二、预期目标
(一) 总体目标
充分利用中国东部南北样带(NSTEC)和中国草地样带(CGT)在全球植被中的区位优势和现有的研究基础，以国家生态系统观测研究网络(CNERN)和中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)为依托，建立中国陆地生态系统碳氮水循环科学研究平台(ChinaFLUX-CN)，在此基础上综合开展典型陆地生态系统碳氮水循环过程的长期联网观测、多因子控制联网实验，开发我国新一代碳-氮-水耦合循环的过程机理-遥感耦合模型，阐明生态系统碳氮水通量之间的生态计量平衡特征及其对气候变化的响应和适应，为我国参与应对全球气候变化的国际行动和生态环境建设提供科技支撑。
通过本项目的实施，构建我国陆地生态系统碳氮水循环的观测、数据和模拟平台，以支持中国生态系统温室气体管理决策分析；揭示生态系统碳氮水循环耦合机制、陆地碳汇时空分布格局，以服务于全球气候变化对策和生态环境建设；阐明碳-氮-水通量间的生态化学计量平衡特征及其对气候变化的响应和适应机制，以提升我国的学术地位和研究水平。
(二) 五年预期目标 1. 科学目标
? 阐明中国东部南北样带(NSTEC)和中国草地样带(CGT)主要陆地生态系统碳、氮、水通量特征、年际变异和过程机理，确定各类生态系统植被-土壤-大气碳库之间的通量及其平衡关系；阐明我国主要陆地生态系统碳氮水通量间的生态计量平衡对温度和降水变异的适应性；定量评价异常气候事件(如干旱、高温等)对碳氮水通量的影响。
? 科学辨识我国典型区域主要类型生态系统碳氮水耦合循环机理及其对全球变化的响应与适应性；揭示典型区域生态系统碳氮水循环关键过程对温度升高、降水变化、氮沉降增加和人类活动的区域响应机制，为国家的陆地生态系统碳氮水综合管理提供科学依据。
? 基本摸清我国陆地生态系统碳源/汇强度、空间格局及变化趋势，揭示我
国及东亚地区陆地碳源/汇的时空分异特征及其不确定性；定量评价氮沉降和水分变化对我国陆地生态系统碳收支的影响，提高我国陆地生态系统碳源/汇估算与预测水平。
2. 科研条件或基地建设目标
? 通过本项目实施，带动我国陆地生态系统碳氮水循环通量的长期定位和
联网观测的发展、完善典型区域的增温、控水、氮沉降等联网控制实验研究体系，将ChinaFLUX提升为具有国际先进水平的研究平台(ChinaFLUX-CN)，形成我国陆地生态系统碳氮水循环与全球变化的综合野外科学研究平台。
? 综合集成陆地生态系统碳氮水循环通量的长期定位观测、环境控制实验、
植被/土壤样带调查、遥感监测、模型模拟分析产生的多源数据，形成我国陆地生态系统碳氮水循环与全球变化的数据共享平台。
? 整合和优化自主开发的生态系统过程、机理与遥感模型，构建陆地生态
系统碳氮水耦合循环模型，形成我国陆地生态系统碳循环与全球变化研究的机理模型-遥感模型-观测数据融合系统。
? 在综合开展中国陆地―碳汇功能区‖区划的基础上，构建服务于中国陆地
生态系统温室气体管理碳计量分析系统。
3. 人才培养目标
通过本研究项目的实施，形成一支我国碳氮水循环与全球变化研究团队，造就6~8位相关研究领域的学术带头人，培养30人左右的骨干力量和20人左右的技术队伍，培养30~50名硕士与博士研究生。 4. 研究成果目标
发表学术论文100篇以上，其中SCI等重要刊物论文50篇以上，具有重大国际影响力的论文3~5篇，完成专著1~2部。针对国家气候变化外交谈判与陆地碳氮水管理相关问题，提出2~3份政策咨询报告。
三、研究方案
(一) 总体研究思路和技术路线
本项目针对国家需求与国际研究前沿，以中国区域陆地生态系统碳、氮、水耦合过程及其对气候变化的响应和适应为主线，以服务于科技创新和环境外交谈判战略需求为总目标，在收集整合中国东部南北样带(NSTEC)和中国草地样带(CGT)以往各种观测与控制实验数据的基础上，主要采用以下的研究思路和技术途径(图2)来组织项目的实施。 中国区域现有研究资源和成果的收集、整理与整合碳水通量观测数据站点控制实验数据样带调查和清查数据模型和遥感数据生态系统通量观测平台碳氮水通量稳定同位素大气氮沉降常规微气象联网观测ChinaFLUX陆地生态系统碳氮水循环科学研究平台ChinaFLUX-CN升温控水施肥放牧控制实验陆地生态系统碳-氮-水耦合模型机理模型-遥感模型-观测数据融合方法碳-氮-水通量的相互平衡关系及其影响机制中国区域碳氮水通量评估图2. 项目的总体研究思路
碳氮水循环过程对全球变化的响应与适应(1) 联网观测：拟采用自上而下的顶层设计和联网研究的技术途径，利用中国东部南北样带(NSTEC)和中国草地样带(CGT)，以CNERN和ChinaFLUX为基础建立野外观测研究平台(ChinaFLUX-CN)，组织生态系统碳氮水和稳定性同位素的联网观测，获取生态系统碳氮水生态计量平衡的环境响应和年际变异的数据。
(2) 联网实验：以东部亚热带森林、温带森林、内蒙古温带草原和青藏高原高寒草地为重点区域开展的多因子联网控制实验为研究平台，在样带典型区域的森林和草地生态系统有区别地开展增温、控水、施肥和放牧的多因子交互联网实验，研究生态系统碳氮水循环的耦合机制及其对环境变化的响应和适应。
(3) 模型发展：利用观测数据和控制实验所获得的机理认识和数据资源，研发地面和卫星遥感观测数据与模型融合的方法论体系，构建新一代生态系统碳氮水耦合模型和模型参数集，发展和建立机理模型-遥感模型-观测数据融合系统。
(4) 集成分析：结合多尺度、多过程的观测和实验数据，综合分析中国和东亚地区陆地生态系统碳氮水通量的时空格局及其区域响应，开展中国陆地―碳汇功能区‖的区划，为国家应对气候变化和陆地生态系统碳氮水的综合管理提供科学依据。
(二) 技术方案
1. 基于样带概念的生态系统碳氮水循环过程的联网综合观测
项目采用自上而下的顶层设计和资源整合的研究思路，以中国东部南北样带(NSTEC)和中国草地样带(CGT)为基础，选择样带上具有代表性的森林和草地生态系统为研究对象，以国家生态系统观测研究网路(CNERN)和中国生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)为基础平台，以我国南方亚热带森林(含人工林)、北方温带森林、青藏高原高寒草甸草原和北方温带草原为重点研究区域，选择并确定25个典型陆地生态系统野外通量观测台站，开展基于样带概念的联网综合观测(图4)。根据实际研究需要和观测重点的不同，将26个通量观测站划分为3类：1）超级观测站，包括长白山、鼎湖山/千烟洲、海北和锡林郭勒；2）重点观测站：包括呼中、帽儿山、大岗山、哀牢山、西双版纳、当雄和呼伦贝尔；3）加盟观测站：基于自愿加入与联合研究的原则，主要进行常规的通量观测，包括那曲、格尔木、多伦、大兴安岭、北京、秦岭、小浪底、尖峰岭、禹城、栾城、桃源、三江、会同和长武。
在观测技术方面，将利用涡度相关技术、静态箱-气相色谱技术，结合稳定性同位素技术和植物生理生态学方法，开展典型陆地生态系统碳氮水通量的综合观测，采用典型生态系统定位动态观测与野外样带调查相结合的方法，获取长期和连续的观测数据。同时，系统收集、整理和整合国内外已有碳氮水循环研究的数据资源，分析全球变化背景下碳氮水耦合机制及其与环境要素或人类活动的定性或定量关系。具体的样带联网观测研究的技术方案与途径参见图3。
呼中呼中呼伦贝尔呼伦贝尔海北海北TCG锡林郭勒锡林郭勒帽儿山帽儿山长白山长白山当雄当雄哀牢山哀牢山西双版纳西双版纳大岗山大岗山千烟洲千烟洲鼎湖山鼎湖山图3.陆地生态系统碳氮水通量观测站分布
超级站(红色)、重点站(蓝色)
? 各通量观测站点以涡度相关技术为主开展生态系统碳、水通量的长期观测，同时选择代表性的和有观测条件的通量观测站点（包括超级观测站和重点观测站），在冠层-大气界面，开展连续大气干湿氮沉降通量的观测。基于长时间序列的通量观测数据，确定生态系统碳氮水通量的年际变异及其相互平衡关系。
典型陆地生态系统 (NSTEC、CGT样带) 定位动态观测与野外样带调查 碳水通量观测 联网观测 (现有时间系列5~6年) 13C、18O和D 碳水平衡关系 (ET和NEP) 年际变异 (预期时间系列>10年) 原位连续观测技术 碳氮水通量组分的相互平衡机制 碳水平衡关系 (ET/E/T与 NEP/GEP/RE) 大气氮沉降、生物固氮和土壤N2O释放量 响应特征与机制 (温度、降水和氮沉降) 图4. 样带联网观测研究的技术方案与途径
? 选择代表性的和有观测条件的通量观测站点（包括超级观测站和重点观测站），在土壤－大气界面，利用静态箱－气相色谱技术进行土壤CO2、