重大進展，全球首次，中國學者同期發表7篇PNAS，揭示我國生態系統中的“碳”（中科院和北京大學表現出色）
iNature：2018年4月16日，中國學者在PNAS上在線發表了7篇研究論文，報道了有關中國陸地生態系統、高原生態系統、森林生態系統中的無機元素的分布情況，全球生態系統變化對其造成的影響，以及碳儲備等情況。為了解我國各種生態環境中的元素循環和打造“綠水青山”的美好家園做好理論鋪墊。其中北京大學和中國科學院植物研究所表現優秀各發表2篇，中國科學院南京土壤研究所、中國科學院生態環境研究中心以及中國科學院華南植物園各發表了一篇。同時，國內眾多高校如：南京農業大學、西北農林科技大學等眾多單位也參與其中，發揮了重要作用。同期發表的還有美國加州大學戴維斯分校的“Integrating effects of species composition and soil properties to predict shifts in montane forest carbon–water relations”和英國利茲大學反表的“Global peatland initiation driven by regionally asynchronous warming”都報道了相關的內容。
1Plant diversity enhances productivity and soil carbon storage
盡管來自實驗草地的證據表明，植物多樣性提高了生物量生產和土壤有機碳（SOC）的儲存量，但在自然生態系統中這種情況是否屬實，特別是在氣候變化和人為干擾的情況下仍然不清楚。根據全國6098個森林，灌叢和草地的實地觀測數據和綜合多種理論的綜合模型預測，我們系統地研究了氣候，土壤和人類對SOC儲量的直接影響，以及物種豐富度所帶來的間接影響（SR），地上凈初級生產力（ANPP）和地下生物量（BB）。我們發現有利的氣候（高溫和降水）對森林和灌木地的SOC儲存有一致的負面影響，但在草地沒有。氣候有利度，尤其是高降水量與較高的SR和較高的BB相關，這對SOC的儲量具有一致的積極影響，從而抵消了有利氣候對SOC的直接負面影響。氣候對SOC儲量的間接影響取決于SR與ANPP和BB之間的關系，在所有生物群類型中這種關系一直呈陽性。另外，人為干擾和土壤pH對SOC儲量具有直接和間接影響，SR，ANPP和BB的變化介導了間接影響。高土壤pH值對SOC儲存一直有負面影響。我們的研究結果對改善全球碳循環模式和生態系統管理具有重要意義：保持高水平的多樣性可以增強土壤碳匯，并有助于維持植物多樣性和生產力的益處。
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http://www.pnas.org/content/early/2018/04/13/1700298114
2Climate change, human impacts, and carbon sequestration in China
近三十年來中國經濟增長的規模在現代人類歷史上是前所未有的。中國現在是世界第二大經濟體，緊鄰美國。然而，這種快速的經濟增長使中國的環境壓力越來越大。中國可以被看作是一個龐大的“實驗室”，具有社會經濟和自然系統之間復雜的相互作用，為研究環境變化和密集的人類經濟活動如何影響自然系統提供了極好的機會。這一特色探討了氣候變化和人類活動對生態系統結構和功能的影響，重點是量化中國陸地生態系統中碳（C）庫的數量和分布以及碳封存。我們還記錄物種多樣性，物種特征，氮（N）和磷（P）化學計量學如何調控生態系統碳庫和植被生產。本概述文章介紹了該研究項目的背景和科學意義，介紹了其基本概念框架，并總結了每篇論文的主要發現。
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http://www.pnas.org/content/early/2018/04/10/1700304115
3Patterns of plant carbon, nitrogen, and phosphorus concentration in relation to productivity in China’s terrestrial ecosystems
植物氮（N）和磷（P）含量調節陸地生態系統中的生產力和碳（C）固存。估計植物組織中N和P含量的分配以及營養含量和光合能力之間的關系對于預測全球變化下未來的生態系統碳封存至關重要。在本研究中，通過調查中國陸地生物群落中植物葉片，莖和根的養分濃度，我們記錄了大規模的C，N和P群落濃度模式。我們還研究了營養物質含量和植物總生產力（GPP）所指示的植物生產。全國平均C，N和P的群落葉片濃度分別為436.8,14.14和1.11 mg·g-1;莖部為448.3，3.04和0.31 mg·g-1; ，根分別為418.2,4.85和0.47 mg·g-1。全國平均葉片N和P產量分別為249.5 g C GPP·g-1 N·y-1和3 157.9 g C·GPP·g-1 P·y-1。莖和根中的N和P濃度通常比葉中的非生物環境更敏感。所有生物群落的N（或P）含量在不同組織中都存在強冪律關系，與植被GPP密切相關。這些研究結果不僅提供了關鍵參數來開發經驗模型，以擴大植物對從單一組織到整個群落的全球變化的反應，而且還提供了大量證據表明生物群落依賴營養物對碳螯合作用的調節。
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http://www.pnas.org/content/early/2018/04/10/1700295114
4Shifting plant species composition in response to climate change stabilizes grassland primary production
高寒草地生態系統的結構和功能，包括廣泛的土壤碳儲量，主要受溫度影響。特別是青藏高原在過去50年經歷了明顯的升溫，預計未來這種升溫趨勢將加劇。這種氣候變化可能會改變植物物種組成和凈初級生產力（NPP）。在這里，我們將32年的觀測和監測與溫度和降水的操縱性實驗相結合，探索氣候變化對植物群落結構和生態系統功能的影響。首先，從1983年到2014年的長期氣候變暖，發生在沒有系統降水變化的情況下，導致草豐度較高，莎草豐度較低，但不影響地上NPP。其次，4年以上的試驗升溫試驗對NPP的任何方面都沒有影響，而干旱操作（降低50％的降水量）將NPP分配轉移到地下，但不影響總NPP。第三，實驗升溫和干旱處理在高原九個地點的薈萃分析的支持下，增加了草豐度，但犧牲了樹籬和草本的生物量。功能群組成的這種轉變導致更深的根系，這可能使植物群落獲得更多的水，從而即使在氣候變化的情況下也能穩定生態系統的初級生產?？傮w而言，我們的研究表明，在氣候變化的影響下，植物物種組成的變化可能會穩定這個高海拔生態系統的初級生產力，但也會導致從地上到地下生產力的轉變。
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http://www.pnas.org/content/early/2018/04/10/1700299114
5Effects of national ecological restoration projects on carbon sequestration in China from 2001 to 2010
森林和草原的長期壓力使用導致生態系統退化和碳損失。 自二十世紀七十年代后期以來，中國啟動了六項國家重點生態恢復項目，以保護其環境和恢復退化的生態系統。 在這里，我們對實施六個項目的地區（約占全國土地面積的16％）的中國森林，灌木林和草地生態系統進行了大規模的野外調查和生物量和土壤C的文獻調查。 我們調查了這些生態系統碳儲量的變化，以評估這些項目對2001年至2010年該國碳匯的貢獻。在過去的十年中，我們估計項目區域年度碳匯總額為每年132億克碳/ （1 Tg = 1012 g），其中超過一半（74 Tg C / y，56％）歸因于項目的實施。 我們的研究結果表明，這些恢復項目大大促進了中國的二氧化碳減排。
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http://www.pnas.org/content/early/2018/04/10/1700294115
6Economics- and policy-driven organic carbon input enhancement dominates soil organic carbon accumulation in Chinese croplands
自20世紀80年代以來，中國的農田在管理實踐中經歷了巨大的變化，如施肥，耕作和殘留物處理。關于這些變化對土壤有機碳（SOC）及其影響的影響一直存在爭議。在這里，我們報告了一項廣泛研究的結果，該研究提供了中國農田土壤有機碳固存的直接證據。根據1980年中國第二次全國土壤調查所記錄的土壤取樣點，我們從全國58個代表全國典型種植制度的縣2011年收集了4,060個土壤樣本。我們的研究結果表明，在全國范圍內，表層土壤（0-20 cm）土壤有機碳庫存平均值從1980年的28.6 Mg C ha-1增加到2011年的32.9 Mg C ha-1，凈增加140 kg C ha -1歲-1。然而，主要農業區域的SOC變化不同：除東北以外的所有主要農業區域的SOC都有所增加。土壤有機碳固定主要歸因于經濟和政策推動的有機投入增加：2000年之前，化肥由于提高作物生產力而導致的根系生物量增加，而秸稈/秸稈還田政策的大規模實施后，其后。 SOC變化與華東地區氮輸入量負相關，表明氮輸入量過多，加上耕層淺層，可能會限制中國農田未來的碳匯。我們的研究結果表明，農田SOC封存可以通過有效地操縱農民的經濟和政策激勵來實現。
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http://www.pnas.org/content/early/2018/04/10/1700292114
7Carbon pools in China’s terrestrial ecosystems: New estimates based on an intensive field survey
中國的陸地生態系統已經成為重要的碳匯。然而，由于樣本規模的限制，多種數據來源和不一致的方法論，以前對碳預算的估計包含了很大的不確定性。在這項研究中，我們進行了一項包括14,371個田塊的密集的野外活動，以調查中國森林，灌木林地，草地和農田中的所有碳儲量部門，以更好地估算區域和國家碳匯，探索生物地理格局和潛在驅動因素這些池。這四個生態系統的總碳庫為79.24±2.42 Pg C，其中82.9％儲存在土壤中（深度為1m），16.5％生物量和0.60％凋落物。森林，灌叢，草地和農田含有30.83±1.57 Pg C，6.69±0.32 Pg C，25.40±1.49 Pg C和16.32±0.41 Pg C?？紤]到所有陸地生態系統，該國總碳庫為89.27±1.05 Pg C.森林，灌叢和草地的碳密度與氣候密切相關：隨著氣溫的升高而下降，但隨著降水量的增加而增加。我們的分析還表明，假定沒有清除，主要是因為森林生長，未來10 - 20年森林生物量的固定潛力為1.9-3.4 Pg C.我們的結果更新了基于直接現場測量的中國陸地生態系統碳匯估算，這些估算對于中國和全球碳模型的驗證和參數化至關重要。
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http://www.pnas.org/content/early/2018/04/10/1700291115