中国陆地生态系统碳氮循环研究
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植物生物量与器官间的 关系与植物大小有关 不同类型植物的生物量 分配比例有显著差异 叶比例：裸子植物> 被子植物 根比例：禾本科>非 禾本科
Pooter et al., New Phyto.
2017/10/18 8
乔木生物量分配模式与气候的关系(中国)
随温度升高，树干生物量比例线性增加，树枝和树叶比例先增加后减少， 树根比例线性减少 随降水增加，树干生物量比例线性增加，树枝和树叶比例线性减少，树 根比例先减少后增加
根茎比随气候的变化
Luo, Wang, et al. For. Eco. Mgt
最优分配理论（OPT）
• 植物会将较多物质分配给获取限制资源 的器官
– 根茎比随温度和降水增加而下降，即植物在高温 和多雨环境下，水分和养分供应增加，只需要将 较少的生物量分配到地下器官，就足以获取地下 资源。 – 根茎比随水分也有呈U字型变化，在水分较少时， 根茎比随水分下降，但当水分充足后，地下养分 供应可能会成为限制因素，从而根茎比随水分增 加而增加。
È Ü ¶ ¼ Ã ï Ì Ö Î ² Vegetaion carbon density (Mg/ha)
80 60 40 20 0 0 500
È ¿ Ë Ú Ã Ü ¶ È population density (Ind..km -2 ) y = -9.8386Ln(x) + 75.133 R 2 = 0.6385
年增固碳量 (Mt C)
实施面积 (万平方公里)
27.30 3.17 8.39 14.27
年增固碳量 (Mt C)
71.08 7.13 18.99 37.60
73.46 11.13 94.99 95.46
速生丰wk.baidu.com林
森林自然保护区
13.33
9.74
40.20
22.98
13.33
0
40.20
0
合计
133.27
1000
Wang et al., 2005
林业六大工程（2000~2010）项目 实施完成后中国年增固碳量
总项目 （包括造林和封山） 人工和飞播造林 （新增的森林面积）
项目 退耕还林工程工程 环北京风沙源治理 天然林保护工程 防护林工程
实施面积 (万平方公里)
31.98 4.94 38.88 34.40
2017/10/18
7
中国森林生物量积累速率随气候的变化
图 3.4 群落活生物量与气候的关系
纬度每增加1o，群落活生物量平均降低4.77 Mg/ha（从南到北降低了约 3.0倍）。 年均温度和年均降水量每增加1oC和100mm，群落活生物量平均增加3.32 Mg/ha和7.71 Mg/ha（或者说从-5oC到22oC增加了约1.4倍，从200mm到 2300mm增加了约2.7倍）。
中国陆地生态系统碳氮循环研究
王效科
主要工作
• 二氧化碳交换 • 甲烷排放 • 氧化亚氮排放
固碳潜力
• 在中国，由于长期的碳贮量已经处于一种 较的人类活动干扰，陆地生态系统低的水 平，固碳潜力很大。 • 森林植物的碳贮量
– 现实3.72 Pg C – 潜在8.41 Pg C – 44.3%
中国森林植被碳库分布
气候对生物量影响机制－全球尺度
随温度升高，树叶生物量比例线性增加，树根生物量比例 下降，随水分变化不显著 原因
最优分配理论：温度升高水分养分供应增加，根分配减少 器官周转率：更新快，生物量分配比例就小
Reich, Luo, PNAS, 2014
植物生物量分配生活型间差异－全球尺度
338.22
66.45
175.00
森林生态系统生物量及其器官分配
• 收集1607 条数据 • 500 余篇文献
表 3.7 中国森林生态系统生物量按森林类型统计（Mg/ha） Table 3.7 Statistics of forest biomass grouped by forest type 森林类型 云冷杉林 落叶松林 油松林 其他温性针叶林 杉木林 柏木林 马尾松林 其他暖性针叶林 典型落叶阔叶林 杨桦林 亚热带落叶阔叶林 典型常绿阔叶林 常绿速生林 其他常绿阔叶林 热带林 温带针阔混交林 亚热带针阔混交林 n Mean SD 191.98 54.99 39.86 37.34 60.22 60.11 74.48 48.73 81.25 83.12 67.30 97.10 60.91 82.65 161.10 74.46 56.93 Min 5.79 12.41 8.34 8.76 3.20 2.14 4.39 1.87 3.77 2.95 7.31 9.75 7.65 28.45 5.79 11.16 6.65 Max 1433.20 265.11 224.42 240.98 549.19 266.00 345.42 222.11 442.61 383.90 237.00 412.90 403.01 324.84 625.35 296.73 236.36 n Mean SD 246.34 73.92 54.44 48.55 71.21 70.42 87.95 57.04 106.87 49.67 87.00 121.46 60.15 112.04 172.77 98.16 65.64 Min 9.19 21.62 9.28 10.70 4.60 2.74 5.21 4.63 6.14 3.53 10.31 39.46 23.51 35.92 7.55 14.14 8.53 Max 1564.30 306.89 250.08 293.52 644.08 303.00 400.25 246.27 515.75 196.71 301.95 512.50 308.28 395.96 683.29 369.54 251.40 乔木层地上 53 166.29 116 92.05 124 58 336 50 130 105 77 103 28 72 136 33 39 58 89 62.34 62.55 83.39 78.73 100.87 79.36 93.46 84.19 88.64 133.75 80.21 132.42 184.34 104.19 86.04 乔木层总量 37 198.76 62 135.89 87 41 268 46 92 64 58 41 22 53 95 25 28 48 71 84.63 75.38 102.67 102.22 115.40 109.61 128.86 75.98 109.52 171.97 95.44 175.08 198.56 139.37 114.66
Pooter et al., New Phyto.
2017/10/18 8
乔木生物量分配模式与气候的关系(中国)
随温度升高，树干生物量比例线性增加，树枝和树叶比例先增加后减少， 树根比例线性减少 随降水增加，树干生物量比例线性增加，树枝和树叶比例线性减少，树 根比例先减少后增加
根茎比随气候的变化
Luo, Wang, et al. For. Eco. Mgt
最优分配理论（OPT）
• 植物会将较多物质分配给获取限制资源 的器官
– 根茎比随温度和降水增加而下降，即植物在高温 和多雨环境下，水分和养分供应增加，只需要将 较少的生物量分配到地下器官，就足以获取地下 资源。 – 根茎比随水分也有呈U字型变化，在水分较少时， 根茎比随水分下降，但当水分充足后，地下养分 供应可能会成为限制因素，从而根茎比随水分增 加而增加。
È Ü ¶ ¼ Ã ï Ì Ö Î ² Vegetaion carbon density (Mg/ha)
80 60 40 20 0 0 500
È ¿ Ë Ú Ã Ü ¶ È population density (Ind..km -2 ) y = -9.8386Ln(x) + 75.133 R 2 = 0.6385
年增固碳量 (Mt C)
实施面积 (万平方公里)
27.30 3.17 8.39 14.27
年增固碳量 (Mt C)
71.08 7.13 18.99 37.60
73.46 11.13 94.99 95.46
速生丰wk.baidu.com林
森林自然保护区
13.33
9.74
40.20
22.98
13.33
0
40.20
0
合计
133.27
1000
Wang et al., 2005
林业六大工程（2000~2010）项目 实施完成后中国年增固碳量
总项目 （包括造林和封山） 人工和飞播造林 （新增的森林面积）
项目 退耕还林工程工程 环北京风沙源治理 天然林保护工程 防护林工程
实施面积 (万平方公里)
31.98 4.94 38.88 34.40
2017/10/18
7
中国森林生物量积累速率随气候的变化
图 3.4 群落活生物量与气候的关系
纬度每增加1o，群落活生物量平均降低4.77 Mg/ha（从南到北降低了约 3.0倍）。 年均温度和年均降水量每增加1oC和100mm，群落活生物量平均增加3.32 Mg/ha和7.71 Mg/ha（或者说从-5oC到22oC增加了约1.4倍，从200mm到 2300mm增加了约2.7倍）。
中国陆地生态系统碳氮循环研究
王效科
主要工作
• 二氧化碳交换 • 甲烷排放 • 氧化亚氮排放
固碳潜力
• 在中国，由于长期的碳贮量已经处于一种 较的人类活动干扰，陆地生态系统低的水 平，固碳潜力很大。 • 森林植物的碳贮量
– 现实3.72 Pg C – 潜在8.41 Pg C – 44.3%
中国森林植被碳库分布
气候对生物量影响机制－全球尺度
随温度升高，树叶生物量比例线性增加，树根生物量比例 下降，随水分变化不显著 原因
最优分配理论：温度升高水分养分供应增加，根分配减少 器官周转率：更新快，生物量分配比例就小
Reich, Luo, PNAS, 2014
植物生物量分配生活型间差异－全球尺度
338.22
66.45
175.00
森林生态系统生物量及其器官分配
• 收集1607 条数据 • 500 余篇文献
表 3.7 中国森林生态系统生物量按森林类型统计（Mg/ha） Table 3.7 Statistics of forest biomass grouped by forest type 森林类型 云冷杉林 落叶松林 油松林 其他温性针叶林 杉木林 柏木林 马尾松林 其他暖性针叶林 典型落叶阔叶林 杨桦林 亚热带落叶阔叶林 典型常绿阔叶林 常绿速生林 其他常绿阔叶林 热带林 温带针阔混交林 亚热带针阔混交林 n Mean SD 191.98 54.99 39.86 37.34 60.22 60.11 74.48 48.73 81.25 83.12 67.30 97.10 60.91 82.65 161.10 74.46 56.93 Min 5.79 12.41 8.34 8.76 3.20 2.14 4.39 1.87 3.77 2.95 7.31 9.75 7.65 28.45 5.79 11.16 6.65 Max 1433.20 265.11 224.42 240.98 549.19 266.00 345.42 222.11 442.61 383.90 237.00 412.90 403.01 324.84 625.35 296.73 236.36 n Mean SD 246.34 73.92 54.44 48.55 71.21 70.42 87.95 57.04 106.87 49.67 87.00 121.46 60.15 112.04 172.77 98.16 65.64 Min 9.19 21.62 9.28 10.70 4.60 2.74 5.21 4.63 6.14 3.53 10.31 39.46 23.51 35.92 7.55 14.14 8.53 Max 1564.30 306.89 250.08 293.52 644.08 303.00 400.25 246.27 515.75 196.71 301.95 512.50 308.28 395.96 683.29 369.54 251.40 乔木层地上 53 166.29 116 92.05 124 58 336 50 130 105 77 103 28 72 136 33 39 58 89 62.34 62.55 83.39 78.73 100.87 79.36 93.46 84.19 88.64 133.75 80.21 132.42 184.34 104.19 86.04 乔木层总量 37 198.76 62 135.89 87 41 268 46 92 64 58 41 22 53 95 25 28 48 71 84.63 75.38 102.67 102.22 115.40 109.61 128.86 75.98 109.52 171.97 95.44 175.08 198.56 139.37 114.66