温度和水分对中亚热带人工林生态系统呼吸的调控作用

全球气候变化导致的降水格局改变影响陆地生态系统碳收支状况。陆地生态系统所固定的碳主要通过呼吸作用返回到大气中,而温度和水分是调节生态系统呼吸的重要因素。ChinaFLUX千烟洲中亚热带人工林通量站夏季雨热不同季而造成的季节性干旱为探讨温度和水分对生态系统呼吸的调控作用提供了天然的试验条件。研究利用该生态系统2003-2010年涡度相关和常规气象数据,阐述了生态系统呼吸对温度和土壤含水量的响应特征,对比分析了只考虑温度与同时考虑温度和土壤含水量对生态系统呼吸的季节模式和年呼吸量的影响。研究表明,生态系统呼吸的季节变异主要受土壤温度的控制,呈现指数响应特征。但是,在干旱胁迫条件下,土壤含水量对生态系统呼吸的季节变异起到明显的调控作用。参考温度下的生态系统呼吸(R_ref)明显受土壤含水量的影响。生态系统年呼吸量为1 289.4±73.9 gC·m^-2·a^-1,两类模型的估算结果没有显著差异。但是在生态系统的季节变异上,两类模型估算存在显著差异,同时考虑温度与土壤含水量的模型更适合模拟遭受干旱胁迫的生态系统呼吸。     

退耕还林还草工程对生态系统碳储存服务的影响——以黄土高原丘陵沟壑区子长县为例

陆地生态系统碳储量是表征生态系统碳储存服务的重要指标,与土地利用变化之间存在着密切的关系。退耕还林还草工程使区域土地利用格局发生巨大变化,并对生态系统碳储存服务造成了较大的影响。为了能简单快速的评估退耕还林还草工程对陆地生态系统碳储存服务所带来的影响,以位于黄土高原丘陵沟壑区的子长县为例,运用InVEST模型评估了退耕还林还草工程对陆地生态系统碳储量的影响,进一步耦合InVEST模型和FLUS模型,并设置四种不同的退耕还林还草实施情景,预测子长县2037年陆地生态系统碳储量变化和碳汇产生的经济价值。研究发现:(1)子长县退耕还林还草工程实施效果显著,17年间共有31627.98 hm~2耕地退耕为林地和草地,境内的林草覆盖率由2000年的53.26%增长至2017年的64.20%;(2)退耕还林还草工程的实施显著提升了子长县陆地生态系统碳储存服务,碳储量由2000年的39.19×10~6t增长至2017年42.34×10~6t,增加量集中在工程实施主要阶段(2000—2008年);(3)未来子长县若继续实施退耕还林还草工程,其生态系统碳储存服务会得到进一步提升,且会获得一定的碳汇经济价值。预计到2037年子长县在退耕还林还草工程实施A、B、C、D四种情景下的陆地生态系统碳储量将分别达到:43.78×10~6t、44.10×106~t、44.32×10~6t和44.54×10~6t,并将由此获得碳汇经济价值净收益分别为1627.88万美元、1979.89万美元、2231.39万美元和2471.67万美元。耦合InVEST-FLUS模型,不但能利用InVEST模型简单快速的对陆地生态系统碳储量进行评估,而且还能基于FLUS模型对未来土地利用变化情景下的陆地生态系统碳储量和碳汇经济价值做出测算。     

江西省陆地生态系统氮平衡的时空分布规律研究

利用系统物质平衡模型,对1995-2005年江西省陆地生态系统的N收支平衡进行了核算,并分析了不同来源N收支量的时间序列特征以及N盈余强度的空间分布特征,探讨了自然灾害和政策实施对N平衡的影响.结果表明:江西省陆地生态系统的N输入量变化范围是(155.5-184.2)×107kg·a-1,平均值为168.5 ×107 ...     

退耕还林还草工程对生态系统碳储存服务的影响——以黄土高原丘陵沟壑区子长县为例

陆地生态系统碳储量是表征生态系统碳储存服务的重要指标,与土地利用变化之间存在着密切的关系。退耕还林还草工程使区域土地利用格局发生巨大变化,并对生态系统碳储存服务造成了较大的影响。为了能简单快速的评估退耕还林还草工程对陆地生态系统碳储存服务所带来的影响,以位于黄土高原丘陵沟壑区的子长县为例,运用InVEST模型评估了退耕还林还草工程对陆地生态系统碳储量的影响,进一步耦合InVEST模型和FLUS模型,并设置四种不同的退耕还林还草实施情景,预测子长县2037年陆地生态系统碳储量变化和碳汇产生的经济价值。研究发现：（1）子长县退耕还林还草工程实施效果显著,17年间共有31627.98 hm²耕地退耕为林地和草地,境内的林草覆盖率由2000年的53.26%增长至2017年的64.20%;（2）退耕还林还草工程的实施显著提升了子长县陆地生态系统碳储存服务,碳储量由2000年的39.19×10⁶ t增长至2017年42.34×10⁶ t,增加量集中在工程实施主要阶段（2000—2008年）;（3）未来子长县若继续实施退耕还林还草工程,其生态系统碳储存服务会得到进一步提升,且会获得一定的碳汇经济价值。预计到2037年子长县在退耕还林还草工程实施A、B、C、D四种情景下的陆地生态系统碳储量将分别达到：43.78×10⁶ t、44.10×10⁶ t、44.32×10⁶ t和44.54×10⁶ t,并将由此获得碳汇经济价值净收益分别为1627.88万美元、1979.89万美元、2231.39万美元和2471.67万美元。耦合InVEST-FLUS模型,不但能利用InVEST模型简单快速的对陆地生态系统碳储量进行评估,而且还能基于FLUS模型对未来土地利用变化情景下的陆地生态系统碳储量和碳汇经济价值做出测算。     

荒漠生态系统服务功能及其价值研究

荒漠生态系统是整个生物明中分布较广的一个系统,是陆地生态系统中的一个重要的子系统,对这一广大区域的生态系统服务功能的正确认识,是经济发展和生态环境建设的重要依据.本文从生态系统服务功能的角度归纳了荒漠生态系统类型以及荒漠生态系统服务功能,主要有旅游服务、涵养水分和水源、保持水土、净化水体和空气、营养元素循环、物质生产、污染物降解、有机质、截留降水、涵养水分、土壤C的积累、农田生态系统服务、单位面积及区域生态系统服务价值等,以及评价荒漠生态系统服务功能价值的模型和方法,为正确评价荒漠生态系统服务功能提供依据.     

陆地生态系统呼吸温度敏感性及影响因素研究

陆地生态系统是全球第二大碳库,生态系统呼吸的任何细微变化都会在很大程度上影响着全球碳循环,改变大气中CO2浓度,而气候变化(如气候变暖)反过来会影响生态系统呼吸,从而增强温室效应.呼吸对温度的敏感性系数(Q10)是定量气候-碳循环反馈的一个关键参数,其相关研究仍存在较大的不确定性.本文探究了Q10的影响因素、时空变异性及机理解释,阐述了表观Q10和内在Q10的机理差异,指出内在Q10是有机物分解对温度的敏感性,更能反映生态系统碳循环对气候变化的本质反馈.     

氮素影响陆地生态系统碳循环过程的模型表达方法

氮素是植物生长所必需的重要营养元素。人类活动引起的大气氮沉降增加对陆地生态系统碳循环过程具有重要影响。准确地定量表达氮素对陆地生态系统碳循环过程的影响是预测未来全球碳循环变化的关键环节。论文系统地归纳总结了国内外多个知名生物地球化学模型中氮素影响光合作用、呼吸作用、同化物分配等碳循环过程的数学表达方法,分析了不同碳循环过程中模型表达方法的不确定性及其原因。指出未来模型的发展需在加强机理研究的基础上,发展能反映氮饱和现象、能显式表达氮素与光合速率关系的光合作用过程算法,发展能显式表达氮素与植物体根、茎和叶呼吸速率关系的维持呼吸算法以及发展显式表达氮素对同化物分配过程影响的动态同化物分配方案。指出当今大部分主流模型在模拟氮素对光合作用影响时没有考虑氮饱和现象,因此利用模型预测未来陆地生态系统对氮素增加的响应时可能会高估氮沉降对光合速率的影响。研究综述可为准确评价陆地生态系统碳氮相互作用和发展碳氮耦合模型提供参考。     

土壤环境学中的新领域——土壤环境容量研究

由于自然条件在陆地表面上的分异与人类生产活动的频繁影响,陆地生态系统分化成森林生态、草原生态和农田生态等亚系统.随着世界人口不断增长与经营管理水平的提高,森林、草原两个亚系统的面积不断缩小,而农田生态系统的面积逐渐扩大.农田生态系统是一个单种栽培的人工生态系统,     

生态系统呼吸温度敏感性的分布及影响因素

生态系统呼吸的温度敏感性(Q10)是表征气候变暖-陆地碳循环反馈作用的一个关键参数,然而其全球分布格局及其对关键环境因子变化的响应仍存在很大的不确定性.该研究基于全球199个站点的碳通量和气象数据,形成了一套全球生态系统呼吸温度敏感性的数据集.分析结果表明:全球生态系统呼吸Q10的平均值为(2.69±1.26),不同生态系统间存在显著差异,其中湿地的Q10值最高(3.37±1.62),灌丛最低(2.49±1.60).除多树热带草原外,各生态系统的Q10值均随纬度的增加而增大,随年均气温、年降水量及饱和水气压差的增大而减小,这种差异与环境因子对Q10产生影响的阈值范围有关.研究结果突出了生态系统呼吸Q10的空间变异及对环境因子的响应在生态系统碳循环研究中的重要性,并建议在陆地碳收支研究中除了考虑Q10的总体变化还应兼顾不同生态系统类型间的差异.     

~(14)C在陆地生态系统碳循环研究中的应用及进展

深刻理解陆地生态系统碳循环有助于提高未来气候预测的准确性。~(14)C是陆地生态系统碳循环研究中广泛应用的重要工具,本文对~(14)C在土壤有机碳周转时间和平均停留时间的评估、陆地生态系统释放CO_2的源解析、河流有机碳的源解析及陆地生态系统碳循环对气候变化和土地利用的响应等四个方面的应用及进展进行了细致的介绍,最后展望了~(14)C应用于陆地碳循环研究发展趋势,并对国内相关研究的开展提出了几点建议。     

地球生态系统的碳补充机制

首次提出地球生态系统的C补充机制,并且用框图模型说明了补充机制在运行过程中的每个流程,阐明了无论Si的充足与缺乏,地球生态系统都要将C从大气中移动的海底,储藏起来,完成C的迁移过程.研究结果表明,人类排放CO2引起气温和水温上升,地球生态系统不惜损害陆地生态系统和海洋生态系统,也要启动C补充机制,完成C的迁移,导致气温和水温恢复到动态的平衡.启动C补充机制期间,在输送Si的过程中,地球生态系统给陆地带来三大类型灾害:沙漠化、洪涝和风暴潮;在阻断Si的过程中,地球生态系统给海洋带来一大类型灾害:赤潮.在这些过程中,人类引起大气C的增加与地球生态系统导致大气C的减少充分展现了人类与自然界的相互撞击,这会强烈地产生一系列自然灾害发生,如干旱、沙漠化、沙尘暴、暴雨、洪水、泥石流、山体滑坡、风暴潮和赤潮.人类尽可能减少这些撞击,为地球生态系统的可持续发展,也为人类生存创造良好的环境.     

2004～2009年我国典型陆地生态系统地下水硝态氮评价

利用中国生态系统研究网络（CERN）2004～2009年31个典型陆地生态系统38个浅层地下水井硝态氮（NO 3--N）的监测数据,评价我国典型陆地生态系统地下水NO 3--N污染状况.结果表明,农田（4.85 mg.L-1±0.42 mg.L-1）、绿洲农田（3.72mg.L-1±0.42 mg.L-1）、城市（3....     

北极陆地生态系统的碳循环与全球温暖化

根据最新研究资料，综述并分析了全球温暖化与北极陆地生态系统碳循环的关系，指出近代全球大气ＣＯ２和ＣＨ４浓度显著增加，并呈现日益加剧的趋势；这些温室气体的浓度上升与全球温暖化密切相关，自本世纪７０年代开始，北极地区的夏季温度显著上升．通过分析北极陆地生态系统的碳循环及其基本特征，发现北极陆地生态系统是一个巨大的土壤碳库，占全球土壤碳库总量的２３７％—３２３％；虽然该系统目前起着大气ＣＯ２汇的作用，但大气ＣＯ２浓度增加导致的气温上升将对北极土壤碳库和ＣＯ２的源汇功能产生深刻影响．     

陆地生态系统服务若干特征与管理应用

陆地生态系统为人类的生存发展提供了物质产品及生存环境两方面的多种服务，认识生态系统服务的基本特征是生态系统管理的重要前提。基于陆地生态系统服务的产生、传输与利用等过程，生态系统服务的基本特征可以概括为：质量依赖性、空间异质性、空间尺度关联性、权衡与协同和多尺度传输等方面。认识生态系统服务特征可以为生态系统管理提供重要启示：提高生态系统质量；辨识和保护高保护价值区域；维护生态系统服务过程的完整性；协调生态系统服务权衡关系；权衡多尺度利益相关者。关于陆地生态系统服务基本特征及管理应用的综述，可为有效管理生态系统、提升生态系统服务提供科学指导。     

气溶胶直接辐射效应对全球陆地生态系统碳循环的影响

论文利用通用陆面模式CLM4.0-CN对全球陆地生态系统生物地球化学循环过程进行模拟,分析气溶胶直接辐射效应对全球陆地生态系统碳循环的影响。结果表明：气溶胶直接辐射效应使2007年全球陆地生态系统平均总初级生产力（GPP）、净初级生产力（NPP）、异养呼吸（R_H）、自养呼吸（R_A）以及净生态系统生产力（R_eco）都呈现出增加的态势。具体的变化特征则随着地区不同而表现出极大的差异,在非洲中西部、中国中东部、美国东南部和欧洲中南部地区GPP增加,在南美洲亚马逊地区及东南亚等地区GPP减少。NPP和R_A与GPP的分布基本一致。分析发现,气溶胶直接辐射效应导致陆地生态系统碳循环发生变化有如下两方面原因： 1）散射施肥效应,即植被阴生叶可以吸收的散射辐射（光合有效辐射）增加使其光合速率增加;2）辐射变化导致温度和湿度条件发生变化,从而改变植物生物物理和化学过程速率。     

遥感技术在陆地生态系统修复中的应用

论述了遥感技术在陆地生态系统修复中的应用,主要包括森林林地、草地、工矿区、城镇的生态修复以及重庆市10年陆地生态系统遥感监测应用实例。分析了该领域的研究现状及不足,以及未来研究的发展趋势。     

近30年来中国气候湿润程度变化的空间差异及其对生态系统脆弱性的影响

论文利用近30 a中国756个气象站点日观测数据计算中国陆地表层潜在蒸散和湿润指数现状及变化趋势,然后划分湿润程度变化对不同自然地带生态系统脆弱性影响的等级,并应用于农田、林地和草地三大生态系统脆弱性变化分析,结果显示:近30 a中国陆地表层平均年潜在蒸散为754 mm,平均湿润指数为-5.6,湿润指数平均变化率为-4.4/10 a,反映中国陆地表层湿润程度总体具有下降趋势。近30 a中国陆地表层气候湿润程度变化导致生态系统脆弱性增加的面积约占中国陆地面积的43.7%,主要集中在东北地区西南部、华北地区、西北地区东部,以及青藏高原的西部、北部和东部。总体上,近30 a中国陆地表层气候湿润程度变化对农田、林地和草地生态系统脆弱性具有不利影响。其中草地生态系统脆弱性增加的面积最大,约占草地生态系统总面积的63.2%;其次为农田生态系统,约占31.6%;林地生态系统脆弱性受影响面积最小,约占17.7%。     

中国科学院生态系统网络观测与模拟重点实验室CERN综合研究中心研究成果与发展

介绍了中国生态系统研究网络(CERN)综合研究中心成立以来的发展历程和主要研究成果,以及未来研究方向及预期发展。取得的代表性研究成果主要有:CERN动态监测数据与生态系统空间信息数据管理和共享系统的开发、陆地生态系统碳和水热通量观测研究、陆地生态系统碳储量的时空格局特征研究、陆地生态系统多尺度模拟综合集成研究和青藏高原生态系统格局与全球变化相互作用关系研究等。未来的研究方向主要集中在陆地生态系统碳氮水循环及其耦合,区域碳汇功能动态,生态敏感区、脆弱区和过渡区对全球气候变化的响应与适应,生态监测、模拟与生态信息应用以及全球气候变化主要因子对生态系统关键过程的影响。未来除了履行CERN综合研究中心的基本职能外,争取在以上研究方向取得有国际影响的开拓性研究成果。     

荒漠生态系统服务功能及其价值研究

荒漠生态系统是整个生物圈中分布较广的一个系统，是陆地生态系统中的一个重要的子系统，对这一广大区域的生态系统服务功能的正确认识，是经济发展和生态环境建设的重要依据。本文从生态系统服务功能的角度归纳了荒漠生态系统类型以及荒漠生态系统服务功能，主要有旅游服务、涵养水分和水源、保持水土、净化水体和空气、营养元素循环、物质生产、污染物降解、有机质、截留降水、涵养水分、土壤C的积累、农田生态系统服务、单位面积及区域生态系统服务价值等，以及评价荒漠生态系统服务功能价值的模型和方法。为正确评价荒漠生态系统服务功能提供依据。     

环境生物学

X171 200001334富营养化:过剩营养进人淡水、海水及陆地生态系统的影响=Eutrophieation:impaets of exeess nutrientinPuts on freshwater,marine,and terrestrial eeosystems[刊,英〕/v .H .smi山…// Env而n.Pollut.一1999,l0()(113)一179一196环图6163 19世纪中期,农业化学家贾斯特斯证明了土壤营养的供给与陆地植物产量呈正相关关系。并且发现了淡水和海生植物同样都需要营养。在过去的两个世纪,人为的向地表和大气中加人的营养物增加了许多。这种营养富集或者说是富营养化可以引起生态系统结构和功能的不良的变化。文中简要地回顾了…