河流-水库-流域生态系统碳氮循环

流域是地表在横向、纵向和垂直方向上，由水循环连接起来的开放生态系统，由于其明显的地理边界，则是评价全球变化对地表生态过程影响的自然单元。本项目是在前期工作的基础上，利用在丹江口水库及汉江流域上游已建立的"河流-水库-流域复合生态系统观测与实验平台"，以元素生物地球化学循环为主线，利用稳定碳氮同位素（δ13C、δ15N）技术，研究C、N在流域内典型植被与土地利用类型的陆地生态系统内的迁移与转化，在河流-水库水域生态系统中的来源、运移和沉积，及其在河流-水库-流域复合生态系统中的循环过程；从而揭示已认知的流域内C、N时空变化格局的形成机制，进而在流域尺度上辨识自然过程和人为活动对河流-水库-流域复合生态系统中C、N循环的影响，为南水北调中线工程水源地保障提供科学依据。预计发表学术论文20-30篇，培养从事流域生态学研究等中青年人才3-5名，硕博士研究生5-8名。

本项目利用在丹江口水库及汉江流域上游建立的"河流-水库-流域复合生态系统观测与实验平台"，利用碳氮稳定同位素（δ13C、δ15N）技术，研究碳、氮在流域内典型植被与土地利用类型生态系统内的迁移与转化、在河流-水库水域生态系统中的来源和运移及其在河流-水库-流域复合生态系统中的循环过程；从而揭示流域内碳、氮时空变化格局的形成机制，进而在流域尺度上辨识自然过程和人为活动对C、N循环的影响。通过五年研究，完成了各项任务，实现了研究目标，取得了以下成果：.1、揭示了流域内典型植被和土地利用类型生态系统中碳、氮的迁移、转化过程；阐明了土地利用变化过程中，凋落物与细根的产量及分解过程与土壤碳氮动态、土壤氮素可利用性的关系及其随植被变化的演变规律；揭示了土地利用变化对土壤碳氮矿化过程的影响。.2、通过对流域干湿沉降观测，并结合同位素端元分析模型，揭示了河流-水库生态系统中悬浮颗粒物及水体中碳、氮的来源及其时空变化格局；揭示了氮沉降对汉江上游金水河流域氮输入的贡献量；阐明了金水河悬浮颗粒物的来源主要为外源性土壤有机质与内源性水生植物残体。.3、阐明了多元空间尺度土地利用/土地覆盖及水文节律复合影响下的氮效应，揭示了河流氮素与土地利用及人为活动的关系。从流域尺度及不同河岸带尺度揭示了土地利用、坡度及水文过程复合影响下的主要离子效应。.4、基于近10年对丹江口水库定位观测，结合地球化学模型揭示了丹江口水库无机碳组成及格局、界面CO2交换通量及控制机理；估算出丹江口水库水-气界面CO2释放通量为9 mol/m2/d、水库年CO2释放量为3.4×109 molC/y。.5、通过MODIS遥感数据和模型模拟，揭示了包括汉江流域在内的长江流域2000-2009年间地表净初级生产力（NPP）和自养呼吸的空间变化特征，发现汉江流域的NPP在此期间显著增加，揭示了森林恢复主导的土地利用/覆被变化对流域CO2固定贡献具有显著的正效应。.6、本项目共发表论文26篇，其中SCI论文24篇。培养博士后一名、博士两名和硕士四名。