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臭氧污染与陆地生态系统生产力

植物生态学报 2007年第2期31卷 219-230页

作者：任巍田汉勤中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 美国奥本大学林业与野生生物学院

空气污染的严重性、普遍性和不断发展的趋势及其对陆地生态系统生产力造成的重大影响已引起科学工作者的高度重视,成为一个急需解决的重要课题。对流层臭氧(O3)在空气污染现状与未来发展趋势中占据重要角色,该文重点探讨了O3对陆地生态... 详细信息

空气污染的严重性、普遍性和不断发展的趋势及其对陆地生态系统生产力造成的重大影响已引起科学工作者的高度重视,成为一个急需解决的重要课题。对流层臭氧(O3)在空气污染现状与未来发展趋势中占据重要角色,该文重点探讨了O3对陆地生态系统生产力的光合、分配、生长和产量形成等主要过程的影响及其对整个生态系统的长期效应,并评述了相关研究方法进展。主要结论包括:O3在生产力形成过程中的每个环节中都有着不同程度的负面影响,通过影响光合作用和气孔导度,减少根冠比改变碳分配量,而最终导致粮食生产和森林生物量损失率高达30%;气候变化、CO2和O3协同作用对植物影响较为复杂,有促进也有抑制;生态系统模拟已成为研究O3污染影响陆地生态系统生产力的主要方法之一,在区域评估和未来气候预测方面都具有重要作用。

关键词：空气污染臭氧陆地生态系统生产力生态系统模式

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气候变化、火干扰与生态系统生产力

植物生态学报 2007年第2期31卷 242-251页

作者：吕爱锋田汉勤中国科学院地理科学与资源研究所美国奥本大学林业与野生生物学院

综述了气候变化、火干扰与生态系统生产力之间的相互作用关系以及目前相关的研究进展。侧重介绍了气候变化与火干扰之间的相互作用关系以及火干扰对生态系统生产力的影响。气候变化通过作用于可燃物质数量、湿度和火灾天气来影响火干扰... 详细信息

综述了气候变化、火干扰与生态系统生产力之间的相互作用关系以及目前相关的研究进展。侧重介绍了气候变化与火干扰之间的相互作用关系以及火干扰对生态系统生产力的影响。气候变化通过作用于可燃物质数量、湿度和火灾天气来影响火干扰的发生频率和强度,而火干扰过程释放大量温室气体和烟尘物质反过来也会对气候变化产生影响。另外,火干扰过程改变了火烧迹地的土壤生物地球化学性质、养分循环和分配以及大气组成,进而对生态系统对CO2的吸收能力产生影响。正确理解三者之间的逻辑关系,对于我们有效地利用火管理提高区域生态系统碳吸收,减少碳排放,减缓全球变化速率,都具有重要的指导意义。

关键词：气候变化火干扰生态系统生产力火管理

土地利用/覆盖变化对陆地生态系统碳循环的影响

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植物生态学报 2007年第2期31卷 189-204页

作者：陈广生田汉勤美国奥本大学林业与野生生物学院

土地利用/覆盖变化是学术界最为关注的环境变化问题之一,它能够影响陆地生态系统的生物多样性、水、碳和养分循环、能量平衡,引起温室气体释放增加等其它环境问题。不同类型的土地利用/覆盖变化对生态系统碳循环的作用不同,由高生物量... 详细信息

土地利用/覆盖变化是学术界最为关注的环境变化问题之一,它能够影响陆地生态系统的生物多样性、水、碳和养分循环、能量平衡,引起温室气体释放增加等其它环境问题。不同类型的土地利用/覆盖变化对生态系统碳循环的作用不同,由高生物量的森林转化为低生物量的草地、农田或城市后,大量的CO2将释放到大气中。全球土地利用/覆盖变化具有很强的空间变异性,对生态系统碳循环的影响同样具有明显的空间差异:热带地区的土地利用/覆盖变化造成大量的碳释放,而中高纬度地区土地利用/覆盖变化则表现为碳汇。目前,土地利用/覆盖变化引起的生态系统碳循环变化主要是通过模型模拟来估算的。尽管土地利用/覆盖变化及其相关过程与生态系统碳循环的关系已经比较清楚,但是,由于土地利用/覆盖变化过程复杂且影响广泛,对于如何量化两者之间的关系还存在很多不确定性。目前的量化过程主要是利用经验数据来实现的,机理性不强,使得对土地利用/覆盖变化造成的陆地生态系统CO2释放量的估测差异很大。除了进一步加强长期定位研究以获得土地利用/覆盖变化与生态系统碳循环过程的定量关系外,土地利用/覆盖变化模型与植被动态模型、生态系统过程模型的耦合也是今后模型发展的主要方向之一。采用合理的管理措施能够大量增加土地利用/覆盖变化过程中的碳储存量,降低碳释放量,因此在模型中耦合管理措施来研究土地利用/覆盖变化过程对生态系统碳循环的影响是未来几年的工作重点。

关键词：土地利用/覆盖变化陆地生态系统模型碳循环碳源/汇

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全球变化生态学:全球变化与陆地生态系统

植物生态学报 2007年第2期31卷 173-174页

作者：田汉勤万师强马克平美国奥本大学林业与野生生物学院中国科学院植物研究所植被与环境变化重点实验室北京100093

工业革命以来,伴随着人类社会的飞速发展,地球系统的物质循环也在不断加速,与此同时,大量的工业污染物和有害废弃物累积于大气、水体、土壤和生物圈中,如氟里昂积存于大气中,有机化合物富集于水生生物体内,化石燃料燃烧释放的污染物和... 详细信息

工业革命以来,伴随着人类社会的飞速发展,地球系统的物质循环也在不断加速,与此同时,大量的工业污染物和有害废弃物累积于大气、水体、土壤和生物圈中,如氟里昂积存于大气中,有机化合物富集于水生生物体内,化石燃料燃烧释放的污染物和温室气体进入大气、水体、土壤和生物体等。

关键词：陆地生态系统全球变化生态学工业污染物地球系统生物体内有害废弃物有机化合物

中国植被碳通量与氮沉降通量百年尺度时空变化及其与气候的关系

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中国科学：地球科学 2020年第5期50卷 693-710页

作者：高冬冬丹利范广洲田汉勤彭静杨秀静杨富强李悦悦中国科学院东亚区域气候-环境重点实验室中国科学院大气物理研究所北京100029 成都信息工程大学大气科学学院成都610225 International Center for Climate and Global Change Research Auburn UniversityAL 36849USA 中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

利用7个地球系统模式的植被净初级生产力(NPP)对中国地区1901~2005年植被碳通量的时空变化进行了研究,并结合气候因子分析了NPP的变化与气温、降水和辐射的关系;文章还进一步研究了中国地区1901~2005年氮沉降通量NHx、NOy的时空变化,并... 详细信息

利用7个地球系统模式的植被净初级生产力(NPP)对中国地区1901~2005年植被碳通量的时空变化进行了研究,并结合气候因子分析了NPP的变化与气温、降水和辐射的关系;文章还进一步研究了中国地区1901~2005年氮沉降通量NHx、NOy的时空变化,并分析了NHx、NOy的变化与气温、降水和NPP的关系.结果表明:(1)近百年来中国地区NPP呈现上升趋势,模式集合平均的趋势系数为0.88, NPP的分布趋势总体呈现出北低南高,由西北到东南逐渐增加的特征.温度、降水、光照在该梯度方向上均有利于植物生长,其中模式集合平均NPP与气温、降水、长波辐射和短波辐射相关系数分别为0.88、0.73、0.91和0.67.(2)近百年来中国地区NHx、NOy呈现上升趋势,其中趋势系数分别为0.98和0.98,且通过了99.9%的信度检验. NHx和NOy总体呈现出北低南高,由西北到东南呈阶梯状逐渐增加的特征.(3) NHx和NOy与气温之间的相关系数空间分布大体相似,只是数值略有差异,与气温相关系数空间分布从东到西是正相关-负相关-正相关相间的分布;NHx和NOy与降水之间的相关系数空间分布也是大体相似,但降水相关系数空间分布相对比较复杂,在季风区从北到南呈正相关-负相关-正相关-负相关-正相关的相间分布,非季风区从东到西呈负相关-正相关-负相关-正相关的相间分布.(4) NHx和NOy与NPP之间的相关系数空间分布总体一致,与NPP相关系数空间分布相对比较复杂,其中模式集合平均的分布在东北地区和西南地区为正相关值区,其他地区是正相关与负相关交替分布.

关键词：净初级生产力(NPP) 气温降水 NHx NOy

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干旱对陆地生态系统生产力的影响

植物生态学报 2007年第2期31卷 231-241页

作者：田汉勤徐小锋宋霞美国奥本大学林业与野生生物学院中国科学院地理科学与资源研究所

该文综述了干旱对陆地生态系统生产力的影响,分析了其影响机制,并总结了植被对干旱的响应与适应及其机理机制。干旱通过抑制光合作用来降低陆地生态系统总初级生产力,干旱还可以降低生态系统的自养呼吸和异养呼吸。同时干旱还可以通过... 详细信息

该文综述了干旱对陆地生态系统生产力的影响,分析了其影响机制,并总结了植被对干旱的响应与适应及其机理机制。干旱通过抑制光合作用来降低陆地生态系统总初级生产力,干旱还可以降低生态系统的自养呼吸和异养呼吸。同时干旱还可以通过影响其它干扰形式来间接影响陆地生态系统生产力,如增加火干扰的发生频率和强度,增加植物的死亡率,增加病虫害的发生等。在生态系统水平上干旱可以降低碳固定,减弱碳汇功能,甚至把生态系统从碳汇改变成碳源。目前生态系统水平上的干旱影响研究主要通过两种方法实现,一种是模型模拟,另一种就是大型模拟实验。作为陆地生态系统生产力的实现者,在干旱胁迫条件下,植物也会采取积极的适应策略以减弱干旱对生态系统生产力的影响,其适应策略主要分以下3种:在一些周期性发生干旱的地区,植物会调整生长期以避开干旱或通过休眠来减弱干旱所造成的伤害;还有一些植物会通过调节体内的代谢过程,改变一些生理特性来抵御干旱;而长期生活在干旱条件下的植物则通过进化来改变了自身的生理生化代谢过程,形成耐旱机制。目前,植物对干旱响应的分子学机制,以及生态系统水平上对干旱的响应和适应仍然是薄弱的领域,也必然成为未来研究的重点。

关键词：干旱全球变化陆地生态系统生产力适应

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陆地生态系统氮沉降增加的生态效应

植物生态学报 2007年第2期31卷 205-218页

作者：吕超群田汉勤黄耀中国科学院地理科学与资源研究所美国奥本大学林业与野生生物学院中国科学院大气物理研究所北京100029

人类活动在全球范围内极大地改变着氮素从大气向陆地生态系统输入的方式和速率,人为固定的氮素正在不断积累,并对生态系统的结构和功能产生显著影响。该文从以下几个方面综述了大气氮沉降增加对陆地生态系统的影响:1)氮输入增加可能影... 详细信息

人类活动在全球范围内极大地改变着氮素从大气向陆地生态系统输入的方式和速率,人为固定的氮素正在不断积累,并对生态系统的结构和功能产生显著影响。该文从以下几个方面综述了大气氮沉降增加对陆地生态系统的影响:1)氮输入增加可能影响植物生产力和生态系统碳蓄积能力,生态系统响应的方向和程度取决于系统的初始氮状况(氮限制或氮饱和)以及当地的植被和土壤特征;2)持续氮输入有可能改变土壤氮循环过程,降低土壤固持氮的能力,甚至导致土壤酸化、盐基离子损耗,进而影响到土壤有机碳的分解;3)高的氮沉降速率和持续氮输入都可能加速含氮痕量气体的释放,但其影响程度受生态系统初始状态的影响(例如磷限制和氮限制);4)氮沉降增加会影响生态系统的物种丰富度、植物群落结构和动态,促进森林扩张,改变菌根真菌的物种多样性;5)持续氮输入带来的植物群落结构和植物生理特征的变化可能影响昆虫取食特性,进而通过食物链改变生态系统的营养结构;6)氮沉降增加对生态系统的影响并不是孤立存在的,它与CO2浓度升高和O3浓度变化有协同作用,但难以从其协同效应中区分出各自的影响。最后,该文总结了我国的氮沉降研究现状,并对今后的研究前景提出了展望。

关键词：氮沉降陆地生态系统氮限制氮饱和碳固定

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全球变化对生态系统服务的影响研究进展

中国基础科学 2020年第3期22卷 25-30页

作者：傅伯杰田汉勤陶福禄赵文武王帅中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

全球变化通过改变生态系统结构和功能,显著影响了全球生态系统服务的提供,严重威胁了人类的生存环境及社会经济的可持续发展。全球变化对生态系统服务影响项目旨在建立全球尺度主要生态系统服务的评估方法;阐明全球变化背景下主要生态... 详细信息

全球变化通过改变生态系统结构和功能,显著影响了全球生态系统服务的提供,严重威胁了人类的生存环境及社会经济的可持续发展。全球变化对生态系统服务影响项目旨在建立全球尺度主要生态系统服务的评估方法;阐明全球变化背景下主要生态系统的变化规律及驱动机制;揭示气候变化对生态系统生产力与碳固持、水源涵养、土壤保持等生态系统调节服务的影响机制和效应;提出适应全球气候变化的生态系统管理对策。项目自2017年启动以来,针对全球变化对生态系统的影响与作用机理,围绕拟解决的3个关键科学问题,取得了系列进展。本文按照生态系统变异及其驱动机制、生态系统调节服务及其影响因素以及全球生态功能区划方法与生态系统管理策略3个方面总结了主要成果和进展。

关键词：全球变化碳固持水源涵养土壤保持可持续发展目标

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气候变暖对陆地生态系统碳循环的影响

植物生态学报 2007年第2期31卷 175-188页

作者：徐小锋田汉勤万师强中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 美国奥本大学林业与野生生物学院中国科学院植物研究所北京100093

作为全球变化的主要表现之一,气候变暖对全球陆地生态系统碳循环的影响巨大,揭示这一作用对于精确理解碳循环的过程和相关政策的制定具有重要的指导意义。该文综述了此领域近十几年来的主要研究工作,总结了陆地生态系统碳循环对气候变... 详细信息

作为全球变化的主要表现之一,气候变暖对全球陆地生态系统碳循环的影响巨大,揭示这一作用对于精确理解碳循环的过程和相关政策的制定具有重要的指导意义。该文综述了此领域近十几年来的主要研究工作,总结了陆地生态系统碳循环对气候变暖响应的主要内部机制及其过程,简述了相关模型的发展及其主要应用,并指出以往研究中存在的主要问题以及未来研究的主要方向。在气候变暖条件下,陆地生态系统碳循环的变化主要体现在以下几个方面:1)低纬度地区生态系统NPP一般表现为降低,而在中高纬度地区通常表现为增加,而在全球尺度上表现为NPP增加;2)土壤呼吸作用增强,但经过一段时间后表现出一定的适应性;3)高纬度地区的生态系统植被碳库表现为增加趋势,低纬度地区生态系统植被碳库变化不大,或略微降低,在全球尺度上表现为植被碳库增加;4)地表凋落物的产量和分解速率增加;5)土壤有机碳分解加速,进而减少土壤碳储存,同时植被碳库向土壤碳库的流动增加从而增加土壤碳库,这两种作用在不同生态系统的比重不同,在全球尺度上表现为土壤碳库的减少;6)尽管不同生态系统表现各异,总体上全球陆地生态系统表现为一个弱碳源。生物物理模型、生物地理模型和生物地球化学模型陆续被开发出来用于研究工作,并取得了一定的成果,但是研究结果仍然存在很大的不确定性。在未来的数年甚至是数十年间,气候变暖与全球变化的其它表现间的协同影响将是下一步的研究重点,气候变暖和陆地生态系统间的双向反馈作用机制是进行更准确研究的理论基础,生态系统结构和功能对气候变化的适应性是准确理解和预测未来气候情景下陆地生态系统碳循环的前提。

关键词：气候变暖陆地生态系统碳循环模型