典型陆地生态系统对气候变化响应定量研究.pdfVIP

2014 年 第 59 卷 第 3 期：217 ~ 231 《中国科学》杂志社 自然科学基金项目进展专栏 评 述 SCIENCE CHINA PRESS 典型陆地生态系统对气候变化响应的定量研究 * * 岳天祥 , 范泽孟 中国科学院地理科学与资源研究所, 资源与环境信息系统国家重点实验室, 北京 100101 * 联系人, E-mail: yue@; fanzm@ 2013-05-17 收稿, 2013-07-15 接受, 2013-08-22 网络版发表 国家重点基础研究发展计划(2010CB950904, 2009CB421105)、国家自然科学基金和国家高技术研究发展计划 (2013AA122003)资助 摘要 森林、农田和草地生态系统对气候变化响应定量研究进展的综合分析表明: 近一个世 关键词 纪以来的森林、农田和草地生态系统对气候变化有很强的响应, 诸多生态系统类型的组成、 全球气候变化 结构和分布已发生了显著变化; 由于病虫害、极端气候频发, 植物物种的死亡率增加、生产 森林生态系统 力出现下降趋势; 典型陆地生态系统对气候响应的未来情景分析结果表明, 高海拔地区和高 农田生态系统 草地生态系统 纬度地区的生态系统类型的结构、分布、物种和生产力将发生较大变化; 然而, 由于生物群 模拟分析平台 落的相互作用, 各种生态系统对气候变化的响应很复杂, 目前人类对典型陆地生态系统变化 的认识仍然处在很初级的阶段. 尤其是在气候变化对植物物种的影响、干旱和极端事件的后 果以及病虫害的影响等方面, 还没有明确的结论; 根据目前的研究积累, 还无法给出气候变 化对典型陆地生态系统影响的综合定量评估, 需要改进区域气候模拟, 尤其是降雨量的模拟, 需要提高植物物种对气候、病虫害和大气成分响应的认识. 以典型陆地生态系统对全球气候 变化响应机理研究成果为基础、集成空间对地观测数据和地面实测数据的多尺度生态系统动 态模拟分析平台, 到目前为止, 仍是亟待填补的空白. 全球变化正逐渐改变陆地生态系统固有的自然 持续发展、社会稳定与和谐发展的关键性因素的重要 过程, 进而威胁到人类的生存环境及社会经济的可 贡献日趋突显. 这一问题也已成为 21 世纪国内外科 持续发展[1,2] . 气候变化导致动植物生境变化, 进而 学家最为关注的生态环境和科学问题, 并受到全球 影响物种分布及其生态系统过程[3,4] ; 而气候要素时 各国政府、科学界与公众的强烈关注. 空分布模式的改变, 则引起水资源和营养物质的时 空分布发生变化, 并增加对自然生态系统及其演替 1 森林生态系统对全球变化响应 过程的干扰程度[5,6] . 随着社会经济和科学技术的迅 Pastor 和 Post[11]通过气候模型输出结果驱动森 速发展、人类活动强度的不断增大、全球气候变暖趋 林生产力和土壤过程模型, 对北美东北部森林对暖 势的日益突显[7,8]和异常气候突发事件频次的逐渐增 干气候响应的模拟结果发现, 在冷温带森林边缘区 多[9,10], 我国森林、农业及草地生态系统的水源涵养、 域的森林生产力下降趋势尤为明显. Wright[12]通过对 防风固沙、光合固碳、空气净化、水土保持、养分循 长期林斑数据分析发现, 热带森林结构正在发生变 环等调节功能的时空分异特征日趋显著. 森林、农田 化, 其立木度、更新率、死亡率和地上生物量都呈增 和草