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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
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陆地生态系统碳-氮-水耦合循环的基本科学问题、理论框架与研究方法 总被引：3，自引：0，他引：3
陆地生态系统碳循环、氮循环和水循环是生态系统生态学和全球变化科学研究长期被关注的三大物质循环,它们表征着全球、区域及典型生态系统的能量流动、养分循环和水循环。然而,自然界的生态系统碳循环、氮循环和水循环是相互联动、不可分割的耦合体系,在生态学、生理学、生物化学等方面受多个生物、物理、化学和生物学过程的调节和控制。本文在综合论述陆地生态系统碳-氮-水耦合循环研究的理论和实践意义的基础上,探讨了陆地生态系统碳-氮-水耦合循环的关键过程,提出该研究领域的基本科学问题,重点分析了植被-大气、土壤-大气和根系-土壤3个界面上碳、氮、水交换的生物物理过程,典型生态系统碳-氮-水耦合循环的生物学化学过程,制约典型生态系统碳-氮-水循环耦合关系的生态系统生态学机制,以及制约生态系统碳-氮-水循环空间格局耦联关系的生物地理生态学机制。在现有科学研究的基础上,构建了陆地生态系统碳-氮-水耦合循环机制的逻辑框架系统,讨论了开展陆地生态系统碳-氮-水耦合循环研究的主要技术途径与方法。 相似文献
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岩溶关键带处于岩石、水、土壤、大气、生物五圈交汇地带。正确认识岩溶关键带的结构、功能及其水文循环过程是当前地球关键带与岩溶水科学研究的关键问题。剖析了岩溶关键带水循环过程与演变规律、水循环过程在岩溶关键带中的作用,探寻变化环境下岩溶关键带水循环过程演变的规律与驱动机制,总结不足与问题,提出未来研究的总体趋势和方向:岩溶关键带形成与演化和水循环过程相互作用机制;岩溶关键带水循环驱动的物质转化与能量迁移过程及其耦合;水循环过程在不同时空尺度上对全球变化与人类活动干扰的响应;多种观测与模拟手段的综合应用。 相似文献
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陆地生态系统水—碳耦合循环与过程管理研究 总被引：14，自引：1，他引：14
陆地生态系统的水循环与碳循环是地球表层系统物质循环与能量交换的核心，也是最基本的耦合的两个生态学过程。区域或全球尺度生态系统的水管理与碳管理是全球变化科学与可持续发展研究的两大主题，是人类维持全球生态系统的物质与能量循环、自然资源循环再生的重要生态学途径。我们在综合评述现代应用生态学研究的发展趋势，陆地生态系统水和碳循环与生态系统管理关系的基础上，提出了陆地生态系统水循环与碳循环过程管理的内容与思路，阐述了生态系统水和碳耦合循环机制与模拟综合研究的新设想。 相似文献
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洞庭湖区土壤实测碳量的分布规律及其对全球变化的响应 总被引：2，自引：1，他引：1
研究区域土壤碳库的分布特征对于全球变化研究、土壤肥力和生态系统的功能评价具有重要意义。在缺乏长期实测资料情况下,国内外多以模型、第二次土壤普查资料或较稀的实测数据进行研究。文中利用洞庭湖区生态地球化学调查实测数据,研究影响该区土壤碳分布的因素认为区域土壤碳量处于全国的中、高级水平;地质地貌条件是影响土壤无机碳量分布的最重要因素;土壤类型对土壤碳量有影响;本区水土流失强度对表层土壤总有机碳量影响不大;经济林、竹林的土地利用方式及防治土壤潜育化有利于土壤的碳储存;从TOC等沉积的时空演化规律说明,本区环境变化是对全球环境变化的响应,为区域土地利用、促进土壤碳固定及全球环境变化研究提供了依据。 相似文献
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区域土壤侵蚀定量研究的国内外进展 总被引：27，自引：0，他引：27
由于水土保持宏观决策的需要、土壤侵蚀学科自身的进步和全球变化研究的促进，过去的10多年来，国内外研究者对区域尺度土壤侵蚀研究给予了高度重视。已经开展的主要研究包括:全球和区域（包括国家尺度）土壤侵蚀调查、区域土壤侵蚀过程和尺度效应、区域土壤侵蚀因子和区域土壤侵蚀模型等。将区域土壤侵蚀作为现代陆地地表过程的一部分，充分考虑全球变化的影响，集成土壤侵蚀研究成果与遥感和GIS技术，开发分布式区域土壤侵蚀模型，成为区域土壤侵蚀定量评价研究的基本趋势。在对国内外区域土壤侵蚀定量评价研究评述的基础上，提出我国近期在区域土壤侵蚀方面研究的重点问题为：区域土壤侵蚀过程及其尺度效应的量化描述、区域土壤侵蚀模型开发、区域土壤侵蚀动态模拟与趋势预测、区域土壤侵蚀与全球变化关系研究和区域土壤侵蚀数据处理与管理方法。 相似文献
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生态水文科学研究的现状与展望 总被引：35，自引：5，他引：35
生态水文科学研究是区域生态系统研究和区域水文科学研究的交叉领域 ,其核心内容是揭示不同环境条件下植物与水的相互关系机理 ,探索各种植被的生态水文作用过程。近年来 ,生态与水文相互作用过程的数学模拟和专门模型研制日益成为重要的发展领域 ,同时 ,生态水文学的研究十分注重尺度效应 ,把在一定尺度上获得的水文与生态原理或模型向其它不同尺度转换已成为最具挑战性的问题。山地生态系统成为全球变化研究最为重要的研究场所 ,开展与全球变化相关的生态系统物质与能量循环、生态过程的梯度效应及其与水文过程的耦合关系、生态系统结构与功能及其变化等方面的研究 ,是生态水文学研究最具活力的方向 ,其中建立包含区域气候变化因素的多元生态过程动态模拟模型 ,并使该模型具有不同时空尺度、不同地貌和生态带的广泛适应性是目前广泛关注的热点问题。 相似文献
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黄河三角洲内陆到潮滩土壤中碳、氮元素的梯度分布规律 总被引：1，自引：0，他引：1
黄河三角洲是我国典型的通过黄河冲积泥沙填海造陆形成的近代沉积区。区域受到黄河冲积、沉积等自然过程和农业耕种熟化等人类活动的双重影响。本研究通过在黄河三角洲地区内陆到河口海湾不同距离采集典型土壤类型剖面发生层样品,探讨土壤有机碳、总氮等生源要素的空间分布规律,为阐明我国典型海岸带地区陆源碳、氮的输送及循环特征提供基础依据。研究结果表明,黄河三角洲内陆与河口地区呈现出完全不同的土壤碳、氮分布规律。表层土壤碳、氮含量在黄河沿岸及三角洲南部均表现出由陆向海逐级递减的空间分布特征,而在黄河刁口流路和清水沟流路沿行水方向有梯度升高的趋势。内陆地区土壤碳、氮与盐分呈一定的负相关关系,表明土壤碳、氮主要受到耕作熟化过程的影响;而在河口地区两者呈显著的正相关关系（p〈0.01）,表明靠近海湾地区土壤碳、氮积累可能受到细颗粒泥沙沉积和滩涂湿地厌氧等环境影响。表层土壤碳、氮比变幅在3.6~8.6之间,说明该地区土壤有机质分解较快,不利于有机碳的积累。土壤剖面中,一些特殊发生层如红色夹黏层、黑色泥炭层对土壤碳、氮的富集具有明显的作用,其中红色夹黏层的土壤碳、氮含量接近耕层土壤。总之,黄河三角洲土壤在耕作垦殖、泥沙沉积等综合作用下形成的空间分布格局以及剖面特征发生层是影响碳、氮封存、释放和增汇等循环过程的关键驱动因素。 相似文献
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多年冻土储存了大量的有机碳、氮素以及持久性有机污染物和汞等污染物.全球变暖背景下,目前全球大部分的多年冻土都处于退化状态.多年冻土区土壤温度升高、多年冻土层解冻后,土壤温度水分会发生变化,从而改变微生物的生长代谢过程,进而改变多年冻土区的物质循环.通过综述多年冻土区的碳、氮及污染物的储量及其在多年冻土退化下的迁移转化及输出特征,研究发现:多年冻土退化增加活动层厚度、形成热喀斯特地貌,一方面导致碳基和氮基温室气体快速释放到大气中,另一方面也向水生系统中输出溶解性碳氮组分及可溶性污染物,这些过程会导致多年冻土由碳、氮和污染物储存的"汇"转变为"源",并最终影响全球生物地球化学循环.明确多年冻土区碳、氮和污染物的生物地球化学循环过程对于全面理解气候变化对自然和人类社会系统的影响具有重要作用.未来研究中,还需要结合多学科技术手段,开展多年冻土退化过程、水文过程与生物化学循环过程的系统集成研究,此外,还需加强汞、POPs等污染物的二次释放过程与碳氮循环的耦合关系研究,定量多年冻土中污染物二次释放的环境效应,以深刻认识多年冻土中物质循环过程并为气候和环境变化提供预测依据. 相似文献
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土壤水文属性及其对水文过程影响研究的进展、挑战与机遇 总被引：1，自引：0，他引：1
土壤水文属性对水文过程、能量过程、碳氮循环过程及各过程间相互作用有重要影响.首先简要回顾近30年来土壤水文属性的研究进展,包括土壤水文属性的监测分析、土壤水文属性对水文过程的影响机理,以及不同尺度土壤水文属性对水文过程的影响差异及联系.其次,论述土壤水文属性研究的挑战与机遇.最后介绍祁连山区土壤水文属性对水文过程的影响及多尺度特征研究.力求加深对土壤水文属性变异规律及其对水文过程影响机理的认知,发展土壤水文学和山区水文学,支持水资源科学管理和区域可持续发展. 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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土壤圈在全球变化中的意义与研究内容 总被引：17，自引：0，他引：17
土壤圈是地圈系统的重要组成部分，它处于地圈系统，即气圈、水圈、生物圈与岩石圈的交界面，是最活跃、最富生命力的圈层。土壤圈的物质循环是全球变化中物质循环的重要内容，因此，研究土壤圈及其物质循环的结构与功能，对全球变化，特别对全球土壤变化有密切关系。土壤圈在全球土壤变化中的研究内容包括：土壤圈与地圈各圈层的物质循环；水土资源的时空变化；土壤肥力变化与农业持续发展，区域治理与环境建设等，这些都是全球土壤变化，特别是中国全球变化的主题，应引起高度重视。 相似文献
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泥炭地（peatland）是一类储碳效率很高的特殊陆地生态系统,其碳储量约占全球土壤碳库的近1／3,对全球碳循环有着举足轻重的作用。有证据表明在过去20余年,北半球大范围的天然水体中溶解有机碳的浓度呈显著增升趋势。普遍认为与全球变化背景下北方泥炭地大规模释放溶解有机碳有关,但其驱动机制尚不十分清楚。已经提出的具有代表性... 相似文献
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农田土壤固碳潜力研究的关键科学问题 总被引：26，自引：1，他引：25
农田生态系统在陆地生态系统碳循环中扮演着重要的角色。增加农田土壤有机碳的固定不仅可减少大气CO2含量,而且对保障国家粮食安全具有举足轻重的作用。近年来评估土壤固碳潜力已成为国际科学界研究的热点和难点。但由于不同研究者对“潜力”范畴的界定不同,全球或区域尺度农田土壤固碳潜力的估算还存在很大的不确定性。所谓固碳潜力,即土壤碳的饱和水平或土壤所容纳碳的最大能力。这一能力受区域气候、土壤类型、农业管理措施的综合影响。故此,合理地评价固碳潜力,应综合考虑气候、土壤和农业措施诸因素,并将宏观尺度与微观尺度的研究结合起来。从固碳潜力概念范畴及研究方法出发,阐述了农田土壤固碳潜力的研究现状,并结合生物潜力和物理化学潜力的研究,提出区域农田土壤固碳潜力的计量方案,并就该研究领域亟需回答的科学问题进行了探讨。 相似文献
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全球变化条件下的土壤呼吸效应 总被引：52，自引：7，他引：52
土壤呼吸是陆地植物固定CO2尔后又释放CO2返回大气的主要途径，是与全球变化有关的一个重要过程。综述了全球变化下CO2浓度上升、全球增温、耕作方式的改变及氮沉降增加的土壤呼吸效应。大气CO2浓度的上升将增加土壤中CO2的释放通量，同时将促进土壤的碳吸存；在全球增温的情形下，土壤可能向大气中释放更多的CO2，传统的土地利用方式可能是引发温室气体CO2产生的重要原因，所有这些全球变化对土壤呼吸的作用具有不确定性。认为土壤碳库的碳储量增加并不能减缓21世纪大气CO2浓度的上升。据此讨论了该问题的对策并提出了今后土壤呼吸的一些研究方向。其中强调，尽管森林土壤碳固定能力有限，但植树造林、森林保护是一项缓解大气CO2上升的可行性对策；基于现有田间尺度CO2通量测定在不确定性方面的进展，今后应继续朝大尺度田间和模拟程序方面努力；着重回答全球变化条件下的土壤呼吸过程机理；区分土壤呼吸的不同来源以及弄清土壤呼吸黑箱系统中土壤微生物及土壤动物的功能。当然，土壤呼吸的测定方法尚有待改善。 相似文献
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陆地生态系统研究通常未考虑影响整个岩石风化层--土壤剖面的生物地球化学过程,而关键带科学则强调从冠层到基岩重新认识整个生态系统的结构和功能,在流域尺度上应该强调大气和植物之间、植物和土壤之间、小流域土壤和溪流之间物质和元素循环的相互联系等。植物碳固定及分配、从地表到基岩的土壤碳库分解和转化以及小流域碳迁移与平衡是碳生物地球化学循环的起始、周转和迁移过程的关键环节,应该加强流域尺度上从冠层到基岩的生态系统碳循环过程、机制及其生态功能研究。同位素技术具有指示、示踪和整合功能,通过δ13C自然示踪和人工标记技术,可以辅助解析碳生物地球化学过程与机制。 相似文献