(整理)973计划：中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究.

项目编号：2002CB412500

项目名称：中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究起止年月：2002年12月-2007年8月

项目首席科学家：

刘纪远中国科学院地理科学与资源研究所

项目依托部门：中国科学院

经费预算：2000万元

一、主要研究内容

项目以中国科学院重大项目为基础，以国家科学创新为主导，以环境外交谈判战略需求为总目标，瞄准陆地生态系统碳汇/源的时空格局、碳循环的调控和驱动机制及未来情景3大前沿性科学问题，采用陆地生态系统碳通量/储量与碳循环过程的综合观测、生物过程适应性实验研究以及典型河流碳通量及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/土地覆被变化和遥感数据库为基础的自上而下研究途径的有机结合的研究思路。综合研究中国陆地生态系统碳循环的自然调控机理、人为因素驱动机制、生物过程对环境变化的适应机制以及碳汇/源时空格局形成的生物地理学机制；综合评价中国陆地碳汇/源的时空格局及其历史演变过程和未来情景；分析评估中国陆地生态系统的增汇潜力、碳库间循环周期、生态系统管理的增汇效果和成本效益、重大林业工程的固碳效应以及河流碳输运在陆地碳循环中的作用；跟踪国际谈判焦点问题，探讨碳汇项目的计量方法学、中国农林业活动碳吸收汇的潜力及其增汇技术的可行性。建成初具规模的中国陆地生态系统碳循环综合研究的科学平台，发展基于地学空间信息的现代地球系统科学方法论，为中国社会经济的可持续发展和生态系统管理以及参与环境外交活动和履约提供科学依据和技术支撑。

二、预期目标

1.建立一个初具规模的中国陆地生态系统碳通量/储量和循环过程的综合观

测网络(ChinaFlux)，揭示中国陆地生态系统碳通量和储量的生物地理规律，

构建中国陆地生态系统碳循环研究的数据信息系统。

2.初步阐明中国主要类型陆地生态系统(森林、农田、草地和湿地)碳循环过

程的生物物理机理，确定驱动碳循环的关键控制因子，揭示全球气候变化

对陆地生态系统碳循环的影响及生态适应机制；构建我国陆地生态系统碳

循环动力学模型和遥感反演模型，实现两种模型的综合集成。

3.阐述中国陆地生态系统碳循环的历史演变规律，评价土地利用/土地覆被变

化对碳循环过程的驱动作用，重建过去50年中国陆地生态系统碳汇和碳源

的时空格局，预测未来50年的变化趋势，辨析自然扰动和人为活动的贡献

及调控机理。

4.阐述典型河口向近海碳输运的生物地球化学过程，评价人为活动对河流碳

输运的影响；阐明以多沙和物理输运为主的碳输运规律，揭示河口重点沉

积区的碳的早期沉积作用；定量认识河口碳输运过程在陆地生态系统碳循

环中的作用。

5.评估中国陆地生态系统固碳潜力及其成本效益、重大生态环境建设工程对

碳增汇/减排的贡献，跟踪国际有关碳循环的谈判热点，为我国参与气候变

化谈判提供对策和建议。

三、课题分解方案：

课题1：典型陆地生态系统碳通量/储量的比对研究

研究内容与目标：

以中国科学院碳通量观测研究网络(ChinaFlux)为基础，补充2个草地通量观测站以及河流碳输运观测点，完善中国碳通量/储量与碳循环过程的综合观测体系。进行碳储量区域调查，对比森林、草地、湿地和农田生态系统碳通量/储量和碳循环过程特征，揭示我国典型生态系统碳通量/储量的时空分异规律以及河流碳输运的基本特征，为中国陆地生态系统碳循环格局的分析和碳循环模型的建立、以及增汇措施可行性研究提供基础数据。

承担单位：中国科学院地理科学与资源研究所

课题负责人：于贵瑞，孙晓敏

主要承担人员：宋献方，张秀梅，陈淑珠，王绍强，何洪林，王艳芬，石培礼

经费比例：25%

课题2：陆地生态系统碳循环的生物过程适应性实验研究

研究内容与目标：

选择水稻/小麦轮作生态系统、温带森林生态系统和温带草地样带不同植物功能群为对象，通过FACE、OTC和降雨/温度控制，实地实验模拟大气CO2浓度升高和气候变暖条件下农田、温带森林和温带草地生态系统碳循环的生物过程适应性，揭示碳循环中的光合碳固定、物质形态及土壤呼吸等关键生物过程的适应性机制，确定驱动碳循环的关键控制因子，预测未来气候条件下我国典型陆地生态系统碳固定潜力的变化。

承担单位：中国科学院沈阳应用生态研究所

中国科学院南京土壤研究所

课题负责人：韩士杰、谢祖彬

主要承担人员：贺金生，刘钢

经费比例：11%

课题3：陆地生态系统碳循环动力学机制与模型

研究内容与目标：

阐明中国主要陆地生态系统类型（森林、草原、农田）碳循环过程的生物物

理机理与过程特征，确定陆地生态系统碳库间的循环周期和碳库的有效保存时间。在ChinaFLUX的支持下，发展陆地生态系统碳循环的动力学模型，利用模型方法评价中国陆地生态系统碳源/汇的时空格局状况、碳增汇/减排潜力及其国际贡献。承担单位：中国科学院亚热带区域农业研究所

中国科学院大气物理研究所

课题负责人：吴金水、黄耀

主要承担人员：季劲钧，董云社，延晓冬，刘国华，莫兴国

经费比例：16%

课题4：黄河河口碳通量及向近海碳输运过程

研究内容与目标：

确定经黄河入海输出的碳量和形态。阐述黄河河口向近海碳输运的生物地球化学过程，评价人为活动对河口碳输运的影响；阐明以多沙和物理输运为主的河口碳输运规律，定量认识河口碳输运过程在陆地生态系统碳循环中的作用。

承担单位：中国海洋大学

课题负责人：张龙军

主要承担人员：于增慧

经费比例：5%

课题5：长江河口碳通量及碳沉积过程

研究内容与目标：

阐明长江河口碳的输出通量、形态转化及向近海输运过程，建立河口向近海的碳输运模式，阐述沉积碳的来源和早期成岩作用过程，重建沉积柱中碳埋藏的历史演变，评估人为活动对河口碳输运和沉积过程的影响。

承担单位：国家海洋局第二海洋研究所

课题负责人：潘建明

主要承担人员：陈中原

经费比例：5%

课题6：陆地生态系统碳格局的遥感反演与时空尺度转换

研究内容与目标：

通过本项目的研究，建立符合中国实际情况的碳循环相关参数的反演算法,确定利用高光谱遥感反演碳循环相关信息的方法论，建立适合我国陆地生态系统的

碳循环遥感反演模型，基于时空尺度转换关系以及遥感模型和动力学模型的集成，从遥感的角度给出我国陆地生态系统碳格局。

承担单位：中国科学院遥感应用研究所

中国科学院地理科学与资源研究所

课题负责人：陈良富、岳天祥

主要承担人员：刘琪璟，刘荣高，赵永超

经费比例：11%

课题7：中国陆地生态系统碳汇/源的历史、现状与未来情景

研究内容与目标：

基于中国资源环境遥感数据库的多期LUCC数据及中国陆地生态系统详细分类体系数据，构建中国陆地生态系统的土壤碳/植被碳/碳通量碳的时空数据库，阐明中国陆地生态系统碳汇/源的近期演变的驱动机制，重建过去50年中国陆地生态系统碳汇/源的演变历史，综合评价中国陆地碳汇/源的现状，预测未来50年土地利用/土地覆被变化与碳汇/源的可能趋势。

承担单位：中国科学院地理科学与资源研究所

中国林业科学研究院资源信息研究所

课题负责人：刘纪远，鞠洪波

主要承担人员：张增祥，高志强，刘明亮，李克让

经费比例：17%

课题8：气候公约谈判和履约对策的综合基础研究

研究内容与目标：

建立人类活动碳吸收汇的估算模型，研究碳汇项目计量的方法学问题，阐述中国人类活动碳吸收汇的潜力与增汇技术的可行性，评价重大生态环境建设项目的固碳效应；密切关注国际有关气候公约谈判中的热点科学问题，开展跟踪研究，

为我国参与国际合作提供服务。

承担单位：中国农业科学院农业气象研究所

中国林业科学研究院森林生态环境研究所课题负责人：李玉娥、张小全

主要承担人员：郭李萍，郭志华，王礼茂

经费比例：10%

陆地生态系统碳循环研究进展

文章编号:100020585(2001)0520564212 收稿日期:2001206201;修订日期:2001208230 基金项目:中国科学院地理科学与资源研究所知识创新工程主干科学计划(CXIO G -E01-02-04) 作者简介:陶波(1972-),男,黑龙江省哈尔滨人,博士研究生。主要研究方向为全球变化与环境演变。 陆地生态系统碳循环研究进展 陶　波,葛全胜,李克让,邵雪梅 (中科院地理科学与资源研究所陆地表层系统开放实验室,北京　100101) 摘要: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IG BP 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。 关　键　词:碳循环;碳汇;碳库;陆地生态系统;模式 中图分类号:P467;P593 文献标识码:A 工业革命以来,人类正以前所未有的速度和强度在全球尺度上对地球系统产生着巨大影响[1]。大气中CO 2浓度已从1850年的285±5ppmv 上升到1998年的约366ppmv ,即近150年内增长了大约28%[2]。从20世纪初至今,全球地面气温已经上升了013～016℃,最近10年已成为自1860年以来最暖的时期[3]。进入90年代,随着温室气体和温室效应等各种气候与环境问题的日益突出和国际气候谈判中对碳源、碳汇评价的客观需要,碳循环问题日益受到人们的普遍关注。大量研究表明,全球碳循环的动态变化与气候变化及人类活动影响(尤其是化石燃料的燃烧和土地利用/土地覆被变化)有着密切关系[2,4]。作为大气中CO 2的源和汇,陆地生态系统碳循环是全球碳循环中的重要环节,在全球气候变化中扮演着重要角色[5]。更好地了解陆地生态系统碳循环的动态机制是全面理解全球碳循环、正确预测未来气候变化的一个重要前提。 1　全球碳库与碳过程 碳是生命物质中的主要元素之一,是有机质的重要组成部分。概括起来,地球上主要有四大碳库,即大气碳库、海洋碳库、陆地生态系统碳库和岩石圈碳库。碳元素在大气、陆地和海洋等各大碳库之间不断地循环变化。大气中的碳主要以CO 2和CH 4等气体形式存在,在水中主要为碳酸根离子,在岩石圈中是碳酸盐岩石和沉积物的主要成分,在陆地生态系统中则以各种有机物或无机物的形式存在于植被和土壤中。 第20卷　第5期 2001年11月地 理 研 究GEO GRAPHICAL RESEARCH Vol 120,No 15Nov 1,2001

草地生态系统固碳能力研究进展

草地生态系统固碳能力研究进展 摘要：温室气体大部分是由于大量使用化石燃料致使空气中二氧化碳浓度增多而产生的。经研究表面，陆上生态系统中的绿色植物利用自身的光合作用可以把二氧化碳你转化成碳水化合物，然后采用有机碳的形式是其固存在植物或土壤中，这就是生态系统的固碳能力。现阶段人类为了解决气候的变化问题，对生态系统的研究越来越重要。在各种生态系统的固碳能力研究中，人们发现利用陆地生态系统对二氧化碳的吸收和固存能力是各种生态系统中较为安全和有效的方法。所以，人们对陆地生态系统固碳能力的研究是研究的主要方面。草地作为世界上植被类型分布最广的陆地生态系统，不仅保障着生态安全，还具有丰富的固碳能力。但是很长一段时间人们都只看到了草地的畜牧能力，对其的固碳能力研究不够。 关键词：草地生态系统退化

Research progress on the grassland ecosystem carbon sequestration capacity Author： Tutor：Abstract: most of the greenhouse gases is due to the extensive use of fossil fuels causes an increase in carbon dioxide concentration in the air. Studies the surface, the land ecological system of green plants use their photosynthesis to convert carbon dioxide you to carbohydrates, and then the form of organic carbon is its solid existing plants or soil, that is the ecosystem carbon sequestration ability. Human at present stage in order to solve the problem of climate change, the study of ecosystem is more and more important. In the study of various carbon sequestration capacity of ecosystem, it was found that use of terrestrial ecosystem to absorb carbon dioxide and sequestration ability is relatively safe and effective method in various ecosystems. People, therefore, the research of terrestrial ecosystem carbon sequestration ability is the main research aspects. Grassland as the distribution of vegetation types in the world's most widely terrestrial ecosystem, not only guarantee the ecological security, but also has rich carbon sequestration ability. But for a long time people can only see the grassland animal husbandry ability, the ability of carbon sequestration enough. Keywords：The grass The ecological system The degradation of

(整理)973计划：中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究.

项目编号：2002CB412500 项目名称：中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究起止年月：2002年12月-2007年8月 项目首席科学家： 刘纪远中国科学院地理科学与资源研究所 项目依托部门：中国科学院 经费预算：2000万元

一、主要研究内容 项目以中国科学院重大项目为基础，以国家科学创新为主导，以环境外交谈判战略需求为总目标，瞄准陆地生态系统碳汇/源的时空格局、碳循环的调控和驱动机制及未来情景3大前沿性科学问题，采用陆地生态系统碳通量/储量与碳循环过程的综合观测、生物过程适应性实验研究以及典型河流碳通量及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/土地覆被变化和遥感数据库为基础的自上而下研究途径的有机结合的研究思路。综合研究中国陆地生态系统碳循环的自然调控机理、人为因素驱动机制、生物过程对环境变化的适应机制以及碳汇/源时空格局形成的生物地理学机制；综合评价中国陆地碳汇/源的时空格局及其历史演变过程和未来情景；分析评估中国陆地生态系统的增汇潜力、碳库间循环周期、生态系统管理的增汇效果和成本效益、重大林业工程的固碳效应以及河流碳输运在陆地碳循环中的作用；跟踪国际谈判焦点问题，探讨碳汇项目的计量方法学、中国农林业活动碳吸收汇的潜力及其增汇技术的可行性。建成初具规模的中国陆地生态系统碳循环综合研究的科学平台，发展基于地学空间信息的现代地球系统科学方法论，为中国社会经济的可持续发展和生态系统管理以及参与环境外交活动和履约提供科学依据和技术支撑。 二、预期目标 1.建立一个初具规模的中国陆地生态系统碳通量/储量和循环过程的综合观 测网络(ChinaFlux)，揭示中国陆地生态系统碳通量和储量的生物地理规律， 构建中国陆地生态系统碳循环研究的数据信息系统。 2.初步阐明中国主要类型陆地生态系统(森林、农田、草地和湿地)碳循环过 程的生物物理机理，确定驱动碳循环的关键控制因子，揭示全球气候变化 对陆地生态系统碳循环的影响及生态适应机制；构建我国陆地生态系统碳 循环动力学模型和遥感反演模型，实现两种模型的综合集成。 3.阐述中国陆地生态系统碳循环的历史演变规律，评价土地利用/土地覆被变 化对碳循环过程的驱动作用，重建过去50年中国陆地生态系统碳汇和碳源 的时空格局，预测未来50年的变化趋势，辨析自然扰动和人为活动的贡献 及调控机理。 4.阐述典型河口向近海碳输运的生物地球化学过程，评价人为活动对河流碳 输运的影响；阐明以多沙和物理输运为主的碳输运规律，揭示河口重点沉 积区的碳的早期沉积作用；定量认识河口碳输运过程在陆地生态系统碳循 环中的作用。 5.评估中国陆地生态系统固碳潜力及其成本效益、重大生态环境建设工程对

生态系统的物质循环教学设计讲课教案

生态系统的物质循环 教学设计

《生态系统的物质循环》 一、学习目标分析 1.知识目标 （1）理解生态系统物质循环的概念； （2）识记、应用碳循环的过程； （3）比较得出能量流动与物质循环的关系 2.能力目标 （1）学会分析生态系统中碳循环的方法，并且可以运用于其他元素循环的分析； （2）通过分析“温室效应”的形成与危害，培养学生的推理，联想，思维迁移的能力； （3）利用“能量流动和物质循环的关系”教学过程，培养学生比较，归纳以及对自己所持观点的总结表达能力 3.情感目标 （1）通过学习人类对碳循环的影响以及温室效应的危害，培养学生环境保护意识 （2）积累生态学知识，形成科学的世界观 二、教学内容分析 学生已学习了生态系统结构和能量流动的知识，对这部分的内容有了初步的了解。学生对于生态系统功能的认识容易停留在简单识记水平，难以建立起结

构功能间的联系，通过本节学习，可以深入理解生态系统结构和功能的关系，形成结构和功能相适应观点。 本课的内容来自人教版《生物》第3册第5章“生态系统及其稳定性”第3节“生态系统的物质循环”。有碳循环过程让学生探讨生态系统物质循环的特点形式等内容，并且与能量流动作比较探究两者的区别和联系。并且加入了温室效应的知识，让学生知道温室效应的产生、危害以及如何缓解，让学生重视环境保护。 教材第5章是以生态系统为框架，主要讲述了生态系统的结构，生态系统的能量流动物质循环、信息传递及稳定性等知识，主要体现宏观的生态学的内容。本节课内容是第5章的一个重点，是衔接生态系统稳定性与能量流动的重要环节，并为生态系统的稳定性实现提供了一个平台，埋下了一个伏笔。 三、教学重难点分析 （一）教学重点 碳循环的过程 （二）教学难点 能量流动和物质循环的关系 四、教学活动过程 1.用导言引入新课 同学们都知道我们人和其他动物每天都在进行着呼吸作用消耗氧气，每天也要饮水，但是为什么氧气和水一直都没有被我们消耗完呢？同学们可以思考一下这个问题。其实这就牵扯到了我们今天要讲的内容—生态系统的物质循环。 2.描述定义 让学生回忆生态系统的定义，生态系统中有物质交流，这个物质交流是循环的过程，描述生态系统物质循环的定义。 3.思考与讨论 （1）C在无机环境中的存在形式？ CO2、碳酸盐 （2）碳在生物体内的存在形式？含碳有机物

农业生态系统碳循环研究2013

农业生态系统碳循环研究 摘要：在人们对温室效应理解不断加深的同时，全球碳循环的研究也随着技术的进步不断深入。与人类生产生活关系最密切的是陆地生态系统碳循环研究，而农业生态系统碳循环研究是其中最为重要的一部分。经过国内外研究者的努力，已对农业生态系统碳源/汇效益、碳循环影响因素、模拟模型、碳通量及农业生态系统对全球变暖的响应等诸多研究内容取得极为重要的成果。但在一些问题上尚存在不小争议，对一些过程尚不能清楚认识，对一些因素尚不能准确联系。 关键词：农业生态系统；碳循环；低碳农业； 近百年来，全球变暖已成为不争事实，温度的上升对整个地球环境和人类生产生活产生了巨大的影响，产生了一系列严重的和不可逆转的后果：草原和荒漠面积增加，森林面积减少；热带扩展，副热带、暖热带和寒带缩小，寒温带略有增加；农业的种植决策、品种布局和品种改良、土地利用、农业投入和技术改进等受到影响；加剧了目前日趋紧张的水资源问题；改变了区域降水、蒸发分布状况；引发环境问题，增加了对人类及其生存环境的压力[1]。 随着全球气候变化研究的不断深入，对全球气候变暖形成原因的理解也产生了一些分歧：一部分人认为人类改造自然的活动是全球气候变暖的主要原因；另一部分人认为全球气候变暖是气候周期性变化的结果，太阳活动和火山活动是变化的主要原因，而人类活动不是决定性原因。但不论全球气候变暖的主要原因是什么，人类活动对整个地球系统产生的巨大影响不容忽视，人类活动排放出以CO2为主的温室气体引起了全球碳循环的变化，而这一变化又进一步影响到全球气候的变化，产生不利于人类生存及发展的变化。碳循环研究在此种局势下显示出极为重要的意义。 根据Falkowski研究结果表明，陆地生态系统蓄积了总量大约为2 000 Gt(1Gt=1×1015g)的碳[2]。尽管相较于岩石圈＞60 000 000Gt和海洋38 400Gt的碳量，陆地生态系统蓄积的碳量十分微弱，但是人类主要的生产生活空间位于陆地上，人类的行为最直接的影响陆地生态系统，且产生的影响最大，使得这部分碳储量的变化体现出非同一般的可变性和极为显著的重要性。土壤碳库是温室气体重要的释放源，也是重要的吸收汇[3]。正因为人类活动的强烈影响，可以说全球碳循环中最大不确定性主要来自陆地生态系统。陆地生态系统碳循环过程可以解释为：植物通过光合作用将大气中的CO2吸收存于植物体内，形成有机化合物并固定起来，而后一部分有机物在植物的呼吸作用和土壤及枯枝落叶层中有机质腐烂过程中返回大气。这样的一个循环过程就形成了大气-陆地植被-土壤-大气整个陆地生态系统的碳循环[4]。 在人类活动中，农业生产对陆地生态系统起了巨大的影响，农业生产不仅改变了原有的土地利用方式，改变了原有植被种类，甚至改变了土壤类型，并因这些改变对原有碳循环产生了极为重要的影响。1850-1990年期间，土地利用变化造成的CO2排放量约为124Gt，而其中贡献最大的是农业的扩张。在农业活动中，耕地所造成的总净通量约占68％，牧草占13％，迁移农业占4％。人类活动已经强烈改变了原有的全球碳循环模式[5]。 1. 农业生态系统碳源？碳汇？ 农业生态系统是碳汇还是碳源，这是首先需要回答的问题。 农业生态既可以是碳汇，也可以是碳源。农业碳排放主要源于农业废弃物、肠道发酵、粪便管理、农业能源利用、稻田以及生物燃烧。而农业生态系统的碳主要固定在作物和土壤中。农田生态系统中，农田管理措施、土壤性质是影响土壤有机碳固定、转化及释放的主要因素，同时还受土地利用方式、植物品种、气候变化等多种因素影响[3]。不同的农业生态系统因自身特点呈现出不同的碳通量，同一农业系统因管理方式或利用方式不同，甚至可以

土壤侵蚀对陆地生态系统碳循环的影响过程与机理

土壤侵蚀对陆地生态系统碳循环的影响过程与机理 碳是地球上储量最丰富的元素之一，它广泛地分布于大气、海洋、地壳沉积岩和生物体中，总的来说，地球上主要有大气碳库、海洋碳库、陆地生态系统碳库以及岩石圈碳库四大碳库，并在各大碳库之间不断循环变化。碳是有机化合物的基本成分，是构成生命体的基本元素，碳循环还与生命活动紧密相联。亿万年来,在地球的生物圈和大气圈中,碳通过生命的新陈代谢，往复循环，生生不息。无疑，碳在各种生态过程以及人类活动过程中的重要角色决定了其成为最佳研究载体的地位。 碳的蓄积、储量、潜力甚至受人类活动的影响程度在不同生态系统中都存在较大差异。陆地生态系统包括农田生态系统、湿地生态系统、森林生态系统、草地生态系统以及荒漠湿地系统。在陆地生态系统中,大部分碳主要蓄积在森林之中,它们主要以2种形式储存:一是以树干、树枝、树叶和树根等生物量的形式储存；二是以土壤有机碳的形式储存。在农田生态系统中,碳的储存主要是以地表以下植物有机质和土壤蓄积的形式,大部分具有很高的碳年吸收率,农田生态系统吸收的大部分碳通常以农产品及其副产品或废弃物的形式运走或很快释放到大气中。当然下一个作物生长季,碳又被蓄积,如此循环往复。当前,农业土壤经常是一个净碳源,然而如果通过良好的农业措施,如免耕、休耕等,又可以减缓农田碳源的排放,甚至变源为汇。草地生态系统中的绝大部分碳储存在土壤中。这些碳蓄积长期处于稳定状态,但也受人类活动及外来扰动的影响,如果载蓄量超过其承载能力,或者火灾频发,都会使碳大量丢失。湿地生态系统中的碳几乎全部作为死的有机物存储在土壤中,且受人类活动的影响很大,如排水可使碳释放,而造林又可以抵消其排放。在副极地附近的湿地,由于全球气候变暖造成的永冻土融化也可能使土壤碳释放进入大气 陆地生态系统碳循环过程是指植物通过光合作用吸收CO2，将碳储存在植物体内，固定为有机化合物，形成总初级生产量，同时又通过在不同时间尺度上进行的各种呼吸途径或扰动将CO2返回大气。其中一部分有机物通过植物自身的呼吸作用(自养呼吸)和土壤及枯枝落叶层中有机质的腐烂(异氧呼吸)返回大气，未完全腐烂的有机质经过漫长的地质过程形成化石燃料储藏于地下；另一部分则通过各种(包括人为和自然的)扰动释放CO2，形成大气——植被——土壤——岩石——大气的碳库之间的往复循环过程（如图1所示）。

(新)高中生物每日一题生态系统中信息的种类-碳循环新人教版必修3

生态系统中信息的种类-碳循环 高考频度：★★★☆☆难易程度：★★★☆☆ 典例在线 下列属于同一类信息传递的是 ①草原上的鸟，当出现敌情时，雄鸟急速起飞，扇动两翅，给雌鸟发出警报 ②毒蜂身上斑澜的花纹 ③萤火虫通过闪光来识别同伴 ④红三叶草花的色彩和形状 ⑤非洲草原上的豺用小便划出自己的领地范围 A．①②③ B．②③④ C．③④⑤ D．②③⑤ 【参考答案】B 学信息；因此②③④都属于物理信息，所以B选项是正确的。 学霸推荐 1．在生态系统中传递着多种多样的信息，下列属于化学信息的是 A．丹顶鹤求偶时的双双起舞 B．雌蚕蛾释放的性外激素 C．蜘蛛网的振动频率 D．春季鸟类的求偶鸣叫声 2．下列信息的传递中，与其他三种不属于同一类型的是 A．小囊虫在发现榆、松寄生植物后，会发出聚积信息素，召唤同类来共同取食 B．榆树通过分泌一种化学物质，与栎树产生相互拮抗的现象 C．雄蚊能根据雌蚊飞行时所发出的低频声波而找到雌蚊 D．群居动物通过群体气味与其他群体相区别 3．研究表明，雄鼠的“气味”对幼年雌鼠的性成熟有明显影响。这种“气味”在生态学上

称为 A．物理信息 B．营养信息 C．行为信息 D．化学信息 4．信息传递在生物种群的繁衍过程中起着重要作用，如雌蛾分泌性外激素吸引雄蛾前来交尾，这一过程传递的信息属于 A．物理信息 B．化学信息 C．行为信息 D．营养信息 5．当一只蚜虫受到攻击时，就会释放出一种起警告作用的化学物质，以便使邻近的蚜虫迅速逃避敌害，这种现象所属的特征及信息传递类型分别是 A．种内互助，化学信息 B．种内互助，行为信息 C．种间互助，化学信息 D．种内互助，物理信息 答案 1．【答案】B 【解析】丹顶鹤求偶时的双双起舞属于行为信息；雌蚕蛾释放的性外激素属于化学信息；蜘蛛网的振动频率、春季鸟类的求偶鸣叫声都属于物理信息。 2．【答案】C 【解析】分析题意可知：小囊虫在发现榆、松寄生植物后发出的聚积信息素、榆树分泌的一种化学物质和群居动物的群体气味都属于化学信息，而雌蚊飞行时所发出的低频声波属于物理信息。 3．【答案】D 【解析】试题分析：雄鼠的“气味”对幼年雌鼠的性成熟有明显影响，属于生态系统的化学信息，D正确。 4．【答案】B 【解析】生态系统中传递的信息包括物理信息、化学信息和行为信息。雌蛾分泌性外激素

我国草地生态系统碳循环研究进展

收稿日期:2003206;修订日期:2003207 基金项目:中国科学院知识创新重大项目(KZCX 12S W 201204)、中国科学院地理科学与资源研究所知 识创新项目(CX I O G 2E 01203201与CX I O G 2A 00206)、国家重点基础研究发展规划项目 (2002CB 412503)、国家自然科学基金项目(49971005) 作者简介:齐玉春(19722),女,山东茌平县人,助理研究员,在职博士。主要从事全球变化与温室 气体排放以及碳、氮元素生物地球化学循环等方面的研究,已发表论文近20篇。E 2m ail : qiyc @igsnrr 1ac 1cn 文章编号:100726301(2003)0420342211 我国草地生态系统碳循环研究进展 齐玉春1,董云社1,耿元波1,杨小红1,耿会立2 (1.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101; 2.西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌712100) 摘　要:文中首先分析了草地生态系统在碳循环研究中的地位和重要性,进而对我国草地 生态系统碳循环的研究现状作了较为详尽的阐述,包括植物、凋落物、土壤三大碳库以及 主要含碳温室气体通量等,对其主要研究结论进行了深入的剖析。同时提出了今后我国草 地生态系统碳循环的重点研究方向和研究领域。 关　键　词:草地;碳循环;碳库;温室气体 中图分类号:P 467;X 144 1　引言 自18世纪50年代Jo sep h B lack 发现空气中存在CO 2开始[1],人类就一直没有停止过对碳元素的探索和研究,尤其是工业革命以后,大气中含碳温室气体CO 2、CH 4等浓度始终以前所未有的速率增长,温室气体浓度的升高强烈地影响着气候系统,并导致人类生存环境的变化[2,3]。因此,近年来以CO 2、CH 4等为核心的碳元素循环过程研究更引起各国的高度重视,目前,碳循环的研究已成为四大国际全球变化研究组织(IGB P ,W CR P 、I HD P 、 D I V ER S ITA S )共同关注的三大科学研究目标之一[4]。 陆地生态系统作为人类的居住环境和人类活动的主要场所,其碳贮存量约为大气碳库的2倍[5],在大气、海洋、陆地和岩石圈等地球四大碳库中占据着重要地位,是全球碳循环的重要组成部分。但由于其下垫面的复杂性以及人类活动的强烈干扰,它同时也是目前研究中存在最不确定性的生态系统之一[6],对于陆地生态系统碳循环规律和机制的研究将是全球碳循环研究的关键环节。在各种陆地生态系统中,又以草地生态系统的研究尤为重要。据统计,我国现有不同类型草地面积约4亿hm 2,约占我国土地总面积的40%以上,是我国陆地最大的生态系统,其面积约为我国耕地面积的4倍,森林面积的316倍[7～10]。草地第22卷第4期 2003年7月地　理　科　学　进　展PRO GR ESS I N GEO GRA PH Y V o l 122,N o 14July,2003

生态系统的物质循环概念

高二生物教学案（16） 第5章生态系统及其稳定性 第3节生态系统的物质循环 学习目标： 1、分析生态系统的物质循环的过程与特点。 2、概述研究物质循环的意义。 3、理解物质循环和能量流动的关系。 4、探究土壤微生物的分解作用 自学导引： 一、生态系统的物质循环 物质循环概念：___________________ _____________ 碳循环 氮循环 物质循环的特点 二物质循环和能量流动的关系

重点分析： 1、碳循环 例1：下图是生态系统的碳循环示意图。先填写示意图，再回答有关问题 1、C在无机环境中以_____ 或______________的形式存在。 2、在生态系统中，碳元素主要以 ________________状态进行循环，碳 循环始终_____________结合在一起。 3、产生CO2的途径有三条： 一是_______________ 二是_________________ 三是_________________ 4、由此可见，生态系统的物质循环具有如下特点： (1)_________________ (2)_________________ 2、氮循环 例2、阅读下面短文，回答有关问题： （1）N是构成生物体的重要化合物－－蛋白质．核酸的必需元素，（2）一般植物由根吸收土壤中的NH4＋和NO3－与光合作用产生的化合物合成氨基酸等有机物，（3）动物以所摄取的食物中的有机物为原料．合成有机N化合物，（4）并且将不需要的有机N化合物中的N转化为其它N化合物排出，（5）生物遗体和排泄物中的有机N化合物在微生物等的作用下转变为NO2－，NO3－，再被植物吸收，（6）另外，生活于豆科植物根瘤中的根瘤菌还能将大气中的N2固定为NH3或NH4＋，（7）再经硝化细菌转变为NO2－，NO3－供植物吸收利用。 （1）文章中叙述了生态系统的功能之一是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ （2）动物能合成有机N化合物，却属于异养型。这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿ （3）经常松土．土壤中NH4＋／NO3－的比例会变＿＿＿，原因是＿＿＿＿＿＿ （4）其中（4）必须经过蛋白质代谢中的＿＿＿＿＿＿作用 （5）由（6）．（7）可看出，豆科植物与根瘤菌的种间关系______ 小结：氮的固定是指_________________________________的过程 ②固氮的途径一般有三条：________________________________ ③生物群落中的氮素传递是以＿＿＿＿形式通过生物的＿＿＿作用实现的。 ④无机氮被植物吸收后转变为有机氮（主要是__________），然后沿着___________传递。 ⑤______________的活动会降低土壤中的肥力，但对氮循环来说是必不可少的。 ⑥动植物遗体．排泄物中的有机氮是通过微生物的＿＿＿作用及＿＿＿作用转变为植物再度利用的形式。＿＿＿＿条件下，土壤中的硝酸盐被＿＿＿细菌等多种微生物还原为＿＿＿＿，最终还原为＿＿＿＿返回大气中。

最新973计划：中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究汇总

973计划：中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究

项目编号：2002CB412500 项目名称：中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究 起止年月：2002年12月-2007年8月 项目首席科学家： 刘纪远中国科学院地理科学与资源研究所 项目依托部门：中国科学院 经费预算：2000万元

一、主要研究内容 项目以中国科学院重大项目为基础，以国家科学创新为主导，以环境外交谈判战略需求为总目标，瞄准陆地生态系统碳汇/源的时空格局、碳循环的调控和驱动机制及未来情景3大前沿性科学问题，采用陆地生态系统碳通量/储量与碳循环过程的综合观测、生物过程适应性实验研究以及典型河流碳通量及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/土地覆被变化和遥感数据库为基础的自上而下研究途径的有机结合的研究思路。综合研究中国陆地生态系统碳循环的自然调控机理、人为因素驱动机制、生物过程对环境变化的适应机制以及碳汇/源时空格局形成的生物地理学机制；综合评价中国陆地碳汇/源的时空格局及其历史演变过程和未来情景；分析评估中国陆地生态系统的增汇潜力、碳库间循环周期、生态系统管理的增汇效果和成本效益、重大林业工程的固碳效应以及河流碳输运在陆地碳循环中的作用；跟踪国际谈判焦点问题，探讨碳汇项目的计量方法学、中国农林业活动碳吸收汇的潜力及其增汇技术的可行性。建成初具规模的中国陆地生态系统碳循环综合研究的科学平台，发展基于地学空间信息的现代地球系统科学方法论，为中国社会经济的可持续发展和生态系统管理以及参与环境外交活动和履约提供科学依据和技术支撑。 二、预期目标 1.建立一个初具规模的中国陆地生态系统碳通量/储量和循环过程的综合观测 网络(ChinaFlux)，揭示中国陆地生态系统碳通量和储量的生物地理规律， 构建中国陆地生态系统碳循环研究的数据信息系统。 2.初步阐明中国主要类型陆地生态系统(森林、农田、草地和湿地)碳循环过 程的生物物理机理，确定驱动碳循环的关键控制因子，揭示全球气候变

生态系统中的能量循环

《生态系统的物质循环》教案 一、教学目标 1.以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环。 2.尝试探究土壤微生物的分解作用。 3.说明能量流动和物质循环的关系。 4.关注碳循环平衡失调与温室效应的关系。 二、教学重点和难点 1.教学重点：分析生态系统中的物质循环。 2.教学难点：说明能量流动和物质循环的关系。 三、教学方法 探究法、讲述法 四、课时安排 1课时 五、教学过程 〖引入〗以“问题探讨”引入，学生思考回答师提示。 〖提示〗循环利用。 〖问题〗以“本节聚焦”再次引起学生的思考。 〖板书〗一、碳循环 〖学生活动〗阅读P100第二段到P101完 〖思考与讨论〗学生阅读思考回答师提示。 生态系统的物质循环：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程，这就是生态系统的物质循环。（生物地球化学循环） 〖旁栏思考题〗学生阅读思考回答师提示。 〖提示〗大力植树造林后，这些植物能大量吸收已有的二氧化碳，因而能起一定的缓解作用。但更应该控制源头──温室气体的排放。 〖探究〗有条件学生回家探究。 〖板书〗二、能连流动和物质循环的关系

能量流动 物质循环 形 式 主要以有机物形式流动 组成生物体的基本元素在生物群落与无机环境间反复循环 特 点 单向流动，逐级递减 反复循环维持生态平衡，据全球性生物圈 范 围 生态系统的各营养级 联 系 能量流动和物质循环二者相互伴随，相辅相成，是不可分割的统一整体 六、板书设计 一、生态系统的物质循环 特点： 1、反复利用、循环流动 2、全球性 二、碳循环 三、物质循环与能量流动的关系 七、课后练习 〖提示〗基础题 1.（1）√；（2）╳。 C 、H 、O 、N 、P 、S 等化学元素 无机环境 生物群落 反复循环

陆地土壤碳循环的研究动态

陆地土壤碳循环的研究动态＊ 汪业勖　赵士洞　牛　栋 (中国科学院自然资源综合考察委员会,北京100101) Research State of Soil C arbon Cycling in Terrestrial Ecosystem .Wang Yexu ,Zhao Shidong ,Niu Do ng (Commission for Integrated Survey of Natural Resources ,Academia Sinica ,Beijing ,100101).Chines e Journal of Ecology ,1999,18(5):29-35. Soil carbo n pools and respiration play an impo rtant role in the g lobal carbon budget ,and they are also essential to understand the soil carbon cycling fo r the prediction of future atmospheric CO 2concentra -tio n and understanding the structure and function of soil ecosystem .T he key aspects in the research o f soil carbon cycling were presented ,including the different w ay s of estimate of soil carbon pools ,the relationships betw een soil carbon cy cling and global chang e ,and the basic methods for the mod -eling of soil carbon cycling . Key words :soil ecosy stem ,carbon pools ,carbon cycling . ＊中国科学院“九五”重大项目(KZ95T -04-02-09)和国家自然科学基金资助项目(49571030)。 作者简介:汪业勖,男,32岁,助研。1993年毕业于南京林业大学,获硕士学位。现于中科院自然资源综合考察委员会攻读生态学博士学位,从事森林生态系统研究,发表论文数篇。 1　引　言 陆地碳循环不仅关系到陆地生态系统生产力的形成,同时也影响到整个地球系统的能量平衡,是陆地生态系统结构和功能的综合体现。近几十年来,由于人类活动引起大气CO 2浓度的急剧上升,并可能导致全球气候变化,而且这种变化与陆地碳循环之间存在复杂的相互反馈机制,陆地碳循环已成为生态学、气候学、土壤学、生理学及地质学等众多学科研究的共同目标。在国际地圈-生物圈研究计划(IGBP )中,碳循环也是全球尺度模型化工作最初集中的主要目标[13]。然而由于陆地生态系统的多样性和复杂性,目前在陆地碳循环研究中仍存在很大的不确定性。例如80年代期间,在全球碳源与碳汇之间的不平衡为每年1.9±1.2PgC ,这部分“失踪”的碳汇被认为是北方中纬度森林每年吸收的0.5±0.5PgC 以及尚未观测到的陆地生态系统中每年贮存的1.4±1.5PgC [8]。应该指出这只是80年代期间的全球碳平衡的年平均值,而实际上碳循环中的生物 地球化学过程是与环境变化相关的,如大气CO 2浓度、温度和降水的变化都会影响到陆地植被的生理反应和土壤有机质的分解过程,因此气候变化等诸多因素的影响会导致陆地生态系统在碳源与碳汇之间出现年际波动,影响陆地生物圈的碳平衡。目前陆地碳循环的研究已经从理论分析和文献研究发展到建立全球性监测网络的系统研究[22]。 土壤是陆地生态系统中重要的组成部分。土壤不仅是陆地植物及土壤动物和微生物生存的养分库,同时也是在一定气候条件下生物物理和生物化学过程对母岩进行改造的产物。因此土壤在各种元素的生物地球化学循环中都发挥着重要的作用。在生物地球化学碳循环研究中,陆地土壤生态系统的意义和重要性体现在以下几个方面: 生态学杂志　1999,18(5)∶29-35 Chinese Journal of Ecology

湿地生态系统碳循环的过程

湿地生态系统碳循环的过程 湿地碳循环主要包括2个基本过程:①植物通过绿色叶片的光合作用固定大气CO2并形成总初级生产力,此过程主要受太阳辐射、气温、水分和养分供应等因子的驱动.此过程中植物需要消耗部分光合产物为其自身生命活动提供能量,同时释放CO2.②植物死亡后其残体在微生物作用下分解转化,一部分形成转化成颗粒有机碳(particulateorganiccarbon,POC)和简单的可溶性有机碳(dissolvedorganic C,DOC),在水介质中经过微生物作用或直接氧化为CO2(HCO-3),一部分形成泥炭,逐年堆积.上层泥炭以及仍未完全分解的植物残体,继续参与以上分解转化.此过程是个复杂的生物地球化学过程,受植物残体本身性质、气候条件和周围诸多环境因素的影响.另外,对于开放或半开放的湿地系统,POC和DOC是外界与系统之间碳交换的2个重要形态,它们在湿地系统的碳收支中也具有重要意义。 一个典型的湿地生态系统至少应当具有底部土壤、水体介质和生活在介质中的有机体 ,并且具有完整的营养级结构、能量流动和物质循环链条。自然界的物质循环均由实体和过程组成 ,湿地的碳循环也不例外。一般来说 ,它一方面包含了碳库 ,另一方面又包含碳库之间的碳通量。碳库之间的碳通量变化是由许多物理、化学和生物过程引起的。作为实体的湿地碳库可以区分出3 种碳库类型 :活生物区碳库、碎屑碳库 (多由动植物残体组成) 和被溶解气体碳库 (即水溶无机碳库) 。同理 ,湿地碳循环的过程也可分为生物过程、物理/ 化学过程和分解过程(后者大部分为生物分解 ,也有小部分的物理和化学分解) 。碎屑碳库是目前湿地中最大的有机碳库 ,远远超过湿地中细菌、浮游生物、动植物区系有机碳量。 泥炭地及其他类型浅水型湿地的碳循环 泥炭地、草本沼泽和三角洲冲积湿地是几种较为常见的浅水型湿地。其中 ,泥炭地是全世界分布最广的湿地类型 ,在世界各地均有分布 ,尤其是在北半球北部的中高纬度地区。泥炭地占全球湿地面积的 50 %～70 % ,总面积达 400 万km2,碳储量为世界土壤碳储量的三分之一 ,相当于全球大气碳库碳储量的75 % (Joosten H andClarke D. ,2002)。1996 年和 1999 年的 Ramsar会议已把泥炭地列为国际重要湿地类型加以保护。据Joosten 等(2002) 估计泥炭地碳的蓄积速率为 20～30 gC·m- 2yr- 1,加拿大泥炭地包含有 200 ～450 Pg(1Pg = 1Gt = 1015g) 碳 ,拥有世界上最丰富的泥炭地资源。目前许多研究表明 ,占世界大部分泥炭地的北部地区在未来可能变得更温暖 ,同时也表明中部大陆地区变得更干旱 ,沿海地区变得更湿润 ,但存在着很大的不确定性。由于 NPP 和分解都与湿度和热量条件紧密相关 ,如果气候变化真如预料的那样 ,泥炭地的碳动态变化将会发生很大的改变。潜在变化无论是在量上还是在变化趋势上都有很大的不确定性。

生态系统中的物质循环

《生态系统的物质循环》巩固练习 1.下列有关物质循环的叙述中错误的是（ ） A.碳在无机环境中主要以CO 2和碳酸盐的形式形式存在 B.碳循环发生在生物群落与无机环境之间 C.碳在生物群落内部是以CO 2的形式进行循环的 D.与自然界碳循环关系最为密切的两种细胞器是叶绿体和线粒体 C 【解析】本题考查生命观念和科学思维。碳在无机环境中的形式有CO 2、碳酸盐和单质碳等，但主要以CO 2和碳酸盐的形式形式存在，A 项正确；物质循环的途径是在生物群落与无机环境之间进行的，B 项正确；碳在生物群落与无机环境之间是以CO 2的形式进行循环的，而在生物群落内部是以含碳有机物的形式流动的，C 项错误；叶绿体光合作用固定二氧化碳，线粒体呼吸作用释放二氧化碳， D 项正确。 2.右图是生态系统的碳循环图解。图中A ～D 代表生态系统的4种成分，①～⑦代表碳元素在生态系统中循环的途径。据图分 析下列叙述错误的是( ) A.图中A 是生产者，碳在B 中以有机物形式存在 B.图中③是光合作用，②和⑤是呼吸作用 C.温室效应与大气中D 的增多有关 D.图中C 是分解者，主要是腐生的细菌和真菌 D 【解析】本题考查生命观念、科学思维和社会责任等核心素养。图中A 是生产者，B 是分解者，C 是消费者，D 是CO 2，碳在生物体内主要是以含碳有机物的形式存在，A 项正确；①、⑥是生产者和消费者的遗体及排出物，③是光合作用，②、⑤是呼吸作用，④是消费者的摄食，⑦是微生物的分解作用，B 项正确；温室效应产生的主要原因是化石燃料的大量燃烧，使大气的CO 2增加，C 项正确；图中C 是消费者，B 是分解者，D 项错误。 3.对生态系统中能量流动和物质循环的解释错误的是（ ） A.能量流动和物质循环是分不开的 B.能量流动是物质循环的动力 C.能量流动和物质循环都是单向进行的 D.生物体内的能量储存在有机物中 C 【解析】本题考查生命观念和科学思维。能量流动和物质循环是同时进行的，彼此相互依存，不可分割。能量流动是单向的，而物质是循环的。 4.下图表示生态系统中碳循环的部分过程，其中甲、乙、丙、丁组成生物群落。下列分析正确的是（ ） A.乙主要是绿色植物，丁所含的能量最少 B.图中箭头可以表示碳元素的流动方向 C.碳在丙与丁之间以CO 2形式循环 D.无机环境中的CO 2只能来自细胞呼吸 B 【解析】本题考查生命观念和科学思维。生态系统中的碳循环中，无机环境中的CO 2与生产者之间存在双向箭头，甲应为绿色植物，丁为分解者，所含的能量不一定最少，A 项错误；图中箭头可以表示碳元素的流动方向，B 项正确；碳在丙与丁之间以含碳有机物的形式流动， C 项错误；无机环境中的CO 2来自细胞呼吸和化石燃料的燃烧， D 项错误。 5.图1是某生态系统碳循环示意图，其中A 、B 、C 、D 是生态系统内各生物成分，1、2、3、4、5表示有关的生理过程，图2 为该生态系统中某一食物链及部分能量流动情况，下列说

陆地生态系统中生物对碳氮水耦合循环的影响机制重大

“陆地生态系统中生物对碳-氮-水耦合循环的影响机制”重大项目指南 陆地生态系统碳循环过程机制的认识是科学指导增强陆地固碳功能、控制温室气体排放的理论基础。陆地生态系统碳循环是驱动生态系统变化的关键过程，它与生态系统水循环、养分循环和生物多样性有着密切的耦合关系。深入理解生态系统碳-氮-水耦合循环过程及其生物影响机制，能够解析全球变化背景下陆地生态系统固碳机理，提高固碳减排评估的精确性，为加强陆地生态系统管理提供科学依据，是全球变化生态学研究领域前沿性的科学问题。 一、科学目标 解析陆地生态系统碳-氮-水循环的相互关系，揭示生物因子对碳-氮-水耦合循环过程的调控机制，阐明生物调控过程对全球变化的响应和适应规律。 二、研究内容 （一）植物对生态系统碳-氮-水循环的作用机制。 （二）土壤微生物对生态系统碳-氮耦合循环过程的影响。 （三）生态系统碳-氮-水交换通量计量平衡及其时空变化规律。 三、资助期限 5年（2013年1月至2017年12月） 四、资助经费 1500万元 五、申请注意事项 1. 申请人应当认真阅读本项目指南和通告，不符合项目指南和通告的申请项目不予受理。 2. 申请书的附注说明选择“陆地生态系统中生物对碳-氮-水耦合循环的影响机制”（以上选择不准确或未选择的项目申请不予受理）。 3. 本项目要求项目申请人围绕核心科学问题，做好顶层设计，按三个研究内容设置3个课题，3个课题要紧紧围绕“陆地生态系统中生物对碳-氮-水耦合循环的影响机制”这一主题开展深入、系统研究，课题间要有紧密的联系，研究内容互补，充分体现合作攻关及其研究平台和科学数据共享。 4. 项目整体申请课题设置不超过3个，项目承担单位数合计不超过3个。 5. 本项目由生命科学部和地球科学部联合提出，由生命科学部负责受理。

外源碳氮添加对草地碳循环关键过程的影响

中国环境科学 2018,38(3)：1133~1141 China Environmental Science 外源碳氮添加对草地碳循环关键过程的影响 贺云龙1,2,齐玉春1,彭琴1,董云社1*,闫钟清1,2,李兆林1,2(1.中国科学院地理科学与资源研究所,中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室,北京 100101；2.中国科学院大学,北京 100049) 摘要：人类活动引起的大量的活性氮从大气沉降到生物圈.当前氮沉降对草地生态系统碳循环过程的影响机制仍然存在较大的不确定性.本文综述草地生态系统碳循环过程(植物光合作用、地上生物量、地下生物量、土壤呼吸、凋落物分解和土壤有机碳含量)对添加不同的氮源水平和不同施氮年限的响应,并分析这些过程变化的可能原因,同时,也阐述草地碳循环关键过程对外源碳输入的响应,并进一步分析了外源碳和氮输入对草地碳循环关键过程影响的微生物学作用机制.通过上述总结旨在强调说明碳源可利用性变化作为氮沉降背景下草地生态系统碳循环关键过程重要调控因素之一,开展相关研究对科学的管理我国草地资源配置和增加土壤碳汇方面理论的重要意义. 关键词：氮沉降；外源碳；碳循环；微生物；碳汇 中图分类号：X171.1, Q948.1 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2018)03-1133-09 Effects of exogenous carbon and nitrogen addition on the key process of carbon cycle in grassland ecosystem: a review. HE Yun-long1,2, QI Yu-chun1, PENG Qin1, DONG Yun-she1*, YAN Zhong-qing1,2, Li Zhao-lin1,2 (1.Key Laboratory of Land Surface Pattern and Simulation, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China；2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China). China Environmental Science, 2018,38(3)：1133~1141 Abstract：Human activities result in a large amount of active nitrogen (N) depositing from atmosphere to biosphere. Then N deposition has inconsistently influenced in the key process of carbon (C) cycle in the grassland ecosystem. In this paper, we review the processes of C cycle (plant photosynthesis, aboveground and belowground biomass, soil respiration, litter decomposition and soil organic carbon content) responding to different N-addition levels and years in the grassland ecosystem, and analyze possible the causes of various in these processes. Simultaneously, we analysis that these processes respond to exogenous C addition. Furthermore, we analysis the mechanisms of microbes driving these processes under exogenous C and N addition. C availability is one of most controllers in the key processes of C cycle in grassland ecosystems. This paper throughout the above these works strongly emphasizes that conducting the related research will play important roles in scientific managing resources and increasing soil C sink in China. Key words：nitrogen deposition；exogenous carbon；C cycle；soil microbes；soil C sink 从1860年到1995年,矿物燃料大量的应用和农业化肥过量的施用等人类活动向大气中排放的氮氧化物和氨从34Tg N/a迅速增加到了100Tg N/a,并且这部分活性氮素70%以上又以干湿沉降的方式随后回降到陆地生态系统[1].到2050年,全球人类活动向大气中排放的氮氧化物和氨预计将达到200Tg N/a[1].在一些氮限制的陆地生态系统中,有研究报道,施氮可以增加植物地上[2-3]和地下[4-5]净初级生产力,进而可能会扩大生态系统碳的输入[4,6].但也有研究发现,随着施氮量增加或者施氮年限的增加,虽然施氮提高了土壤氮的可利用性,但也会导致植物向根系运输光合产物减少[7-8]、植物细根生物量[4]和根系分泌物的降低[8],这些因素可能会减少地下部分碳源输入,也可能会抵消植物地上部分的碳固定[9-10].另外,大部分氮沉降模拟试验研究还发现,施氮肥对土壤呼吸影响效应也不一致,包括积极效应、消极效应或者无影响[8,11-13].所以,氮沉降对收稿日期：2017-08-25 基金项目：国家自然科学基金资助项目(41330528,41673086, 41573131,41203054) * 责任作者, 研究员, dongys@https://www.sodocs.net/doc/3a16721356.html,