树木年轮年代学及其在环境研究中的应用概况

本文简述了树木年轮年代学中的一些基本概念及近年来树木年轮分析在检测大气CO_2浓度变化,植物对大气CO_2增多反应和空气污染变化等领域的研究情况.     

Variability of Fire Behavior, Fire Effects, and Emissions in Scotch Pine Forests of Central Siberia

As part of the Russian FIRE BEAR (Fire Effects in the Boreal Eurasia Region) Project, replicated 4-ha experimental fires were conducted on a dry Scotch pine (Pinus sylvestris)/lichen (Cladonia sp.)/feathermoss (Pleurozeum schreberi) forest site in central Siberia. Observations from the initial seven surface fires (2000-2001) ignited under a range of burning conditions quantified the different fuel consumption and fire behavior characteristics (e.g., rate of spread, fireline intensity, etc.) possible in this particular forest fuel type. Experimental results and dendrochronological study of local fire history both support the dominance of local fire regimes by low to moderate-intensity surface fires. Carbon released by the experimental fires ranged from 4.8 to 15.4 t C ha^{− 1} depending on fuel conditions and fire severity. Preliminary emission data show a strong correlation between carbon dioxide (CO₂) and carbon monoxide (CO) emissions, which should facilitate accurate estimates of fire impacts on atmospheric chemistry. Carbon concentration in smoke samples was related to fire severity. The short landscape-scale fire-return interval (50 years), combined with typically low fire severity, in pine ecosystems of central Siberia is often associated with low tree mortality and relatively rapid buildup of litter and understory fuels after a fire.     

陕西绥德地区黄土-古土壤序列地球化学特征及其环境指示意义

黄土高原北部的绥德地区处于干旱-半干旱地区,对环境变化的响应十分敏感,通过对黄土-古土壤的研究对比可以探索该区的古环境气候特征、环境变化信息等相关问题.本文对绥德黄土-古土壤进行常量、微量、稀土元素测试分析,并与其他地区黄土的地球化学特征进行了对比.结果 表明:绥德地区黄土-古土壤的主要化学成分以SiO2、Al2O3、...     

气候变化对珙桐分布的潜在影响

分析气候变化对植物分布的影响,对气候变化影响下的生物多样性保护具有重要意义. 利用分类和回归树 (Classification and Regression Tree,CART)生态位模型,设定A1,A2,B1和B2 4种气候变化情景,模拟分析了气候变化对珙桐(Davidia involucrata Baill)分布的影响. 结果表明:随气候变化,珙桐目前适宜分布范围将减小,但新适宜及总适宜分布范围将扩大;珙桐适宜分布范围在模拟时段呈缩小趋势,在A1情景下减幅最大,B1情景下减幅最小. 气候变化后,由于珙桐目前适宜分布范围的东部、南部、北部、东北部和东南部地区缩小,而新适宜分布范围将主要向我国西部及西南部地区扩展,因此,目前适宜分布范围将被破碎化. 气温变化对珙桐分布范围的影响大于降水量的影响.      

提高环境意识转变公众行为应对气候变化

全球气候变化是人类面临的最为严峻的挑战之一,如何有效地提高公众环境意识,发挥公众在应对气候变化中的积极作用,是目前面临的重要课题。本文在研究环境意识、环境宣传教育的国内外理论基础上,结合成功的公众气候变化宣传教育典型案例,探讨提高公众意识,切实参与应对气候变化的机制和途径。     

Impacts of Climate Change on the Distribution of Larix Spp. and Pinus Sylvestris and Their Climatypes in Siberia

Inter- and intraspecific effects of climate change were assessed for the dominant conifers of Siberia (60–140^∘E and 48–75^∘N): Larix spp. (L. sibirica, L. dahurica, and L. sukaczewii) and Pinus sylvestris . The approach employed a tri-variate (degree-days above 5 ^∘C, degree-days below 0 ^∘C, and a moisture index) estimate of the climatic envelope within which exists the actual ecological distribution of a species and their constituent climatypes (genotypes physiologically attuned to similar environments). Limits of the actual ecological distribution were approximated by reducing the climatic envelope according to effects of permafrost and interspecific competition. Climatypes were mapped within the climatic envelope according to the climatic interval that must separate populations for reasonable assurance of genetic differentiation. This interval was calculated from response functions that related 13-year growth and survival of a species to the difference in climate between the provenance of a climatype and the climate of numerous test sites distributed across Russia. Mapping species' distributions and their climatypes was done for the contemporary climate and for future climates predicted by the HadCM3GGa1 scenario of Hadley Centre. The results showed that if the forests of the future are to reflect the adaptedness of today, the distribution of species will shift and genotypes within species will be redistributed. Some contemporary climatypes are projected to disappear from Siberia while others common elsewhere would evolve. To mitigate these effects, climatypes should be transferred today to the expected future location of their climatic optima, a distance that is likely to approach 700–1200 km for these species.     

黄旗海湖泊沉积物醋酸淋溶液的元素组成及其环境意义

黄旗海HJC剖面是氧同位素三阶段晚期(MIS3a)与现代间冰期的堆积,包括深湖相、浅湖相、冲洪积相与风成沉积。为研究各沉积相湖泊碳酸盐沉积中元素地球化学特点,对沉积物用醋酸溶液进行了选择性化学淋溶,并分析了淋溶液的元素组成。结果显示:淋溶实验较好地揭示了各沉积相的环境特点,对早、中全新世环境变化有敏感的响应;湖泊自生碳酸盐过程存在自身的元素组合特点,但在一定程度上也继承了外源组分的特点。     

气温和土壤湿度变化对3种典型荒漠植物种子发芽的影响

植物种子发芽对气温和土壤湿度变化的响应是气候变化对荒漠生态系统影响的关键. 为了分析荒漠植物种子发芽对气温和土壤湿度变化的响应趋势,选择典型荒漠植物沙拐枣(Calligonum mongolica)、泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)和麻黄(Ephedra przewalskii),在人工气候箱中分析在3种土壤湿度(3%,5%和15%),2种气温(16 ℃/22 ℃ 和21 ℃/27 ℃)和浸种(12 h)与不浸种处理下种子的发芽趋势. 结果显示:沙拐枣和泡泡刺种子的发芽率随土壤湿度的增加而增加,浸种下随气温的升高其发芽率增幅比不浸种下大;不浸种下气温升高麻黄种子发芽率增幅比不浸种下大,浸种下土壤湿度为3%时气温升高其发芽率增幅比土壤湿度为5%和15%时大(P<0.05). 3种植物种子发芽指数随气温的升高和土壤湿度的增加而增加,不浸种下气温升高沙拐枣和泡泡刺种子的发芽指数显著增加,浸种下其发芽指数增幅不大;不浸种下气温升高麻黄种子发芽指数增幅较小,浸种下其发芽指数增幅较大. 3种植物种子均在培养初期发芽速率增加较快. 荒漠植物种子发芽受气温和土壤湿度的共同影响,不同植物种子发芽对这些因素的变化有不同的响应.      

气候变化对鲁西北平原冬小麦产量的影响及对策

气候变化会导致气候资源发生改变,从而引发粮食安全问题.耦合区域气候模式和作物生长模型,可定量分析气候变化导致的作物产量变动,探讨适宜的田间管理应对措施.研究以冬小麦作为研究对象,以我国粮食主产区之一的鲁西北平原作为研究区域,耦合MIROC-RegCM3区域气候模式和CERES-Wheat作物生长模型,开展A1B温室气体排放情景下,气候变化对冬小麦产量的影响及适应措施研究.结果表明,A1B气候情景下,该区域冬小麦潜在产量会有所下降;在现有管理措施的基础上,可通过培育对春化作用依赖较小的品种、 适当提早播期、 增加越冬水灌溉量等方式保证产量,减少年际间变异.该文研究结果可为应对未来气候变暖、 确保粮食安全提供参考.     

气候变化对植物及植被分布的影响研究进展

准确预测气候变化对植物及植被分布的影响趋势对于科学认识气候变化对生物多样性的影响和对策制定具有重要的意义。近年来,气候变化对植物及植被分布影响研究在我国广泛展开。文章对这些研究所采用的气候情景、预测方法和气候变化等对植物及植被分布的影响趋势进行了总结分析,对存在的问题进行了讨论,对未来的趋势提出了若干展望。总体上,目前所用气候情景比较单一、不同预测方法比较研究不够,对土壤和生物因素考虑不充分、涉及植物种类太少。气候变化将使一些植物分布范围减少、甚至消失,而使另一些植物分布范围则会扩大。未来研究应加强气候情景改进和不同方法的比较研究,充分考虑土壤和生物等因子、加强预测方法检验,同时开展植物物种多样性和丰富度对气候变化响应方面的研究。     

人类活动对流域旱涝事件影响研究进展

人类活动对流域旱涝事件具有决定性影响,已经成为国内外热点研究问题之一。通过系统分析国内外人类活动对流域旱涝事件影响机理的研究,结果表明:人类活动导致大气温室气体和气溶胶含量上升,全球气候变化加剧,导致流域极端水文过程时空格局改变。另一方面,人类活动引起的土地退化将影响流域水资源时空分布和水循环过程,削弱流域防洪抗旱能力;水利工程的修建将增大流域储水状况,有效应对流域旱涝事件,但同时存在加剧流域旱涝事件的风险。此外,论文还概述了人类活动对流域旱涝事件影响的量化方法。     

全球变暖背景下中亚兴都库什、喀喇昆仑及天山气候变化研究进展

中亚兴都库什、喀喇昆仑及天山山脉（HKT）是气候变化敏感区,其在全球变暖背景下的气候变化对区域生态和经济系统的稳定性及可持续发展有重要意义。目前对中亚高海拔地区的研究多集中于局部区域,有关HKT地区气候变化的综合对比分析较为缺乏。本文对HKT地区现代气候变化的相关研究成果进行简单梳理和回顾,重点总结了HKT地区气候变化特征、影响机制及其与全球变暖的联系。结果表明：（1）近60 a,HKT地区不同区域气候的时空特征存在差异,从时间上看,天山的年均温及年降水量均呈上升趋势,而兴都库什-喀喇昆仑山的年均温呈不显著增加趋势,其年降水量变化趋势不稳定;从空间上看,HKT地区山脉南坡气温高于北坡,但北坡降水量高于南坡,且天山南北坡年降水均呈上升趋势。（2）HKT地区的气候变化除了受西风环流、南亚印度季风及局地条件等影响外,还受到北大西洋涛动和厄尔尼诺-南方涛动等大尺度气候模态的调制,如兴都库什-喀喇昆仑山脉在NAO正（负）位相和ENSO暖（冷）位相降水趋于增加（减少）。     

气候变化对阿克苏河流域径流过程的影响

结合阿克苏河源流山区两气象站以及出山口两水文站近50 a的气象、 水文实测资料,运用非参数Mann-Kendall单调趋势检验、 突变检验、 方差分析外推、 R/S分析及周期性叠加趋势模型等方法,分析了阿克苏河源流区气候及径流变化的趋势和周期,并予以预测,探讨了气候变化对径流的影响量。结果表明:阿克苏河源流区气温、 降水量及径流量皆呈显著增加趋势,且分别在1989、 1985和1993年发生了显著的增多跃变;气候因子与径流量的Hurst指数均大于0.5,表明其未来仍将保持增加趋势,在2010-2016年径流量的相对最大值和最小值将分别为91.822×10⁸ m³(2014年)和83.43×10⁸ m³(2011年);阿克苏河径流量在整个时间序列存在25 a的准周期,但在突变前以17 a周期为主;气候变化使得阿克苏河源流在1994-2007年增加了224.97×10⁸ m³的来水量,年增加量的最大、 最小值分别出现在2003年和2004年。     

1980—2014年中亚地区植被净初级生产力对气候和CO2变化的响应

中亚干旱区分布着世界80%以上的温带荒漠,受气候变化影响显著。论文首先收集实验观测数据验证了干旱区生态系统模型（AEM）,然后运用AEM开展数值模拟实验量化研究了1980—2014年中亚净初级生产力（NPP）的时空格局,评估了不同环境因子（降水、温度、CO₂）的相对贡献率及其交互效应。结果表明：过去35 a中亚干旱区年均NPP总量为1 125±129 Tg C（1 T=10¹²）或218±25 g C/m²。哈萨克斯坦北部地区年NPP值较高（349±39 g C/m²）,而南疆地区年NPP值较低（123±45 g C/m²）。1980—2014年间,中亚NPP总体呈减少趋势 [-0.71 g C/(m²·a)],南疆极端干旱区的NPP降低最为显著 [-2.05 g C/(m²·a)]。相较于1980—1984年NPP均值,在1985—2014年中亚区域NPP总体降低了118 Tg（-10%）。其中CO₂施肥效应促进NPP增加了99.7 Tg （+8%）,气温升高的正效应促进NPP增加了35.4 Tg（+2%）,而降水减少导致NPP降低了221 Tg（-18%）。研究区内9%的地区的NPP主要控制因子为温度,主要分布在天山和哈萨克斯坦北部等高纬高寒地区。降水主控区面积占整个研究区的69%,主要分布在荒漠平原特别是南疆等植被受水分限制的区域。CO₂主控区占研究区面积的20%,主要分布在天山中山带森林区和低海拔地区等水热条件好的区域。研究表明新疆南部地区是中亚的关键生态脆弱区,其生态安全面临着气候变化的挑战,但21世纪的升温不大可能因刺激自养呼吸而对中亚区域NPP造成显著影响。     

气候变化对澜沧江-湄公河上中游径流的影响研究

将区域气候模式RegCM3与水循环模拟模型WACM进行单向耦合,对澜沧江-湄公河流域未来气候变化和流域上中游主要控制水文站径流响应进行了模拟和分析。区域气候预估表明,相对于现状(1980—2009年),A1B情景下未来(2010—2039年)流域年平均温度和降水均有增加趋势,分别增加了0.65 ℃和1.87%,但降水增加不明显;流域北部温度增幅比南部明显,而降水区域差异较大,变化较为复杂。径流模拟结果表明,未来气候变化情景下,清盛和琅勃拉邦站多年平均径流量与天然情景相比均有减少趋势,分别减少了1.23%和3.69%,但变化不明显;未来径流年际变化呈不显著的减少趋势,而温度变化对径流影响作用要强于降水;未来春季和夏季(3—6月)径流增减相对明显,局部区域有洪涝和水文干旱的风险,而其它月份径流变化不显著。     

Impact of Climate Change on Maize Yield in Central and Northern Greece: A Simulation Study with Ceres-Maize

The potential impacts of climate change on the phenology and yield of two maize varieties in Greece were studied. Three sites representing the central and northern agricultural regions were selected: Karditsa, Naoussa and Xanthi. The CERES-Maize model, embedded in the Decision Support System for Agrotechnology Transfer (DSSAT 3.0), was used for the crop simulations, with current and possible future management practices. Equilibrium doubled CO₂ climate change scenarios were derived from the GISS, GFDL, and UKMO general circulation models (GCMs); a transient scenario was developed from the GISS GCM transient run A. These scenarios predict consistent increases in air temperature, small increases in solar radiation and precipitation changes that vary considerably over the study regions in Greece. Physiological effects of CO₂ on crop growth and yield were simulated. Under present management practices, the climate change scenarios generally resulted in decreases in maize yield due to reduced duration of the growing period at all sites. Adaptation analyses showed that mitigation of climate change effects may be achieved through earlier sowing dates and the use of new maize varieties. Varieties with higher kernel-filling rates, currently restricted to the central regions, could be extended to the northern regions of Greece. In the central regions, new maize varieties with longer grain-filling periods might be needed.     

Arctic Residents' Observations and Human Impact Assessments in Understanding Environmental Changes in Boreal Forests: Russian Experience and Circumpolar Perspectives

Three methods of gathering local and traditional knowledge of Indigenous Peoples were used to assess environmental changes and human impacts in Russian boreal forest communities: structured interviews, followed by an unstructured interview, and an education/training workshop. The most important environment changes reported by Indigenous Peoples included the disappearance of animals and plants, climate changes, a decrease in forest and shrub area, and human impacts such as poaching, forests fires, industrial logging, clearing of forests for firewood, and water pollution by industrial wastes and discharges. We propose establishment of the Boreal Residents' Network for Socio-environment Assessments and Education for Sustainable Development to acquire local and traditional knowledge as a supplement to scientific monitoring. The proposed approach would involve permanent inhabitants living in a broad range of boreal forests to gather local and traditional knowledge and assessments. This could lead to a meta-database to share with international networks.     

增温和增雨对黄土丘陵区撂荒草地土壤呼吸的影响

明确气候变化背景下脆弱生境地区生态系统土壤呼吸的变化趋势及驱动因素,对理解区域碳循环以及生态系统碳源汇功能转换具有重要意义.以陕北黄土丘陵区自然撂荒恢复12 a的草地为研究对象,采用人工气候箱（OTC）和人工增加自然降雨的方式模拟了气候变暖、降水增加及其交互作用.通过结合野外监测与室内分析,探究了土壤水热、养分和土壤呼吸速率对增温增雨的响应特征,并进一步分析了影响土壤呼吸改变的关键因素.结果表明：（1）增温显著提高了5 cm土壤温度,在整个取样年平均增加1.34℃,而增雨显著降低了5 cm土壤温度,在整个取样年平均降低了0.88℃,同时增加了土壤水分含量,2018年和2019年增雨处理土壤水分含量分别高出对照13.12%和16.45%.此外,与对照相比,增温增雨的交互作用既增加了土壤温度,也提高了土壤水分,增温和增雨在影响土壤温度和水分含量上起到了相互拮抗的作用.（2）增雨显著增加了土壤有机碳、可溶性有机碳和活性有机碳含量,改变了土壤元素计量比以及活性-惰性碳组分的分配特征,而增温对有机碳的影响不显著.此外,土壤全氮全磷以及速效氮磷养分在不同处理间差异不显著.（3）增雨显著增加了土壤呼...     

考洲洋水环境质量现状及受潮汐影响变化分析

文章应用单因子标准指数法、算术均值多因子指数法和营养状态指数法相结合的方法对当前考洲洋海域海水质量状况进行了评价,并依据考洲洋在潮汐涨、落情况下海水质量的变化,定量分析了考洲洋潮汐对其海水水质的影响。结果表明:磷酸盐、无机氮、石油类是影响考洲洋海域环境质量的主要因子,考洲洋内部海域均处于富营养化状态,总体水质状况为良好以下,潮水的涌入能改善考洲洋的水质状况,涨潮时期各航次的算术均值多因子指数之和比退潮时期平均降低了13.92%。且潮汐的变化对主要污染因子的影响顺序为:无机氮>磷酸盐>石油类,最后提出了考洲洋污染防治的对策和建议。     

土地利用变化对湿地景观连通性的影响及连通性优化效应——以江苏盐城海滨湿地为例

土地利用与土地覆盖变化对湿地景观的结构和功能产生深刻的影响。选择江苏盐城海滨地区为研究对象,应用遥感和地理信息系统技术,分析20年来土地利用变化对湿地景观连通性的影响,并以2007年湿地景观生态系统服务功能为基础,采用阻力面模型探讨湿地景观连通性优化途径及其效应。结果显示:①1987—2007年间,盐城海滨区域土地利用结构变化显著。其中耕地面积比重由36.72%上升为46.17%,自然湿地持续减少,面积由44.4%减为26.01%,人工湿地持续增加,面积由9.96%上升为18.72%;②随着区域人类土地利用活动的加强,光滩、碱蓬沼泽和芦苇沼泽的空间连通性降低,区域土地利用导致湿地景观之间生态流阻隔,景观生态服务功能减弱;③2007年湿地景观生态功能强度空间差异显著,以累积耗费距离面、生态源地、耗费路径为依据,对湿地景观连通路径优化结果表明,废黄河口和大丰港附近等关键区域对景观连通性和生态流影响最大,是景观生态节点优化的首要对象;④加强连通路径的关键区域优化、提高景观连通度是实现景观优化的关键。