气候变化对生物多样性的影响:脆弱性和适应

气候变化对生物多样性影响及其适应直接关系着未来生物多样性的保护.气候变化对生物多样性影响、生物多样性在气候变化影响下的脆弱性、生物多样性适应气候变化方面进行了总结分析,对存在的问题进行了讨论,对今后研究提出了一些建议.过去的气候变化已使物种物候、分布和丰富度等改变,使一些物种灭绝、部分有害生物危害强度和频率增加,使一些生物入侵范围扩大、生态系统结构与功能改变等.未来的气候变化仍将使物种物候和行为、分布和丰富度等改变,使一些物种灭绝、使有害生物爆发频率和强度增加,并将可能使生态系统结构与功能发生改变等.生物多样性适应气候变化包括了自然适应和人为适应两个方面,自然适应体现在物种适应性进化、迁移、生态系统稳定性和弹性等,人为适应体现在种质基因保存、物种异地保护、自然保护区规划设计、生态系统适应性管理、生态恢复和气候灾害防御等.目前,生物多样性对气候变化影响的脆弱性、生物多样性自然适应和人为适应气候变化方面的研究都还不系统深入,需要加强生物多样性自然适应和人为适应气候变化方面的研究.     

基于阈值识别的生态系统生产功能风险评价——以北方农牧交错带为例

明晰未来气候变化情景下不同类型生态系统生产功能面临的风险,对因地制宜地采取气候变化适应措施具有重要的现实意义。目前从阈值识别角度对生态系统风险进行评价的研究还较少。该研究提出一种基于阈值识别的气候变化下生态系统风险分析的方法。基于气候、土壤和植被数据,运用大气-植被相互作用模型对1961—2080年北方农牧交错带的生态系统净初级生产力进行模拟,根据气候变化对不同类型生态系统净初级生产力的影响定义了"危险的影响"和"不能接受的影响"两类阈值,并根据生态系统净初级生产力在气候变化下的减少趋势与两类阈值的对比关系进行风险等级的划分,进而对未来气候变化下北方农牧交错带不同类型生态系统生产功能面临的风险进行了评估。结果表明:气候变化将给北方农牧交错带生态系统生产功能带来风险,以低风险为主。风险分布与未来气候变化密切相关,主要集中在西北地区北部、内蒙古地区东北部和东北地区中南部。风险范围随增温幅度的增加而扩展,到远期风险面积达到165.72×10~4 km~2,占研究区总面积的44.78%。混交林、稀树草原与荒漠草原较为危险;高寒草甸与常绿针叶林是较为安全的生态系统。农牧交错带核心区风险程度高于边缘区,揭示了其核心区在未来气候变化下趋于脆弱的趋势。     

中国西北气候变暖及其对农业的影响对策

以全球气候变暖和区域降水变率增加为主的气候变化给农业生产和人类食品安全带来严峻挑战。认识气候变化对农业的影响,提出科学的技术对策,是应对气候变化的基础。基于西北5省区气象观测资料,分析西北地区近52年(1961—2012年)气候时域趋势变化和空间分布特征,对比讨论了气候变化对西北农业的主要影响,提出了西北旱作农业应对气候变化的适应技术对策。结果表明,近52年来,西北区域气温呈显著上升趋势,气温变化倾向率为0.312℃/10 a,从20世纪70年代开始气温持续上升,气候变暖的突变点在1991年。西北区域降水量趋势变化空间差异明显,以黄河沿线为界,黄河以西区域降水量呈增多趋势,黄河以东区域呈减少趋势,并且降水量减少的幅度明显高于增加的幅度。气候变暖对农作物生长生育、植物形态结构、产量形成及品质等生理生化过程产生重大影响,对作物种植结构、栽培方式、种植制度,农田耕作层土壤生态环境等也产生了重大影响。要通过优化农业种植结构、调整作物种植制度、改进作物栽培方式、改良作物品种、加强水肥系统协调管理等技术措施来适应气候变化。科学开发利用气候资源,减缓气候变暖的不利影响,积极应对全球气候变化。     

贵州喀斯特地区植物叶片C、N、P化学计量特征对气候环境和土壤养分的响应

研究区域尺度上植物叶片C、N、P含量及其计量特征,对于了解植物对区域环境适应及其影响机制具有重要意义。为研究贵州喀斯特区域植物叶片C、N、P生态化学计量特征及其对区域环境的响应,通过搜集整理已发表的文献数据,分析了贵州喀斯特地区101个采样点的植物叶片的C、N、P的化学计量学特征,并研究了它们与气候、纬度、海拔、土壤养分等环境因子间关系,比较了不同生活型植物叶片化学计量特性的差异。结果表明,1）贵州喀斯特地区植物叶片C、N、P计量特征表现出不同的变异程度,其中,叶片C含量变异系数最小,属弱变异性;叶片N含量和N:P属中等变异性;而叶片P含量、C:N、C:P均属强变异性。2）基于生态化学计量特征表明,贵州喀斯特地区乔木、灌木和草本植物采取不同的生态适应策略应对变化的环境。3）区域尺度上,植物叶片C、N、P化学计量特征受海拔、气候及土壤养分的共同影响,但植物叶片C、N含量受气候环境的影响更为显著,而叶片P含量可能受限于土壤TP含量。该研究认为,贵州喀斯特区域植被在长期进化过程中趋于发育一套适应异质性强、生态脆弱的叶片性状组合,表现为较高的C含量、C:N、C:P以及较低的N、P含量。     

气候变暖对马铃薯生长发育及产量影响研究进展与展望

以全球平均地表温度升髙和区域降水波动为特征的全球气候变暖给农业和粮食安全带来严峻挑战。气候变暖对农业的影响已引起了各国政要、相关领域的科学家以及社会各界的广泛关注。农作物生长发育进程、植物形态结构、生理生化过程等对全球气候变暖的响应特征及其机理研究,对认识气候变化对作物的影响及其过程特征机制具有重要意义,是应对全球变化,制定适应对策的重要科学基础。马铃薯是继水稻、小麦和玉米之后的第四大粮菜兼用型作物,文章总结回顾了国内外马铃薯生长发育、植物形态结构及块茎形成、水分利用效率、产量形成、品质变化、主要疫病发生发展等对气候变暖的响应特征及其机理,评述大气增温影响过程中马铃薯的适应性及其临界阈值,讨论了当前气候变暖对马铃薯影响研究中存在的问题。在此基础上,展望了该研究领域研究的前沿需要和有可能突破的关键科学问题:一是采用模拟试验研究手段更深入地了解地区增温和CO_2浓度增加的交互作用对马铃薯的影响;二是大气增温与CO_2浓度升高交互协同作用的强度、时段、持续性与马铃薯碳交换、水分生理生态、品质变化过程特征的关系,以及细胞和分子水平上的响应机制;三是进一步开展高温胁迫、水分胁迫以及CO_2浓度倍增等多种气候生态环境因子协同作用下马铃薯的生长发育可逆性极限。     

广东省NDVI时空变化特征及其对气候因子的响应

广东省植被类型丰富、气候条件复杂,开展气候因子对植被的影响研究,对于全省保护生态环境、应对气候变化具有重要意义.利用MODIS NDVI数据和地面气象观测数据,基于变化趋势分析、空间自相关分析、相关性分析等方法,研究广东省NDVI时空分布特征及其对气温、降水、日照时数等气候因子的响应.结果表明,2000—2018年广东...     

跳虫在土壤污染生态风险评价中的应用

随着土壤污染生态风险评价研究的逐步深入,选择适宜的生物作为风险评价的指示物成为研究热点.跳虫是一种分布极为广泛的土壤无脊椎动物,对土壤污染十分敏感,具有成为土壤环境质量指示生物的良好潜力.目前跳虫在土壤生态风险评价中的应用研究尚处于起步阶段.论文综述了跳虫在土壤生态系统中的作用,通过对当前跳虫生态毒性测试技术及其影响因素的综合分析,结合跳虫的分子生态效应的研究进展,详细阐述了跳虫在土壤生态风险评价中的应用.论文最后提出了跳虫应用于土壤污染生态风险评价所面临的技术障碍以及亟待解决的问题,并对该领域的前景进行了展望。     

秀丽线虫适应响应的形成与调控机理

除了环境暴露评价,在环境毒理学研究中模式动物秀丽线虫也已经被应用于适应响应形成及其调控机理研究.在综述中,系统介绍了秀丽线虫中存在的几种形式毒物诱发的适应响应,即同一因素适应响应、交叉适应响应与特殊形式的适应响应;讨论了目前已经揭示出的6种影响适应响应形成因素;分析了适应响应形成可能机制,即抗氧化应激体系、热激蛋白、金...     

东北春麦对气候变化的响应预测

农业是气候变化的主要敏感部门之一,气候要素的变化必然会对农业生产带来影响,反之通过一定的管理措施,农业也可以一定程度上适应气候变化.文章采用英国 PRECIS(Providing Regional Climate for Impacts Simulation)模型输出的未来气候变化情景,利用CERES-wheat模型研究了2070s气候变化对我国东北春麦生产的影响,并对不同地区的适应水平进行了分析.结果表明,气候变化会对东北的春小麦生产带来不利影响,东北西部地区产量下降明显,灌溉春麦的产量降低幅度小于雨养春麦.CO2的肥效作用可以缓解产量的降低幅度,同时通过品种更换以及灌溉等措施也可以降低不利影响,综合的适应措施较单一措施的补偿效果更好.     

风险冲击对农业文化遗产地农户可持续生计的影响：以安徽铜陵白姜(Zingiber officinale)种植系统为例

农户可持续生计是农业文化遗产保护与发展的关键要素,但遗产系统的濒危性特点和农业的自然再生产与经济再生产交织特征,使得其面临以市场风险和自然风险为主的风险冲击。笔者以中国重要农业文化遗产—安徽铜陵白姜(Zingiber officinale)种植系统为例,依据可持续生计理论构建“风险冲击→生计资本→生计结果”分析框架,并采用形成型指标的结构方程模型,探讨风险冲击对遗产地农户生计资本和生计结果的影响机理,进一步明晰遗产地农户生计资本与生计结果的影响关系。结果表明：(1)遗产地农户遭受市场风险或自然风险时主要依靠动用储蓄、降低现金持有以及减少教育和培训支出等手段来应对,导致遗产地农户金融资本和人力资本存量明显减少。(2)遗产地从事传统农业生产的劳动力老龄化、传统农业技术能力减弱以及传统农业与其他产业有效融合不足等现状,限制了遗产地农户生计结果的改善。(3)遗产地农户生计结果受市场风险的负面影响更为直接,但从总体上看受自然风险的负面影响更大。基于此,农业文化遗产保护与发展应从强化风险冲击应对措施、提高农产品附加价值和推动农文旅有效融合等多方面促进农户生计的可持续性。     

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。     

江苏省农户秸秆还田的影响因素分析

农户秸秆还田不仅有利于土壤有机质的增加,实现耕地的可持续利用,而且在发挥我国农田土壤固碳潜力,积极应对气候变化方面具有重要意义.文章以江苏省农户调查数据为基础,建立Logistic模型,对影响农户秸秆还田的因素进行分析,以期为制定促进农户秸秆还田的政策提供科学依据.结果表明,不同地区农户对于秸秆还田的决策存在差异:在较为发达地区,秸秆还田与否,农户更多的是从秸秆处理的边际成本出发;而略欠发达地区,则主要是基于秸秆的利用效益.此外,技术因素也影响农户秸秆还田的行为决策.在制定促进秸秆还田技术应用的激励政策时,要充分考虑地区农业生产以及农户生产经营的基本特征及差异,因地制宜,有效地促进秸秆还田在各地区最大限度地被应用和推广.     

基于孢粉记录的中国西南地区全新世气候变化研究进展

研究全新世以来的气候变化特征是当今世界范围内古气候研究的重点和热点.位于亚洲东南部的中国西南地区地貌类型复杂,其气候变化不仅受全球性气候因素驱动,也显著受其他区域性因素的影响,更加具有复杂性.在对中国西南地区全新世以来孢粉重建古气候相关研究整合分析的基础上,归纳总结该区百年时间尺度上全新世植被演替和气候变化的主要特征.主要通过综述西南地区典型地理单元全新世以来的气候演替特征,进而围绕区域性和全球性的气候突变事件进行比较研究,结果表明西南地区全新世以来总体呈现湿润的气候特征,即早期(11.5-8 ka BP)气候从干冷向暖湿转变,中期(8-3.5 ka BP)温暖湿润,晚期(3.5 ka BP至今)气候向减湿方向发展;该区气候对于8.2 ka BP冷事件的响应不如5.5 ka BP冷事件明显,表明该区具有相对独特的区域性气候特征.最后鉴于西南地区全新世古气候研究相对滞后的现状,指出未来不仅需要加快区域孢粉数据集成,也要积极引入新方法、新指标进行对比验证,从而实现对区域气候变化的深入理解.     

基于条件估值法(CVM)的湿地周边农户受偿意愿及影响因素研究:以江苏盐城珍禽自然保护区为例

生态补偿是应对生物多样性保护问题的有效环境政策。作为主要利益相关者的农户,其参与意愿直接影响生态补偿项目实施的绩效与可持续性。在调查盐城潮滩湿地生态环境基础上,以支付卡方式设计调查问卷,采取面对面方式对保护区周边125个农户进行调查,基于条件估值法(contingent valuation method,CVM)估算其生态补偿的受偿意愿,选择农户的性别、年龄、家庭年收入等基本社会经济特征,以农户对生态补偿了解程度和生态补偿态度为自变量,以农户受偿意愿为因变量,运用二项Logistic模型分析影响当地农户受偿意愿的相关因素。结果表明,保护区周边农户具有一定的湿地生态环境保护认知和意识;有88%的农户选择非零补偿意愿,平均受偿意愿为7 727. 7元·hm-2·a-1。Logistic模型分析结果表明农户的年龄、拥有的耕地面积和对生态补偿了解程度是影响其受偿意愿的主要因素。农户年龄越大,其受偿意愿相对降低;农户拥有的耕地面积越小,受偿意愿就越大;对生态补偿了解程度越高,生态补偿意愿就越强。研究结果可为保护区生态补偿政策的有效落实提供科学支持,也可为其他保护区生态补偿的实施提供借鉴。     

农户经济行为方式对农村环境的影响

农户经济行为方式的不同,必然导致不同的环境后果。文章在调查研究的基础上,认为微观上农户的职业选择对于我国广大农户的生产方式和生活方式具有重要影响,从而间接影响到我国的农村环境状况。我国目前的农村环境状况之所以呈现出种种不同的现状和发展方向,最直接的原因,是由于不同的农户经济行为方式选择所造成的。因此,进行农村环境保护,离不开对农户生存状态的认识和研究,只有从根本上提高和改善农户的生存状态,才能达到持续利用与保护农村环境的最终目标。     

生态认知、外部环境对稻虾共作模式农户农资投入减量化行为的影响：基于江苏省589个农户的调研数据

作为当前我国稻作地区农户广泛采纳的生态农业模式之一,水稻-小龙虾(稻虾)共作模式中农户农资投入减量化行为及其影响因素的研究对农田资源高效利用和农业可持续发展具有重要意义。以江苏省3市589个采用稻虾共作模式的农户为样本,基于农户行为选择理论和结构方程模型,分析稻虾共作模式中农户农资(化肥、农药和饲料)投入减量化行为及其关键影响因素。结果表明,在稻虾共作模式中,大部分农户倾向于减少化肥、农药和饲料的投入;农户对稻虾共作模式的认知和外部环境对农户农资投入减量化行为有显著正向影响,且对稻虾共作模式认知的影响程度大于外部环境;农户对稻虾共作模式能否减少农资投入的认知、对过量农资投入会污染环境的认知、农技部门指导、农业保险、农业补贴及邻里效应等因素对农户农资投入减量化行为均有显著影响。最后提出应提高农户的综合资本禀赋、加强农技部门指导和培训、完善扶持政策和奖惩机制、做大做强稻虾公用品牌等政策建议。     

稳定氢氧同位素在定量区分植物水分利用来源中的应用

全球气候变化下陆地生态系统的适应性是当前科学研究关注的主题之一,了解生态系统如何响应及影响全球气候变化有利于人类对未来生存环境的预测和适应。生态系统中不同来源水分对植物生长相对贡献决的大小一定程度上决定了生态系统对气候变化的响应方式、程度和响应结果,因此跟踪和分析植物利用水分的来源是制定全球气候变化对策的一个重要研究内容。本文介绍了稳定氢氧同位素技术研究历史及其在定量区分植物利用水分的来源研究中的应用原理与具体方法。由于土壤水分在被植物根系吸收及随后沿导管向上传输的过程中,与外界环境不发生水分交换,因此不存在同位素的分馏过程,所以植物茎木质部水分同位素组成能反映出植物利用的来源水分同位素信息。通过比较植物茎木质部水分与植物利用的不同来源水分同位素值,利用二项或三项分隔线性混合模型(two-orthree-compartment linear mixing model),可以估算出植物对不同来源水分的相对使用量。而由于植物叶片水分同位素组成受到周围环境的温度、湿度、降雨和土壤水分的异质性等许多因素的影响,通过比较分析植物茎木质部水分和叶片水分同位素组成的差异可以得到植物周围环境的气候信息。植物利用水分的来源存在显著的季节性差异,并且,不同生活型植物在利用水分来源上存在明显不同。植物根系的分布及根深是决定植物利用水分来源的一个重要的因素,表层和深层根系的相对分布及其活性影响着植物吸收水分的范围。当然,利用线型分隔混合模型定量区分植物利用水分的不同来源,还有许多值得改进的地方,而且,尽管稳定同位素技术在植物科学中的应用正迅速发展起来,但利用稳定氢氧同位素来分析环境因素对植物影响的研究还只是刚刚展开,还有许多方面值得去进一步探索。     

中国不同气候类型森林土壤微生物群落结构及其影响因素

森林土壤微生物决定了森林生态系统的能量流动和物质循环,研究其群落结构和影响因素对于维持生态系统稳定性和应对全球气候变化具有重要意义。磷脂脂肪酸（PLFAs）因其仅在活体微生物中存在的特性,可以作为生物标志物直观反映土壤中不同种类微生物群落的生物量和群落结构。以土壤微生物为对象,采用PLFA方法,分析了中国全部6种气候类型中天然森林土壤中微生物的群落结构、生物量和理化性质,并采用相关分析和冗余分析方法分析了影响微生物群落结构的主要因素。结果表明,6种气候类型中,土壤容重、土壤pH、土壤凋落物碳质量分数、土壤有机碳质量分数、土壤总氮质量分数、土壤碳氮比和土壤总磷质量分数存在显著差异。真菌群落生物量在6种气候类型中存在显著差异,随气候类型从寒带-温带-热带变化中呈现先升后降的趋势。暖温带土壤真菌与细菌比值最高（0.7）,显著高于亚热带、热带土壤（0.4-0.5）。热带土壤和高原土壤的革兰氏阳性与阴性菌比显著高于其他气候类型（1.3-1.5）,亚热带土壤最低（0.7）。气候（年均温、年降水量）和土壤理化性质（土壤pH、土壤容重、土壤总氮质量分数和土壤有机碳质量分数）与PLFAs质量分数所代表的...     

世界新闻

瑞士研究聚焦阿尔卑斯山区的气候变化 气候变化可能会引起或加剧地球上每个地区的自然灾害．尽管迄今为止全世界已经对热带地区的飓风和海面上升的可能性投入了很多注意力,但是越来越明显的是,更冷的气候和内陆地区也会受到全球变化的影响．作为对所察觉到的气候变化造成的威胁的反应,瑞士政府下令展开一项关于阿尔卑斯山区潜在的气候变化影响的大型研究计划,这项研究强调预防和气候变化有关的自然灾害．它还希望能有助于在气候变化研究和反应方面的国际合作． 瑞士曾经不得不对付的自然灾难 （洪水、山崩、泥石流、雪崩、 冰崩、风暴、…     

气候变暖对黄土高原冬小麦种植区的影响

冬小麦(Triticum aestivum)是黄土高原的主要粮食作物。研究气候变暖对黄土高原冬小麦种植的影响,可为冬小麦种植的合理布局、应对气候变化带来的风险提供科学的理论依据。选择黄土高原及周边66个气象站点1960—2015年逐日气温资料,采用冬季负积温、最冷月平均气温和年极端最低气温3个指标,运用多元线性回归模型、气候倾向率、累积距平法及积温指标法等方法,分析了3个指标的时间变化特征及气候变暖对黄土高原冬小麦种植及适播期的影响。结果表明:(1)在气候变暖的大背景下,冬季负积温呈极显著的减少趋势,最冷月平均气温和年极端最低气温呈显著的升高趋势,且冬季负积温是影响黄土高原地区冬小麦种植的主要限制因子;(2)1960—2015年黄土高原冬小麦年代际可种植区以北移西扩的趋势稳定扩大,冬小麦可种植的海拔上限在黄土高原西部陇中黄土高原地区呈73 m/(10 a)的速率升高,56年来冬小麦可种植的平均海拔升高约321 m,长城沿线冬小麦的种植北界北移至38.73oN附近;(3)冬小麦的种植面积逐年代际增加,2000s比1960s增加13.23×10~4 km2,增加约1.8倍;(4)冬小麦适播期呈推迟趋势,推迟天数集中在1~10 d,为保障冬小麦安全越冬,建议播种日期在目前的基础上向后推迟4~13 d。