氮素影响陆地生态系统碳循环过程的模型表达方法

氮素是植物生长所必需的重要营养元素。人类活动引起的大气氮沉降增加对陆地生态系统碳循环过程具有重要影响。准确地定量表达氮素对陆地生态系统碳循环过程的影响是预测未来全球碳循环变化的关键环节。论文系统地归纳总结了国内外多个知名生物地球化学模型中氮素影响光合作用、呼吸作用、同化物分配等碳循环过程的数学表达方法,分析了不同碳循环过程中模型表达方法的不确定性及其原因。指出未来模型的发展需在加强机理研究的基础上,发展能反映氮饱和现象、能显式表达氮素与光合速率关系的光合作用过程算法,发展能显式表达氮素与植物体根、茎和叶呼吸速率关系的维持呼吸算法以及发展显式表达氮素对同化物分配过程影响的动态同化物分配方案。指出当今大部分主流模型在模拟氮素对光合作用影响时没有考虑氮饱和现象,因此利用模型预测未来陆地生态系统对氮素增加的响应时可能会高估氮沉降对光合速率的影响。研究综述可为准确评价陆地生态系统碳氮相互作用和发展碳氮耦合模型提供参考。     

海洋碳循环研究的关键生物地球化学过程

主要阐述了海洋碳循环生物地球化学过程研究的主要进展,包括海—气界面CO2通量过程、溶解一颗粒碳的海洋转化过程、生物固碳与生物泵过程以及河口碳的生物地球化学过程。海—气界面CO2通量随着海—气界面的扰动程度的变化而变化,而海—气界面的扰动程度主要由风速决定,各海域的CO2通量各不相同;溶解一颗粒碳的海洋转化过程则是由海域的初级生产力所决定,是温度的函数,所以受时间和季节更替的影响很大;河口地带由于处在海水和淡水交界面,又有大量河流带来的陆源输入,所以总体碳循环的生物地球化学过程与大洋主体水域不同,碳通量主要由河流带人;生物在海洋碳循环中的作用不可忽视,浮游植物通过光合作用固碳,而浮游动物在垂直分布过程中通过取食呼吸和排泄作用使碳进行垂直迁移。     

稳定同位素技术在湿地碳循环研究中的应用

稳定性同位素技术因其准确、灵敏和安全等特点而被广泛应用于生态学研究的诸多领域。稳定同位素技术在生物地球化学循环过程中存在独特的稳定同位素化学效应,近年来稳定同位素技术又被大量用于陆地生态系统碳循环机理方面的研究。湿地生态系统在全球碳循环中起着重要作用,其碳源和碳汇功能近来成为全球气候变化研究关注的重点问题。因此,碳的稳定同位素(13C)示踪技术适合研究从年到百年尺度的湿地碳循环过程。文章主要从湿地植被光合作用、土壤有机物质的沉积、溯源和可溶性无机碳的输入以及湿地中二氧化碳、甲烷排放等方面,重点综述稳定同位素技术在湿地生态系统碳循环中的应用。     

海洋聚合体的研究现状

综述了海洋聚合体在生态系统、元素循环中的重要作用,概述了不同形态聚合体的生态意义并提出了一些测定方法,总结了海洋聚合体与海洋微生物之间的关系.最后,提出了今后聚合体研究的发展方向.     

森林生态系统在碳循环中的作用

描述了森林生态系统的碳循环及其在全球碳循环中的作用，说明了森林生态系统在碳循环中的作用主要取决于森林生态系统的生物量、林产品、植物枯枝落叶和根系碎屑以及森林土壤。最后，阐明了中国森林生态系统碳循环的研究现状和趋势。     

一维全球碳循环模式研究

开发了一个陆地生物圈、海洋水圈和大气圈三圈耦合的全球碳循环模式,包括土地利用变化和化石燃料两大人为源的影响,并考虑稳定同位素分馏效应.调试结果表明,该模式能够再现工业革命以来大气CO₂的变化历史,能正确反映海洋内部的碳循环过程和全球碳循环中的同位素分馏效应,结果较为理想.进一步分析发现,传统模式可能低估了海洋的碳吸收能力,高估了CO₂施肥作用对碳循环的影响.      

湖泊碳循环研究进展及研究方法

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,湖泊生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,在维护区域生态平衡和生物多样性保护等方面具有重要作用。由于全球湖泊面积迅速减少,湖泊生态系统正常的水循环和碳循环过程产生一定的变化,湖泊生态系统的演变也可能是全球大气CO2含量升高的一个不可忽视的因素,因此了解湖泊碳循环国内外研究进展及研究方法,对于研究湖泊碳循环对全球碳循环的作用有重要的意义。     

森林生态系统应对气候变化响应研究综述

针对近年来气候变化对森林生态系统的影响以及森林生态系统应对气候变化的反馈机制,总结了森林生态系统碳循环研究进展,对比国内外研究现状提出了我国森林生态系统研究和林业发展的方向。     

近海污染的生态修复技术研究进展

随着现代社会经济的快速发展,近岸海域污染已成为世界性难题,严重影响近海海洋生态系统.如何对受损海洋生态系统进行修复成为当前海洋环境科学的热点问题.本文结合国内外的研究进展,扼要阐述了海洋生态修复的基本原理;并按生态系统不同营养级——生产者（植物）、消费者（动物）和分解者（微生物）梳理了当前主要的近海污染生态修复技术及其研究现状;分析其在修复实践中可能存在的问题并提出进一步的研究方向.本文可为控制海洋污染,保护海洋生态系统,开展海洋生态修复理论与实践研究,以及制定海洋生态保护政策提供有益的参考.     

海洋中丙烯酸的研究进展

丙烯酸是海洋中的短链脂肪酸,是海洋中主要含硫化合物DMSP(dimethylsulfoniopropionate,β-二甲基巯基丙酸内盐)裂解的产物之一。本文综述了海洋中丙烯酸的来源、性质、在海洋中的作用以及海水中丙烯酸的测定方法。通过观测海水中丙烯酸的含量、分布及生物地球化学循环过程,有助于了解丙烯酸对海洋生态系统碳循环和硫循环的贡献。并对海洋中丙烯酸的进一步研究提出了展望。     

近海泥沙输运与生态系统的耦合模拟研究进展

详细描述了泥沙输运过程的生态学概念,即悬浮泥沙和底沙动力过程对近海海洋生态系统的作用,包括泥沙的吸附解吸、沉降与再悬浮过程,底床营养物质释放、对光合作用的影响,以及对近岸海水富营养化和有害赤潮的影响;在近几年近岸海域泥沙输运过程及生态动力学模型研究基础上,回顾了泥沙输运过程与生态系统模型的研究现状。结合现阶段取得的主要研究成果,认为海洋生态系统动力学模型研究应考虑近海泥沙输运过程,定量研究泥沙动力过程的影响,并逐步构建包含泥沙动力模块的海洋生态动力学业务化模型体系。     

湿地土壤在湿地环境功能中的角色与作用

文章阐述了湿地土壤在湿地大气调节以及污染物净化方面的角色并介绍了目前湿地土壤的研究现状,分析了进一步强化湿地土壤环境功能的可能性,希望对今后湿地土壤环境功能的研究有所助益。     

中国南方喀斯特地区碳循环研究进展

中国南方喀斯特地区碳循环路径与过程基本清晰,与其他陆地生态系统明显不同,呈现出鲜明的区域特色:雨热同季、地质构造背景与碳酸盐岩可溶性的耦合,导致碳酸盐岩中大量封存的碳重新进入生态系统碳的循环;二元三维结构中地下空间CO_2具体动态变化性,可视为次级碳库,影响生态系统碳的循环过程;陆生植物、水生植物均有利用HCO_3~-碳源进行光合作用的新途径;发现了碳酸盐岩快速的风化作用与水生植物生物碳泵的耦合机制,喀斯特作用碳汇效应得以确证。但是,中国南方喀斯特地区碳循环的研究还存在明显不足:喀斯特作用碳汇量的估算受到气候变化、土地利用变化的正负机制、外源酸等多因素的挑战,还具有很大的不确定性;植被、土壤与岩石、地下空间次级碳库、大气、大气降水存在复杂的多界面作用过程,碳的通量及迁移转化机制仍不明确。未来研究应重视:针对喀斯特地区特点的新研究方法、技术的研发;喀斯特关键带理念的统领;联网长期观测;模型的集成与创新。     

PnET-CN模型对东亚森林生态系统碳通量模拟的适用性和不确定性分析

东亚地区森林类型多样,开展区域生态系统碳循环模拟时应考虑森林类型的差异。论文利用基于叶氮浓度-最大净光合作用速率关系的PnET-CN模型,对东亚地区8 个森林生态系统通量观测站点的总生态系统碳交换（GEE）和生态系统呼吸（RE）进行模拟,以探讨模型的适用性并对不确定性来源进行分析。研究结果表明：①PnET-CN模型能较为准确地模拟东亚地区大部分森林生态系统站点的GEE和RE;②模型的适用性排序依次为温带、寒温带、亚热带、 热带,模型未能很好地模拟热带湿地森林GEE和RE 的季节与年际变异;③在同一气候区中,PnET-CN模型更加适用于针叶林碳交换的模拟;④PnET-CN模型比较准确地反映了东亚森林生态系统GEE、RE对气候因子（例如,温度或辐射）的响应,但在低温、较弱辐射条件下模型低估了GEE,在高温或较强辐射条件下高估了GEE;在低温条件下模型低估了RE,在高温条件下模型高估了RE。针对东亚多个森林通量站点的模拟情况,论文提出模型应在以下方面进行改进：①PnET-CN模型计算物候时除了考虑温度之外还应加入土壤湿度的影响,并对不同气候区森林生态系统赋予不同叶片凋落时长;②PnET-CN模型中温度对GEE的限制以及光合最适温度应该根据不同站点设置;③PnET-CN模型应该考虑森林生态系统对环境胁迫的适应性,加强对干旱等干扰的模拟;④同时对于拥有复杂水文条件的森林生态系统应该改进土壤含水量的算法,以准确反映该类型森林生态系统GEE和RE的季节变化。     

系统动力学复杂性及其在海洋生态学中的研究进展

海洋生态系统具有开放性、耗散性和非线性等特点,可以借助于系统动力学方法对其研究.系统动力学研究一个不可回避的问题就是系统动力学复杂性.本文在简单介绍几种常见的系统动力学模型及其复杂性问题的基础上,系统阐述了当前系统动力学复杂性在海洋生物多样性的维持、海洋生态系统的物质循环、海洋生物群落结构稳定性、有害藻类的暴发、海洋污染物的扩散、海洋生态毒理动力学、海洋生物资源的开发与管理等方面的应用、研究进展及相关问题.在总结以上研究进展的基础上,本文对系统动力学复杂性在海洋生态学研究中的应用进行了展望.     

城市系统碳循环与碳管理研究进展

城市化带来的土地利用变化和化石燃料燃烧是引起全球气候变化和温室效应的主要原因之一。了解不同区域城市系统碳循环的过程、途径、方向和机制,有助于更好地进行未来大气温室气体的情景预测,并提出相应的碳管理措施。论文在国内外城市系统碳循环研究的基础上,对城市系统的特征、空间范围和碳过程特征进行了总结和分析;从城市能源使用碳排放、城市植被和土壤碳研究、城市扩展对碳排放的影响、城市代谢与碳过程、城市系统碳循环模拟等方面对目前城市系统碳循环的主要研究内容进行了综述;结合URCM研究计划,对城市碳管理的理论框架、科学问题和主要措施及目标进行了探讨;最后提出了该领域未来研究的主要方向和建议。