第4章 全球碳循环
全球碳循环
长 白松一一 难以确 定的名称
随着人们 生活 水平 的提 高，旅 游成为人们 生活 中不可缺 少的一部分， 各地方也把旅 游 当做经 济增长点 来抓。 东北
最著名 的山为 吉林省 长白山，是 东北 最高山。原始 森林是 长白山旅游核心 内容之一 （ 另 为天池） ．最能代表 长白山原始 森林树种和 最具魅力的就是长 白松 了。
５ ６ 国土 绿 化２ ０ １ ７ ． ５
松 的变型， 学名 为 Ｐ ｉ ｎ ｕ ｓ ｄ ｅ ｎ ｓ ｉ ． ｆ ． ： ￣ ｌ ｏ ｒ ａ Ｓ ． ｅ ｔ Ｚ ￣ ． １ ｖ ｅ ｓ ｔ ｒ ｉ ｆ ｏ ｒ ｍ ｉ ｙ Ｔ ａ ｋ ｅ ｎ ｏ ｕ ｃ ｈ ｉ
．
１ ９ ４ ３年，他再 次研 究后，认 为其是欧洲赤松，学名 为Ｐ ｉ ｎ ｏ＇ ｔ ｓ ｙ ｌ ｖ ｅ ｓ ｔ ｒ ｉ ｓ Ｌ ，
Ｐ ｉ ｎ ｕ ｓ － ， １ ， ｅ ｓ Ｂ ４ ｓ Ｌ ． Ｖ ａ ｒ ． 、 Ｂ 西（ Ｔ ａ ｋ ｅ ｎ ｏ ｕ ｃ ｈ ｉ ） Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇｅ ｔ ． Ｃ ． Ｄ． Ｃ ｈ ｕ：
ｌ ９ ８ ３年 ， 郑 万 均 同 意 王 战 （中科 院 院 士 ） 建 议， 将 其 提 升 为 一 个 独 立 的 种 ， 命 名 为 长 白 松 Ｐ ｉ ｎ ｕ ｓ
环途径 主要有 ： ①在 光合作 用和呼吸作 用之 间的细胞水平上 的循环 ； ② 大气二 氧化碳 和植物 之 间的个体 水平上 的循环 ： ③ 大气二氧化碳一 一 植物—动物一微 生物之 间的食物 链水平上的循环 ： ④ 碳以动植物有机体形 式深埋地下，
在还原 条件 下，形 成化石 燃料，于是碳 便进入地质 大循环。 在 生物 圈中， 森 林是碳 的主要 吸收者， 它固定的碳相 当于其 他植被 类型的 ２ 倍， 也是生物库 中碳 的主要贮存者， 相 当于 目前 大气含碳 量的 ２ １ ３ 。植物、微 生物通过 光合作 用从大 气中吸收碳 的速 率． 与通过 生物 的呼吸作 用将碳 释放 到 大气中的速率大体相等。 因此， 大气中二 氧化碳 的含量在 受到人类活动 干扰 以前是相 当稳 定的。
高考地理碳循环知识点
高考地理碳循环知识点地理学科中，碳循环是一个非常重要的概念。
碳素是地球上最常见的元素之一，也是生命活动的基础。
了解碳循环的相关知识，有助于我们深入理解全球气候变化、生态系统健康等问题。
本文将介绍高考地理中关于碳循环的几个主要知识点。
一、碳循环的定义和概念碳循环是指地球上碳元素在不同储存库之间流动的过程。
这些储存库包括大气、陆地、海洋和地球内部。
碳循环是由生物、地理和化学过程相互作用而产生的。
其中，最主要的碳循环过程有光合作用、呼吸作用、矿物碳化和燃烧等。
二、碳循环的影响因素碳循环的速率和路径受到多种因素的影响。
第一，气候条件对碳循环的过程起着重要的作用。
例如，温度和降水对植物的生长和光合作用有直接影响，从而影响碳的吸收和释放。
第二，人类活动对碳循环产生了巨大影响。
人类燃烧化石燃料和森林砍伐等行为，导致大量的碳被释放到大气中，加剧了全球气候变化。
第三，生物的分布和数量也会影响碳循环。
例如，森林的覆盖率以及海洋中的藻类和动物数量会影响碳的吸收和释放。
三、碳储存库之间的转换碳循环涉及四个主要储存库的转换：大气、陆地、海洋和地球内部。
首先，生物通过光合作用将大气中的二氧化碳转化为有机碳，存储在植物和陆地生态系统中。
其次，呼吸作用会将有机碳释放回大气。
第三，部分有机碳进入土壤形成土壤有机质，并在一定条件下形成化石燃料。
燃料燃烧过程会将碳释放回大气，成为温室气体。
最后，在长时间尺度上，海洋中的有机碳会通过沉积和埋藏形成海洋沉积物。
四、碳循环与全球气候变化关系碳循环与全球气候变化是密切相关的。
大气中的二氧化碳是主要的温室气体之一，它会吸收地球向外辐射的热量，从而增加地球的温度。
过量的二氧化碳排放导致温室效应加剧，进而引发全球气候变化，如极端天气事件的频繁发生、海平面上升等。
了解碳循环的变化和影响因素，可以更好地预测气候变化趋势，制定适应性的应对策略。
五、碳循环的调控与保护对于碳循环的调控和保护，需要从多个方面入手。
地球化学中的碳循环与全球变化
地球化学中的碳循环与全球变化碳是生命中不可缺少的元素之一，它在地球上的循环过程被称为碳循环。
在碳循环中，碳通常以三种形式存在：二氧化碳、甲烷和生物有机体。
这三种形式的转化和循环直接影响着地球的气候和生态系统。
碳循环的过程可以概括为碳固定、碳蓄积、碳交换和碳释放四个环节。
碳固定是指将二氧化碳通过光合作用转化为植物有机物的过程，该过程在陆地和海洋上都有发生。
碳蓄积指的是碳在地球上的不同储存方式，如化石燃料、土壤有机质、海洋或湖泊沉积物等。
碳交换是指碳储存在不同储存体中的转移过程，如大气二氧化碳的吸收和排放、植物有机物的分解等。
碳释放是指各种储存体向大气中释放碳的过程。
碳循环与全球变化密切相关。
人类活动通过燃烧化石燃料、大规模砍伐森林、过度畜牧和大规模排放温室气体等活动，改变了地球上的碳循环过程。
导致了全球气候变化和生态系统变化，如海平面上升、气温上升和降水模式变化等。
碳固定是碳循环的重点和基础。
光合作用可以将二氧化碳转化为植物有机物，并在此过程中将光能转化为生物能。
植物有机物的转化可以通过呼吸作用、分解、火灾等过程释放二氧化碳。
因此，光合作用和植物有机物的转化是碳循环中的关键过程，这也是植物与气候变化相关的重要因素。
然而，由于过度的人类活动和气候变化，碳固定过程正在受到威胁。
全球变暖和极端气候事件的频繁发生，如干旱和洪涝灾害，已经对植物的生长和分布产生了显著影响。
同时，各种自然和人为的干扰因素，如土地利用变化、生物入侵、污染物等都会影响植物的生态效应和碳固定过程。
碳释放是碳循环的另一个关键环节。
因为碳在各种储存体中的含量和形式不同，导致了碳释放的形式也多种多样。
例如，化石燃料的燃烧是二氧化碳向大气中排放的主要来源。
另外，土壤有机碳的过度耕作和作物收割、森林的大规模砍伐，也会导致二氧化碳的释放。
此外，甲烷的释放也是全球变化的一个重要因素，尤其是森林和湿地。
为了应对全球变化和减缓碳排放，许多国家和地区都在采取行动。
自然界的碳循环
自然界的碳循环碳是一切生物体中最基本的成分，有机体干重的45%以上是碳。
据估计，全球碳贮存量约为 2.6×1015t，但绝大部分以碳酸盐的形式禁锢在岩石圈中，其次是贮存在化石燃料中。
生物可直接利用的碳是水圈和大气圈中以二氧化碳形式存在的碳，二氧化碳或存在于大气中或溶解于水中，所有生命的碳源均是二氧化碳。
碳是组成生命的最重要的物质成分之一，在生命物质中占到24.9%。
碳循环是维持地球表层生命活动的主要物质循环。
地球表层系统中的碳，绝大部分以沉积物的形式储存在岩石圈中的储存库里，只有0.2%的碳可以被生物吸收和利用。
储存库中的碳，以碳水化合物的形式存在于有机物质中（如岩石中的石油、天然气、煤），或以无机物的形式存在于矿物碳酸盐中（如碳酸钙）。
储存库里的碳，一般情况下是不参加碳循环的，除非岩石被风化，化石燃料被利用，或火山活动将其以CO2和CO的形式带到大气中。
大气活性库中的碳，不到全部碳的2%。
它主要是通过生物的呼吸作用来补充的，火山喷发、人类燃烧化石燃料也是重要的来源。
如图所示，植物光合作用吸收大气中的CO2，生产有机化合物，然后通过食物链传递。
海洋中的浮游植物还可以直接生成碳酸盐骨骼。
生物死亡后，生物体沉降到海底形成沉积层。
海洋浮游植物生成的有机质，同样也沉降到海底，最终转变成石油和天然气。
在适宜的地质条件下，陆地上的植物积累形成泥炭，这种泥炭可以转变成煤、石油、天然气和煤被称为化石燃料，是碳的巨大储藏库。
当这些化石燃料被发掘、利用，燃烧生成的CO2和CO又会释放到大气中，参与碳循环。
碳循环碳循环具有重要的意义。
一方面满足植物光合作用的需要，维持了地球表层生命活动的正常进行；另一方面，调节地球表面气候。
由于碳循环的存在，使得保持在某一恒定的水平，从而保证了地球表面温度不至于过高或者过低，大气CO2为生物的生长发育和人类的生存提供了适宜的环境。
如果这一循环被破坏，将会导致地球表层系统失去平衡，威胁到人类的生存。
低碳能源与低碳经济_全球碳循环
C：化石燃料燃烧释放到大气中的CO2； D：土地利用(包括森林砍伐、森林退化、开荒等)释放到大气中 的CO2； R：陆地植物的自养呼吸； S：陆地生态系统植物的异养呼吸(包括微生物、真菌类和动物)； O：海洋释放到大气中的CO2； • 主要碳汇包括： P：陆地生态系统通过光合作用固定的CO2； I：海洋吸收大气中的CO2； B：沉生态平衡、使社 会可持续发展的关键 之一。
减少CO2排放的主要措施
实施低碳能源策略 陆地植被固碳 利用海洋控制CO2
低碳能源研讨会
低碳能源与低碳经济
温室效应 全球碳循环 低碳能源 低碳经济
全 球 碳 循 环
碳循环
碳是一切有机物的最重要和最主要的成分 之一。
地球上碳的主要赋存场所是大气、土壤、 生物体、海水、化石燃料（石油、天然气、 煤等），CO2是上述各个碳库之间进行碳的 输送和循环的主要形式。
• 碳循环是一个涉及多学科的综合动态过程，它的动态变化可用以 下方程来表示： dCO2／dt = C+D +R +S+O -P-I-B，
了全球碳循环。
森林生态系统碳循环
森林在全球碳循环中的作用
（1）森林光合和呼吸作用与大气之间的年碳交换量高 达陆地生态系统总量的90%，控制着全球陆地碳循 环的动态。
（2）与其他植被系统比较，森林生态系统具有较高 的碳贮存密度。
（3）森林植被具有较强的生存持续性以及结构和功 能的稳定性，在生物地球化学循环中起着重要的调 节作用，它与海洋是大气中CO2的两个重要的调节 器。
地球上的主要碳库
全球碳循环及其与气候变化的关系
全球碳循环及其与气候变化的关系在过去的几十年里，全球气候变化引起了越来越多的关注。
温室气体的排放是导致气候变化的主要原因之一。
而碳循环在气候变化中扮演着重要的角色。
本文将探讨全球碳循环以及它与气候变化的关系。
生物圈是全球碳循环的重要组成部分。
植物通过光合作用吸收二氧化碳，并将其转化为有机物质。
这些有机物质在生物圈中通过食物链传递，最终转化为动物组织。
当植物和动物死亡后，它们的有机物质会被分解成二氧化碳释放到大气中。
这个过程被称为呼吸作用。
此外，全球碳循环还包括土壤碳库和海洋碳库。
土壤中的有机物质被微生物分解成二氧化碳和甲烷，并释放到大气中。
这个过程被称为土壤呼吸。
海洋碳库是全球最大的碳储存库之一。
海洋中的浮游植物通过吸收二氧化碳进行光合作用，将其转化为有机物质。
当这些有机物质下沉到深海时，它们会将大量的碳永久地储存在海洋底部。
然而，人类活动对全球碳循环产生了巨大的影响。
工业化和城市化导致了大规模的森林砍伐和土地利用变化，这减少了植物吸收二氧化碳的能力。
此外，化石燃料的燃烧释放了大量的二氧化碳进入大气中。
这些人为排放的温室气体加速了全球变暖的过程。
全球变暖对全球碳循环产生了重大的影响。
温度升高会导致冰川融化、海平面上升和极端天气事件增加，这将直接影响到陆地和海洋碳库。
冰川融化释放的淡水会降低海水的盐度，影响海洋环流和深海气候系统。
此外，海洋的酸化也是全球变暖的一个重要因素。
大量的二氧化碳溶解在海洋中形成碳酸，这会对海洋生物产生很大的影响。
酸化的海洋会导致珊瑚礁死亡和渔业资源的减少。
为了减缓气候变化的影响，全球碳循环需要得到合理管理和保护。
保护森林和恢复生态系统可以增加植物吸收二氧化碳的能力，并减少碳排放。
开展可持续农业和改革土地利用政策也是必要的步骤。
此外，减少化石燃料的使用和发展可再生能源技术也是关键。
通过这些努力，人类可以降低温室气体排放，减缓全球变暖速度，并保护地球生态系统的健康。
总之，全球碳循环在气候变化中起着重要的作用。
全球碳循环与碳汇机制研究
全球碳循环与碳汇机制研究近年来，全球气候变化给人类社会和生态系统带来巨大的挑战。
在应对气候变化的过程中，研究碳循环和碳汇机制成为重要的课题。
本文将重点探讨全球碳循环与碳汇机制的研究进展和意义。
1. 碳循环和碳汇的概念碳循环指的是碳在地球不同系统之间的流动过程，包括大气、陆地和海洋。
碳循环的主要组成部分包括大气中的二氧化碳、植被和土壤中的有机碳以及海洋中的溶解性有机碳。
而碳汇指的是吸收大气中二氧化碳的过程，其中重要的环境因素包括森林、湿地、海洋和土壤等。
2. 全球碳循环的研究进展在过去几十年中，科学家们通过大量的研究工作对全球碳循环进行了深入研究。
通过采集大气和土壤样品，并进行化学分析，研究人员发现大气中的二氧化碳浓度在过去一个世纪大幅上升，这与人类活动中释放的二氧化碳有着密切的关系。
此外，科学家们还发现植被和土壤中的有机碳也发生了变化，这与气候变化和土地利用的改变密切相关。
3. 碳汇机制的研究进展碳汇机制是指各种自然和人工环境中吸收大气二氧化碳的过程。
在全球气候变化背景下，碳汇机制的研究对于降低大气中二氧化碳浓度，减缓气候变化具有重要意义。
目前，人们广泛关注的碳汇机制主要包括森林、湿地和海洋。
其中，森林被认为是最重要的碳汇之一，通过光合作用吸收大量的二氧化碳，并将其转化为有机物质。
湿地和海洋也具有很高的碳汇能力，通过吸收二氧化碳来稳定大气中的碳循环。
4. 全球碳循环与碳汇机制对气候变化的影响全球碳循环和碳汇机制对于气候变化有着重要的影响。
首先，碳循环是维持地球生态系统平衡的关键过程，它通过调节大气中的二氧化碳浓度来影响地球温度。
其次，碳汇机制可以吸收大气中的二氧化碳，减缓气候变化的速度。
特别是森林和湿地，它们具有巨大的碳储存能力，可以吸收大量的二氧化碳，减少温室气体的排放。
5. 碳循环与碳汇机制研究的意义与挑战全球碳循环和碳汇机制的研究对于应对气候变化具有重要的意义。
它们有助于我们了解碳循环过程和碳汇机制的运作机制，为制定有效的减排策略提供科学依据。
碳循环
质岩石的破坏，在短时期内对循环的影响虽不大，但对几
百万年中碳量的平衡却是重要的。
人类活动的干预
人类燃烧矿物燃料以获得能量时，产生大量的二氧化 碳。从1949年到1969年，由于燃烧矿物燃料以及其 他工业活动，二氧化碳的生成量估计每年增加 4.8％。 其结果是大气中二氧化碳浓度升高。这样就破坏了自 然界原有的平衡，可能导致气候异常。矿物燃料燃烧 生成并排入大气的二氧化碳有一小部分可被海水溶解， 但海水中溶解态二氧化碳的增加又会引起海水中酸碱 平衡和碳酸盐溶解平衡的变化。
为二氧化碳释放入大气，另一部分则构成生物的机体或在机体内 贮存。动、植物死后,残体中的碳,通过微生物的分解作用也成为二
氧化碳而最终排入大气。大气中的二氧化碳这样循环一次约需20
年。 一部分（约千分之一）动、植物残体在被分解之前即被沉积物所
掩埋而成为有机沉积物。这些沉积物经过悠长的年代，在热能和
压力作用下转变成矿物燃料──煤、石油和天然气等。当它们在 风化过程中或作为燃料燃烧时，其中的碳氧化成为二氧化碳排入
大气。人类消耗大量矿物燃料对碳循环发生重大影响。
大气和海洋之间的二氧化碳交换
二氧化碳可由大气进入海水，也可由海水进入大 气。这种交换发生在气和水的界面处，由于风和
波浪的作用而加强。这两个方向流动的二氧化碳
量大致相等，大气中二氧化碳量增多或减少，海
洋吸收的二氧化碳量也随之增多或减少。
碳质岩石的形成和分解
矿物燃料的不完全燃烧会产生少量的一氧化碳。自然 过程也会产生一氧化碳。一氧化碳在大气中存留时间 很短，主要是被土壤中的微生物所吸收，也可通过一 系列化学或光化学反应转化为二氧化碳。
森林生态系统在碳循环中的作用
森林生态系统在碳循环中的作用主要取决于以下几个方面： （1）生物量。森林生态系统的生物量贮存着大量的碳素，
全球碳循环的基本过程
全球碳循环的基本过程
全球碳循环是一个持续的过程，它涉及地球各个组成部分的碳交换，碳在大气、海洋和固体地表之间反复循环。
根据全球碳循环的总
体框架，碳在地球内和外部循环：内部循环由生物过程支持，而外部
循环是非生物过程，由地质作用支持。
1. 地表流通：地表流通是全球碳循环中最重要的组成部分。
碳可
以通过生物种群的进化、地质演化和植物的死亡来流动。
碳循环中的
碳也可以因植物的新陈代谢而被重新回收到地表流通里。
2. 生物循环：生物循环是全球碳循环的一部分，也被称为生物作用。
它描述了地表碳的生物效应，比如植物的新陈代谢和动物的全食
物链以及大气碳氧化反应和海洋溶解物的碳转移。
3.大气循环：大气循环是全球碳循环的组成部分，它涉及到地表
和大气之间的碳流动。
大气碳在植物的光合作用中发挥着重要作用，
因此它在大气碳循环中扮演着重要角色。
4. 海洋循环：海洋循环是全球碳循环的一部分，涉及大气和海洋
之间的碳流动和碳储存。
海洋中的主要碳载体是二氧化碳，它可以通
过吸附的方式进入海洋，并在海洋较深的层次进行碳的储存。
二氧化
碳也可以在海洋内氧化，或者在海水中的小生物和海洋食物链之间转移，最终进入大气。
5. 地壳库存：地壳库存是全球碳循环的最后一部分，有三种形式：沉积物、岩浆和裂谷等地质形态，以及地下水、岩石和地表岩石等物
质形态。
碳在地壳库存中可以发生变化，新的碳可以由风化、岩浆侵蚀、海底活动等地质作用积累到地壳，而已存在的碳可以通过地表流
通和生物循环回归地表。
生态系统物质循环-碳循环
生物多样性的变化可能影响碳循环过程，如植被的光 合作用和呼吸作用。
研究碳循环的意义
气候变化应对
了解碳循环对气候变化的响应有助于制定有效的应对策略，减缓 气候变化的影响。
生态保护
通过研究碳循环，可以更好地理解生态系统如何储存和转移碳，从 而制定有效的生态保护措施。
可持续发展
了解碳循环有助于制定可持续发展的策略，减少碳排放，促进低碳 经济和绿色发展。
收碳的能力减弱。
极端气候事件扰乱碳循环
02
极端气候事件如洪水和干旱会破坏植被，降低土壤中有机碳的
储存，使得碳释放到大气中。
海洋吸收能力下降
03
海洋吸收大气中的二氧化碳，但随着海水温度的升高，海洋的
吸收能力减弱。
碳循环对气候变化的响应
植被适应气候变化
植物通过改变生长周期、叶面积指数和根系 分布等方式适应气候变化，影响碳吸收和释 放。
碳循环的重要性
1
碳循环是维持地球气候稳定的关键过程，通过吸 收和释放二氧化碳来调节大气中的温室气体浓度 。
2
碳循环对生物地球化学循环有重要影响，涉及到 其他元素的循环，如氮、磷和硫等。
3
碳循环对生态系统的结构和功能也有重要影响， 影响植物生长、动物行为和生态系统生产力等。
02
CATALOGUE
碳的来源与储存
馈机制。
02
气候变化对碳循环的影响机制
气候变化通过多种机制影响碳循环，包括影响植物生长、土壤微生物活
动和海洋吸收等。
03
碳循环与气候变化的协同作用
碳循环和气候变化相互影响，形成一个复杂的反馈系统，共同决定地球
系统的状态。
05
CATALOGUE
全球碳循环机制
全球碳循环机制
全球碳循环机制是指地球上碳元素的循环过程，包括大气层、海洋、
陆地和生物体之间的相互作用和转移。
这个过程对于地球上生物多样
性和气候变化有着至关重要的作用。
在全球碳循环机制中，大气层是最重要的部分之一。
过去几个世纪，
由于采矿、工业化和人类活动的加剧，二氧化碳的排放量急剧增加，
并导致了全球气温的上升。
同时，海洋也扮演了重要的角色，因为它
们可以吸收大量的二氧化碳，减缓这一趋势。
陆地上的植物通过光合作用吸收二氧化碳并将其转化为氧气，这对于
维持空气中氧气的含量以及控制二氧化碳排放都有着巨大的贡献。
生物体也在碳循环中扮演了重要角色。
植物通过吸收二氧化碳生长，
并将其释放到环境中。
当植物死亡，它们的有机物被分解并释放出碳，这进一步促进了碳循环。
当生物体消亡后，它们的遗体在地下形成矿
物质（如煤和石油），这也是二氧化碳的重要来源。
从全球角度来看，碳循环不仅涉及各个系统之间的相互作用，还涉及
许多复杂的过程，包括碳的吸收和释放、植物的死亡、有机物的降解
等等。
虽然我们还没有完全理解整个碳循环的机制，但这一过程对于
我们理解生态学和气候变化的本质至关重要。
当前，人类的活动对全球碳循环的影响越来越严重，包括温室气体的排放、采矿活动等等。
因此，保护地球碳循环机制对于人类的健康和未来的生存至关重要。
要实现这个目标，我们需要采取一系列措施，如减少化石燃料的使用、发展清洁能源、推广生态保护等等，以期保护全球碳循环机制，维护地球生态平衡，保障人类的健康和未来。
生态系统中碳循环的重要性
生态系统中碳循环的重要性第一章前言生态系统是人类赖以生存的基础，它可以为我们提供清新的空气、丰富的食物、水源和修复大自然的能力。
然而，现代化的生产模式、城市化和人口增长等因素对生态系统造成了巨大压力。
碳循环是生态系统中一个至关重要的生命要素，对于人类生存和大自然都有着重要意义。
第二章什么是碳循环？碳循环是指碳在生态系统中的流动和转化过程，包括碳的吸收、转移、储存和释放。
碳循环可以分为大陆生态系统、海洋生态系统和大气层中的碳循环。
大陆生态系统中的碳循环包括植物光合作用、有机物分解、土壤呼吸等过程。
人类通过砍伐森林、使用化肥、控制火灾等方式影响大陆生态系统中的碳循环。
海洋生态系统中的碳循环包括海洋生物吸收二氧化碳、海洋表面吸收和释放二氧化碳、海洋沉积物中的碳储存和释放等过程。
人类活动也对海洋生态系统造成了影响，例如过度捕捞、污染和大规模的海洋填埋等。
大气层中的碳循环包括二氧化碳和甲烷等温室气体的释放和吸收过程。
人类活动产生大量温室气体，导致全球气候变化。
第三章碳循环的重要性碳在生态系统中的流动和转化与生态系统的健康和稳定紧密相关。
生态系统内的所有生物都依赖于碳的流动和转化来维持它们的正常生长和生命进程。
干旱、严寒、遭受污染等生态系统问题，都可能会抑制或扭曲生态系统中的碳循环，从而对生态系统的健康造成严重的影响。
碳循环对全球气候变化具有重要影响。
碳循环可以调节大气中的二氧化碳浓度，从而影响地球的温度变化。
根据研究数据，碳循环的变化导致的温度变化可以长达几千年之久，在全球气候变化中扮演着至关重要的角色。
碳循环对人类经济发展也有着重要影响。
碳可以用来制造化学品、燃料以及建筑材料等产品。
与此同时，碳的流动和转化对于土地利用、气候变化、水的分配等方面都产生着深远影响。
第四章碳循环面临的挑战碳循环面临着许多挑战，其中许多挑战源自于人类活动。
例如，森林砍伐导致了生态系统的碳储量减少、CO2排放增加；过度捕捞、海洋填埋等活动也会破坏生态系统中的碳循环。
简述全球碳循环的基本过程
简述全球碳循环的基本过程下面就以火力发电为例，简述全球碳循环的基本过程。
由于人类活动而产生的二氧化碳等温室气体在大气中累积，从而导致地球温度上升和气候变化。
全球碳循环是指二氧化碳等温室气体从空气中去除，并回收地球上过量的碳。
这种碳不断积累，造成温室效应，使全球平均气温上升，全球变暖的问题。
全球变暖的后果包括海平面上升，许多沿海城市被淹没，农业减产甚至灭绝，水源污染，北极冰川融化，南极上空臭氧层破洞等。
为了缓解这些影响，各国将制定国家温室气体排放政策，控制人为温室气体排放。
在未来20年里，中国是实现碳平衡最快的国家之一，如果目标能够实现，中国有可能在20世纪末成为全球首个零排放的国家。
全球碳循环的基本过程大致分为四个阶段：第一阶段是生物生产阶段，在这一阶段生物生产过程产生碳元素；第二阶段是“捕食者”阶段，此时各级消费者以及生物死亡过程都会产生碳元素；第三阶段是“食物网”阶段，这时植物通过光合作用固定太阳能转换为碳元素，同时吸收空气中的二氧化碳，进行碳的储存和释放，动物也参与了此过程；第四阶段是土壤阶段，在这一阶段生物和微生物利用土壤中的有机物质或无机物质为养分进行新陈代谢活动，从而产生碳元素。
大气中的二氧化碳浓度也会逐渐增加，从而导致地球温度上升和气候变化。
全球变暖的后果包括海平面上升，许多沿海城市被淹没，农业减产甚至灭绝，水源污染，北极冰川融化，南极上空臭氧层破洞等。
为了缓解这些影响，各国将制定国家温室气体排放政策，控制人为温室气体排放。
21世纪全球碳循环有两种新特点：其一是高增长速度、高强度排放;其二是全球碳循环显著增强。
全球碳循环模式有三种：一是以美国和欧盟为代表的自然循环型;二是以中国为代表的人工调控型;三是以日本为代表的“地区特殊化”型。
全球碳循环模式决定了各国对碳循环重要性认识的差异。
目前全球已建立起较完善的全球碳循环模式。
随着碳循环研究的深入，相信人类最终能够顺利走出全球变暖的阴霾。
草地生态系统与全球碳循环
草地生态系统与全球碳循环在全球碳循环中，草地生态系统发挥着重要作用。
草地覆盖茂密，具有较高的植物净生产力，是全球陆地生态系统中储存大量碳的重要场所之一。
本文将从草地生态系统的特点、碳的循环途径以及人类活动对草地碳循环的影响等多个方面探讨草地生态系统与全球碳循环的关系。
草地生态系统具有广阔的土地面积和丰富的植物资源。
草地植被覆盖茂密，能够吸收大量的二氧化碳，进行光合作用，并将其转化为植物有机物。
而草地地下部分的根系也能吸收大量的碳，将其固定在土壤中。
通过这种方式，草地生态系统成为了重要的碳储存库。
相比之下，森林生态系统的碳储存主要集中在树林木质部分，并没有像草地一样，将碳储存在大量根系中，因此草地生态系统在全球碳循环中的作用不容忽视。
碳的循环途径包括碳的吸收、固定、释放和转化等过程。
草地生态系统通过植物光合作用吸收大量的二氧化碳，并将其转化为植物有机物。
一部分有机物被用于植物的生长和维持生物活动，另一部分则被储存起来。
在这个过程中，草地植物的生物量不断增加，储存的碳也随之增加。
此外，草地植物的根系能够将一部分碳固定在土壤中，形成有机碳贮存。
当草地被放牧或生长周期结束时，一部分植物有机物被分解为二氧化碳，释放到大气中，这也是草地生态系统中碳的循环过程之一。
然而，人类活动对草地生态系统的碳循环有着重要的影响。
例如，过度放牧会导致草地植物生物量减少，减少了碳的吸收和固定能力，从而影响了碳的储存。
此外，采用化肥和农药等农业生产方式也可能对草地生态系统的碳循环产生负面影响。
这些化学物质的使用会破坏土壤中微生物的平衡，降低土壤有机质含量，导致碳的释放增加。
因此，人们需要采取可持续的管理措施，保护草地生态系统的健康，以维持其在全球碳循环中的重要地位。
草地生态系统与全球碳循环之间的关系复杂而密切，草地作为大面积的碳储存库，对全球气候具有重要影响。
草地覆盖茂密，能够吸收大量的二氧化碳，减少大气中的温室气体浓度，对全球气候变暖具有一定的缓冲作用。
全球碳循环与气候变化
全球碳循环与气候变化碳循环是由自然和人为因素共同驱动的全球循环过程，它是地球生态系统中最重要、最复杂的生物地化循环过程。
碳的移动和转化在自然界中随处可见，从大气到水体、土壤、植物和动物体内都有着复杂的过程和机制。
全球碳循环是全球气候系统中的核心部分，它对气候变化的过程和影响具有至关重要的作用。
碳循环的过程既可以释放碳到大气中，也可以将其固定在生物和非生物物质中。
之所以说碳循环是重要的，是因为二氧化碳（CO2）是一种主要的温室气体，能够吸收和发射来自太阳辐射的热量，进而影响大气温度。
全球气候变化被认为是目前最严重的环境挑战之一，而碳循环和二氧化碳浓度的变化是影响气候变化的主要因素之一。
全球碳循环是指CO2和其他碳化合物的转移和转化过程，包括在地球的不同层面（如大气、海洋、陆地和生物组织）之间的传输。
这个过程是大气和生物圈关键部分的综合反应，也是全球生态系统中碳源和碳汇的综合表现。
碳源是指释放碳的地点，如火山、人类活动、林火等；碳汇则是指吸收和储存碳的地点，如海洋、生物圈、土壤等。
碳的元素循环是常发生的，并且受到全球的生态、气候、外部因素、人类等因素共同影响。
这些因素有重要的作用，包括循环和吸收过程的自然因素和由人类活动引起的人为影响。
从人类层面来看，我们的活动还放出了大量的二氧化碳，使得自然界暴露在了大量的二氧化碳排放的恶劣环境之下。
由此，全球碳循环的改变也有助于我们理解全球变化的根源，以及其生态环境和经济和社会稳定的影响。
如今，地球上的生物圈和大气圈的碳循环变化越来越复杂，需要我们更好地理解碳循环和气候变化之间的关系，以更好地应对这些问题。
同时，要制定一系列政策和做法，以减缓碳排放和控制气候变化，这是发展可持续的经济模式所必需的。
总之，全球碳循环和气候变化的关系是一个长期和复杂的过程。
了解和理解这个过程对于推动生态环境可持续发展，减缓气候变化，推动社会和经济发展都有着重要的作用。
为了更好地发挥碳循环的积极作用，不仅需要政策、技术、投资等方面的支持，还需要各方共同努力，共同保护我们的地球。
简述全球碳循环的主要过程
简述全球碳循环的主要过程碳循环是指地球上碳元素在不同环境中的循环过程，包括碳的吸收、释放和转化等一系列过程。
全球碳循环是地球系统中重要的循环之一，对地球气候和生态系统的稳定起着重要作用。
全球碳循环的主要过程包括大气中的碳循环、陆地生态系统中的碳循环和海洋中的碳循环。
大气中的碳循环是全球碳循环的重要组成部分。
大气中的二氧化碳（CO2）是主要的温室气体之一，对地球气候起着重要调节作用。
二氧化碳的主要来源是人类活动，如燃烧化石燃料、森林砍伐和土地利用变化等，同时也包括自然源，如火山喷发和植物呼吸等。
大气中的二氧化碳被陆地生物固定和海洋吸收，形成碳循环。
陆地生态系统中的碳循环也是全球碳循环的重要组成部分。
陆地生态系统通过光合作用固定大量的二氧化碳，将其转化为有机物质。
植物通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，并将其转化为有机碳，同时释放氧气。
有机碳在植物体内储存，并通过植物的生长和代谢过程不断循环。
部分有机碳通过呼吸作用被植物释放出来，进一步参与大气中的碳循环。
另外，植物的死亡和分解也会释放出有机碳，进入土壤中，形成土壤有机碳。
土壤有机碳在长时间尺度上储存和释放，对全球碳循环起着重要作用。
海洋中的碳循环是全球碳循环中重要的组成部分。
海洋对大气中的二氧化碳具有很强的吸收能力，约有25%的二氧化碳被海洋吸收。
海洋中的二氧化碳可以通过物理和生物过程转化为其他形式的碳。
一方面，海洋中的二氧化碳可以通过物理过程溶解在海水中，形成碳酸盐和碳酸氢盐等溶解态碳。
另一方面，海洋中的生物固定二氧化碳，通过海洋生态系统中的浮游植物进行光合作用，将二氧化碳转化为有机碳。
这些有机碳在海洋中不断循环，一部分沉积到海底形成有机碳的沉积物，形成长期储存，而另一部分则通过呼吸作用释放出二氧化碳，参与大气中的碳循环。
全球碳循环的主要过程包括大气中的碳循环、陆地生态系统中的碳循环和海洋中的碳循环。
这些过程相互作用，共同维持着地球系统中的碳平衡。
全球碳循环过程和特点
全球碳循环过程和特点全球碳循环是指地球上碳元素在大气、海洋、陆地等不同环境中的循环过程。
碳元素是生命体的基本构成元素，也是地球上最重要的元素之一。
碳循环对于维持地球生态平衡、控制气候变化等方面具有重要意义。
以下是全球碳循环的特点和过程的详细介绍：一、碳循环的特点1. 碳循环是一个复杂的系统，包括大气、陆地、海洋等多个环境。
2. 碳循环过程中，碳元素会在不同环境中进行物质转化，包括有机碳和无机碳之间的转化。
3. 碳循环过程中，生物和非生物过程相互作用，相互影响。
4. 碳循环对于控制气候变化、维持生态平衡等方面具有重要意义。
二、碳循环的过程1. 大气中的碳循环大气中的二氧化碳是碳循环的重要组成部分。
二氧化碳通过光合作用和呼吸作用在植物和动物之间进行循环。
植物通过光合作用将二氧化碳转化为有机物，同时释放出氧气。
动物通过呼吸作用将有机物转化为二氧化碳，并释放出能量。
2. 陆地中的碳循环陆地中的碳循环主要包括植物和土壤之间的循环。
植物通过光合作用将二氧化碳转化为有机物，同时将部分有机物质转化为土壤有机质。
土壤中的有机质在微生物的作用下逐渐分解，释放出二氧化碳和其他无机物质。
3. 海洋中的碳循环海洋中的碳循环主要包括海洋生物和海洋水体之间的循环。
海洋生物通过光合作用将二氧化碳转化为有机物，同时将部分有机物质转化为海洋有机质。
海洋水体中的二氧化碳可以溶解在水中形成碳酸，也可以通过生物作用转化为有机物质。
总之，全球碳循环是一个复杂的系统，包括大气、陆地、海洋等多个环境。
碳元素在不同环境中进行物质转化，包括有机碳和无机碳之间的转化。
生物和非生物过程相互作用，相互影响。
全球碳循环对于控制气候变化、维持生态平衡等方面具有重要意义。
全球碳循环过程
全球碳循环过程全球碳循环过程碳是生命的基础，它广泛存在于地球上的岩石、大气、水体、陆地生态系统和海洋生态系统等各个领域中。
而全球碳循环过程可以理解为，生物体和地球系统之间的相互作用和碳再分配过程。
下面将从五个部分逐步介绍全球碳循环的过程。
1. 植物和生物固定碳各地的植物，特别是森林，是全球碳循环中极为重要的部分。
在光合作用的过程中，植物固定了二氧化碳，光照和水分条件都为允许的情况下，植物可以将光子转化为生物体可用的化学能，同时将二氧化碳吸收，并释放出氧气。
2. 碳在土壤中的储存在全球碳循环中，土壤是另一个极为重要的部分。
释放的植物碳会进入土壤，这是因为许多微生物和地下生物会寻找这些易于获取的碳。
这些微生物与根系之间也有共生关系，根系在它们的生物环境中释放各种物质以支持微生物的活动。
不过，在几个世纪内储量比较稳定，矿物质加入了许多有机物，从而使土壤中储存的大部分碳永久性地存储在其中。
3. 地下水当雨水流入地下时，它会与土壤中的碳混合。
这对地下水的碳循环产生了影响，这也就意味着地下水中可以发现有机物质的组成物质，而这些有机物质可以长久地保存下来。
4. 海洋生态系统海洋生态系统是全球碳循环的关键环节之一。
当碳进入海洋时，它会与水中的盐分和微生物混合。
在一定程度上，海洋生物可以通过吸收二氧化碳来减轻全球气温上升的趋势。
当中等大小的浮游生物摄食碳时，它们吸收了二氧化碳，将其作为营养物质继续转递至其生命链的下一级，海洋浮游生物摄食二氧化碳的单元是全球碳循环过程的一个相当重要的组成环节。
5. 人类活动对全球碳循环的影响20世纪以来，人类活动对地球的影响越来越大。
每年全球燃烧化石燃料和森林砍伐所释放的碳，对全球碳循环产生了极其显著的影响。
这些碳排放导致全球气温上升，海平面上升，全球气候变化加剧。
近年来，国际社会也加紧了对全球气候问题的关注，举办各种会议制定应对气候变化的政策，推进改变碳排放机制的战略研究，旨在防止全球气候变化的风险。
全球碳循环的主要自然过程
全球碳循环的主要自然过程
全球碳循环是指地球上碳元素在自然界中的流动和转化过程。
碳循环的主要自然过程包括：
大气碳循环：包括二氧化碳的排放、吸收和分解过程。
二氧化碳主要来自人类活动和燃烧等过程，也可以通过植物的光合作用被吸收。
土壤碳循环：包括有机碳的腐熟和无机碳的矿化过程。
土壤中的有机碳可以通过微生物的作用转化为无机碳，也可以被植物吸收。
生物碳循环：包括植物的光合作用、动物的呼吸和垃圾的腐熟过程。
植物的光合作用可以将二氧化碳转化为有机碳，动物的呼吸过程会释放出二氧化碳。
海洋碳循环：包括海水中的二氧化碳的溶解和吸收过程。
海水中的二氧化碳可以通过海藻的光合作用吸收，也可以通过海水的对流运动被转移到海底。
这些过程相互作用、相互联系，共同维护着地球上碳元素的平衡，为生命的存在和发展提供了基本条件。
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2. 生物圈的生物量及生产力 由于森林约占陆地植被生物量的90％，因此，森林植被生物 量的准确估算对估算全球陆地植被碳库是关键的。 因为大多数国家在森林资源清查工作中只测定森林材积部分， 而对枝、叶、根部分并不作测定。因此可利用森林资源清查 得到的材积资料和野外实测得到的森林生物量资料，计算二 者之间的比值（即换算系数），再利用换算系数来反推国家 ／区域／全球的森林生产力。
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1. 燃气的计算： 2. 碳量＝标准煤当量×有效氧化分数×每吨标准煤含碳量
×0.561 3. 0.561为在获得相同热能的情况下，燃气释放CO2是煤释放
CO2的倍数。 B. 水泥生产排放CO2的计算 碳量＝水泥产量×0.136
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碳失汇（ missing carbon sink）
由Fig.3可知，在陆地圈，人类使用化石燃料每年向大气净释 放CO2约5.4 PgC，热带林破坏导致生物圈大气释放1.6 PgC， 共计7.0 PgC；海洋每年从大气中净吸收2 PgC，大气圈每年净 增加3.4 PgC，剩下的1.6 PgC则去向不明，这就是著名的碳失 汇现象。
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化石能源 人类活动
全球变暖 温室效应增强 大气C含量
海洋碳收支
LUCC
Missing C
陆地生态系统
岩溶过程
？？？
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在ＩＧＢＰ(国际地圈生物圈计划)框架下,
ＩＧＡＣ(全球大气化学计划)、 ＧＣＴＥ(全球陆地生态系统计划)、 ＪＧＯＦＳ(全球海洋通量联合研究计划)、 ＬＯＩＣＺ(海岸带陆海相互作用)
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3. 土壤有机碳库 方精云（1996）利用土壤剖面的理化性质的测定资料和土类的 面积，提出了中国土壤碳库的推算方法，计算我国平均深度为 86.2cm的土壤总C量为186PgC，约占全球土壤总碳库的12.5％。
土壤碳量＝土类总面积×土壤平均深度×土壤平均容重×平均 有机碳含量
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4.土壤呼吸 土壤呼吸是指土壤释放CO2的过程，主要包括植物根的呼吸、 微生物的分解作用和菌根呼吸。
CO2循环及相关过程
1. 大气中的CO2量 由于大气中的CO2浓度可以相当精确地测定，因此，大气中储存 的CO2量（大气碳库）也可以比较精确的计算得到。计算式为：
大气C 碳 浓 O量 2 大 度 碳 ＝ 气 原 平 子 空 均 量 气 分平 子 地 均 量 球 质 表
式中，碳原子量为12，大气平均相对分子质量为29，空气平均 质量为1.03 kg／cm2，地球的表面积为5.1×108 km2.
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方精云等（1998）用下列关系式刻画了换算系数与林分大 小的关系，并且证实了这种关系对各种森林都是适用的。 他们为中国的主要森林类型建立了换算系数，并推算了它 们的生物量。
k
k：换算系数 a，b：常量 Xvol：林分材积
a X vol
b
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草地生物量＝（1-鲜草含水量）×（1-风干草含水量） ×鲜草重 农作物生物量＝（1-谷物含水量） ×谷物产量／经济系数
第四章 全球碳循环
1.碳循环与气候变化 2.全球碳库 3.陆地碳通量 4.全球碳收支
第一节 碳循环与气候变化
碳以二氧化碳(CO2)、碳酸盐及有机化合物等形式在不同 的源——大气、海洋、陆地生物界和海洋生物界——之间 循环。在地历时间尺度上，碳循环还包括沉积物和岩石之 间的循环(图8.1)。
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土壤呼吸 (gC·m-2·a-1)
年平均温度(℃)
图1.2 土壤呼吸与年平均气温之间的关系
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土壤呼吸 (gC·m-2·a-1)
年平均降雨量 (mm)
图1.3 土壤呼吸与年平均降雨量之间的关系， 直线表示两个变量之间的最小二乘方关系（Raich，1992）
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Q10
在土壤呼吸测定中， Q10定律非常重要，它表示温度每升高 10℃，土壤呼吸增加的倍数。
T2 T1
Q10 10
k2 k1
式中，k2和k1分别为温度为T2和T1的呼吸速率。 一般来说， Q10 ＝2，即温度每升高10 ℃ ，土壤呼吸速率
增加2倍。
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研究表明， Q10值受温度的强烈影响，随着温度的升高， Q10逐渐减小（见 下图）；
这一结果对于预测全球变化后土壤有机质的动态变化十分 重要。在低温地域，全球温暖化造成土壤有机碳分解的速 率比在高温地区要高得多，即寒冷地区的温暖化会导致更 多的有机碳分解向大气释放。
Observational Programs IGOS-P [IGCO]
[ESSP]
IPCC
IGBP
INTERNATIONAL PROTOCOLS
NATIONAL / POLICY GOVERNMENT
NATIONAL/REGIONAL CARBON PROGRAMS
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Q10
10 8 6 4 2 0 0
5
10
15
土壤呼吸速率的Q10值与温度的关系
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5.化石燃料燃烧释放 A.化石燃料燃烧释放CO2的计算 B.燃烧煤的计算： C.碳量＝耗煤量×有效氧化分数（0.982）×每吨标准煤含碳量 （0.73257） D.燃油的计算： E.碳量＝标准煤当量×有效氧化分数×每吨标准煤含碳量 ×0.813 F.注：0.813为在获得相同热能的情况下，石油释放CO2是煤释放 CO2的倍数。
等核心计划从不同角度开展观测研究.
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Pep Canadell, Executive Director
pep.canadell@csiro.au
IPO, Canberra, Australia
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The Partnership and Stakeholders
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土壤呼吸 (gC·m-2·a-1)
NPP (gC·m-2·a-1)
图 九个陆地植被生物圈年平均净初级生产(NPP) 与年平均土壤呼吸速率之间的关系
A=农业用地; B=北方森林; D=沙漠灌丛; F=温带森林; G=温带草 原; M=湿润的热带森林; S=热带稀疏草原和干森林; T=苔原; W=地 中海森林和荒原. 土壤呼吸(SR)与NPP的最小二乘方线性回归方程 为: SR=1.24(NPP)+24.5 (R2=0.87), 所有的单位均是gC·m-2·a-1. （Raich，1992）