灌丛是我国陆地生态系统的重要组成部分，占全国国土面积的7.7%。灌丛的生态适应范围极为广泛，是中国山地和干旱地区极为常见的植被类型，成为我国乃至地球上独具特色的植被景观类型之一。
灌丛指由荒漠以外的中生或中旱生灌木占优势所组成的植被类型，群落高度一般在5m 以下，盖度大于30%（吴征镒，1980）。灌丛与森林的区别不仅在于群落高度不同，更主要的是灌丛建群种多为簇生的灌木生活型；灌丛与草地的区别在于草地是由低矮的非木本物种占优势的植物群落组成；灌丛与草丛的区别在于草丛中灌木种类分布稀疏而不形成背景，而且也起不到制约环境的作用（谢宗强和唐志尧，2015）。
在全球气候变化的背景下，我国灌丛生态系统的碳汇功能日益显著，其碳储量的增加被认为是我国陆地生态系统碳储量增加的主要原因之一。据估计，灌丛碳汇为森林碳汇的1/3 左右。但由于对灌丛植被的定位存在偏差及不同行业部门对其认识存在偏差，既往的灌丛调查资料属于森林、草地调查资料的一部分内容，一直未专门针对灌丛开展系统性的调查工作。相对于森林和草地植被部分，我国灌丛碳汇只有非常粗略的估计，其结果具有较大的不确定性，这成为我国陆地生态系统碳计量研究中不确定性最大的因素。
方精云等（2007）通过两种方法间接地估算出我国灌丛的碳汇量为0.014～0.024Pg C/a。第一种方法是通过建立植被类型的植被净初级生产力（NPP）和碳汇之间的关系来估算灌丛的碳汇量；第二种方法是利用“碳汇效率”来估算，碳汇效率是某一类型的植被每单位NPP 所产生的碳汇量，主要利用已经发表的NPP 和碳汇数据来计算森林的碳汇效率，将其平均值作为灌丛的碳汇效率求得其碳汇量。
Ni（2001）利用灌丛生态系统的全球平均植被碳密度，结合中国灌丛分布面积估算出中国灌丛生态系统碳密度，为45.6Mg C/hm?，总碳储量为8.02Pg C。
胡会峰等（2006）在广泛收集资料的基础上，采用植被平均碳密度方法，粗略地估算了中国6 种主要灌丛植被的碳储量，认为这些灌丛的碳储量分别相当于中国森林、草地碳储量的27%～40%和36%～55%，云南、贵州、四川是主要储库。
国际上对生态系统固碳速率和潜力计量的研究已经向“可测量、可检验、可核查”方向发展，这就需要更为详细、准确的基础数据和科学合理的计量方法，达到“三可”新要求。
中国科学院战略性先导科技专项的固碳项目专门设置“中国灌丛生态系统的固碳现状、变化和机制”课题（XDA05050300）。该课题由谢宗强和唐志尧共同主持，按照灌丛生态系统固碳研究的调查与分析技术规范进行野外样点布设及采样，共调查代表性灌丛样方3600 多个，采集2.3 万份植物样品、3.4 万份土壤样品。通过调查、测试分析与模型模拟，建成了“中国灌丛生态系统碳储量数据库”。该数据库共有31.3 万条记录，主要指标有样地的位置、气候环境、坡度坡向、物种组成，优势种和常见物种的分器官生物量及碳、氮、磷含量，以及土壤深度、土壤容重、土壤pH、土壤总碳、土壤有机碳及氮、磷含量等，为研究我国灌丛生态系统碳循环及其变化奠定了基础。
《中国灌丛生态系统碳收支研究》（谢宗强等著. 北京：科学出版社,2019.11）一书基于全国3600余个灌丛样方调查资料，针对灌丛生态系统碳收支研究领域的热点和空白，分析了中国灌丛植被的分布格局及其控制因素，系统论述了中国灌丛生态系统全组分碳密度的分布格局及其与环境的关系，在此基础上，采用尺度推演和模型模拟手段估算了中国灌丛生态系统碳库现状、固碳速率与潜力，并按照自然分区详述了温带暖温带灌丛、热带亚热带灌丛和西南山地灌丛的碳循环特征。
生态系统碳循环主要过程的精确计量对于区域尺度碳循环的评估和模型校验至关重要，是精度检验和不确定性分析的主要途径。
主要研究内容：
1 灌丛及其生物多样性的分布格局
本研究基于《中华人民共和国植被图1∶1 000 000》对灌丛分布的记载，采用分层随机抽样方法，对我国灌丛物种组成、植被类型、物种丰富度等进行系统调查；结合气候要素、生境异质性和人类活动因子，开展灌丛物种组成及区系特征、灌丛分布格局与环境变化、物种丰富度随环境的空间变化等研究；探讨灌丛结构特征的空间格局及其驱动因子，揭示物种丰富度空间分异的潜在过程机制，为区域生物多样性保护和退化生态系统的恢复提供重要的科学参考。
2 碳、氮、磷化学计量
碳（C）、氮（N）、磷（P）化学计量特征对生态系统生产力、功能和养分循环有重要的影响。依据1∶100 万中国植被图，采用分层随机抽样方法布设灌丛样地，选择其中的典型灌木为对象，采集其叶、茎、根器官样品，测定其C、N、P 含量；分析C、N、P 在灌木器官间的分配策略；研究灌木C、N、P 化学计量特征和空间分异规律，阐明环境和生物因素对其C、N、P 含量的影响机制。
3 碳储量
为了对中国灌丛生态系统碳密度及碳储量开展系统性的研究，依据1∶100 万中国植被图，采用分层随机抽样方法，选择具有代表性的灌丛样地，对中国灌丛生态系统进行野外调查与估算，精确测定灌丛生态系统各组分的碳密度。依据各省各类型灌丛面积，按面积权重分别计算得到全国各省地上生物量、地下生物量、凋落物量、土壤及生态系统碳储量，估算出中国灌丛生态系统的总碳储量。依据灌丛占中国陆地自然生态系统面积的比例和其总碳储量占中国自然生态系统总碳储量的比例，评估灌丛对中国陆地生态系统碳储量的贡献。
4 固碳速率与潜力
利用灌丛地面样方数据，结合过去30 年不同分辨率的卫星遥感影像，分析中国陆地植被碳库及其时空变化特征，并对其影响因素和灌丛生态系统固碳速率遥感反演中的不确定性进行探讨。研究包括以下方面：①建立每种灌丛群落类型地上生物量和生长季增强型植被指数（EVI）的经验模型，以及EVI 和归一化植被指数（NDVI）的关系；②估算灌丛植被类型像元尺度上的生物量碳密度，同时基于植被指数的时间序列数据进一步估算过去30 年间我国灌丛生态系统地上生物量碳储量的时间变化；③基于地上、地下生物量的经验关系，估算灌丛植被的总固碳速率及其潜力。
5 碳循环影响机制
选取具有代表性的灌丛如杜鹃、窄叶鲜卑花、红花岩生忍冬等灌丛为研究对象，开展氮添加控制实验，氮添加浓度由低到高依次为：0g N/（m?·a）、2g N/（m?·a）、5g N/（m?·a）、10g N/（m?·a），同时测定与碳循环相关的植物光合特性、凋落物生成与分解、根系周转、呼吸作用、生态系统碳库等指标，定量研究灌丛生态系统各组分的碳转移规律，估算不同氮沉降水平下灌丛生态系统的碳源汇效应，揭示灌丛植被?土壤碳固存的机制和途径。
