水—粮食—能源—生态系统关联研究进展

传统的水—粮食—能源关联对生态系统的支持与反馈能力考虑不足,增加了协同保障区域水—粮食—能源安全的难度.综述了近年来国际上水—粮食—能源—生态系统关联框架的搭建,发现有必要从生态系统服务的角度统筹水、粮食、能源等资源部门的社会治理过程.基于生态系统类型,可分为农业、河流、森林、草地和城市生态系统的5种常见关联结构,但目前针对森林和草原生态系统的研究相对不足.量化评估中子系统边界的确定,关联预测中多主体对关联的影响,整合优化中结合资源管理和生态修复是难点所在.未来可以从把握区域特征、扩充指标体系、整合模型需求和优化国土空间4个方向入手优化水—粮食—能源—生态系统关联结构,为区域可持续发展提供整体决策依据.     

陆地生态系统碳汇在实现“双碳”目标中的作用和建议

2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和(简称“双碳”)是我国对国际社会的庄严承诺,已被纳入生态文明建设的总体布局。生态系统碳汇是实现“双碳”目标的重要手段,也是林业和草原实现高质量发展的必然要求。国际有关机构对全球森林、草地和湿地生态系统的碳储量和碳循环进行了评估。自1990年以来,附件一国家(指《联合国气候变化框架公约》附件一列出的经济合作发展组织中所有发达国家和经济转型国家)对本国的碳排放和碳汇进行估算,编制了年度温室气体清单; 我国也编制了5次国家温室气体清单。这些工作对我国开展应对气候变化的研究提供了基础。提出了如下建议: 在编制“双碳” 路线图和时间表时,既要考虑我国生态系统碳汇与能源和工业领域碳排放在区域空间分布和时间维度上的差异性,也要考虑生态系统同时所具有的碳汇和碳排放的特殊性; 生态系统碳汇是碳达峰的非选项,是碳中和的必选项; 生态系统碳汇要遵循国家实现“双碳”目标的基本原则,要将生态系统碳汇作为国家生态建设和保护工程的主要目标,提高碳汇计量和监测能力,完善市场和融资机制。     

1990—2018年长沙市土地利用变化对生态系统服务价值的影响

评估生态系统服务价值(Ecosystem Service Values,ESV)有利于衡量生态系统服务供给潜力和生态效益的大小,对城市生态规划与土地利用管控起到重要的支撑作用。选择长沙市为研究区域,基于1990、2000、2010和2018年4期土地利用现状遥感监测数据集,利用ArcGIS软件和经本地化校正的当量因子法,分析1990—2018年间的土地利用变化特征,并探讨土地利用变化对ESV的影响。结果表明: ①1990—2018年长沙市土地利用变化轨迹以耕地→林地互相转化以及建设用地对耕地、林地的侵占为主; ②1990—2018年长沙市的ESV共减少53.17×10⁸ 元,降幅3.59%,除水域外各类ESV均呈下降趋势,林地和耕地服务价值减少最明显; ③在各单项服务功能中,水文调节的价值最大,其次是气候调节,两者之和占总价值的54%; ④“退耕还林”“退田还湖”“兴工强市”等政策引起的土地利用变化势必对ESV造成影响,城市快速扩张、土地开发会导致ESV不断下降。综合分析认为,在调整研究区土地利用结构、优化土地配置时应充分重视水域、林地等生态系统服务价值较高的土地利用类型,减缓ESV的下降趋势。     

湖泊与陆地雷电参数分布特征及其对比分析

根据湖北省雷电定位系统（Lightning Location System,LLS）2007年1月1日至2016年12月31日监测资料,采用数理统计方法,对湖泊和陆地区域的地闪频次、极性、地闪密度、雷电流幅值和波头陡度等雷电参数分布特征进行了对比研究。结果表明：湖泊与陆地的雷电参数时间变化趋势基本一致。近10 a闪电频次呈明显减少趋势,正地闪比例呈上升趋势;陆地比湖泊区域的闪电频次多,春夏季湖泊和陆地闪电频次差异明显,其中,夏季陆地闪电频次比湖泊多21.1%;湖泊和陆地闪电频次日变化大致呈单峰型,13-18时陆地闪电频次比湖泊多39.7%。湖泊地闪密度比陆地小,湖泊和陆地平均地闪密度分别为2.96次·（km^-2·a^-1）和3.47次·（km^-2·a^-1）。湖泊的平均雷电流幅值较陆地大;湖泊和陆地的平均雷电流波头陡度变化不大,相差一般在1 kA·（μs）^-1以下。     

生态系统模型中物候的参数化方法研究进展

物候和叶面积指数的季节动态在落叶林中是决定生态系统净生产力的关键因素。尽管物 候对能量和CO2 通量的影响可以简单地通过描述发芽和落叶的时间以及叶面积指数的季节动态 来表示, 但是由于对驱动物候的物理过程缺乏全面正确的理解, 在陆地生态系统模型中物候就成 为最难以参数化的一个过程。目前, 在陆地生态系统模型中描述物候主要有两种不同的方法: 一 种是基于气候变量( 主要是温度或积温) 的经验方法, 即是通过建立物候不同阶段与气候变量的 经验关系来预测关键物候事件发生的时间。另一种方法是基于碳吸收的物候参数化方案, 物候的 任何阶段都和当前的碳平衡相联系。在生态系统模型中, 基于碳吸收的物候参数化方法可以大大 降低物候模拟的经验性, 提高模型的适用性和模拟精度, 比基于气候变量的经验模型更适于模拟 未来气候变化影响。未来随着生理和分子水平上, 对控制物候和LAI 动态过程机理的揭示, 建立 基于过程的物候参数化方案和LAI 动态模拟模型就成为生态系统模型或气候模型的发展方向。     

岩溶生态系统脆弱性研究

生态系统的脆弱性评价对于生态系统管理具有重要作用。在分析岩溶生态系统脆弱性特 征和影响因素的基础上,构建了针对岩溶自然系统的脆弱性评价指标体系, 涵盖了岩溶生态系统 的结构脆弱性、生态过程脆弱性、生态功能脆弱性和人为胁迫脆弱性4 个方面,评价指标分别是 结构稳定性、多样性生境、能量利用和积累、直接使用价值、石漠化程度和速率等。以不同类型的 原生岩溶生态系统的生态基准值作为比较基础, 评价系统将现有的退化岩溶生态系统的脆弱性 划分为轻微脆弱、中度脆弱、重度脆弱以及系统崩溃4 级。     

陆地生态系统氮状态对碳循环的限制作用研究进展

陆地生态系统碳循环和氮循环密切相关, 碳贮量与碳通量在很大程度上受氮循环的影响 和限制。由于氮循环的复杂性, 在以往的大多数碳循环研究中, 更多考虑水分、温度和大气CO2 浓 度等因子的影响, 考虑碳氮相互作用的研究较少。氮素可限制植物光合、有机质分解、同化产物的 分配以及生态系统对大气CO2 浓度升高的响应。根据目前有关碳氮模型的发展状况可将碳氮耦 合循环模型分为三大类: 一是静态模型, 它的土壤养分水平或者叶氮含量不变, 是常数, 这类模型 适合于在站点或氮素浓度变化不大的区域应用; 二是土壤氮限制模型, 能够保持稳定的生态系统 氮收支, 在NPP(Net Primary Productivity, 净初级生产力)的模拟中考虑土壤氮有效性的动态变化 的影响, 使模拟结果更为合理; 三是叶氮限制模型, 在NPP 的模拟中考虑叶片氮浓度的动态变化 的影响。这三类模型虽然都考虑了氮对碳循环的限制作用, 但在氮碳循环机理方面尚有不少欠 缺, 所以在研究中可能会带来很大的不确定性。在以后的研究中, 应通过加强碳氮相互作用的实 验研究, 增进对碳氮过程的深入了解, 进而建立综合动态的碳氮耦合模型, 以减少目前碳循环研 究中的不确定性。     

Impact of topography and land-sea distribution on East Asian paleoenvironmental patterns

Much geological research has illustrated the transition of paleoenvironmental patterns during the Cenozoic from a planetary-wind-dominant type to a monsoon-dominant type, indicating the initiation of the East Asian monsoon and inland-type aridity. However, there is a dispute about the causes and mechanisms of the transition, especially about the impact of the Himalayan/Tibetan Plateau uplift and the Paratethys Sea retreat. Thirty numerical sensitivity experiments under different land-sea distributions and Himalayan/Tibetan Plateau topography conditions are performed here to simulate the evolution of climate belts with emphasis on changes in the rain band, and these are compared with the changes in the paleoenvironmental patterns during the Cenozoic recovered by geological records. The consistency between simulations and the geological evidence indicates that both the Tibetan Plateau uplift and the Paratethys Sea retreat play important roles in the formation of the monsoon-dominant environmental pattern. Furthermore, the simulations show the monsoon-dominant environmental pattern comes into being when the Himalayan/Tibetan Plateau reaches 1000–2000 m high and the Paratethys Sea retreats to the Turan Plate.     

Some phenomena of the interaction between vegetation and a atmosphere on multiple scales

This article studies the response of the distribution pattern and the physiological characteristics of the ecosystem to the spontaneous precipitation and the interaction between vegetation and the atmosphere on multiple scales in arid and semi-arid zones, based on measured data of the ecological physiological parameters in the Ordas Plateau of northern China. The results show that the vegetation biomass and the energy use efficiency of photosynthesis are especially sensitive to the annual precipitation; strong and complex interactions exist between the vegetation and the atmosphere on multiple scales leading to supernormal thermal heterogeneity of the underlying surface, the strong vortex movement and turbulence. This study can facilitate understanding of the land surface processes and the influences of global climate change as well as human activities on the human environment in the arid and semi-arid zones. It also aids in improving the parameterization schemes of turbulent fluxes of a heterogeneous underlying surface for land surface processes in climate models.     

藏北高原草地生态系统碳储量及其影响因素（英文）

探究草地生态系统碳储量及其驱动因素对实现双碳目标具有重要意义,藏北高原作为我国重要的草地生态系统,其碳储量现状,空间格局以及驱动因素仍存在很大的争议。本文基于藏北高原150个实测样点数据,通过克里金插值和统计方法,评估分析了藏北高原草地生态系统的地上生物量碳密度、地下30 cm深度根系碳密度和土壤碳密度及其空间分布,以及各碳库的主要影响因素。结果表明：藏北高原地上生物量碳密度平均为0.038 kg C m^-2,地下生物量碳密度平均为0.284 kg C m^-2,土壤碳密度值最大,平均为7.445 kg C m^-2。藏北高原草地生态系统总碳储量约为4.08 Pg C,其中植被碳库0.58 Pg C(包括地上生物量和地下生物量),土壤碳库2.58 Pg C (其余分布在裸地中),碳储量分布格局呈现出从东南向西北递减趋势。植被碳库0.58 Pg C(包括地上生物量和地下生物量),约占青藏高原植被碳库的28.29%;土壤碳库2.58 Pg C,约占青藏高原土壤碳库的26.60%。降水、温度和土壤质地均影响生态系统碳储量,其中降水...