中国土壤水和饱和水汽压差对植被物候始期的影响

在全球变暖气候背景下,由于气温升高而导致的植被春季物候提前已经被熟知。气候变暖的同时加剧了土壤水分(Soil Moisture,SM)和饱和水汽压(Vapor Pressure Deficit,VPD)亏缺,二者作为植被生长必要的水分条件,对植被春季物候的影响尚不明晰。为此,研究基于日光诱导叶绿素荧光数据集通过多项式-导数法、双逻辑-曲率最大值法和Timesat法提取了2001-2018年以来中国植被春季光合物候始期(Start Of Season,SOS)的参数;其次,运用近地面气象驱动数据集和彭曼公式计算了研究期内的VPD值;最后,采用Teil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验、敏感性分析法,阐明了SOS、VPD和SM的时空变化规律,揭示了春季SM和VPD对SOS的影响机制。结果表明:①SOS先随着纬度的上升逐渐推迟,在35°N以北开始平稳波动,平均SOS在第130 d;②中国春季SM和VPD呈大面积不显著干旱化趋势,土壤水以0.037 m^(3)(/m^(3)∙10 a)的速度干化,VPD以0.34 hPa/10 a的速度升高,SOS呈大面积不显著提前趋势,以5.1 d/10 a的速度提前;③干旱地区的SOS对春季SM和VPD的变化最敏感,并且随着春季SM梯度的降低,VPD对SOS的重要性逐渐增加,SM的重要性逐渐减少。研究对于理解和预测全球变暖背景下植被生长对水分条件变化的响应,以及对于制定应对气候变化的政策至关重要,可为我国生态环境建设提供科学依据。

中国西南喀斯特石漠化治理对生物多样性的影响

生态修复措施会对生物多样性热点区域产生强烈影响,因此量化石漠化治理对生物多样性的贡献在西南喀斯特地区是至关重要的。本文通过回归分析以及残差趋势分析等方法,揭示了2000—2020年中国西南喀斯特地区石漠化及生物多样性的时空演变规律,量化了石漠化治理等因素对生物多样性的贡献。结果表明:中国西南喀斯特地区石漠化以轻度石漠化和中度石漠化为主,石漠化总面积减少了10.25万km^(2),减少速率为0.49万km^(2)/a;喀斯特地区生物多样性总体呈增加趋势,生物多样性综合指数均值为0.40,总体维持在中等水平;石漠化治理和生物多样性呈正相关关系,其对生物多样性的贡献为26.39%;气候变化和人类活动对生物多样性的贡献分别为52.78%、47.22%。结果表明,石漠化治理对生物多样性表现出积极贡献,对后续生态修复工程的实施以及生物多样性的保护具有一定指导意义。

解决围绕碳酸盐岩风化碳汇的争议

在全球碳循环过程,碳酸盐岩风化碳汇(CCSs)的重要性几乎与植被碳汇相同.然而,由于碳酸盐溶解过程可逆,在各国制定应对全球气候问题的碳中和政策时, CCSs引发了争议.因此,为了解决这些争议,本文回顾了对CCSs研究的最新进展,并围绕其存在的一些悬而未决的争议进行了探讨.分析了有关CCSs的五个争议,分别揭示了CCSs的存在,量化了它们的重要性,澄清了它们的时空格局,并记录了它们在全球变化背景下如何增加和演变.通过解决这些争议,将有助于明确CCSs在全球陆地生态系统碳循环中的作用.

中国碳酸盐岩地区岩溶无机碳汇格局及影响因素

碳酸盐岩化学风化碳汇降低了大气CO_(2)浓度上升和全球变暖的速率,然而,其碳汇通量(CCSF)的估算结果仍存在不确定性,并且气候变化和生态修复对CCSF的贡献率尚不清晰.为此,本文汇编了中国不同流域离子浓度站点数据,并采用经典热力学溶蚀模型,重新评估了中国1991~2020年CCSF的潜力和时空格局,并定量分析了温度(MAT)、降水(MAP)、蒸散发(ET)、土壤水(SM)和归一化植被指数(NDVI)等因子对CCSF的贡献率.结果发现:(1)中国CCSF为22.76t CO_(2)km^(-2)a^(-1),高于全球平均水平(15.77t CO_(2)km^(-2)a^(-1));总量(CCS)为4772.67×10^(4)t CO_(2),以252.98×104km-2的碳酸盐岩面积贡献了全球14.91%的CCS.(2)中国CCSF由东南向西北逐渐减少,其中南方岩溶区、青藏岩溶区和北方岩溶区CCSF分别为33.14、12.93和7.27t CO_(2)km^(-2)a^(-1).(3)1991~2020年中国CCSF整体呈现增加趋势,增长速率为0.16t CO_(2)km^(-2)a^(-1).(4)MAP、MAT、ET、SM和NDVI对CCSF的贡献率分别为63.3%、3.02%、27.5%、3.1%和3.05%,其中降水增加是近30年CCSF上升的主要驱动因子,而蒸发作用的增强抵消了部分降水增加对CCSF的正贡献.总之,本文对中国长时间序列的碳酸盐岩化学风化碳汇量级、格局及影响因素进行系统的量化,这项工作对于国家和全球的碳中和能力诊断和差距分析具有很强的借鉴价值和参考意义.

中国喀斯特生态系统健康诊断的方法、进展与展望

中国是碳酸盐岩型喀斯特面积最大、分布最广的国家,在喀斯特地区居住着约2亿的人口,经济规模约占全国的10%.尤其是以贵州为中心的西南地区,位于长江和珠江的上游,经济欠发达,但却是国家的重要生态安全屏障.喀斯特地貌重要而特殊,科学诊断其生态系统的健康不仅对生态修复和实现可持续发展至关重要,更是制定应对方案的基本前提.尽管以往开展了大量的研究工作,但是依然缺乏系统性和整体性认识.本文结合前人研究,进一步将喀斯特地貌演化发育总结为6个阶段:成岩阶段、成陆阶段、成山阶段、成丛阶段、成林阶段和成原阶段.在此基础上,又从碳酸盐岩风化成土速率的计算、土壤水的诊断、水土流失的评价、石漠化解译与演变、生态系统服务的科学计量5个方面进行系统的总结和梳理.尽管不同时代、不同学者的不同研究方法,其结果有着非常大的差异.但是,综合考虑已有的研究结果及其使用方法的优点和不足,归纳发现:(1)碳酸盐岩化学风化很快(30~130 mm ka^(−1)),但由于其酸不溶物含量低(5%以内),导致其成土速率极其缓慢,一般在5~50 t km^(−2)a^(−1)之间.(2)土壤少且分布不连续,但是土壤含水量却比较高,在0.2~0.4 m^(3)m^(−3)之间,这可能与周边基岩的汇水效应相关,且未来呈干化趋势.(3)土壤侵蚀模数低,一般在2~200 t km^(−2)a^(−1)之间,但由于坡陡、降雨量大且与岩土突变接触,导致其侵蚀风险极大,并存在一定比例的地下漏失现象.(4)石漠化的演变可分为单变式、渐进式和返变式3种经典类型,但是通过决策树和人机交互的石漠化解译方法相对高效和精准.(5)喀斯特生态系统服务功能的评价模型要基于成土速率来进行修正水土保持功能和基于岩溶地质碳汇修正气候调节功能.当前诊断喀斯特生态系统健康的指标、方法和模型亟须改进和创新,要充分体现喀斯特地区的特殊性和模型方法的匹配性,提高监测数据的时空分辨率,特别是亟须建立喀斯特社会-生态系统耦合模型,准确刻画出喀斯特生态系统对气候变化和人类活动的响应过程,提升诊断模型的准确度和可预测性.总之,本文系统总结了诊断中国喀斯特生态系统健康与可持续性的方法和取得的重大进展,并进一步从“岩-土-水-石-生”的角度提出了未来的研究方向和突破重点,以期为维护喀斯特地区的生态安全和可持续发展提供科技支撑.

我国西南喀斯特生态修复的十大问题与对策

西南喀斯特地区是美丽中国建设的重点和难点区域之一,其中包括土壤侵蚀、坡耕地比例、水资源污染、岩溶干旱、生态修复、协同碳汇、城市化生态效应、石漠化治理指标、生物多样性及可持续性评估等方面的问题。文章将喀斯特地区生态修复实践过程中积累的知识综合成土壤侵蚀、坡耕地比例、水资源污染、岩溶干旱、生态修复、协同碳汇、城市化生态效应、石漠化治理指标、生物多样性及可持续性评估等10个方面的问题和解决措施。它们有助于解释在喀斯特生态修复方面实现可持续性所面临的挑战,进而文章也指出了解决办法。它们构成了一套核心原则,可以指导科学家、政策制定者和实践者应对喀斯特生态修复工程中的可持续性挑战。