RCP情景下长江中下游麦稻二熟制气候生产潜力变化特征研究

基于BCC_CSM 1.1全球气候模式RCP气候情景输出的2021—2050年和基准年(1961—1990)逐日气候资料,采用机制法预估长江中下游地区稻麦气候生产潜力,并利用Theil-Sen斜率估计、MK检验和Arc GIS空间分析等方法对稻麦气候生产潜力的年际变化趋势和空间分布特征进行分析,旨在探明影响稻麦气候生产潜力变化的主要气候因子,对评价未来的作物潜在生产能力和制定气候变化的适应性策略具有重要意义。结果表明:基准气候时段下(1961—1990年),长江中下游地区稻麦气候生产潜力分别介于10000—12000 kg/hm~2和8000—10500 kg/hm~2之间,水稻气候生产潜力总体呈现上升趋势而小麦呈现下降趋势。水稻气候生产潜力在空间上表现为自研究区域中部向南北逐渐增加,冬小麦则呈现北高南低的分布特征;未来两种气候情景下(RCP 8.5和RCP 4.5),稻麦气候生产潜力总体均呈现显著线性增加趋势,表现为RCP 8.5情景大于RCP 4.5。水稻气候生产潜力的增加速率较冬小麦大两倍左右,且年际波动较小,稳定性强。RCP 4.5气候情景下,研究区域内稻麦气候生产潜力总体呈现明显的区域分异,与基准年相比分别增加了3500—5000 kg/hm~2和5000—6500 kg/hm~2。东部沿海地区、两湖平原地区和江西为稻麦气候生产潜力高值区域。冬小麦气候生产潜力与基准时段相反呈现出由南向北递减趋势,南昌和长江三角洲部分地区呈现出显著增加趋势(80 kg hm-2a-1),水稻则表现为自中西部向东南部沿海逐渐增加。在RCP 8.5情景下,冬小麦气候生产潜力较基准年增加了4000—6000 kg/hm~2;从地域分布特征看,呈现自东向西逐渐减少的趋势,长江三角洲、南阳盆地和两湖平原为高值区,庐山周边区域(近鄱湖阳湖)变化率高达80 kg hm-2a-1(P0.05)。水稻气候生产潜力空间分布与基准年相似,仅较基准年增加1000 kg/hm~2左右,两湖平原和庐山周边地区和江苏中部大于11000 kg/hm~2,较基准年高值区面积有所扩大。长江中下游地区稻麦气候生产潜力受气候变化和地理位置的双重影响。作物生育期内≥10℃积温为主导因子,其次为太阳总辐射,而降水量的影响较小。平原地区作物气候生产潜力较同一纬度地区大。区域农业气候资源在保证足够数量的同时相互协调更是获得高气候生产潜力重要条件。     

气候变化对黄淮海平原冬小麦产量和耗水的影响及品种适应性评估

基于IPCC5 3种代表性温室气体浓度排放路径(RCP)的情景集成数据,采用VIP生态水文模型,模拟分析了黄淮海平原未来冬小麦产量、蒸散量的气候变化响应.模拟结果表明:未考虑CO2肥效时,3种典型排放路径下,冬小麦生育期都将因气温上升而缩短,其产量和蒸散量将呈下降趋势.CO2浓度增加对作物生长的有利影响强于气候变化带来的不利影响,是未来情景下冬小麦产量增加的主要原因.以RCP4.5为例,2050s黄淮海地区冬小麦平均产量将增加14.8%(无CO2肥效时产量下降2.5%),蒸散量降低2.1%.采用积温需求更高的品种将有利于冬小麦利用CO2肥效提高其产量,但耗水量将有所增加.因此,培育适应气候变化的作物品种、发展节水农业和管理技术是应对气候变化的关键.     

未来气候变化对福建省水稻产量影响的模拟

为了科学评价未来气候变化对福建省水稻产量的影响,将福建省划分为3个稻区,选取66个样点,7个代表性品种,以及2种典型浓度路径(中端稳定路径RCP4.5和高端路径RCP8.5),利用BCC_CSM(Beijing Climate Center Climate System Model)气候模式,基于这2种典型浓度路径情景RCP(Representative Concentration Pathway)下的气候预估结果,结合作物生长模型CERES-Rice,分雨养与灌溉两种情形,模拟分析气候变化对水稻生产的影响。结果表明:未来气候变化情景下福建省各站点水稻生育期将明显缩短,生育期内平均温度均有所升高;不考虑CO2肥效作用时,无论早稻、后季稻、单季稻,其产量相对于基准年份均普遍减产,减产幅度不超过12%,其中雨养水稻的减产幅度略高于灌溉水稻;不同情景下水稻产量变化也有所差别,其中RCP8.5情景下水稻的减产幅度明显大于RCP4.5情景;而在考虑CO2肥效作用时,模拟结果比较乐观,各研究站点普遍表现为增产,最大增产幅度可达15.2%。     

气候变化对我国南方人工林地上生物量影响的模拟研究——以会同生态站磨哨实验林场为例

全球气候变暖对陆地生态系统尤其是森林生态系统有着重要的影响,气温升高、辐射强迫的增强将显著改变森林生态系统的结构和功能.南方人工林作为我国森林的重要组成部分,对气候变化的响应日益强烈.为了探究未来气候情景下我国南方人工林对气候变化的响应,降低未来气候变化对人工林可能带来的损失,本研究采用3种最新的气候情景—典型浓度排放路径情景(RCP2.6情景、RCP4.5情景、RCP8.5情景)预估数据,应用生态系统过程模型PnET-Ⅱ和空间直观景观模型LANDIS-Ⅱ模拟2014—2094年间湖南省会同森林生态实验站磨哨实验林场森林的地表净初级生产力(ANPP)、物种建立可能性(SEP)和地上生物量的变化.结果表明: 不同森林类型的SEP和ANPP对气候变化的响应有明显的差异,各森林类型对气候变化的响应程度表现为: 对于SEP,在RCP2.6和RCP4.5情景下,人工针叶林＞天然阔叶林＞人工阔叶林;在RCP8.5情景下,天然阔叶林＞人工阔叶林＞人工针叶林.对于ANPP,在RCP2.6情景下,人工阔叶林＞天然阔叶林＞人工针叶林;在RCP4.5和RCP8.5情景下,天然阔叶林＞人工阔叶林＞人工针叶林.人工针叶林的地上生物量在2050年左右开始下降,天然阔叶林和人工阔叶林整体呈现上升趋势.2014—2094年,研究区地上总生物量在不同气候情景下增加幅度不同,RCP2.6情景下增加了68.2%,RCP4.5情景下增加了79.3%,RCP8.5情景下增加了72.6%.3种情景下的总地上生物量大小排序为: RCP4.5> RCP8.5> RCP2.6.我们认为,适当的增温将有助于未来研究区森林总地上生物量的积累,但过度的增温也可能会阻碍森林的生产和生态功能的持续发展.     

未来气候变化对我国特有濒危动物黑麂适宜生境的潜在影响

了解气候变化情景下野生动物适宜生境的可能变化,对未来有关保护策略的制定具有重要意义。本研究利用20世纪60年代至今记录的黑麂(Muntiacus crinifrons)分布数据和9种物种分布模型,模拟了两种温室气体浓度情景(RCP2.6和RCP8.5)下未来两个时期(2050s和2080s)黑麂的适宜生境。结果表明,到2050s和2080s:(1)在RCP2.6情景下,黑麂适宜生境面积相对于基准气候条件下将分别减少11.9%和6.2%,而在RCP8.5情景下,则分别减少36.9%和52.0%;(2)在RCP2.6情景下,黑麂适宜生境中的"核心区域"景观面积相对于基准气候条件将分别减少20.5%和10.5%,而在RCP8.5情景下,则分别减少55.2%和65.2%;(3)在RCP2.6情景下,稳定不变适宜生境的面积占基准气候条件下适宜生境面积的比例分别为75.1%和84.2%,而在RCP8.5情景下,分别为48.3%和35.8%。总体而言,在RCP2.6情景下,与基准气候条件下相比气候变化对黑麂适宜生境的影响并不显著,而在RCP8.5情景下则较为显著,主要表现为适宜生境面积和适宜生境中"核心区域"景观的面积明显减少,不变适宜生境面积占基准气候条件下适宜生境面积的比例大幅度降低。建议未来加强浙江、安徽、江西三省交界地区黑麂适宜生境的保护,建立黑麂保护区之间的廊道。     

未来气候变化对海南橡胶树春季物候期的影响

为研究未来气候变化对海南岛橡胶树春季物候期(第一蓬叶展叶期和春花期)的影响,以国内外关于橡胶树物候期量化研究和橡胶树观测试验数据为基础,结合作物生长钟模型,建立橡胶树春季物候期模型,开发成计算机软件RubberSP并进行适宜性评价。在此基础上,通过贝叶斯模型平均法(BMA)结合耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5)多模式数据集中的5个大气环流模式(GCMs),分别在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5气候情景下,以1986—2017年为基准时段,预估2020—2099年气候变化对橡胶树春季物候期的可能影响。结果表明:RubberSP的模拟精度较高,模拟值与实测值的决定系数R²为0.73～0.87,均方根误差RMSE为3.26～4.15 d,归一化均方根误差NRMSE为3.4%～7.4%。BMA方法可以有效地处理单一GCMs带来的不确定性问题,较好地反映出气温变化趋势;预估RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5情景下,海南岛至21世纪末较基准时段分别升温超过0.3、1.0和2.5 ℃。在未来气候情景下,春季物候期出现日序提前,产胶量提高的可能性变大。日序等值线均向西北方向移动,海南岛橡胶树种植最适宜区有向西北方向扩大的可能。第一蓬叶展叶期的空间差异性变大,春花期则略微变小。橡胶树春季物候期在未来3种情景下提前或推迟的变化幅度随RCP情景下升温的幅度而变化,RCP2.6最平缓,RCP8.5最剧烈。     

LUCC及气候变化对澜沧江流域径流的影响

运用SWAT模型,通过设置不同情景,定量分析了澜沧江流域土地利用与土地覆被变化(Land Use and Land Cover Change,LUCC)和气候变化对径流的影响,并结合RCP4.5、RCP8.5两种排放情景对流域未来径流的变化进行预估。结果表明:SWAT模型在澜沧江流域径流模拟中具有很好的适用性,率定期和验证期的模型参数R~2分别达到0.80、0.74,Ens分别达到0.80、0.73;从土地利用变化方面考虑,流域内的农业用地转化为林地或草地,均会导致径流量的减少,而林地转化为草地则会引起径流量的增加,农业用地、林地、草地三者对径流增加贡献顺序为农业用地草地林地,从气候变化方面考虑,流域内的径流量与降雨量成正比,与气温成反比;2006—2015年间澜沧江流域气候变化引起的月均径流减少幅度强于LUCC引起的月均径流增加幅度,径流变化由气候变化主导;在RCP4.5和RCP8.5两种排放情景下,2021—2050年间澜沧江流域的径流均呈增加趋势,这与1971—2015年间流域实测径流的变化趋势相反。     

2020—2050年CO2施肥效应促进全球陆地生态系统碳吸收

CO₂施肥效应是全球变绿的主要原因,随着大气中CO₂浓度的持续增加,预估未来气候变化条件下,CO₂施肥效应对陆地生态系统的影响对减缓全球气候变化具有重大意义。基于未来气候情景数据和Farquhar模型,并结合生态过程模型BEPS(Boreal Ecosystem Productivity Simulator),定量化研究2020—2050年CO₂施肥效应对全球叶面积指数(LAI)和总初级生产力(GPP)的影响。研究结果显示2020—2050年,在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5气候情景下,CO₂施肥效应导致的LAI年际变化趋势分别为0.002、0.003和0.005 m^-2m^-2a^-1;三个气候情景下CO₂施肥效应对LAI的影响为CO₂每增加0.1%,LAI平均增加约8.1%—9.2%,由此导致GPP对应增加7.9%—14.6%;由CO₂施...     

模拟未来气候变化对东北6种蒲公英种子风传播距离的影响

为了确定气候变化对植物种子风传播过程的影响,以全球气候模式Nor ESM1-M产生的RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5气候变化情景数据和WINDISPER-L拉格朗日风速廓线种子风传播模型,模拟分析了未来气候变化对丹东蒲公英(Taraxacum antungense)、东北蒲公英(T.ohwianum)、亚洲蒲公英(T.asiaticum)、长春蒲公英(T.junpeianum)、朝鲜蒲公英(T.coreanum)和蒙古蒲公英(T.mongolicum)在辽宁凤城、吉林长春和黑龙江穆棱县5—10月种子风传播距离的影响。结果表明:未来气候变化下,辽宁凤城、吉林长春和黑龙江穆棱县气温上升、年降水量增加或下降但波动较大,风速增加但波动明显;在3个不同地点,2001—2050年5—10月这些植物种子风传播距离在1 m内、波动明显,在多数年份这些蒲公英种子风传播距离下降(减少程度在10%以下),个别年份增加。说明在未来气候变化下东北蒲公英种子传播距离将下降,但存在植物种类、时间和地点方面的差异。     

多气候情景下中国森林火灾风险评估

森林火灾风险主要取决于致灾因子、承灾体以及防灾减灾能力,综合评估和预测森林火灾风险是制定科学的林火管理政策的基础.本文基于经典自然灾害风险模型和可获取数据构建森林火灾风险评估模型与指标体系,评估过去和未来的森林火灾风险.未来气候情景数据包括RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 6.0和RCP 8.5下5个全球气候模式(GFDL-ESM2M、HadGEM2-ES、IPSL-CM5A-LR、 MIROC-ESM-CHEM和NorESM1-M)日值数据.根据最高温度、最小相对湿度、平均风速和每日降水量分别计算1987—2050年历史观测数据和未来气候情景下各格点每日火险天气指数系统中各个指数.结果表明: 1987—2010年,森林火灾风险高和很高的区域分别占21.2%和6.2%,主要分布在大兴安岭和长白山地区、云南大部分区域和南方零散分布的区域.森林火灾可能性高和很高的区域主要分布在东北和西南地区,分别占森林面积的13.1%和4.0%.与观测时段相比,2021—2050年RCP 2.6、RCP 4.5、RCP 6.0和RCP 8.5情景下森林火灾可能性高和很高的区域分别增加0.6%、5.5%、2.3%和3.5%,华北地区增幅明显.气候变化引起的森林火灾高风险区域有些增加,RCP 8.5情景下增幅最明显(+1.6%).     

宏基因组学在胃肠道微生物研究中的应用

动物胃肠道中普遍存在大量共生微生物群,对于它们的研究一直受制于纯培养技术。随着分子生物学的快速发展及其在微生物学及生态学上的应用,针对未培养微生物研究的一门新型学科——宏基因组技术应运而生并迅速发展。通过提取胃肠道粘膜表面以及内容物中微生物DNA,构建总DNA文库的方法,利用基因组学的研究策略,来研究胃肠道中微生物遗传组成及群落功能。宏基因组技术在胃肠道微生物研究中广泛的应用,对于医学、生态学、生物能源利用等领域的研究具有重大的价值。     

牧民对高寒牧区生态环境的感知——以甘南牧区为例

地处青藏高原的甘南牧区是典型的生态敏感区,牧民作为牧区最主要的经济活动主体与最基本的决策单位,其对生态环境的认识和响应影响着牧区的生态安全.采用参与性农户评估方法(PRA)对甘南牧区的97户牧民家庭进行了调查,并根据分布区域将其分成纯牧区牧户和半农半牧区牧户两组,就牧民的环境意识、对环境变化的感知、对环境变化原因的认识进行比较分析,基于分析结果,提出了相关的政策建议.研究结果表明:研究区牧民对生态环境重要性的认识非常明确,但在生产中却较少真正考虑对生态环境的影响;与20a前相比,85%的牧户认为生态环境有所恶化,纯牧区牧户的感受更为深刻;对于生态环境恶化的原因,超过40%的牧户认为是超载过牧,其次是破坏植被(22.68%)和气候变化(18.56%).两组牧户对于生态环境恶化原因的认识具有一定差别,纯牧区牧户认为主要原因是过度放牧及气候变化,半农半牧区牧户认为是过度放牧与破坏植被、滥垦土地.     

植物种群分子进化中对生境的适应——对荒漠植物遗传多样性研究结果的初步分析

长期以来,自然选择理论与中性理论对生物分子进化中的环境适应机理存在着激烈争论。目前,在植物种群分子进化中对生境适应的研究中正面临着一些难题：中性突变是分子水平进化的唯一原因,自然选择发挥主要作用的适应性进化是否存在于分子水平,选择与中性两种学说两种机制完全不同,如何才能将两者联系和统一起来,部分学者利用建立各种模型来描述自然选择对分子标记位点以及连锁序列的直接作用,如生态位宽度变异假设等。本研究小组以新疆阜康荒漠植物为研究对象,通过对两种重要荒漠植物遗传多样性的研究,分析两种植物各亚种群不同生境的生态因子与其遗传变异的关系,讨论生态位宽度变异假设,揭示遗传变异的产生与维持。中性论者与选择论者都试图解释生物环境适应与分子变异之间的关系。中性论和选择论是反映进化的两个侧面,它们不是绝对的,可以相互转化。     

黑河中下游绿洲生态安全评价

生态安全包括自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全 ,尤指自然和半自然生态系统的安全 ,即生态系统完整性和健康的整体水平反映。生态安全是维护地区或国家乃至全球的生态环境不受威胁的状态 ,能为整个生态经济系统的持续发展提供生态保障。从水安全、土地安全、经济社会安全出发 ,选取水资源量供需比、地表水质量、地下水埋深和地下水矿化度 4种水安全评价指标 ;土地人口承载度、林地覆盖率、草地载畜度、绿洲面积变化率、绿洲土地沙化率、绿洲土地盐碱化率和抗灾度等 7种土地安全评价指标 ;人均 GDP产值、单位面积农业生产总值、农民人均纯收入、绿洲人口密度、城市化率和文明度等经济社会安全评价指标 ;共计 17项 ,建立了绿洲生态安全评价综合指标体系。然后 ,应用综合评价法、层次分析法和 GIS等多种方法与手段 ,在绿洲尺度上对黑河干流中下游地区的张掖、临泽、高台、鼎新和额济纳 5个绿洲进行绿洲生态安全综合评价。评价结果显示 :自黑河中游至下游 ,各个绿洲的生态安全状况依次降低 ,最下游的额济纳绿洲生态安全仅为 4级的差状态。其中 ,水安全是关键 ,土地安全是载体 ,经济社会安全是保障 ,以上几方面相互关联 ,共同作用导致绿洲的生态安全综合水平。     

Then and Now: Reappraising Freedom of the Seas in Modern Law of the Sea

The principle of freedom of the seas remains the governing paradigm of the high seas in modern law of the sea. Although the principle, as embraced by the UN Convention on the Law of the Sea (LOSC), is no longer an absolute norm, it continues to present fundamental challenges for achieving effective conservation on the high seas as it stands in direct contrast to the conservation duty imposed on states by LOSC. The recent UN General Assembly resolution calling for the adoption of a further Implementing Agreement under LOSC to address conservation on the high seas, highlights the need to build a new ethos for management of the high seas, which will require states to loosen their firm grip on the Grotian doctrine. This article seeks to contribute toward shifting attitudes in relation to the principle of freedom through an examination of the nature and scope of the principle in its historic context and in contemporary law of the sea.     

长江三峡淹没区与移民安置区植物多样性及其保护策略

随着三峡大坝的修建,三峡地区淹没区和移民安置区的植物多样性调查与保护工作相继展开。从多年考察采集到的标本及历史资料补充确定,两区高等植物为170科,762属,1784种。分别占到三峡地区高等植物科、属、种数的85.85%,75.30%和59.19%。其中特有植物27种。而三峡地区的灌木和草丛群落基本分布在沿江两岸的低海拔地区,受水库蓄水影响较大。对两区内21个马尾松(Pinus massoniana)群落物种多样性进行的Shannon-Wiener指数及Pielou均匀度指数的测定结果表明,马尾松群落的多样性变化总体趋势为:灌木层>草本层>乔木层;对该地区具有代表性的11种灌丛类型进行的物种多样性指数的测定结果表明:盐肤木(Rhus chinensis)、毛黄栌(Cotinus coggygriavar.pubescens)、荆条(Vitex negundo)、马桑(Coriaria sinic)等4种群落的灌木层丰富度较高,分别为16,26,20和15。多样性指数分别为1.791,3.427,2.949和1.718;对沿江分布的9种主要草丛群落进行的物种多样性指数的测定结果表明:芒萁(Dicranopteris dichotoma)、五节芒(Miscanthus floridutus)、白茅(Imperatacylindricavar.major)、荩草(Arthraxon hispidus)等4种海拔分布较高的群落物种多样性指数较高,分别达到1.697,1.354,1.144和1.018。另外,对淹没区及移民安置区的物种调查结果显示:受淹的自然植被类型共有22种。其中木本群落4种,灌丛9种,草丛9种。小鞍叶羊蹄甲(Bauhinia brachycarpavar.microphylla)、中华蚊母树(Distylium chinensis)、水杨梅(Geum aleppicum)、小叶黄杨(Buxus sinica var.parvifolia)、铁仔(Myrsine africana)、疏花水柏枝(Myricaria laxiflora)等灌丛被全部淹没;巫溪叶底珠(Securinega wuxiensis)、宜昌黄杨(Buxus ichangensis)和荷叶铁线蕨(Adiantum reniformevar.sinense)大部分被淹没。目前,已建立了库区植物物种保护站及监测站,200多种植物已得到迁地保护,包括已列入中国植物红皮书的37种珍濒物种和11种三峡库区建群种。     

Variation of the melanocortin 1 receptor gene in the macaques

Melanocortin 1 receptor (MC1R), a G-coupled seven-transmembrane receptor protein, plays a key role in the regulation of melanin synthesis in mammals. Sequence variation of the MC1R gene (MC1R) has been associated with pigmentation phenotypes in humans and in several animal species. The macaques (genus Macaca) are known to show a marked inter-specific variation in coat color although the causative genetic variation remains unclear. We investigated nucleotide sequences of the MC1R in 67 individuals of 18 macaque species with different coat color phenotypes including black and agouti. Twenty-eight amino acid replacements were identified in the macaques, but none of these amino acid replacements could explain the black coat color of Macaca silenus and the Sulawesi macaque species. Our molecular evolutionary analysis has revealed that nonsynonymous substitution/synonymous substitution (dN/dS) ratio of the MC1R has not been uniform in the macaque groups and, moreover, their coat color and dN/dS ratio were not related. These results suggest that the MC1R is unlikely to be responsible for the coat color variation of the macaques and functions of MC1R other than pigmentation might be associated with the different selective pressures on the MC1R in macaques.     

Jurisdiction Over Underwater Cultural Heritage in the EEZ and on the Continental Shelf: A Perspective From the Practice of States Bordering the South China Sea

Abstract

The Chinese initiative of constructing the 21st Century Maritime Silk Road could be identified as a new chance to promote the protection of underwater cultural heritage (UCH) in the South China Sea. However, uncertainties concerning the jurisdictional issue over the UCH in the exclusive economic zone (EEZ) or on the continental shelf constitute an obstacle. The Convention on the Protection of Underwater Cultural Heritage has, to some extent, enlarged the coastal state’s jurisdiction. State practice differs on this issue. This article focuses on the domestic legislations of states bordering the South China Sea related to the jurisdiction over UCH found in their EEZ or on their continental shelf.     

Third Party Intervention in the Commission on the Limits of the Continental Shelf Regarding a Submission Involving a Dispute

The Commission on the Limits of the Continental Shelf (CLCS) was established in accordance with Article 76 of the Law of the Sea Convention. CLCS has the mandate to consider data submitted by coastal states concerning the outer limits of their continental shelf in areas where those limits extend beyond 200 nautical miles and to make recommendations to the submitting state on matters related to the establishment of the limits. For third parties that have actual or potential disputes, unresolved borders, or unresolved land or maritime disputes with the submitting state, the recommendations of the CLCS can be very sensitive. The focus of this article is on the practice of third parties in responding to submissions and how third parties have constructed their Notifications.