第4章 全球碳循环
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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源自文库法，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。
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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）
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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)
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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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。
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Q10
10 8 6 4 2 0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
温度
土壤呼吸速率的Q10值与温度的关系
.
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。
Observational Programs IGOS-P [IGCO]
[ESSP]
IPCC
IGBP
INTERNATIONAL PROTOCOLS
NATIONAL / POLICY GOVERNMENT
NATIONAL/REGIONAL CARBON PROGRAMS
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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
.
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。
等核心计划从不同角度开展观测研究.
.
Pep Canadell, Executive Director
pep.canadell@csiro.au
IPO, Canberra, Australia
http://www.GlobalCarbonProject.org
.
The Partnership and Stakeholders
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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。
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。
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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
.
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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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源自文库法，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。
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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）
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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)
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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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。
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Q10
10 8 6 4 2 0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
温度
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。
Observational Programs IGOS-P [IGCO]
[ESSP]
IPCC
IGBP
INTERNATIONAL PROTOCOLS
NATIONAL / POLICY GOVERNMENT
NATIONAL/REGIONAL CARBON PROGRAMS
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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
.
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。
等核心计划从不同角度开展观测研究.
.
Pep Canadell, Executive Director
pep.canadell@csiro.au
IPO, Canberra, Australia
http://www.GlobalCarbonProject.org
.
The Partnership and Stakeholders
.
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。
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。
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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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