陆地生态系统，同时也是一个巨型碳库。据估算全球陆地生态系统总贮碳量约2500GtC，1GtC＝109吨碳，其中植被碳贮量约500GtC，1米以下土壤碳贮量约2000GtC。
我们知道，二氧化碳是大气中主要的温室气体。由于陆地生态系统碳贮量是大气碳库的3倍，其存在及变化在全球碳循环和大气二氧化碳浓度变化中起着非常重要的作用，因而是全球气候变化研究中的重要问题。
最近，澳门赌场地理科学与资源研究所李克让研究员等，应用由气候、土壤和植被数据驱动的生物地球化学模型，估算出我国陆地生态系统中的植被和土壤总碳贮量及平均碳密度。并归纳出其整体分布趋势。
综合数据建模型
李克让研究员指出，陆地生态系统一方面通过植物光合作用吸收大气中的二氧化碳，另一方面，又通过自氧呼吸和异氧呼吸等过程将碳以二氧化碳、甲烷或一氧化碳的形式返回大气；同时有机碳还通过一些自然和人为干扰如生物量燃烧、病虫害等释入大气。各过程形成一个完整的大气—植被—土壤碳循环。同时，气候变化、大气二氧化碳增加、污染物氮沉降等许多因素，也都影响到陆地生态系统的碳转化过程。
尽管对全球气候变化影响重大，但对于目前的全球植被碳贮量、土壤碳贮量及其变化，各种估算数据还很不确定，全球分别在420～830GtC，1200～2000GtC之间变化。尚没有获得统一的“权威”数值。
近年来，对我国陆地生态系统碳贮量展开的一些研究，由于所用资料和方法的不同，估算结果存在很大差异；对生态系统机理模型的应用也主要集中在研究净初级生产力，估算国家尺度碳贮量的报道不多。
在此情况下，李克让与同事王绍强、美国马里兰大学地理系曹明奎博士一起，应用0.50°经纬网格分辨率的气候、土壤和植被数据，组建由其驱动的生物地球化学 CEVSA模型，通过对净初级生产力、碳分配、植被积累、凋落物产生以及土壤有机碳转换与分解过程的计算，对我国当前植被和土壤碳贮量做出估算。
初步查明陆地碳量
研究者对CEVSA模型的应用，以月为时间步长，以0.50°经纬度网格为空间单元。所需气象资料，包括月平均温度、降雨量、相对湿度和云量等，取自英国Norwich大学气候室建立的全球气候数据库。月平均大气二氧化碳浓度由美国夏威夷 Mauna Loa观测所观测提供。其它如土壤类型和质地数据、植被类型分布数据，也都来自国际权威数据库。
模型模拟过程中，首先应用1951年～1980年平均气象数据驱动模型至生态系统平衡态。然后用1951年～1998年每月气象数据和大气二氧化碳进行动态模拟。这种模型运行，可以消除假定的生态系统状态变量初始值即平衡态假设对动态模拟输出的影响。最后应用所得1981年～1998年植被和土壤碳贮量年平均值，分析出其空间分布以及与气候和植被状况之间的关系。
最终结果表明：我国陆地生态系统植被总碳贮量为13.33GtC，土壤总碳贮量为82.65GtC，分别占全球植被和土壤碳贮量的3%和4%；平均植被和土壤碳密度分别为1.47kgm-2和9.17 kgm-2。受气候、植被和土壤类型等因素影响，我国陆地生态系统碳贮量区域差异明显，整体呈东南暖湿区大于西北干旱区的趋势，与气候和植被的空间分布一致。
研究指出，最高植被碳密度出现在我国温暖的东南和西南地区，而最高土壤碳密度出现在寒冷的东北地区和青藏高原东南缘。这些空间类型，决定于由气候状况所控制的植物生产力和土壤有机质分解速率，表明植被和土壤碳密度由不同的气候因素控制。
“一个良好的开端”
虽然模型估算数据与实测结果符合较好，李克让研究员认为研究仍存在一些不确定性，表现为空间分辨率较粗、由卫星资料得到的土地覆被类型在部分地区与实际不符等。希望能进一步改进模型，使用最新数据，分析研究气候、二氧化碳浓度变化以及土地利用和管理等对生态系统碳过程的影响。
他说，这一成果仅是整个研究计划的一部分内容，但显然是“一个良好的开端”。后续研究还有很多，一些新的成果将于近期陆续发表：
例如，净初级生产力NPP，指大气中碳到绿色植物的净流通量，测量和估算NPP已成为当前研究陆地生态系统及其对气候变化产生响应的热点。净生态系统生产力NEP也是一个关键量，表示大气二氧化碳进入生态系统的净光合产量，由此可直接揭示生态系统与大气之间的二氧化碳交换，是判定生态系统碳源汇的主要量。利用CEVSA模型和全遥感模型，即可对我国各种碳通量，例如NPP、NEP的分布，作出适当评估。
又如，近年来碳循环研究中的一个热点问题是：全球已知碳汇与已知碳源之间的无法平衡，即存在一个很大的“失踪的碳汇”，去向一直不明。例如，科学家精确计算显示，20世纪80年代全球对二氧化碳排放源为：化石燃料燃烧5.5±0.5GtC、土地利用变化1.7±0.8GtC；而吸收碳则是：大气中贮存3.3±0.2GtC、海洋吸收1.7±0.8GtC，两者相差大约1.8±1.3GtC。
李克让等通过进一步研究发现，这些碳可能被北半球中高纬陆地生态系统所吸收。因而，课题研究对于寻找这一神秘的“失踪之碳”，亦有重要意义。 |
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