3.1　碳循環(huán)與碳平衡

碳是構(gòu)成有機(jī)化合物的基礎(chǔ)元素，地球上碳元素的分布非常廣泛，所有的有機(jī)物都含有碳元素。在生物和非生物庫(kù)中循環(huán)流動(dòng)，構(gòu)成了地球上的“碳循環(huán)”。在大氣圈（Atmosphere）、水圈（Hydrosphere）、巖石圈（Geosphere）、生物圈（Biosphere）4個(gè)“貯存庫(kù)”中循環(huán)流動(dòng)^［21］。自然界碳循環(huán)基本過(guò)程是大氣中的CO₂被陸地和海洋中的植物吸收，再通過(guò)生物或地質(zhì)過(guò)程及人類活動(dòng)，又以CO₂的形式返回大氣中（圖3-1）。

圖3-1　陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意

陸地生物圈源匯特征是陸地碳平衡核心問(wèn)題，即陸地生物圈到底是大氣中的CO₂的源還是匯。碳平衡包括碳輸入和碳輸出兩個(gè)過(guò)程，輸入和輸出的差值為凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力（Net Ecosystem Productivity，NEP），當(dāng)NEP為正值表明該系統(tǒng)從大氣中吸收CO₂，為大氣CO₂的“匯”；當(dāng)NEP為負(fù)值表明該系統(tǒng)從大氣中釋放CO₂，為大氣CO₂的“源”^［22］。

多年來(lái)，人們對(duì)于陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯特征進(jìn)行了廣泛研究。其碳匯類型主要有森林、草地和農(nóng)田。森林已被世界公認(rèn)為較強(qiáng)碳匯。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)如果不考慮人工收獲移除的部分，可以作為碳匯存在^［25］。草地生態(tài)系統(tǒng)由于受到自然和人為影響，碳的匯源特征不明顯。一般認(rèn)為有較弱的碳匯特征，但是受放牧和降雨的影響，碳匯特征會(huì)改變^{［26，27］}，除高寒沼澤化草甸，高寒草甸基本屬于碳匯^［2］。但不可否認(rèn)，草地具有巨大的固碳潛力^{［22，28］}，草地的合理利用與恢復(fù)，有利于發(fā)揮巨大的碳匯潛力。