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生态系统对气候变化的适应性与未来地球国际会议

生态系统对气候变化的适应性与未来地球国际会议

  • 召开年：2013
  • 召开地：北京
  • 出版时间： 2013-06-29

主办单位：全球变化研究重大科学研究计划项目;国际地圈-生物圈计划中国委员会

会议文集：生态系统对气候变化的适应性与未来地球国际会议论文集

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  • 摘要：区域性气候改变导致的环境条件变化(大气CO2浓度、温度、降水等)将对植物的光合生理产生影响,本研究基于开顶式生长箱(OTC)、利用LI-6400光合作用测定仪测定了不同CO2浓度(对照、550μmol·mol-1)和降水处理(-30％、-15％、对照(1978-2007年30年平均月降水量)、+15％、+30％)下大针茅一年生实生苗叶片光合参数的变化,探讨了CO2浓度升高和降水变化协同作用对典型草原大针茅光合特性的影响及其适应性.结果表明:1)CO2浓度和降水变化对大针茅各光合参数影响显著,但仅对气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)具有显著交互作用;2)短时期内CO2浓度升高可以促进净光合速率(Pn)的增长(平均增加202.3％),但长时间处理会产生光合适应现象(平均降低22.4％);随着CO2浓度的升高,胞间CO2浓度(Ci)逐渐增大,6月份Gs、Tr和WUE升高,8月份则相反,说明大针茅对环境变化的适应性具有明显的季节性差异;3)降水增加大针茅叶片Pn、Ci、Gs和Tr逐渐增大,降水增加30％时促进作用最大;降水减少时WUE增大;CO2浓度升高可以缓解降水减少的胁迫效应,但具有时间限制。
  • 摘要：将22个寒地粳稻品种放置在放入25℃、28℃、30℃、32℃和34℃五个温度梯度中培养7d,通过测量的芽势、芽率、根长和芽长进行比较分析不同温度对寒地粳稻萌发的影响.试验结果表明:不同熟期品种对温度的适应性不同,供试的5个早熟品种对高温具有较好的适应性;32℃对大多数品种是比较适宜的发芽温度;适当的高温有利于水稻根和芽的生长,对寒地粳稻的萌发有促进作用。
  • 摘要：基于1961～2011年东北地区88个气象站逐日气温资料,采用Kendall-Theil线性趋势估计等方法探讨了该地区热量资源的时空变化特征.结果表明,近50多年东北地区稳定≥0℃积温以变化趋势25～95℃·d/10a显著增加,三江平原的增加趋势明显大于东部山区.稳定≥0℃气温的起始期在东北北部和中部显著提前,终止期在北部基本显著延后,日平均气温稳定≥0℃的日数在北部和中部地区基本以变化趋势2～4d/10a显著增加.东北地区大部分站点终霜冻日期明显提前,初霜冻日期明显延后,无霜冻期基本以变化趋势3～5d/10a显著增加.稳定≥10℃积温以变化趋势30～110℃·d/10a显著增加,稳定≥10℃气温的起始期北部地区显著提前,终止期南部地区显著延后,作物有效生长期在中部和北部地区基本以变化趋势2～4d/10a显著增加。
  • 摘要：本文应用BIOME4生态系统模型,以评估中国陆地生态系统的净第一性生产力(NPP)、叶面积指数(LAI) 生物群区(Biome) 凋落物分解率等主要生态系统功能对气候及大气CO2浓度变化的敏感性.通过输入不同变化幅度的月均温度、月均降水、大气CO2浓度以及这些输入的组合,分析NPP,LAI,Biome及凋落物分解率等的模型输出结果,检验生态系统的敏感性。结果表明:大气CO2浓度和降水的变化对NPP的影响明显,不同的植被区域的NPP对大气CO2浓度变化表现一致,而不同的植被区域的NPP对降水的变化差异大;大气CO2浓度对LAI影响大;温度变化对凋落物分解指数影响大;温度降水对潜在植被影响大,CO2变化对潜在植被变化影响小,但CO2升高可缓解潜在植被向干性植被的发展;高纬度的针阔叶混交林、高海拔的高寒植被、热带北缘的热带森林和温带草原生态系统对气候变化和大气CO2变化较敏感,亚热带常绿阔叶林和温带荒漠生态系统较不敏感。
  • 摘要：气候与植被关系一直是生态学研究的主要问题之一,随着全球变化及全球生态学研究的兴起,植被模型尤其是动态植被模型得到了很大发展,成为全球变化研究和大尺度生态学研究不可或缺的工具.本文综述了植被气候关系研究的主要进展,分析了由静态统计模型向动态机理模型的发展过程,总结了代表模型的设计目标、主要原理及特点.代表性静态模型包括Holdridge生命地带系统、Kira分类方案、BOX模型、MAPSS模型、BIOME系列生物地理模型,动态模型包括IBIS、LPJ-DGVM、LM3V等.植被分布模型的未来发展方向为:植被分布、碳氮水循环以及植被功能的耦合模拟研究、与气候模式及水文模型的耦合模拟等。
  • 摘要：本研究采用开顶式气室(OTC)模拟大气CO2浓度及温度升高对早稻生长及产量的影响,试验设三个处理1)大田对照;2)增温2℃;3)增温2℃+增60ppmCO2,三次重复,随机区组试验.对早稻不同生育期的株高、分蘖、叶绿素含量、抽穗状况及水稻产量构成等进行了监测,结果表明增温和增加CO2浓度对水稻生长有明显的影响:1)对早稻株高有促进作用.移栽至分蘖期,只做增温处理对早稻株高增高明显;拔节孕穗期,同时增温和增加CO2浓度对早稻株高增加显著.2)对早稻分蘖有促进作用.移栽20天内,增加CO2浓度处理比增温处理对早稻分蘖的促进作用大,移栽20天后,增温处理比增加CO2浓度处理对早稻分蘖的促进作用大;3)同时增温和增加CO2处理能显著提高早稻叶片叶绿素含量,但单纯的增温对早稻叶绿素含量基本无影响.4)对早稻生物量有促进作用.同时增温和增加CO2处理能显著增加早稻生物量,但单纯的增温对生物量有增加趋势,但增加达不到显著水平.5)对早稻产量有显著增加作用.增温和增加CO2都显著增加早稻的产量,但在增温的同时增加CO2相对于只增温产量有所下降,主要是由于穗粒数减少而导致产量略有下降。
  • 摘要：冠层光合参数的准确定量遥感反演是生态系统遥感模型的核心与关键.基于2011年玉米整个生长发育期冠层光谱反射率,生态系统CO2通量、微气象因子及玉米光合生理生态指标的观测数据,开展了高光谱遥感对玉米生态系统冠层光合能力(Pmax:最大光能利用效率)与光合效率(εN:NEECO2/APAR;εG:GPP/APAR;α:光量子效率)参数的反演能力评估研究.结果表明,Pmax和α在整个生长季呈现单峰型变化趋势,分别于7月底和8月初达到峰值,而辐射利用效率参数εN和εG在玉米营养生长早期数值较高,随着玉米生长发育迅速降低,而后呈现单峰型的变化趋势,峰值出现时间基本与Pmax最大值发生时间一致.基于两波段任意组合的高光谱遥感植被指数NDVI(normalized difference vegetation index)、RVI(ratio vegetation index)、WDRVI(wide dynamic range vegetation index)、EVI2(Enhanced Vegetation Index 2)和CI(chlorophyll index)与4个冠层光合参数的统计分析表明,EVI2对冠层光合效率与光合能力参数的反演与表征效果最佳.研究结果表明高光谱遥感信息对玉米生态系统冠层光合参数变异具有较强敏感性,可以用来监测玉米冠层光合作用的季节动态变化,以及准确定量评估作物生产力和生态系统CO2的交换能力。
  • 摘要：本文利用影响植物生长的光、温、水因子(年均降水量、最冷月温度、最暖月温度、年辐射量),结合反映季节变化的气温年较差,根据曼青冈(Cyclobalanopsis oxyodon)地理分布资料和模拟物种潜在分布的最大熵模型(MaxEnt),研究了曼青冈潜在地理分布及其主导气候因子.结果表明,最大熵模型能够很好地用于曼青冈潜在地理分布模拟.影响曼青冈潜在分布的各因子重要性排序和气候适应阈值分别为:气温年较差(DTY＜23.5℃)＞年均降水量(P＞670mm)＞年均日最低温(Tmin＞0℃)＞年均日最高温(Tmax＞11℃)＞年辐射量(1.6×105w/m2＞Radi＞0.8×105w/m2).低温和季节变化分别是曼青冈在我国西部和中东部分布北界的主要限制因子。
  • 摘要：首先采用野外增温实验的方式,研究了北方典型草原和荒漠草原生态系统对温度变化和降水变化的联合响应;其次利用人工气候箱对全球变化因子的模拟,分析比较了我国北方草原关键物种对CO2浓度、降水和温度变化单独及联合的响应和适应.主要结果是,野外增温处理与对照相比,0-5cm的土壤温度平均升高了2.91℃,表明红外辐射增温效果明显;0-20cm土壤含水量较对照平均下降32％,表明温度增加导致了土壤含水量显著降低(p＜0.05).升温使荒漠草原生态系统净初级生产力(ANPP)在自然降水条件下下降了 9.1％,但增温和增加降水的联合作用使之明显增加(76.3％).增温和增加降水也促进了荒漠草原的土壤有机碳、微生物碳和土壤硝态氮含量的增加.升温增加了2011年典型草原的对照、增15％、增30％各降水处理的生物量,分别为6.6％,18.0％和37.2％.然而,在2012年,典型草原的ANPP各处理间无显著差异.增温和增加降水有增加典型草原土壤微生物碳含量的趋势.CO2浓度增加使得C3灌木固氮物种小叶锦鸡儿的生物量增加了10.8-41.7％,使C3禾本科物种大针茅增加了33.2-52.3‰在较好水分条件下,CO2浓度增加没有促进C4植物禾本科物种糙隐子草的生长;但在干旱条件下,却使之显著增加(20.0-59.7％).高温和干旱的交互作用限制了关键物种的光合性能,而CO2浓度升高对光合性能的改善作用不明显.这提示人们,如不及时采取合理有效的应对措施,未来气候变化将对我国北方草原生态系统构成严峻威胁。
  • 摘要：人类活动导致的CO2浓度(以下简写为[CO2])增加引起的全球暖化,对水稻生产产生了深远影响.为了明确未来气候变化引起的[CO2]和温度同时升高对我国水稻生长发育的影响,本研究以我国长江流域稻作带水稻为研究对象,利用人工气候箱,根据IPCC未来情景,设置了对照、中强度和高强度的[CO2]和温度同时升高的模拟实验,分析水稻全生育期主要生育特性对[CO2]和温度同时升高的响应.研究结果表明,[CO2]和温度同时升高会导致水稻生育期物候缩短,高强度和中强度处理分别比CK缩短18％和8％;不同处理下,水稻叶面积无显著变化,从分蘖期至成熟期,株高和叶绿素逐渐增加,变化的次序由大到小依次为高强度＞中强度＞CK;水稻光和速率日变化呈单峰型变化曲线,胞间[CO2]日变化表现为U型变化曲线;中高强度处理减少了稻谷的空秕率、增加了千粒重,中高强度处理使稻米精米率、垩白度、直链淀粉含量和蛋白质含量分别下降了1.33％-3.99％、4％-73％、5.29％-7.59％和2.91％-4.52％.可见,[CO2]和温度同时上升会促进水稻植株生长,但对稻米品质具有一定不利影响。
  • 摘要：气候变化会对农业生产产生影响已经是一个不争的事实.为了明确气候变化背景下,玉米生长和产量的变化,本文在中国辽宁锦州地区设立红外增温模拟试验站,同时设置不同水分梯度试验来模拟气候变化对东北玉米的影响.研究结果表明:同时增温和增加水分,东北玉米的株高不会受到影响,叶面积会呈现减小的趋势.对于地上干重,增温和增水都不利于干物质的累积.对于分配系数来说,增温对叶的分配系数有正效应,增水有负效应,在同时增温和增水的情况下,则对叶的分配系数无作用.对玉米产量及构成因素,增温降低籽粒产量,主要是降低了果穗长、果穗粗、穗行数、行粒数和穗粒数,同时增大了瘪粒数。
  • 摘要：本文主要针对我国未来农业问题提出了几点看法。文章首先介绍了我国粮食供应能力下降的现状，还介绍了影响中国粮食生产的真正因素，包括谷败伤农、地力下降、耕地撂荒等。其次，文章介绍了中美两国搞农业现代化国情不同，这些差异主要表现在中国未来农业方向是生态化，从可持续发展的角度看，中国未来农业只能走“用地养地二“精耕细作飞配合一定现代化设备和生态技术的生态农业。但是，中国的生态农业被长期忽视甚至被压制。“搞生态农业会饿死人，不打农药会颗粒无收”，这些没有经过实践检验的不实之词，严重影响了决策者发展生态农业的决心。文章最后针对我国未来农业问题提出了几点建议：将各项农业补贴改为道接高价收购粮食；提供低息、贴息或无息小额贷款，帮助农民寻找致富出路，带动新农村建设；解决农民面临的教育与医疗，生老病死等现实问题；建立一支稳定的以青壮年为主力的粮食生产大军；建立生态循环粮食生产实验示范区等。
  • 摘要：生态系统地下碳过程是陆地生态系统碳分配和转化的核心,并直接影响着全球碳循环.了解陆地生态系统根系周转、土壤有机碳动态、土壤呼吸和土壤微生物及其对环境变化响应的机制和强度,对阐明陆地生态系统在全球变化中的作用具有重要意义.但由于陆地生态系统地下碳过程本身的复杂性和研究技术和方法的限制,对这些过程尚缺乏全面认识,也导致了在陆地生态系统碳循环研究中诸多的不确定性.本文概述了根系周转、土壤有机碳动态、土壤呼吸组分区分和土壤微生物的研究方法以及它们对环境变化的响应.最后提出了在陆地生态系统地下碳过程方面需要深入研究的一些领域。主要包括：系统的研究根系、土壤有机碳、土壤呼吸和土壤微生物间的内在关系；比较并改进研究根系周转、土壤有机碳动态、土壤呼吸组分区分和土壤微生物的方法；增强同位素技术在碳分配、转化、储存和释放过程中的研究；加强土壤有机碳动态异质性和土壤呼吸组分区分研究，为生态系统碳循环模型提供理论依据和相关参数；同时研究多个环境变化因素对地下碳过程交互影响；进一步阐明地下碳过程对环境变化响应的机制和强度等。
  • 摘要：气候变化对区域生态系统结构和功能有重大影响.以北方农牧交错带的准格尔旗为例,利用气象和《统计年鉴》数据,采用数理统计方法分析准格尔旗多尺度(年、月和旬)的降水量、气温波动特征,计算出该地区1961-2009年主要农作物的气候产量,揭示准格尔旗作物产量对多尺度气候波动的响应机制.结果表明:(1)中国北方雨养旱作区,粮食气候产量受降水量年际波动(特别是7、8月)显著影响;谷子、麋黍、玉米、薯类、大豆和油料等农作物的气候产量与降水量年际波动呈显著正相关;谷子、糜黍的气候产量与生长季降水量的月际波动呈显著负相关.集水型生态农业是北方农牧交错区生态环境友好的农业发展模式.(2)谷子、麋黍、薯类、大豆和油料等农作物的气候产量与6、7、8月平均气温年际波动呈显著负相关;生长季平均气温的月际波动对谷子、麋黍、大豆和油料等农作物的气候产量有显著负面影响.(3)不同农作物对旬尺度降水变异和气温变异的响应程度不同;同一种农作物对不同旬的降水变异和气温变异的响应亦不同.特别是7、8月份各旬的气候变异对农作物的气候产量影响显著.因此,需要综合采取工程、生物和农业措施,将气候变化对主要农作物气候产量的不利影响降到最低。
  • 摘要：为揭示东北春玉米对未来气候变化的响应程度,提出切实可行的适应技术和策略,本文在深入分析不同熟性春玉米发育期与气象因子关系的基础上,应用时间序列的分期播种法和以气温空间变化代替时间变化的地理播种法,提出将二者相结合的时空播种法.本研究以东北地区北部哈尔滨周边地区主栽春玉米久龙8号(中熟-中晚熟)和东北地区南部锦州周边地区主栽春玉米农华101(晚熟)为试验品种,分别开展当地主栽品种的分期播种试验,并以久龙8号为例,进行春玉米适应未来气候变化的时空播种试验.分期播种试验以当地正常播种期为对照,研究播种期分别推迟10d和20d情景下,不同熟性春玉米品种的响应情况;时空播种试验以哈尔滨当地正常播种期为对照(CK),同时设计3个未来气候变暖情景(CW1～CW3),通过对3个未来气候变暖情景与对照情景的对比,分析气候变化对东北春玉米生长发育状况和产量构成要素的影响.结果表明,推迟播种日期10d以上,对哈尔滨地区春玉米生长不利,对锦州地区无明显影响;在保持当前春玉米品种不变的前提下,发育期在不同气候变暖情景下均表现出缩短趋势,缩短时间为12～20d不等;百粒重和单产在不同气候情景下均表现为增产的趋势,增产83～188g/m2,增产幅度为9.85％～22.36‰。
  • 摘要：以阔叶红松林主要树种红松和蒙古栎为研究对象,通过水分模拟实验分析了红松和蒙古栎幼苗的生物学特征及其与土壤水分的关系,综合评价了两种幼苗的水分敏感性.结果表明,红松和蒙古栎幼苗各生物学指标均与土壤水分含量呈二次曲线关系,最适宜土壤水分含量较接近(都在40％左右),水分增加和减少都会抑制红松和蒙古栎的生长.在此基础上,建立了红松和蒙古栎幼苗的水分敏感性评价指标k=|2a/y0|,指出红松幼苗对水分变化的敏感性较蒙古栎大1.25倍,红松对水分变化的反应更加敏感.红松和蒙古栎幼苗适生的水分条件相近,而敏感性的差异可能才是导致水分变化下红松和蒙古栎在林分中优势地位变化的关键.
  • 摘要：高温热害是影响我国南方水稻生长和产量的主要气象灾害.本研究根据中稻花期的高温热害指标,对位于我国南方15个省市自治区的320个气象站1981-2010年日最高和日平均气温进行了统计分析,筛选出中稻花期的高温热害天气,并进行了时空分析.结果表明,高温热害天气集中发生在长江中下游地区,且多发生在每年的7月下旬和8月上旬.高温热害天气的发生在年际间呈现出一定的周期性,1997和1999年基本没有热害发生,而在1988和2003年,高温热害最为严重。
  • 摘要：试验采用OTC(半开顶式气室)进行CO2富集系统,设置三个CO2浓度高、中、CK(550、450、380μmol/mol),通过对东北粳稻穗部抽穗进程及产量结构分析,得到大气CO2浓度变化对东北粳稻抽穗的影响及产量变化敏感指标.结果表明:中浓度CO2对东北粳稻抽穗进程和产量影响不大,高浓度影响显著.中、高浓度CO2使东北粳稻生育进程提前21、72h,始穗至齐穗期抽穗进程缩短10、1h.中浓度CO2产量增加但差异不显著;高浓度CO2使东北粳稻产量增加15.68％,主要来自单位面积有效穗数、主穗产量的增加.对高浓度环境下穗部结构分析,得出穗部结构对CO2浓度变化敏感指标依次是:单位面积有效穗数、主穗的2次枝梗数、2次枝梗平均实粒数、1次枝梗平均实粒数。
  • 摘要：为弄清全球变暖对陆地生态系统的影响机制,国内外已经开展了大量的基于野外增温模拟试验研究.本论文在介绍红外加热技术原理、增温效应及其优缺点的同时,从植物物候、光合生理、生长发育、群落结构和功能以及土壤特性和地下过程等方面综述了红外增温模拟气候变暖对草地生态系统影响的最新进展,并探讨了未来拟重视的研究领域。
  • 摘要：森林凋落物分解是森林生态系统物质循环的重要过程.本文采用分解袋法经过实验室151天模拟增温条件下的分解培养,研究了在土壤、水分相当的条件下温度升高对红松(Pinus koraiensis)、蒙古栎(Quercus mongolica)及其混合凋落物分解的影响,以及在不同温度水平下,不同凋落物质量(单一树种凋落物或混合树种凋落物)的分解特性.利用碱式吸收法测量了凋落物分解累积释放CO2动态.将N浓度和C/N率作为凋落物质量参数,用呼吸产生CO2的积累值和凋落物质量损失率确定凋落物分解率.结果表明温度升高对单一凋落物和混合凋落物分解均有促进作用,在不同温度水平上,不同质量凋落物的分解特性有所差别,25℃和29℃条件下混合凋落物分解速率＞蒙古栎单一凋落物＞红松单一凋落物分解速率.然而,在31℃条件下混合凋落物与蒙古栎单一凋落物分解速率相差不大,二者均大于红松单一凋落物分解速率.
  • 摘要：本研究基于东北松嫩平原羊草群落生理生态过程、生产力动态及环境因子的野外实际观测数据,从植物叶片所进行的生物化学和物理过程出发,综合考虑了植物叶片的光合生化过程、气体传送过程及能量平衡过程,并通过尺度化,结合植物呼吸作用模型,建立了羊草群落净第一性生产力模型.该模型有能力预测复杂的环境变化对羊草叶片净光合速率和气孔导度的影响,较好地反映羊草群落净第一性生产力的变化趋势.但本模型有关养分和水分对光合作用及呼吸作用的影响考虑仍不足。
  • 摘要：内蒙古荒漠草原是中国北方半干旱地区重要的植被类型,为了研究温带草原花粉-植被关系,了解不同植物类群产生花粉数量的多少,本文基于花粉分析和植被样方数据,运用ERV(Extended R-value)模型估算了藜科(Chenopodiaceae)菊科(Compositae)、莎草科(Cyperaceae)和禾本科(Gramineae)4个花粉类型的相对产量(pollen productivity estimates,PPE). 结果显示:位于荒漠草原区的苏尼特左旗的不同花粉类型的PPE值由高到低依次是:藜科、菊科、莎草科、禾本科.藜科花粉是超代表性类型,PPE比较高,产生的花粉量多;菊科、莎草科和禾本科花粉是低代表性类型,PPE较低,产生的花粉量少。
  • 摘要：目的：rn 研究气温升高对苏南地区水稻生长的影响.rn 方法：rn 通过文献阅读获取当地的大田播期试验数据,与同期气象数据相结合,重组水稻增温试验,研究气温升高对该地区水稻生长的影响.气温差异由播期不同引起。rn 结果：rn 气温升高会导致水稻生育期缩短主要表现在拔节期对抽穗期与成熟期的影响不大.叶面积指数在拔节期会随气温升高而增大,在成熟期则随气温升高而减小,但两者变率都随之增大.气温升高有利于拔节期的叶片增加,同时会加快成熟期叶片的衰亡,而抽穗期的叶面积变化受温度影响不大.气温升高对水稻光合势的影响表现为拔节期光合势下降,而抽穗期与成熟期光合势增加,其中成熟期23℃时其出现饱和点.水稻生长各个时期的干物质累积与群体生长率均随气温升高而增加,抽穗期与成熟期均出现饱和点,分别为28℃与23℃.rn 结论：rn 气温升高缩短了生育期长度,但增强了物质生产力,最终有利于苏南地区的水稻生长.气温升高对该地区水稻生长的有利影响存在饱和点,抽穗期为28℃,成熟期为23℃。

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