全 文 ：第 26卷第 8期
2006年 8月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vo1．26。No．8
Aug．，2006
陆地生态系统碳平衡主要研究方法评述
赵德华 ，李建龙 ，齐家国 ，范亚民
(1．南京大学生物系，南京 210093；2．美国密歇根州立大学地理系和全球变化．对地观测中心，密歇根州东兰辛市 48823)
摘要：陆地生态系统碳平衡是全球变化科学中的核心问题之一 ，目前也是生态科学中的前沿与热点问题，而陆地生态系统的复
杂性与不确定性决定了对陆地生态系统碳平衡估测的复杂性和不确定性。为研究这一复杂性问题，已发展了许多研究方法，可
分为“自下而上”与“自上而下”两种，各种方法都有其 自身的优势和劣势。相关方向也已经有了大量的研究报道，但是，不同的
研究由于在方法、时间与空间尺度等存在的差异，使得许多研究结果和预测很难被有效的整合或适用于大范围甚至全球水平。
综述了陆地碳平衡的主要研究方法，分析和比较了各方法的特点 ，指出在研究中对不同方法的结果进行分析和比较，以及采用
综合方法的必要性。
关键词 ：碳平衡 ；陆地生态系统 ；自上而下 方法 ；自下而上方法
文章编号 ：1000．0933(2006)08．2655．08 中图分类号 ：Q143 文献标识码 ：A
An overview of current methods to estimate carbon budget of terrestrial ecosystems
ZHAO De—Hua ，LI Jian—Long ’，QI Jia—Guo ，FAN Ya—Ming (1．却州舰 眦 B fqg 口 &据n删口 c^加f。gy，^ “tJe瑚 ，
Na ng 210093，China；2．Department ofGeography and Centerfor Global Change and Earth Observations，Michigan State University，East Lansing，MI 48823，
USA)．ActaEcologica Sinica，2006 26(8)：2655—2662．
Abstract：The continued increase in atmospheric carbon dioxide(CO2)due to anthropogenic emissions(mostly by fossil burning
and land use and land cover change)is believed to have caused signifcant changes in global climate and biology．Because
terrestrial ecosystems play an important but ambiguous role in the global carbon budget，a prime focus of much research in the
global change studies is on the carbon accounting of the terestrial ecosystems． Despite carbon sequestration by terestrial
ecosystems has been thought to occur predominantly in the Northern Hemisphere，the magnitude，longitudinal distribution and
dynamics of carbon sinks remain uncertain．To fully balance carbon budget，uncertainties in estimating carbon sinks／sources must
be quantifed that include soil respiration variations with temperature，terestrial responses to climate change，major disturbances in
forest ecosystems，and total amount of sequestrations by the global oceans and terestrial ecosystems．Most of these uncertainties
mainly result from the complexity of terestrial ecosystems．To reduce uncertainties in carbo n budget estimation，many methods
have been developed in the past several decades．However，these methods may not necessarily result in uncertainties reduction，
instead，they often constrain the generality of carbon estimates．The purpose of this study is to provide comprehensive review of
curent methods，specifcally focusing on terestrial ecosystems．
Eight methods commonly used in estimating terestrial ecosystem carbon budget were reviewed with respects to their merits and
limitations that include 1)the whole—plant or soil chamber method，2)forest inventory，3)the eddy covariance techniques，4)
plant—soil C isotopes techniques，5)land use and land cover change，6)process—based modeling，7)atmospheric tracer-transport
modeling，and 8)remote sensing techniques．These methods were divided into two groups：bottom—up(or land—based)and top-
down(or atmosphere—based)．Generaly，the bottom—up approaches are more appropriate in understanding and predicting changes
基金项目：南京大学人才引进启动资助项目(0208005122)和江苏省自然科学基金重点预研项 目联合资助项目(No BK2005212)
收稿 日期：2005．06．02；修订 日期 ：2006．02．28
作者简 介：赵德华 (1975～)，男，江苏连云港 人 ，博士 ，主要从事遥感技术应用和全球变化研究 ．E—mail：j1i2008@nju．edu．an
Foundation item：The project was supported by Project of Nanjing University for Newly Engaged Teacher(No．0208005 122)
Received date：2005—06-02；Accepted da te：2006-02-28
Biography：ZHAO De-Hua，Ph D．，mainly engaged in the applications of remote sensing and global change．E—mail：dhzhao@nju．edu．an
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in carbon balance of terrestrial ecosystems．However，they are difcult to be scaled up to represent the regional or global terestrial
ecosystems．The top-down approaches，similarly，have the advantage of estimating carbon budget over large spatial areas，but
provide little information abo ut the pmcesses．As each approach has its own limitations， results from each study often vary
signifcantly and difcult to compare．It is suggested that a study be made to compare and analyze the results from diferent
methods using a single dataset，which will provide some quantitative assessment of uncertainties from each method．
Key words：carbon b~ance；terestrial ecosystems；top-down methods；bo tom-up methods
受人类活动影响，大气 CO：浓度有 日益上升 的趋势 ，引发 了一系列 的全球变化(IPCC，2001)，对地球生态
系统产生长期的影响 。目前 ，全球碳平衡问题 日益成为近年来全球变化科学中前沿与热点问题 。人类活
动释放的 CO 可能存在大气、海洋和陆地生态 系统 ，海洋和大气组成相对均匀或具有很强 的规律性 ，相关参
数 的估测相对容易；陆地生态系统最复杂 、最具有不确定性 ，而且 ，陆地是人类赖以生存基础 ，同时也是受人类
活动影响最大的区域。因此 ，相关方 向的研究 大都集 中在有关 陆地碳平衡 问题 的探讨 。随着研究的深
入 ，研究手段和研究方法也得 到了不断的改进与创新 ，但是 ，由于不同的研究在方法 、时间与空间尺度的差异 ，
使得研究结果和预测很难适用于更大范围或全球水平 ¨“ 。陆地与大气间碳交换与平衡研究的方法可分为
两种：以陆地为对象的“自下而上 (Botom．up)”方法和以大气为对象的“自上而下(Top-down)”方法 ，本文综述
了“自下而上”和“自上而下”的陆地碳平衡研究方法 ，分析和比较 了不同方法的特点，及其对研究结果的影响。
l “自下而上”方法
1．1 箱法
箱法是用具一定体积的箱子罩在待测地表 ，隔绝箱体内外的空气 ，测定箱 内空气中 CO：的变化速率 ，从
而计算出地．气间CO：的交换速率，这是一种直接测定碳通量方法，具有原理简单、操作简单、成本低、结果相
对准确等优点，在小范围内进行气体交换 的动态变化测定、分析植被的生理状态和土壤呼吸时 ，箱法有着很强
的优势，特别适用于土壤 、草地 、农 田碳通量的研究 ¨ 。箱法是 目前区域碳平衡研究中最常用的方法之一 ，
箱法也是中国陆地生态系统碳通量观测网络(ChinaFLUX)中主要的方法之一 。近年来 ，箱法技术本身也得到
了不断的改进 ，发展出了多种箱法技术 ，如静态和动态箱法 、明箱和暗箱法等。
箱法的缺点和误差源主要有 ：① 箱体本身会干扰 CO，扩散梯度 ，使 CO，通量被低估，但这种误差一般不
会超过 15％，而且可以用拟合曲线和缩短测定时间的方法来较正这一误差h 。② 当用这种小范围测定结果
推测一个生态系统的气体交换量时 ，容易产生较大的误差 ，主要原因就在 于实验选择的样点 (叶片的不同部
位 、不同叶位的叶片，以及样株与样地)很难代表某一生态系统 的实际状况 ，因此 ，实验结果受人为因素的影响
较大 ，控制这一误的方法是调整箱体的大小 、数 目和取样频率 。③ 箱体内外空气容易产生压力差，可 以
显著地影响测定结果 ，通常减小这一误差的方法是采用适 当大小的通风口和调节箱体 内外的通气量h 。
1．2 涡度相关技术
涡度相关指的是某种物质 的垂直通量 ，即这种物质的浓度与其速度的协方差，是研究陆地碳平衡最常用
的方法之一。利用涡度相关技术的碳通量测定起到了将“自下而上 ”法与“自上而下”法联 系起来 的桥梁作
用 ，因此 ，有一些分类既不把涡度相关技术方法分为“自下而上”法，也不分为“自上而下”法。涡度相关技
术被广泛地用于陆地碳平衡 的研究 ¨ 。这种方法优点有 ¨：① 是一种直接测量 CO，交换量的方法 ，不会
干扰环境 ；② 研究尺度比较适合；③ 样地可纵向空间扩展性 ；④ 样地可连续观测性。
涡度相关技术 的主要缺点或误差源主要有 ：① 当地形有一定的坡度时，容易使空气中的 CO，发生漏流；
② 将小范围的研究结果推广到区域或全球时仍会产生较大的误差；③ 忽略空气的水平流和溶解于水体 中碳
容易造成 CO：交换量被低估 。加 ；④ 低层大气对 cO：的贮存效应容易造成 cO：交换量被低估 ；⑤ 容易受环
境条件的影响 ¨；⑥ 目前全世界测定 cO，通量的网点相对较少 ，限制了这些数据资料在全球陆地生态 系统碳
平衡研究 中的应用 。
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8期 赵德华 等：陆地生态系统碳平衡主要研究方法评述 2657
1．3 清单 方法
在不同的陆地生态系统中选取典型样地，实地观测植被与土壤碳贮量的相关参数，通过不同时期的碳贮
量 的变化也可估算该陆地生态系统的碳平衡状态。这种方法的优点主要在于这是一种直接的测定方法 ，其结
果较为可靠 。
缺点或误差源在于：① 资金与人力 的投入大，持续 时间长 ；② 很难估测引起生态 系统碳平衡变 化的原
因 ；③ 难 以同时完成对所有陆地碳库组成 的清查 ，比如进行森林清查时往往忽略分 配到地下的那部分
碳 ，而进行土壤清查时往往忽略地上部分碳 的变化 ；④ 陆地生态 系统的高度空间变异性 ，使得小样地的调
查结果有时很难代表整个生态系统 的实际情况 ；⑤ 不同样地的清查方法、时间等存在的偏差容易造成估
测误差。
1．4 地面碳同位素方法
假定大气中碳同位素的量是衡定的 ，植被通过光合作用 固定的碳也就含有一定量的碳 同位素，由于同位
素的衰变 ，对于土壤或植被中的碳同位素，周转期越长 ，碳 同位素的含量就越低，因此 ，通过分析植被或土壤 中
碳同位素的丰度，可以确定植被或土壤中有机碳的年龄，分析有机碳的动态变化，“将古论今”，弥补常规方法
存在的一些缺陷。地面碳 同位素方法在分析陆地碳平衡时非常有用 ，是全球变化研究 中最为常用的方法之
一
，特别适用于探讨陆地碳平衡的主导因子及其对全球变化的响应等方面 。 。
碳同位素方法在研究陆地碳平衡 中的不足或误差源在于，① 由于陆地生态系统的复杂性 ，地面碳 同位素
方法与基于地面的其他方法(比如箱法 、涡度相关技术方法)一样 ，将小范围的研究结果外推到区域甚至全球
水平时，会引起较大的误差 ，甚至根本是不可能的。② 同位素方法与传统的测定方法的测定结果间会表现出
一 定的差异性 ，比如 ，对植物根系周转期 的估测 ，同位素方法获得的值一般大于传统方法(比如物质平衡方法)
估测的值 。
1．5 土地利用与土地覆盖变化方法
土地利用变化会引起土壤有机碳含量的变化，一般的研究结果认 为林地或草地转变为耕地会引起土壤有
机碳的下降，保持稳定的草场和农用地的植树造林是缓 解大气 cO 浓度升高的重要措施b ， 。当林地转变为
草地时 ，土壤有机碳库和土壤呼吸强度可能会表现为增加 、降低或无显著变化 ，总的来说 ，无显著地 降低或增
加趋势 ；土壤表层有机碳 的循环周期有缩短的趋势b ’”。 。但是 ，由于林地地上生物量大于草地地上生物量，
因此 ，森林 向草地的入侵会引起生态系统碳量 的增加【2 。 。 。基于上述及其他的研究结果，通过对土地利
用变化的分析可估测区域陆地碳平衡的变化 。
土地利用变化方法在研究陆地碳平衡中的不足或误差源在于① 土地利用变化与陆地碳平衡变化问关系
复杂 ，例如，Jackson等 最近通过研究 30～100a前被木本植物入侵的草原生态 系统，得 出了与其他许多研究
不同的结论 ，他们发现降雨量显著影响木本植物入侵所 引起的草原生态系统土壤有机碳和氮的变化方向 ：干
旱生态 系统碳储量有所增加 ，而湿润生态系统碳储量却有所减少 ，而且 ，湿润地方的碳存储减少的量足以抵销
植被生物量的增加量 。② 通过土地利用变化估测陆地碳平衡需要弄清弃耕农 田植被(主要是森林)重新生长
与环境变化引起的原有植被生物量增加在 目前陆地碳库或源中的作用 ，因为，如果 目前 中高纬度的碳汇主要
是 由于植被的重新生长 ，那么未来 中高纬度的碳汇量将 比目前估计的要小(因为随着人类加强对森林 的保护 ，
这种效应有减小的趋势)；如果主要是由于环境变化引起原有植被生物量的增加，那么未来中高纬度的碳汇量
将 比目前估计的要大(因为全球气候正朝着有利用于植被生长的方 向变化) 。有关这一问题还存在不同的
研究结果。有研究认为，美国目前是一个稳定的碳库，但是，其中弃耕农田和被砍伐森林中木本植物的再生比
cO 浓度升高和气候变化的影响作用更大n 。但是，Houghton等 通过森林调查认为土地利用变化(弃耕
农田的林地再生、森林砍伐后的再生和森林野火的控制等)只占森林碳积 累增加量 的 20％ ～30％，如果把森
林管理控制的森林火灾考虑进去，这个比例可达到 65％。但是欧洲 的一些研究表明，土地利用变化 、森林管
理与由于气候变化(主要是 CO 升高与氮的沉降作用)促进的植被生长都对森林碳汇的增加起非常重要的作
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用。卅 。而中国的研究表明，陆地碳汇的增加主要是由于人类的植树造林 。③ 土地利用变化方法引起估测
误差还在于这类方法中只考虑 了土地利用变化引起的陆地碳平衡的变化 ，但是忽略了其它因素引起的碳平衡
的变化，比如，气候变化所引起的陆地源或汇的改变 。
1．6 基于过程的陆地碳循环模型方法
陆生碳循环模型是指用数学方法定量描述陆地碳循环过程 ，估计土壤和植被的碳存贮现状 以及预测未来
的碳存贮潜力 。基于过程的陆地碳循环模型主要包括生物地理模型、生物地球化学模型和基于多种模
型的复合模型 。陆地碳循环模型中需要输入的参数一般用“自下而上”的方法获得，因此 ，一般把这类方
法归为“自下而上”法。基于过程模型的不足或缺点 在于 ，① 建立基于过程模型的 目的是为了把复杂的 自然
过程简单化 ，使它们能够为人类所接受 ，但是 ，任何一个模型 ，不管如何复杂，都不能够模拟所有 的自然过程 ，
不同的模型都具有不同的缺点或者只适用于局部地 区。过于复杂的模型 ，参数 的确定将会 比较困难，从而限
制了它的应用性 ；而简单的模型 ，虽然参数的确定相对比较容易 ，但是适用性或精度却很难满足需要 ]。②
利用 目前的数据 ，许多基于过程的陆地碳循环模型还不能得到充分的验证 。③ 由于基于过程的模 型方法
带有很强的主观性 ，不同的研究中采用的空间和时间尺度上存在较大的差异性 ，使得基于过程模型的适用性
较低 ，不同的模型的结果间存在较大差异 ，结果带有很大的不确定性 。④ 评价一个模型的三个基本标准
为 ：普遍性 (general，即模型在时间和空间上的适用性)、真实性(realistic，即模型中是否包括了将来许多偶然的
过程)、准确性(accurate，即模型结果在数量上的准确度)，但是 ，在很多时候 ，过程模型只强调其 中的两条标
准 ，很少同时强调或满足这些标准 。⑤ 由于对模型中具体过程理解的不足 ，许多模型即使其结果与实际状
况非常吻合，其 中具体过程仍可能是不准确的，甚至是错误的 。
2 “自上而下”方法
2．1 遥感技术应用
遥感技术是一个非常重要的对地观测技术 ，在大尺度问题的研究中具有强大优势 ，广泛应 用于全球碳平
衡及其空间格局的研究中。例如 ，遥感监测表明 ，由于森林采伐 ，在 1990～1997年之间 ，湿润的热带森林每年
损失(5．8±1．4)M hm2，(2．3±0．7)M hrn2出现明显的退化 。最近，Imhof等 主要 利用 FAO的统计 资料
和遥感手段分析 了人类利用净光合生产量的全球格局 ，得出，人类消费的净光合生产量约 占总量的 36．8％，
相当于 20．8 Pg碳(全球每年净初级光合生产力按 56．8 Pg估算 )。随着遥感技术 的发展，遥感信息在空间分
辨率 、时间分辨率和光谱分辨率上逐步得到改善 ，可供选择的遥感信息也越来越多，满足不同的研究在时间与
空间尺度上的要求 ，因此 ，遥感技术在陆地碳平衡的研究中将发挥越来越重要 的作用。
遥感技术在研究陆地碳平衡 中的不足或误差源在于：① 遥感技术本身的一些缺点使得对 于陆地植被生
产力的估测存在较大的误差。② 遥感技术在估测陆地植被生 产力方面虽然存 在一定 的优势 ，例如，Nemani
等 利用气象数据和遥感手段 ，研究得 出由于全球变化降低 了植物生长的几个重要限制 因子对植被生长的
限制力，1999年与 1982年相比，全球植被净初级生产力增加了 6％，即增加了 3．0 Pg的碳 ；增加最多的是热带
森林 ，亚马逊地区由于云覆盖的降低引起太阳辐射增强，亚马逊雨林 的植物净初 级生产力增长量约 占全球总
增长量的 42％。遥感技术很难直接获取土壤有机碳库和营养水平等参数 。虽然 ，Asner等 研究草原碳平衡
得 出，植被地上生物量与土壤有机碳量都随着草场年龄的降低而减少 ，植被地上生物量与土壤有机碳量 、营养
水平之间表现为 良好的相关性 ，由于遥感技术可以估测植被地上生物量 ，因此 ，遥感技术也可通过间接的方法
获得有关土壤的一些参数，但是 ，这一方法的实际应用能力有待于进一步研究证实。
2．2 大气反演模型方法
大气反演模型是指利用实测大气中 CO，或其他气体成分浓度或变化规律 ，采用大气传输模 型的反演技
术 ，确定区域或全球水平的陆地碳源或碳汇及其量的大小，这类方法主要包括 3种 ：
第 1种用大气 CO 传输模型的反演模式(用测定的大气 CO 浓度计算最佳拟合的区域 CO 源或库)可估
测区域或全球陆地的碳平衡状态。大气反演模型的误差源可分为两类 ：① 内部的，即模型处理程序本身引
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起的误差 ；② 外部 的，即大气反演模型在估测 陆地碳平衡 时，对于模型所采用的大气数据 ，空 间与时间分辨
率，以及不同的模型方法非常敏感 ]，比如，Gumey等 训分析 16种大气传输模型反演全球的碳平衡状况，结果
表明，各种模型对于南半球高纬度海洋碳吸收量的估测量小于海洋的测量值，而且不同的模型结果较为一致；
但是对于陆地碳平衡的估测却受不同模型或不同方法的影响。
第 2种是通过测定大气中 O 的浓度变化速率(实际上一般用 O：／N：值来表示)的方法。因为大气 中 CO，
浓度的增加主要是源于石油燃烧量的增加，石油燃烧释放 CO：，同时会引起 O：／N 值 的降低。陆地植被的光
合作用是一个吸收 c 02，释放 O：的过程 ，这一过程会引起 O：／N：值的升高。而海洋可能吸收 c()7，这一过程不
会引起 O：／N：值的变化。因此 ，大气中 O：／N：值的浓度变化速率可间接地估测陆地碳汇 。这种方法可能
的误差在于海洋也可能是一个大气 O：的源或汇，特别是在较短时期内，比如一年四季或数年内 ，但通过使用
多年数据分析可降低这种误差 。Batle等 通过这种方法得出 1991～1997年间，陆地与海洋每年的碳汇分
另4为(1．4±0．8)Pg C和 (2．0±0．6)Pg C。
第 3种是通过测定大气中同位素组成变化(”c)的方法。石油 中”c的丰度较空气低 ，陆地植被吸收这种
”c丰度较低的 CO：，从而有提高大气”c丰度的作用。而海洋与大气中CO 的交换不会改变大气”c丰度。因
此 ，大气中”c丰度的变化速率也可间接地估测陆地碳汇 。这种方法的误差在于大气．陆地和大气．海洋间
除了净 CO：通量之外，还有一个数量较大的总 CO：通量。陆地植被 除了进 行光合作用外 ，还进行呼吸作用
(每年的总量约为 50 Pg c)，光合作用吸收的 CO：是现在空气中 CO：，而呼吸作用释放的 CO：是过去空气 中的
CO：(数天 、数年或数十年)。同样，海洋中 目前估测每年可净吸收 CO：约 2 Pg c，但每年两个大气．海洋间的交
换总量约为 90 Pg c。海洋吸收的是现在空气中 CO：，而释放的却是过去空气 中的 CO：(也可能是数十年前)。
这两种过程都可以削弱”c的这种指示作用。但是，当分析多年数据时 ，这两种误差源是相对稳定的 ，因此 ，可
以通过一些技术处理降低这些干扰作用 。
大气反演模型的优势在于可用于估测陆地．大气间 CO 的净通量 ，既包括 了人类活动释放的 CO，，也包括
了自然过程 引起的地．气 CO 的变化 。但是 ，虽然 目前全球分布了 100多个观测站，但 是分布并不均匀 ，相对
缺少全球陆地 ，特别是热带地区的测定数据 。
3 “自下而上”与“自上而下”法的比较与分析
一 般而言，“自下而上”方法在研究相对较小范围内的地．气碳平衡 及其对全球变化响应机理方面具 有很
强的优势 ，但是，由于任何一个地面实验都很难或者根本不可能代表区域或全球水平，这种基于地面实验方法
最大的挑战在于将地 面的研究结果扩展到区域甚至于全球水平。相反地 ，“自上而下”方法在定量化的估算大
范围由于人类活动 、生物物理 、生物化学影响的碳平衡变化方面表现 出很强的优势，但 是，对于引起碳平衡变
化的原因以及预测未来的发展趋势等方面却无能为力，而且这类方法的空间和时间分辨率较低 。因此 ，
基于不同的研究方法，区域和全球碳平衡的结果问存在较大的差异 ’ 瑚 。
3．1 区域大气反演模 型方法与实地调查方法
大气模型方法与实地调查方法估测区域或全球陆地与大气间碳通量的结果间必然存在较大的差异，其原
因首先在于大气模型方法估测的碳通量有别于实地调查方法估测的碳通量 。比如 ，大气模型方法估测的碳通
量 只考虑了 CO 形式的碳 ，但是由区域或全球陆地向大气释放的碳不仅 以 CO 的形式 ，还 以 CO、甲烷 以及其
它的挥发性有机组分的形成释放到大气 中。大气模型方法没有考虑这部分的碳通量 ，而实地调查方法 中却包
括 了这部分碳通量。另外 ，大气模型方法中只考虑了石油燃烧释放 的 CO ，忽略了以 CO形式释放到大气的那
部分碳 。Janssens等 研究得 出，如果在大气反演模型 中同时纳人上述的这些碳通量 ，可以将大气反演模型方
法与实地调查方法估测欧洲大陆的碳平衡问的差异缩小 50％以上。基于上述原 因，大气模型方法对区域或
陆地碳汇的估测值一般都大于实地调查方法的估测值。但除了上述原因外，许多实地调查方法只考虑了地上
部分生物量 的变化量 ，没有考虑土壤对 CO 的净吸收作用 ，也是原因之 一 ，考虑这部分碳通量可提高大气
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反演模 型方法与清单方法估测值间的吻和程度 。
相反地，也存在一些陆地生态系统一大气碳通量纳入了大气估测模型，但没有被纳入实地调查的估测模
型。比如 ，区域间进行的碳产品贸易可以增加或减少区域 向大气 CO：的释放量 ；而且 ，陆地生态系统 中的水
体也可能是大气 CO，源。
3．2 涡度相关技术方法与森林定点观测
通过森林实地观测得出，热带森林，特别是亚马逊森林在近几十年内充当碳汇作用 ’鸸 ，但是，后来森林
实地观测结果表 明，热带森林的地上生物量在过去几十年内并没有出现增加 的迹象 。而且 ，一般来说 ，运
用涡度相关技术获得的热带森林碳库量大于森林实地观测的数值 。这一现象 Richey等 。。的研究结果给出
了很好的解释 ，因为对于亚马逊的整个森林 生态系统来说 ，除了通过植被呼吸和土壤 呼吸 向外释放 cO，之
外，河流和沼泽地也向外释放 cO：(这部分碳也来源于森林植被的光合作用，一般通过溶解在地下水中输出)。
因此 ，对于植被本身来说 ，可以净吸收 cO：，但对于整个生态系统来说 ，基本处于一种平衡状 态。因此 ，涡度相
关技术观测陆地-大气通量而忽视水体 CO：通量的方法容易过高的估测森林对 CO，的净吸收量 。
4 结语
随着全球变化科学的发展 ，有关陆地碳循环及其对全球变化响应的研究，已取得了较大的进展 ，但是仍然
存在许多的不确定性 ，对于一些关键性的问题还存在争议 ，甚至完全相反 的观点 ，例如 ，有关土壤微生
物对有机碳的分解作用对升温的响应 。 ，陆地碳库量对全球变化的响应 ，影响森林碳平衡的主导 因
子 ¨ ，以及陆地与海洋对吸收人类活动释放 CO：的 比例与份额 · ， ：等。正确地 回答 与解决这些问题 ，
对于陆地碳平衡的估测预报 ，乃至整个全球变化科学的发展具有非常重要的意义 。
从方法上来说 ，研究 区域碳平衡主要通过两个途径 ：测量区域碳库的变化和实际测定碳通量。但是，由于
实际操作过程中的差异性会引起很大的误 差。因此 ，另有一些研究运用基于过程 的模型方法 ，但是这些方法
却又受人为因素的影响较大 ，而且有些参数很难确定。陆地生态系统是一个庞大而又复杂的动态变化着的系
统 ，决定了陆地碳平衡问题的复杂性与不确定性 ，各种研究方法都存在各 自的优势和劣势 ，而在实际的研究过
程中，上述 的多种研究方法在很多时候并不单独使用 ，比如 ，遥感资料往往作为清单方法的辅助工具 ，或作
为大气反演模型 、基于过程模型的参数使用 。但是 ，在对陆地碳循环和生态系统对全球变化响应 的研究 ，
由于不同的研究者在方法 、时间与空间尺度 的差异 ，使得研究结果 和预测很难适用于更大范 围内或全球水
平⋯ 。因此 ，在从事有关陆地碳平衡研究时 ，需要采用不 同的方法，在对不 同方法 的优点与缺点进行充分分
析的基础上，对通过不同途径所得结果进行 比较与分析，并采用综合的研究方法，有利于进一步提高陆地碳平
衡估测与预报的准确性与可靠性，使得陆地碳平衡的研究结果能够为政府制定相关的政策提供依据。例如 ，
在大气传输模型中结合多种观测数据 (土壤一植被一大气中的碳积累量变化、小范围的 CO，通量等)可提高区域
或全球碳平衡状况的估测精度 。总之 ，在当前陆地生态 系统碳平衡成为生态学 中的前沿与热点问题 的条
件下 ，随着研究方法的改进 和完善 ，对陆地生态系统的研究水平将得到不断的提高 ，陆地碳平衡的研究结果将
会更能反映实际状况。
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