自工業(yè)革命以來，人類對(duì)化石燃料的消耗，導(dǎo)致CO2等溫室氣體被大量釋放，大氣中CO2濃度從1750 年約278μmol/ mol 增加到2021 年11 月的415.01μmol/ mol(www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends )， 從2006 年開始中國取代美國成為世界上最大的CO2排放國 ，2020 年的碳排放量約為10.7Pg(1 Pg＝1015g＝10 億t)CO2當(dāng)量，占同年全球排放量的31％ ，未來中國實(shí)現(xiàn)碳中和所需的碳減排壓力遠(yuǎn)超過世界上其他任何一個(gè)發(fā)達(dá)國家 。 為此，2020 年我國提出:“二氧化碳排放力爭在2030年達(dá)到峰值，2060 年實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)”，這不僅是實(shí)現(xiàn)我國自身可持續(xù)發(fā)展的需求，也是展現(xiàn)我國作為負(fù)責(zé)任大國的作為和擔(dān)當(dāng)。 減少CO2排放和增加碳匯是最主要的兩種實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)的手段，而碳匯增加的重點(diǎn)在于提高生態(tài)系統(tǒng)的質(zhì)量和穩(wěn)定性，鞏固提升生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力。生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)根據(jù)排放和吸收之間的關(guān)系可以分為碳源和碳匯，其中碳源表示生態(tài)系統(tǒng)的排放量大于吸收量，而碳匯則表示生態(tài)系統(tǒng)的吸收量大于排放量。 根據(jù)最新的生態(tài)系統(tǒng)碳匯的定義:“生態(tài)系統(tǒng)碳匯是指不同生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)關(guān)聯(lián)共同對(duì)于全球生態(tài)系統(tǒng)碳平衡的作用，不僅包括傳統(tǒng)的植樹造林、增加綠化面積等措施對(duì)于碳吸收的貢獻(xiàn)，也包括草原、濕地、海洋等生態(tài)系統(tǒng)吸收大氣中二氧化碳的過程，同時(shí)也涵蓋土壤、永久性凍土固定的碳儲(chǔ)量” 。 中國陸地生態(tài)系統(tǒng)占全球陸地面積的6.4％，其凈CO2的吸收量占全球吸收量的10％—30％，是全球和區(qū)域碳循環(huán)及其模式研究的重點(diǎn)地區(qū)。 根據(jù)預(yù)測，在2060 年中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯潛力將達(dá)到0.36 Pg C/a，抵消的同期化石燃料燃燒和工業(yè)活動(dòng)導(dǎo)致的碳排放的比例將達(dá)到43％ 。 因此，在中國開展陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯研究不僅是改進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)管理、保障生態(tài)安全的急迫需求，同時(shí)也為實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)路線圖和時(shí)間表提供科學(xué)基礎(chǔ) 。

    近年來，隨著科技水平的進(jìn)步，適用于不同時(shí)空尺度的碳匯水平觀測技術(shù)和碳匯強(qiáng)度評(píng)估方法不斷地得到發(fā)展和完善。 在全球尺度和中國尺度的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯評(píng)估研究中，國內(nèi)外發(fā)表了大量的基于不同估算方法的文章(表１)，根據(jù)數(shù)據(jù)的來源及模型方法的原理可以將陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯方法分為“自下而上”(bottom-up)和“自上而下”(top-doen)兩類 。 “自下而上”方法利用地面調(diào)查數(shù)據(jù)、氣象觀測數(shù)據(jù)，使用模型方法模擬區(qū)域或全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯，主要包括地表植被生物量和土壤碳的地面調(diào)查與清查方法、渦度相關(guān)法、生態(tài)過程模型等方法 。 常用的模型包括通過溫度、降水等氣候因子，海拔、坡度、坡向、經(jīng)緯度等地理因子與植被生物量、蓄積量之間的關(guān)系來估算陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。通過考慮植被生長與光能利用效率(光合有效輻射)以及植被內(nèi)部生理生態(tài)過程(光合作用、呼吸作用等)來估算陸地生態(tài)系統(tǒng)尺度生產(chǎn)力的生態(tài)過程模型 。 “自上而下”方法主要利用碳同化反演技術(shù)，基于不同平臺(tái)的(地基平臺(tái)、航空遙感平臺(tái)、衛(wèi)星遙感)大氣溫室氣體濃度觀測，結(jié)合氣象場數(shù)據(jù)和大氣輻射傳輸模型計(jì)算陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯強(qiáng)度 ，常用的方法有基于大氣CO2濃度的碳同化方法以及衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)反演方法。

    本文根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)碳匯評(píng)估的“自下而上”和“自上而下”兩種途徑，分析討論不同方法在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯估算中的應(yīng)用、以及各方法的優(yōu)勢及缺陷，闡明主要驅(qū)動(dòng)因子對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的影響?？偨Y(jié)中國陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯特征及主要影響因素，最后，基于目前研究存在的挑戰(zhàn)，展望了新的理論、方法和技術(shù)手段在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯研究中的應(yīng)用，為更準(zhǔn)確的估算陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯、更好的支撐國家碳中和行動(dòng)方案的制定和實(shí)施提供參考。

　 “自下而上”碳匯估算方法
 樣地清查法
     利用清查法評(píng)估陸地生態(tài)系統(tǒng)的研究包括多個(gè)方面:基于生物量組分的碳匯估算，生態(tài)系統(tǒng)各組分碳匯水平評(píng)估，陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯強(qiáng)度的評(píng)估和碳匯強(qiáng)度的變化趨勢。 郭兆迪等根據(jù)中國多期森林資源清查數(shù)據(jù)，按照不同森林類型分別統(tǒng)計(jì)天然林、人工林、經(jīng)濟(jì)林和竹林的面積和蓄積數(shù)據(jù)，利用生物量轉(zhuǎn)換因子法計(jì)算了中國 1977—2008 年間森林生物量的碳匯情況，得到天然林和人工林(63.3 Tg C/a(1Tg ＝ 1012g))、經(jīng)濟(jì)林(4.0 Tg C/a)和竹林(2.9 Tg C/a)的年平均碳匯 。 方精云等根據(jù)清查數(shù)據(jù)估算了 1981—2000 年間中國陸地生態(tài)系統(tǒng)各組分(森林、草地、灌木叢、農(nóng)作物、土壤)碳匯，認(rèn)為森林生態(tài)系統(tǒng)的森林生物量、地表凋落物、木質(zhì)殘?bào)w和土壤有機(jī)碳等組分整體表現(xiàn)出明顯的碳匯，并肯定了我國植樹造林、人工林面積增加對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳匯的重要貢獻(xiàn)[ 。 由全球變化研究國家重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)支持的研究結(jié)果表明:2004—2008 年間中國森林凋落物碳和木質(zhì)殘?bào)w的碳儲(chǔ)量為(925±54) Tg，1988—2008 年，森林凋落物碳和木質(zhì)殘?bào)w的年平均碳匯為(925±54)Tg C/a 。 在對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯潛力預(yù)測上，劉迎春等基于國家林業(yè)和草原局第一至六次森林資源清查數(shù)據(jù)，采用蓄積量—生物量轉(zhuǎn)換方程，探討了在基線情景下(氣候條件、干擾情況、管理方式、森林面積、樹種組成情況不變)2000—2200 年森林碳儲(chǔ)量變化 ；Zhang 等在基于森林生物量碳密度恒定的情況下，探討了 2000—2025 年間在“退耕還林還草”環(huán)境保護(hù)政策引導(dǎo)下，森林和草地面積增加的條件下陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯變化 。 Pan 等通過收集全球不同地區(qū)的森林調(diào)查數(shù)據(jù)以及歷史觀測數(shù)據(jù)，估算了全球森林在 1990—2007 年間碳匯強(qiáng)度變化，前十年(1990—1999)的全球凈森林碳匯強(qiáng)度為(1.0±0.8) Pg C/a，后期(2000—2007)的碳匯強(qiáng)度略高于前十年為(1.2±0.8) Pg C/a 。 基于樣地清查法的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯評(píng)估方法明確、技術(shù)簡單，可以直接獲得最為準(zhǔn)確和可靠的數(shù)據(jù)。 但陸地生態(tài)系統(tǒng)具有較高的空間異質(zhì)性，需要較廣的空間范圍和較為精確的采樣精度，一般都需要靠抽樣方法進(jìn)行總體精度控制，工作量大，耗時(shí)長，而且樣地清查法沒有考慮陸地生態(tài)系統(tǒng)的全部類型，該方法多側(cè)重于森林、草地生態(tài)系統(tǒng)等占比較高的生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)于灌叢、濕地、荒漠、凍土、城市等生態(tài)系統(tǒng)的觀測數(shù)據(jù)則較少，如中科院實(shí)施的“碳專項(xiàng)”項(xiàng)目耗時(shí)5年在全國也僅調(diào)查了 14371 個(gè)調(diào)查樣方(森林樣方 7800個(gè)，草地樣方 4030個(gè)，灌叢樣方 1200 個(gè)，農(nóng)田樣方1341個(gè))，且并未涵蓋所有的陸地生態(tài)系統(tǒng) 。 此外，基于樣地清查法的碳匯通常基于碳儲(chǔ)量的年變化量計(jì)算得到，碳儲(chǔ)量的年變化量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量，碳匯測定誤差較大；同時(shí)該方法沒有考慮生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的土壤呼吸、水蝕、風(fēng)蝕等因素造成的碳的橫向轉(zhuǎn)移過程。

渦度相關(guān)方法
    渦度相關(guān)法是基于微氣象理論的目前唯一能直接測量大氣與植被冠層及土壤間物質(zhì)循環(huán)和能量交換的觀測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)尺度的溫室氣體交換、能量平衡和生產(chǎn)力等功能與過程涉及的生態(tài)現(xiàn)象觀察、生態(tài)要素觀測、生態(tài)系統(tǒng)功能變化觀測的融合 。 目前全球通量觀測網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟(FLUXNET)建立起 900多個(gè)觀測樣點(diǎn)，形成全球性和區(qū)域性的覆蓋不同氣候帶和植被區(qū)系的通量觀測網(wǎng)絡(luò)，包括美國通量網(wǎng)、歐洲通量網(wǎng)、亞洲通量網(wǎng)、中國通量網(wǎng)等共 42個(gè)國家、23個(gè)區(qū)域性通量研究網(wǎng)絡(luò) 。 中國陸地生態(tài)系統(tǒng)通量觀測研究網(wǎng)絡(luò)(ChinFLUX)于2002 年建成，截止目前擁有80 多個(gè)臺(tái)站，包括森林、草地、農(nóng)田、濕地、荒漠、水域生態(tài)系統(tǒng) ，通過應(yīng)用微氣象法進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng) CO2和水熱通量長期定位觀測的關(guān)鍵技術(shù)，為全球碳平衡與全球變化研究提供中國典型陸地生態(tài)系統(tǒng)碳、水汽、氮通量的長期觀測數(shù)據(jù)。

     通過構(gòu)建區(qū)域、國家及全球尺度的通量觀測網(wǎng)絡(luò)，可以研究不同時(shí)間尺度和空間尺度的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯強(qiáng)度。 Fu 等通過借助歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(ECMWF)1979—2013 年間的 CO2通量觀測數(shù)據(jù)，并結(jié)合地面植被數(shù)據(jù)定量分析了此間北半球、南半球和全球尺度的陸地生態(tài)系統(tǒng) NEP(Netecosystemprouductivity)長期趨勢與年際變異的特征規(guī)律，發(fā)現(xiàn)從長期趨勢來看，北半球和南半球?qū)θ?NEP 貢獻(xiàn)率相當(dāng)，年際變化上，北半球的貢獻(xiàn)率更大(58％) 。 Pieter 等通過收集陸地和海洋的 CO2的碳通量數(shù)據(jù)，使用大氣環(huán)流模型(generalcirculationmodel(GCM))計(jì)算了 1981—1987年間全球陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源匯水平，認(rèn)為陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯水平遠(yuǎn)高于海洋生態(tài)系統(tǒng) 。 在區(qū)域尺度上，Yu 等根據(jù)碳通量觀測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):相同緯度的中國及東亞地區(qū)的亞熱帶森林碳匯能力要高于北美及歐洲地區(qū)森林碳匯量，Chen 等的研究結(jié)果則表明亞熱帶和溫帶森林的碳匯能力要高于熱帶雨林地區(qū)和北方森林地區(qū) 。 此外，渦度相關(guān)碳通量技術(shù)也應(yīng)用于不同氣候區(qū)和植被類型的生態(tài)系統(tǒng)碳匯強(qiáng)度研究，包括寒帶草原和溫帶草原 、森林生態(tài)系統(tǒng) 、濕地生態(tài)系統(tǒng)、荒漠生態(tài)系統(tǒng)。 基于渦度相關(guān)方法的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯研究，可以實(shí)施監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)尺度上的陸地與大氣碳交換，減少樣地清查法中的數(shù)據(jù)誤差，長期的點(diǎn)位觀測可以規(guī)避生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的短期波動(dòng)帶來的不確定性，有利于探討生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過程對(duì)氣候變化的相應(yīng)機(jī)制。 但是，渦度相關(guān)方法設(shè)備布設(shè)要求高，下墊面地形復(fù)雜的情況會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行，且周圍會(huì)有建筑物限高要求;通量塔數(shù)量偏少、設(shè)置不合理、覆蓋范圍小不能完全反映測量生態(tài)系統(tǒng)的景觀異質(zhì)性;因渦度測量儀器和工作原理的缺陷，觀測數(shù)據(jù)存在缺失，不能記錄到光合作用的碳吸收和呼吸的作用的碳排放數(shù)據(jù)，對(duì)于空缺碳通量數(shù)據(jù)的填補(bǔ)不同方法誤差較大;儀器還不能準(zhǔn)確區(qū)分記錄的異常數(shù)據(jù)是生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的真實(shí)擾動(dòng)數(shù)據(jù)還是無效記錄數(shù)據(jù);由于夜間的湍流被抑制會(huì)導(dǎo)致測量系統(tǒng)響應(yīng)不足，測量數(shù)據(jù)值偏低，測量數(shù)據(jù)存在偏移現(xiàn)象(植被在休眠期和非光合作用時(shí)期記錄到 CO2吸收現(xiàn)象) ;對(duì)地表可用能量存在低估現(xiàn)象，能量平衡不閉合。

　陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯驅(qū)動(dòng)因子

     通過對(duì)近年來中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯研究的文獻(xiàn)進(jìn)行梳理，總結(jié)相關(guān)的研究方法和結(jié)果，通過“自下而上”和“自上而下”兩種方法估算的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯大小為(0.07—1.91)Pg C/a ，其中，基于樣地清查法估算的碳匯介于(0.13—0.31)Pg C/a，基于渦度相關(guān)法估算的中國區(qū)域碳匯介于(0.18—1.91)Pg C/a，基于模型法模擬的碳匯為(0.07—0.29)Pg C/a ，“自上而下”方法反演得到的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯為(0.28—1.11)Pg C/a 。 通過比較兩類碳匯估算方法可以看出，基于不同方法的我國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯水平存在著明顯的差異，“自上而下”方法計(jì)算的碳匯要普遍高于“自下而上”方法，這主要是因?yàn)椤白陨隙隆狈椒僭O(shè)化石燃料和非生物質(zhì)燃料燃燒完全釋放為CO2，未考慮其他的污染氣體和非氣態(tài)碳化合物，從而高估了大氣中CO2的排放量，而基于“自下而上”的方法對(duì)于森林產(chǎn)品收獲、水體沉積等從陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫中轉(zhuǎn)移部分缺乏考慮 ；此外，對(duì)于陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯計(jì)算也存在很大的不確定性:對(duì)于森林定義的不同統(tǒng)計(jì)的森林面積也有區(qū)別，森林碳匯往往只針對(duì)連片的森林喬木，對(duì)經(jīng)濟(jì)林、灌木林和其他類型林木較少納入計(jì)算，這造成了森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯水平的低估 。 從中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯強(qiáng)度歷史變化趨勢來看，學(xué)者對(duì)20 世紀(jì)后半葉中國陸地碳匯變化有著較大的爭議，一些研究認(rèn)為從60 年代到90 年代，碳匯水平呈微弱的下降趨勢，而有些研究則認(rèn)為碳匯不存在明顯的變化 。 對(duì)于21世紀(jì)以來的碳匯水平，大多數(shù)研究都認(rèn)同中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯強(qiáng)度在增加 。 通過對(duì)未來碳匯水平的預(yù)測，到2060年中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯強(qiáng)度介于(0.19—0.52)Pg C/a，將會(huì)抵消2.8—18.7％的碳排放，為我國實(shí)現(xiàn)“碳中和”發(fā)揮著舉足輕重的作用。

    在中國，氣候因素對(duì)于陸地碳匯的驅(qū)動(dòng)作用要高于其他因素。 Zhang 等基于碳通量數(shù)據(jù)使用６個(gè)生態(tài)系統(tǒng)碳匯模型定量分析了中國陸地碳匯年際變化的區(qū)域貢獻(xiàn)與氣候變化之間的關(guān)系，結(jié)果表明中國季風(fēng)區(qū)對(duì)全國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的年際變化起主導(dǎo)作用(86％)，相較于其它區(qū)域的氣候因子，降水的年際變異對(duì)碳匯年際變異的貢獻(xiàn)最大(23％) 。 Fang 等利用基于NOAA 時(shí)間序列數(shù)據(jù)獲取的歸一化植被指數(shù)(NDVI)研究了1982—1999 年間中國植被活動(dòng)的變化特征及驅(qū)動(dòng)因素，結(jié)果表明18 年間全國NDVI 增加了7.4％，其主要的驅(qū)動(dòng)因素在于溫度的升高、夏季降水的增加和農(nóng)業(yè)活動(dòng)的增強(qiáng) 。 通過對(duì)中國1982—2010年間陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯變化及驅(qū)動(dòng)因素分析，發(fā)現(xiàn)氣候因素效應(yīng)的貢獻(xiàn)率為56.3％，其次是氮沉降(11.3％)和大氣CO2 濃度增加(8.6％) 。 盧學(xué)鶴等利用衛(wèi)星遙感估算的大氣氮沉降數(shù)據(jù)、衛(wèi)星柱濃度數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)模擬了氮沉降對(duì)于我國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的影響，研究表明在21世紀(jì)初期，大氣氮沉降使中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯增加了0.0469 Pg C/a。 我國所屬的北半球大部分地區(qū)為全球氮沉降的高值區(qū)域 。

   土地利用管理也是中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的主要影響因素。 當(dāng)前土地利用/ 覆蓋變化主要包括兩個(gè)方面，一方面隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化進(jìn)程需要的國土開發(fā)導(dǎo)致的林地、耕地、草地面積減少、建設(shè)用地增加，對(duì)1980—2010 年間我國陸地生態(tài)系統(tǒng)土地利用變化的研究表明，30年間因林地、耕地面積減少和城市用地的增加造成了279Tg C  的損失 。 另一方面受益于天然林資源保護(hù)工程、退耕還林還草、三北防護(hù)林體系等一系列生態(tài)工程的實(shí)施，增加了森林面積，提高了森林覆蓋率，明顯提高了我國陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力 。Chen 等基于MODIS 全時(shí)間序列葉面積指數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)2000—2017年間全球植被葉面積呈增加趨勢，其中，中國以占全球6.6％的植被面積，貢獻(xiàn)了占１/４ 的全球葉面積增加量，地球變“綠”的直接因素就是土地利用管理。

　展望

    陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)理過程，碳匯估算也受多種因素的影響，包括對(duì)于陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯定義的差異、模型參數(shù)化本身的系統(tǒng)誤差、觀測樣點(diǎn)分布不均的造成抽樣誤差、觀測設(shè)備本身存在的測量誤差、以及不同碳匯估算原理和方法間的誤差 。 為了加深對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯過程機(jī)理的理解，提高陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯估算的準(zhǔn)確性，準(zhǔn)確客觀的評(píng)價(jià)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯對(duì)我國碳中和的貢獻(xiàn)，需要采用新技術(shù)和新方法，多源數(shù)據(jù)、多尺度數(shù)據(jù)和多源方法相融合，開展陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯評(píng)估。

　規(guī)范陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯指標(biāo)

    要對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯有著全面準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，首先需統(tǒng)一陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯指標(biāo)定義。 因?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)的定義不同，不同研究使用的觀測數(shù)據(jù)在來源、定義、閾值等方面存在著差異，其結(jié)論也會(huì)存在較大的差距，F(xiàn)ang等 和Tang等分別采用森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)和1∶100萬植被圖來計(jì)算森林生態(tài)系統(tǒng)碳匯，其定義的森林面積分別為(1.428×106) hm2 和(1.882×106) hm2 。 因此，規(guī)范生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)，統(tǒng)一量化分類方法，及時(shí)更新土地利用數(shù)據(jù)，對(duì)于比較不同生態(tài)系統(tǒng)碳匯有著重要意義。

　擴(kuò)展陸地生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測范圍，完善碳匯監(jiān)測技術(shù)手段

      在計(jì)算陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯時(shí)不僅要關(guān)注森林、草地、農(nóng)田、濕地(包括泥炭地)等生態(tài)系統(tǒng)的碳匯數(shù)據(jù)，也要重視灌叢、荒漠、凍土、城市生態(tài)系統(tǒng)等碳匯數(shù)據(jù)，以及水體可溶碳、大氣中除CO2通量以外的氮、硫、甲烷通量、人為碳匯活動(dòng)數(shù)據(jù)的收集，擴(kuò)大陸地生態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測范圍，標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)觀測，提高數(shù)據(jù)的代表性和準(zhǔn)確性。 完善國家陸地生態(tài)系統(tǒng)定位觀測研究站、中國通量觀測研究聯(lián)盟、中國生態(tài)系統(tǒng)光譜觀測研究網(wǎng)絡(luò)等觀測系統(tǒng)的建設(shè)，從而獲取長期、連續(xù)、定位的生態(tài)系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)，推進(jìn)大氣觀測衛(wèi)星(天氣、氣候大氣成分探測衛(wèi)星)、陸地觀測衛(wèi)星(光學(xué)、微波、地球物理場探測衛(wèi)星)等空間基礎(chǔ)設(shè)施和基于無人機(jī)遙感技術(shù)的近地面遙感監(jiān)測平臺(tái)的建設(shè)，獲取高分辨率、長時(shí)間序列、高可靠性的生態(tài)系統(tǒng)遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)(碳通量、氣溶膠、葉綠素?zé)晒?、生物量、葉面積指數(shù)、大氣顆粒物、污染氣體、溫室氣體濃度)，完善“天￣空￣地”一體化的陸地生態(tài)系統(tǒng)觀測體系。 我國于2018 年發(fā)射的首顆碳衛(wèi)星(TanSat)，在研究全球CO2濃度，監(jiān)測溫室氣體方法、估算全球和區(qū)域碳通量已發(fā)揮了重要作用 。 2022 年8 月發(fā)射的首顆陸地生態(tài)系統(tǒng)碳監(jiān)測衛(wèi)星“句芒”為我國獲取全球森林碳匯的多要素遙感信息，提高碳匯計(jì)量的效率和精度、實(shí)現(xiàn)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯監(jiān)測提供重要支撐。

　新技術(shù)的應(yīng)用及模型方法的系統(tǒng)耦合

    新技術(shù)和新方法的廣泛應(yīng)用可以促進(jìn)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯研究。 測序技術(shù)的突破、質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展以及生物信息學(xué)的進(jìn)步為從分子層面闡明生態(tài)系統(tǒng)群落組成、功能和結(jié)構(gòu)提供了幫助；穩(wěn)定碳同位素追蹤技術(shù)通過測定植被、土壤及大氣中各碳庫示蹤物量的變化，量化植被光合作用中碳的傳輸與分配特征、闡明土壤碳動(dòng)態(tài)變化，從葉片、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)等尺度解釋陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)；日光誘導(dǎo)葉綠素?zé)晒?SIF)遙感技術(shù)作為新興的植被遙感技術(shù)，在借助近地面遙感平臺(tái)、機(jī)載平臺(tái)和星載平臺(tái)獲取豐富的數(shù)據(jù)源基礎(chǔ)上，通過深入SIF 機(jī)理研究，構(gòu)建起從葉片、冠層全球尺度的生態(tài)系統(tǒng)過程中的關(guān)鍵生理生化參數(shù)反演模型，為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)監(jiān)測提供了新的視角。 陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯方法日趨成熟，單一的技術(shù)手段和方法已經(jīng)不能實(shí)現(xiàn)碳匯的準(zhǔn)確評(píng)估，今后的研究方向已傾向于綜合應(yīng)用各類觀測數(shù)據(jù)、耦合多種模型、“自下而上”和“自上而下”方法相結(jié)合進(jìn)行碳匯比較驗(yàn)證。 包括基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)建立溫室氣體、碳、氮同位素協(xié)同觀測網(wǎng)絡(luò)，植被碳循環(huán)模型與氣候模型相耦合研究不同尺度陸地生態(tài)系統(tǒng)間的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，揭示陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯，降低預(yù)測的不確定性。

　國家重大生態(tài)工程的碳匯評(píng)估

     最后，根據(jù)中國政府出臺(tái)的“碳匯能力鞏固提升行動(dòng)”方案，需要量化國家生態(tài)保護(hù)修復(fù)重大工程對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯的影響。 防護(hù)林工程、退耕還林還草工程和國土綠化工程對(duì)森林、草地等生態(tài)系統(tǒng)的增匯潛力，以及隨著時(shí)間的推移植被年齡結(jié)構(gòu)的變化和經(jīng)營管理措施對(duì)碳匯能力的影響都需要科學(xué)評(píng)估，同時(shí)也要研制和完善突發(fā)氣候狀況下(極端天氣、火災(zāi))和不同碳排放場景下的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯模型。 此外，考慮到陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯評(píng)估的研究性，當(dāng)2060 年實(shí)現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)后，隨著能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、CO2濃度的變化， “后碳中和”時(shí)代的陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯評(píng)估可能遇到新的問題和挑戰(zhàn)，這需要有預(yù)見性考量并提前作出科學(xué)的應(yīng)對(duì)。

來源：劉坤，張慧，孔令輝，喬亞軍，胡夢甜.陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯評(píng)估方法研究進(jìn)展.生態(tài)學(xué)報(bào)，2023，43（10）：4294-4307

轉(zhuǎn)在的目的在于傳遞更多的知識(shí)，如有侵權(quán)行為，請(qǐng)聯(lián)系我們，我們會(huì)立即刪除。