森林生态系统的碳循环过程

全球气候变化与森林生态系统一直是国内外全球变化研究的热点领域，内容主要涉及气候变化对森林群落和树种的空间分布影响、组成结构的变化、林木的生理生态响应和生物生产力的变化、森林的碳汇作用和碳平衡等。

大气CO₂浓度升高的直接作用和气候变化的间接作用表现在两个方面。一般认为，CO₂浓度上升对植物起着“施肥效应”作用。因为在植物的光合作用过程中，CO₂作为植物生长所必须的资源，其浓度的增加有利于植物光合作用的增强，从而促进植物和生态系统的生长和发育。目前，大部分在人工控制环境下的模拟实验结果也表明，CO₂浓度上升将使植物生长的速度加快，从而对植物生长和生物量的增加起着促进作用，增益变幅为10-70%，尤其是对C₃类植物，其增加的程度可能更大。但是，CO₂浓度升高对植物的影响根据其所在的生物群区、光合作用和生长方式的不同而存在着较大的差异。一般认为，CO₂浓度升高对森林生长和生物量的增加在短期内能起到促进作用，但是不能保证其长期持续地增加。

关于森林在陆地碳汇中所起的作用，至今没有形成一致的观点。北美的实测和模型研究表明，北半球中高纬度森林植被是一个重要的汇，它在减小碳收支不平衡中起着关键作用。然而，根据加拿大、美国、欧洲、俄罗斯和中国的森林清查数据计算结果表明，北半球森林对碳的净吸收量有限，20世纪90年代初期年吸收量为0.6-0.7Pg，其中80%以上发生在温带地区，且受林火、弃耕和造林的影响，寒带地区的生长则被火和其它干扰抵消了；与大气碳量变化相比较，森林以外可能存在有其它重要的陆地碳汇。

方精云等利用 1949年至 1998年间 7次森林资源清查资料，结合使用森林生物量实测资料，采用改良的生物量换算因子法，推算了中国50年来森林碳库和平均碳密度的变化，分析了中国森林植被的CO₂源汇功能。结果表明，70年代中期以前，中国森林碳库和碳密度年均减少约0.024Pg；之后呈增加趋势，在最近的20多年中，森林碳库年平均增加0.022Pg。这种增加主要由人工造林增加所致，自20世纪70年代中期以来，人工造林累计吸收固定0.45Pg的碳。另外，气温上升和CO₂ 浓度施肥效应也可能是促进森林生长增加固碳能力的重要原因。

目前，国际上普遍采用微气象技术测定方法开展森林植被的CO₂通量观测或称涡动相关法研究森林的大空间尺度碳平衡规律。国际上已经建立的CO₂通量观测网络站点有100多个，分别隶属于欧洲通量网（EUROFLUX）、美洲通量网（AmeriFlux）、加拿大北方森林通量网（BOREALS）、地中海通量网（MedeFlux）、澳洲通量网（Oznet）和亚洲通量观测网（ASIAFLUX）。从全年的CO₂通量观测结果分析，无论是北方森林、温带森林还是热带森林均表现为碳汇，但是碳汇强度大小受森林类型、气候环境变化、自然与人为干扰的影响。中国于2001底开始构建了CO₂通量观测网，其中大部分是开展森林生态系统CO₂通量观测研究。

全球变化相关的森林研究的未来发展趋势：加强森林土壤碳储量、土壤有机碳组分与周转、土壤呼吸及碳释放动态变化规律研究；土地利用变化对森林碳储量、组分、动态和残留的影响以及不同土地利用方式下碳的源、汇分析评价；开展不同经营措施和管理方法对森林碳储量、碳平衡过程与变化规律的研究。