第13章 全球气候变化与森林生态系统碳循环

Chapter 13 Global Climatic Change and Carbon

Cycling of Forest Ecosystem

【本章提要】本章介绍了温室气体的种类与性质，温室效应及全球气候变化的基本概念；分析了全球气候变化对森林生态系统的潜在影响。叙述了全球碳循环及其相关过程，土壤呼吸速率及其影响因素。从森林生态系统与碳通量角度分析了森林在全球碳循环中的作用。

13.1温室气体与气候变化

13.1 Greenhouse gases and climatic change

13.1.1温室效应与温室气体

由于大气对太阳短波辐射吸收很少，易于让大量的太阳辐射透过而到达地面，同时大气又能强烈吸收地面长波辐射，使地面辐射不易逸出大气，大气还以逆辐射返回地面一部分能量，从而减少地面的失热，大气对地面的这种保温作用，称为“大气保温效应”，习惯上称温室效应。

大气成分中水汽、液态水、二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)及臭氧(O₃)均可吸收地面长波辐射，由于人类活动产生的新的大气成分氟里昂或氯氟烃类化合物(CFCs)、氢代氯氟烃类化合物(HCFCs)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)、六氟化硫(SF₆)也能吸收地面长波辐射使大气增温，这些气体统称为温室气体。

13.1.2温室气体的源与汇

温室气体的源(Source)是指温室气体成分从地球表面进入大气或者在大气中由其他物质经化学过程转化为某种气体成分；温室气体的汇(Sink)则是指一种温室气体移出大气到达地面或逃逸到外部空间或者是在大气中经化学过程不可逆转地转化为其他物质成分。

13.2全球碳循环及相关过程

13.2 Global carbon cycling and related processes

13.2.1地球上的主要碳库

13.2.2全球碳循环

13.2.3陆地生态系统碳库

13.2.4土壤呼吸

(1)全球土壤呼吸速率

土壤呼吸是指土壤释放CO2的过程，主要包括植物的根系呼吸、微生物的分解作用和土壤动物的呼吸。

(2)影响土壤呼吸的因素

参考以下文献进行讲解：

[1]陈 璟, 杨 宁. 衡阳紫色土丘陵坡地不同恢复阶段土壤基础呼吸及代谢熵的变化[J]. 热带亚热带植物学报, 2013, 21(6): 514-520.

13.3森林在全球碳循环中的作用

13.3 Forest roles in global carbon cycling

13.3.1全球森林碳库及碳通量

13.3.2中国森林生态系统碳库的分配特征

13.3.3适应全球气候变化的森林碳管理对策

(1)对现有森林进行保护式管理，即从根本上实施天然林保护政策，改变采伐管理制度，减缓并最终制止毁林，防治森林火灾和病虫害，保护森林，尽量减少人为及自然的破坏；(2)通过管理扩大碳贮存，其中包括增加天然林、人工林、农林综合生态系统的面积和碳密度，增加木材产品，特别是耐久、耐用的木材产品，扩大碳存贮，增大土壤碳贮存等；(3)替代式管理经营，即通过大力发展薪碳林等，以减少或替代矿物燃料，积极推广太阳能、风能、水能等可再生能源和其它替代能源，以减少温室气体排放；或向长寿命木材产品转移；(4)发展为适应未来全球气候增暖的经营管理策略，其中包括选育良种，营造温暖性耐旱树种，间伐和轮伐期经营对策等。

13.4全球气候变化对森林生态系统的潜在影响

13.4 Potential impacts of global climatic change on forest ecosystems

13.4.1热带森林系统

13.4.2温带森林

13.4.3寒温带森林

 

复 习 思 考 题

(1)什么是温室效应？温室气体主要有哪些种类？

(2)试述碳的生物地球化学循环过程。

(3)影响土壤呼吸速率的因素有哪些？

(4)简述森林碳管理对策及其意义。

(5)试分析全球气候变化对温带森林的潜在影响。

 

本 章 推 荐 阅 读 书 目

[1]方精云主编. 全球生态学: 气候变化与生态响应[M]. 北京: 高等教育出版社, 施普林格出版社, 2000.

[2]孙儒泳, 李庆芬等编著. 基础生态学[M]. 北京: 高等教育出版社, 2003.

[3]Kimmins J. P. 曹福亮编译. 森林生态学[M]. 北京: 中国林业出版社, 2005.