生态系统碳循环及其对全球气候变化的响应

森林生态系统应对气候变化响应研究综述　

颜廷武尤文忠　

（辽宁省林业科学研究院，辽宁沈阳１１００３２）　

摘要：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。　关键词：森林生态系统；气候变化；碳循环　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｖｉｅｗ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｃｌｉｍａｔｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｎ　ｆｏｒｅｓｔ　ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｆｅｅｄｂａｃｋ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｆｏｒｅｓｔｒｙ　ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ　ｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ｔｏ　ｃｌｉｍａｔｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｃｅｓ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎ　ｃｙｃｌｅ　ｉｎ　ｆｏｒｅｓｔｒｙ　ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ，ｃｏｎｔｒａｓｔｓ　ｂｏｔｈ　ｆｏｒｅｉｇｎ　ａｎｄ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｇｉｖｅｓ　ｓｏｍｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆＣｈｉｎｅｓｅ　ｆｏｒｅｓｔｒｙ　ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｆｏｒｅｓｔｒｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｏｒｅｓｔ　ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ；ｃｌｉｍａｔｅ　ｃｈａｎｇｅ；ｃａｒｂｏｎ　ｃｙｃｌｅ　中图分类号：￥７１８．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—１０２１（２０１０）１２—００７０—０４　

１　弓ｌ言　

尽管目前关于气候变化的预测还存在很多的不　

确定性，但是温室效应的存在以及全球气候变暖的　

可能性和趋势已为众人所接受。森林是地球生物圈　

的重要组成部分，是能在一定程度上调节环境的为　

数不多的积极因素，对吸收ＣＯ：等温室气体、减缓气　

候变化等具有直接的意义。充分认识气候变化对森　

森林碳循环及其对全球气候变化的影响

随着全球气候变化日益严重，科学家们开始对森林的碳循环进行深入研究，以了解其对全球气候变化的影响。森林作为地球上最大的陆地生态系统之一，承载着重要的生物多样性和碳循环功能。本文将重点探讨森林碳循环的重要性以及其在全球气候变化中的作用。

首先，森林是地球上最重要的碳存储库之一。通过光合作用，植物能够将二氧化碳转化为有机物，并将一部分碳储存在其体内。随着植物生长，它们不仅将二氧化碳固定在体内，还逐渐将其转化为有机质，以供生命过程使用。这一过程被称为生物固碳。森林作为大面积的植被覆盖区域，可以吸收大量的二氧化碳，并将其固定在树木和土壤中。因此，森林具有重要的碳汇功能，有助于减缓全球气候变化。

其次，森林碳循环对全球气候变化具有调节作用。森林的碳循环包括碳的吸收和释放两个过程。植物通过光合作用吸收二氧化碳并释放氧气，这有助于减少大气中的温室气体浓度。而当植物死亡或受到干扰时，它们释放的碳会重新进入大气中，增加温室气体的浓度。然而，森林生态系统中的碳循环通常是平衡的，也就是说，吸收和释放碳的速率基本相等。这使得森林能够维持相对稳定的大气中的碳含量，从而起到调节全球气候的作用。

此外，森林碳循环还影响着全球气候变化的速度和程度。随着全球气候变暖，森林的生长状况可能会发生改变。一方面，温暖的气候有助于加快植物的生长速度，从而增加碳的吸收量。另一方面，气候变化可能导致水资源的减少和干旱的加剧，这会对森林的生长和碳循环产生负面影响。研究表明，干旱和热浪等极端气候事件对森林的生长和碳固定能力造成了显著的负面影响。因此，我们需要更加关注森林的健康状况，采取措施保护和恢复受干扰的森林生态系统，以减缓全球气候变化的进程。

最后，森林碳循环还与其他生态系统相互作用，影响着全球生态系统的稳定性。森林中的植物和土壤微生物通过复杂的生态互动形成了一个复杂的生态系统。森林对有害气体和颗粒物具有过滤作用，有助于改善空气质量。此外，森林生态系统还提供了重要的生物多样性，为其他生物提供了栖息地和食物来源。而保护和恢复森林生态系统，能够增强地球系统的稳定性，从而有助于保护和维护全球的生态平衡。

第25卷第11期Vol. 25,No. 11草业学报八CTA PR八丁八CULTUR八E SINIC八1-142016年11月

DOI：10. 11686/cyxb2016148 http： //cyxb. lzu. edu. cn

刚成诚，王钊齐，杨悦，陈奕兆，张艳珍，李建龙，程积民.近百年全球草地生态系统净初级生产力时空动态对气候变化的响应.草业学报，2016, 25(11) ： 1-14.

GANG Cheng-Cheng, WANG Zhao-Qi, YANG Yue, CHEN Yi-Zhao, ZHANG Yan-Zhen, LIJian-Long, CHENG Ji-Min. The NPP spatiotemporal variation of global grassland ecosystems in response to climate change over the past 100 years. Acta Prataculturae Sinica» 2016，25(11) ： 1-14.

近百年全球草地生态系统净初级生产力

时空动态对气候变化的响应

刚成诚u，3 %王钊齐3，杨悦3，陈奕兆3，张艳珍3，李建龙3 %程积民〃

(1.西北农林科技大学水土保持研究所，陕西杨凌712100;2.中国科学院水利部水土保持研究所，

陕西杨凌712100 ;3.南京大学生命科学学院，江苏南京210093)

摘要：气候变化是影响生态系统空间地理分布、结构和功能的主要因素。为了从长时间序列大空间尺度上了解气

候变化对草地生态系统的影响及其反馈机制，本研究利用综合顺序分类法及分段模型分别模拟了 1911 一 2010年

间全球草地生态系统及净初级生产力（NPP)的时空动态，并通过相关性分析揭示草地NPP对不同气候因子的响

应。结果表明，在过去的百年间，全球草地面积从1920s的51乃.73万km2下降到1990s的5102. 16万km2，其中

生态系统中碳循环与氮循环的作用及关系研究

碳和氮是生态系统中最为重要的元素之一，它们对生态系统的稳定性和可持续发展具有重要的影响。在生态系统中，碳和氮元素之间的相互作用非常复杂，需要进行深入的研究。

碳循环是指碳在生态系统中的流动和储存方式。它包括陆地和水体生态系统中的碳固定、碳储存和碳释放。碳的来源主要是生物体的呼吸和光合作用，而碳的固定则是通过光合作用和海洋中的生物作用。碳的释放则是由于生物体的呼吸和有机物的降解所产生的。

碳循环的作用在于维持生态系统中的生物多样性和生态平衡。在地球上，大气中的二氧化碳是非常重要的温室气体之一，它可以对地球的气温产生直接的影响。而生态系统中的碳循环则可以通过吸收和储存大气中的二氧化碳来缓解温室效应的问题。另外，碳在生态系统中还具有调节水分循环、维持土壤肥力和提高植物抗逆性等方面的作用。

氮循环是指氮在生态系统中流动和转化的过程。它包括了陆地生态系统和水体生态系统中的氮吸收、固定、转化和释放等环节。氮的来源主要是生物体的氨气呼吸和大气中的固氮作用。氮的固定则是通过土壤中的微生物作用和植物根系生产的根瘤菌来完成的。氮的转化则是指将不同形态的氮化合物相互转换，例如将氨转化为硝酸盐。氮的释放则是由于有机物的分解和生物体的排泄所产生的。

氮循环的作用在于维持生态系统中生物的正常生长和发育。在生态系统中，氮是生物体的重要成分之一，它是蛋白质、核酸和其他重要生物分子的基本组成部分。另外，氮还可以促进植物的生长和提高作物的产量。在水体生态系统中，氮循环还可以影响水体的营养状况和生态环境。

碳循环和氮循环之间存在着密切的关系。首先，碳循环和氮循环都是通过生物体的参与实现的。植物在进行光合作用时会吸收二氧化碳并释放氧气，而植物根部的微生物则可以进行氮的固定和转化。其次，在生态系统中，碳和氮互相影响并且通过一系列的转化来进行相互调节。为了维持生态系统中的稳定，碳和氮之间的转化和配合是必要的。