前言 3
第一篇 概论 3
第一章 绪论 3
第一节 地球系统碳循环概述 3
序言 3
一、地球系统 4
二、全球碳库 8
三、地球系统碳循环 13
一、全球变化 24
第二节 地球系统碳循环与全球变化 24
二、碳循环与全球变化 27
第三节 国际社会对遏制全球变化的努力 30
一、联合国组织对碳减排所做的努力 30
二、碳减排义务与国家主权 35
参考文献 37
第二章 地球系统碳循环历史的冰芯记录 43
引言 43
第一节 研究概况 43
一、冰川（冰盖）中的空气气泡的形成 46
第二节 冰川（冰盖）粒雪层中的空气 46
二、冰芯包裹气体记录的可靠性 48
三、粒雪孔隙中气体成分 50
第三节 冰芯揭示的大气温室气体的变化历史 54
一、千年来大气温室气体的含量变化特征 54
二、全新世大气温室气体含量变化 62
三、温室气体与气候突变 65
四、温室气体的气候敏感性及冰期-间冰期气候旋回 68
小结 71
参考文献 71
第一节 LUCC与陆地生态系统碳循环的研究理论和方法 76
一、LUCC与陆地生态系统碳循环 76
第三章 土地利用、土地覆被变化（LUCC）与陆地生态系统碳循环 76
引言 76
二、主要研究方法 81
第二节 LUCC与陆地生态系统碳循环研究进展 84
一、国外研究进展 84
二、国内研究进展 87
第三节 相关科学问题及讨论 96
一、土地覆被的分类体系 96
参考文献 97
二、LUCC影响陆地碳循环的理论基础研究 97
三、LUCC数据集建设和不同来源数据的整合 97
第二篇 地球系统碳通量、碳储量的测定方法与技术 103
第四章 碳通量的微气象学测定 103
引言 103
第一节 CO2通量的微气象学原理与方法 104
一、微气象学测定法概述 104
二、涡度相关技术观测碳通量的原理 106
第二节 CO2通量观测中的误差与不确定性来源 112
一、误差类型、成因与特征 112
二、碳通量测定中不确定性的主要来源 115
第三节 FLUXNET的发展、研究热点与技术问题 120
一、FLUXNET的发展 120
二、FLUXNET的研究热点问题 121
第四节 ChinFLUX的建设与发展 123
一、ChinaFLUX的研究内容与科学目标 123
二、ChinaFLUX的设计思路 124
三、ChinaFLUX的发展方向 125
参考文献 126
引言 130
第五章 碳交换的箱法测定 130
一、静态箱测定碳交换的原理与方法 131
第一节 碳交换箱法测定原理与方法 131
二、动态箱测定碳交换的原理与方法 134
三、巨型箱测定碳交换的原理与方法 135
第二节 碳交换箱法测定国内研究进展 136
第三节 箱法测定陆地生态系统碳交换的不确定性 140
小结 141
参考文献 142
引言 146
第六章 碳储量、碳通量的定量遥感研究 146
第一节 陆地碳储量定量遥感研究的基本原理 147
一、碳储量与陆地生态系统参数 147
二、陆地生态系统参数遥感反演 147
三、碳储量与土地覆盖分类及植被遥感分类 156
第二节 陆地净初级生产力的定量遥感研究 162
一、传统陆地净初级生产力研究方法 162
二、基于遥感数据的陆地净初级生产力模型 162
三、国内外研究进展 163
第三节 陆地碳通量定量遥感研究 165
一、结合遥感的碳通量定位观测 166
二、碳通量定量遥感模型 167
三、陆地碳通量定量遥感研究的不确定性 168
小结 170
参考文献 171
第三篇 地球系统中的主要碳循环过程 185
第七章 陆地生态系统碳循环的基本过程 185
引言 185
一、光合作用 186
第一节 光合作用与呼吸作用 186
二、呼吸作用 187
第二节 影响植物光合作用和呼吸作用的主要因素 188
一、气候 188
二、大气CO2浓度 190
三、土壤 191
四、植物生物学特性 191
五、人类活动 193
第三节 影响土壤呼吸的主要因素 193
一、土壤环境 194
三、人类活动 196
二、植物生长 196
小结 198
参考文献 199
第八章 森林生态系统碳循环过程研究 204
引言 204
第一节 森林与全球碳循环 204
第二节 森林碳蓄积及其变化 205
一、森林生物量和生产力 206
二、森林生态系统的发育阶段与碳储量 207
三、森林经营管理在森林生态系统碳循环研究中的作用 208
第三节 全球变化背景下森林生态系统碳储量变化趋势 209
一、大气CO2浓度升高对森林生态系统碳储量变化的影响 210
二、气温与降水变化对森林生态系统碳储量变化的影响 214
第四节 森林生态系统土壤碳库及其估算的不确定性 215
一、输人与输出过程研究的不确定性 215
二、CO2浓度升高引起的“丢失的碳”问题 222
小结 222
参考文献 223
一、全球及我国草地生态系统概况 231
第一节 草地生态系统与全球碳循环 231
引言 231
第九章 草地生态系统碳循环过程研究 231
二、草地生态系统在全球碳循环中的作用 232
第二节 草地植被固碳与土壤碳库 234
一、全球草地生态系统净初级生产力（NPP）与生物量 235
二、我国草地地上及地下生物量研究 237
三、草地凋落物碳库 242
四、草地土壤碳库与土壤呼吸作用 243
一、放牧、割草、草地开垦 249
第三节 人类活动与气候变化对草地生态系统碳循环的影响 249
二、气候变化与CO2浓度升高 250
小结 251
参考文献 251
第十章 农田土壤有机碳含量变化及主要影响因素 259
引言 259
第一节 农田土壤与全球碳循环 259
第二节 农田土壤有机碳周转 261
一、农田土壤有机碳投入量 261
二、农田土壤有机碳输出 263
一、耕作方式 266
第三节 农业管理对土壤有机碳含量的影响 266
二、灌溉方式 267
三、肥料管理 267
四、全球变化对农田土壤有机碳含量的影响 268
小结 268
参考文献 269
第十一章 湿地生态系统碳循环过程研究 272
引言 272
一、湿地在全球碳循环中的作用 273
第一节 湿地与全球碳循环 273
二、湿地碳的生物地球化学作用 274
第二节 湿地碳的积累与分解 276
一、湿地碳的积累 276
二、湿地CO2、CH4排放及其影响因子 277
第三节 湿地生态水文过程和人类活动对碳的输入、输出的影响 283
一、湿地生态水文过程与碳的输入和输出 283
二、人类活动对湿地碳循环的影响 284
小结 286
参考文献 286
第一节 内陆水体与全球碳循环 293
引言 293
第十二章 内陆水体生态系统碳循环过程研究 293
一、全球及我国内陆水体生态系统概况 294
二、内陆水体在全球碳循环中的作用 296
第二节 内陆水体碳循环的关键过程 298
一、碳的赋存形态、来源和份额 298
二、有机碳的生产和分解过程 299
三、界面过程 300
第三节 影响内陆水体碳循环过程的关键因素 301
一、养分输入与水体初级生产力 301
二、不同类型水体与碳的动力学 303
第四节 主要研究方法 304
一、清单方法 304
二、过程研究 305
小结 310
参考文献 311
第十三章 海洋碳循环生物地球化学过程研究 313
引言 313
第一节 海洋与全球碳循环 313
一、全球及我国近海生态系统概况 313
二、海洋在全球碳循环中的作用 315
三、海洋碳源汇及其不确定性 319
第二节 海洋水体中的碳循环过程 324
一、海-气界面二氧化碳通量 324
二、海水中的颗粒有机碳（POC）和溶解有机碳（DOC） 326
三、河口碳的生物地球化学 328
四、海洋沉积物在海洋碳循环中的作用 329
五、生物泵在海洋碳循环中的作用 337
第三节 我国海洋碳循环生物地球化学过程研究的主要进展 338
一、大气与海洋间碳的交换 338
二、海水中碳及其生物地球化学循环 340
三、土壤和沉积物在海洋碳循环中的作用 344
小结 346
参考文献 347
第四篇 地球系统中的主要碳循环模型 357
第十四章 地球系统碳循环的基本模型 357
引言 357
第一节 陆面碳循环基本模型 359
一、陆面碳循环模型的结构 359
二、光合作用模型 361
三、呼吸作用模型 366
第二节 基于静态植被的生态系统碳循环模型 370
一、生物地理模型 371
二、基于静态植被的生物地球化学模型 372
三、陆面生物物理模型 373
第三节 基于动态植被的生态系统碳循环模型 375
一、动态植被模型 375
二、动态植被-生物地球化学耦合模型 377
三、集成生物圈模拟器：生长演替-生物物理耦合模型 378
第四节 各类模型的主要特征对比 379
小结 381
参考文献 382
第十五章 森林生态系统碳循环模型 387
引言 387
第一节 斑块尺度的生态系统碳循环模型 388
一、基于单木的生态系统碳循环模型 388
二、基于林分的生态系统碳循环模型 391
第二节 森林生态系统碳循环过程的若干子模型 392
一、凋落过程 392
四、树木更新过程 393
三、干扰和树木死亡 393
二、同化产物分配过程 393
第三节 森林生态系统碳循环模型研究展望 394
小结 395
参考文献 395
第十六章 草地生态系统碳循环模型 398
引言 398
第一节 草地生态系统碳循环模型 400
一、草地生态系统碳循环的基本理论与方法 400
二、草地生态系统碳循环模型的主要进展 401
第二节 中国草地碳循环模型的研究进展 414
第三节 草地生态系统碳循环模型研究展望 415
一、草地生产力模型的机理化 416
二、草地土壤呼吸作用模型的机理化 416
三、耦合大气环流模式的碳循环模型 417
小结 417
参考文献 418
第十七章 农田生态系统碳循环模型 423
引言 423
第一节 陆地生态系统碳循环模型 423
一、陆地生态系统碳循环模型概述 423
二、NPP模型 426
三、土壤呼吸作用模型 427
第二节 农田生态系统碳循环模型 428
一、基于气候和土壤的农业植被生产力模型 428
二、基于过程的农业植被生产力模型 429
三、农田土壤碳周转模型 431
第三节 研究展望 432
一、氮素营养在碳循环中的作用 432
三、碳循环模型与其他模型的耦合 433
二、模型的有效性与输入变量 433
小结 434
参考文献 434
第十八章 湿地生态系统碳循环模型 442
引言 442
第一节 湿地生态系统碳循环模型的主要进展 443
第二节 湿地生态系统碳循环模型考虑因子 446
一、气象因子与水文状况 446
二、湿地基质性状 447
三、湿地有机碳动力学 449
四、模拟尺度 450
第三节 湿地生态系统碳循环模型研究展望 451
一、湿地生态系统碳循环过程机理的研究 451
二、湿地生态系统碳循环与全球气候变化 451
三、湿地生态系统碳循环模型研究与湿地管理 452
小结 452
参考文献 453
第十九章 内陆水体碳循环模型 457
引言 457
一、水-气界面气体交换 458
第一节 内陆水体碳循环模型的基本理论 458
二、水-沉积物界面输移 462
三、水体中碳循环规律 465
第二节 内陆水体碳循环模型的研究进展 467
一、水体碳循环模型 467
二、水-气界面 473
三、水-沉积物界面输移 476
第三节 内陆水体碳循环模型研究展望 479
一、Fick第一定律的适用性 479
二、模型率定与验证 480
小结 481
三、学科交叉 481
参考文献 482
第二十章 近海生态系统碳循环模型 491
引言 491
第一节 海洋CO2与全球海洋碳循环模型 492
一、海气交换 492
二、全球海洋碳循环模式 497
第二节 中国海洋碳循环模型 504
一、边缘海碳循环模型 504
二、中国近海碳循环模式 508
第三节 海洋碳循环模型研究展望 509
小结 511
参考文献 512
第五篇 地球系统的固碳技术与碳减排 523
第二十一章 陆地生态系统固碳技术措施 523
引言 523
第一节 陆地生态系统固碳机理及研究方法 524
一、陆地生态系统主要碳库和收支特点 524
二、固碳技术措施 527
一、固碳潜力的估算与评价 529
第二节 陆地生态系统固碳潜力 529
二、陆地生态系统固碳能力和潜力 534
第三节 陆地生态系统固碳技术措施研究展望 548
一、固碳机理 549
二、固碳潜力 550
小结 553
参考文献 553
第二十二章 主要发达国家的碳减排动态 565
引言 565
第一节 碳减排主题下的国际合作机制 566
一、建立国际合作机制的原理 567
二、合作机制异同比较 568
三、发展趋势分析 568
第二节 主要国际减排方案及其评述 569
一、美国在退出《京都议定书》后提出的减排新方案 569
二、挪威、荷兰学者提出的全球减排目标分担新方案 570
第三节 主要发达国家减排动态 573
一、欧盟国家的减排动态 573
二、其他发达国家的减排状况 577
小结 581
参考文献 582