定量分析第三纪以来环境变化的新方法：—特有种气候分析法

1　全球气候变化研究新动向自 2 0世纪 80年代以来 ,全球气候变化研究至今仍方兴未艾。全球气温波动、大气中温室气体丰度变化、气候格局改变、气候带迁移和降水量增减 ,都影响到社会经济的发展和人类生活质量的提高。各国政府对全球气候变化的研究 ,如气候演变的过程、短期和长期气候变化的预测和自然灾害的防治都给予极大关注和财力支持[1] 。目前全球气候变化的研究正向两个方向发展。1.1　加大全球气候变化研究时间尺度 ,从研究当今气候发展到研究地质历史时期气候变化全球气候变化 ,如大气中ＣＯ2 浓度的变化、温度的升降和降水量的变…     

方兴未艾的生物能源产业

<正>生物质是唯一含碳的可再生资源,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,即生物能源,其不仅可以直接替代化石燃料,而且与人类历经数个世纪构建的庞大能源生产和消费系统兼容性很高。生物质中的碳源自大气中的二氧化碳,生物能源的生产和消费可以实现碳的封闭循环,不增加大气中的碳总量。因此发展生物能源是应对全球气候变化、能源短缺和环境污染最有潜力的发展方向之一,受到     

植物拯救世界——《世界植物科学理事会》成立中国植物生理学会作为中方代表参加

我们的地球与人类正在遭遇气候变化、食品与能源短缺、环境污染、病害流行等一系列重大危机,而全球食物与能源的生产与消耗方式是不可持续的。如何应对这些迫在眉睫的挑战、提供解决方案,是国际科技界的重要使命。2009年7月15～16日,来自全球13个植物科学组织的2l位代表齐聚美国夏威夷,出席了首届国际植物科学组织峰会,商讨如何团结更多的植物学家共同解决全球所面临的饥饿、能源枯竭、气候变化、民生与健康、可持续发展和环境保护等系列问题,并宣告成立《世界植物科学理事会b（The Global Plant Council,GPC）。GPC旨在通过一系列战略协作,找出应对这些重要问题的解决方案,     

应对气候和生态环境危机促进全球可持续发展——UNEP与自然和谐共处报告简述

2021年2月18日,联合国环境署发布《与自然和谐共处：应对气候、生物多样性和污染危机的科学蓝图》。报告指出：气候变化、生物多样性下降和环境污染已经成为全球三大环境紧急情况;人与自然关系面临着社会经济发展压力加剧环境风险、遏制环境恶化的全球承诺尚未兑现、环境风险威胁可持续发展目标等多重挑战;全球亟需开展以联合国可持续发展目标为框架的系统变革,加快应对全球环境危机的重点行动,改革资源环境和经济系统,提高粮食、能源和水系统的环境友好性与可持续性,加强对人体健康与生态环境健康的协同保护,进而推动人与自然的和谐共处以及可持续发展。该报告结合全球环境评估的最新进展,强调了社会-经济-环境可持续发展仍是未来的重要研究课题,对我国社会-生态系统与可持续发展等领域的科学研究有如下启示：（1）创新社会-生态系统的综合集成研究,探寻不同发展路径和气候变化情景下社会-生态系统时空演变特征与趋势;（2）注重科学研究对决策的支撑以及与国际重大议程的衔接,探索和创新可持续发展的中国方案。     

陆地森林植被植物细根对全球气候变化的响应研究进展

全球气候变化对陆地森林生态系统与生物多样性造成了较为明显的负面和潜在影响, 由此引发了各种生态环境问题。细根作为植物最活跃的组成部分之一, 在调节陆地森林生态系统碳平衡和养分循环的过程中发挥着重要作用。植物细根对全球气候变化的响应研究已成为当前全球变化背景下陆地生态系统关注的热门课题之一。全球气候变化是以温室气体(CO2、N2O)浓度持续上升、氮沉降加剧、全球气候变暖为主要特征。为此该文从以下几个方面对该领域的研究进展进行综述: (1)CO2浓度升高对植物细根的影响; (2)氮沉降增加对植物细根的影响; (3)温度升高和降水变化对植物细根的影响。最后, 进一步探讨了该领域研究仍存在的科学问题, 提出了未来研究展望。研究结果不仅为进一步研究全球气候变化对植物细根的影响提供重要的理论依据和参考, 也丰富了全球变化背景下根系生态学相关科学理论。     

碳汇、社区和生物多样性 重建多重效益的森林

国际能源组织称：去年全球能源领域的二氧化碳排放上升了创纪录的5%,如果这种情况持续下去将是世界末日。利用多重效益的理念进行森林恢复,是缓解气候变化危机有效的途径。     

基于文献计量学的能源植物国际研究趋势与发展格局

随着环境的不断恶化与化石资源的急剧消耗,世界各国都在加快可再生能源(尤其是生物质能源)的研发进程,以保障国家能源安全,应对全球气候变化。其中,能源植物的开发利用是提供生物质原料的重要途径之一。分析能源植物的国内外研究进展,把握其发展趋势,结合我国的特点和需求,有助于支持基础研究,促进源头创新。以ISI Web of Science数据库为数据来源,Thomson Data Analyzer为工具,从文献计量学的角度分析能源植物的国际发展态势。     

气候变化、土地退化和粮食安全问题:关联机制与解决途径

气候变化影响全球食物、水、能源生产和消费,并直接威胁国家和区域粮食安全和社会稳定,相关研究关系到国计民生与全球可持续发展。土地退化是近年来国际研究热点,IPCC、IPBES、UNCCD等都开展了土地退化的专题评估,高度关注土地退化的动态、趋势、影响及响应。尽管气候变化与土地退化具有密切关联,但对其复杂关联机制及解决途径缺乏系统的研究。IPCC于2017-2019年开展了第一次气候变化和土地退化评估,并于2019年8月发布了《气候变化与土地》特别报告（SRCCL）。基于此评估报告,对其中气候变化、土地退化与粮食安全之间的关联机制、未来的变化趋势、可能的影响及对策等进行了系统的论述。特别报告的重要贡献在于其厘清了气候变化与土地退化之间的复杂关联与反馈机制,进一步证实土地利用是导致气候变化的主要因素,指出日益增加的人口压力和粮食消费加剧了土地的退化和气候变化。尽管如此,特别报告也强调土地可为当前全球变暖、生物多样性减少等诸多环境问题提供解决方案,并重点指出改变人类饮食结构和消费习惯具有能够同时应对气候变化和土地退化的双赢效果。将全球升温幅度限制在1.5℃以内的窗口期正在迅速缩短,要解决当前日益凸显的气候变化和土地退化问题,需要推动食物消费的转型、降低碳排放、实施可持续土地管理,促进可同时减缓气候变化和土地退化的协同行动,科学合理的应用负排放和碳储存技术。     

荒漠化与气候变化间反馈机制研究进展

荒漠化和气候变化是全球关注的重大环境问题,两者间的反馈机制是目前科学研究的热点之一。从荒漠化与气候变化间的反馈机制和荒漠化及其防治对碳源／汇的影响两方面对其研究进展进行了评述。以往的研究表明,荒漠化对区域乃至全球气候变化的影响主要通过荒漠化过程中植被覆盖降低一地表反射率提高和(或)土壤含水量降低-降雨量降低-植被覆盖降低这样一个正反馈机制(荒漠化生物地球物理模型“Charney假说”及其衍生理论)来实现的,此外大气中悬浮的沙尘具有明显抑制降雨的作用,土地荒漠化所导致的沙尘暴频发及其影响范围之大也将对全球气候变化产生显著影响。气候变化对荒漠化的影响则表现在对荒漠化的范围、发展速度和强度以及潜在危险性及干旱生态系统的结构、功能及生产力的影响上。同时作为全球重要的碳贮存地,干旱区的变化从一定程度上影响到大气中CO2的收支．据估算全球荒漠化所导致的碳损失总量为18～28Pg C,其中中国近40a来因土地沙质荒漠化导致的CO2净释放量为91Mt C,如果UNEP建议的退化土地治理措施得以实施,每年可固定37Pg的碳,约占CO2年排放量的15％．其投入低于一些限制CO2排放的措施,因此具有很大的吸引力。从目前的研究进展来看,大多数研究尚处于定性描述阶段,虽然有一些量化的尝试,但多停留在低精度的外推或估算上,因此今后有关荒漠化与气候变化间反馈机制研究的重点应放在：(1)量化气候变化过程对干旱生态系统弹性、生物多样性、生物生产力和总体健康的影响。(2)模拟荒漠化发生发展对区域和全球的气候变化影响,(3)评价荒漠化防治对气候变化的可能影响及其程度,特别是一些大范围的生态建设工程在防治土地荒漠化方面的作用及其对气候变化的可能影响。简言之,从科学和政策的角度来看弄清荒漠化与气候变化间的反馈机制不仅有利于区域和全球尺度荒漠化防治的开展,而且也将为国际气候变化框架条约中相关部分的协商及谈判提供依据。     

气候变化对大豆影响的研究进展

工业革命以来,全球大气中CO₂等温室气体浓度急剧升高,导致全球气温升高和降水格局发生变化.大气CO₂ 浓度升高、全球变暖、水分状况的变化将对大豆的生长发育、产量、品质等产生影响,未来气候变化下大豆生产将发生很大变化.大豆是世界及我国重要的粮食和油料作物之一,未来气候变化下大豆生产的变化将会影响全球粮油安全.本文从大气CO₂浓度升高、温度升高、水分胁迫三方面综述了气候变化对大豆影响的研究,并对未来的相关研究做了展望,为了解未来大豆的生产情况以及制定应对气候变化对大豆生产影响的相关政策提供依据.     

森林土壤微生物对干旱和氮沉降的响应

干旱和氮沉降深刻影响着人类世森林生态系统的生命活动与物质循环,进而影响全球碳平衡、并反馈作用于气候变化。土壤微生物驱动元素的生物地球化学循环和关键土壤生态过程,在气候变化生物学研究方面具有核心地位和全球重要性。本文综述了干旱和氮沉降对森林土壤细菌和菌根真菌的影响。提出未来应加强全球变化多因子交互作用对土壤微生物多样性、活性与生态功能的研究;建立野外长期定位站,强化亚热带森林生态系统与全球变化研究;注重土壤生物之间互作及网络研究;利用微生物大数据建立相关的机理模型等。从认识微生物多样性和群落组成对全球变化的响应与适应,逐步发展为调控利用微生物群落服务于森林的优化管理、生态资源的合理保护与可持续利用,为充分发挥微生物减缓全球气候变化的作用提供理论基础。     

气候变化对野生植物的影响及保护对策

以温室气体浓度持续上升、全球气候变暖为主要特征的全球气候变化对野生植物及生物多样性造成的潜在影响, 已经引起了国际学者的高度关注。本文总结了全球气候变化的现状与未来趋势, 概述了中国野生植物的保护及管理现状, 从不同侧面综述了国内外关于全球气候变暖对野生植物影响的研究进展和动态, 包括气候带北移、两极冰山退缩、高海拔山地变暖、海平面上升、早春温度提前升高、荒漠草原土壤增温、旱涝急转弯等对野生植物造成的影响以及气候变暖对种间关系和敏感植物类群的影响, 并从气候变化背景下全球生态系统敏感度、植物多样性、物种迁移与气候槽(sink areas)、物种适应与灭绝以及物候节律5个方面分析了未来全球变暖影响野生植物的总体趋势。在以后的野生植物保护与管理中, 应确定全球气候变化的植物多样性敏感区, 重点关注对气候变化敏感的植物类群以及气候要素改变植物-动物互作关系中的野生植物, 自然保护区的建设要重点考虑全球气候变化的影响, 通过在全球范围内对野生植物分布和种群变化进行长期、系统的追踪监测, 建立有效的数据库, 发展野生植物迁地保护的保育技术及信息网络, 发展有关野生植物对全球气候变化响应的量化指标及相应的模型。最后提出应将全球气候变化下野生植物保护与管理列入相关基金会的研究重点。     

土壤微生物群落对全球气候变化响应的研究进展

全球气候变化对陆地生态系统过程和功能产生重要影响,土壤微生物群落在陆地生态系统几乎所有的生物地球化学循环过程起到关键作用。本文针对气候变化对土壤微生物的影响研究结果,主要从土壤微生物活性(土壤呼吸与酶活性)和微生物群落结构对大气CO₂升高、增温、降水变化、氮沉降等全球变化单因子和多因子的直接或间接响应进行综述,并进一步阐述参与土壤碳氮循环过程的功能微生物对气候变化的响应机制与适应规律。全球变化因子改变了土壤微生物的群落组成,呈现降低、增加和无影响3种效应,且不同功能微生物也呈现不同的敏感性。多个全球变化因子对土壤微生物群落结构的交互效应可能存在加性、协同、拮抗作用,产生加和的、相互促进或抵消的整体效果。然而,目前对多种全球变化因子如三因子或四因子的组合作用,以及多因子的高阶交互作用研究较少;已有的研究地理分布不均匀,且时间和空间大尺度的研究不足;缺乏综合生态系统模型对全球变化的影响进行模拟和预测。最后指出今后的研究发展方向：进行多种全球变化因子、长时间、多生态系统点位、大空间尺度的土壤微生物群落动态研究;探究多种全球变化因子的高阶交互作用;建立综合响应的生态系统模...     

全球气候变化对农业生态系统的影响研究进展

全球大气中CO2浓度升高、气温升高及降水量的变化等是全球气候变化对农业生产和农业生态系统影响最为重要的几个生态因子,其影响主要表现在对农作物产量、生长发育、病虫害、农业水资源及农业生态系统结构和功能等方面.在过去的几十年,全球气候变化已对我国农业和农业生态系统,特别是我国北方旱区农业造成重大影响,其中不少影响是负面的或不利的.本文综述了全球气候变化对农业水资源、农田土壤养分变化、农作物生长发育、农作物病虫害与杂草、粮食安全及农业生态系统的结构和功能等方面的影响.针对21世纪全球气候变化对我国农业生产和农业生态系统带来的挑战,探讨了今后研究的重点和难点问题.     

未来气候变化下两种红景天植物的脆弱性

气候变化对全球的物种多样性有深远影响, 尤其是对高山物种多样性。研究未来气候变化下物种的灭绝风险对生物多样性保护具有重要的意义。本文针对青藏高原的2种重要药用植物大花红景天(Rhodiola crenulata)和菊叶红景天(R. chrysanthemifolia), 利用气候生态位因子分析法研究了它们对气候变化的敏感性、暴露性和脆弱性, 讨论了2种“共享社会经济途径” (SSP2-45和SSP5-85)情景下的未来气候对这2个物种脆弱性的影响。同时计算了2种红景天的气候生态位的边缘性和特化性, 通过主成分分析法对其气候生态位进行了二维可视化, 并分析了它们的气候变化脆弱性与气候生态位之间的关系。结果表明, 未来气候变化情景下2种红景天在其分布区都显示出西部脆弱性高而东部脆弱性低的特征, 而脆弱性都表现为较低的横断山脉地区将成为其未来气候避难所。2种红景天在SSP5-85气候情景下的脆弱性高于SSP2-45, 资源和能源密集型社会经济途径(即SSP5-85)将会增大物种的灭绝风险。此外, 被《中国物种红色名录》评估为无危的菊叶红景天的气候变化脆弱性反而大于被评估为濒危的大花红景天。生态位因子分析结果表明大花红景天的生态位边缘性和特化性都低于菊叶红景天, 研究推断同地区不同物种的气候变化脆弱性主要由物种的气候生态位决定。     

昆虫对全球气候变化的响应与适应性

昆虫对全球气候变化响应研究是全球变化生物学研究的重要分支,其主要研究气候变化下昆虫响应的特征、机制与规律。自20世纪80年代以来,已逐步成为昆虫学和生态学领域的研究热点。本文综述了国内外有关昆虫响应温度、大气CO_2浓度升高、O_3浓度升高、干旱降雨、大气氮沉降的研究进展,重点解析了我国在这些领域所取得的成就,并通过亮点分析和领域概括,提出了我国与国际上研究在方法、系统、思路上的差异。由此,基于我国现有发展状况和国际前沿发展趋势,提出未来气候变化昆虫学的发展方向。     

气候变暖对陆地植被-土壤生态系统的影响研究

由于自然因素及人类活动的长期影响,全球气候变化已经成为不容置疑的事实,并对陆地生态系统的植被及土壤产生了深远影响。陆地植被一土壤生态系统在全球气候变化中的反应与适应等过程已成为众多科学家所关注的问题。为更好地了解陆地植被一土壤生态系统对全球气候变化的响应机制,综述了气候变暖对植物的物候与生长、光合特征、生物量生产与分配,以及土壤呼吸等方面的影响,并对分析得到的结论进行了总结。分析指出,随着全球气候变暖,植物个体和群落特征以及土壤特性都会发生相应改变,高海拔地区的植被高度有增加趋势,而低海拔地区的植被可能出现矮化。然而,在以下方面还存有不确定性：（1）气候变暖导致的植被特征变化是否会减弱全球气候变化;（2）在较长时间尺度上气候变暖如何影响植物的物候和生长,特别是植物的体型;（3）高寒生态系统冬季土壤呼吸对气候变暖如何响应。     

序言

<正>土壤是人类赖以生存和发展的物质基础。当前,世界粮食安全、环境污染、淡水资源紧张、能源短缺、气候变化、生物多样性锐减等各种问题并存,土壤资源的不合理利用和管理是导致这些问题的重要原因之一。因此,保护土壤资源并促进其持续高效安全利用已成为当前国际社会高度关注的议题。2013年联合国粮农组织大会通过决议将每年12月5日定为世界土壤日,并宣布2015年为"国际土壤年",主题为"健康土壤带来健康生活",提倡对全球土壤资源的保护     

国际法视野下生物多样性和气候变化的协同治理

生物多样性丧失和气候变化是全球面临的共同挑战。生物多样性丧失加剧了气候变暖进程,同时,气候变化也加剧生物多样性丧失,二者之间是耦合关系,应当将应对气候变化和保护生物多样性视为相辅相成的两个目标,实现生物多样性与气候变化的协同治理。《联合国气候变化框架公约》(United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC)和联合国《生物多样性公约》(Convention on Biological Diversity, CBD)都注意到生物多样性和气候变化之间的重要联系,二者存在相互交叉的议题。故本文从国际公约的角度出发,梳理了UNFCCC中生物多样性相关议题的谈判焦点与发展、CBD中气候变化相关议题的谈判焦点与发展以及二者履约机制的协同现状;总结出国际法视野下生物多样性与气候变化协同治理所面临的困难:(1) UNFCCC对生物多样性议题的回应不足;(2) CBD对气候变化议题单向回应;(3) UNFCCC与CBD履约机制分割显著;(4)防范生物多样性丧失与应对气候变化的制度措施之间的冲突。基于此,本文以整体系统观为理论基石,提...     

微生物介导的碳氮循环过程对全球气候变化的响应

土壤是地球表层最为重要的碳库也是温室气体的源或汇。自工业革命以来,对土壤温室气体的容量、收支平衡和通量等已有较多研究和估算,但对关键过程及其源/汇的研究却十分有限。微生物是土壤碳氮转化的主要驱动者, 在生态系统碳氮循环过程中扮演重要的角色,对全球气候变化有着响应的响应、适应及反馈,然而其个体数量,群落结构和多样性如何与气候扰动相互关联、进而怎样影响生态系统过程的问题仍有待进一步探索。从微生物介导的碳氮循环过程入手,重点讨论微生物对气候变化包括温室气体(CO₂,CH₄,N₂O)增加、全球变暖、大气氮沉降等的响应和反馈,并由此提出削减温室气体排放的可能途径和今后发展的方向。