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大量的CO2 释放来自于土地利用过程中对土壤的干扰。从1850到2000年间大约155 Pg 是由于土地利用方式改变而释放到大气当中的, 世界范围，每年释放的量 随时期而增加，在1990年代 释放的速率约为 2 Pg C每年。 (2)土地利用净释放 土壤呼吸 土壤呼吸指土壤释放CO2的过程，它所释放的CO2是生物圈向大气圈释放CO2的主要来源之一，主要包括植物的根系吸收、微生物的分解作用和菌根的呼吸。 Raich Schlesinger (1992)对全球土壤的呼吸总量进行了溉算。按照他们的估计，通过土壤呼吸向全球土壤向大气释放的CO2量高达69 PgC/a。 热带雨林破坏导致的CO2释放 面积巨大的热带雨林由于旺盛的光合作用和呼吸作用，能够有效调节CO2和O2 在大气圈-土壤圈-大气圈之间的流动，维持其平衡。也正是这些强烈的生物学过程，使热带雨林具有极高的生物量。一旦其被破坏，积累的大量有机碳便迅速向大气中排放，成为大气人工源CO2的主要来源之一。对热带林的破坏主要体现在大规模砍伐木材和将森林开垦成耕地。 从亚马逊热带雨林砍伐的木材被源源不断地运往日本 烧荒后的亚马逊热带雨林 1970年代亚马逊热带雨林遭到大规模破坏 美国国家海洋与大气署Sabine等在《科学》上发表研究报告称：人类向大气中排放的CO2，其中约一半被海洋吸收。 1989-1998年全球海洋中二氧化碳含量浓度的调查结果。其中最为严重的红色区域主要集中在北大西洋海域。 大西洋海域二氧化碳浓度的垂直分布 (3) 海洋吸收 美国加州大学的科学家利用人造卫星监测海洋水面有机碳 (organic C) 的含量，希望帮助了解海洋对地球天气的影响；从海洋表面反射光线的情形，科学家可以计算到水里的有机碳的含量。是人造卫星拍摄到海洋表面有机碳的分布情形。 (4) 失汇 在全球碳平衡基础上，考虑碳循环过程时，发现全球碳量处于明显的不平衡。人们做了许多工作试图找出这种未知的碳汇。 考虑到气候改变及其后果，我们会意识如何采用森林来减少大气碳，而森林的确具有潜在的显著减少大气二氧化碳的能力，但引起气候变化的主要因素以及人类急待改变的行为是以化石燃料作为能源的问题。 (R. Houghton，Woods Hole Research Center, 2004) 3.4 全球碳循环模型 80年代的全球碳循环模式(Nakazawu, 1997) ： 大气碳库量由全球大气监测系统观测到的实际浓度计算得出，其值为750 PgC。 陆地生物圈的总碳库为2050 PgC，其中植被碳库为550 PgC，土壤碳库为1 500 PgC。 水圈中，生物体的有机碳库仅为3 PgC，土壤碳库为700 PgC，海洋无机碳库为39 120 PgC,其中海洋表层为1 020 PgC，深海为38 100 PgC。 植被光合作用每年固定的CO2约为100 PgC，其中50 PgC以呼吸形式又释放到大气中，剩下50PgC的有机物质以凋落物形式进入土壤，又以土壤呼吸形式释放到大气中。而受人类活动的影响，化石燃料每年向大气净释放5.4 PgC，热带雨林破坏导致生物圈释放1.6 PgC，共7.0 PgC 的净排放。 水圈中，大气和表层海洋每年进行90 PgC的碳交换，由表层海洋向中、深层海洋输送100 PgC，其中无机形式90 PgC，有机碳10 PgC，同时，中层海洋以无机碳形式向表层输送100PgC，通过河流向海洋表层输送0.8PgC，0.6PgC通过大气返回陆地，剩下0.2PgC沉积在海底。另一方面，研究表明，海洋每年能净吸收大气中的CO2为2PgC(其中表层0.4PgC，深层1.6PgC)。 如此算来，人类活动净释放到大气中的7.0PgC/a的CO2，有3.4PgC/a用于增加大气CO2浓度，2.0PgC用于海洋吸收，剩下的1.6PgC则去向不明。这就是著名的失汇(missing sink)现象，在1970年代由Woodwell(1978)提出。 一些迹象表明，北半球的温带森林和北方森林的生长量有加快的趋势，从而可以吸收更多的大气CO2。CO2 浓度升高对其他植被类型的施肥效应也使陆地植被净吸收大气中的CO2达1×1015g C/a (IPCC, 1995) * * 第九章 生物地球化学循环 1. 生物地化循环 2. 水循环 3. 碳循环 4. 氮循环 磷循环 6. 硫循环 生物地球化学循环指元素的各种化合物在生物圈、水圈、大气圈和岩石圈(包括土壤圈)各圈层之间的迁移和转化。生物地球化学循环研究除了研究各圈层的各种物理、化学和生物过程外, 还研究包括它们的源、汇、通量、储库及模式。 在主要的生命元素中，H2O、C、N、P以及S与人类的关系最为密切，也是受人类活动影响