湿地碳汇功能探讨:以泥炭地和芦苇湿地为例

大量研究表明湿地是地球表层系统中的重要碳汇,对于吸收大气中的温室气体,减缓全球气候变暖有重要作用.由于近几十年来全球气候变暖和人类活动的影响,湿地碳汇功能不断减弱.文章以泥炭地和芦苇Phragmites australis湿地为例来分析湿地的碳汇功能发现:农业排水、土地利用方式的改变、大气中CO2体积分数升高、全球气候变化等人为和自然因素影响了泥炭地的碳汇功能,泥炭地的碳蓄积能力下降,逐渐由"碳汇"转变为"碳源";尽管芦苇湿地是CH4的重要来源,但其对CO2具有较强的碳汇作用,综合来看芦苇湿地的仍是温室气体的净汇;人工芦苇湿地污水净化系统的温室气体排放量高于天然芦苇湿地.分析表明,研究泥炭地和芦苇湿地在全球气候变化下的响应及反馈机制,确定合理的湿地开发模式将是未来湿地碳汇研究的主要方向.     

生物质炭对农田温室气体排放的作用效应及其影响因素探讨

气候变暖已成为当今全球关注的焦点。农田生态系统作为CO2、CH4、N2O等温室气体的主要排放源,在全球温室效应中起重要作用。近年来,由于生物质炭在改善土壤性质,提高土壤碳汇和控制农业温室气体排放方面的巨大应用潜力,特别是对土壤碳的增汇减排作用,已成为土壤学和环境科学的研究热点。目前,关于生物质炭在农田温室气体排放方面的影响研究主要集中在我国华中、太湖平原、成都平原等地。然而由于受空间地域、实验条件等因素的差异,众多学者开展生物质炭作用于农田温室气体排放的研究结果不尽相同,也未曾见有报道从影响因素的角度深入探讨其作用机制。综述对比了近几年来国内外关于生物质炭对农田温室气体排放的影响研究,并从生物质炭的种类、施炭量、应用的土壤类型以及耕作方式和施肥条件等因素探讨了生物质炭对农田温室气体排放的作用机制。旨在通过改变生物质炭的种类和施炭量等条件,从而为抑制农业温室气体的排放乃至缓解全球气候变化提供可靠的科学依据。综合各项研究发现,秸秆炭在抑制农田温室气体排放方面要优于其他种生物质炭;40 t·hm-2的施炭量是一个既能提高作物产量又能实现固碳减排目标的较好选择;单作物耕作方式和合理的保护性耕作技术有利于减少农田温室气体的排放;在肥料的施用选择上,施用氮磷钾有机肥比普通氮肥更能有效地减少农田温室气体的综合排放效应。然而,从微生物活性和群落结构变化的角度深入探讨生物质炭作用于农田温室气体排放的微观机理及其温室气体减排还仍需进一步的研究。     

全球气候的确在变暖

一个使人们对气候模型的有效性产生怀疑、对根据这些模型的预测结果制订政策的做法是否正确产生怀疑的矛盾终于解决了。现在,有一个近乎普遍的共识(甚至在对气候变化持怀疑态度的人中也是如此),即地球表面的温度在上升。这种变暖基本上可由大气中温室气体(主要是二氧化碳)的增加来解释。但根据气候模型,如果地表变暖,下层大气(对流层)也一定在变暖,而20年的卫星测量结果没有发现对流层变暖的证据。现在,研究人员找到对这种偏差的一种解释。由测量卫星的探测器接收到的微波信号中有相当一部分来自同温层,这一层大气在最近几十年来因温室气体…     

北京灵山草地土壤CO2源汇和排放通量与温度湿度昼夜变化的关系

大气中温室气体含量不断升高是造成目前全球变暖的主要原因,而土壤CO2是大气CO2的重要来源之一。研究表明温度、湿度是土壤CO2最主要的气候影响因素,通过对植物夏季雨后次日对土壤CO2排放过程中的源(不同深度土壤CO2体积分数)、汇(大气CO2体积分数)和中间CO2气体交换通量(土壤CO2排放通量)、气温、土温以及表土湿度进行同步连续的昼夜观察,研究日和小时变化尺度上温度和土壤湿度对CO2地气交换的影响。结果表明土壤CO2排放通量、大气CO2和土壤CO2体积分数的昼夜变化特征不一致,只有土壤CO2排放通量与气温变化存在明显的正相关关系,在日变化尺度上随表土湿度增加而增加;表土湿度在日变化尺度和小时变化尺度上与草丛空气CO2体积分数正相关;土壤CO2体积分数则在日变化尺度上当表土湿度较小时与表土湿度正相关。气温主要影响土壤CO2向大气的扩散和对流过程,而不是昼夜尺度上影响土壤CO2体积分数变化的主要环境因素。     

全球变化下有关卤代甲烷源汇的研究进展

大气中存在的卤代甲烷对臭氧层具有极强的破坏作用并参与其它气候现象，其动态变化对臭氧的恢复和地球生态系统有重要影响。文章概述了全球变化下卤代甲烷源汇的研究情况并简单探索其进一步的研究方向。几种卤代甲烷中，溴代甲烷源汇最复杂且对臭氧具有最强的破坏力，因此研究较多。已证明CH3Br的来源有：海洋、土壤、生物燃烧、陆地植物和沼泽地的释放等；CH3Br的汇包括：光化学分解、被土壤和植物吸收、在海洋中的化学和生物降解等。但事实上是已知汇远远大于已知源，且各个源汇的通量在不同研究中结果差异较大，归其原因是卤代甲烷释放与吸收机制的不确定性。虽然近几年的研究也应用了稳定同位素示踪技术，但卤代甲烷各源汇的具体贡献并不清楚。今后卤代甲烷源汇的研究重点应放在与气体产生机制最密切的地下部分即“地下生态学”对其通量的影响，而同位素技术的改进及其在痕量气体研究中的应用也将是未来的重点方向。     

大气非均相反应及其环境效应

大气颗粒物是地球大气的重要组成成分之一,以全球气候和区域环境质量具有重要影响.由于大气颗粒物具有区域牲强、寿命较短和组成多样且不均匀等特点,使得其气候和环境效应具有相当大的不确定性,而颗粒物表面发生的非均相反应,一方面可改变痕量气体的源汇平衡,另一方面会改变颗粒物本身的表面组成、形貌和与之相关的吸湿性和光学性质,从而进...     

环境科技简讯

日本是个发达国家,按人口计算,CO_2排放量是最低的,但是随着工业的发展,最近CO_2排放量明显增加.对此,日本政府计划严格控制CO_2等温室气体的排放,以便减缓全球气候变暖.该计划的目标是:将2000年的CO_2排放量稳定在1990年的排放基础上;推进太阳能的利用和以氢为燃料的利用,开展固定CO_2的各种技术革新,前者可减少CO_2排放,后者可吸收大气中的CO_2;将甲烷的排放量保持在目前的排放水平,并尽可能使各种NOx以及能导致气候变暖的其他温室气体的排放保持稳定;大力发展森林及城市的绿地面积,以便吸收大气中的CO_2;城市中减少各种车辆的CO_2排放量.为此,要考虑使用其他更有效的、CO_2排放量     

温室气体限排：地球生命的防线

全球气候日益变暖,已成为当今影响最为深远的全球性环境问题之一,引起了世人广泛关注.近期诸多重大国际会议都把关注的目光聚焦于气候变化,其议程之密、规格之高,尚属空前.温室气体在全球气候变化中扮演了重要角色,加强了"温室效应"的作用,使极端气候事件近年来频繁发生,给人类社会生产、消费和生活方式以及生存空间等社会发展各个领域都带来了巨大影响.气候变暖的负面影响往往具有长期性、累积性、非线性,其后果具有灾难性、不可逆性.为抑制全球变暖,国际社会根据"共同但有区别的责任"原则,对一些发达国家设定温室气体限排额度,将CO2等6种温室气体的排放进行控制,这是国际环境与发展合作领域的重大突破,虽然可预期的直接环境效益一时难估,但它所孕育的多元机制具有长效作用与持续潜力,必将长久地影响世界气候的变化趋向和可持续发展的进程.当前,国际社会需进一步加强合作,沿着巴厘岛路线图前行,切实为地球筑起生命的防线.     

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。     

中国农田主要温室气体排放特征与控制技术

全球气候变化已成为不争的事实,已经引起了各国科学家和政府的高度重视。人类活动向大气中排放的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）等温室气体浓度的增加是导致气候变化的重要原因之一。农田土壤是这三种温室气体的重要来源。文章概述了农田土壤CO2、CH4和N2O三种主要温室气体的排放机制,系统总结了国内对这三种温室气体排放通量的观测研究,提出了相应的减排技术对策,并对目前的研究问题和未来的发展方向作了深入的探讨,以期为控制农田土壤温室气体排放、发展低碳农业提供参考依据。     

植被在大气汞收支中作用的研究进展与展望

在汞的生物地球化学循环中,对于"源"和"汇"的认识还存在许多不确定性。大气汞收支不平衡的问题使得植被在汞循环中的作用日益凸现;开展植被在大气汞收支中作用的研究有助于为全球汞减排政策的制定提供参考。本文首先概述了植被中汞的来源和影响因素及其与大气汞的源汇关系;进而重点论述了植被参与大气汞收支的主要方式:凋落物沉降、生物质燃烧和植被表面与大气汞的动态交换,并阐述了植被在大气汞污染监测中的应用;最后在总结我国相关研究的基础上展望了未来的发展方向。     

CO2 fluxes near a forest edge: a numerical study

In contrast with recent advances on the dynamics of the flow at a forest edge, few studies have considered its role on scalar transport and, in particular, on CO2 transfer. The present study addresses the influence of the abrupt roughness change on forest atmosphere CO2 exchange and contrasts the concentration and flux fields against those of a uniform forested surface. We use an atmospheric boundary layer two-equation closure model that accounts for the flow dynamics and vertical divergence of CO2 sources/sinks within a plant canopy. This paper characterizes the spatial variation of CO2 fluxes as a function of both sources/sinks distribution and the vertical structure of the canopy. Results suggest that the ground source plays a major role in the formation of wave-like vertical CO2 flux behavior downwind of a forest edge, despite the fact that the contribution of foliage sources/sinks changes monotonously. Such a variation is caused by scalar advection in the trunk space and reveals itself as a decrease or increase in vertical fluxes over the forest relative to carbon dioxide exchange of the underlying forest. The effect was more pronounced in model forests where the leaf area is concentrated in the upper part of the canopy. These results can be useful both for interpretation of existing measurements of net ecosystem exchange of CO2 (NEE) from flux towers in limited fetch conditions and in planning future CO2 transport experiments.     

Divergence in sink contributions to population persistence

Population sinks present unique conservation challenges. The loss of individuals in sinks can compromise persistence; but conversely, sinks can improve viability by improving connectivity and facilitating the recolonization of vacant sources. To assess the contribution of sinks to regional population persistence of declining populations, we simulated source–sink dynamics for 3 very different endangered species: Black‐capped Vireos (Vireo atricapilla) at Fort Hood, Texas, Ord's kangaroo rats (Dipodomys ordii) in Alberta, and Northern Spotted Owls (Strix occidentalis caurina) in the northwestern United States. We used empirical data from these case studies to parameterize spatially explicit individual‐based models. We then used the models to quantify population abundance and persistence with and without long‐term sinks. The contributions of sink habitats varied widely. Sinks were detrimental, particularly when they functioned as strong sinks with few emigrants in declining populations (e.g., Alberta's Ord's kangaroo rat) and benign in robust populations (e.g., Black‐capped Vireos) when Brown‐headed Cowbird (Molothrus ater) parasitism was controlled. Sinks, including ecological traps, were also crucial in delaying declines when there were few sources (e.g., in Black‐capped Vireo populations with no Cowbird control). Sink contributions were also nuanced. For example, sinks that supported large, variable populations were subject to greater extinction risk (e.g., Northern Spotted Owls). In each of our case studies, new context‐dependent sinks emerged, underscoring the dynamic nature of sources and sinks and the need for frequent re‐assessment. Our results imply that management actions based on assumptions that sink habitats are generally harmful or helpful risk undermining conservation efforts for declining populations.     

天然草地利用方式改变对土壤排放CO2 和吸收CH4的影响

1997年～ 1998年在内蒙古达拉特旗中国农业科学院草原研究所草原生态试验站对天然草地、天然草地转变为人工草地、玉米和土豆地后 ,土壤 CO2 排放和 CH4 吸收通量进行了测定。天然草地、人工草地和旱地农田均为大气中甲烷的吸收汇 ,天然草地转变为农田后 ,增强了土壤的 CO2 排放量 ,减少了土壤对大气中甲烷的吸收。天然草地和玉米地的 CO2 排放通量与 5cm处土壤温度呈线性相关 ,土壤对甲烷的吸收率与土壤含水量呈线性负相关 ,与土壤温度没有相关关系     

Evidence of large-scale source-sink dynamics and long-distance dispersal among Wood Thrush populations

Source-sink dynamics are commonly thought to occur among Wood Thrush (Hylocichla mustelina) and other songbird populations, allowing for the persistence of populations with negative growth rates ("sinks") through immigration from populations with positive growth rates ("sources"). Knowledge of source-sink dynamics is important for management and conservation because the removal of source habitat should result in the extinction of dependent sinks. However, since research has focused on identifying individual sources/sink populations, not source-sink pairs, we cannot predict these effects or the scale over which they occur. We posit that, when dispersal occurs from a source to a sink year after year, there will be a one-year time-lagged correlation in abundance between the two populations. This should occur for populations separated by distances over which juveniles disperse. Using the North American Breeding Bird Survey data, we tested for such time-lagged correlations between paired Wood Thrush populations from 10 to 200 km apart. Populations were linked with a one-year time lag over distances from 60 to 80 km, indicating that dispersal and source-sink dynamics may occur over these long distances. There was also a declining trend in forest cover from sources to sinks. Conservation and management strategies should therefore be designed at large scales, with consideration for source-sink dynamics and forest cover.     

利用农业土壤固定有机碳——缓解全球变暖与提高土壤生产力

大气CO     

Estimation of methane emitted by natural wetlands of Orissa: Based on case studies on three representative wetlands

The rapid increase in the concentration of greenhouse gases in our atmosphere has led to significant changes in global climate. Methane is second to carbon dioxide in terms of its contribution to global warming. The wetlands serve as a major natural source of methane. Orissa State, located on the east coast of India, has a number of natural wetlands. Three representative wetlands: Chilka – the largest semi-saline lake of Asia, Anshupa – a land-locked fresh water lake and Gahirmatha – a tidal flood plain of Bhitara Kanika region that has sprawling mangrove vegetation (extension of the Sunderbans of the Gangetic delta) were chosen for intensive monitoring of water and sediment quality, along with methane flux over a period of three years during 1997–2000. The average seasonal methane fluxes were integrated to arrive at the annual flux from each wetland category. Finally, those results were extended to other natural wetlands of Orissa to arrive at the average annual methane flux of Orissa State. This is useful in calculating the total budget of greenhouse gases of India.