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文档简介
Lecture4:TerrestrialCarbonProcessI.CarbonStocksandFluxesinTerrestrialEcosystemsII.TerrestrialEcosystems
A.EcosystemConcept
B.EcosystemCarbonBalance(GPP,NPP,NEP,NBP)
III.MissingCarbonsinksFluxesandPoolsofCarbonontheEarthCarbonpool:Thereservoircontainingcarbon(carbonstock)Carbonflux:Therateofexchangeofcarbonbetween pools(i.e.reservoirs)Carbonsinks:Carbonreservoirsandconditionsthat take-inandstoremorecarbon(e.g.carbon sequestration)thantheyrelease.Carbonsources:Carbonreservoirsandconditionsthat releasemorecarbonthantake-inandstoreCarbonsequestration:TheuptakeandstorageofcarbonTerminologyPgC:
petagramsofcarbon(1PgC=1015gC=1billiontonsC)GtC:gitatonnesofcarbon(1GtC=1PgC)MtC:megatonnesofcarbon(1MtC=1012gC)TgC:teragramsofcarbon(1TgC=1MtC)
(1PgC=3.7Pgcarbondioxide)2).TheUnitsofCarbon1C=3.7CO21.TerrestrialecosystemsareimportantcomponentsintheglobalcarboncyclethatcreatemanyofthesourcesandsinksofCO2,(methane,andnitrousoxide);TheEcosystemConceptTheecosystemincluding“notonlytheorganism-complex,butthewholecomplexofphysicalfactorsformingwhatwecalltheenvironment”(Tansley,1935)Whittaker(1975)suggestedthat“anecosystemisafunctionalsystemthatincludesassemblageofinteractingorganisms(plants,animalsandmicrobes)andtheirenvironment,whichactsonthemandonwhichtheyact.”Ecosystem:
Bioticcommunity:
Plant,animal,microbialcommunity
Abioticenvironment:
atmosphere,soilandgeologicalsubstrate
2.Thedynamicsofterrestrialecosystemdependoninteractionsbetweenavarietyofbiogeochemicalcycles,particularlythecarboncycle,thecyclesofnutrientandwater.
Forexample:theinterconnectednessofthevariouslivingandnonlivingcomponentsofecosystemthatachangeinanyonewillresultsinasubsequentchangeinalmostallothers.3.
CarbonBalanceofTerrestrialEcosystem(4importantconcepts)GPP(GrossPrimaryProduction):
Thetotalamountofcarbonfixedintheprocessofphotosynthesisbyplantsinanecosystem,suchastandoftrees.
GlobaltotalGPP:120GtCyr-1(b)
NPP(NetPrimaryProduction):
Thenetproductionoforganicmatterbyplantsinanecosystem–thatis,GPPreducedbylossesresultingfromtherespirationofplants(autotrophicrespiration,Ra).
NPP=GPP-Ra
GlobaltotalNPP:60GtCyr-1(c)NEP(NetEcosystemProduction):
Thenetaccumulationoforganicmatterorcarbonbyanecosystem.
NEP=NPP-Rh(heterotrophic
respiration)
Rhincludeslossesbyherbivoryandthedecompositionoforganicdebrisbysoilbiota(=50GtCyr-1)GlobaltotalNEP:10
GtCyr-1
(NEPisalsocalledNEE-netecosystemexchange)(d)NBP(NetBiomeProduction):
Thenetproductionoforganicmatterinaregioncontainingarangeofecosystem(abiome).NBP=NEP–non-respiratoryClossesthroughecosystemdisturbances(harvest,forestfire,clearance,insectetc.)(bySchulze,E-DandM.Heimann,1998)GlobalNBP:issmall(about1PgCfor1989-1998)NEPandNBParekeyindicatorsusedtodescribetheannualnetCbalanceofforestecosystems
CO2Med.-termCarbonStorageGPP=120GtCyr-1NPP60GtCyr-1
NEP10GtCyr-1NBP±1GtCyr-1Short-termCarbonUptakeLong-termCarbonStoragePlantRespiration(60GtCyr-1)Decomposition(50GtCyr-1)Disturbance(9GtCyr-1)50%<5%0.5%CO2assimilation
4.CarbonStocksandFlowsinMajorBiomesofTerrestrialEcosystems·
-Totalecosystemarea:151.2106km2·
-Vegetationcarbon:500GtC·
-Soilcarbon:2000GtC·
-Totalterrestrialbiomes:2500GtC·
Forestscontainalargepartofcarbonstoredonland,intheformofbiomass(trucks,branches,foliage,rootsetc.)andintheformofsoilorganiccarbon.
·
Grasslandecosystemsstoremostoftheircarboninsoils,whereturnoverisrelativelyslow.
Wetlandsareimportantcarbonreservoirs.
-Undrainedpeatlandsinhighlatitude-Csinks (0.2-0.5tCha-1yr-1),but,sourcesofmethane(0.03-0.3tCH4ha-1yr-1);
-PeatlandsthataredrainedforagricultureorforafforestationreleasecarbonasCO2,Nosignificantmethanerelease.
Incroplands,carbonstocksareprimarilyintheformofbelow-groundplantorganicmatterandsoil
At干mo桑sp默he结ri惑c续ev疯id趁en炎ce茄o装f停la字rg流e尚ca熊rb幼on充e柏xc准ha怨ng维esby众t际he还b其io颠sp增he风re3)者.挠Ma话jo卵r奋ca熄rb兔on海p目oo叮ls突o暑n若th鸟e咸Ea拥rt极hTh志e宁Ea取rt晨h岩co敌nt盐ai纹ns内a挨bo忆ut菠1胖023g剑of逆c冬ar己bo万nAc掩ti父ve产s追ur蛮fa描ce侍P业oo源lsAt酿mo歇sp盾he乏re嫌:翠7.径5x墙1017g缓(魂=再75茶0戏Pg净)La锅nd巧p猪la认nt到s:爹6妙.1脊x烛1赌017g嫁(义=6我10轰P斤g)So在il柱s:黎1泛.6伶x顷1枝018g臣(郑=1乡丰,宿60湖0猾Pg雷)Oc禁ea劳n呈Di掏ss胡ol材ve掌d颂In比or争ga必ni伏c蓝ca择rb获on低:字3.针9拒x富1019g(s湾ur拦fa大ce福a现nd血d痰ee拒p裕oc肌ea户ns谁)勿(游=3拴9,微00姜0弓Pg妥)Fo灯ss瞧il荒F胖ue易ls爷a灯nd迟c具em们en卖t笑pr暑od名uc奶ti钱on幕:肤4熟x物1018忍(=4必,0剂00瓦P稳g)-Se吼di炭me比nt旁ar板y译ro钞ck笛sor填ga抓ni蜜c循co疤mp灵ou凶nd伪s:双1吊.5退6x答1022gca稿rb嫌on尼at炎e:疑6宰.5我x桂1兵022g4)惊.谅Ma附jo饲r满ca禽rb掏on绘f喷lu义xe贱s拐on渗t镰he裤E订ar绸thNP玻P羽(n颠et汁p懒ri带ma巷ry弃p耗ro肃du据ct舒io杏n)忙o拨n组la企nd窃:托~6猪0痛Pg赖yr司.-1-黄Ph仍ot柏os践yn贞th陡et赴ic恨U呀pt小ak到e劣–忘12迁0擦Pg逼y混r.-1-躲Pl助an扭t托Re击sp南ir徐at朗or感y矛Lo润ss庄-搅6蹈0疗Pg床y像r.-1So灶il撑R愁es食pi句ra蔬ti皆on渗-耍6素0贵Pg吉y是r.-1Fo毯ss续il隙F盛ue帆ls辣~狱5.问5弯Pg陈y选r.-1La茫nd仁U宴se庙C庆ha侨ng站es沉~黎1.体6偷Pg耳y屿r.-1Oc撕ea谱n雷Up臣ta但ke蔑(闸ph豪ys炼io捏ch都em选ic繁al稀d伤if雀fu僚si挨on扒)检~9毅2悼Pg画y拖r.-1Oc吉ea鹅n缠Re碎le处as敌e搜(p绩hy普si乘oc纳he场mi巧ca另l勿di从ff甚us段io加n)帆~总90思P角g啄yr掘.-1Tw调o熄im池po途rt房诚an篮t奥fa扶ct捎or织s厉co伯nt吐ri释bu良ti鞠nggl慰ob尝al软c惠ar时bo辟n缩慧bu驰dg秩et次sCo脑nt棍em损po油ra茎ry嫂c责ar仓bo坦n任cy它cl晋e江is妥c召on辟tr猫ol树le绒d轻pr升im卵ar万il街y辽byth固e落ra寄teat皱t蚕ha彼t葛ca粮rb穿on狭m漫ov帝es呈i啄n真an扎d溪ou糖t锻of娇t殃he傍se舱p积oo音ls碌,聋no捐t挖by扣t面he婶ir吊s续iz除e;Sm掘al欺l揪ch快an等ge犬i撞n轰th粉e虫ra金te说o寺f验la母rg雨e艺ca搅rb输on怕p害oo跃ls喘c宾an搞h热av庭ea熄dr杯am征at愁ic道i秋mp杨ac巾t戏on遥t投he乒a怒tm馒os滥ph楚er车ic抓C仇O2Fo战r蠢ex浊am薪pl作e:Ca失lc职iu引m陷ca幻玉rb陕on村at坛e喜in茧d优es渡er膨t螺so舰il通:再9惕30碑P纱g宣C异(9没30梳x存1015g萍C)Fl赌ux冶f顶ro辛m零th抛is修p盏oo羞l旁to缠a雕tm稀os赴ph转er象e:铲0粱.0孤02鲜3乌Pg植C塌yr–1(8屑5,完00资0利ye之ar随s递tu桑rn轰ov训er禽t毅im龄e!惧)Fo剖r踪蝶ex厅am大pl胞e:A坦0.安1%听i涂nc填re掉as祸e卵in启t胀he礼r见at情e治of它d旷ec蝇om反po旋si糕ti嘉on窝o蛛n辱la稼nd注,re雅le柜as五e顷ab周ou辟t榆0.对6劣Pg缎C候/龄yr话t苏o室th巾e浑at序mo晓sp宴he唯re2.爬T乎he椒M画is球si沉ng依C宴ar东bo须n米Si启nk盏sAt姿mo蜜sp疑he忘ri渗c玻Im兵ba粥la蕉nc爽e饼-吐th算e覆Mi枕ss惰in劳g件Ca饭rb更on王S播in小k?Ne埋t精so段ur与ce殃s累of喇C市O2to节t顿he何a弊tm驳os想ph国er肃e暮(i返n您un懒it宋s丹of艳1泽015g)Fo舍ss极il办F识ue慕ls碍-饱5骨.5鼓P局g族yr础.-1La秆nd泻U弄se伐C怎ha笑ng胳e位-另1.认6撕Pg炼y俭r.-1Ne凯t约si注nk都s们fo锦r善CO2fr兰om驾t更he灰a言tm堪os犯ph享er兵eAt颈mo盘sp豆he剥ri拾c晴In爬cr哄ea宾se烛~梦3.饥2给Pg蝇y时r.-1Oc原ea鬼ni挣c抵up办ta每ke纹(传in袋cr挤ea缺se志)炭~2闭.0削P盒g革yr位.-1Ne样t天ca赚rb催on求e状mi尘ss撤io摇ns帐=尽N弹et划c转ar挽bo额n极si载nk鼠sIm牙ba拳la划nc叔e姿~1胁.9每P吧g次yr炕.-1(u依nk串no矛wn刮c摊ar索bo缴n断si例nk闭s)(r执ef段.干19莲80喜t也o狼19活89法)Mi检ss卧in猎g膨Ca馆rb摆on燃S宝in短ks洞:Th谋e部im姥ba择la帆nc对e河be胆tw属ee粪n宪ca父rb哪on闲e酿mi鄙ss监io林ns惕a凭nd伪s矩in霉ks(o返f掘ab充ou舅t可1.程9蜡Pg适C堵y荡r-1fo呼r敞19慢80取’s雁)羽is或o贷ft辱en暮r调ef贴er足ee惕d颠toas阔t子he敏“央mi必ss召in袭g押ca干rb板on帝s窝in纳ks座”Hy皂po叛th漫es业is乳1歉:Th她er剩e释is浊a喉l码ar窄ge类t污er禁re结st抢ri扇al情s座in鞋ks贵f眼or披a鼻nt膏hr乡丰op擦og误en恨ic痕C壶O2in芒t馆he斗N漂or枣th洋er岭n朽He倘mi足sp水he功reHy滩po疮th胆es盏is狗2愧:Th金e秩oc滚ea妖n境ca俊rb摄on芹s及in屿ks晓w柳il波l峰co遮nt搭in麻ue尾t介o致in蜘cr掠ea刊se纵i悟n巩re胆sp和on败seto悼r田is车in仿g盼at艇mo啄sp优he励ri羡c颈co鱼nc五en脂tr落at糟io昂ns幕,献Bu叹t,立t辱he童r具at么e笑of掏i枣nc震re猾as熟ewi怨ll丙b巨e贝mo堡du祸la艘te统d锅by警c阀ha芒ng咸es顶i熄n滔oc科ea滥n框ci变rc娱ul械at遮io梅n,授b叶io弦lo干gyan男d分ch峰em抬is凝tr仿yFi薪nd述in愈g壮th循e泄Mi泛ss伸in石g抵Ca吧rb饶on并S刮in异ksTa逮ke捎ho阅me写m椒es驴sa惰ge躲:Tw织o煌Qu鲜es泼ti令on钟s1.维W碍ha运t牧ar组e千th芬e挑ev闹id唉en论ce殖s少in尚s怕up嫌po思rt倡o骑f揪th黎e或te抄rr丙es祝tr释ia嫂lca傅rb蹦on点s早in周ks授?2.签W菌ha蛮t扰ar庆e旷th径e格ma声jo心r抵fa和ct铸or捏s陷co旅nt锹ri鸭bu筛ti译ng派t伴he僻t积er献re弱st星ri写alca蚀rb伯on锈s唐in侦ks丈?A.迎E控xp杀ec鸡te都d孤CO2No朽rt粮h-捐So宰ut耗h萝Gr御ad陷ie仇nt突:Th躁e接sm酒al助le雾r远th侄an举e泄xp辅ec凑te回d后no柏rt绒h-伍so摸ut攻h呼gr雕ad拐ie拣nt纲o糟f摊at忆mo亚sp广he供ri晓c催CO2,脊co帜mb疼in昂eWi不th律d陕at甩a骑on聚t凝he敞p吃ar均ti链al茧p休re谨ss拉ur介e逃of队C至O2in控o走ce走an夸s帅ur取fa刃ce崖w浅at疑er贴s,哑s阿ug胳ge锤st以s监th亿atTh单er虫e巨is描a任l厚ar昆ge溜t明er念re浓st筑ri辫al蕉c肤ar圈bo供n透si钓nk蜓s羽at娇t利em颜pe汗ra池te奴l沈at得it傻ud杀es命i接n驾th葵eNo张rt张he挽rn横H康em灰is趁ph赞er揉e港(T瘦an悄s养et竖a篇l.芽,略19买90句)Ta竭ns移,耗P.拣,借I.数Y.劣F龄un袄g,邀a运nd荒T愚.棕Ta仓ka帖ha微sh巴i.甲1咐99际0.饮O宏bs草er烈va随ti绳on霸al殖c沫on桌st页ra抵in但ts怕o小n文th栽e件gl踪蝶ob伏al齿a烟tm梢os顽ph诸er赶ic祝C卷O2堡b厚ud谈ge迁t.Sc童ie杠nc量e,24悟7:健4威13例1-蚁14党38译.1.惨W距ha氏t胳ar殿e尝th伐e纵ev蒙id底en嫌ce诉s眉in煌s死up宰po负rt鹿o织f扇th愿e退te慌rr炕es毒tr愚ia妨l益ca刻rb君on岂s剪in丹ks殿?B.窗I榴so侮to爸pi膝c拍Fr你ac责ti漫on忧at礼io召n:Th东e太ex脸is梢te浙nc她e农of烟a吹l驱ar跳ge贞t浊er掠re桑st甚ri艰al穗s后in亚kat查n齿or跳th捐er绢n树la蜓ti豪tu西de催i丝式s贫su彩pp评or梨te李d坡by13C/12C肚ra扑ti士o毙me隆as佩ur罚em夸en间tin扎a握tm赴os长ph宫er露ic吐C习O2(C甩ia真is收e晕t裙al粱.,墙1爷99歪5)呼a窜nd旗b斥y漠me傻as肃ur绘em垄en驻ts臣o稻fth刃e清O2/N2ra遣ti啊o嚼(K锈ee顺li压ng找e碎t纵al省.,店1阁99脏6)贷.Ci碌ai原s,矛P著.,压P纺.P姜.娃Ta火ns牛,勇M.屋T抄ro标li米er墙,辣J.狠W.衫C振.短Wh弱it屿e,笼a定nd帆R剥.J蛛.爸Fr饶an稍ce焰y.索1宴99冻5.险A膨l记ar产ge岂n独or衰th只h玩em摊is困ph逃er灯ete员rr赠es磨tr杠ia战l贿CO铃2宫si它nk卧s竹in泡di腰ca半te偷d轨by朗t活he13C/12C慨ra抖ti蝴on敢o绒f幕at筝mo坑sp递he屑ri撒c葡CO撇2.论S烂ci致en激ce途:专26担9:住1库09炕8-腿11划02.Ke犯el筝in哗g,衡R侵.F光.,钞S宅.C崇.乳Pi犯pe惕r,左a偷nd歪M垄.帅He约im住an时n.道1诊99惩6.喘G漂lo朽ba赶l父an冲d稼he价mi页sp架he猴re样C笑O2玩s除in娘ks拌d恢ed吹uc捞ed舞f闸ro旷mch吵an躺ge婚s呈in齿a液tm躲os夕ph膛er布ic立O言2奋co率nc立en才tr辽at案io枕n.Na铲tu疤re忠,38械1:辛2笋18济-2窜21丧.C.养N流ew浆T眯ec仆hn裕iq课ue测o饶f抖Ed祸dy腔C池ov槽ar议ia腹nc曲e:Fl刻ux油m另ea扫su淘re围me盛nt齐s脏ob烂ta莫in迷ed犯b篇yth舞is鸽t艘ec呼hn轿iq凶ue救i根n已di轧ff窄er煎en廊t鹅ec扩os饱ys票te回ms填h遣av妹e思de艘mo续ns雁tr楚at积ed拿t智he霜a绘bi谈li滴tyof果s絮om但e寨fo斯re灶st河t屡o驻ac虫t名as杠s陷ig是ni债fi毁ca宋nt袄n房诚et功s隐in诉ks晃f寻or就a心tm宝os歪ph妙er蚂ic何C肺O2(W肆of扒sy援e售t英al笼.,雾1坟99践3)Wo仓fs趣y,帆S秘.C鲁e兄t祥al赢.转19前93气.袜Ne鞋t嗓ex难ch忽an踏ge编o骆f第CO迟2甚in缩慧a惯m抛id蚀-l快at鲜it羊ud既e冲f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