气候变化下西南亚高山森林景观恢复效果模拟预测——以岷江杂谷脑河上游流域为例

开展气候变化下森林恢复措施对西南亚高山森林景观的恢复效果评价,对于该地区未来森林生态恢复技术研发具有重要参考意义.以岷江杂谷脑河上游流域为研究对象,基于森林景观模型LANDIS PRO 7.0模拟、预测气候变化下不同森林恢复措施(自然和人工)对流域森林景观演替过程及森林景观的影响并对比分析两种恢复情景的森林结构和组成恢复效果的差异.结果表明:模型模拟结果具有较高的可靠性,模型的初始化物种信息与野外调查数据相吻合.根据模型预测结果(2010-2060年),人工恢复情景下冷杉的平均林分林木胸高断面积在模拟的前期和中期低于自然恢复情景,在后期则高于自然恢复;云杉和华山松的平均林分林木胸高断面积在模拟的前期低于自然恢复情景,在中、后期则高于自然恢复;桦木、高山栎和落叶松的平均林分林木胸高断面积在整个模拟期均低于自然恢复情景.从空间尺度分析,人工恢复情景与自然恢复情景相比,冷杉林在干旱河谷、北坡和高山区的占比分别增加3.66%、1.60%、0.50%,而在南坡的占比有所减少;云杉林在干旱河谷区、南坡地区的占比分别增加0.72%、1.23%,而在北坡和高山区的占比略有减少;桦木和落叶松在不同的立地类型上占比降低.在自然恢复下,受气候变暖的影响,杂谷脑河上游流域森林优势物种(冷杉)的胸高断面积在模拟后期呈现逐渐下降的趋势,而人工恢复措施的实施能够促进区域优势树种(云、冷杉)的优势扩大.由此可见,在气候变暖的背景下对杂谷脑河上游流域森林施以适宜的人工恢复措施,能够有效地促进森林向顶级群落演替,提高杂谷脑河流域森林生态弹性,更好地应对未来的气候变化.(图6表5参33)     

LUCC及气候变化对龙川江流域径流的影响

土地利用与土地覆被变化(Land Use and Land Cover Change,LUCC)及气候变化对流域的径流变化影响巨大。为揭示龙川江流域LUCC和气候变化对径流变化的影响,基于SWAT模型,通过设置不同情景,定量分析了不同土地利用类型和气候要素对流域内径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5两种气候情景对流域未来径流的变化进行了预估。结果显示,(1)SWAT模型在龙川江流域径流模拟中具有较好的适用性,可用SWAT模型进行流域的径流模拟,率定期的模型参数R~2、Ens分别达到0.73、0.71,验证期的模型参数R~2、Ens分别达到0.75、0.74。(2)从土地利用方面考虑,将农业用地转化为林地或草地,均会导致流域径流量的减少,而将林地转化为草地则会引起流域径流量的增加,农业用地、林地、草地三者对径流增加的贡献大小顺序为农业用地?草地?林地。从气候变化方面考虑,流域径流量与降雨量呈正比,与蒸发量呈反比。(3)2006-2015年间龙川江流域LUCC引起的月均径流增加幅度小于气候变化引起的月均径流减少幅度,龙川江径流的变化由气候变化主导,月均径流量总体上减少1.59 m~3·s~(-1)。(4)预估结果显示,RCP4.5和RCP8.5气候情景下,2021-2050年间龙川江流域径流减少趋势明显,分别为1971-2015年减速的2.65倍、3.43倍。     

氮沉降下西南亚高山针叶林生长的养分限制特征

长期氮(N)沉降及其诱导的N、磷(P)养分平衡性对森林生长与生产力的生态反馈效应已成为当前森林生态学研究的前沿与热点,但目前大多研究主要基于已有文献数据整合分析,而缺乏野外原位系统性研究与试验证据.以西南亚高山两种典型人工针叶林——云杉(Picea asperata)林和华山松(Pinus armandii)林为对象,...     

黄河源区气候变化及其对草原荒漠化的影响

根据黄河源区１９５９－１９９９年的气象资料分析发现：①黄河源区自进入８０年代中后期后,年平均气温上升趋势非常明显,特别是１９９８年的年平均气温竟达到－２．１℃,是４０年来年平均气温最高的一年,进入９０年代,春季和夏季温度急剧回升,特别是１９９８年３－５月期间的平均温度达到了－２．０℃,１９９８年是黄河源区夏季异常高温年,与最低年（１９７６年）相比偏高幅度达到４．０℃②黄河源区春季降水呈明显增多趋势     

东江流域1959-2009年气候变化及其对径流的影响

依据东江流域21个气象站1959-2009年逐年平均降雨、蒸发、日照、湿度及气温等气象要素序列,选择常用的线性倾向估计及非参数M．K等趋势分析方法,分析了东江流域近50年来气温、降水、蒸发、日照及湿度等气象要素的变化趋势。选择降雨和蒸发两个气候要素两两组合,构成未来气候变动的36种假想情景,运用改进的SCS月模型模拟计算了顺天流域年径流量的变化幅度。结果表明：在过去的50年间,流域降雨量呈不显著增长,而气温则为显著上升,其他气候要素如蒸发、日照及湿度等均呈不同程度减少趋势;关联度分析表明降雨在所有气象要素中与径流的关联度为最大,说明了在东江流域降雨是径流量变化的主要驱动因子;未来流域降雨增加,蒸发减少的气候情景模式下,径流量会有所增加,反之亦然;由降雨变化引起的流域月径流量的增幅较由蒸发变化引起的相应流量的增幅变化大。     

西南亚高山森林优势种不同种植方式根区土壤胞外酶活性对夜间增温的响应

粗枝云杉(Picea asperata)是西南亚高山针叶林的主要建群种,而华西箭竹(Fargesia nitida)既是大熊猫的主食植物也是针叶林下优势物种,在该区域华西箭竹与粗枝云杉往往共存于天然林,而人工云杉林及次生箭竹林下两物种均单独存在.摸清二者单独及共存下根区土壤酶活性对气候变暖的响应,能为未来气候变化下该区...     

海拔梯度模拟气候变暖对高山森林土壤微生物生物量碳氮磷的影响

土壤微生物生物量在陆地生态系统碳氮磷循环中起着重要作用,是森林生态系统物质循环和能量流动的重要组成部分.以青藏高原东缘的川西高山森林土壤为研究对象,将暗针叶林土壤(3 900 m)沿海拔上移到高山林线(4 000 m),模拟气候变暖对土壤有机层和矿质土壤层微生物生物量的影响.结果表明,海拔上升导致土壤温度升高,但增温并未对雪被期高山森林土壤微生物生物量及其比值产生显著影响.方差分析表明,土壤层次对微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)影响都极显著(P0.01),对MBC/MBN、MBN/MBP影响显著(P0.05),雪被不同时期对MBN、MBP、MBC/MBN、MBC/MBP、MBN/MBP影响极显著(P0.01);相关分析表明,MBC、MBN、MBP与土壤温度和土壤湿度呈现显著正相关(P0.05);MBN、MBP与冻融次数之间呈现极显著正相关(P0.01);MBC/MBN、MBN/MBP、MBC/MBP与温度和雪被厚度呈现极显著正相关(P0.01).从长远来看,未来气候变暖对高山森林生态系统碳氮磷平衡的影响将取决于土壤微生物生物量和群落结构对这些环境因子的响应和反馈.     

气温变化对西南山区流域森林水文效应影响的模拟

为了揭示气温变化对西南山区流域森林水文效应的影响,用生物物理/动态植被模型SSiB4/TRIFFID与流域地形指数水文模型TOPMODEL的耦合模型SSiB4T/TRIFFID模拟了西南山区长江上游梭磨河流域森林水文效应对气温变化的响应,分析了气温变化对植被不同演替阶段的流域总径流和总蒸发以及冠层截流蒸发、植被蒸腾和土壤蒸发的影响。结果表明,（1）梭磨河流域森林（常绿针叶林）蒸腾与草和灌木差异小,森林蒸腾潜热比草和灌木仅高1~4 W.m-2,森林冠层截留蒸发高于草和灌木,但土壤蒸发明显低于草和灌木覆盖,森林覆盖流域总蒸发低于草和灌木覆盖甚至低于裸土蒸发,因此增加了流域总径流量,但森林增加径流的作用随土壤蒸发的减小而减小。（2）气温减小1℃将通过减小森林冠层截留蒸发和蒸腾而使森林增加流域总径流量的作用增加;相反,气温增加将增加森林冠层截留蒸发和蒸腾而使森林增加总径流量的作用减小。（3）当温度增加4℃,由于森林总蒸发较草和灌木明显增加,对于较高的土壤蒸发,森林增加总径流量的作用已不明显;对于较低的土壤蒸发,森林减小了流域总径流量。     

云南省抚仙湖流域帽天山磷矿区磷流失过程模拟研究

通过批平衡实验和土柱淋溶实验,模拟在环境因子(pH值、降雨频度)的影响下,磷矿石、废土石和废渣中磷的释放规律.结果表明,磷石膏和泥磷中磷的释放受pH值的影响较小,维持较为恒定的高释放量.磷矿石、矿坑沉积物和废土石中磷的解吸受pH值影响,pH值愈低,愈有利于磷的释放;当解吸溶液pH值为3.50时,废土石和磷矿石中磷的释放量仍可达到2.25 mg·l-1和3.15 mg·l-1.间歇淋溶过程促进了磷矿石、废土石和磷石膏中磷的释放,对废土石中磷的释放作用尤为显著,干燥后再次降雨的释放量比初期降雨高出3倍.帽天山磷矿区大面积裸露的磷矿石剖面、废土石堆场和废渣堆场在酸性溶液的淋溶作用下能够产生大量的磷流失,而且这个过程是持久的,是抚仙湖水质下降的主要因素.     

气候变化对物种影响研究综述

综述了气候变化对物种的影响,表明气候变化会造成生物物候期的改变,导致物种地理分布的变化,增加物种的灭绝速率。分析了利用模型进行气候变化影响模拟的技术,指出模型的适用性和不确定性。最后,针对中国相关研究的不足,展望了未来开展气候变化影响研究的方向。     

CO_2倍增和气候变化对北京山区栓皮栎林NPP影响研究

应用生物地球化学过程模型BIOME-BGC估算了1977—1992年北京妙峰山栓皮栎（Quercus variabilis）林的净第一性生产力（NPP）,并分析气候对NPP年际变化的影响以及未来气候变化情景下对NPP的影响。结果表明：1977—1992年15年间栓皮栎的NPP（以C计）平均值为340.17g·m-2·a-1,NPP（以C计）变化在143.56～431.56g·m-2·a-1之间,并无明显的整体变化趋势,但表现出明显的年际变化,年际变动率达18%。在这段时间内降水量成为控制栓皮栎林NPP年际变化的主要气候因子。通过设置18种不同未来气候方案进行栓皮栎林NPP模拟表明,CO2浓度加倍会降低栓皮栎林的NPP但降低幅度较小。在CO2浓度不变的情况下,温度升高2.0℃和降水的协同增加以及单个因子的增加都有利于NPP的积累,但协同增加不如单个因子的增加对NPP的积累效应明显;在CO2和气候同时改变的情况下,CO2浓度加倍、温度升高2.0℃和降水的协同增加有利于NPP的积累且协同增加比单个因子的增加对NPP的积累效应明显,但各因子之间交互作用较弱。     

近30a雅鲁藏布江流域高寒湿地动态变化及其对气候变化的响应

利用1980、1990、2000和2010年4期Landsat、环境一号卫星遥感影像提取雅鲁藏布江(以下简称"雅江")流域湿地面积动态变化信息,并结合实地调查和近30 a气象、水文、积雪数据研究湿地动态变化对气候变化的响应特征。结果表明,2010年雅江流域高寒湿地面积占流域总面积的3.73%,其中以沼泽湿地面积最大(59.46%),其次为河流(30.19%)、湖泊(10.13%)和人工湿地(0.23%);近30 a间雅江流域湖泊湿地和河流湿地面积总体上呈增加趋势,而沼泽湿地面积呈降低趋势;近30 a来雅江流域年均温、年均最高温和年均最低温均呈显著增加趋势,降水量波动较大,呈轻微增加趋势但不显著,平均相对湿度呈不显著下降趋势。年均气温和年均最高气温这2个因素与雅江流域湖泊面积变化相关性显著,河流湿地面积、雅江5大支流干流河长的增长分别与年均温、年均最高温、年均最低温相关性显著,沼泽湿地面积与该区域气温以及平均相对湿度相关性显著,开发大坝、水库等国家建设战略是雅江流域人工湿地面积增加的主要驱动力。     

气候变化对我国丹顶鹤繁殖地分布的影响

利用最大熵模型,结合大气环流模型和IPCC(政府间气候变化专门委员会)最新发布的A2和B2气候情景,模拟和预测气候变化对我国东北地区丹顶鹤(Grus japonensis)繁殖地分布范围及空间格局的影响趋势。结果表明,在A2和B2气候情景下,气候变化将导致丹顶鹤的繁殖适生区域不断缩减,核心分布区域向西和向北移动,其中东北3省的栖息地变化明显,内蒙古东部地区未来将成为丹顶鹤的主要栖息地。认为我国急需建立一套完整可靠的丹顶鹤分布监测系统,进一步加强湿地的人工补水和湿地恢复等工作,以利于丹顶鹤繁殖地的保护。     

气候变化对我国白枕鹤繁殖地分布的影响

基于白枕鹤(Grus vipio)在我国东北地区繁殖地分布数据,以温度、降水等数据作为预测的环境因子,利用最大熵模型(Maxent)预测白枕鹤在我国东北地区的繁殖地潜在分布。在此基础上耦合3种大气环流模型,同时结合2种气候情景,预测气候变化对我国东北白枕鹤繁殖地分布的影响。结果表明,在未来气候变化情景下,白枕鹤的繁殖地分布范围有减少趋势,且分布地区向北及向西移动。其中,A2情景变化程度大于B2情景,向北及向西移动的趋势更加明显,显示气候变化对白枕鹤繁殖地分布有显著影响。     

气候变化对河西走廊主要农作物的影响

利用1991—2014年甘肃省河西走廊5市的气温、降水数据及农作物物候期和产量资料,运用线性趋势估计法、5 a滑动平移法、灰色关联度分析法和皮尔逊相关系数法分析了河西走廊24年来的气候变化特征、农作物物候和产量的变化特征及二者之间的联系。结果表明:(1)河西走廊近24年来春季变暖变干,气温气候倾向率为0.69℃/10 a、降水为6.63 mm/10a,夏秋季节变暖变湿,气温气候倾向率为0.49℃/10 a、降水为16.83 mm/10 a,全年表现为显著变暖,降水量增加,气温气候倾向率为0.43℃/10 a、降水为59.28 mm/10 a;(2)春小麦播种期呈略微提前趋势,玉米播种期呈推后趋势,春小麦和玉米的出苗期、生长季呈缩短趋势,成熟期呈提前趋势。春小麦和玉米播种期、出苗期、成熟期、生长季与气温呈负相关,播种期与降水量呈二次曲线关系,出苗期与降水量呈负相关,成熟期、生长季与降水量呈正相关;(3)河西走廊年小麦产量总体呈显著下降趋势,嘉峪关、金昌、武威、张掖和酒泉每10年分别减少0.5×10~4 t、0.24×10~4 t、10.94×10~4 t、10.72×10~4 t和13.85×10~4 t;年玉米产量酒泉呈略微减少趋势,每10年减少0.89×10~4 t,嘉峪关、金昌、武威和张掖总体呈增加趋势,每10年分别增加0.11×10~4 t、5.22×10~4 t、24.74×10~4 t和17.27×10~4 t;河西走廊的小麦相对气象产量正负变化比较频繁,玉米相对气象产量负值变化比较明显;嘉峪关、张掖、武威小麦产量和酒泉、金昌玉米产量受气温影响略大,关联系数分别为0.694 8、0.724 6、0.748 6和0.734 4、0.683 6,酒泉、金昌小麦产量和嘉峪关、张掖、武威玉米产量受降水量影响较大,关联系数分别为0.784 9、0.739 1和0.653 7、0.645 2、0.734 6;(4)社会经济因素对农作物的影响逐渐变大,国家政策的大力实施、农业科学技术的发展和推广以及河西走廊人民的种植意愿对农作物产生了很大的影响。该研究对农业应对气候变化,合理利用气候资源,推广生长季较短的新品种作物,提高农作物的生产潜力具有较大的意义。     

模拟氮沉降对鄂西南亚高山湿地泥炭藓(Sphagnum)凋落物分解的影响

当前氮沉降对湿地泥炭藓凋落物分解的影响还存在很大争议,并且亚热带湿地泥炭藓分解对氮沉降的响应研究鲜见报道.采用分解袋法,在鄂西南地区开展模拟氮沉降对泥炭藓凋落物分解影响的实验.模拟氮浓度设置4个水平,分别为N0(0 g m~(-2) a~(-1))、N3(3 g m~(-2) a~(-1))、N6(6 g m~(-2) a~(-1))、N12(12 g m~(-2) a~(-1)),其中N0为对照(CK).野外分解3、6、9和12个月后,室内测定泥炭藓凋落物干重、灰分、总碳(C)、总氮(N)、C/N以及总酚含量,计算凋落物的质量残留率、总碳(C)残留率及总酚残留率.结果显示:(1)氮沉降对凋落物分解的影响取决于分解时间,且泥炭藓凋落物的分解主要发生在前6个月.分解12个月后,N3浓度的质量残留率较CK下降了11.91%,而N6、N12较CK分别增加了12.98%、10.43%.(2)氮沉降对凋落物灰分含量有一定影响,但是随分解时间的延长影响程度不同.凋落物的相对灰分含量和绝对灰分含量均随分解时间的增加呈显著增加趋势.(3)氮沉降对泥炭藓凋落物总碳(C)含量有显著的影响(P 0.05),分解时间对泥炭藓凋落物总碳(C)、总氮(N)及总酚含量存在显著影响(P0.05),且氮沉降对泥炭藓凋落物总碳(C)含量的影响程度取决于分解时间.分解12个月后,凋落物中总碳(C)含量和C/N均较初始值有所下降,总氮(N)含量和总酚含量则有所增加.(4)凋落物质量残留率、总碳(C)残留率与总酚残留率呈现出较强的线性正相关.可见,氮沉降对泥炭藓分解在短期内有一定影响,但并不是简单地促进或抑制作用.(图4表2参53)     

气候变化对河西绿洲农业的影响及对策

气候变暖和区域降水变化给河西绿洲农业生产带来严峻挑战。认识气候变化特征及其对农业的影响,提出应对措施,可为区域农业应对气候变化提供科学依据。基于河西绿洲气象观测资料,分析河西绿洲近58年(1961—2018年)气候变化特征,对比讨论气候变化对河西绿洲农业的主要影响,提出河西绿洲农业应对气候变化的适应技术对策。结果表明,近58年,河西绿洲区年平均气温呈显著上升趋势,气温变化倾向率为0.364℃·(10 a)~(-1),年平均气温于20世纪70年初开始持续上升,年平均气温上升突变点出现在1997年。年降水量年际变化也呈显著上升趋势,降水量变化倾向率为4.341 mm·(10 a)~(-1),降水量于20世纪60年代开始上升,降水量上升突变点为2006年。气候变暖使河西绿洲作物生长季延长,春小麦、玉米的出苗期、生育期缩短,成熟期提前;作物适宜种植区和可以种植区海拔增加,多熟制北移,夏粮面积缩小,秋粮面积增大。弱冬性、中晚熟品种逐步取代强冬性、中早熟品种;玉米中晚熟品种种植适宜区上限高度已由海拔1 500 m提升到海拔1 800m左右。未来气候变化对绿洲农业发展利弊共存。夏季降水增多会增加径流量,山区降雪会增加冰川储水量;气温增高,有效积温增加,无霜期延长,复种指数提高;但是,气候变暖使灾害性天气的极端性增加,危害加重,对设施农业、大田生产造成的损失增加。要严格控制人工绿洲面积,提高土地生产力;优化农业产业结构,发展高效绿洲生态农业种植模式;加快特色农业建设,优化农业经济结构;依靠科技提升核心竞争力,逐步提高农业现代化水平;研究绿洲生态系统演变机理和驱动机制,维护绿洲生态系统平衡;发展节水生态农业,建立绿洲多元化复合种植结构;发展绿洲及过渡带舍饲畜牧业,延长生态产业链。通过上述的措施,科学开发利用气候资源,减缓气候变暖的不利影响,应对气候变化。     

模拟降水量变化对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤酶活性的影响

土壤酶是土壤生物化学过程的参与者,在森林土壤有机物的矿质化和腐殖化过程中起着重要作用;研究降水量变化对土壤酶活性的影响对于揭示全球降水格局变化背景下土壤有机物的矿化与腐殖质的合成过程具有重要意义.从2013到2015年,以华西雨屏区天然常绿阔叶林为研究对象,通过布设减雨架和人工喷洒方式对降水量进行调控,设置了对照(Ctr)、减少10%降水量(Dr)和增加10%降水量(W)3种处理,研究降水量变化对土壤酶活性和有机质含量的影响.结果表明:Dr处理下土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性分别提高了4.0%、4.3%和2.1%,过氧化氢酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性分别降低了3.9%、5.9%和10.3%;W处理下蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性分别降低了12.4%、6.4%和14.4%,过氧化氢酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性分别提高了5.8%、3.9%和3.8%.多元线性回归分析表明,土壤微生物生物量碳(MBC)、NH_4~+-N含量和含水量是土壤酶活性变异的主导因子.Dr处理降低了土壤有机质含量,而W处理提高了土壤有机质含量.相关性分析表明,土壤有机质含量与土壤水解酶活性呈负相关关系,与氧化还原酶活性呈正相关关系.上述结果说明降水量变化通过影响土壤理化性质改变了华西雨屏区天然常绿阔叶林的土壤酶活性,进而影响了土壤有机质含量,对土壤有机质的转化过程产生了重要影响.(图2表5参47)     

西北干旱区气候变化对水资源影响关系探讨

西北干旱区是对全球变化响应最敏感地区之一,由于气候变化问题导致的水文、水资源问题越来越突出.研究分析全球变暖背景下的西北干旱区水资源问题,对应对和适应未来气候变化带来的影响具有重要意义.通过对西北干旱地区气候变化特征分析,探讨气候变化对水资源的影响,提出关于西北干旱区水文模型的建立与改进的建议,以期为后期关于制定西北地区经济发展战略提供地理方面参考.