环过程的耦合机制，揭示群落物种组成和生态系统功能对降水变化的响应与适应机制。
[3] 草地生态系统碳氮水循环关键过程对温度升高和放牧的响应与适应机理
选择当雄高寒草甸草原和海北高寒草甸生态系统，布置红外辐射(或开顶箱)增温和放牧控制交互作用实验，研究放牧干扰条件下气候变暖对青藏高原草地生态系统碳、氮、水循环关键过程的影响；通过控制增温幅度，模拟研究白天和夜间增温对生态系统碳水循环关键过程影响的差异及其内在控制机制；重点阐明温度升高和放牧干扰对草地生态系统碳、氮、水循环过程的协同作用，定量评价温度升高和放牧干扰对草地生态系统植被生产力、土壤温室气体排放和碳氮通量的生态计量平衡的影响。
[4] 典型生态系统碳氮水耦合过程对多因子的综合响应与适应机理
在NSTEC上选择温带针阔混交林(长白山)和南亚热带季风常绿林(鼎湖山)，布置氮沉降和降水变化交互作用控制实验，在CGT上选择锡林郭勒典型草原和海北高寒草甸生态系统，重点布置增温、降水、氮沉降和放牧四个因素交互作用控制实验。阐明多个环境因子之间的交互作用，重点阐明生态系统碳、氮、水循环关键的耦合环节及其对环境变化和人为干扰的响应机制。
本课题参与单位有中科院植物所、地理资源所、沈阳应用生态所、华南植物园和西北高原所以及中国农科院资源区划所。
经费比例：25%
承担单位：中国科学院植物研究所、中国农业科学院 课题负责人：李凌浩
课题3、多尺度-多源数据融合的陆地生态系统碳氮水耦合循环模型研究 预期目标：
基于现有的生态系统过程模型，结合ChinaFLUX观测、卫星遥感观测、生态学清查资料和野外实验数据，发展新一代陆地生态系统碳-氮-水耦合过程机理模型，构建基于新型卫星遥感数据反演大气温室气体的方法和技术体系，发展多尺度观测数据与模型的融合技术和跨尺度模拟方法，服务于多尺度生态系统碳源/汇的时空分布及其变异特征的模拟分析和预测研究。
研究内容：
[1] 生态系统水平的碳-氮-水相互作用过程耦合模型
在长期观测和控制实验基础上得到的碳、氮、水循环的耦合关系及其生物物理和生理生态过程的驱动机制的基础上，发展机理的、适用于不同生态系统的模拟土壤水分、温度和氮含量对土壤碳分解影响、水分和氮对光合作用合成的碳水化合物分配影响的方法，在现有的生态系统模型中增加净第一性生产力、植物光合产物分配、土壤呼吸等过程对氮素的响应模拟，将以上过程与相应的碳循环过程进行动态耦合，实现模型对生态系统水平碳、氮、水耦合过程的模拟。 [2] 陆地生态系统碳-氮-水循环相关的大气成分遥感反演方法
利用新的遥感数据反演与陆地表面碳、氮、水循环相关的大气温室气体成份参数(CO2)和气溶胶，结合大气传输模型，反演大尺度的生态系统碳源汇时空格局变化，并为新一代多尺度、多源数据融合的陆地生态系统碳氮水耦合模型提供可靠的状态参数。
[3] 新一代国家尺度的陆地生态系统碳氮水循环综合模型
综合不同尺度的碳氮水观测数据(包括遥感反演的生态系统参数、地面调查、涡度相关通量、控制试验等)，发展多尺度数据与陆地生态系统模型的融合技术，对陆地生态系统碳氮水耦合模型中的关键参数和变量进行优化，实现跨尺度生态系统过程模拟，构建具有自主知识产权的新一代中国陆地生态系统碳氮水过程机理循环过程机理-卫星遥感耦合模型，完成国家尺度陆地生态系统碳氮水耦合模型的集成。
[4] 中国及东亚区域碳水通量时空格局的综合模拟分析
利用新发展的碳氮水耦合循环过程机理-遥感模型，集成中国及东亚区域多源和多尺度数据，模拟和评估中国及东亚区域过去50年的气候变化和土地利用变化对陆地生态系统碳水通量的影响，评估中国及东亚季风区陆地生态系统在不同气候变化情景下的碳收支潜力的变化，探讨中国及东亚区域陆地生态系统的碳源汇格局及其对自然(如火灾)和人为干扰的响应。
经费比例：18%
承担单位：中国科学院地理科学与资源研究所、南京大学 课题负责人：王绍强
课题4、中国陆地生态系统碳氮水通量的时空格局及其区域响应研究 预期目标：
利用长期通量联网观测、生态学样带调查、森林和草地资源清查、典型区域的多因子控制实验等获取的数据资源和新一代生态系统碳-氮-水耦合循环过
程机理-遥感模型，构建服务于国家层次的陆地生态系统温室气体管理的碳计量系统；综合分析我国陆地生态系统碳氮水通量的时空格局及其环境驱动机制及其区域响应特征；实现我国陆地生态系统碳源/汇功能区划，为落实我国碳增汇/减排政策和措施及履行国际环境公约提供科学和数据支撑。
研究内容：
[1] 中国陆地生态系统碳氮水耦合循环多源数据集成研究
以ChinaFLUX的典型陆地生态系统碳氮水通量的长期联网观测数据为基础，系统收集和整理与陆地生态系统碳氮水循环过程有关的资源普查数据(如森林和草地清查资料等)、陆地样带(东部南北样带、草地样带)的植被和土壤调查数据，野外科学实验(人工施氮、降水控制实验)研究数据、生态系统生理生态特征的动态监测数据、遥感数据，以及模型模拟结果等多源数据集，构建中国陆地生态系统碳氮水循环综合数据库及其信息管理系统。
[2] 中国陆地生态系统碳收支的时空格局及碳汇功能区划研究
以本项目建立的陆地生态系统碳氮水耦合循环数据信息系统和新一代生态系统碳-氮-水耦合循环过程机理-遥感模型为基础，采用多源数据-模型融合技术，分析中国陆地生态系统碳源/汇的时空动态特征及其驱动机制；揭示典型生态系统碳库和氮库功能的地带性变化规律、生态系统碳-氮-水耦合循环过程重要参数(如水分利用率)的生物地理分异规律及其控制机制；比较中国/东亚季风气候区与其它区域或大陆的陆地碳源/汇时空格局特征的差异性及其驱动机制；研究中国陆地碳汇功能区区划的技术和方法，编制1:100万的中国陆地生态系统碳储量/碳固定和排放的空间格局图。
[3] 服务于中国陆地生态系统温室气体管理的碳计量分析系统
在[1]和[2]的基础上，构建服务于中国生态系统温室气体管理的碳循环数据-模型-计量分析系统平台，模拟分析中国温室气体排放的变化状况及其调控管理效果，编制中国陆地生态系统碳源汇格局变化综合研究报告，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。
经费比例：18%
承担单位：中国科学院地理科学与资源研究所 课题负责人：于贵瑞
四、年度计划
研究内容 1. 在选定的8个森林和4个草地站点，利用涡度相关技术开展碳、水通量，大气干湿氮沉降观测，并完成站点的本地资料的收集和调查工作； 2. 开展增温、改变降水、人工施氮、放牧控制实验，并实施部分实验项目； 3. 设计新一代碳-氮-水耦合模型结构、模块接口等；调研最新的国内外碳-第 一 年 氮-水模型、数据-模型同化方法；生成中国及东亚区域气象、土地利用、火灾等基础数据集；生成用于大气反演的地表CO2通量先验值，研究大气温室气体通量的反演方法； 4. 制定项目通量观测和联网实验数据库标准、建库方案、确定数据要素、编制元数据；在全国范围内收集本项目第一、二课题中未涉及的站点的土壤和植被的碳、氮数据；收集我国化石燃料燃烧和水泥工业、土地利用变化等释放的温室气体数据，调研我国增汇减排的管理措施； 预期目标 1. 组织研究队伍，分解课题任务，完善研究方案和技术路线； 2. 构建ChinaFLUX-CN：在选定的8个森林和4个森林站点，完善通量观测体系，制定统一观测标准，开展碳、氮、水综合观测；初步分析我国碳、氮、水通量的区域分异规律； 3. 建成野外控制实验研究平台：确定样地、完善实验方案、配备仪器、开展预实验； 4. 构建新一代碳-氮-水耦合模型框架，并完成模型区域模拟的数据准备；掌握模型、数据-模型同化方法、温室气体排放管理等研究领域最新进展；初步确立基于地面观测的大气CO2通量反演方法； 5. 完成项目数据库建设方案； 6. 在国内外学术期刊上发表17篇以上，其中SCI论文6篇以上。
研究内容 1. 运行ChinaFLUX-CN，利用涡度相关系统开展生态系统碳、水通量观测，并增加利用静态箱－气相色谱技术的温室气体通量观测；调研并发展大气干湿氮沉降量和稳定性同位素原位连续观测方法； 预期目标 1. 基于ChinaFLUX-CN，初步阐明我国主要陆地生态系统碳氮水通量特征和年际变异规律及环境控制机理；初步确定典型陆地生态系统碳氮水通量组分，构建和分析生态系统碳氮水通量各组分间可计量的相互平衡关系； 2. 全面开展控制实验，重点研究关于碳、2. 全面实施控制实验，初步阐明生态系氮生物地球化学循环的一般性特征、水分循环与土壤—植物系统中碳、氮耦合循环、以及地上部植物生理生态过程与地下食物网间的相互作用的机理研究；土壤-植被系统碳、氮生物地第 球化学循环对环境因子短期脉冲式变 化的响应与长期累加效应； 二 3. 完善新一代模型的结构框架，增加水 碳氮相互作用模拟；建立基于大气本年 底CO2浓度观测数据反演CO2通量的方法，收集新型卫星的温室气体浓度遥感数据，研究卫星遥感数据、控制试验数据与模型的融合方法；模拟过去50年中国和东亚部分地区陆地生态系统碳源汇格局； 4. 集成第一、二、三课题研究结果，全面构建项目数据库，初步评估中国和东亚部分地区陆地生态系统碳源汇格局；构建用于我国温室气体排放变化及其调控管理碳计量分析系统； 5. 准备中期考核； 数据反演东亚地区CO2通量；建立卫星遥感数据、控制实验数据与模型的融合方法；完成过去50年气候变化对中国和东亚陆地生态系统碳源汇格局及变率的影响分析； 4. 全面实施项目观测和实验数据库的构建和运行，实现对第一、三课题的集成，初步评价我国历史碳源汇状况；初步建成我国温室气体管理碳计量分析系统； 5. 在国内外学术期刊上发表20篇以上，其中SCI论文10篇以上。 的模拟；基于大气本底CO2浓度观测对典型生态系统碳、氮、水耦合过程统碳氮水循环综合模型，实现新模型3. 初步建立生态系统水平的陆地生态系统碳-氮-水耦合循环的关键环节，以及这些关键环节对全球变化的响应在不同时空尺度上的机理特征；寻求提高生态系统碳、氮利用效率、系统生产力和固碳能力的途径；