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全球生态系统和碳循环 摘要：随着全球生态系统碳循环研究的发展，碳循环成为研究的热点。本文在研究全球生态系统和碳循环的同时，重点分析了目前森林生态系统碳循环过程研究，并对今后森林生态系统碳循环和相关研究提出了建议。 关键字：碳循环；森林；生态系统； 碳循环 碳循环主要碳库有大气碳库、海洋碳库、陆地生物圈碳库和岩石圈碳库。这几个库中的碳在生物和无机环境之间迅速交换，容量小而活跃,起着交换库的作用。 植物通过光合作用从大气中吸收碳的速率，与通过动植物的呼吸和微生物的分解作用将碳释放到大气中的速率大体相等［1］。根据生态学原理，一个系统中的自然过程总是有利于系统的结构稳定和功能最大化，而非自然过程总是降低或破坏生态系统的稳定性，增加系统的不确定性。显然，大量开采化石燃料以及开采森林等活动都是非自然过程。这些活动导致了大气二氧化碳浓度的不断上升。鉴于大气二氧化碳上升可能引起的严重生态后果科学家对于全球碳循环进行了广泛的研究⑵。 了解全球生态系统在碳循环中的作用，对于研究全球碳循环是一个基础,具有重要的意义。 碳循环的过程 绿色植物从空气中获得二氧化碳,经过光合作用转化为葡萄糖，再综合成为植物体的碳化合物，经过食物链的传递，成为动物体的碳化合物。植物和动物的呼吸作用把摄入体内的一部分碳转化为二氧化碳释放入大气，另一部分则构成生物的机体或在机体内贮存。 动、植物死后，残体中的碳，通过微生物的分解作用也成为二氧化碳而最终排入大气。一部分动、植物残体在被分解之前被沉积物所掩埋而成为有机沉积物。这些沉积物经过悠长的年代，在热能和压力作用下转变成矿物燃料，当它们在风化过程中或作为燃料燃烧时，其中的碳氧化成为二氧化碳排入大气［3］。人类燃烧矿物燃料以获得能量时，产生大量的二氧化碳。由于燃烧矿物燃料以及其他工业活动,二氧化碳的生成量每年递增，使得大气中二氧化碳浓度升高，这样就破坏了自然界原有的平衡。 生态系统 生态系统，指在自然界的一定的空间内，生物与环境构成的统一整体，在这个统一整体中，生物与环境之间相互影响、相互制约，不断演变，并在一定时期内处于相对稳定的动平衡状态。生态系统的范围可大可小，相互交错，最大的生态系统是生物圈；最为复杂的生态系统是热带雨林生态系统，人类主要生活在以城市和农田为主的人工生态系统中4。 生态系统是开放系统，为了维系自身的稳定，生态系统需要不断输入能量，否则就有崩溃的危险丘；许多基础物质在生态系统中不断循环，其中碳循环与全球温室效应密切相关，生态系统是生态学领域的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。 森林生态系统的碳循环 4.1森林生态系统的概念 森林是一种主要的植物群落类型，森林生态系统也是一种主要的生态系统，在全球碳循环过程中起着重要的作用。 森林生态系统是陆地中重要的碳汇和碳源，通过植物自身的呼吸作用要释放出一部分碳素，同时以枯枝落叶、根屑等形式把碳贮藏在土壤中，而土壤中的碳有一部分会被微生物和其它的异养生物通过分解和呼吸释放到大气中，成为碳源⑹；人类活动的干扰和破坏，尤其是对热带森林的乱伐或把其变为农业用地等行为就会使森林生态系统的净生产量为负从而成为碳源。人类应该采取有效措施防止森林变成碳源，从而缓和和扭转全球气温变暖的趋势。 4.2森林生态系统在碳循环中的作用 从人类认识到温室气体尤其是二氧化碳浓度的升高会使全球气温变暖从而带来一系列严重生态环境问题时，就展开了对碳素循环的研究［口。而森林生态系统作为吸收二氧化碳释放氧气的一个大碳汇，在碳循环中起着非常重要的作用。森林生态系统在碳循环中的作用主要取决于以下几个方面： 4.2.1生物量 森林生态系统的生物量贮存着大量的碳素。从森林的年龄结构来估算吸收碳素的潜力是决定森林生态系统碳汇功能的一个主要方面。目前,我国森林的结构以幼龄林、中龄林居多，因此我国森林生态系统中植物固定大气碳的潜力很大。如果我国的森林生态系统得到切实有效地保护,那么它将是中国一个重要的碳汇。 4.2.2林产品 森林生态系统林产品的固碳量是个变化很大的因子。一般林产品根据其使用寿命可分为短期产品和长期产品。像燃料用木、纸浆用木等属于短期产品，而胶合板、建筑用木则属于长期产品。林产品使用寿命的长短在很大程度上也决定着森林生态系统的碳汇功能8使用寿命长的林产品可以延缓碳素释放，缓解全球大气碳浓度的增加，应尽量加工耐用、使用寿命长的林产品。 4.2.3植物枯枝落叶和根系碎屑 这一部分含碳量在整个森林生态系统中占的比例虽少,但也是一个不容忽略的碳库Bo减缓它的沉淀和分解对于森林生态系统的固碳量也起到一定的作用。 4.2.4森林土壤 全球森林土壤的含碳量为660—927Gt,是森林生态系统地上部的2-3倍。国内外很多学者都认识到森林土壤碳库的重要作用，纷纷对其展开研究。［io］目前研究土壤碳库及