3.1　碳循環與碳平衡

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

圖3-1　陸地生態系統碳循環示意

陸地生物圈源匯特征是陸地碳平衡核心問題，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過程，輸入和輸出的差值為凈生態系統生產力（Net Ecosystem Productivity，NEP），當NEP為正值表明該系統從大氣中吸收CO₂，為大氣CO₂的“匯”；當NEP為負值表明該系統從大氣中釋放CO₂，為大氣CO₂的“源”^［22］。

多年來，人們對于陸地生態系統碳匯特征進行了廣泛研究。其碳匯類型主要有森林、草地和農田。森林已被世界公認為較強碳匯。農田生態系統如果不考慮人工收獲移除的部分，可以作為碳匯存在^［25］。草地生態系統由于受到自然和人為影響，碳的匯源特征不明顯。一般認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，草地具有巨大的固碳潛力^{［22，28］}，草地的合理利用與恢復，有利于發揮巨大的碳匯潛力。