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出版者:

作者:Vivo, B. De (EDT)/ Belkin, Harvey E. (EDT)/ Lima, Annamarie (EDT)

出品人:

页数:350

译者:

出版时间:2008-8

价格:881.00元

装帧:

isbn号码:9780444531599

丛书系列:

图书标签:

• 环境地球化学
• 地球化学
• 环境科学
• 污染
• 水质
• 土壤
• 岩石
• 地球系统
• 元素循环
• 地球环境

陆地生态系统碳循环与全球变化响应 导言： 本书深入探讨了陆地生态系统中碳循环的复杂机制及其对全球气候变化的响应。在全球气候变暖、土地利用变化和大气二氧化碳浓度升高的背景下，理解陆地生态系统如何吸收、储存和释放碳，对于准确预测未来气候变化趋势至关重要。本书旨在为生态学家、环境科学家、气候模型专家以及政策制定者提供一个全面、深入的理论框架和实践指导。 第一部分：陆地碳循环的基本原理与驱动力 第一章：碳的生物地球化学循环基础 本章首先回顾了全球碳循环的基本框架，重点聚焦于陆地生态系统（森林、草原、湿地和土壤）在其中扮演的关键角色。详细阐述了光合作用（碳的固定）和呼吸作用（碳的释放）这两个核心过程的生物化学基础及其驱动因素（如温度、水分、光照和营养物质可得性）。我们分析了不同植被类型在碳通量中的相对贡献，强调了植被生长季与非生长季的差异性影响。 第二章：土壤碳库的形成、组分与动态 土壤被认为是陆地生态系统中最大的活性碳库。本章系统地剖析了土壤有机质（SOM）的形成路径，包括植物残体输入、微生物分解和化学转化。我们细致区分了不同类型的土壤碳库——活性、半活性和惰性碳库——及其周转速率。通过介绍先进的同位素标记技术和光谱分析方法（如NMR、FTIR），展示了如何追踪土壤碳的来源和归宿，并探讨了土壤结构、矿物吸附以及微生物群落对碳稳定性的控制作用。 第三章：水文过程对碳通量的调节 水是控制陆地碳循环的关键因子。本章探讨了降雨、蒸散发和土壤水分状况如何通过影响植物生理活动和微生物分解速率来调节碳通量。特别关注了极端水文事件（如干旱和洪水）对区域碳平衡的短期和长期影响。通过案例研究，分析了坡度、土壤质地和地下水位变化对湿地和森林土壤碳释放的反馈机制。 第二部分：人为干扰对碳循环的长期影响 第四章：森林管理与采伐对碳储量的冲击 森林是重要的陆地碳汇，其管理实践直接影响碳储量。本章详细评估了不同森林经营模式（如皆伐、择伐、再造林）对林地上方大气、生物量和土壤碳库的净效应。重点分析了采伐后残体、土壤扰动以及后续植被恢复过程中的碳释放动态。同时，探讨了森林生态系统碳核算和监测的方法学挑战。 第五章：土地利用和土地覆盖变化（LULCC）的碳效应 土地利用变化，特别是将森林或草地转换为农田，是全球温室气体排放的重要来源之一。本章定量评估了不同土地利用转换情景下（如退耕还林、城市化扩张）的碳损失与获得。深入研究了农耕活动（如深耕、秸秆还田）对土壤有机质的分解加速效应，并介绍了基于遥感和地理信息系统（GIS）的LULCC碳监测技术。 第六章：氮沉降与营养负荷的协同作用 氮沉降（大气干性/湿性沉降）是全球变化的重要驱动力之一，它通过营养限制效应间接影响碳固定。本章探讨了氮的添加如何影响植被生产力（“氮肥效应”）以及微生物介导的分解速率。通过耦合实验数据和模型模拟，分析了氮磷钾营养失衡对森林和草地碳吸收潜力的限制，揭示了多营养元素协同作用下的碳氮耦合机制。 第三部分：反馈机制与未来情景预测 第七章：气候变暖驱动的碳-气候反馈回路 全球变暖对陆地碳库构成了巨大的不确定性。本章重点分析了温度升高对微生物呼吸速率的影响，特别是寒温带和高海拔地区永久冻土融化导致的“碳炸弹”风险。详细讨论了正反馈（如高温加速分解）和潜在的负反馈（如高CO2施肥效应）之间的竞争与平衡，并引入了生态系统碳模型（如DLEM、CENTURY）中对温度敏感性的参数化处理。 第八章：大气CO2浓度升高对植被和土壤碳汇的长期影响 本章聚焦于“CO2施肥效应”——大气中CO2浓度升高如何通过增强光合作用来增加生物量和碳储量。然而，这种效应往往受到水分和营养元素的限制。我们批判性地审视了长期CO2增富实验（FACE）的数据，分析了植被对高CO2环境的适应性、木质化程度的变化，以及这种变化对土壤碳积累的间接影响。 第九章：极端气候事件与碳循环的脆弱性 极端气候事件（如热浪、飓风、特大野火）正在日益频繁。本章考察了这些扰动事件对生态系统碳收支的剧烈影响。特别关注了野火对森林碳库的瞬间释放以及后续土壤侵蚀和碳淋失的连锁反应。通过构建时间序列分析模型，评估了生态系统从严重干扰中恢复碳平衡所需的时间尺度和恢复能力（弹性）。 结论：碳循环研究的前沿挑战与政策启示 本书最后总结了当前陆地碳循环研究中尚未解决的关键科学问题，包括微生物群落驱动的深层土壤碳周转机制、生态系统尺度的碳汇饱和现象，以及气候、土地利用和氮沉降之间的复杂交互作用。基于这些科学认知，本章为制定有效的碳减排和适应性管理策略提供了科学依据，强调了保护关键碳库（如泥炭地和老龄林）的紧迫性。 附录： 碳循环模型原理简介；关键术语表。

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