全球陆地生态系统与大气之间碳交换的模拟研究

利用陆面物理过程和植被生理生态过程完全动态耦合的大气植被相互作用模式 (AVIM) ,对全球陆地生态系统的净初级生产力进行模拟。全球陆地生态系统植被分为 1 3类 ,土壤质地分为 7类 ,确定了各种植被和土壤的模式参数。采用全球陆地 0 .5× 0 .5网格点气候平均资料 ;以 30分钟为步长进行积分。并用全球不同地区各种植被类型的 1 9个 NPP观测样点数据校准模型。AVIM模拟全球陆地生态系统 NPP的主要模拟结果如下 :全球陆地生态系统净初级生产力 (NPP)总量约为 60 .72 Gt Cyr- 1。分析了不同植被类型的 NPP分布 ,模式较好地模拟了全球陆地生态系统净初级生产力的纬向分布和区域分布的差异 ,模拟出中国植被生产力的分布特征。陆地生态系统净初级生产力与温度、降水和辐射等气候因素在不同地区有不同程度相关性 ,北方针叶林地区气候因子与 NPP的相关性明显 ,反映出植被对环境因子的不同响应及其物候特征。赤道热带雨林地区NPP与气候因子的相关性不明显。     

20世纪80年代以来西南喀斯特地区植被变化对气候变化的响应

气候变化与植被变化的关系已经在全球和区域尺度上得到了研究证明。在前人研究的基础上,基于AVHRR GIMMS NDVI和AVHRR GloPEM NPP数据集,通过对逐个像元信息的提取和分析,研究了20世纪80年代以来,我国西南喀斯特地区植被变化对气候变化的响应。研究结果显示:(1)20世纪80年代以来,西南喀斯特地区植被覆盖度和净初级生产量总体均呈增加的趋势,但不显著。植被指数的年际变化存在着明显的区域差异;(2)植被指数年际变化与气候因子年际变化的相关系数区域分异比较明显;(3)不同的植被类型对气候变化有着不同的响应特征;在该研究区气温变化对植被变化的影响要高于降水量变化对其影响;(4)植被指数年际变化与气候因子年际变化的相关系数在不同气候条件下分布的规律性比较明显。本研究将会增进对影响喀斯特生态系统稳定性的自然过程的认识,同时也会为喀斯特生态系统的管理提供科学依据。     

黄土高原植被物候对季节性干旱的敏感性响应

在全球变暖的背景下,干旱事件发生频率和强度的增加导致陆地生态系统中植被多样性发生重大变化,研究植被物候对季节性干旱的响应对保护黄土高原的生态系统具有重要意义.基于MODIS遥感归一化植被指数(MODIS NDVI:MOD13Q1)数据及降水和气温逐月格点数据,采用岭回归分析方法,探讨黄土高原植被物候对季节性干旱的敏感性...     

草地改良对陆地生态系统养分的影响——以福建省建瓯市牛坑龙草地生态系统试验站为例

以福建省建瓯市牛坑龙草地生态系统试验站为例,研究了土地覆被类型从荒坡地到人工草地的转变所引起的陆地生态系统养分含量和营养元素循环系数的变化。结果表明,随着土地覆被类型由荒坡地到人工草地的转变,陆地生态系统土壤中N、P、K的含量增加,而Al的含量逐渐降低;植被中的养分也经历了从无到有的历程,整个陆地生态系统养分贮存量的变化中N、P、K总量增加,而Al的总量减少。在陆地生态系统的两个群落中,所有元素的循环系数都发生了相应变化,这种变化是陆地生态系统对土地覆被类型变化的一种响应。     

干旱对陆地生态系统水碳过程的影响研究进展

在全球气候变化与生态系统研究领域中, 干旱对生态系统水碳过程的影响越来越受到重 视。在植物个体水平上, 干旱会引起植物叶片气孔导度降低, 溶质含量增加, 叶片变厚、地下生物 量比例增加等以减少水分损失。与此同时, 植物叶片的光合速率也因气孔导度的降低而下降。适 度的干旱通常会使植物利用效率得到提高。不同植物具有不同的水分利用策略, 它们的生理和形 态特征对干旱的响应表现出显著的差异性; 在群落或生态系统水平上, 干旱会影响群落冠层的生 理特性以及群落的结构组成, 从而引起生态系统的水碳循环过程的改变。主要体现为植被的光合 速率、呼吸速率、蒸腾速率降低, 而生态系统的水分利用效率在极端干旱条件下也可能降低。受干 旱影响, 植物群落耐旱植物所占比例增加, 群落的物种多样性和生产力也会降低。尽管目前有关 干旱对生态系统水碳过程影响在各个层面都已涉及, 但这些研究内容多是彼此孤立的, 为了深入 认识生态系统对干旱的响应机理, 还需要结合多种技术手段, 综合考虑生态系统水循环、碳循环、 氮循环等多过程间的耦合关系, 并建立生态系统不同层次间和时间尺度间机理联系的理论体系。     

中亚区域陆表植被物候时空变化特征分析

植物叶物候是反映环境条件对气候变化响应的最直观、最敏感的指标之一。在中亚干旱区开展区域物候研究有助于理解陆地生态系统对气候变化的响应。基于1982-2006年GIMMS长序列归一化植被指数数据,采用阈值法反演得到中亚地区植被过去25 a的物候数据集;然后利用Man-Kendall趋势检验和TheilSen斜率方法,定量分析了中亚地区植被物候的时空变化格局,并且评价了不同土地覆被类型中植被物候变化的特征。结果表明:(1)过去25 a来,中亚干旱区的植被生长季的开始期和终止期在区域尺度整体上没有发生显著提前或者延迟,但在局部地区发生了较为明显的变化,表现出一定的空间差异;(2)各种土地覆被类型的物候动态明显不同:农用地的生长季开始期提前最明显,混合林的生长季终止期推迟最显著。各种植被类型中,除灌丛外均表现出生长期延长的趋势。     

青藏地区高寒草地春季物候时空变化及其对气候变化的响应

植被物候是评估全球气候变化的重要指标,掌握其时空变化有利于理解陆地植被生态系统与气候变化间的关系。然而,当前关于青藏高原高寒草地春季物候(生长季始期,Start of Growth Season,SOG)变化趋势及驱动机制方面仍然存在诸多争议。本文基于MODIS-NDVI数据采用动态阈值法和偏相关分析等方法提取并分析青藏地区2000—2015年高寒草地SOG时空变化趋势和空间分异特征,结合同时期气象数据基于像元尺度直观量化其对气候变化响应的空间分布特征。结论如下:(1)2000—2015年青藏地区高寒草地SOG整体上由东南向西北逐渐推迟,同时呈现河谷地区早、高山地区晚的特征;(2)2000年以来青藏地区高寒草地SOG呈明显提前趋势,提前幅度约为0.33 d/a,但在不同的草地类型上存在差异。空间分布上,呈提前趋势的区域主要分布于青海东部、三江源地区,呈推迟趋势的区域主要集中分布于西藏阿里南部等区域;(3)研究时段内青藏地区高寒草地SOG与温度、太阳辐射量及降水量相关性均较明显,但相对于太阳辐射与降水量而言,SOG对气温的响应更为敏感。本研究结论对全球变化背景下植被一气候关系的理解及高原的生态安全建设具有一定的参考意义。     

中国陆地生态系统净初级生产力变化特征——基于过程模型和遥感模型的评估结果

净初级生产力（NPP）作为生态系统物质与能量循环的基础,是区域和全球尺度碳循环和碳收支研究的重要组成部分。研究区域和全球尺度的净初级生产力主要依靠模型手段实现,过程和遥感模型是目前广泛使用的两种模型形式。本文搜集并整理了基于过程模型和遥感模型对我国陆地生态系统净初级生产力的模拟结果,分析了中国陆地生态系统净初级生产力的时间变化及对未来气候变化的响应特征,旨在对其进行综合评价。结果表明,中国陆地生态系统NPP平均为（2.828±0.827）PgC.a-1。1982-1998年的年际变化特征上,NPP平均每年增加0.027 PgC,年增长率为1.07%,总体上呈现在波动中逐年上升的趋势。不同植被类型的单位面积NPP总体表现为常绿阔叶林显著高于其他植被类型,但不同研究结果间变化范围很大;落叶针叶林、常绿针叶林和落叶阔叶林相差较小;农作物低于阔叶林,但高于针叶林;草地和荒漠均位于低值区,但前者显著高于后者。不同植被类型的NPP总量总体表现为农作物和草地位居前两位,两者之和高达各植被类型NPP总量之和的58.34%;除灌丛和常绿针叶林外,其余植被类型均不足总量的10%。在未来气候情景下,中国陆地生态系统NPP总体上可能表现为先增加后减小的趋势。     

自然植被对气候变化响应的研究:综述

植被-气候关系的研究已经超越了植被地理学、植被生态学的研究范围，而成为全球变化研究的核心内容之一，从而受到地理学家、生态学家等的广泛关注，并开展了大量的研究。本文概述了过去、现在和未来自然植被对气候变化响应研究的主要进展，阐述了自然植被响应气候变化，特别是未来全球气候变化的基本的可能结果。     

气候变化下四川省物种的分布规律及迁移特征

四川省气候复杂、生态系统多样,研究气候变化下该区域物种的分布及迁移规律,可以为区域生物多样性保护提供科学依据。在中等排放情景rcp4.5气候变化条件下,选择128个物种作为气候敏感代表种,利用最大熵模型(Max Ent)预测未来50 a和100 a四川省物种数量及分布变化,分析了物种迁移特征。结果表明:气候变化下,四川省大部分区域物种多样性呈增加趋势,特别是川西高原物种数量增加明显;物种的适宜栖息地面积将发生改变,其中58%物种表现为增加趋势,42%呈减少趋势;不同物种栖息地变化程度有所差异,大部分物种将向高纬度、高海拔移动,所占比例分别为54%和60%;在海拔1 200~1 800 m和3 300~4 500 m区间物种多样性变动较剧烈,应该优先关注和保护。     

荒漠-草原生态交错区植物对温度变化的动态响应--以美国新墨西哥州Sevilleta生态交错区为例

美国新墨西哥州中部的Sevilleta荒漠-草原生态交错区是监测全球气候变化和人类活动对生物影响的重要区域之一。本文以Sevilleta荒漠-草原生态交错区为例,利用气象资料和物候观测数据,通过回归和相关分析,研究在当前全球气候变暖的条件下,温度变化对交错群落的影响。研究结果表明,最近10年（1989¹998）该区域的温度变化具有反向不对称性:夏秋季节最高气温升高很明显,冬春季节最低气温降低较明显,而年平均最高气温升高较明显,平均最低气温和平均气温变化不明显。本区荒漠/草原过渡群落的两种优势物种Bouteloua eripoda和Bouteloua gracili对温度的变化表现出不同的动态响应。第二优势种Bouteloua gracilis的盖度随着冬春最低气温的降低呈现明显的下降趋势。第一优势种Boutel-oua eripoda的盖度与冬春最低气温之间没有明显的相关性。温度的变化对群落的结构目前还没有产生明显的影响。     

湿地景观变化过程与累积环境效应研究进展

湿地在流域中处于水陆交错的特殊过渡区域,是地表重要的景观覆盖类型和生态系统。湿地具有独特的水文、土壤和植被特征,在维护区域/流域生态平衡和环境稳定方面发挥巨大作用。湿地景观变化过程主要表现为景观格局和过程在时间和空间尺度上的相互作用过程。该过程对系统的能量流动、物质循环以及物种迁移产生作用,对地理环境也产生巨大环境效应。湿地景观变化与土地利用/覆盖变化紧密相关,与人类活动影响息息相联。至今,人类已把天然的湿地景观格局改变为受人类支配的土地利用格局。自然湿地景观格局的变化过程对湿地生态系统以及其他系统的生物多样性、初级生产力产生显著影响,对局地、区域及全球气候环境、水文环境、生物多样性等方面产生显著而深刻的影响。湿地景观变化是全球变化研究的重要内容,尤其对认识全球气候变化、土地利用/覆盖变化和生物多样性变化的区域响应具有重大意义。     

中国自然地理学中的气候变化研究前沿进展

气候学是自然地理学的重要组成部分;过去气候变化和当代气候增暖的影响与适应研究是中国自然地理学在气候变化领域的2个主要研究方向。本文综述了这2个研究方向的主要进展,包括：分别简述研究的意义、发展历程与主要科学问题;梳理总结中国过去气候变化重建与时空特征分析,历史时期气候变化的影响,全球增暖背景下中国气候区划变动特征,全球增暖对中国自然生态系统、水资源、农业等方面影响的区域差异,气候变化的综合风险区划等方面的前沿进展,特别是在各方面所取得的主要科学认识;以期为未来的深入研究,特别是编制相关领域和学科发展战略提供参考。     

全球变化对草地土壤微生物群落多样性的影响研究进展

全球变化对人类生存环境的影响已成为当前全世界共同关注的焦点。草地分布十分广泛, 且大多位于生态脆弱带, 对全球变化响应十分敏感。当前, 有关全球变化对草地生态系统影响的研究主要集中于地上植被部分, 对于生态系统物质循环关键参与者和草地碳源汇的重要调节者--土壤微生物的研究相对较少。本文综述了全球变化因子, 包括CO₂浓度、气温、降水及氮沉降等因素及其交互作用对草地土壤微生物群落多样性影响的相关研究进展, 并在此基础上对当前研究中的一些不足之处进行剖析, 对未来研究需关注的问题和研究方向进行了讨论和展望。     

不同森林生态系统对全球气候变化和经济活动响应的比较分析（英文）

本文对俄罗斯、蒙古和中国范围气候变化对不同生态系统(寒带、热带)空气记录分布的影响进行研究,并将这些生态系统对全球气候变化的响应进行比较分析,其中空气记录来自研究范围的关键区域。研究发现,森林生态系统对气候变化具有一定的响应。伴随着气候变化,社会经济活动对生态系统的影响显著。研究结果表明,气候驱动力和人类直接影响对森林和草原生态系统如何施加影响有待进一步研究。     

1999—2010年中国西北地区植被覆盖对气候变化和人类活动的响应

中国西北地区气候干旱,频繁出现沙尘天气,属于生态脆弱区域,而植被变化是生态系统对气候变化响应的指示器,研究其变化对改善西北生态环境具有重要意义.本文利用1999—2010年归一化植被指数(NDVI)以及气象数据研究中国西北地区植被覆盖时空变化,以Sen趋势度结合Mann-Kendall检验、相关和偏相关分析以及残差法分析人类活动和气候变化对植被覆盖变化的影响.结果表明:西北地区植被覆盖整体呈增加趋势,但在局部地区气候干旱少雨和人类活动抑制植被生长.植被变化强度空间差异是人类活动和气候要素共同作用的结果:气温高,降水少,大部分地区植被覆盖与气候要素相关显著,并且植被变化对气温和降水的响应存在一定滞后时间;蒸发量大于降水量,人类引水灌溉弥补降水不足,使得农业植被呈增长趋势.新疆北部地区植被覆盖呈下降趋势,原因是气候干旱、沙漠化严重会抑制植被生长,人类活动频繁、城市扩建同样会破坏植被生长.     

中国自然生态系统对气候变化的脆弱性评估

生态系统的脆弱性已经成为气候变化影响评估和适应性管理的关键问题。本文介绍和分析了生态系统的脆弱性、敏感性和阈值的概念,中国生态环境的敏感带和脆弱性,脆弱性评估和中国生态系统脆弱分布以及自然生态系统的可持续性和适应减缓对策。自然生态系统对气候变化脆弱性评估仍存在许多问题和不确定性,迫切需要在以下领域开展研究:自主开发新一代气候变化对生态系统影响综合评估模型(特别是双向耦合模型)、加强相关野外长期观测实验、开展适应性与可持续发展示范工程的研究等。     

陆地生态系统模拟研究中IBIS模型开发应用的回顾和展望

全球动态植被模型(DGVM)是研究生态系统复杂过程和全球变化的强有力工具。本文基于过去20多年全球已发表的文献,对得到广泛关注和应用的DGVM之一——集成生物圈模拟器(Integrated Biosphere Simulator,IBIS)的开发、改进、发展及应用进行了总结。IBIS是一个在全球变化等多领域中有着广泛应用的模型。自1996年诞生以来,IBIS在陆地生态系统的碳、氮、水循环,植被动态、陆气耦合、水域系统耦合和气候变化影响等多个方面取得了验证和应用。本文较为系统地阐述了IBIS模型在V2.5版本后的不同发展方向,主要针对IBIS模型在水文过程(蒸散、土壤水分、地下水、径流)、植被动态(植被功能型、土地覆盖变化)、植被生理过程(植被物候、光合作用、植被生长、碳分配)、土壤生物地球化学过程(土壤碳氮循环及反馈、温室气体排放等)以及包括土地利用变化、干扰与管理等人类活动过程等方面的改进与发展进行了全面的综述;在此基础上,对模型在生态系统生产力、碳水收支、水分利用效率、温室气体排放、自然干扰(干旱、火灾、虫害)和人类活动(土地利用变化、农业经营)等方面的应用,以及模型的技术性改进方面进行了回顾;最后对模型的前景和进一步发展提出了一些见解。     

气候变化对植物多样性的影响研究综述

植物多样性是生态系统结构和功能的基础,气候变化已对其产生了深刻的影响,甚至于严重威胁.植物多样性的减少或丧失必然会影响生态系统结构和功能的稳定性,导致严重的生态、经济和社会后果.植物多样性对气候变化的响应受控于气温和水分的动态平衡.本文系统总结了气候变暖和降水格局变化对植物多样性的影响,分析了气候变化对不同生态系统、群...