中国草地碳收支研究与展望

如何提高生物圈固定大气CO2的能力是减缓气候变化的重要主题.中国草地面积约400×106hm2,占世界草地面积的12.5%,在吸收和固定大气CO2中具有重要作用.文章就气候变化和人类活动对草地碳收支的影响以及区域和国家尺度草地碳收支变化的研究进展进行了评述,提出未来中国草地碳收支研究应重点关注3个方面: 气候变化和人为干预对草地碳收支影响的驱动机制; 中国草地碳收支变化的时空特征与固碳潜力; 草地生态系统碳收支模型的开发.     

从第三极到北极： 多年冻土碳循环研究进展

多年冻土区储存着大量的土壤有机碳, 其碳库变化及生态系统碳反馈机制是当前全球气候变化研究中备受关注的热点问题。为了增强对多年冻土碳循环的认识, 通过综合第三极和北极地区多年冻土碳循环研究, 概述了土壤有机碳库大小、 脆弱性及生态系统碳交换过程, 分析了涉及大气、 海洋和陆地综合影响的多年冻土区生态系统碳循环。研究表明： 第三极和北极多年冻土区碳储量不确定性较大, 影响和控制有机碳分解和生态系统碳交换的生物地球化学过程仍需进一步研究, 进而改进生态系统碳循环相关的模拟研究。在全球气候变化背景下, 研究多年冻土碳库变化及其对气候变化的响应, 是预估未来气候变化的关键环节。     

末次间冰期以来陆地生态系统的碳储量与气候变化

陆地生态系统的碳收支是全球气候变化和碳循环研究的核心内容之一.准确估算陆地生态系统的碳储量及其收支状况,对正确评价陆地生态系统在全球碳循环中的作用有重要意义.本文总结了近10年来各国研究者利用不同方法对陆地碳储量变化的研究进展,并对估算陆地碳储量的不确定性进行评价.同时,对陆地生态系统碳储量变化研究结果的分析表明,末次间冰期以来,全球陆地生态系统碳储量存在较大幅度的变化.在末次间冰期5e阶段、末次盛冰期和全新世中期,陆地生态系统碳储量分别为现在的l30～150%、50～85%和105～130%.并且,陆地生态系统碳储量与气候变化有显著的正相关性,但不同区域的生态系统碳储量随气候变化并非具有相同的变化规律.     

全新世大暖期中国湖泊碳埋藏速率初步研究

近年来的研究表明湖泊沉积物中埋藏了大量碳,是个不容忽视的碳汇[1-11],在区域乃至全球碳循环中发挥着重要作用.在未来全球平均温度增加1～2℃的情景下,湖泊沉积物碳埋藏潜力将如何变化值得关注[1].了解和重建我国不同区域过去类似增温幅度下(如全新世大暖期,6kaB.P.)的湖泊碳埋藏情况及其时空分布,可作为评估未来气候变化和人类活动对湖泊碳汇潜力影响的重要参考.     

基于InVEST模型的辽宁省海岸带碳储量时空变化研究

陆地生态系统碳储量与全球气候变化密切相关,研究海岸带地区土地利用变化对生态系统服务碳储量的影响,对于区域生态系统保护及社会经济可持续发展具有重要意义.以辽宁省海岸带地区为例,分析了1995—2018年海岸带地区的土地利用变化特征,运用InVEST模型碳储量模块估算了1995—2018年区域生态系统的碳储量,结果表明:(...     

土壤有机碳的主导影响因子及其研究进展

土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分，其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。理解土壤有机碳蓄积过程对生物、物理和人为因素的响应，把握关键的控制因子是准确预测土壤有机碳在全球变化情景下对大气CO 2的源／汇方向及准确评估碳收支的关键。综述了土壤有机碳主导影响因子的研究进展，并针对陆地碳循环特点，提出未来土壤有机碳研究应加强土壤有机碳过程与状态的定量化、土壤有机碳分解对环境因子的敏感性、氮沉降对土壤有机碳的影响、土壤有机碳对气候变率的响应及其反馈作用，以及土壤有机碳动态的综合模拟 5个方面的研究，为准确评估陆地碳收支提供依据。     

泥炭地碳源汇功能与“双碳”目标

自工业革命以来,大气中CO₂浓度快速升高导致了全球变暖,并引发了一系列气候和环境问题。应对气候变化、实现“碳达峰与碳中和”(以下简称“双碳”)已成为世界各国共同倡导的目标;而理解自然系统的碳源汇功能,对实现这一目标具有重要的意义。泥炭地是世界上分布最为广泛的湿地类型,对全球碳循环和气候变化有着十分重要的影响,其在实现“双碳”目标中的重要性受到越来越多的关注,这也使泥炭地碳循环研究成为前沿领域。本文简要回顾了国内外泥炭地碳循环的研究现状,阐述了泥炭地的碳源汇特征(包括CO₂净交换、 CH₄排放、溶解有机碳迁移、碳累积)、变化及驱动机制,并对其在实现“双碳”目标中的作用进行了分析。总体来说,泥炭地碳循环对全球碳源汇估算具有重要的影响,未来需进一步加强对泥炭地分布和碳库的研究,强化泥炭地生态环境演变规律、碳循环-相关过程对气候变化的敏感度以及研究薄弱地区等的针对性研究。在此基础上,科学地可持续管理和恢复退化泥炭地,如人为水文调节,以保持甚至增加其碳汇潜力和储存碳的稳定性,可发挥泥炭地在“双碳”时代的最大碳汇潜力,也将是减缓气候...     

中国陆地生态系统植被结构和净第一性生产力对未来气候变化响应

本文对现有的区域植被动态模型进行了改进,改进后的模型包含了生态系统中生物量动态、植被结构动态、氮素循环过程三者之间的耦合,以及植被和土壤的相互作用.新模型的状态变量包括植被的绿色和非绿色生物量及其氮素浓度,3层土壤的水分,土壤的全氮和速效氮含量.利用全国范围内在过去数10年中定点观测生物量、生产力、土壤全氮和速效氮的含量、卫星遥感植被指数、全国植被图、地形图、土壤图等多方面的基础数据,我们进行了模型的参数化工作,并对模型做了初步验证.结果说明本模型能够比较准确地模拟当前气候条件下植被的生物量、生产力和氮素吸收等动态过程.在此基础上,我们将改进后的模型用于中国陆地生态系统对全球变化响应的研究.为此我们采用了7个大气环流模型的输出的降水和温度的改变量和大气CO2浓度加倍条件,结合现有气候条件,生成未来气候变化情景(scenarios),并用这些情景来驱动改进后的模型直到模型到达稳定状态.模拟结果说明:在未来气候变化条件下,温带常绿针叶林、亚热带山地常绿针叶林、落叶阔叶林、常绿阔叶林,典型禾草草原的分布将显著增加,而落叶针叶林、亚热带常绿针叶林、常绿灌木、禾草和半灌木草原、高寒禾草草甸的分布将有显著的下降,其他植被类型对全球变化的响应不太敏感.33°N以南,净第一性生产力将有显著增加,而33°N以北,净第一性生产力增加较少,局部地区生产力甚至下降.模拟的中国陆地生态系统的北部生产力比南部具有较大的变化和不确定范围.因此,从最大程度的减少和降低生态系统对气候变化响应的不确定程度出发,未来气候变化的研究的重点应该在北方.     

未来百年全球气候变化分析

未来百年全球气候变化的影响是当前学术界激烈争议的议题,深入探讨全球气候变化的驱动机理才能正确认识全球气候变化.持续生长的青藏高原吸收了巨量的CO2,导致大气中CO2浓度大幅下降,使地球从温室气候进入到以冰期、间冰期交替出现为特征的冰室气候,青藏高原成为新生碳储库.在间冰期,青藏高原和蒙古高原将淡水输送到中低纬度内陆区(...     

近10 a来冻土微生物生态学研究进展

冻土微生物在冻土生物地球化学循环中起着重要的作用, 并且在一定程度上可以指示全球气候变化. 在全球气候变暖的背景下, 研究冻土微生物群落特征及其与环境因子变化的关系是当前热点研究领域. 系统综述了冻土微生物群落的复杂性以及其影响因素、 冻土微生物生态功能及其对碳氮循环的反馈机制、 冻土微生物对环境气候变化的响应机理, 旨在为研究冻土微生物对全球气候变化的响应及其在生态系统中的作用提供参考.     

全球气候变化对森林生态系统影响的研究(述评)

由于大气中二氧化碳等温室气体浓度的急剧增加,全球气候正呈现变暖多雨的趋势。全球气候变化对森林生态系统影响的研究是现代森林生态学的一个重要发展方向。本文综述了全球气候变化对森林生态系统影响研究的目的、内容和主要方法。全球气候变化将不同程度地影响森林生态系统分布、组成、结构、功能和生产力,同时也将影响生物多样性。森林生态系统的长期定位监测、实验生态学和生态系统的计算机建模是开展全球气候变化对森林生态系统影响研究的主要方法。最后简要探讨了全球气候变化对我国森林生态系统影响研究的现状及存在的问题。     

Anidanthus(腕足动物)的分布及其意义

Anidanthus是凉水型腕足动物的代表之一，主要出现在早二叠世Sakmarian期至中二叠世Wordian期，先驱分子在晚石炭世的巴什基尔期已出现，部分种延至晚二叠世。Anidanthus主要分布于北方大区和冈瓦纳大区，具两极分布的特点。气候是造成Anidanthus两极分布的最主要因素。该属中、晚二叠世在特提斯区出现，是全球气候变冷事件的反应。     

卫星遥感探测大气CO2浓度研究最新进展

大气CO₂是一种重要的长寿命温室气体,卫星遥感探测大气CO₂浓度,可以连续地获得其全球时空分布变化情况,进而提高对大气CO₂源汇分布及区域和全球碳循环的认识,进一步增强对全球气候变化的研究和预测。卫星遥感探测大气CO₂浓度已经开始成为一个新的研究领域,文章综合论述了利用卫星平台遥感探测大气CO₂浓度分布的最新研究状况。首先简单地叙述了现阶段对大气CO₂浓度时空分布和变化情况的直接仪器观测结果,在此基础上比较全面地综述了卫星遥感测量大气CO₂浓度的主要方法及获得的结果,包括利用近红外反射太阳光谱或地气热红外发射辐射光谱及两者的组合进行得模拟和卫星实测反演研究,最后简单地进行了总结和展望。     

长江三角洲东缘地区全新世孢粉与古环境研究

通过对长江三角洲东缘地区南汇鹤鸣孔、东海1井、高桥G2孔3口钻井全新世地层的孢粉研究,划分出了5个孢粉组合带和3个亚带,恢复了本地区植被演替、气候波动的5个阶段：第1阶段为针阔叶混交林一草地,反映气候温凉略湿（前北方期）;第2阶段为含常绿阔叶树的针阔叶混交林,反映气候温和略干（北方期）;第3阶段为以常绿栎类、栲属、杨梅等为主的常绿阔叶林,反映气候热暖潮湿（大西洋期）;第4阶段是以栎、松、禾本科为主的针阔叶混交林,反映气候温暖略干（亚北方期）;第5阶段是以落叶栎类、常绿栎类、松为主的落叶阔叶、常绿阔叶、针叶混交林一草地,反映气候温暖湿润（亚大西洋期）。这种气候波动与世界性气候变化相一致,为本地区的地层年代划分和对比提供了可靠的证据,为全新世古植被、古气候、古环境的重建提供了重要的孢粉学资料。     

Importance of climate,forest fires and human population size in the Holocene boreal forest composition change in northern Europe

The relative importance of climate, forest fires and human population size on long‐term boreal forest composition were statistically investigated at regional and local scales in Fennoscandia. We employ pollen data from lakes, reflecting regional vegetation, and small forest hollows, reflecting local vegetation, from Russia, Finland and Sweden to reconstruct the long‐term forest composition. As potential drivers of the Holocene forest dynamics we consider climate, generated from a climate model and oxygen isotope data, past forest fires generated from sedimentary charcoal data and human population size derived from radiocarbon dated archaeological findings. We apply the statistical method of variation partitioning to assess the relative importance of these environmental variables on long‐term boreal forest composition. The results show that climate is the main driver of the changes in Holocene boreal forest composition at the regional scale. However, at the local scale the role of climate is relatively small. In general, the importance of forest fires is low both at regional and local scales. The fact that both climate and forest fires explain relatively small proportions of variation in long‐term boreal vegetation in small forest hollow records demonstrates the complexity of factors affecting stand‐scale forest dynamics. The relative importance of human population size was low in both the prehistorical and the historical time periods. However, this is the first time that this type of data has been used to statistically assess the importance of human population size on boreal vegetation and the spatial representativeness of the data may cause bias to the analysis.     

Holocene fire disturbance in the boreal forest of central Sweden

Holocene fire disturbance and vegetation history were reconstructed using macroscopic charcoal and pollen accumulation rates from two lake sediment records (Holtjärnen and Klotjärnen) collected in the boreal forest of central Sweden. The records were used to examine the potential drivers associated with changes in fire regime. Climate, vegetation and human activity were all identified as factors variously influencing the fire regime. In the early Holocene, near bicentennial fire return intervals were regionally widespread, suggesting that fire disturbance was largely regulated by climate at that time. In the mid‐ and late Holocene, vegetation exerted an important control on the fire regime. During the mid‐Holocene, the expansion of thermophilous broadleaf vegetation offset the influence of warmer climate by altering the local microclimate and by changing the structure and flammability of the available fuels. During the transition to the late Holocene, thermophilous vegetation decreased in abundance and Pinus increased, resulting in a more flammable forest even though the climate was cooling and moistening. Fire disturbance correspondingly increased. The modern boreal forest was established in the late Holocene as Picea expanded regionally as the climate cooled, moistened, and became increasingly continental. Although no change in the frequency of fire was apparent at this time, increased stand densities likely facilitated greater fuel consumption in subsequent fires. Within the last millennium, human action markedly modified the forested landscape, altering the fire regime.     

森林大火对冻土环境影响的研究进展

森林大火是森林生态系统最主要的干扰因素之一,不仅影响着森林生态系统内部的营养物质循环、水分和能量流动、土壤理化性质的变化,而且对冻土环境和冷生土壤和土壤碳库、碳氮循环等生物地球化学过程有着重要影响。随着气候变暖和人为活动不断增强,北方林区火灾日益频繁,对冻土的水热影响显著：活动层加深、薄层冻土退化、浅层有机碳大量快速释放、森林和湿地的逆向演替,导致热融沉陷、滑塌、泥石流等现象发生。通过综述国内外森林大火对冻土环境影响的研究进展,分析指出目前森林大火对冻土环境影响的研究主要集中在火烧之后短时间、小范围的定性描述与推断,缺乏长时间、大范围的定量分析。尤其是在大兴安岭地区,除了20世纪90年代初期的少量研究外,此后这方面研究虽有零星报道,但缺乏长期和系统的观测与模型研究,所以森林大火对冻土环境的研究,可以利用空间代替时间的方法,通过长、短期的野外观测和数值模拟相结合,定量研究森林大火之后,多年冻土的水热状态、过程和变化机制,可以为寒区林区、湿地保护、生态环境修复提供科学依据。     

上海东部地区全新世孢粉组合及古植被和古气候

通过对上海东部地区南汇鹤鸣Hm孔、东海Dh1井、高桥G2孔3口钻井全新世地层的孢粉研究,划分出5个孢粉组合带和3个亚带,恢复了本地区古植被演替和古气候波动的5个阶段：第1阶段为针阔叶混交林-草地,反映气候温凉略湿（前北方期）;第2阶段为含常绿阔叶树的针阔叶混交林,反映气候温和略干（北方期）;第3阶段为以常绿栎类、栲属、杨梅等为主的常绿阔叶林,反映气候热暖潮湿（大西洋期）;第4阶段是以栎、松、禾本科为主的针阔叶混交林,反映气候温暖略干（亚北方期）;第5阶段是以落叶栎类、常绿栎类、松为主的落叶阔叶、常绿阔叶、针叶混交林-草地,反映气候温暖湿润（亚大西洋期）。这为本地区的地层年代划分和对比提供了可靠的证据,为全新世古植被、古气候及古环境的重建提供了重要的孢粉学资料。