二氧化碳和其他痕量气体对全球气候和生态环境的影响 Ⅰ、温室效应气体浓度变化机制和趋势及其对全球气候的影响

化石燃料燃烧和陆地生态系统尤其是森林和其土壤的排放是大气中二氧化碳的主要来源。二氧化碳引起的温室效应是一个长期的影响。人类活动所排放的其他几种痕量气体,如甲烷、氧化亚氮、氟利昂如果在大气中积累,那么将来也将导致全球升温。尽管这几种气体各自的温室效应较小,但它们结合在一起所产生的温室效应会相当于二氧化碳的温室效应。随着世界人口的增长和工业化生产的发展,排入大气中的二氧化碳和其他人类活动所排放的几种痕量气体量必将增加,由此而引起的温室效应可能会显著影响全球气候。目前人们对这些问题的研究还不全面深入。     

森林土地利用变化及其对碳循环的影响

由于人口剧增，人类活动的影响不断加大，在过去100年全球土地利用／土地覆被发生了巨大的变化。最常见的土地利用变化是由森林转变为农业用地。森林砍伐使森林生态系统地上部生物量大大减少，砍伐后作农业用地，降低了植被生产力，减少了土壤有机质的输入，增强了腐殖质的矿化作用，有机质分解速率增加，有机碳贮量随之降低，从而影响到森林生态系统的碳循环，使大量碳元素释放到大气中，引起温室效应，导致全球变暖。另一个常见的土地利用变化是植树造林和森林恢复，这一过程可以增加森林生态系统的碳储量，从而减缓大气CO2体积分数的上升。     

全球气候变暖对生态系统和生物多样性的影响及主要对策(一)

地球气候的变化是经常发生的,但是,当前全球气候变暖是由于人类本身的各种生产活动形成的温室效应所引起。它的影响将逐渐超过气候的自然变化,成为世界气候变化的主要趋势。本文着重讨论下列几个问题:1.全球气候变暖的性质;2.全球气候变暖对不同生态系统和生物多样性的影响;3.对于全球气候变暖的主要对策。     

菌根组合类型对森林总初级生产力应对温度和降水变化的影响

菌根是自然界中普遍存在的一类互惠共生体,在植物生产力及其应对全球变化的过程中发挥着重要作用。文章基于全球森林数据库,建立了包括全球森林菌根类型、总初级生产力(Gross Primary Production,GPP)、年平均气温和年降水量以及叶面积指数等指标的新数据库。基于该数据库,分析了5种不同菌根组合类型[AM、AM+ECM(ectomycorrhiza)、ECM、ECM+EEM和ECM+EEM(ectendomycorrhiza)+NM(nonmycorrhiza)]森林GPP的状况;并在此基础上,研究了不同组合类型菌根对森林GPP应对温度、降水和叶面积指数变化的影响,旨在揭示菌根在全球变化过程中的重要角色,以丰富菌根生态功能的理论基础;并为更准确地估测生态系统对气候变化的响应及其规律提供菌根作用数据。结果表明,不同菌根组合类型森林GPP存在显著差异,森林GPP对温度、降水和叶面积变化的响应受到菌根组合类型的影响。在所研究的5种菌根组合类型中,森林GPP都随温度的升高而显著增加;其中,AM组合类型森林的GPP最高(1 994.05 g·m~(-2)·a~(-1)),受温度变化的影响也最大,温度变化对GPP的解释率达到88.27%。森林GPP对降水变化的反应则随菌根组合类型的变化而相差较大,在ECM+EEM组合类型森林中,GPP与降水呈现负相关关系;而在其他4种菌根组合类型的森林中,随降水的增大,GPP呈现出不同程度的增加。森林GPP虽然在所有菌根组合类型森林中,都随叶面积的增加而增大,却因菌根组合类型的不同,其变化过程有所差别;在AM+ECM中二者关系最密切(r~2=0.423)。因此,菌根组合类型在森林GPP及其对全球变化响应方面都发挥着重要作用。     

氮沉降对森林土壤碳收支机制的影响

森林土壤储存着全球陆地生态系统大约45%的碳,在维持全球碳平衡方面具有重要的作用。不断加剧的全球氮沉降对森林生态系统碳循环和碳吸存产生了深刻的影响,进而改变了森林生态系统的生产力和生物量积累。本文以欧洲和北美温带地区开展的有关氮沉降对森林生态系统影响的研究为基础,提炼出最可能决定加氮影响碳输入、输出效应方向和大小的因素：凋落物分解、细根周转、外生菌根真菌、土壤呼吸及可溶性有机碳淋失,并探讨了森林生态系统碳动态对氮沉降响应的不确定性。陆地生态系统碳氮循环密切相关,由于氮循环的复杂性,尽管以往碳循环研究都考虑了氮对碳循环的限制作用,但在碳氮循环耦合机理方面的研究还比较少见。在未来研究中,应通过探寻森林土壤碳氮相互作用特征,及土壤微生物、土壤酶等与土壤碳氮过程的互动机制,来增进氮沉降对森林碳储量和碳通量的理解。     

温室效应及其生态影响

由“温室效应”带来的全球性气候变化,与大气环境中的化学组分的变化有关;而大气环境中化学组分的改变,将引起一系列生态环境及社会影响。因此,首要的任务是研究大气变化的影响及其对策,制定措施,加强国际协作。本文介绍了当前全球重大环境问题——“温室效应”及其影响,控制对策和建议。     

降水变化、氮添加对鼎湖山主要森林土壤有机碳矿化和土壤微生物碳的影响

全球变化对土壤有机碳(SOC)存贮与分解的影响在全球碳(C)循环中具有重要地位.分别通过室内土壤培养法和氯仿熏蒸法,研究了降水变化和氮(N)添加处理对鼎湖山3种不同演替阶段的季风常绿阔叶林、针阔混交林和马尾松针叶林SOC矿化和土壤微生物量碳(SMBC)的影响.结果表明:1)降水量增加能够提高森林演替晚期SOC累积矿化量和矿化速率,而对森林演替早期SOC累积矿化量和矿化速率没有显著影响(P>0.05).2)干旱条件(降水量减少)降低森林SMBC含量,且在鼎湖山季风林表层土壤(0～10 cm)中SMBC的减少达到显著水平(P<0.05).3)N添加处理对鼎湖山3种森林类型SOC累积矿化量、矿化速率以及SMBC都没有显著影响(P>0.05).未来关于SOC矿化对全球变化响应的研究,要综合考虑土壤有机质质量、C/N比例、外源性氮输入等因素的作用.图4表2参37     

提高碳汇潜力：量化树种和造林模式对碳储量的影响

全球气候变化背景下,造林再造林固定的碳可以抵消温室气体减限排量。通过造林再造林增加森林面积可以增加林业碳汇,在土地面积有限的情况下,提高造林质量——在有限的造林面积上固定更多的碳是十分必要的。树种和造林模式的选择是增加森林生态系统碳汇的重要管理决策。文章综述了树种和造林模式对生态系统的碳储量的影响。树种从生物量的积累,凋落物和土壤碳储存,以及木材密度、碳贮存量等几个方面探讨其对生态系统碳库的影响。混交林能充分利用立地条件、改善树木营养状况,并且可以减少病虫害和森林火灾。同时分析了我国在森林经营方面存在的问题和改善途径,以期为该领域的研究提供参考。     

实施能源管理的政策与战略： 对喀麦隆环境保护的影响

虽然在工业化国家里,酸雨、温室效应和其它与使用能源有关的危害早已成为谈论环境时的热门话题,而森林毁坏及沙漠化业已表明,第三世界,特别是撒哈拉以南的非洲,也被卷了进来。 作为撒赫勒半荒漠生态系统和热带雨林的交汇区,喀麦隆的地理状况、木柴占68.5％的最终能源平衡以及占石油制品消费量和CO/CO_2排放量71.5％的运输行业,所有这些因素结合在一起,将这个国家带入能源与环境关系的论战中心。     

酸沉降对森林生态系统碳循环关键过程的影响研究进展

随着经济飞速发展与能源消耗快速攀升,中国已成为全球酸沉降最严重的地区之一.酸沉降能够引起地表植被破坏、土壤酸化等一系列的环境问题,在全球范围受到普遍关注.作为全球最重要的生态系统之一,森林生态系统受到酸沉降的深刻影响.本文通过分析国内外已发表的相关文章,综述酸沉降对森林生态系统碳循环关键过程的影响及可能的机理.(1)对植物光合作用的影响:酸沉降通过改变叶绿素含量、气孔导度及酶活性等影响叶片光合作用,而且叶片光合功能受损程度与酸沉降强度和类型有关;(2)对林木生长的影响:酸沉降通过改变叶片结构和诱导土壤酸化影响林木生长,通常酸沉降会抑制林木生长,但会因酸沉降强度和类型有所差异;(3)对凋落物分解的影响:酸沉降通过改变土壤酶活性、微生物群落结构等对不同森林类型凋落物分解产生影响,其影响程度和方向与土壤的酸缓冲能力和酸沉降类型有关;(4)对土壤呼吸(Rs)的影响:酸沉降对Rs的影响受到根系生物量、微生物、酶活性及温度等多种因素共同作用,Rs的不同组分对酸沉降的响应机制不同;(5)对土壤有机碳(SOC)的影响:通常情况下,酸沉降抑制水溶性有机碳(DOC)的溶解,降低微生物活性及生物量从而有利于SOC的积累与稳定.通过探讨森林生态系统碳动态对酸沉降响应的不确定性因素,建议今后加强以下几方面研究:(1)干湿酸沉降比较;(2)酸沉降对树干呼吸、地下碳分配等其他关键生态过程的影响;(3)酸沉降与其他全球变化因子的耦合;(4)酸沉降对森林生态系统碳循环的长期影响.(图1表2参87)     

林分和气候因子对中国天然林根冠比的影响

森林生态系统是陆地生态系统最重要的碳库和碳汇,其地下-地上生物量分配规律即根冠比(R/S),对于精确估算森林生物量,尤其是对建造森林地下生物量估算模型具有重大参考意义.为探究大尺度上气候、林分因子对中国天然林根冠比的影响,对1 109块天然林样地进行统计分析.结果显示:中国天然林R/S平均值为0.26,阔叶森林的R/S要显著高于针叶森林,落叶森林的R/S要显著高于常绿森林,年均温、林龄及水分可利用性与中国天然林R/S呈显著负相关关系,年均温是影响中国天然林R/S变化的最主要因子.综合纬度、经度、年均温、降水、林龄等环境因素的影响发现,纬度、林分密度是影响R/S的最主要因素.因此,精确估算森林碳储量和森林生物量分配时必须考虑纬度和林分密度的影响.     

降水和气温对中国森林降水利用效率的影响

全球气候变化导致频繁的降水或干旱,降水量是影响生态系统生产力的关键因子.根据全国17种类型的森林、1 266个森林样地的调查数据,分析中国不同类型森林的降水利用效率(Rain-use Efficiency,RUE)差异、与年均降水量的关系以及其他环境因子对RUE的影响.结果表明:(1)中国森林的RUE平均值为1.21 g m~(-2) mm~(-1),RUE与降水量呈负相关关系;(2)阔叶林(主要由被子植物构成)的RUE均值显著高于针叶林(主要由裸子植物构成),阔叶林比针叶林更适应降水量的变化;(3)落叶林的RUE均值显著高于常绿林,随着降水量增加,落叶林的RUE值降低直到达到一个阈值,而常绿林的RUE值与降水量没有显著的相关性;(4)纬度和年平均温度是复合环境因子中RUE的主要限制因子.综上所述,随着降水量增加,中国森林群落的RUE下降直至阈值,气温是影响中国森林RUE的主要环境因子.     

酸沉降对森林植物影响过程和机理

文章丰要包括如下几方而的内容：（1）概述了酸沉降作用下森林衰退的状况及其相关工作的开展情况；（2）总结了酸沉降对森林植物的影响过程和机理；（3）阐述了酸沉降对森林植物影响研究的模型和临界酸负荷值的确定；（4）探讨了存在的问题和未来值得研究的方向。指山未来的研究方向主要是：酸沉降对森林生态系统的影响机理和森林生态系统对酸沉降的反馈机制；酸沉降对非优势种、稀有种及低等植物的影响；酸沉降与其它环境因子对森林植物的共同影响；酸沉降的监控和预测，建立适合我斟实际情况的研究模型；将常规分析手段和分子生物学技术相结合，加强抗性植物和指示植物的筛选工作；加强受损森林植被的恢复和重建工作；开展酸沉降对森林植被的格局动态及森林演替动态变化研究。     

菌根类型对森林树木净初级生产力的影响

菌根是土壤真菌与植物根系形成的共生体,存在于绝大多数植物（90%）的根系和生境中。菌根共有7种类型,在生态系统的过程和功能方面都扮演着十分重要的角色。为了增强对菌根在森林生态系统中重要功能的理解,文章基于全球森林数据库,在全球尺度上研究了不同菌根类型对森林树木净初级生产力（NPP）的影响。结果表明,森林树木NPP随菌根类型的不同而不同,AM类型菌根森林的NPP[679.49 g.m-2.a-1（以C计）]要显著高于含ECM类型菌根的森林[479.00 g.m-2.a-1（以C计）];菌根类型的不同对森林树木地上和地下及其各组分NPP的影响和贡献也存在着显著的不同,AM类型菌根对地下NPP的贡献要高于ECM菌根,而ECM菌根对地上NPP的贡献则较大。菌根类型对地上、地下NPP组分的影响分析则表明,AM类型的菌根对树叶和细根NPP的贡献较大,而ECM类型菌根则对树木主干和枝NPP的贡献较大。可见,森林树木总体NPP及其各组分NPP都随着菌根类型的不同而存在显著的差异。     

大气CO_2增加对生态系统的影响

根据Ｃ＿３植物和Ｃ＿４植物对高浓度ＣＯ＿２的不同反应，评述了富ＣＯ＿２大气对生态系统的影响。结论是大气ＣＯ＿２浓度增加将导致生态系统发生一系列变化，包括生物多样世的减少、营养循环受阻、虫灾发生和温室效应加剧等。     

干扰对森林凋落物分解影响的研究现状及展望

凋落物分解是森林生态系统物质循环和能量流动的核心环节。干扰能够影响凋落物分解速率和养分循环,进而改变森林生态系统的结构、功能及过程。文章通过整理干扰对森林凋落物分解影响的研究成果,从凋落物质与量、微环境及分解者类群等方面阐述了干扰对森林凋落物分解的影响机制,并分析现有研究的不足,为未来合理经营森林,增加适度干扰提供一定的理论依据。现有的研究表明,间伐等干扰会显著减少森林凋落物产量,改变凋落物化学特性并促进凋落物分解;干扰对凋落物分解环境的影响主要表现于对温湿度的调节,间伐能增加林内贯穿雨量,从而对湿度有显著提升作用;干扰对土壤动物的短期负面影响较为显著,而对微生物种类和数量则显著提高,从而有效地促进凋落物的分解,这主要归因于干扰改变了微环境与凋落物底物的质量;干扰通过改变土壤条件进而影响相关微生物分解酶的活性,酶活性越高,分解越迅速。干扰对林分结构、分解环境等影响因素的改变与凋落物分解之间的关系错综复杂,其中的机制与机理仍有待明晰;不同方式及程度干扰对森林恢复过程中凋落物分解模式的研究尚有待加深;建立干扰梯度以研究森林地上部分对地下部分的调控及反馈应受到重视;如何进行合理的森林经营以促进凋落物分解也需进一步研究。     

气候变化对树轮异常结构的影响及应用研究进展

树轮异常结构作为反映气候变化的一个重要参数,已被广大生态学家所重视并应用。树轮异常结构包括霜轮、浅轮、伪轮、畸形木材反应木、树脂道、火疤等。这些异常年轮结构与温度、降水、光照等气候因子有着复杂的相关关系。温度对年轮异常结构的影响主要表现在低温对形成层生长的抑制作用,从而形成霜轮、浅轮。生长期内干旱,形成层生长时间短,甚至使形成层生长减慢或停止,从而形成伪轮。高强度的光照会引起高温少雨,加剧旱情的发生,从而导致伪轮。另外,通过对树轮异常结构的分析,可用这些特征来重建森林干扰的历史,如火山喷发、火灾、冰灾、虫害、旱灾、地震等。这些研究在帮助人们了解和研究古气候变化对森林植被的影响,以及预测未来全球变化对陆地生态系统的影响有重要的理论和现实意义。文章综述了气候变化对树轮异常结构的影响的研究进展和应用,并概述了发展前景,希望能加快和拓宽这一领域的发展。     

森林生态系统土壤呼吸时空异质性及影响因子研究进展

土壤呼吸是全球碳循环的一个重要流通途径,是大气CO2的重要来源之一,是陆地碳循环的重要环节,对温室气体的排放产生直接影响,且关系到科学把握全球变化背景下CO2的排放动态,在全球碳收支中占据重要地位,越来越受到各国学者的广泛关注。在全球变化背景下研究土壤呼吸的时空异质性及其影响因子,可为探索陆地生态系统在碳循环方面的碳源/碳汇功能和揭示“碳失汇之迷”,以及减缓气候变暖等方面提供有力的依据。作为一个复杂的生物学与生态学过程,土壤呼吸受到气候、生物以及非生物等因子的影响而呈现时空异质性,并随着各种干扰因子影响的增强,人为因素的作用亦越来越大,该文阐述了森林生态系统土壤呼吸作用的时空动态变化规律、并探讨了影响土壤呼吸速率的各种影响因子,剖析了导致土壤呼吸时空异质性的影响因子,指出自然因子、生物因子和干扰因子共同驱动着土壤呼吸的时空动态变化。并对森林生态系统土壤呼吸作用的模型模拟方面的研究进展进行了综述。最后讨论了森林土壤呼吸时空异质性研究中存在的相关问题,同时提出了今后土壤呼吸研究中应关注的问题,同时对森林生态系统土壤呼吸时空异质性及影响因子的研究方向进行了展望。     

环境科技简讯

欧洲共同体委员会于1989年1月发表的官方文件详细介绍了温室效应的危害及其控制对策的研究计划。首先,文件阐述了导致温室效应的原因及其对气候可能产生的影响,继而通报了近年来欧洲共同体成员国对此问题进行协商的情况:1985年10月在奥地利的菲拉赫举行了首次讨论会,1988年6月在加拿大的多伦多     

气候变暖背景下森林土壤碳循环研究进展

由人类活动引起的温室效应以及由此造成的气候变暖对森林牛态系统的影响已引起人们的普遍关注.森林土壤碳循环作为全球碳循环的重要组成部分,是决定未来陆地牛物嘲表现为碳源/碳汇的关键环节,揭示这一作用对于准确理解全球变化背景下陆地生态系统碳循环过程具有重要的指导意义.本文主要通过论述影响土壤碳循环过程的5个方面(土壤呼吸、土壤微生物、土壤酶活性、凋落物输入与分解、土壤碳库),综述了近10 a来全球气候变暖对土壤碳循环过程的影响.近年来,尽管已开展了大量有关土壤碳循环对气候变暖的响应及反馈机制的研究,并取得了一定的成果,但研究结果仍然存在很大的不确定性.整合各种密切关联的全球变化现象,完善研究方法和实验手段,加强根际微生态系统碳循环过程与机理研究将是下一步研究的方向和重点.参70