增温和光周期变化对东北地区兴安落叶松主要物候期的影响

兴安落叶松在东北地区森林生态系统的结构与功能中起着重要作用,气候变化背景下东北地区气温增加且光照缩短必将影响兴安落叶松的变化,特别是物候这一气候变化的敏感指标。弄清其物候对气候变化的响应有助于揭示兴安落叶松的变化趋势。但是,当前关于兴安落叶松物候对温度、光周期及其协同作用的响应机制仍不清楚。针对东北地区温度剧增、日照时数减少的特点,2019年4月至11月开展了3年生兴安落叶松幼苗主要物候期响应温度和光周期变化的大型人工气候室模拟控制实验。结果表明：(1)不同程度的增温对兴安落叶松生长周期(展叶始期至完全变色期)无显著影响,但显著缩短生长盛期(展叶盛期至叶变色普期),且增温2.0℃较增温1.5℃对生长盛期影响更大。(2)长光照显著增加兴安落叶松的生长周期(9.25 d),短光照对兴安落叶松生长周期的影响不显著,且长光照和短光照均使兴安落叶松生长盛期缩短,二者对兴安落叶松生长盛期影响表现一致。(3)长光照、短光照分别与增温协同作用均使兴安落叶松生长盛期缩短,其中增温2.0℃与长光照协同作用对生长盛期缩短更显著(34.67 d)。(4)与生长始期(展叶始期)和末期(完全变色期)相比,兴安落叶...     

短期增温和降水减少对半干旱沙质草地群落特征的影响

【目的】为探究短期增温和降水减少对沙质草地植物群落物种多样性、功能性状及生产力的影响,进一步揭示沙质草地植物群落特征对气候变化的响应。【方法】以科尔沁沙质草地植物群落为研究对象,利用开顶式生长室(OTC)模拟增温,研究降水减少0%、20%、40%和60%与增温的交互作用对沙质草地群落组成、物种多样性和功能性状的影响及群落特征与环境因子关系。【结果】结果显示:（1）短期增温和降水减少使沙质草地植物群落组成和物种优势度发生变化,其中优势物种猪毛蒿和达乌里胡枝子在短期增温和降水减少处理下均明显降低,短期增温和降水减少均显著降低了植物群落盖度和地上生物量。（2）短期增温显著降低了Margalef丰富度指数、Simpson指数、Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数,短期降水减少对沙质草地供试4种物种多样性指标均无显著影响。（3）短期增温显著提高了植物群落高度和叶干物质含量,显著降低叶厚度,短期降水减少显著提高了叶干物质含量和叶厚度,显著降低了植株高度和比叶面积。（4）短期增温是影响沙质草地物种多样性和功能性状的主要环境因素。【结论】综上可知,短期增温和降水减少改变了沙质草地群落特征,温度是影响沙质草地群落特征的主要环境因子。     

长江口拟长脚数量变化和对环境变暖的响应

据1959年和2002年在长江口29°00′～32°00′ N, 122°00′～123°30′ E海域四季调查资料,研究结合拟长脚丰度和同步水温资料进行曲线拟合、构造数学模型和计算最适温度.分析拟长脚(Parathemisto gaudichaudi)的生态类型、空间分布、数量动态以及对变暖趋势的响应.结果表明:长江口海域拟长脚平均丰度和出现率都表现为夏秋季较低和冬春季较高.1959年春季平均丰度最高,为1.8 ind/m3;1959年秋季平均丰度最低,为0.03 ind/m3.1959年春季出现率最高,为62.96%;1959年秋季出现率最低,为6.90%.长江口拟长脚在1959年春季丛生指标最大(7.12),在1959年秋季最小(-1.00).这说明该种春季在长江口海域有明显的集群性,秋季集群性则不明显.温度是影响拟长脚季节变化和年间变化的主要因素.长江口海域拟长脚丰度和同步温度资料曲线拟合结果符合Yield Density模型,最适温度是17.0 ℃,置信度分析和拟合统计结果均有非常高的置信度.综合拟长脚最适温度和季节变化特征,可认为该种是暖温种.近年来在春季长江口水域的拟长脚丰度有所降低,这种数量年间变化趋势应与全球气候变暖相关.该种可作为海洋变暖长期变化的指示种.     

全球气候变暖对凋落物分解的影响

凋落物分解作为生态系统核心过程,参与生态系统碳的周转与循环,影响生态系统碳的收支平衡,调控生态系统对全球气候变暖的反馈结果。全球气候变暖通过环境因素、凋落物数量和质量以及分解者3个方面,直接或间接地作用于凋落物分解过程,并进一步影响土壤养分周转和碳库动态。气候变暖可通过升高温度和改变实际蒸散量等环境因素直接作用于凋落物分解。气候变暖可引起植物物种短期内碳、氮和木质素等化学性质的改变以及群落中物种组成的长期变化从而改变凋落物质量。在凋落物分解过程中,土壤分解者亚系统作为主要生命组分(土壤动物和微生物)彼此相互作用、相互协调共同参与调节凋落物的分解过程。凋落物分解可以通过改变土壤微生物量、微生物活动和群落结构来加快微生物养分的固定或矿化,以形成新的养分利用模式来改变土壤有机质从而对气候变化做出响应。未来凋落物分解的研究方向应基于大尺度跨区域分解实验和长期实验,关注多个因子交互影响下,分解过程中碳、氮养分释放、地上/地下凋落物分解生物学过程与联系、分解者亚系统营养级联效应等方面。     

气候变暖对东北玉米低温冷害分布规律的影响

利用东北地区48个农气站1961-2010年气象资料和近20多年玉米生育期资料,建立生育阶段热量指数和冷害指数,分析气候变暖对东北玉米4个生育阶段热量及低温冷害分布格局的影响。结果表明:热量指数总体表现为明显的增加趋势;平均温度、热量指数的年代际变化特征明显,中晚、晚熟区的上升趋势均小于早、中熟区;冷害频率总体表现为明显的减小趋势;气候变暖对两个熟型区域4个生育阶段的冷害影响并不一致,早、中熟区的冷害平均频率最大值均出现在20世纪60年代,中晚、晚熟区的冷害平均频率最大值均出现在70年代,两个熟型区域的最小值均出现在21世纪初。研究结果可为未来东北地区调整玉米种植制度和生产布局,为适应气候变化和趋利避害提供科学依据。     

短期增温对中亚热带杉木人工幼林土壤氮磷耦合作用的影响

全球变暖引起陆地生态系统和整个生物圈一系列生态问题,未来全球平均气温的持续增加将使这些问题进一步加剧。目前增温、氮沉降和森林更新方式对中亚热带土壤氮磷等养分的影响已有部分研究,但增温对亚热带森林的氮磷耦合作用的影响仍然未知。以中亚热带杉木(Cunninghamia lanceolate)幼苗为研究对象,设置埋设电缆以加热土壤增温实验(增温幅度(5±0.5)℃),研究短期增温对土壤含水量、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量磷(MBP)、土壤氮磷养分,以及氮(N)、磷(P)耦合作用的影响。结果表明:短期增温对全氮、全磷无显著影响;增温第1年显著提高了有效氮、铵态氮(NH_4~+)和有效磷的含量,显著降低了MBN含量。增温第2年,土壤中有效磷、NH_4~+和MBP含量显著下降;短期增温虽然对土壤全N/P,有效N/P的影响不显著,但是增温使铵态氮/硝态亚硝态氮(NH_4~+/(NO_3~-+NO_2~-))显著降低;此外,增温显著降低了MBN/MBP,缓解了微生物对磷的限制。相关性分析表明,耦合作用不仅受N和P之间相互作用的影响,也受土壤温度、水分含量等其他因素的影响。研究表明,短期增温并未对中亚热带杉木人工幼林土壤氮磷耦合作用产生显著影响,但增温后降低了有效氮、有效磷的含量。因此,在未来全球变暖背景下,研究结果为中亚热带森林生态系统的的健康发展和科学管理提供重要的理论依据。     

复合稻田生态系统温室气体交换及其综合增温潜势

研究稻田CO2、CH4、N2O等温室气体的综合增温潜势,有助于科学评价复合稻田生态系统在减少温室气体排放和减缓全球变暖方面的作用,为稻鸭、稻鱼复合种养模式的发展提供依据。2006年采用静态箱法研究了养鸭稻田（RD）、养鱼稻田（RF）和常规淹水稻田（CK）的CH4、N2O的排放量。水稻整个生育期间,RD、CK和RF的CH4排放量分别是19.11、26.71g/m^2和25.01g/m^2;N2O排放量分别是0.237、0.229、0.237g/m^2。采用干物质积累法测得,水稻整个生长期内RD处理地上稻株对CO2的净固定量为2766.4g/m2,RF为2759.59g/m^2,CK为2533.9g/m^2。采用土壤有机碳库的变化估算土壤CO2净交换通量,水稻整个生育期间,三类稻田土壤亚系统均表现为对CO2的净固定,相当于固定CO2量分别为RD675.55g/m^2、CK575.43g/m^2、RF562.62g/m^2。三类稻田温室气体的交换均表现为CO2的净吸收、CH4、N2O的净排放,综合增温潜势以RD为最低。稻田养鸭能显著减少甲烷排放,降低增温潜势,其减缓综合温室效应的潜力是常规淹水稻田的1.6倍左右。     

21世纪以来闽三角城市群人类景观开发强度的时空演变——基于能值-GIS方法

在快速的城市化进程中,城市群作为城市发展到成熟阶段的高级空间组织形式,其在推进城市群区域社会经济一体化的同时,也在一定程度上加剧了城市群的人地关系矛盾和景观开发强度。为量化城市群的人类景观开发强度,揭示自然环境对人类资源消耗过程的压力响应机制,选取闽三角城市群在2000、2005和2013年的夜间灯光数据(DMSP/OLS)作为刻画人类经济活动范围的基础数据,通过能值分析理论,耦合可更新能源(太阳能、风能、地热能和降雨化学能等)与基于统计数据的不可更新能源进行能值核算,并进一步描述人类景观开发强度(Landscape development intensity,LDI)的时空演变特征,基于人类活动对自然生态系统的干扰程度划分为5级进行空间展示与分析。结果表明:(1)在时间尺度上,闽三角城市群的年可更新能值密度均值在2000、2005和2013年,分别为9.42×10~(16) sej/hm~2、7.25×10~(16) sej/hm~2和7.88×10~(16) sej/hm~2,呈现出先减后增的趋势,在空间尺度上,闽三角城市群可更新资源由环海湾地带向内陆地区呈环形逐层增加,其中在2000年表现尤为明显;(2)在不可更新资源的利用上,闽三角城市群的本地不可更新能源能值投入在2000、2005和2013年,分别为4.64×10~(24) sej、4.63×10~(24) sej和4.66×10~(24) sej,只出现轻微浮动,而外部输入能源的能值投入则在2000、2005和2013年,分别为1.41×10~(24) sej、3.18×10~(24) sej和5.71×10~(24) sej呈现逐年上升趋势,且其中对原煤的需求表现最高,占比高达90%;(3)LDI在空间分布上,自内陆至沿海干扰等级逐渐上升,其中,强度干扰与剧烈干扰主要覆盖厦门市、龙海市、晋江市和石狮市;在时间分布上,呈现出强度干扰和剧烈干扰逐渐增大的趋势。研究有助于政府对不同干扰等级区域的城乡建设与规划管理提供决策依据,为实现城市群可持续发展提供数据参考。     

Conservation implications of adaptation to tropical climates from a historical perspective

Tropical climates and the biodiversity associated with them have long interested natural historians. Alexander von Humboldt inspired a generation of scientists, such as Charles Darwin and Alfred Russel Wallace, to observe and study tropical ecosystems. More recently, the mid‐20th century saw Theodosius Dobzhansky and Daniel Janzen lay the foundations for studying adaptation to tropical climates. Now in the 21st century, we are beginning to realize the threats posed by current and future climate change to tropical populations which, despite relatively low levels of projected warming for low‐latitude regions, face potentially significant detrimental impacts. Building on the insights of researchers in decades and centuries past, improved understanding of tropical ecology, evolution and biogeography will help us to conceive how future global change will impact on biodiversity.