北半球陆地生态系统碳交换通量的空间格局及其区域特征-论文.pdf

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1、第34卷第4期第四纪研究V01．34．NO．42014年7月QUATERNARYSCIENCESJuly，2014doi：10．3969／j．issn．1001—7410．2014．04．03文章编号1001—7410(2014)04—710—13北半球陆地生态系统碳交换通量的空间格局及其区域特征木陈智①②于贵瑞①朱先进①王秋凤①(①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；②中国科学院大学，北京100049)摘要陆地生态系统通过植被的光合作用吸收大气中的CO：，深入了解陆地生态系统碳吸收强度

2、的空间变异及其区域特征对于准确地预测和评估全球碳收支以及制定高效的区域性生态系统管理政策具有重要的指导性意义。本文以ChinaFLUX的长期联网观测数据为基础，整合了北半球区域已发表的涡度相关文献数据，对北半球区域碳交换通量，即总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(RE)和净生态系统生产力(NEP)的空间格局及其区域特征进行综合分析。我们获取了233个通量站点，732条站点年数据。观测站点分布于亚洲、欧洲和北美洲，纵跨纬度2．97。N到74．47。N，横跨经度148．88。w到161．34。E。气候类型涵盖了热带、亚热带、温带、北方林、极地与亚极地以及高山气候类型。生态系统类型包

3、涵了森林(107个站点)、草地(65个站点)、农田(33个站点)和湿地(28个站点)四大生态系统。研究结果得出：北半球陆地生态系统GPP和RE呈现出显著的随着纬度升高而线性降低的趋势，纬度每升高1。N，GPP和RE在空间格局上约减少22．9gC／m／a，而NEP的纬向变化规律不明显。森林和农田生态系统的GPP和NEP显著高于草地和湿地生态系统。RE则在森林生态系统最高，平均约为1185~641gC／m／a，而在其余生态系统间无显著差异。在亚洲、欧洲和北美洲3个区域之间，森林、农田和湿地生态系统的GPP，RE和NEP均无显著差异。仅在草地生态系统中，欧洲草地生态系统的GPP和RE分

4、别为1472~473gC／m／a和1236~452gC／m／a，显著高于亚洲和北美洲。GPP，RE和NEP呈现出从温暖性气候区向寒冷性气候区逐渐降低的趋势，同时受到水分状况的调节，表现出在相同的温度带里，相对湿润的气候区具有更高的NEP。这些结果表明北半球陆地生态系统碳交换通量存在着空间变异性，但没有显著的区域差异，然而在不同气候区和生态系统类型间差异显著，这意味着北半球陆地生态系统碳交换通量主要受到温度和水分环境条件以及人类活动的共同影响。主题词碳吸收强度纬度变异规律生态系统类型气候区气候变化生态系统管理中图分类号Q148文献标识码A活动碳排放量的27％。此外，陆地生态系统固碳

5、1引言强度的年际波动直接影响着大气CO浓度的年际工业革命以来，化石燃料使用的增加和人为毁林变异。因此，深入了解陆地生态系统的碳吸收强等土地利用方式的改变，使得大气CO浓度持续上度与分布，将有助于更准确地评估全球碳平衡，减升¨。长期的监测数据显示，大气CO浓度从1750缓未来气候变化。年的277ppm，增加到了2012年的392．52ppmJ。全球规模的站点定位监测结果表明，不同类型陆地生态系统是大气CO：浓度保持稳定的重要调陆地生态系统的碳吸收强度差异明显。例如，热带控者。在过去的10年里(2003～2012年)，陆地生雨林的总初级生产力(GrossPrimaryProducti

6、vity，简态系统平均每年吸收固定2．6~0．8PgC，约占人类称GPP)高达3760gC／m／a，而北方林常绿针叶第一作者简介：陈智女28岁博士研究生陆地生态系统碳评估及全球气候变化研究E-mail：chenz．1lb@igsnrr．ac．cn中国科学院战略性先导科技专项项目(批准号：XDA05050602)、国家重点基础研究发展规划项目(973项目)(批准号：2010CB833504)和国家自然科学基金重大项目(批准号：31290220)共同资助2014—0卜20收稿，2014—04—23收修改稿通讯作者：于贵瑞E-mail：yugr@igsnrr．ac．cD4期陈智等：北半

7、球陆地生态系统碳交换通量的空间格局及其区域特征711林的GPP仅约其18％(705gC／m／a)。集约管护和开路CO／H：O红外气体分析仪(Li-7500，LiCor的草地净生态系统生产力(NetEcosystemInc．，USA)组成。原始采样频率为10HZ，由数据Productivity，简称NEP)达~lJ467gC／m／a，高草采集器(CR5000，CampbellScientificInc．，USA)进草地的NEP为197gC／m／a，而高寒草甸的NEP行数据记录和在线