我国陆生生态化学计量学应用研究进展与展望

生态化学计量学是一门集生态学、化学计量学、物理学的交叉学科,是当前生态学研究的热点和前沿领域,为研究植物限制性元素及生态系统物质循环提供了一种新的方法和思路。本文重点从气候变化与氮沉降、生态系统演化、添加实验及人类活动等对生态化学计量特征的影响方面对我国陆生生态化学计量学的应用研究进行了总结与评述,并结合现已开展的工作,对有待进一步拓展的相关生态化学计量研究领域进行了展望,以期在生态系统稳定性、常量元素调控等方面的研究取得新突破。     

气候变化对中国农业生产的影响

未来气候变化下中国农业的稳定事关中国的长远持续发展,国内外气候变化研究界和农业气象研究界对气候变化对中国农业生产的影响的评估未有一致的认识。本文从农业科学角度讨论了气候变化对中国农业生产涉及的气象资源、土地资源、农业生物环境和生态系统的影响,并从作物生长和经济产量形成的角度讨论和分析了气候变化对中国种植业、养殖业不同产业行业的影响,气候变化中一些趋势性变化因不同作物和不同区域而异,例如温度和CO2浓度变化对农业生产的影响因不同作物和不同时相而异,反之,极端性气候／天气事件对农业不同行业的生产都显得危害很大,而气候变化中区域性干旱将成为我国未来农业生产愈来愈严重的挑战。气候变化对中国农业生产的影响甚为复杂,一些气候变化因子的实际影响还存在很大不确定性。当前,定量评价气候变化对中国农业生产的影响还存在困难。     

稻田CH4和N2O排放对大气CO2浓度升高响应的研究进展

大气CO_2浓度升高是全球气候变化的主要驱动力,可直接或间接影响陆地生态系统碳氮循环。阐明稻田生态系统CH_4和N_2O排放对大气CO_2浓度升高的响应及其机制,是农业生产应对全球气候变化的重要组成部分。本文综述了国内外不同大气CO_2浓度升高模拟技术平台条件下稻田CH_4和N_2O排放的响应规律,进一步讨论分析了大气CO_2浓度升高影响CH_4和N_2O排放的相关机制,并展望了今后稻田CH_4和N_2O排放对大气CO_2浓度升高响应的主要研究方向,以期为应对全球气候变化提供理论依据和技术支撑。     

全球气候变化对草地土壤磷循环的影响研究进展

磷是植物生长必需的营养元素,也是陆地生态系统的重要限制因子。全球草地生态系统分布广泛,且大多位于生态脆弱带,易受气候变化的影响。因而,开展全球气候变化背景下草地生态系统土壤磷循环研究,具有重要意义。近几十年来,人们对增温、CO2浓度升高、降水格局改变和氮沉降增加等气候因子对草地生态系统土壤磷组分和磷酸酶活性影响开展了大量研究;本文对这一领域的研究进展进行了综述,并对未来研究方向进行了讨论与展望。     

气候变化对水土保持生态建设的影响及对策

气候变化对我国的自然生态系统和社会经济发展产生了重要影响,对国家生态安全造成了一定的影响,尤其是对水资源供需、森林和草地生态系统、区域生态建设和相关重点工程建设等的影响较为显著,且这些影响以负面为主。正确认识气候变化规律,提高对气象因子的重视程度,探讨气候变化条件下生态建设的具体应对措施,把气候变化的负面影响减少到最低程度,采取积极有效的对策,能提高我国生态文明建设的水平。介绍了气候变化条件下水土保持生态建设的具体对策。     

我国湿地碳循环的研究进展

湿地生态系统的碳循环正成为全球变化与陆地生态系统碳循环研究中的一大热点,在稳定全球气候变化中占有重要地位,其重要性主要表现在湿地土壤是陆地重要的有机碳库,土壤碳密度高,能够相对长期地储存碳,是多种温室气体的源和汇。目前湿地碳循环的研究主要集中在碳循环的影响因素方面,对我国湿地土壤有机碳储存的变化及其空间分布规律的特点研究较少。本文通过文献综述,研究我国不同气候区湿地土壤有机碳的储存变化及空间分布规律,对于了解湿地土壤有机碳的储存特点及其与陆地生态系统碳循环的关系,评价和保护湿地生态系统都具有重要的科学意义。     

生态系统服务权衡最新研究进展

生态系统服务权衡研究对协调生态环境保护和社会经济发展至关重要。为推动生态系统服务管理和提升人类福祉,本文以Web of Science核心合集(WOS)和中国科学引文数据库(CSCD)为数据源,运用文献计量分析法,系统梳理和总结生态系统服务权衡研究的学科知识基础、科学领域结构和热点变化等发展现状以及最新研究进展。研究表明:1)不同研究层面上,生态系统服务间的权衡关系受外部风险和人类需求、参数选取和服务提供者及区域差异性和不均衡性的影响。2)研究方法主要有基于关系识别和具体表征的权衡分析、权衡模拟和预测的模型量化分析和生态系统服务权衡管理优化的多准则分析3类。3)生态系统服务权衡关键驱动因子为城市化、生态工程和气候变化。基于此,我们认为把握生态系统服务权衡不同研究层面的关联特征、创新和优化生态系统服务权衡研究方法、准确甄别生态系统服务权衡关键驱动因子以及充分整合多维生态系统服务权衡资源搭建数据共享平台是未来研究的重点。     

土壤有机碳储量及其变化评估的研究方法

土壤作为陆地生态系统中最大的碳库和碳循环的关键要素,其碳储量和变化直接影响全球碳平衡和气候变化过程。分析和总结土壤有机碳(SOC)储量影响因素及其大小、变化的研究方法,半定量的相关性分析和荟萃分析等可以用来确定SOC 储量的主要影响因子;定量化的实测实验方法如容量法、燃烧法和稳定同位素法等可较为准确地测算SOC 含量并用于区域储量估算,但存在耗时费力等成本缺陷;基于经验模型、机器学习、遥感反演等技术实现大尺度、快速测量SOC 及其变化的方法获得较快的发展,但需要解决精度较低和结果不确定性等突出问题;基于过程的模型方法需要根据具体的研究目标进行抉择和改进,重点是模型的验证和校准;SOC-生态系统模型需要重点开发涡流协方差(EC)系统与生命周期评估(LCA)的耦合方法和标准程序;SOC-景观模型需要在景观三维表征、SOC 转移流在单元间相互作用过程模拟等方面多学科攻关。     

非洲生态系统监测、研究和管理能力评估

通过对比分析全球主要生态系统研究网络,评估非洲生态系统研究和监测能力及差距,提出构建非洲生态系统监测网络的框架与方案,形成洲际生态系统评估方法及监测网络布局设计;并通过建立典型监测站,作为非洲生态系统监测网的示范和培训基地,为非洲提供一个生态系统管理的示范,为提升非洲乃至全球应对气候变化的能力提供支持。     

鄱阳湖湿地对气候变化的脆弱性与适应性管理

鄱阳湖湿地生态系统是对气候变化较为敏感的区域之一,未来的气候变化将会进一步加剧鄱阳湖湿地生态系统的脆弱性,降低生态系统的服务功能。在总结了鄱阳湖地区过去几十年来的气候变化情况并对未来进行预估后,分析了气候变化背景下鄱阳湖湿地结构和功能的变化,在此基础上提出了适应未来气候变化的对策和政策建议。     

森林生态系统土壤呼吸研究进展

森林土壤碳是全球碳库的重要组成部分,在全球碳循环方面发挥着重要作用。土壤呼吸是当前碳循环研究领域中的一个热点问题,而且目前土壤呼吸已经成为陆地生态系统中向大气释放CO2最大的源。把土壤呼吸量与植物群落生长之间的关系进行分析比较,是理解森林生态系统碳素平衡的核心。在综合介绍国内外有关土壤呼吸的各种测定方法的基础上,对国内外有关森林土壤呼吸的已有研究成果进行了述评,指出了森林土壤呼吸研究工作今后的努力方向。     

水土保持林体系研究的回顾

 水土保持林体系是防护林体系中重要的组成部分之一,在改善生态环境、防治水土流失中具有重要作用。回顾国内外水土保持林体系研究的发展历程,并就其主要成就和存在问题进行简要评述。奥地利、前苏联、中国,在水土保持林体系科研方面成绩突出,起到了带头作用。奥地利建立的森林工程措施综合治理体系,已被许多国家采纳和推广。前苏联在土壤侵蚀及水土保持林作用机制方面的研究,已成为各国水土保持林体系研究和营造的理论依据。我国提出的生态林业和生态经济型水土保持林理论,是对世界水土保持林体系发展的一大贡献。目前存在的主要问题是研究尺度小、林分稳定性差、无合适理论依据和空间配置不合理等。正确解决这些问题,应是未来水土保持林体系研究的方向。     

森林生态系统碳循环研究进展

针对森林生态系统碳循环在全球碳循环中的重要作用,综述了国内外森林生态系统碳循环的研究进展,包括森林生态系统植物和土壤碳固定、森林群落和土壤的碳释放、森林生态系统碳平衡和碳循环模型等方面,并指出今后的研究方向。     

大气氮素沉降研究进展

人为干扰下的大气氮素沉降已成为全球氮素生物化学循环的一个重要组成部分。作为营养源和酸源, 大气氮沉降数量的急剧增加将严重影响陆地及水生生态系统的生产力和稳定性。本文从大气氮沉降对土壤和水体环境、农业和森林生态系统以及生物多样性等方面综述了近年来国内外大气氮素沉降的研究现状及其对生态系统的影响, 并总结探讨了前人采用的大气沉降氮测定方法, 展望了我国大气氮沉降的研究前景。     

农业生态效率研究进展分析

农业生态效率是评价农业可持续发展能力的一个非常重要的指标,通过农业生态效率的评价,可以准确评估了解农业生态系统的真实价值,以实现农业资源的高效率利用,并减轻农业废弃物所造成的内源性污染,进而从根本上解决农业生态系统退化和环境污染问题,为农业的可持续发展奠定基础。对已有文献进行系统梳理后发现,农业生态效率研究方面存在如下几个方面的问题:1)概念界定不统一、评价方法趋同;2)宏观层面对农业生态效率的影响因素研究不足、县域层面的收敛性分析亟待丰富;3)生态资产再生产、生态农业生产方式、生态农业政策等方面的应用还亟待加强等问题。为此,剖析了未来为推动我国农业的可持续发展,农业生态效率研究将会更加关注的如下几个方面:1)提升农业生态效率的评价方法;2)加强农业生态效率驱动因素的研究;3)推进农业生态效率在生态资产再生产、转变农业生产方式、制定农业政策等方面的应用。     

Effects of acidic deposition on soil ecosystems under forest in the Chongqing region of China

The effects of acidic deposition on soil ecosystems under temperate coniferous forest in the Chongqing region of China were investigated from 1993 to 1994. Precipitation, throughfall, stemflow, soil solutions, and soil samples were collected to estimate the acidification of soil ecosystems through the changes of their chemical components. The concentrations of ion species in the throughfall and stemflow under masson pine forest in Mt. Zhenwu were higher than those under mixed coniferous forest in Mt. Jinyun and under camphor tree forest in Laojundong, suggesting that Mt. Zhenwu is located in the vicinity of the Chongqing center and that it allowed the canopy of masson pine to intercept air pollutants. However, the level of aluminum dissolution into soil solutions was relatively low under masson pine forest in Mt. Zhenwu in spite of the low pH in the stemflow.     

华南地区经济林果寒害研究进展

全球气候变化背景下,经济林果的寒害敏感性和寒害风险越来越引起科学家的广泛关注。为全面了解我国华南地区经济林果寒害方面的研究现状,在综合分析近10年来相关文献的基础上,从寒害的定义和气象学类型、寒害的作用机理及影响因素、寒害的辨识与分级、寒害风险评估、寒害监测预警及防寒减灾措施等6个方面系统阐述了目前华南地区经济林果的寒害研究进展,概括了目前寒害研究存在的主要问题。为实现华南地区经济林果种植布局的合理规划、寒害的精确预报预警和经济林果业的可持续发展,未来的寒害研究要重点关注综合寒害指数的准确构建、抗寒基因的转入和定量表达、区域尺度及全球气候变化背景下的动态寒害风险评估等方面。将卫星遥感影像数据和地理信息系统(GIS)技术相结合,借助于寒害的机理性研究和野外调查结果,综合考虑物种的生物学特性和地形差异,实现寒害的准确和定量化分级、寒害的精确预警和风险区划也将是未来的研究趋势。     

Forest Health in North America: Some perspectives on Actual and Potential Roles of Climate and Air Pollution

The perceived health of forest ecosystems over large temporal and spatial scales can be strongly influenced by the frames of reference chosen to evaluate both forest condition and the functional integrity of sustaining forest processes. North American forests are diverse in range, species composition, past disturbance history, and current management practices. Therefore the implications of changes in environmental stress from atmospheric pollution and/or global climate change on health of these forests will vary widely across the landscape. Forest health surveys that focus on the average forest condition may do a credible job of representing the near-term trends in economic value while failing to detect fundamental changes in the processes by which these values are sustained over the longer term. Indications of increased levels of environmental stress on forest growth and nutrient cycles are currently apparent in several forest types in North America. Measurements of forest ecophysiological responses to air pollutants in integrated case studies with four forest types (southern pine, western pine, high elevation red spruce, and northeastern hardwoods) indicate that ambient levels of ozone and/or acidic deposition can alter basic processes of water, carbon, and nutrient allocation by forest trees. These changes then provide a mechanistic basis for pollutant stress to enhance a wider range of natural stresses that also affect and are affected by these resources. Future climatic changes may ameliorate (+ CO2) or axacerbate (+ temperature, + UV-B) these effects. Current projections of forest responses to global climate change do not consider important physiological changes induced by air pollutants that may amplify climatic stresses. These include reduced rooting mass, depth, and function, increased respiration, and reduced water use efficiency. Monitoring and understanding the relative roles of natural and anthropogenic stress in influencing future forest health will require programs that are structured to evaluate responses at appropriate frequencies across gradients in both forest resources and the stresses that influence them. Such programs must also be accompanied by supplemental process -oriented and pattern -oriented investigations that more thoroughly test cause and effect relationships among stresses and responses of both forests and the biogeochemical cycles that sustain them.     

土壤生态系统服务的概念、量化及其对城市化的响应

土壤生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,是人类赖以生存的重要资源。全球的快速城市化进程使土壤生态系统服务发生了部分不可逆转的变化。本文归纳了土壤生态系统服务定义和分类的发展过程,介绍了土壤生态系统服务定量化表征方法以及GUMBO、In VEST等几种常用的评价模型,并从供给服务、调节服务、文化服务和支持服务几个方面阐述土壤生态系统服务对城市化的响应。针对土壤生态系统服务分类、建模、空间表达以及其对人为活动的响应等方面研究存在的不足,本文提出未来的研究重点方向:建立土壤生态系统服务分类体系与标准,构建基于生态过程的土壤生态系统服务量化模型,开展土壤生态系统服务制图与权衡研究,加强土壤生态系统服务对城市化的动态响应机制与过程研究。期望更多的人关注和参与土壤生态系统服务研究,并将其应用于土壤资源管理、生态文明建设等政府决策。     

Effects of land management on the abundance and richness of spiders (Araneae): A meta-analysis

Human land use, through forest management and conversion of natural habitats into agroecosystems, has often resulted in loss of biodiversity. Spiders are important predators in terrestrial ecosystems, biological control agents against pests in agroecosystems and forests, and useful indicators due to their sensibility to changes in habitat structure and microclimate. Effects of land use on spiders have been reviewed several times but existing reviews are narrative and usually focused on one single kind of management. We summarize the impacts of land use on spider abundance and species richness using meta-analysis. The main ecosystems where the effect of management on spiders has been studied were forests, agroecosystems and rangelands (including meadows and grasslands). Although our survey retrieved studies from all parts of the world and climatic zones, a dominance of studies from temperate habitats in Europe and North America was evident. The meta-analysis showed negative effects on spider species richness and abundance for agroecosystems and rangelands, but were less evident for forests. From 10 kinds of land management identified, all but forest plantation showed effects on spider richness or abundance. These land management scenarios affected either species richness (forest fragmentation and logging, farmland abandonment, and miscellaneous management including plowing, cutting and fire), or spider abundance (forest fragmentation, forest fire, conventional farming, insecticides, grazing, and farmland abandonment), but not both. Edge effects had contrasting effects depending on the ecosystem, affecting spider species richness in agroecosystems and abundance in rangelands and forests. Direct destruction of spiders or negative effects on habitat heterogeneity or prey populations were the most likely causes of the negative effects detected.