全新世中期森林的空间分布达到最大规模；生物群区变化过程反映全球气候变化总体特征。晚全新世人类活动强烈时期，局部地区生物群区的变化特征暗示该时期生物群区可能受到人类活动的干扰。 相似文献
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植物属性地理学是植物地理学的一个新兴研究方向,研究植物属性的地理分布规律。目前与植物属性地理相关的研究热点主要集中在植物属性的多尺度表达、植物属性的权衡关系和属性多样性与生态系统功能三个方面。比叶面积、叶干物质含量、叶氮含量、种子质量、植物高度、茎密度是最受关注的植物属性。植物属性需要在植物个体水平上进行测量,然后基于群落内物种相对优势度的加权平均上推到群落水平。植物属性权衡关系主要包括叶片经济型谱及属性与环境因子之间的权衡关系研究。全球植物属性数据库的丰富与共享,推动着植物属性地理学的蓬勃发展。当前的植物属性空间连续分布主要利用全球属性数据库和空间统计建模方法实现,但借助激光扫描和成像光谱技术直接对区域植物功能属性进行空间制图正成为植物属性地理学空间计算的新方法。植物属性的空间格局分析是植物属性地理学的重要内容之一,不仅有助于解释植物物种的适应性与分布、群落构建等问题,而且为预测全球气候变化对植物的影响提供了依据。用植物属性代替物种可以更好地解释植物分布和植物对环境适应的生理机制,所以在全球植被模型研究中开始尝试将基于物种的植被动态模型发展为基于属性的植被动态模型,这将会给全球变化下碳循环过程的模拟和陆面模式带来新的机遇和挑战。展望未来,植物属性地理学仍然需要发展新的研究手段,深化全球植物属性的空间分异规律及其与环境因子之间的关系研究,以及完善全球和区域植物属性数据库建设。 相似文献
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综论土壤呼吸各组分区分方法 总被引：5，自引：0，他引：5
研究土壤呼吸各个组分对土壤总呼吸的贡献是定量评价植物和土壤碳平衡及能量平衡的 重要基础。目前区分土壤有机质分解呼吸和根呼吸的方法主要有成分综合法、壕沟法、根分离法、 林隙法、根生物量外推法、同位素法, 区分纯根呼吸和根际微生物呼吸的方法有同位素稀释法、模 拟根际沉降物法、14CO2 动态法、根系分泌物洗涤法、δ13C 微生物量法及一些非同位素法的联合。 土壤呼吸各组分区分研究中, 区分纯根呼吸和根际微生物呼吸将是未来研究的一个重大课题, 区 分方法的改进、完善和创新, 不同区分方法间的比较研究将是未来研究的一个重要方向。 相似文献
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干旱对陆地生态系统水碳过程的影响研究进展 总被引：11，自引：2，他引：9
在全球气候变化与生态系统研究领域中, 干旱对生态系统水碳过程的影响越来越受到重 视。在植物个体水平上, 干旱会引起植物叶片气孔导度降低, 溶质含量增加, 叶片变厚、地下生物 量比例增加等以减少水分损失。与此同时, 植物叶片的光合速率也因气孔导度的降低而下降。适 度的干旱通常会使植物利用效率得到提高。不同植物具有不同的水分利用策略, 它们的生理和形 态特征对干旱的响应表现出显著的差异性; 在群落或生态系统水平上, 干旱会影响群落冠层的生 理特性以及群落的结构组成, 从而引起生态系统的水碳循环过程的改变。主要体现为植被的光合 速率、呼吸速率、蒸腾速率降低, 而生态系统的水分利用效率在极端干旱条件下也可能降低。受干 旱影响, 植物群落耐旱植物所占比例增加, 群落的物种多样性和生产力也会降低。尽管目前有关 干旱对生态系统水碳过程影响在各个层面都已涉及, 但这些研究内容多是彼此孤立的, 为了深入 认识生态系统对干旱的响应机理, 还需要结合多种技术手段, 综合考虑生态系统水循环、碳循环、 氮循环等多过程间的耦合关系, 并建立生态系统不同层次间和时间尺度间机理联系的理论体系。 相似文献
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碳同位素在草地生态系统碳循环中的应用与展望 总被引：3，自引：1，他引：2
草地生态系统在全球碳循环研究中占有重要地位,目前,碳同位素技术已经被广泛地应用于草地生态系统碳循环研究中。本文阐述了碳同位素在草地土壤有机碳的来源、光合作用产物碳在草地生态系统中的分配、草地土壤有机质的周转及草地土壤呼吸研究方面的应用,重点论述了碳同位素在土壤呼吸方面的应用。应用碳同位素对土壤呼吸进行区分的方法主要包括13C自然丰度法、脉冲标记法、同位素稀释法、模拟根际沉积物法、14CO2动态模型法、根系分泌物洗涤法等。碳同位素技术对草地土壤和根干扰很小,方法相对成熟,为深入研究草地生态系统碳循环提供了巨大潜力。在我国,应用碳同位素方法研究草地生态系统碳循环在土壤有机碳的来源、分配及周转和土壤呼吸区分等方面有进一步研究的必要,也有进一步研究的发展空间。 相似文献
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准噶尔盆地西北缘梭梭、假木贼、盐穗木群落土壤呼吸特征比较 总被引：1，自引：0，他引：1
干旱区是对气候变化较敏感的特殊而重要的地理单元,研究干旱区的土壤呼吸及其影响因素对于深入理解全球碳循环具有极其重要的意义.根据2006年5～10月对准噶尔盆地西北缘梭梭、假木贼、盐穗木等三种主要荒漠植物群落的土壤呼吸速率及主要环境因子的逐月监测资料,分析了梭梭、假木贼、盐穗木等群落土壤呼吸速率的差异及对温度、土壤含水量变化的响应.结果表明:这三种荒漠植物群落土壤呼吸速率日变化随温度升高而上升,日动态均呈单峰型特征,最高值皆出现在14:00,最低值出现在早晨8:00,土壤呼吸速率最大值出现时间提前于气温最高值出现的时间.三种植物群落土壤呼吸速率的月变化特征具有一致性,呈现单峰曲线,与近地面气温的变化趋势基本一致.在植物生长季,按平均土壤CO2释放速率、季节变幅大小排序为:梭梭群落假木贼群落盐穗木群落,群落间土壤呼吸速率差异显著,群落内不同季节土壤呼吸速率差异不显著.假木贼和盐穗木群落土壤呼吸速率日变化与近地面气温、地表温度和5 cm土壤温度具有极显著相关性,与10 cm土壤温度具有显著相关性,拟和关系均符合三项式函数关系(P<0.01).梭梭和盐穗木群落与20～30 cm、30～40 cm层土壤含水量呈显著相关水平. 相似文献
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陈重潘 《云南地理环境研究》2010,22(2):39-42
全球气候变化已是当今世界研究的热点。近年来,气候变化对陆地植被以及土壤的影响研究已经广泛开展。通过系统收集和整理气候变化对植被和土壤影响国内外相关研究结果,有利于进一步认识气候变化给生存环境带来的影响。大量野外定量分析以及经验模型预测等方法研究表明:气候变化对陆地植被产生了重要影响,主要表现在植被分布范围、生产力以及多样性的改变。气候变化也会使土壤基本性质发生变化,同时土壤作为全球碳循环过程中重要的中间碳库,土壤有机碳库与气候变化有着密切的关系,气候变暖与土壤有机碳库的分解互为反馈。 相似文献
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利用LI-6400便携式光合作用测量系统和LI-6400-09土壤呼吸室,对不同地形和不同植被条件下土壤呼吸速率及其影响因子进行测定。结果表明：科尔沁沙地土壤呼吸速率日变化均表现出上午逐渐增大,下午逐渐减小、凌晨最小的趋势。沙地土壤呼吸变化具有明显的空间异质性,土壤呼吸由大到小变化依次为：背风坡（1.95±0.21 μmolCO2·m-2·s-1）>坡顶（1.05±0.14 μmolCO2·m-2·s-1）>迎风坡（0.74±0.08 μmolCO2·m-2·s-1）>丘间低地（0.62±0.09 μmolCO2·m-2·s-1）。沙地土壤呼吸与植物生长条件具有密切关系,狗尾草（0.86±0.11 μmolCO2·m-2·s-1）>小叶锦鸡儿（0.69±0.06 μmolCO2·m-2·s-1）。土壤呼吸日变化速率与空气温度呈正相关,与空气相对湿度呈负相关关系,并且与土壤温度呈指数相关。沙丘内部不同地形、植被的[WTBX]Q10[WTBZ]差异不大。 相似文献