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第四纪研究 2014年第4期34卷 777-787页

作者：彭舜磊于贵瑞何念鹏王秋凤中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室中国生态系统研究网络(CERN)综合研究中心北京100101 平顶山学院低山丘陵区生态修复重点实验室平顶山467000

中国亚热带森林对亚热带地区乃至中国的碳收支和碳平衡具有十分的重要作用。根据中国亚热带地区5种主要林型(杉木林、马尾松林、常绿阔叶林、阔叶速生人工林和针阔混交林)生物量的文献资料,采用关联矩阵法分析了亚热带5种林型树干、树... 详细信息

中国亚热带森林对亚热带地区乃至中国的碳收支和碳平衡具有十分的重要作用。根据中国亚热带地区5种主要林型(杉木林、马尾松林、常绿阔叶林、阔叶速生人工林和针阔混交林)生物量的文献资料,采用关联矩阵法分析了亚热带5种林型树干、树枝、树叶、乔木层地上部分、乔木层地下部分、乔木层总碳库、林下植被碳库(包括灌木层和草本层)、死生物量碳库(包括枯立木、枯倒木、枯枝和凋落物)8个碳库间的偶联关系,利用回归方程研究乔木层、林下植被层、死生物量碳密度与立木蓄积量的关系,通过Logistic曲线探讨5种林型乔木层的最大碳密度。结果表明:1)5种林型生态系统碳库组分的碳密度和分配比例存在明显差异,但均呈现乔木层>死生物量>灌木层>草本层的规律;2)5种林型树干、乔木层地上部分、乔木层地下部分、乔木层总碳库的碳密度之间关联性极为显著(p<0.001),它们与死生物量碳密度的关联性均达到显著水平(p<0.05);针阔混交林的林下植被碳密度与其他碳库组分碳密度相关性不显著(p>0.05),而其他4种林型的林下植被碳密度均与树干、乔木层地上部分、乔木层地下部分、乔木层总碳库、死生物量的碳密度显著相关(p<0.05);3)针阔混交林的林下植被碳密度与立木蓄积量相关性不显著,其他4种林型的乔木层总碳密度、林下植被碳密度、死生物量碳密度与立木蓄积量的回归曲线均达到显著水平(p<0.05);4)5种林型乔木层的碳密度与林龄的关系符合Logistic曲线(p<0.0001),碳密度最大值分别为194.43Mg/hm^2,110.62Mg/hm^2,260.42Mg/hm^2,175.52Mg/hm^2和157.20Mg/hm^2,它们可视为亚热带5种林型乔木层固碳潜力的参考水平。

关键词：乔木层林下植被死生物量关联分析 Logistic曲线

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我国中亚热带人工林水热通量对干旱差异响应的模拟研究

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生态环境学报 2011年第8期20卷 1196-1203页

作者：米娜于贵瑞温学发张玉书中国气象局沈阳大气环境研究所辽宁沈阳110016 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室CERN综合研究中心北京100101

季节性干旱现象在我国中亚热带地区时有发生,为了研究该区域大气-生态系统之间的相互作用关系及其碳水收支状况,2002年起在江西省千烟洲(26.7°N,115.1°E)人工林生态系统建立了通量观测塔。2003年7月该人工林生态系统遭遇了历... 详细信息

季节性干旱现象在我国中亚热带地区时有发生,为了研究该区域大气-生态系统之间的相互作用关系及其碳水收支状况,2002年起在江西省千烟洲(26.7°N,115.1°E)人工林生态系统建立了通量观测塔。2003年7月该人工林生态系统遭遇了历史上少有的高温少雨天气,本研究应用基于生理生态学过程的EALCO(Ecological Assimilation of Land and Climate Observation)模型及2003和2004年通量观测数据对该生态系统的水热通量进行了模拟,同时分析了干旱胁迫对它们产生的影响。结果显示,模型能够很好的模拟该生态系统的能量通量的日变化,净辐射、显热和潜热通量模拟值与实测值相关系数的平方(R2)及标准差分别为0.99和8.05 W.m-2;0.81和41.02 W.m-2;0.90和31.49 W.m-2,模型可以解释87%的日蒸散量的变化。从模拟结果看,2003年7月下旬(发生较严重干旱胁迫)较2004年同期(干旱程度轻)相比,冠层及土壤水势下降约2倍,植物蒸腾的日变化形式改变,根系吸水滞后冠层蒸腾的时间缩短约半小时,冠层导度下降40%～60%。模拟与观测结果均表明,2003年7月下旬每天正午的波文比大都介于1～2.2,而2004年同期正午的波文比则介于0.2～0.6。EALCO模型通过Ball模型将植物碳水过程耦合在一起,从而可以很好的模拟植物的气孔行为,进而准确的模拟植物水热过程对干旱的响应。土壤水分匮乏对冠层导度的限制是2003年干旱期间冠层潜热通量模拟值下降的根本原因。

关键词：碳水耦合模型季节性干旱冠层水势土壤水势根吸水

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仪器的加热效应校正对生态系统碳水通量估算的影响

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生态学杂志 2012年第2期31卷 487-493页

作者：朱先进于贵瑞王秋凤张弥韩士杰赵新全闫俊华中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室CERN综合研究中心北京100101 中国科学院研究生院北京100049 中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 中国科学院西北高原生物研究所西宁810001 中国科学院华南植物园广州510650

涡度相关技术的广泛应用为获取生态系统碳、水通量提供了可能,但在开路式涡度相关系统中,仪器的加热效应增大了观测数据的不确定性。为了衡量仪器的加热效应,以ChinaFLUX3个典型生态系统(长白山温带针阔混交林(CBS)、海北灌丛草甸(HBGC... 详细信息

涡度相关技术的广泛应用为获取生态系统碳、水通量提供了可能,但在开路式涡度相关系统中,仪器的加热效应增大了观测数据的不确定性。为了衡量仪器的加热效应,以ChinaFLUX3个典型生态系统(长白山温带针阔混交林(CBS)、海北灌丛草甸(HBGC)、鼎湖山亚热带常绿阔叶林(DHS))为研究对象,就仪器的加热效应校正对碳、水通量估算的影响进行分析。结果表明:加热校正没有改变生态系统的能量闭合特征,也没有对水汽通量的估算产生影响,但显著减小了CBS和HBGC非生长季的净生态系统生产力(NEP),进而减少了NEP的年总量,对DHS没有显著影响。NEP减小幅度受到温度的强烈影响,CBS为7.7%～10.4%,远小于HBGC的76.6%～85.2%,HBGC的NEP大幅降低主要是由夜间NEP的改变导致生态系统呼吸(RE)的增大而引起。因而,在温带生态系统中,充分考虑加热校正对于准确估算生态系统的碳收支具有重要作用。

关键词：涡度相关碳收支水汽通量 ChinaFLUX 能量闭合程度

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区域尺度陆地生态系统固碳速率和增汇潜力概念框架及其定量认证科学基础

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地理科学进展 2011年第7期30卷 771-787页

作者：于贵瑞王秋凤刘迎春刘颖慧中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室CERN综合研究中心北京100101 中国科学院研究生院北京100049 北京师范大学北京100875

陆地生态系统固碳速率、增汇潜力及其定量认证研究不仅是应对气候变化的急迫需求,更是地球系统碳循环科学研究的核心任务,也是陆地生态系统管理的科学基础。在过去20多年的碳管理实践中发展了许多增汇技术,同时也提出了许多关于陆地生... 详细信息

陆地生态系统固碳速率、增汇潜力及其定量认证研究不仅是应对气候变化的急迫需求,更是地球系统碳循环科学研究的核心任务,也是陆地生态系统管理的科学基础。在过去20多年的碳管理实践中发展了许多增汇技术,同时也提出了许多关于陆地生态系统固碳速率和增汇潜力的科学概念、以及碳汇计量和认证的方法。但不同行业、不同学科在各自的科学研究和实践活动中对相关概念的理解存在较大差异,甚至是十分混乱的。本文从陆地生态系统固碳的基本概念出发,系统性地阐述了生态系统固碳量、固碳速率、固碳潜力等相关概念;并根据增汇技术实现的难易程度分析了现实固碳潜力、社会经济固碳潜力、技术固碳潜力和理论固碳潜力、以及《京都议定书》认可的固碳潜力等相关概念;最后阐述了碳汇定量认证、分析和评价的时间连续清查法、空间代替时间参照系法、限制因子分析法等碳汇定量认证方法的科学基础、局限性和不确定性。通过对区域尺度陆地生态系统固碳速率和增汇潜力的概念框架及其定量认证科学基础开展系统性的探讨,期望能够引起中国学术界和相关行业部门的重视,推动碳汇相关概念使用的科学化和碳汇定量认证标准化,为中国固碳速率、增汇潜力的计量、报告、认证和核查方法论和技术体系的建立奠定基础。

关键词：区域尺度陆地生态系统固碳速率增汇潜力定量认证方法

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农业生命周期评价研究进展

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生态学报 2021年第1期41卷 422-433页

作者：徐湘博孙明星张林秀中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室CERN综合研究中心北京100101 联合国环境署国际生态系统管理伙伴计划北京100101

作为评价产品系统全链条环境影响的有效工具,生命周期评价(LCA)方法已广泛用于工业领域。农业领域也面临着高强度的资源和环境压力,LCA在农业领域的应用应运而生。旨在综述已有农业LCA研究的基础上,鉴别农业LCA应用存在的问题,并为农业... 详细信息

作为评价产品系统全链条环境影响的有效工具,生命周期评价(LCA)方法已广泛用于工业领域。农业领域也面临着高强度的资源和环境压力,LCA在农业领域的应用应运而生。旨在综述已有农业LCA研究的基础上,鉴别农业LCA应用存在的问题,并为农业LCA未来的发展提出建议。目前农业LCA存在系统边界和功能单位界定不明晰、缺少区域清单数据库、生命周期环境影响评价模型(LCIA)不能准确反映农业系统环境影响、结果解释存在误区等方面的问题。为了科学准确地衡量农业系统的环境影响,促进农业系统的可持续发展,文章认为农业LCA应该从以下几个方面加强研究,即科学界定评价的参照系、系统边界的扩大及功能单位的合理选取、区域异质性数据库构建与LCIA模型开发、基于组织农业LCA的开发以及对于利益相关者行为的研究。

关键词：农业生命周期评价生命周期清单环境影响评价模型

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长白山温带阔叶红松林对温湿环境的调节效应

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应用生态学报 2019年第5期30卷 1521-1528页

作者：王珮环陈智于贵瑞王秋凤贾彦龙韩士杰中国生态系统研究网络综合研究中心/中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 河北农业大学林学院河北保定071000 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 河南大学河南开封475001

森林具有改善气候、调节微环境的作用,森林小气候的研究对于揭示森林生态系统功能、评估森林生态环境效益具有重要意义.本研究以长白山阔叶红松林为例,基于2003—2014年林内通量塔气象资料及其附近气象站空旷地的同时段气象资料,对其最... 详细信息

森林具有改善气候、调节微环境的作用,森林小气候的研究对于揭示森林生态系统功能、评估森林生态环境效益具有重要意义.本研究以长白山阔叶红松林为例,基于2003—2014年林内通量塔气象资料及其附近气象站空旷地的同时段气象资料,对其最高、最低和平均气温、相对湿度和表层土壤温度的日变化和季节变化进行对比分析.结果表明:林内气温和相对湿度分别呈现单峰型和U型日变化规律,日较差较林外低2.31℃和8.3%,表层土壤温度日变化趋于恒定,阔叶红松林减缓了温湿度的日变化.夏季主要为降温效应,冬季表现出显著的增温效应.夏季林内气温和土温比林外低1.30和3.91℃;冬季林内气温和土温比林外高2.06和5.44℃.森林对最高温和最低温的调节效应显著.在季节尺度上,夏季森林降低最高气温和土温1.80和5.45℃,冬季提高最低气温和土温3.69和7.92℃.在年尺度上,林内年最高气温和土温分别较林外低1.60和4.99℃,年最低气温和土温分别较林外高1.12和8.82℃.森林对土温的调节效应强于对气温的调节效应.气温和土温均以对低温的保温作用为主.

关键词：气温相对湿度土壤温度长白山温带阔叶红松林小气候

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全球森林生态系统净初级生产力的空间格局及其区域特征

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第四纪研究 2014年第4期34卷 699-709页

作者：焦翠翠于贵瑞展小云朱先进陈智中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室中国生态系统研究网络(CERN)综合研究中心北京100101 中国科学院大学北京100049 西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100

净初级生产力(Net Primary Productivity)是生态系统碳循环过程中的一个重要组成部分,森林生态系统的NPP占全球陆地生态系统的65%,深入了解全球森林生态系NPP的空间变异规律,是理解全球碳收支格局的基础。本论文以收集获得的野外站点实... 详细信息

净初级生产力(Net Primary Productivity)是生态系统碳循环过程中的一个重要组成部分,森林生态系统的NPP占全球陆地生态系统的65%,深入了解全球森林生态系NPP的空间变异规律,是理解全球碳收支格局的基础。本论文以收集获得的野外站点实测NPP数据为基础,对全球森林生态系统NPP的空间分布格局及其区域特征进行综合分析得出:全球森林生态系统的NPP呈现出随着纬度升高而降低的趋势,北半球森林生态系的NPP随着纬度的升高显著降低,南半球森林生态系统的NPP则纬向规律不显著。全球各个大洲之间森林生态系统的NPP整体上差异不显著,只有南美洲森林生态系统的NPP显著高于亚洲、欧洲和北美洲的森林生态系统。全球森林生态系统的NPP呈现出从寒冷性气候区域向温暖性气候区域逐渐增大的趋势。经典的Miami模型能够较合理地估算当前气候条件下森林生态系统NPP的空间分布格局。在全球尺度上,年均温(r^2约为0.50)较年降水(r^2约为0.40)与森林生态系统的NPP有更强的相关性。这些研究结果为进一步探讨全球陆地生态系统碳源汇功能奠定了一定的基础。

关键词：净初级生产力森林生态系统碳循环气候区Miami模型

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Spatial Distribution and Temporal Dynamics of Soil Carbon Removal Caused by Water Erosion in China

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Journal of Resources and Ecology 2011年第3期2卷 210-216页

作者：高艳妮方华军于贵瑞王绍强中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室CERN综合研究中心北京100101 中国科学院研究生院北京100049

Using water erosion data from three national soil erosion remote-sensing surveys （the first：1985-1986; the second：1995-1996; the third： 2000-2001） and carbon density data from the second national soil survey （1979-1992）, we computed soil carbon removal caused by water erosion, and analyzed its spatial distribution and temporal dynamics in China. Results revealed that the total removal of soil carbon caused by water erosion was about 74.61 Tg C y^-1 , of which 51.49 Tg C y^-1 was organic carbon, and 23.12 Tg C y^-1 was inorganic carbon. The main erosion level of the whole is moderate erosion. Among the seven erosion regions, the Southwest Karst Region had the most significant removal of soil organic carbon, which was 26.48% of the total and mainly due to its moderate erosion. In contrast, about 67.62% of the soil inorganic carbon removal occurred in the Loess Plateau Region, which mainly due to its highly intense and intense erosion. As a whole, the removals of soil carbon caused by water erosion represented a decreasing trend among the three national soil erosion remote-sensing surveys. Between the first and the second survey, soil carbon removal decreased by 11.66 Tg C y^-1 , of which 81.93% was organic carbon. Compared with that in the second survey, soil carbon removal decreased by 1.65 Tg C y^-1 in the third survey, of which 1.514 Tg C y^-1 was organic carbon, and 0.134 Tg C y^-1 was inorganic carbon.

关键词： China water erosion soil organic carbon soil inorganic carbon soil erosion regions

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Carbon Emissions from Forest Vegetation Caused by Three Major Disturbances in China

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Journal of Resources and Ecology 2011年第3期2卷 202-209页

作者：付超方华军于贵瑞中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室CERN综合研究中心北京100101 中国科学院研究生院北京100039

To investigate forest carbon sequestration and its role in addressing global climatic change, it is important to assess carbon emissions caused by major disturbances from forest ecosystems to the atmosphere. Based on forestry statistics on the occurrence of each disturbance and acceptable assumptions on the process and proportion of biomass carbon transferred to other pools due to each disturbance, this paper estimates the direct carbon emission from Chinese forest vegetation caused by three major disturbances, that is, wood harvesting, fire, and DPR, from 1990 to 2009. Results showed that over the past two decades, Chinese forests have been disturbed rather intensively by wood harvesting, fires, and DPR, with clear upward occurrence trends of the three disturbances in the early 21 st century. As a result, the average annual carbon emissions caused by wood harvesting, fires, and DPR were 34.25 Tg, 1.61 Tg, and 4.29 Tg, respectively, during 1990–2009. The aggregate annual carbon emission due to these three major disturbances was 40.15 Tg during 1990–2009, which was 30.79 Tg during 1990–1999 and 49.51 Tg during 2000–2009. According to the analysis of carbon emissions from different forest regions, there were obvious regional characteristics of the average annual carbon emission caused by each disturbance. However, it was difficult to identify clear cause and effect relationships among disturbances to explain the spatial variation of carbon emissions from forest vegetation in China. Disturbances have significant influences on carbon balance of forest ecosystems in China. This finding suggests the opportunities for increasing forest carbon sequestration by disturbance-aimed sustainable long-term management of forest resources, as well as the necessity of considering the role of major disturbances in carbon budget models for forest ecosystems or terrestrial ecosystems.

关键词： disturbance forest carbon emission harvesting forest fires diseases pests and rats(DPR)

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陆地生态系统碳氮水循环的关键耦合过程及其生物调控机制探讨

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中国生态农业学报 2013年第1期21卷 1-13页

作者：于贵瑞高扬王秋凤刘世荣申卫军中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室CERN综合研究中心北京100101 中国林业科学研究院北京100091 中国科学院华南植物园广州510650

陆地生态系统碳循环、氮循环和水循环是全球变化科学研究的三大主题,而陆地生态系统碳氮水耦合循环过程及其生物调控机制则是全球变化生态学研究的前沿性科学问题。目前,对陆地生态系统碳氮水耦合循环过程及其调控机制认识的不足是制约... 详细信息

陆地生态系统碳循环、氮循环和水循环是全球变化科学研究的三大主题,而陆地生态系统碳氮水耦合循环过程及其生物调控机制则是全球变化生态学研究的前沿性科学问题。目前,对陆地生态系统碳氮水耦合循环过程及其调控机制认识的不足是制约评估陆地增汇/减排效果,预测分析全球变化对生态系统生产力和固碳功能影响的瓶颈性问题。本文在综合分析陆地生态系统碳氮水循环的耦合过程基础上,论述了制约生态系统碳氮水循环空间格局耦联关系的生物地理学机制,制约典型生态系统碳氮水循环耦合关系的生物生理生态学机制,以及典型生态系统碳氮水耦合循环的关键生物物理和生物化学过程。重点评述了生态系统碳氮水耦合循环的主要过程及其生物调控机制研究进展,包括:(1)植物叶片冠层生物学过程和根系冠层生物学过程及其对生态系统碳氮水耦合循环控制机制,以及二者之间的关联与互作关系;(2)土壤微生物功能群网络及其对碳氮循环过程的影响;(3)生态系统碳氮水交换通量的时空变化规律,以及生态系统的生态化学计量学理论与实践。本文最后还简要介绍了国家基金委重大研究项目"森林生态系统碳氮水耦合循环的生物控制机制"的研究思路及其主要研究内容。期望能够通过这些探讨对推动我国该研究领域的基础理论建设和新技术发展有所贡献。

关键词：陆地生态系统碳-氮-水耦合循环生物调控机制叶片冠层根系冠层土壤微生物功能群网络

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