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陆地生态系统与全球变化相互作用的研究进展 总被引：36，自引：3，他引：36
全球变化及其对生态系统特别是陆地生态系统的影响已经严重地影响到人类生存环境与社会经济的可持续发展 ,引起了各国政府、科学家及公众的高度关注。文中从CO2 浓度倍增、温度变化、水分变化、水热与CO2 协同作用、辐射变化、臭氧变化以及人为干扰等气候环境变化对植物光合生理、生长发育、物质分配、水分利用、碳氮代谢等的影响方面阐述了全球变化影响生态系统的过程与机理 ;从地理分布范围、物候、结构与功能、生态系统的稳定性等方面分析了中国植被、森林生态系统、草原生态系统与农田生态系统对全球变化的响应 ;从植被变化引起的动力条件与热力条件的变化及植被固碳潜力的变化探讨了植被对于气候的反馈作用。在此基础上 ,基于当前全球变化研究前沿 ,提出了未来关于陆地生态系统与全球变化相互作用研究需要重视的方面 ,尤其是关于生态系统对全球变化响应的阈值研究应引起高度重视。 相似文献
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干旱区MODS格局下绿洲生态系统对全球变化的响应 总被引：2，自引：0，他引：2
王让会 《南京气象学院学报》2008,31(6):767-773
干旱区山地—绿洲—荒漠系统（Mountain-Oasis-Desert System,MODS）中的气候、水文、土壤、植被特征,直接反映了全球变化的特征。以中亚哈萨克斯坦东部及中国西部干旱区塔里木盆地南缘的且末绿洲为例,在分析干旱区MODS宏观特征的基础上,从温度与降水变化所反映的气候特征,以及景观多样性、景观优势度、景观均匀度及景观破碎度等景观指数所反映的景观特征,分析了绿洲生态系统对全球变化的响应过程。同时,从生态系统要素之间耦合关系、生态系统服务价值等方面分析了全球变化的区域响应特征,并进一步分析了绿洲生态系统的耗散机制,提出了生态系统调控的途径。 相似文献
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半干旱草原碳收支对陆地生态系统碳源汇功能变化具有重要影响。本文基于通榆草甸草原站2011～2017年和毛登典型草原站2013~2017年涡动相关法观测数据,分析了生长季碳通量日变化特征,研究了碳通量日变化过程对主要环境因子的响应。结果表明:两处草原7月碳吸收活动最强,草甸草原生长季各月总初级生产力（gross primary production, GPP）、生态系统呼吸（ecosystem respiration, Re）和净碳交换量（net ecosystem exchange, NEE）的峰值均高于典型草原。NEE的日变化以单峰型为主,但7月、8月饱和水汽压差较高时,GPP在正午前后降低,引起NEE的双峰型日变化。光合有效辐射是草甸草原NEE日变化的主导因子,而在典型草原,浅层土壤含水量（5 cm）也主导了NEE日变化。水分亏缺使草原碳交换速率显著降低,草甸草原固碳速率对水分亏缺的敏感性强于典型草原。同时,水分亏缺也改变了GPP、Re和NEE对温度和光合有效辐射的响应关系。 相似文献
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人类活动显著影响着全球大气循环格局,全球平均温度升高导致干旱事件发生幅度、频度和持续时间增加,这对森林生态系统带来更多的是负面影响.本文基于已有研究,系统总结了干旱事件对森林生态系统地理分布格局、群落结构重建、植物生长和生理特性、死亡和灭绝、植物生产力以及碳循环功能的影响及其机理,并对未来干旱事件对森林生态系统长期效应以及在不同时间尺度上作用机理的研究提出建议.本研究对开展全球变化背景下森林生态系统对干旱事件响应机制的研究具有重要指导意义. 相似文献
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青藏高原植被变化对区域气候影响研究进展 总被引：6，自引：0，他引：6
陆地生态系统与气候变化之间存在这密不可分的相互作用过程。青藏高原地区是全球气候变化的敏感区,全球变暖对高原陆地生态系统演变的影响非常明显,这必将导致高原生态系统变化。生态系统的变化又将会引起局地、区域气候的响应,导致局地、区域、甚至全球的气候变化。因此研究青藏高原地区植被演变及其与气候变化的关系是一个有着重要学术价值和实际意义的课题。本文在对青藏高原植被与气候关系研究回顾的基础上,介绍了近年来关于青藏高原植被变化对区域气候影响取得的新的进展,提出了一些可能的物理过程,同时指出了研究中存在问题及今后的工作重点。 相似文献
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基于GIMMS（global inventory modeling and mapping studies）NDVI 3g数据,在提取北半球荒漠草原过渡带每年植被物候期的基础上,研究了1982-2012年物候期的时间演化趋势及空间分异特征,并结合全球气候再分析资料,探讨了物候变化的气候驱动因素。结果表明：在1998年之前,荒漠草原过渡带植被物候期变化地区间差异较大,而在1998年之后,北半球荒漠草原过渡带生长季结束期整体提前,平均提前0.41 d/a;同时,除萨赫勒以外的各地区植被生长季长度普遍缩短,平均缩短0.88 d/a。植被物候期与气候因子的相关分析发现,荒漠草原过渡带植被物候变化受气候变化影响显著,且空间差异明显。在中高纬度地区,气温是限制植被活动的关键因子,温度升高可以促进生长季开始期的提前,而降水增加则会妨碍植被生长;在较低纬度地区,水分是影响植被活动的关键因素,高温造成的水分亏缺会导致植被生长季缩短。从植被物候期对各气候因子响应的时滞性来看,荒漠草原过渡带植被的物候期对气温变化的响应最迅速,对蒸散的响应存在一定的滞后性,而对降水的响应不存在时滞差异。 相似文献
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利用日本东京大学气候系统研究所、日本环境研究所和日本地球环境研究中心联合开发的海气耦合模式MIROC3.2，研究了全球变暖对ENSO年际变率的影响。该模式较好地模拟了ENSO循环的不同阶段表层和次表层海水温度变化，海表温度最大振幅出现在120°W以东，与观测一致，表明模式可以较好反映热带地区大气、海洋的动力、热力特征。研究还比较了控制试验和CO2浓度年增长1%的瞬时试验，结果表明，在全球变暖的大环境下ENSO事件发生频率没有显著变化，但ENSO事件强度增大，年际变率变大；热带太平洋呈现整体增暖趋势，表层温度尤其是热带中太平洋地区温度升高显著。敏感性分析表明，年际ENSO变率的振幅增大的主要贡献来自于海洋。海水增温导致热带太平洋海温垂直梯度增大，在热带西太平洋海温垂直温度梯度变化最为明显；次表层海温对单位大气风应力变化的响应大于表层海温响应。当这种响应与热带太平洋赤道地区径向温度梯度变化的共同作用导致温室效应下ENSO振幅增大。 相似文献
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利用青藏高原河南县典型高寒草甸生态系统群体结构、地上生物量、发育期及其气候、冻土环境观测资料,系统研究了高寒草甸生态系统演变特征及其对气候变化和冻土退化的响应机理。研究表明:20世纪80年代后期以来高寒草甸生态系统出现了牧草返青期无明显变化而黄枯期显著延迟致使生长期明显延长、覆盖度总体下降但自2004年后开始回升、地上生物量明显增大等一系列演变特征;气候冻土环境表现出气温升高、降水增加、日照增多等气候暖湿化、季节冻土层温度及热量条件显著升高、冻土层变薄、冻结时间缩短等冻土退化的变化趋势;高寒草甸生态系统对气候变化的响应不及对季节冻土退化的响应敏感,其生长发育的前期主要受水分条件的限制,而在生长发育的旺盛期及后期,则主要受热量条件的制约。 相似文献
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介绍了中国科学院大气物理研究所东亚中心在全球变化科学研究方面的一些进展.主要包括:(1)参与了国际和国内全球变化科学的开拓工作;(2)提出了区域水平上的全球变化研究新方向;(3)气候突变和全球增暖的区域响应研究;(4)东亚季风区植被-大气相互作用研究;(5)区域环境系统模式的发展和亚洲区域模式的国际比较研究活动;(6)提出了对全球变化的人类有序适应的概念、试验观测、理论和方法;(7)面向国家需求的全球变化问题北方干旱化研究;(8)陆地生态系统碳循环研究等. 相似文献
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The response of a grassland ecosystem to climate change is discussed within the context of a theoretical model.An optimization approach,a conditional nonlinear optimal perturbation related to parameter(CNOP-P) approach,was employed in this study.The CNOP-P,a perturbation of moisture index in the theoretical model,represents a nonlinear climate perturbation.Two kinds of linear climate perturbations were also used to study the response of the grassland ecosystem to different types of climate changes.The results show that the extent of grassland ecosystem variation caused by the CNOP-P-type climate change is greater than that caused by the two linear types of climate change.In addition,the grassland ecosystem affected by the CNOP-P-type climate change evolved into a desert ecosystem,and the two linear types of climate changes failed within a specific amplitude range when the moisture index recovered to its reference state.Therefore,the grassland ecosystem response to climate change was nonlinear.This study yielded similar results for a desert ecosystem seeded with both living and wilted biomass litter.The quantitative analysis performed in this study also accounted for the role of soil moisture in the root zone and the shading effect of wilted biomass on the grassland ecosystem through nonlinear interactions between soil and vegetation.The results of this study imply that the CNOP-P approach is a potentially effective tool for assessing the impact of nonlinear climate change on grassland ecosystems. 相似文献
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半干旱草原温室气体排放/吸收与环境因子的关系研究 总被引：7，自引：0，他引：7
静态箱—气相色谱法对内蒙古半干旱草原连续两年的实验观测研究结果表明，内蒙古草原是大气CO2和N2O的排放源，和CH4的汇。在植物生长不同季节，草原生态系统排放／吸收温室气体CO2、CH4和N2O的日变化形式各有不同，其中在植物生长旺季日变化形式最具特征。三种温室气体的季节排放／吸收高峰主要出现在土壤湿度较大的春融期和降雨较为集中时期。对所有草原植物生长季节，CO2净排放日变化形式均为白天出现排放低值，夜间出现排放高值。较高的温度有利于CO2排放，地上生物量决定着光合吸收CO2量值的高低。影响半干旱草原吸收CH4和排放N2O日变化形式的关键是土壤台水量和供氧状况，日温变化则主要影响日变化强度。吸收CH4和排放N2O的季节变化与土壤湿度季节变化分别呈线性反、正相关，相关系数均在0．4-0．6之间。自由放牧使CO2、N2O和CH4交换速率日较差降低，同时使N2O和CH4年度排放／吸收量减少和CO2年度排放量增加。 相似文献
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生态阈值现象普遍存在于自然系统中.气候变化幅度过大,超出了生态系统本身的调节和修复能力,生态系统的结构功能就会遭到破坏.新疆干旱区气候波动明显,该区草地生态系统对大气氮沉降和气候变化的响应是否存在阈值,有待深入研究.本文以天山北坡沿海拔梯度分布的四种草地类型（高山草甸（AM）、中山森林草地（MMFM）、低山干草原（LMDG）和平原荒漠草原（PDG））为研究对象,基于DNDC模型,揭示氮沉降及气候变化对天山北坡草地生态系统净初级生产力的影响.研究结果表明：1）草地净初级生产力 （NPP）对氮沉降增加的响应存在阈值,PDG、LMDG、MMFM和AM的响应阈值分别为20±5.77、60±26.46、50±15.28和30±11.55 kg·hm-2.2）四种草地类型的NPP从大到小依次为MMFM、LMDG、PDG和AM,水热条件是决定NPP的主要因素.3）PDG草地NPP对温度升高的响应存在阈值,而对于其他类型的草地,在目前的研究中尚未得出确切结论.4）PDG和LMDG草地NPP与降水有明显的正相关关系,而AM草地NPP的变化与降水变化呈负相关.不同草地类型对降水变化的敏感程度也有较大差异,PDG最大,其次是LMDG,之后是AM和MMFM. 相似文献
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Grassland is one of the most widespread vegetation types worldwide and plays a significant role in regional climate and global
carbon cycling. Understanding the sensitivity of Chinese grassland ecosystems to climate change and elevated atmospheric CO2 and the effect of these changes on the grassland ecosystems is a key issue in global carbon cycling. China encompasses vast
grassland areas of 354 million ha of 17 major grassland types, according to a national grassland survey. In this study, a
process-based terrestrial model the CENTURY model was used to simulate potential changes in net primary productivity (NPP)
and soil organic carbon (SOC) of the Leymus chinensis meadow steppe (LCMS) under different scenarios of climatic change and elevated atmospheric CO2. The LCMS sensitivities, its potential responses to climate change, and the change in capacity of carbon stock and sequestration
in the future are evaluated. The results showed that the LCMS NPP and SOC are sensitive to climatic change and elevated CO2. In the next 100 years, with doubled CO2 concentration, if temperature increases from 2.7-3.9˚C and precipitation increases by 10% NPP and SOC will increase by 7-21%
and 5-6% respectively. However, if temperature increases by 7.5-7.8˚C and precipitation increases by only 10% NPP and SOC
would decrease by 24% and 8% respectively. Therefore, changes in the NPP and SOC of the meadow steppe are attributed mainly
to the amount of temperature and precipitation change and the atmospheric CO2 concentration in the future. 相似文献
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In spite of the uncertainties of potential climate change, a scientific consensus is emerging that increasing concentrations of atmospheric CO2 could alter global temperatures and precipitation patterns. Changes in global climate as predicted by General Circulation Models (GCM) could therefore, have profound implications for global agriculture. The objective of this study was to assess the impacts of potential climate change on livestock and grassland production in the major producing regions of the United States. Simulation sites were selected for the study on the basis of the region's economic dependence on rangeland livestock production. Five thirty-year simulations were conducted on each site using the Simulation of Production and Utilization of Rangelands model and Colorado Beef Cattle Production Model. Climate change files were obtained by combining historic weather data from each site with predicted output from three GCM's. Results from nominal runs were compared with the three climate change scenarios and a doubled CO2 run. The magnitude and direction of ecosystem response to climate change varied among the GCM's and by geographic region. Simulations demonstrated that changes in temperature and precipitation patterns caused an increase in above-ground net primary production for most sites. Increased decomposition rates were recorded for northern regions. Similarly, animal production in northern regions increased, implying an increase in economic survivability. However, because decreases in animal production indicators were recorded for the southern regions, economic survivability in southern regions is less certain. 相似文献
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Northern Canadian peatlands represent a long term sink for atmospheric carbon dioxide (CO2), however there is concern they may become a net source of CO2 due to climatic change. Climatic change is expected to result in significant changes in regional hydrology in boreal and subarctic regions of Canada. A hydrologic model predicted a summer water table drop of 0.14 m in northern Canadian fens given an increase in summer temperature and rainfall of 3°C and 1 mm d-1, respectively. Moreover, surface peat temperature increased by 2.3°C. Net ecosystem exchange of CO2 was modelled using these modelled hydrologic and thermal changes with respiration:peat temperature and water table:net ecosystem production relationships developed from measurements at wetlands in northern Sweden and near Churchill, Manitoba. Model results indicate that the net atmospheric CO2 sink function of fens may be enhanced under future 2 × CO2 scenarios, while bogs may become a net source of atmospheric CO2. If the net ecosystem productivity response to the new hydrologic conditions was ignored then the model predicts a decrease in summer carbon storage for all peatland types. 相似文献
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CO2浓度与土壤水分胁迫对红松和云杉苗木影响的试验研究 总被引：1，自引：1，他引：0
全球气候变化对植物影响研究的主要内容是由于大气中CO2 浓度升高导致的气温升高和土壤干旱化对植物的影响。文中利用人工气候室试验研究了高CO2 浓度和土壤水分胁迫对红松和云杉的影响 ,结果表明 :CO2 浓度升高使红松和云杉生长量的增长率提高 ,土壤水分胁迫使树木生长量的增长率下降 ,且CO2 浓度升高的正效应要小于土壤水分胁迫的负效应。CO2 浓度升高使树木叶水势增大 ,土壤水分胁迫使树木叶水势减小 ,这从植物生理的角度说明了CO2 浓度变化和土壤水分胁迫对树木的影响机理 ,且在轻度干旱的情况下 ,高CO2 浓度使树木叶水势增大 ,但随着土壤干旱程度的加重 ,树木的叶水势逐渐减小。同时 ,从实验结果还可以看出 ,虽然大气中CO2 浓度和土壤湿度变化对苗木的影响显著存在 ,但与农作物和牧草等植物相比 ,这种影响仍要小得多。 相似文献