3.1　碳循环与碳平衡

碳是构成有机化合物的基础元素，地球上碳元素的分布非常广泛，所有的有机物都含有碳元素。在生物和非生物库中循环流动，构成了地球上的“碳循环”。在大气圈（Atmosphere）、水圈（Hydrosphere）、岩石圈（Geosphere）、生物圈（Biosphere）4个“贮存库”中循环流动^［21］。自然界碳循环基本过程是大气中的CO₂被陆地和海洋中的植物吸收，再通过生物或地质过程及人类活动，又以CO₂的形式返回大气中（图3-1）。

图3-1　陆地生态系统碳循环示意

陆地生物圈源汇特征是陆地碳平衡核心问题，即陆地生物圈到底是大气中的CO₂的源还是汇。碳平衡包括碳输入和碳输出两个过程，输入和输出的差值为净生态系统生产力（Net Ecosystem Productivity，NEP），当NEP为正值表明该系统从大气中吸收CO₂，为大气CO₂的“汇”；当NEP为负值表明该系统从大气中释放CO₂，为大气CO₂的“源”^［22］。

多年来，人们对于陆地生态系统碳汇特征进行了广泛研究。其碳汇类型主要有森林、草地和农田。森林已被世界公认为较强碳汇。农田生态系统如果不考虑人工收获移除的部分，可以作为碳汇存在^［25］。草地生态系统由于受到自然和人为影响，碳的汇源特征不明显。一般认为有较弱的碳汇特征，但是受放牧和降雨的影响，碳汇特征会改变^{［26，27］}，除高寒沼泽化草甸，高寒草甸基本属于碳汇^［2］。但不可否认，草地具有巨大的固碳潜力^{［22，28］}，草地的合理利用与恢复，有利于发挥巨大的碳汇潜力。