(整理)973计划：中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究.

项目编号：2002CB412500

项目名称：中国陆地生态系统碳循环及其驱动机制研究起止年月：2002年12月-2007年8月

项目首席科学家：

刘纪远中国科学院地理科学与资源研究所

项目依托部门：中国科学院

经费预算：2000万元

一、主要研究内容

项目以中国科学院重大项目为基础，以国家科学创新为主导，以环境外交谈判战略需求为总目标，瞄准陆地生态系统碳汇/源的时空格局、碳循环的调控和驱动机制及未来情景3大前沿性科学问题，采用陆地生态系统碳通量/储量与碳循环过程的综合观测、生物过程适应性实验研究以及典型河流碳通量及碳输运过程研究为支撑系统的自下而上途径，与以土地利用/土地覆被变化和遥感数据库为基础的自上而下研究途径的有机结合的研究思路。综合研究中国陆地生态系统碳循环的自然调控机理、人为因素驱动机制、生物过程对环境变化的适应机制以及碳汇/源时空格局形成的生物地理学机制；综合评价中国陆地碳汇/源的时空格局及其历史演变过程和未来情景；分析评估中国陆地生态系统的增汇潜力、碳库间循环周期、生态系统管理的增汇效果和成本效益、重大林业工程的固碳效应以及河流碳输运在陆地碳循环中的作用；跟踪国际谈判焦点问题，探讨碳汇项目的计量方法学、中国农林业活动碳吸收汇的潜力及其增汇技术的可行性。建成初具规模的中国陆地生态系统碳循环综合研究的科学平台，发展基于地学空间信息的现代地球系统科学方法论，为中国社会经济的可持续发展和生态系统管理以及参与环境外交活动和履约提供科学依据和技术支撑。

二、预期目标

1.建立一个初具规模的中国陆地生态系统碳通量/储量和循环过程的综合观

测网络(ChinaFlux)，揭示中国陆地生态系统碳通量和储量的生物地理规律，

构建中国陆地生态系统碳循环研究的数据信息系统。

2.初步阐明中国主要类型陆地生态系统(森林、农田、草地和湿地)碳循环过

程的生物物理机理，确定驱动碳循环的关键控制因子，揭示全球气候变化

对陆地生态系统碳循环的影响及生态适应机制；构建我国陆地生态系统碳

循环动力学模型和遥感反演模型，实现两种模型的综合集成。

3.阐述中国陆地生态系统碳循环的历史演变规律，评价土地利用/土地覆被变

化对碳循环过程的驱动作用，重建过去50年中国陆地生态系统碳汇和碳源

的时空格局，预测未来50年的变化趋势，辨析自然扰动和人为活动的贡献

及调控机理。

4.阐述典型河口向近海碳输运的生物地球化学过程，评价人为活动对河流碳

输运的影响；阐明以多沙和物理输运为主的碳输运规律，揭示河口重点沉

积区的碳的早期沉积作用；定量认识河口碳输运过程在陆地生态系统碳循

环中的作用。

5.评估中国陆地生态系统固碳潜力及其成本效益、重大生态环境建设工程对

碳增汇/减排的贡献，跟踪国际有关碳循环的谈判热点，为我国参与气候变

化谈判提供对策和建议。

三、课题分解方案：

课题1：典型陆地生态系统碳通量/储量的比对研究

研究内容与目标：

以中国科学院碳通量观测研究网络(ChinaFlux)为基础，补充2个草地通量观测站以及河流碳输运观测点，完善中国碳通量/储量与碳循环过程的综合观测体系。进行碳储量区域调查，对比森林、草地、湿地和农田生态系统碳通量/储量和碳循环过程特征，揭示我国典型生态系统碳通量/储量的时空分异规律以及河流碳输运的基本特征，为中国陆地生态系统碳循环格局的分析和碳循环模型的建立、以及增汇措施可行性研究提供基础数据。

承担单位：中国科学院地理科学与资源研究所

课题负责人：于贵瑞，孙晓敏

主要承担人员：宋献方，张秀梅，陈淑珠，王绍强，何洪林，王艳芬，石培礼

经费比例：25%

课题2：陆地生态系统碳循环的生物过程适应性实验研究

研究内容与目标：

选择水稻/小麦轮作生态系统、温带森林生态系统和温带草地样带不同植物功能群为对象，通过FACE、OTC和降雨/温度控制，实地实验模拟大气CO2浓度升高和气候变暖条件下农田、温带森林和温带草地生态系统碳循环的生物过程适应性，揭示碳循环中的光合碳固定、物质形态及土壤呼吸等关键生物过程的适应性机制，确定驱动碳循环的关键控制因子，预测未来气候条件下我国典型陆地生态系统碳固定潜力的变化。

承担单位：中国科学院沈阳应用生态研究所

中国科学院南京土壤研究所

课题负责人：韩士杰、谢祖彬

主要承担人员：贺金生，刘钢

经费比例：11%

课题3：陆地生态系统碳循环动力学机制与模型

研究内容与目标：

阐明中国主要陆地生态系统类型（森林、草原、农田）碳循环过程的生物物

理机理与过程特征，确定陆地生态系统碳库间的循环周期和碳库的有效保存时间。在ChinaFLUX的支持下，发展陆地生态系统碳循环的动力学模型，利用模型方法评价中国陆地生态系统碳源/汇的时空格局状况、碳增汇/减排潜力及其国际贡献。承担单位：中国科学院亚热带区域农业研究所

中国科学院大气物理研究所

课题负责人：吴金水、黄耀

主要承担人员：季劲钧，董云社，延晓冬，刘国华，莫兴国

经费比例：16%

课题4：黄河河口碳通量及向近海碳输运过程

研究内容与目标：

确定经黄河入海输出的碳量和形态。阐述黄河河口向近海碳输运的生物地球化学过程，评价人为活动对河口碳输运的影响；阐明以多沙和物理输运为主的河口碳输运规律，定量认识河口碳输运过程在陆地生态系统碳循环中的作用。

承担单位：中国海洋大学

课题负责人：张龙军

主要承担人员：于增慧

经费比例：5%

课题5：长江河口碳通量及碳沉积过程

研究内容与目标：

阐明长江河口碳的输出通量、形态转化及向近海输运过程，建立河口向近海的碳输运模式，阐述沉积碳的来源和早期成岩作用过程，重建沉积柱中碳埋藏的历史演变，评估人为活动对河口碳输运和沉积过程的影响。

承担单位：国家海洋局第二海洋研究所

课题负责人：潘建明

主要承担人员：陈中原

经费比例：5%

课题6：陆地生态系统碳格局的遥感反演与时空尺度转换

研究内容与目标：

通过本项目的研究，建立符合中国实际情况的碳循环相关参数的反演算法,确定利用高光谱遥感反演碳循环相关信息的方法论，建立适合我国陆地生态系统的