中国陆地植被对气候变化的适应性分析

[目的]分析我国不同区域气候变化类型对当地生态系统植被长势的长期影响。[方法]利用1981—2010年中国陆地生态系统植被指数NDVI与气温及降水之间的响应关系,定量识别植被与气候的相互作用机制,结合中国气候变化区划,完成气候变化背景下的中国陆地植被覆盖度预测。[结果]我国东北大小兴安岭、长白山、云贵高原等地区植被更适应当地气候暖干化趋势,西北地区大部、东南地区(长江下游除外)植被更适应当地气候暖湿化趋势,为气候变化利于植被生长区;我国内蒙古东部及北部沙漠化严重地区植被不适应当地气候暖干化趋势,为气候变化不利于植被生长区。我国其他大部分区域植被长势与气候变化无显著响应关系。[结果]该研究成果可为我国不同区域生态系统的差异化管理提供参考。     

土壤无机碳研究进展

土壤碳库是陆地生态系统最大的碳库,在调节全球气候变化以及生态系统碳循环方面起重要的作用。土壤无机碳(Soil Inorganic Carbon,SIC)是土壤中的第二大碳库,仅次于土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC),主要存在于干旱、半干旱地区。从土壤无机碳分布和影响因素、土壤固碳机理以及碳稳定同位素技术的应用等方面进行阐述,旨在强调土壤无机碳在全球气候变化和碳循环中的作用及地位。加强土壤无机碳在陆地生态系统中作用的研究,深入探究土壤无机碳循环过程,为正确判定陆地生态系统碳源汇功能提供参考。     

农田生态系统碳源/碳汇综述

当前全球温室效应不断增强,为探索解决这一问题的有效措施,全球气候变化逐渐成为重要的研究领域。陆地土壤是地球表面最大的碳库,具有极强的碳储存能力,农田生态系统是陆地三大系统之一,不同的农田管理措施、研究区域、农田种植结构等都会对农田系统碳储量产生重要的影响,农田碳的研究对全球气候变化具有重要意义。文章通过总结众多学者的研究,指出目前研究中存在的问题和不足,同时综述了农田生态系统碳源/汇定量研究的主要方法及影响因素,虽然气候、土壤等自然因素的差异会对不同区域的碳收支平衡产生影响,但灌溉量、农业机械化程度等人为管理措施才是导致农田生态系统碳源/汇变化的主导因素。为实现社会的可持续发展,需合理调整农田管理措施,走绿色农业发展之路。     

陆地生态系统碳氮过程对大气CO_2浓度升高的响应与反馈

大气二氧化碳(CO_2)浓度升高是影响陆地生态系统碳氮循环的主要气候变化因子之一。大气CO_2浓度升高促进植被生长和光合产物积累,进而增加土壤碳库储量。同时,大气CO_2浓度升高引起土壤生物和非生物环境的改变会导致土壤温室气体排放的变化,形成对气候变化的反馈效应。目前,国际上有关大气CO_2浓度升高导致陆地生态系统碳汇效应的增加与其所引起的土壤温室气体排放之间的消长关系并不清楚。深入研究和了解陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制对定量评估全球变化背景下陆地生态系统和土壤的固碳潜力具有十分重要的意义。本文综述了陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制及主要驱动因子,发现大气CO_2浓度升高显著促进植被生物量碳的累积和土壤温室气体排放、增加土壤碳氮库储量,但却明显减少土壤活性氮源的供给。大气CO_2浓度升高可降低旱地CH4吸收汇的功能。大气CO_2浓度升高导致温室气体排放增加的源效应完全抵消土壤的碳汇效应,并且抵消近50%以上的陆地生态系统固碳潜力,且随其在大气中富集强度的增加呈减弱趋势。本文还提出大气CO_2浓度升高条件下影响土壤-大气温室气体交换的主要生物和环境控制因子,为气候变化背景下陆地生态系统的碳平衡估算研究提供重要理论基础。     

基于LUCC的南京市生态系统碳储量时空演变预测及多情景模拟分析

利用Markov-Flus模型和InVEST模型中的Carbon模块，基于多情景视角模拟并预测南京市2030年碳储量变化与空间分布情况。结果表明，2010—2015年南京市土地利用变化以林地转变为耕地为主要趋势；2015—2018年以生态功能用地转化为建设用地为主要趋势。南京市碳储量空间分布总体上表现为南北两侧高、中部低的特点。耕地是区域最主要的碳汇地类。对比多情景模拟结果可知，生态增汇情景下总体碳储量相较自然发展情景增加0.40×106t，城镇周边生态类用地碳储量增长较为明显；耕地增汇情景下总体碳储量比自然发展情景增加0.61×106t，除城镇地区外各地区碳储量均增长。预测未来南京市生态系统碳储量会进一步下降，采取耕地保护和生态保护相结合的措施能够有效提升区域陆地生态系统碳储量。     

基于InVEST模型的云南小江流域生态系统碳储量及空间格局研究

[目的]量化区域生态系统碳储量,为区域山地碳库的建立和管理,改善区域生态系统碳储量功能平衡,协调区域经济发展和生态环境保护提供科学依据。[方法]基于InVEST模型,利用小江流域DEM、土地利用、土壤等数据,对该流域生态系统碳储量进行评估,分析碳储量的空间差异。[结果]小江流域生态系统总碳储量为11.58 Mt,平均碳储量为37.84 t/hm~2,土壤碳含量较低,仅占流域总碳储量的1/3。碳储量空间分布差异较大,流域中部地区,即昆明市东川区的碳储量较低,东南部的寻甸回族彝族自治县整体碳储量较高,就垂直梯度上,在海拔1 800~2 900 m生态系统碳储量功能较强,而河谷低地和高山草地碳存储的能力最弱。[结论]针对不同区域采取不同的管理措施,能有效调节小江流域碳储量的平衡,更好地促进区域内生态系统固碳功能。     

我国人工草地碳储量研究进展

作为草地生态系统重要的组成部分,人工草地碳储量的研究对草地生态系统碳减排增汇措施的实施具有重要意义.综述了我国人工草地在生物量碳储量、土壤碳储量(包括土壤微生物量)及土壤呼吸等,为揭示人工草地固碳机制及准确评估人工草地碳源/汇提供科学依据.     

不同尺度土壤有机碳空间分布特征研究综述

土壤有机碳库是陆地生态系统中最大的碳库。本文从土壤团聚体、土壤剖面、区域及全球尺度上对土壤有机碳分布特征进行了综合论述。土壤新增加的有机碳主要是被固定在0.01mm的团聚体中,农业管理实践影响到有机碳在土壤中的分布格局;中国大陆土壤有机碳储量大约介于80~100Gt之间,土壤有机碳分布具有高度的空间变异性,受气候、植被和土壤类型影响,区域差异明显,其总趋势是东南区大于西北干旱区;而全球土壤有机碳分布特征存在很大争议,主要是碳源/汇的大小和位置存在不确定性。     

气候变化背景下北京浅山区社会?生态系统脆弱性评估

目的在气候变化的背景下，社会?生态系统视角下的区域脆弱性评估可以较为全面地识别区域气候风险。在城市中，浅山区具有其特有的气候调节的重要性和气候适应的脆弱性，且社会与生态系统的耦合特征更为明显。作为气候适应的重要环节，气候变化背景下的北京浅山区社会?生态系统脆弱性评估有助于为气候适应策略提供空间上的定量参考。方法本研究采用“危险性?暴露度?敏感性?适应能力”评估框架，构建包含44个指标的指标集，并通过主成分分析法对指标进行降维筛选及权重确定，形成社会?生态系统脆弱性评价指标体系，进而评估北京市浅山区社会?生态系统在当前和未来气候条件下的脆弱性空间分布。结果当前和未来的气候脆弱性均呈现出由中心城区向深山区逐渐降低的趋势，脆弱性程度以中度、重度为主，未来脆弱性整体呈上升趋势。在行政分区上，昌平、顺义、海淀区气候脆弱性较低，房山、丰台、门头沟区较为严重。结论本研究通过评估北京市浅山区社会?生态系统在当前和未来气候条件下的脆弱性空间分布，得到北京浅山区气候适应的重点区域，为浅山区气候适应决策提供依据，并为气候变化背景下区域脆弱性评估提供方法及指标作为参考。      

三亚地区芒果园生态系统碳储量及其分布特征

[目的]研究三韭地区芒果园生态系统各组分的生物量、碳含量、碳储量及其分布特征。[方法]分别应用平均木法、样方收获法和分层取样法采样,并测定芒果园生态系统乔木层、草本及凋落物层和土壤层生物量及碳含量,计算其碳储量。[结果]三亚地区芒果园生态系统总碳储量为91．72t／hm2,其中乔木层、草本及凋落物层和土壤层碳储量分别为16．17、0．95和74．60t／hm2,分别占总碳储量的17．63％、1．04％和81．33％;乔木层各器官碳储量大小为树叶〉树枝〉树根〉树干〉果实;随土壤层深度的增加,碳储量逐渐降低。[结论]三亚地区芒果园生态系统固碳潜力较大;系统碳储量主要位于土壤层,乔木层碳储量以树叶和树枝较多,草本及凋落物层碳储量较低。     

西北四省区降水的时空变化特征分析

[目的]分析西北四省区降水的时空变化特征。[方法]利用陕西、甘肃、青海、宁夏西北四省区113个地面观测站1961～2008年降水资料,采用线性回归、Morlet小波变换等方法,对该地区48年降水空间格局的变化、降水量的变化趋势和周期特征进行了分析。[结果]西北地区四省降水量存在明显的年际、季节变化特征;年降水量呈下降趋势,春、秋季降水量变化趋势与年降水量变化趋势一致,其变化幅度小于年降水量的变化幅度,夏、冬季的降水量逐年略有增加,变化趋势不明显。西北四省降水变化存在明显的区域差异,增加幅度明显的区域在唐古拉山地区、柴达木盆地、祁连山东部山脉两侧,减少幅度明显的是在陇东和陕南、陕北地区。西北地区四省的东、西部区域降水呈反位相变化的特点,东部地区的降水呈减少趋势,而西部大部分地区的降水呈增多趋势;全区、东区、西区的降水波动普遍存在3～5年的短周期,且为主要周期;一些区域也存在8年周期和15年左右的中周期;不同时间尺度上,干、湿交替和突变点有所差异。[结论]该研究为西北地区的气候变化提供理论依据。     

我国西北平原地区林业生态服务功能评价

[目的]评价我国西北平原地区林业的生态服务功能。[方法]通过对西北平原地区林业的调查与监测,以县为最小单位,采取普查与典型调查相结合的调查方法,在评价上利用物质量评价法对西北地区平原林业的生态服务功能进行了评估。[结果]2005年西北地区平原林业在涵养水源、保持土壤、植被固碳、土壤固碳、植被制氧、吸收二氧化硫和滞尘方面均发挥了巨大作用,其各自生态服务功能值分别为32075．8万m＾3／a、2．8×10＾6万t／a、1254万t／a2752．8万t／a、3354．3万t／a、53．0万t／a和8510万t／a。[结论]为我国西北地区平原林业的生态服务功能研究奠定了基础。     

我国西北平原地区林业生态服务功能评价

[目的]评价我国西北平原地区林业的生态服务功能。[方法]通过对西北平原地区林业的调查与监测,以县为最小单位,采取普查与典型调查相结合的调查方法,在评价上利用物质量评价法对西北地区平原林业的生态服务功能进行了评估。[结果]2005年西北地区平原林业在涵养水源、保持土壤、植被固碳、土壤固碳、植被制氧、吸收二氧化硫和滞尘方面均发挥了巨大作用,其各自生态服务功能值分别为32075.8万m3/a、2.8×106、1254、2752.8、3354.3、53.0和8510万t/a。[结论]为我国西北地区平原林业的生态服务功能研究奠定了基础。     

关中-天水经济区生态系统固碳服务空间流动及格局优化

【目的】量化区域生态系统固碳服务(以下简称"固碳服务")的供需平衡状况,模拟固碳服务的空间流动,揭示区域固碳服务功能转变的空间规律,并据此给出区域固碳空间布局优化策略,为引导区域的低碳发展提供直观的科学参考。【方法】通过多源数据融合模型模拟人口空间密度,进而估算关中-天水经济区生态系统固碳服务需求量;使用CASA模型计算研究区生物碳库的固碳服务供给量,在此基础上结合遥感碳循环过程模型估算土壤碳库的固碳服务供给量;使用流动比率量化区域固碳服务的供需平衡状况,以空间可视化的方式梳理固碳服务从供给区到受益区的流动过程;基于贝叶斯原理计算环境变量对固碳服务供给的状态条件概率,将其可视化表达为条件概率像素图,通过熵减模型筛选关键变量,利用关键因子最优状态子集分布探讨固碳格局的不确定性,并给出固碳空间布局优化策略。【结果】(1)研究区固碳服务总体上供大于求,供需平衡空间差异明显,需求的高值区主要分布在关中平原的人口高度聚集区,供给的高值区则主要沿秦岭山脉和北山山系分布。(2)根据流动比率分布,研究区大致可分为三大碳源集聚中心:以天水市区为中心的碳源集聚中心(Ri0.04),以彬县为中心的碳源集聚中心(Ri0.04),以及以最高值西安市为中心的多级碳源集聚中心(Ri0.20)。其空间流动则可分为四组供需对应区域:秦岭中段、东段及北山的永寿县等流向以西安市为中心的关中城市群,秦岭西段流向天水市,麟游县、旬邑县等流向彬县,铜川市、澄城县、华县等流向蒲城县。(3)根据条件概率和熵减度计算,研究区可取{DEM=3,PET=1}作为生物碳库的关键变量最优状态子集,该子集主要分布在宝鸡市南部秦岭山脉和天水市西南角,该区域中生物固碳状态为最优的概率可以达到54.36%;取{NPP=3,DEM=3}作为土壤碳库的关键变量最优状态子集,该子集主要分布在秦岭山脉沿线、天水市西南角和咸阳市东北角,这些区域中土壤固碳状态为最优的概率高达92.84%。与现有固碳格局对比得出,生物碳库的适宜优化区主要分布在天水市武山县和秦州区,土壤碳库的适宜优化区主要分布在秦岭中段各区县。【结论】研究区固碳服务总体上需求小于供给,区域内存在较明显的固碳服务空间流动,未来的固碳格局优化中以天水和秦岭中段作为固碳功能优化的主要区域,能够得到良好固碳格局优化成效的概率较大。     

中国弄蝶科昆虫分布格局的简约性分析

【目的】根据中国弄蝶的分布特点划分生物地理区并推断弄蝶现代分布格局的成因。【方法】统计得到中国328种弄蝶及其分布;将中国地图划分成2°×2°的经纬网格,总计294个,依据地形、植被和弄蝶分布的特点将294个网格进一步汇总为28个大小和形状不一的区域,采用特有性简约分析方法进行分析。【结果】中国弄蝶的分布包括10个主要区,即中部地区(B1)、南部地区(B2)、台湾地区(B3)、中北部地区(C2)、西部地区(C3)、北部地区(D2)、秦巴山区(D3)、东北地区(D4)、西南地区(E1)和西藏地区(E2),其中台湾和西藏分别自成一支。通过比对地质板块与弄蝶的分布格局,表明弄蝶主要分布在秦巴山区、藏东南地区、喜马拉雅山东段南坡、黄河和长江中下游地区以及南部地区。中国弄蝶的分布区与中国动物地理区划的对比结果显示,两者有5个区基本相符,分别为中部地区(B1)、南部地区(B2)、西部地区(C3)、北部地区(D2)和东北地区(D4)。【结论】中国弄蝶的分布区和中国地质省区的划分基本吻合。     

贵州喀斯特山地森林生态系统服务功能监测与评价网络布局研究

[目的]建立贵州喀斯特山地森林生态系统服务监测与评价网络,分析重点林业生态工程实施对其生态服务价值的影响。[方法]以县级行政单元为样本,气象、土壤、岩组、森林组成、坡耕地结构和石漠化的特征指标进行喀斯特山地森林生态系统分类、分区;广义归纳法构建,Delphi法改进,形成喀斯特山地森林生态系统服务监测与评价概念性指标体系。[结果]贵州喀斯特山地森林生态系统划分为3区、10亚区、16小区,90个自然保护区、印个森林公园、64个天然林保护工程县、86个退耕还林工程县、22个珠江防护林工程县、55个石漠化综合治理工程县归入其中;提出了包括4级指标层的喀斯特山地森林生态系统服务监测与评价的概念性指标体系。[结论]该研究结果可为贵州的环境立省和生态文明建设提供适时动态数据和决策依据。     

半干旱区生态恢复关键生态系统识别——以内蒙古自治区和林县为例

我国土地退化严重,且大部分发生在干旱半干旱地区.恢复为何种生态系统类型是生态学研究的重要课题.采用生态功能区划,根据各个生态功能区主体生态系统功能,推导发挥此功能的生态系统类型的方法,识别关键生态系统类型.以内蒙古自治区和林县为例,采用文献调研、实地调查、3S技术等方法,在评价该县生态敏感性、生态服务功能重要性的基础上,将该县划分为3个一级生态区,11个二级生态功能区.根据各个生态功能区的主体生态系统服务功能,分析发挥该功能的可能生态系统类型.再根据全国自然植被区划、气候变化趋势模型以及现状植被类型,识别各个生态功能区的关键生态系统类型.     

未来气候情景下中国亚热带地区木荷气候适宜性

[目的]研究未来气候情景下我国亚热带地区木荷的气候适宜度及其区域分布对气候变化的响应。[方法]基于气候-植被相关的Kira模型和Holdridge模型以及生态适宜度理论,运用模糊数学的方法,构建了木荷的气候适宜度模型;选取亚热带地区1960～2005年264个气象站点的逐日气象资料,并采用空间插值的技术,对亚热带地区木荷的温度、降水、可能蒸散率适宜度进行分析;引用汤剑平根据政府间气候变化委员会(IPCC)排放情况特别报告(SRES)的未来情景模拟结果,研究IPCCA2情景下我国亚热带地区未来气候情景下木荷的气候适宜度及其变化,并对未来木荷的气候适宜度进行分类。[结果]在未来气候情景下,湖南大部分地区、广东北部、广西东北部、浙江的东部沿海木荷的气候适宜度较强;广西的中部,贵州的东部,江西、福州的中部适合木荷的生长;贡山-维西-丽江-元江-会泽-雷波-峨眉-内江-南充-巴中-钟祥-枣阳-信阳-六安-滁州-高邮-台东以北的亚热带地区,木荷的生长适宜度仍然较低;云南、四川的西部的气候适宜度变化较大。[结论]木荷的未来气候适宜度变化受温度、可能蒸散率的影响较大,未来气候适宜度由湖南向西、向北递减;在时间上,未来气候情景下的气候适宜性随时间的推移有下降的趋势。     

130年来青藏高原及周边地区气候变化

[目的]研究1880～2011年青藏高原及周边地区的气候变化。[方法]基于GISS气温格网资料,采用年距平温度、月距平温度随时间变化规律,滑动t-检验法和小波分析的方法,分析了青藏高原及其邻近地区大气温度变化的周期性和变化的趋势。[结果]近130年来,青藏高原年距平温度、月距平温度均呈上升态势;20世纪90年代以来气温明显偏高,呈现冬季>秋季>春季>夏季的增温态势;温度的增高速度在空间上有差异,在内蒙古西部增高速度最高,四川西部、西藏东部温度增高速度次之,新疆部分地区增长速度最慢;20世纪30年代有突变,小波分析周期主要是10年。[结论]该研究为探讨全球气候变化奠定了基础。