青藏高原草本沼泽植被净初级生产力时空变化及其对气候变化的响应

青藏高原是我国重要的草本沼泽分布区,该地区草本沼泽对于东亚生态安全及碳循环具有重要的意义。植被净初级生产力(NPP)是反映生态系统固碳能力的重要指标,气候变化能够显著影响植被NPP。在全球气候变化背景下,青藏高原草本沼泽植被NPP的时空变化及对气候响应机理尚不明确。利用2000―2020年NPP数据和气象数据,对青藏高原草本沼泽植被NPP的时空变化及其对气候变化的响应进行分析。研究表明:青藏高原草本沼泽植被NPP多年平均值为122.80 g C/m^(2),在2000—2020年青藏高原草本沼泽植被年NPP总体呈现显著增加趋势(0.79 g C m^(-2)a^(-1)),其中增加趋势最为显著的地区集中于研究区北部。研究发现青藏高原草本沼泽植被NPP主要受年均气温影响,年均降水对青藏高原草本沼泽植被NPP的影响并不显著。在不同季节,夏季和秋季升温均能够显著增加沼泽植被NPP,其中夏季夜晚最低温升高对青藏高原草本沼泽植被生长的促进作用比白天最高温升高更显著。在全球昼夜不对称增温背景下,未来模拟青藏高原草本沼泽植被NPP时,需重点关注白天和夜晚温度变化对草本沼泽植被生长的不同影响。研究结果有助于评估青藏高原草本沼泽植被固碳潜力,并为青藏高原沼泽生态保护提供科学依据。

中国草原区植被变化及其对气候变化的响应

利用1982~2006年GIMMS NDVI和气象数据,探究中国草原区植被变化及对气候的响应。结果表明,近25 a中国草原区植被覆盖总体呈上升趋势,但季节变化空间差异明显。春季温度对温带典型草原、高寒草甸草原和高寒典型草原植被生长有重要影响,而夏季和秋季温度同样对高寒草甸草原影响显著;夏季降水增多能明显促进夏季温带荒漠草原植被生长。除8月份以外,温带草原5~9月NDVI均与前一个月降水显著正相关;在生长季内,高寒草原NDVI与同期温度显著正相关,但8月份除外。此外高寒草原植被在生长最旺盛时期对降水变化存在1~3个月滞后期。

东北地区植被NDVI变化及对气象因子的响应

根据1998—2008年东北地区SPOT-VGT NDVI数据和气象数据,分析了11年来东北地区植被年均NDVI变化及其与气象因子的相关性,并对不同植被生长季NDVI变化及其与气象因子的相关性和滞后性进行了研究.结果表明:近11年来东北地区植被总体状况较好,绝大部分地区植被未发生明显变化;植被年均NDVI受温度、降水影响较为显著,且温度影响程度高于降水,降水影响程度北部地区高于南部;东北地区不同植被生长季NDVI值不同,植被生长状况变化不同,但变化幅度较小;植被生长季NDVI受同期温度和降水影响显著,在旬的尺度上表现更为明显,其中温度对植被影响更大;东北地区植被NDVI对温度的响应存在10～20d的滞后期,对降水的响应存在约20d的滞后期.

长春市木本植物春季物候对气候变化的响应

根据中国物候观测网络长春观测站点的物候资料及国家气象中心提供的气象资料,采用相关分析、多元回归分析和数学模拟方法,分析了2003—2010年长春市木本植物春季物候与温度、日照、降水之间的相关关系,建立了模拟和预报4种木本植物开花始期的模型。结果表明:在各种气候因子中,温度对春季物候影响最大,日照、降水影响不显著;温度对春季物候影响集中在物候期前2个月,温度升高,春季物候期提前。春季物候期持续日数与1、2月份温度有关,分别与芽萌动期和展叶期成正相关和负相关。开花始期回归模型预测值与物候观测数值拟合较好,表明可以使用回归模型对长春几种木本开花期进行预测。

青藏高原沼泽湿地植被NDVI时空变化及其对气候变化的响应

基于2000-2017年逐旬MODIS NDVI数据和逐月气温、降水数据,分析了青藏高原不同类型沼泽湿地植被生长季NDVI时空变化特征及其对气候变化的响应。研究结果表明:青藏高原沼泽植被生长季多年平均NDVI自西北向东南逐渐增加;沼泽植被生长季平均NDVI在2000-2017年总体呈现显著上升趋势(0.010/10a),生长季NDVI呈上升趋势的面积占整个研究区面积的78.25%。青藏高原沼泽植被生长季NDVI与降水量总体上呈现弱的相关性,表明降水并不是影响该地区沼泽植被生长的主要因素。青藏高原沼泽植被生长主要受气温影响,气温升高能明显促进沼泽植被的生长。此外,发现白天和夜晚温度升高对青藏高原沼泽植被生长具有不对称性影响,其中夜晚增温对沼泽植被生长的促进效果更加显著。在全球白天和夜晚不对称增温的背景下,白天和夜晚温度对青藏高原沼泽植被的不对称影响应当引起重视,尤其是在利用模型模拟未来气候变化对该地区沼泽植被影响时。

退化草地补播草木樨、黄花苜蓿的生产力和土壤碳截获潜力

通过对补播两年后的草木樨(Melilotus suaveolens)、黄花苜蓿(Medicago falcate)等5种群落的群落组成、生产力以及土壤有机碳储量的调查,分析了5种群落类型的土壤碳储量及群落生产力,探讨了补播对退化草地土壤碳截获及群落生产力的影响。结果表明,1)补播显著提高了退化草地的碳截获能力(P<0.05)。补播深根系牧草——草木樨、黄花苜蓿群落的土壤碳储量明显高于退化的芦苇(Phragmites australis)群落,而自然演替的羊草(Leymus chinensis)和轻度退化的虎尾草(Chloris virgata)群落介于二者之间,表现为芦苇<虎尾草<羊草<草木樨<黄花苜蓿;2)土壤有机碳储量和含量具有明显的垂直分布特征,且各群落之间差异明显;3)补播改善了群落组成,大大提高了群落生产力(P<0.05),其整体变化趋势为虎尾草<芦苇<羊草<黄花苜蓿<草木樨。我国草地面积大,补播可能是实现退化草地恢复和固碳功能的最经济和最具操作性的途径之一。

密度对尖头叶藜生物量分配格局及异速生长的影响

植物器官指示植物不同的功能,而植物器官生物量分配比例的变化表征了植物对资源获取能力的调整。在植物生长发育过程中,植物各器官呈一种明显的异速生长规律。利用异速生长分析方法,通过模拟不同密度(16、44.4、100、400株/m^2)下尖头叶藜(Chenopodium acuminatum)的生长特性,研究密度对尖头叶藜器官生物量分配格局及异速生长的影响。结果表明,随密度增加,尖头叶藜地上和地下器官都存在不同程度的竞争:其中,根和主茎生物量分配增加,茎和地上生物量分配减少,而叶和繁殖生物量分配不随密度变化而变化。研究发现,尖头叶藜各器官间具有显著的异速生长关系:其中叶∶主茎、根∶地上部分、根∶茎、根∶主茎、繁殖器官∶地上部分及繁殖器官∶根生物量间的异速生长不随密度变化而变化,属于表观可塑性;而叶∶地上部分、叶∶根、叶∶茎、茎∶地上部分、主茎∶地上部分、繁殖器官∶茎、繁殖器官∶主茎生物量间具有极显著的异速生长关系,异速指数和个体大小显著受密度变化影响,属于真正可塑性,这表明密度能够影响尖头叶藜各器官的生长变化。尖头叶藜叶∶主茎、叶∶根及主茎∶地上部分生物量间的异速指数在D4-密度时与3/4差异不显著(P>0.05),符合生态代谢理论,而在D1—D3密度时与3/4差异显著(P<0.05),表明充分竞争的植株更符合代谢理论,而竞争不激烈的植株对资源的投入具有物种特异性。

种群密度对大果虫实形态特征与异速生长的影响

为揭示种群密度与植物形态特征、器官生物量间的异速生长关系,阐明植物在退化土地恢复过程中的适应策略,以大果虫实为材料,通过异速生长分析方法,研究种群密度对其形态特征、生物量分配与异速生长的影响。结果表明,种群密度对大果虫实的株型构建产生了显著地影响。随着密度增大,大果虫实株高呈减小趋势,其分枝数及分枝长度明显减小。大果虫实各器官生物量随密度增大而显著减小。随密度增大,茎和繁殖器官生物量分配呈减小趋势,根和叶片生物量分配呈增大趋势。这与最优化分配理论中水分、营养物质及光资源受限时的情况一致。密度对大果虫实株高:根生物量间异速生长具有显著影响,且对株高与器官生物量间异速指数和个体大小产生了极显著影响。密度对根:地上部分、叶片:根、繁殖器官:根生物量间的影响属于表观可塑性,而对根:茎、茎:地上部分、叶:其他器官及繁殖器官:其他器官生物量间的影响属于真正可塑性,说明密度改变了大果虫实的株型发育系统,并影响各器官间的异速生长,进而权衡器官生物量分配以完成生活史。

种群密度对沙米异速生长的影响

植物各器官之间的异速生长关系决定了植物的生活史对策,进而影响种群内个体之间的共存和生物多样性的维持。传统方法无法区分植物性状对其的响应是环境造成的,还是由于个体大小差异造成的,而异速生长分析能够解决这一问题。为此,本研究利用异速生长分析方法,通过模拟沙米在退化草地恢复过程中不同的种群密度(16,44.4,100和400株/m^2),研究其各器官之间的异速生长关系。结果表明,沙米各器官之间都具有显著的异速生长关系:其中根和地上、根和主茎、叶和根、主茎和地上等器官生物量之间的变化不随种群密度的变化而变化,属于表观可塑性;根和茎、茎和地上、叶和茎等器官生物量之间的异速生长及生物量比值均受种群密度的显著影响,属于真正可塑性,这表明种群密度变化的确影响了沙米的生长变化。研究同时发现,沙米叶和地上生物量之间的异速指数仅在44.4株/m2种群密度下接近于0.75,即叶生物量与个体大小呈3/4次幂关系,符合生态代谢理论,而在其他密度时异速指数与0.75有显著差异(P<0.001),表明环境变化可能会导致沙米生长策略发生改变。种群密度对沙米繁殖和其他器官之间的异速生长关系影响不显著,表明在不同种群密度下,沙米仍保持相同的繁殖策略;然而种群密度在沙米生育期对繁殖和其他器官之间的异速常数和个体大小均产生了极显著的影响。因此,在探讨繁殖器官与个体大小的关系时,还需要关注植物生育期的变化,只有生育期相同的时候,才能比较不同研究之间的差异。

东北长春民用散煤燃烧大气污染物排放清单研究

民用散煤燃烧是大气污染的重要来源,由于民用散煤活动水平获取难度较大,目前有关民用散煤燃烧大气污染物排放量的研究较少。计算了2016年长春6个城区内民用散煤燃烧产生的CO、SO2、NOx、PM2.5、PM10、挥发性有机化合物(VOCs)的排放量,编制了民用散煤燃烧大气污染物排放清单,并分析了大气污染物排放的时空分布特征。结果表明:长春城区燃煤棚户区共计287处,总面积26.64km2,棚户区户均燃煤量约为2.1t/户,住户燃煤比在0.6~0.8;2016年长春城区民用散煤CO、SO2、NOx、PM2.5、PM10、VOCs的排放量分别为12462、329、142、961、1201、356t,CO为长春地区民用散煤燃烧主要污染物,占民用散煤燃烧污染物总排放量的80.7%;长春各城区民用散煤燃烧总排放量为绿园区>宽城区>朝阳区>双阳区>二道区>南关区;大气污染物排放日变化峰值在6:00—7:00、12:00、19:00;民用散煤燃烧污染物排放的周变化差异不大,周末排放量较工作日稍高;采暖期大气污染物排放的月变化与气温的变化同步,排放量呈现1月>12月>2月>11月>3月>10月>4月的变化规律。

中国植被类型区大气增温趋势及其不对称性研究

利用1962～2011年中国各植被类型区的452个站点的气温资料,分析了各植被类型区的年平均温度和极端温度随时间的变化趋势。结果表明：（1）过去50 a间,中国各植被类型区年平均气温、年平均最高温、年平均最低温都显著升高,并且最低温增温速度快于最高温增温速度,呈温差减小的不对称增温趋势;同时,寒冷地区增温速度高于温暖地区的增温速度,其中寒温带森林的增温幅度超过亚热带森林的2倍。近30 a间,寒温带森林区和温带森林区增温速度减缓,其他各植被类型区增温速度加快,呈现出热带、亚热带地区增温速度高于温带、寒温带地区的空间特点;（2）最高温增温速度在变快,最低温增加速度在变慢,多个植被类型区的最高温增温速度高于最低温增温速度,呈现出一种新的不对称增温趋势,即最高温与最低温间的温差在加大;（3）过去50 a和近30 a间,生长季和非生长季的温度变化多样,并分别对年平均温度产生了不同的影响,而生长季和非生长季温度的不同变化分别决定于其最高温和最低温的多样变化。

1961~2018年长白山区不同等级降水时空变化特征

在全球气候变化影响下,长白山区的降水量发生着显著的变化,降水强度也发生着不同程度的变化。明确长白山区不同等级降水的降水量和降水天数的变化趋势对于揭示长白山区水资源演变规律具有重要意义。本研究基于长白山区气象观测站点的逐日降水数据,选取不同等级降水指标,分析了1961~2018年长白山区不同等级降水时空变化特征。结果表明:近60年,长白山区年均降水量呈现不显著的下降趋势(−0.31 mm/a),降水天数呈现显著的下降趋势(−0.16 mm/a),平均降水强度呈现不显著的上升趋势。不同等级降水变化主要体现为:小雨、中雨和大雨年均降水量和降水天数呈现下降趋势,而暴雨年均降水量和降水天数呈现不显著的增加趋势。长白山区年均降水量和降水天数的减少主要受小雨、中雨和大雨降水量和降水天数的减少影响。不同季节降水变化方面,长白山区春冬季降水量呈增加趋势,夏季和秋季降水量和降水天数均呈下降趋势。

中国柯本气候分类

利用中国734个气象站点1957—2016年的气温和降水量数据,结合柯本气候分类,采用薄板样条插值法,研究中国柯本气候分类的时空分布及变化特征。结果表明:1957—2016年中国包括5个气候带,其中赤道气候带(0.17%)包括热带季风和热带疏林草原气候,干旱气候带(41.38%)包括冷性沙漠和冷性草原气候,暖温气候带(25.53%)包括热夏冬干暖温、温夏冬干暖温、热夏常湿暖温以及温夏常湿暖温气候类型,冷温气候带(28.44%)包括热夏冬干冷温、温夏冬干冷温、冷夏冬干冷温、热夏常湿冷温、温夏常湿冷温以及冷夏常湿冷温气候类型,极地气候带(4.48%)仅有苔原气候。在此60 a,气候变化主要体现在冷温气候带向干燥气候带和暖温气候带的转移,以及冷温气候带中冷夏向温夏的转移和温夏向热夏的转移。

2018年度地理学基金项目评审与成果分析

2018年地理学科申请代码发生了大规模调减,指出了地理学科资助体系这一变化带来的挑战。分析了2018年地理学基金项目评审的主要特点,针对反映出的问题提出了改进建议,在对2017年底结题项目资助成果进行分析的基础上,择优对代表性项目进行了简要介绍。

中国温带草原植被NDVI时空变化及其对气候变化的响应

为探究中国温带草原植被变化及其对气候变化的响应规律,本文利用1982—2015年逐月气象数据和逐旬GIMMS NDVI数据,分析了中国温带草原区不同类型草原植被NDVI变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:中国温带草原植被生长季NDVI在1982—2015年总体呈增加趋势,增加速率为0.008 (10 a^(-1));在生长季内的不同季节,温带草原植被NDVI均呈增加趋势,但存在一定的空间差异;生长季内,降水是中国温带草原植被生长最重要的影响因子,春季和夏季降水的增多明显促进温带草原3种类型植被的生长;在气温影响方面,春季夜晚最低温的升高对于所有类型温带草原植被生长均有促进作用,而春季和秋季白天最高温的升高能够明显促进温带草甸草原和典型草原植被的生长。本研究发现,夏季夜晚最低温和白天最高温对中国温带草原植被有不对称的影响,夜晚最低温的增加会促进植被的生长,而白天最高温的增加对植被生长起到抑制作用。

近50年来吉林西部半干旱区气候变化特征

根据吉林省西部地区6个具有代表性的气象站1961-2010年间的逐日气温、降水数据,运用趋势分析、小波分析和Mann-Kendall检验等统计方法,对吉林省西部半干旱区气候变化特征进行了分析。研究表明:近50年来,吉林西部半干旱区气温存在明显的增温趋势,以冬季气温升幅最大;降水则呈现减少趋势,夏季表现尤为明显。在不同的时间尺度上,气温、降水的变化趋势存在差异,年平均气温主要有5a左右,12a左右和30a以上的震荡周期,并在1989年发生突变;年平均降水主要有5a左右,30a左右的震荡周期,年际交替频繁。通过分析干燥度指数,吉林西部半干旱区干燥度指数主要存在6a左右、10a左右和35a左右震荡周期,并在1997-2002年之间发生突变,干燥程度总体呈现上升趋势,但上升趋势不明显,上升幅度自西向东逐渐减小。

中国草本沼泽植被地上生物量及其空间分布格局

草本沼泽是沼泽湿地生态系统中分布最广的沼泽类型,具有涵养水源、调节气候、储碳固碳、提供珍稀物种栖息地等重要生态功能.草本沼泽的固碳功能在减缓气候变暖,维持区域环境稳定性等方面发挥着关键作用.植被生物量是反映湿地固碳能力的重要指标,明确沼泽湿地植被生物量可为估算沼泽湿地碳储量及固碳能力提供科学基础.文章利用全国草本沼泽植被地上生物量实地调查数据,结合中国沼泽湿地分布数据集,首次从全国尺度对中国草本沼泽植被地上生物量及其空间分布格局进行了研究.结果表明:中国草本沼泽总面积为9.7×10^(4)km^(2),草本沼泽植被地上生物量平均密度为(227.5±23.0)g C m^(-2)(95%置信区间,下同),总地上生物量为(22.2±2.2)Tg C(1Tg=10^(12)g).中国草本沼泽植被地上生物量密度总体表现东北和青藏高原地区低、华北中部和滨海地区高的特点.在中国不同沼泽分布区,草本沼泽植被地上生物量平均密度从小到大依次为:温带湿润半湿润沼泽区((182.3±49.3)g C m^(-2))<青藏高原沼泽区((243.9±26.6)g C m^(-2))<温带干旱半干旱沼泽区((300.5±73.2)g C m^(-2))<亚热带湿润沼泽区((348.4±59.0)g C m^(-2))<滨海沼泽区((675.4±73.8)g C m^(-2)).由于草本沼泽面积的不同,不同沼泽分布区草本沼泽植被总地上生物量在温带湿润半湿润沼泽区最大((9.6±2.6)Tg C),而在滨海沼泽区最小((1.1±0.1)Tg C).中国草本沼泽植被地上生物量空间分布具有明显的非地带性特征,但在部分地区也呈现出一定的地带性规律,青藏高原草本沼泽植被地上生物量总体随海拔的升高而降低,温带湿润半湿润区和温带干旱半干旱区草本沼泽植被地上生物量随干旱程度的增加先降低后趋于平缓,温带湿润半湿润区草本沼泽植被地上生物量在年均温度越高的地区相对越大.研究结果可为精准评估沼泽湿地对气候的调节作用提供科学依据,为湿地生态系统适应性管理提供决策支持.

湿地保护和修复的基础理论及关键技术问题——第289期双清论坛

2021年10月18日至20日,由国家自然科学基金委员会地球科学部、信息科学部和计划与政策局联合主办、中国科学院东北地理与农业生态研究所协办的以“湿地保护和修复的基础理论及关键技术问题”为议题的第289期“双清论坛”在北京召开。

松嫩草原不同种群密度羊草草地生态系统有机碳分配

以松嫩草原自然生长状态下不同种群密度羊草生态系统为研究对象,采用野外取样与室内分析相结合的方法,研究其生物量分配、各构件有机碳含量及贮量、土壤有机碳含量及储量的变化特征。结果表明：随着种群密度的增加,羊草群落的根、茎、叶、根茎生物量以及根冠比无显著差异,而生殖构件生物量显著减少（P〈0.05）;种群密度对羊草构件的有机碳含量无显著影响;随着种群密度的增加,羊草生殖构件有机碳贮量显著降低（P〈0.05）,而对羊草非生殖构件无显著影响;种群密度影响土壤碳截获能力,低种群密度羊草生态系统碳截获能力更强,在土壤深层（20-100 cm）则更为显著（P〈0.05）。

松嫩草地草本植物生物多样性:物种多样性和功能群多样性

生物多样性对生态系统功能有重要的影响。作为生物多样性研究的重要方面,物种多样性和功能群多样性引起了生态学者的广泛关注。目前,有关松嫩草地的生物多样性一直缺乏全面而系统的研究。本研究通过对松嫩草地42种植物群落(涉及427个物种)的调查,全面探究了松嫩草地草本植物的生物多样性。从整体上看,松嫩草地主要以禾本科、菊科、豆科植物为主。松嫩草地优势种地上生物量在群落中占绝对优势,其地上生物量与群落地上生物量之间呈极显著正相关(R2=0.904)。不同群落之间物种多样性指数差异很大,其中最主要群落——羊草群落物种丰富度指数(2.6)最小。同时,松嫩草地不同功能群多样性指数之间差异明显,C4禾草为优势种的群落功能群多样性指数明显高于C3禾草为优势种的群落。松嫩草地功能群多样性与物种多样性之间呈极显著正相关(P<0.01),功能群多样性在一定程度上能够指示松嫩草地生态系统的生物多样性。