湿地C02交换量测定方法论述

湿地生态系统碳循环是陆地碳循环研究中的重要组成部分,对全球变化具有重要意义。随着全球气候变暖问题研究的深入,碳通量研究逐渐成为全球变化研究的核心内容之一。文章阐述了湿地生态系统CO2交换量的研究方法与最新进展,然后提出问题与展望。     

森林碳循环研究方法及其存在问题分析

碳循环对全球变化尤其是气候变暖影响巨大,森林生态系统作为陆地生物圈的核心,其碳循环动态已成为全球变化研究领域的热点。文章评述了森林生态系统碳循环的主要研究方法,包括生物量清单、微气象学与碳同位素技术等实验技术方法,地球信息科学方法以及模型方法,总结了森林生态系统碳循环各种研究方法的优缺点,并针对目前研究方法中存在的问题提出了有效的建议。     

遥感技术与陆地生态系统碳循环研究

在人类社会日益关注全球环境问题的今天,大气中CO2和CH4等温室气体浓度升高诱发的全球气候变化已成为可持续发展的最严峻挑战。因此,针对各个陆地生态系统的碳循环研究成为气候变化和区域发展研究的重点和关键。陆地生态系统中土地利用方式、植被种类等的变化,通过时间和空间的尺度来影响着全球碳循环,而遥感技术具有宏观、速度快、周期短、信息量大、多时相等特点,因此在植被覆盖和土地利用分类、碳循环遥感模型等方面都有着重要的应用。     

陆地生态系统碳水通量特征研究进展

CO₂/H₂O通量特征对于揭示微尺度生态系统的区域碳循环规律及机制具有重要意义。陆地生态系统作为全球生态系统重要组成部分,其CO₂/H₂O通量变化深刻影响着全球碳循环和水循环平衡。本文综述了碳通量、水汽通量的研究方法,归纳了各类研究方法的研究进展,评述了各类方法的优势与不足。总结了我国包括森林、草地、农田、荒漠等不同陆地生态系统碳通量和水汽通量的最新研究进展,对碳通量和水汽通量的影响环境因子进行了总结分析,最后从模拟尺度以及影响因子角度,分析了目前碳水通量研究存在的问题难点及未来发展趋势。     

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。     

~(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。     

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．     

稳定同位素技术在湿地碳循环研究中的应用

稳定性同位素技术因其准确、灵敏和安全等特点而被广泛应用于生态学研究的诸多领域。稳定同位素技术在生物地球化学循环过程中存在独特的稳定同位素化学效应,近年来稳定同位素技术又被大量用于陆地生态系统碳循环机理方面的研究。湿地生态系统在全球碳循环中起着重要作用,其碳源和碳汇功能近来成为全球气候变化研究关注的重点问题。因此,碳的稳定同位素(13C)示踪技术适合研究从年到百年尺度的湿地碳循环过程。文章主要从湿地植被光合作用、土壤有机物质的沉积、溯源和可溶性无机碳的输入以及湿地中二氧化碳、甲烷排放等方面,重点综述稳定同位素技术在湿地生态系统碳循环中的应用。     

前言

<正>随着全球环境问题的日益加剧,人居陆地环境变化已成为国际生物多样性研究计划(DIVERSTAS)、人类对陆地生态系统的影响(HITE)、人类活动和自然相互作用对湖泊生态系统的影响(LIMPACS)、土地利用和气候变化对流域系统的影响(LUCIFS)等国际重大计划的核心研究内容。为实现全球可持续发展,2012年3月国际科学理事会(ICSU)启动的Future Earth计划(www.icsu.org/future-earth/),进一步强调了人与自然相互作用的复杂过程,以及如何有效地应对全球环境变化引起的风险和机遇。湖泊沉积物研究将在Future Earth计划的五大核心内容之预报(forecasting)、观测(observing)和管制(confining)中起到重要作用     

海洋碳循环与海洋生态系统动力学

在讨论了目前海洋碳循环研究的现状和存在的问题基础上,分析了海洋生态系统动力学在海洋碳循环中的作用.早期的碳循环研究着重在无机碳循环,随着研究的深入,考虑简单生物地球化学过程甚至带显式生态系统的碳循环模式正在逐步发展.指出了碳循环研究的未来方向,除了要更加准确理解物理过程外,发展带显式生态系统的碳循环模式是一个重要的研究方向.为此,要研究生态系统动力学中的某些关键过程的参数化方法,确定一些重要的参数值.期望今后的模式可更加准确地用于研究海洋生态系统和碳循环对全球变化的响应.     

土地利用生态风险评价研究进展

土地利用生态风险评价是对生态系统在土地利用直接或间接作用下可能产生的不利影响的评价。在梳理已有研究工作的基础上,从评价模型、生态风险空间表达和不确定性分析三个方面,总结土地利用生态风险评价研究方法的进展,阐述土地利用生态风险管理在土地利用生态风险评价中的地位和作用。目前该领域存在的主要问题是:(1)评价指标和评价标准不统一;(2)评价过程和评价结果的不确定性较大;(3)生态风险管理环节研究薄弱。未来的发展趋势包括:(1)关注全球变化条件下的土地利用生态风险;(2)重视土地利用生态风险评价在国土空间规划与生态修复中的作用;(3)加强土地利用生态风险管理研究;(4)建立并完善土地利用生态风险评价的数据管理平台。     

中国生态用地及生态系统服务价值变化研究

生态用地具有重要的生态系统服务功能,在维护生态平衡、保障国土生态安全、应对全球气候变化中具有特殊地位。论文在总结国内研究学者有关生态用地研究成果的基础上,从生态系统服务功能入手,界定了生态用地的概念,根据生态干扰度构建了生态用地分类体系,并将生态用地分类与土地利用分类进行衔接,对全国生态用地的生态系统服务价值进行了评估,分析其特征及规律。研究表明：1）广义的生态用地是指能发挥供给、调节、支持生态系统服务功能,以及对维持区域生态平衡和调节全球气候具有重要作用的土地类型;2）依据“生态干扰度”构建了生态用地分类体系,将生态用地分为3个一级地类、5个二级地类和31个三级地类;3）2012年全国生态用地的生态系统服务价值为280 483.80亿元,呈现“西高、中次、东低”空间格局。2009—2012年全国生态用地的生态系统服务价值整体呈下降趋势,变化幅度空间分布差异较大,呈现“中增、东西减”的格局特点;2009—2012年全国生态用地各项生态系统服务功能受到损失,呈下降趋势,生态系统稳定性不容乐观。     

中国南北过渡带生态系统碳储量时空变化及动态模拟

山地是全球变化的敏感地带,对生态安全与发展具有重要作用,山地生态系统服务变化和生态环境承载力是地理学与生态学的研究热点。以中国南北过渡带的主体秦巴山地为研究对象,采用CA-Markov模型与InVEST模型模拟和预测（2000—2040年）不同土地利用情景下秦巴山地生态系统碳储量变化,运用热点分析（Getis-Ord G_i^*）探讨秦巴山地生态系统碳储量的空间分布差异。结果表明：（1）2000—2040年,研究区土地利用/土地覆被变化主要是耕地、林地、草地和建设用地。（2）2000—2020年,碳储量增加1.12×10⁷ t;2020—2040年自然增长情景下,碳储量损失剧烈,减少50.24×10⁷ t;生态保护情景下,碳损失幅度明显变弱,减少29.52×10⁷ t,说明采取生态环境保护政策,能够有效控制碳储量减少。（3）土地利用/土地覆被与生态系统碳储量的变化呈现显著的一致性,土地利用数量变化决定了生态系统碳储量的质量和空间分布格局。（4）随着海拔抬升,碳储量呈现出“先增后减”的趋势;随着坡度升高,碳储量呈现出“W”型变化趋势。（5）热点分析结果显示,2000—2020年间,碳储量热点区和冷点区零散分布在研究区内;2040年自然增长情景下,碳储量冷热点分布范围有逐渐变大的趋势;2040年生态保护情景较2020年,秦巴山地生态系统碳储量的冷热点分布范围整体变化不大。     

多风险源驱动下的土地生态风险评价——以江苏省射阳县为例

我国正处于快速城镇化阶段,土地利用格局变化改变了土地生态系统的结构和功能,造成土地生态风险的进一步加剧和风险来源的多样化。论文根据风险来源、风险受体和风险效应的作用关系,提出了基于多源风险的发生概率、风险受体的抵御和自我恢复能力及其暴露于风险环境下可能发生的损失的土地生态风险表征方法。选取适当的指标计算得出风险来源指数、自然系统损失度和恢复力、社会系统损失度和恢复力、自然风险指数、社会风险指数和综合风险指数。论文以江苏射阳县为例开展实证研究,结果表明：射阳县城所在地社会风险指数最高,东部沿海丹顶鹤自然保护区自然风险指数最高,需要加强对这些地区的限制建设和生态保护。县城周边以及中东部大片区域综合风险指数较低,可以进行进一步的城镇发展和土地开发利用。论文提出的土地生态风险评价方法可为土地利用的风险评估提供方法参考,研究结论可为射阳新型城镇化发展与生态环境保护提供决策参考。     

基于InVEST模型和PLUS模型的环杭州湾生态系统碳储量

研究土地利用方式与生态系统服务碳储量的关系,对于区域碳排放管理具有重要意义.利用InVEST模型碳储量模块和PLUS模型,探究并预测研究区2000～2018年和2018～2030年生态系统碳储量时空变化特征及其与土地利用方式之间的关系.结果表明,研究区2000、 2010和2018年碳储量分别为7.250×10⁸、 7.227×10⁸和7.241×10⁸ t,呈先减后增趋势.土地利用类型变化是导致生态系统碳储量变化的主要因素,建设用地的快速扩张导致碳储量降低.与土地利用类型相对应,研究区碳储量空间分异显著,并以碳储量分界线为界,呈现“东北低西南高”特征.预测结果显示,至2030年碳储量为7.344×10⁸ t,较2018年增加1.42%,林地面积的增长是主要原因.     

生态红线保护下的两江新区土地利用/覆盖情景模拟及生态价值评估

生态保护红线的划定对于维护国家和区域生态安全具有非常重要的作用,是我国在生态环境保护方面的重要举措.为分析生态保护红线划定后区域生态系统服务价值的变化情况,以重庆市两江新区为例,采用CLUE-S模型对未来的土地利用变化情况进行情景模拟,并在此基础上对各地类价值系数进行优化调整构建生态系统服务价值评估优化模型,对不同情景下的生态系统服务价值进行定量计算,分析生态系统服务价值的敏感度及变化度.结果表明:①采用CLUE-S模型对两江新区的未来土地利用进行空间模拟效果较好（Kappa系数达到0.82以上）,模型的普适性较好.②生态价值敏感度结果表明两江新区的生态系统服务价值对价值系数的变化缺乏弹性,结果的可信度高.③2020年生态保护情景下,林地的面积增加量大于自然增长情景,城镇和工矿用地则相反,生态保护红线对于城镇扩张起到了一定的约束作用.④2014年现状、2020年自然增长情景和2020年生态保护情景下的生态系统服务价值分别约为10.53×108、10.50×108和10.88×108元,两种未来情景下耕地的生态系统服务价值减少最为明显,林地、水域服务价值均表现出增加的趋势.⑤林地和水域的生态价值变化度表明其面积变化对生态系统服务价值的影响较大.研究显示,CLUE-S模型进行小区域的土地利用变化情景模拟效果较好,构建的生态系统服务价值评估优化模型计算结果的可信度较高.政府相关部门可以根据生态保护红线及生态系统服务价值评估结果,进一步优化生活、生产和生态空间,使其在城市规划、绩效考核和生态补偿中得到实际运用,在区域的经济可持续发展中起到支撑作用.      

2000—2020年我国西南地区植被NEP时空变化及其驱动因素的相对贡献

西南地区作为我国重要的生态安全屏障,探究其植被净生态系统生产力(net ecosystem productivity,NEP)的时空演变规律对该地区乃至我国的可持续发展都具有重要意义.基于MODIS数据、气象数据、DEM数据和土地利用数据等,首先,利用改进的Carnegie Ames Stanford Approach (CASA)模型和土壤微生物呼吸方程,估算2000—2020年我国西南地区植被NEP;其次,结合Theil-Sen Median趋势分析、偏相关分析和复相关分析等方法,研究西南地区植被NEP时空变化及其对气候变化和土地利用变化的响应机制;最后,利用基于情境分析的相对贡献分析法,定量评估气候变化和土地利用变化对西南地区植被NEP变化的相对贡献.结果表明：时间上,2000—2020年我国西南地区及其五省份(云南省、贵州省、四川省、重庆市和西藏自治区)生态系统植被NEP均表现为上升趋势,其中,西南地区植被NEP上升速率为4.74 g/(m2·a).空间上,西南地区及其五省份植被NEP呈上升趋势的面积均大于呈下降趋势的面积,其中,西南地区植被NEP呈极显著上升的面积占45.41...