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1草原生态系统对气候变化的响应

(1)凋落物分解速率对气候变化的响应

利用海拨高度引起的温度梯度,结合网袋法研究了气候变化对草甸草原、羊草草原和大针茅草原混合凋落物分解过程的可能影响,结果表明:在气温升高2.7oC,降水量基本保持不变的条件下,3种草原凋落物的分解速率分别提高了15.38%,35.83%和6.68%;而在气温升高2.2oC或更高时,降水量减少20%或更高的条件下,3种草原凋落物的分解速率将降低。

(2)土壤氮素矿化作用对气候变化的响应

基于盖顶PVC管法,将锡林河流域海拨1469米处的草甸草原原状土柱分别移植到海拨1187米和960米低海拨处培养以研究温度变化对土壤氮素的净氨化速率、净硝化速率和净矿化速率的可能影响,对一个生长季培养的结果分析表明:试验所选3个地点,从高海拨至低海拨的年均气温分别为-0.5oC,2.2oC和4.4oC,移植培养草甸草原土壤氮素的净氨化速率分别为0.05mgN·kg-1·m-1,0.76mgN·kg-1·m-1和0.26mgN·kg-1·m-1;净矿化速率分别为0.10mgN·kg-1·m-1,0.89mgN·kg-1·m-1和1.35mgN·kg-1·m-1。由此可见,未来全球变暖将可能促进草甸土壤氮素的净矿化作用,从而对陆地生态系统生产力产生影响。

(3)典型草原生态系统对全球变化的响应

基于国际著名的草地生态系统模型CENTURY模型,结合气候变化的情景预测,探讨了全球变化对内蒙古锡林河流域羊草草原和大针茅草原的可能影响,结果表明:气候变化将导致羊草草原和大针茅草原初级生产力和土壤有机质含量的显著下降,且羊草草原下降幅度略大于大针茅草原,从而对锡林河流域的畜牧业带来不利影响;在同时考虑CO2浓度倍增作用时,羊草草原和大针茅草原初级生产力下降的幅度显著降低,土壤有机质含量下降幅度也略有减少;CO2浓度倍增对于土壤有机质含量的变化没有直接的影响。

(4)草甸草原生态系统对全球变化的响应

基于国际著名的草地生态系统模型:CENTURY模型对气候变化、气候变化对松嫩平原羊草草原的可能影响进行了研究,结果表明:人类活动(割草和放牧)和气候变化都会明显影响羊草草原,但人类活动产生的影响更为显著,尤其是重牧将造成羊草草原土壤有机碳和群落生物量显著降低。因此,制定合理的放牧和割草措施对于维持草场的可持续发展具有重要意义。         

2中国主要森林生态系统公益(Ecosystem Services)的评估

为使生态系统管理有定量指标以及定量评估全球变化的影响,根据全国第3次森林资源清查资料(1984-1988)及森林生态系统公益评估指标体系计算了我国38种主要森林类型生态系统的公益,其总价值约117.4亿美元,其中以森林生态效益(包括气候控制、扰动控制、水分控制、水分供应、侵蚀控制、土壤建成、营养循环、废物处理、生物控制和消遣娱乐)贡献最大(占约80%),而原材料(包括木材、燃材、饲料)的贡献仅占15%,反映出森林生态效益的显著性。研究还发现,森林生态系统公益价值(Va)与其生产力(NPP)具有良好的相关性:Va=Exp(108.21NPP0.93), R2=0.844。

3东北森林生态系统对气候变化的响应

(1)阔叶红松林对气候变化的响应

基于建立的森林动态模型BKPF,结合美国地球流体动力学实验室(GFDL)的大气环流模式(GCM)对未来50年气候变化的预测结果:温度增加4.0oC,降水增加8.7%,CO2浓度线性增加到现在的一倍,达到700ppm,模拟研究了典型红松针阔叶混交林对于气候变化和CO2浓度倍增的反应,结果表明:在气候变化50年后,现存的天然红松林林木总数将减少20%以上,地上部分生物量将减少90%,蒙古栎的生物量占据林分的57%,林分生产力略较现在气候条件下高4%,但主要以蒙古栎、山杨、白桦为主;林分叶面积指数大幅度减少,表明耐旱树种将是未来该地区的优势树种;黑龙江省伊春地区红松针阔叶混交林采伐迹地上森林演替在未来50年后红松和硬阔叶树的数量增加,落叶松、山杨与白桦减少,林分密度略有降低,林分生产力增加约7-28%,林分地上部分总生物量增加约15-24%,叶面积指数约增加5-8%,表明气候变化有利于采伐迹地阔叶红松林恢复。

根据NEWCOP模型模拟长白山北坡红松阔叶林对于气候变化(GFDL)的反应结果表明:红松、紫椴将在100年内消失,林分生物量由目前的250t·hm-2·a-1大幅度下降到100t·hm-2·a-1;到200年时,林分生物量将恢复到150 t·hm-2·a-1,但林分主要树种为水曲柳、沙松冷杉和蒙古栎。基于NEWCOP模型模拟的小兴安岭地区阔叶红松林对气候变化(GFDL)的反应结果表明:小兴安岭森林对气候变化具有敏感性,在未来100年现存森林可能有一个快速衰退过程,随后可恢复为落叶阔叶树(如蒙古栎)为主要树种的森林,从而取代目前针叶树种在森林树种组成的优势地位。

(2)东北森林生态系统对气候变化的响应

基于NEWCOP模型,结合GFDL和GISS的大气环流模式(GCMs)对大气CO2浓度倍增下气候变化的预测结果,模拟了中国东北森林生态系统对气候变化的响应,结果表明:中国东北森林的种类组成将发生很大的变化,落叶阔叶树将取代目前在长白山、小兴安岭的红松和大兴安岭的兴安落叶松,成为东北森林的主要树种;而针叶树将在地带性森林中占很小的比重,阔叶树中的蒙古栎将成为小兴安岭和大兴安岭的主要树种。东北地区适于森林生长的区域将大幅度减少,这些变化主要发生在气候变化的过渡期。东北森林对不同的气候变化情景有不同响应,但总的趋势是未来东北森林中落叶阔叶树的比例将大幅度增加。这一研究对于我国东北地区在全球变化背景下合理地选择造林树种及制定现有森林的保护经营策略具有重要的参考价值。  

4中国东北样带自然植被净第一性生产力对气候变化的响应

基于综合模型研究了中国东北样带自然植被净第一性生产力对于气候变化(Pa+20%, Ta+2%;Pa+20%, Ta+4%)的反应,结果表明:中国东北样带自然植被净第一性生产力的分布趋势是自东向西逐渐减小;在全球增暖条件下自然植被的生产力均有所增加,湿润地区增加幅度较大,而在干旱半干旱地区增加幅度较小。研究还表明限制我国自然植被净第一性生产力的主要原因在于水分供应不足。  

5土地利用/覆盖变化对气候的反馈作用

基于地球表面的热量和水分平衡方程探讨了土地利用/覆盖变化对于气候的反馈作用,研究指出:植被对于全球气候变化有减缓作用,植被的存在将使一地的径流量减少,增加保水能力,对于一地降水量无显著影响,而对气候变化的作用是增温还是降温须视具体地点的情况而定。对中纬度地区,当下垫面反射率变化与迳流量的变化满足:f=5α×10-4 g/(cm2 ·min)时,地表温度并不因下垫面的变化而变化,这表明在制订全球变化对策时应因地制宜。    

    

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