陆地生态系统碳氮水循环的关键耦合过程及其生物调控机制探讨_于贵瑞.pdf

中国生态农业学报 2013 1 21 1 Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jan. 2013, 21(1): 1−13 DOI: 10.3724/SP.J.1011.2013.00001 陆地生态系统碳−氮−水循环的关键耦合过程 及其生物调控机制探讨* 1 1 1 2 3 于贵瑞 高 扬 王秋凤 刘世荣 申卫军 (1. 中国科学院地理科学与资源研究所 生态系统网络观测与模拟重点实验室 CERN 综合研究中心 北京 100101; 2. 中国林业科学研究院 北京 100091; 3. 中国科学院华南植物园 广州 510650) 陆地生态系统碳循环、氮循环和水循环是全球变化科学研究的三大主题, 而陆地生态系统碳−氮−水 耦合循环过程及其生物调控机制则是全球变化生态学研究的前沿性科学问题。目前, 对陆地生态系统碳−氮− 水耦合循环过程及其调控机制认识的不足是制约评估陆地增汇/减排效果, 预测分析全球变化对生态系统生产 力和固碳功能影响的瓶颈性问题。本文在综合分析陆地生态系统碳−氮−水循环的耦合过程基础上, 论述了制 约生态系统碳−氮−水循环空间格局耦联关系的生物地理学机制, 制约典型生态系统碳−氮−水循环耦合关系的 生物生理生态学机制, 以及典型生态系统碳−氮−水耦合循环的关键生物物理和生物化学过程。重点评述了生 态系统碳−氮−水耦合循环的主要过程及其生物调控机制研究进展, 包括: (1)植物叶片冠层生物学过程和根系 冠层生物学过程及其对生态系统碳−氮−水耦合循环控制机制, 以及二者之间的关联与互作关系; (2)土壤微生 物功能群网络及其对碳−氮循环过程的影响; (3)生态系统碳−氮−水交换通量的时空变化规律, 以及生态系统的 生态化学计量学理论与实践。本文最后还简要介绍了国家基金委重大研究项目“森林生态系统碳−氮−水耦合循 环的生物控制机制” 的研究思路及其主要研究内容。期望能够通过这些探讨对推动我国该研究领域的基础理论 建设和新技术发展有所贡献。 陆地生态系统 碳−氮−水耦合循环 生物调控机制 叶片冠层 根系冠层 土壤微生物功能群网络 : S18; S19 : A : 1671-3990(2013)01-0001-13 Discussion on the key processes of carbon-nitrogen-water coupling cycles and biological regulation mechanisms in terrestrial ecosystem 1 1 1 2 3 YU Gui-Rui , GAO Yang , WANG Qiu-Feng , LIU Shi-Rong , SHEN Wei-Jun (1. Synthesis Research Center of CERN, Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling, Institute of Geographic Science