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生态化学计量学在陆地生态系统碳-氮-水耦合循环理论体系中作用初探 总被引：1，自引：0，他引：1
生态化学计量学(Ecological stoichiometry)是利用元素比率来研究生态过程和生态作用的学科,它通过化学计量关系将从分子至生态系统的各个层次有机联系起来,已成为联系微观与宏观生态学研究的有力工具。生态化学计量学的两个非常重要的假设是内稳性假说(Homeostatic hypothesis)和生长率假说(Growth rate hypothesis),已在不同的研究层次上得到了验证或应用。前者是指在生活环境(或资源)的化学元素组成发生变化的情况下,生物体具有的保持自身化学元素组成相对稳定的能力;后者是指生物体的C∶N∶P比率对其生长速率具有较强的调控作用,通常生长速率较高的组分会具有高的N∶C和P∶C比以及较低的N∶P比值。经过近20年的发展,生态化学计量学的研究已从化学计量内稳性较高的水生生态系统扩展到化学计量特征变化范围较大的陆地生态系统,研究对象已涉及酶、微生物、动物、植物、食物链和食物网等多个层次,并逐渐被应用于解决或预测区域甚至全球的生态环境问题。生态系统不同组分的C∶N∶P计量关系的内稳性以及其生长率与异速分配相适应的调节机理,是维持生态系统结构和功能的重要机制之一。然而,目前学术界还未对生态化学计量学在陆地生态系统碳-氮-水耦合循环理论体系中的作用给予关注,更缺乏相关的理论研究和系统性的论述。本文回顾了生态化学计量学研究的发展历程及其在不同领域的进展与应用;在此基础上,探讨了生态化学计量学在陆地生态系统碳-氮-水耦合循环理论体系中的潜在作用,并展望了生态化学计量学与生态系统碳-氮-水耦合循环理论整合研究的理论基础和重点发展方向,期望能推动相关研究领域的快速发展。 相似文献
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生态系统的碳循环过程和机制是全球变化生态学研究的前沿性科学问题。生态学代谢理论在个体水平的建立以及在微观生命系统和宏观生态系统的发展,为我们研究生态系统物质循环提供了新方法和新思路。本文回顾了生态学代谢理论的发展过程、理论形成,及其在生态学不同尺度研究中的应用进展;并在此基础上,着重探讨了代谢理论在海洋和陆地生态系统碳循环中的发展和应用;展望了代谢理论在全球生物地球化学循环中的应用前景。期望对这一问题的理论探讨能够对生态系统物质循环研究领域基础理论的发展起到推动作用。 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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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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中国陆地生态系统净初级生产力变化特征——基于过程模型和遥感模型的评估结果 总被引：8，自引：0，他引：8
净初级生产力（NPP）作为生态系统物质与能量循环的基础,是区域和全球尺度碳循环和碳收支研究的重要组成部分。研究区域和全球尺度的净初级生产力主要依靠模型手段实现,过程和遥感模型是目前广泛使用的两种模型形式。本文搜集并整理了基于过程模型和遥感模型对我国陆地生态系统净初级生产力的模拟结果,分析了中国陆地生态系统净初级生产力的时间变化及对未来气候变化的响应特征,旨在对其进行综合评价。结果表明,中国陆地生态系统NPP平均为（2.828±0.827）PgC.a-1。1982-1998年的年际变化特征上,NPP平均每年增加0.027 PgC,年增长率为1.07%,总体上呈现在波动中逐年上升的趋势。不同植被类型的单位面积NPP总体表现为常绿阔叶林显著高于其他植被类型,但不同研究结果间变化范围很大;落叶针叶林、常绿针叶林和落叶阔叶林相差较小;农作物低于阔叶林,但高于针叶林;草地和荒漠均位于低值区,但前者显著高于后者。不同植被类型的NPP总量总体表现为农作物和草地位居前两位,两者之和高达各植被类型NPP总量之和的58.34%;除灌丛和常绿针叶林外,其余植被类型均不足总量的10%。在未来气候情景下,中国陆地生态系统NPP总体上可能表现为先增加后减小的趋势。 相似文献
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Soil humic carbon is an important component of soil organic carbon(SOC) in terrestrial ecosystems. However, no study to date has investigated its geographical patterns and the main factors that influence it at a large scale, despite the fact that it is critical for exploring the influence of climate change on soil C storage and turnover. We measured levels of SOC, humic acid carbon(HAC), fulvic acid carbon(FAC), humin carbon(HUC), and extractable humus carbon(HEC) in the 0–10 cm soil layer in nine typical forests along the 3800-km North-South Transect of Eastern China(NSTEC) to elucidate the latitudinal patterns of soil humic carbon fractions and their main influencing factors. SOC, HAC, FAC, HUC, and HEC increased with increasing latitude(all P0.001), and exhibited a general trend of tropical subtropical temperate. The ratios of humic C fractions to SOC were 9.48%–12.27%(HAC), 20.68%–29.31%(FAC), and 59.37%–61.38%(HUC). Climate, soil texture, and soil microbes jointly explained more than 90% of the latitudinal variation in SOC, HAC, FAC, HEC, and HUC, and interactive effects were important. These findings elucidate latitudinal patterns of soil humic C fractions in forests at a large scale, and may improve models of soil C turnover and storage. 相似文献
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Leaf carbon content(LCC) is widely used as an important parameter in estimating ecosystem carbon(C) storage,as well as for investigating the adaptation strategies of vegetation to their environment at a large scale.In this study,we used a dataset collected from forests(5119 plots) and shrublands(2564 plots) in China,2011–2015.The plots were sampled following a consistent protocol,and we used the data to explore the spatial patterns of LCC at three scales:plot scale,eco-region scale(n = 24),and eco-region scale(n = 8).The average LCC of forests and shrublands combined was 45.3%,with the LCC of forests(45.5%) being slightly higher than that of shrublands(44.9%).Forest LCC ranged from 40.2% to 51.2% throughout the 24 eco-regions,while that of shrublands ranged from 35% to 50.1%.Forest LCC decreased with increasing latitude and longitude,whereas shrubland LCC decreased with increasing latitude,but increased with increasing longitude.The LCC increased,to some extent,with increasing temperature and precipitation.These results demonstrate the spatial patterns of LCC in the forests and shrublands at different scales based on field-measured data,providing a reference(or standard) for estimating carbon storage in vegetation at a regional scale. 相似文献
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生态系统评估的国际案例及其经验 总被引：3，自引：1，他引：2
为了给决策者和公众提供客观的生态系统状态信息,国际上开展了一系列的生态系统评估项目。这些生态系统评估可以归结为两个发展方向,一是从科学的角度客观公正地评估生态系统的状态,其主要代表是美国国家生态指标研究和美国生态系统的状态评估;二是在生态系统状态评估的基础上进一步分析生态系统与社会经济系统的联系以服务于后续的政策干预,其主要代表是千年生态系统评估和UNEP全球环境展望。综合分析这些案例发现,这些生态系统评估项目存在如下几个方面的特点或经验：①合适的生态指标是生态系统评估的科学基础;②合理的概念性评估框架是生态系统评估的核心支柱;③将生态系统与社会经济系统联系起来使评估结果能直接服务于政策;④生态系统管理的复杂性和长期性要求必须对生态系统进行连续滚动评估;⑤多利益相关方的参与是使生态系统评估的结果得到广泛认可和应用的最有效途径。如果能够将这两个发展方向结合起来,生态系统评估将能更好地服务于生态政策制定和区域可持续发展。 相似文献
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长白山森林生态系统CO_2和水热通量的模拟研究 总被引：7，自引：5，他引：7
以基于过程的BEPS模型为基础,根据长白山温带阔叶红松林生态系统的生态过程机制,建立了能够描述半小时尺度生态系统通量日变化的模拟模型BEPS.应用该模型对2003年长白山温带阔叶红松林生长季内的CO2和水热通量的模拟结果表明:模型模拟的净生态系统生产力(NEP),潜热通量(LE),显热通量(Hs)与涡度相关系统的实测数据相关性较好,R2值分别达到0.68,0.75,0.71.模拟的长白山温带阔叶红松林生态系统的年累积NEP为300.5gC·m?2,与实测值也非常接近,说明应用该模型可以较好地模拟长白山温带阔叶红松林生态系统的CO2,水和热量交换过程.根据模型对不同气候变化情景下的NEP和蒸散(ET)的分析得出:长白山温带阔叶红松林生态系统的NEP对气候变化比较敏感,在气候变暖条件下该生态系统的碳汇功能可能会减弱.此外,作为基于过程的模型,BEPS对最大羧化速率(Vcmax)和最大气孔导度(gmax)等植物生理生态特征参数的变化反应也比较敏感. 相似文献
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