气候变化对黑土有机碳库影响模拟研究

以黑龙江海伦为研究地点，利用CENTURY模型模拟了自然状态下的黑土在1953—2000年实际气象条件及以此为基础的9种气候变化情景下的土壤有机碳(0～20cm)。模拟结果表明，自然状态下的黑土在48年间实际气象条件下，土壤有机碳含量产生了波动；不同气候变化情景的模拟结果表明，温度升高或降水量的减少能够降低土壤有机碳含量，相反则有利于其升高，其中气温是影响黑土有机碳变化的主要气候因素。当气温升高2口时，无论降水量不变、减少或增加20％，都能导致土壤有机碳含量下降。温度升高且降水量减少模式下的土壤有机碳含量最低，温度降低且降水量增加模式下的土壤有机碳含量最高。     

基于SWAT模型的海拉尔河上游土地利用与气候变化对径流的影响

选用SWAT分布式水文模型,对海拉尔河上游的径流量进行了模拟分析,并采用情景分析方法定量分析了土地利用与气候变化对径流量的影响.结果表明:(1)在模型的校准期和验证期,R2分别为0.85和0.84,Ens分别为0.82和0.81,PBIAS在10%以内,说明SWAT模型在海拉尔河上游的径流模拟精度较好;(2)由土地利用和气候变化共同影响下的综合型情景分析得出,气候变化对流域的径流量变化有更为显著的影响.以2000年土地利用数据、1992-2001年气象数据模拟的径流数据为基准,在土地利用和气候变化的共同作用下,流域的年均径流量减少了36.1m~3/s,其中由于气候变化因素减少了27.67m~3/s,由于土地利用变化因素减少了5.43m~3/s;(3)由极端土地利用情景分析得出,林地变草地的情景下,年均径流量增加了3.91m~3/s,草地变林地的情景下,年均径流量减少了5.16m~3/s.(4)由气候变化情景分析得出,流域的径流量变化与降水变化呈正相关关系,与气温变化呈负相关关系.降水量增加10%,流域的年均径流量增加了31.99m~3/s,降水量减少10%,年均径流量减少了13.87m~3/s;气温升高1℃,流域的年均径流量减少了7.91m~3/s,气温减少1℃,年平均径流量增加了8.76m~3/s.在气候变化的背景下,需要考虑降水量变化和气温变化的综合影响,通过合理优化土地利用布局来应对气候变化带来的种种问题.     

福州市自然和人工管理绿地土壤有机碳含量分析

随着城市化进程的迅速发展,城市生态系统碳循环在全球碳循环中的作用开始受到人们的关注.与自然土壤相比,城市生态系统土壤性质发生了显著的变化,城市化进程对于城市土壤碳含量产生了较大的影响.文章以福州市建成区城市自然绿地和人工管理绿地为对象,研究了自然绿地和人工管理绿地之间土壤有机碳含量的差异以及绿地土壤有机碳含量的垂直分布规律.结果表明:福州市自然绿地景观0~10 cm土层有机碳含量均值比人工管理绿地均值有机碳含量均值降低,且不同人工管理绿地类型之间0~10 cm土层有机碳含量变异性较大,城市各绿地类型土壤有机碳含量均随深度的增加而减少,只有在交通绿地土壤剖面中20~40 cm出现了较高的有机碳含量.     

海南岛东部地区土地利用方式对土壤有机碳含量的影响

研究海南岛东部4种典型土地利用方式，分析不同土地利用方式下土壤有机碳含量的分布特征以及碳密度变化，以期为合理优化海南岛土地利用方式以及促进农业生产的持续发展提供科学依据。以海南岛东部典型的4种土地利用方式(果园地、橡胶林地、水稻田、抛荒地)为研究对象，通过野外调查取样和室内分析测试，对不同土地利用方式土壤有机碳的含量及密度分布特征进行研究。结果表明：在0～30 cm土壤剖面中，4种不同土地利用方式土壤有机碳含量均值为3.73～14.01 g·kg^-1,平均含量由大到小依次为水稻田、抛荒地、果园地、橡胶林地。0～30 cm土壤有机碳平均密度为1.74～5.86 kg·m^-2;同种土地利用方式下，土壤有机碳密度在各土层内的变化基本相同，其随土层深度的增加而减少，与土壤有机碳含量变化趋势类似。研究区4种不同土地利用方式中，土壤有机碳密度在0～20 cm土层比重占研究剖面(0～30 cm)的65%以上(69.21%～72.99%)。土地利用方式改变将会导致土壤容重发生变化。研究区4种不同土地利用方式中，水稻田土壤有机碳含量和密度最高，橡胶林地最低；不...     

长期野外增温对不同草原土壤有机碳分解过程的影响

土壤异养呼吸/有机碳分解的温度敏感性是理解和预测全球气候变化下土壤有机碳库动态的关键基础之一,田间实验增温是当前模拟气候变化影响的一个重要手段.本研究通过室内土壤培养,测定了在长期田间实验增温下内蒙古温带草原和美国俄克拉荷马高草草原土壤异养呼吸的变化.结果显示,在多年的连续增温下,温带草原土壤有机碳的含量没有明显降低(P0.05),以有机碳的可分解性表征的土壤有机碳质量也没有下降,土壤有机碳分解对温度变化的响应(Q10)未受到增温的影响(P0.05).全球气候变化下的土壤碳循环和动态是一个复杂的多情景现象,需要进一步的深入研究.     

甘肃葫芦河流域径流变化的SWAT模型模拟

利用SWAT模型模拟研究了甘肃葫芦河流域过去9年的径流变化.结果表明:20世纪80-90年代流域径流减少的主要原因是气候变化.在此基础上,根据未来不同气候情景的变化趋势,模拟了葫芦河1985年的径流变化.得出气温影响相对较小,降水变化对葫芦河流域径流量的影响较大,径流量随降水的增加而增大,随气温的升高而减小.在气温降低配合降水增加的情况下,径流响应最剧烈,且呈明显增加趋势;相反,气温升高且降水减少不利于径流的产生,减少了实测值的61%.     

上海城市绿地土壤有机碳、全氮分布特征

选择上海市中心城区公园、道路、街头等样地,研究了城市绿地土壤有机碳、全氮的分布特征及其在不同利用方式下各土壤剖面的含量变化。结果表明:上海城市绿地土壤有机碳、全氮平均含量分别为11.21、1.06 g/kg,其中有机碳含量以0～10 g/kg和10～20 g/kg为主,分别占全部的47.18%、47.18%,全氮含量以0.5～1.0 g/kg和1.0～1.5 g/kg为主,分别占全部的49.56%和39.80%;与上海市郊区农田土壤相比,中心城区绿地土壤有机碳平均含量低5.68g/kg,幅度为33.63%,全氮平均含量低0.89 g/kg,幅度为45.64%;与第2次土壤普查上海数据相比,上海中心城区绿地土壤有机碳含量下降了10.19 g/kg,降幅为47.62%,全氮含量下降了0.18 g/kg,降幅为14.52%。不同利用方式下城市绿地土壤有机碳、全氮含量从大到小顺序为公园、街头、道路,且差异主要与人为养护水平有关;城市绿地土壤有机碳、全氮含量随剖面深度增加呈下降趋势,且表层均显著高于下层(p<0.05)。回归分析表明,城市土壤有机碳、全氮之间满足显著线性关系,符合方程y=0.056 3x+0.430 5。研究结果表明,提高土壤养护水平,降低人为活动影响强度是增加城市绿地土壤有机碳、全氮的重要途径。     

基于CMIP 6多模式的长江流域气温、降水与径流预估

【目的】探究未来气候变化对长江流域径流的影响,为长江流域及其他地区的早期洪水预警和防御措施提供依据。【方法】采用国际耦合模式比较计划第6阶段(CMIP 6)多模式集合平均(MME),结合SWAT水文模型,对长江流域1961—2014年气温、降水量和径流等进行评估,并预估了长江流域2020—2099年SSP1-1.9、SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5排放情景下的气温、降水量和径流。【结果】(1)相比单一模式,MME历史时期模拟气温和降水效果更好,与观测值的相关系数均大于0.90,MME可以很好地模拟出气温和降水量的空间分布规律。(2)由MME分析可知,2020—2099年长江流域在所有情景下的气温增幅低于50%,降水增量小于20%,在SSP5-8.5情景下模拟的温度值比SSP1-1.9时的温度值高1.23℃,比SSP1-2.6时的温度值高0.99℃。(3)总体上,长江流域未来的年均径流量增加显著,到21世纪末,SSP5-5.8情景下年均径流量将达到40 380 m³/s。【结论】本研究揭示了长江流域径流变化趋势与气温与降水之间的...     

不同杨农复合经营模式土壤有机碳和全氮含量 垂直分布及储量研究

对苏北地区3种杨农复合经营模式(宽窄行模式即K模式、片林模式即P模式和网格模式即W模式)的100 cm土体8个土层中土壤有机碳、氮的分布进行研究,结果表明：3种模式土壤有机碳、氮含量及储量的剖面分布均表现出在表层相对较高,都有随土壤剖面深度增加而降低的趋势,且耕作层以下迅速降低。3种模式深度100 cm的土壤有机碳含量变化范围为0.64~1527 g/kg, 全氮含量变化范围0.30~2.09 g/kg;土壤有机碳含量与全氮含量及C/N呈极显著相关关系;100 cm深土壤有机碳储量在3种模式中分别达(71.19±0.72)、(40.67±058)和(42.64±0.56) t/hm2。     

洮儿河流域平原区气候变化情景下浅层地下水水位动态响应分析

利用研究区降水、气温、地表水径流和地下水埋深数据,使用Mann-Kendall非参数检验法,分析水文气象要素变化趋势,结合研究区水文地质概况,建立地下水数值模型,对未来气候变化下的地下水水位动态进行预测．结果表明:研究区地下水埋深呈显著增加趋势,降水量增加不显著,气温呈升高趋势,地表径流显著减少;通过建立的Visual MODFLOW模型,对基准情景（基准期平均降水量条件）和3种气候情景（SSP126、SSP245、SSP585）下研究区未来地下水位进行预测:基准情景和3种气候情景下研究区北部浅层地下水埋深持续增加,南部地下水埋深有所减少;3种气候情景下地下水埋深均大于基准情景下地下水位埋深．      

海南屯昌不同林龄槟榔人工林地下部分碳储量的分布特征

以海南省屯昌县枫木林场3种林龄(幼龄林、中龄林、成熟林)的槟榔人工林为研究对象，探讨槟榔人工林地下部分0～100 cm土层中根系碳储量与土壤有机碳储量的分布特征.研究表明：0～100 cm土层中，槟榔人工林根系主要集中在表层(0～30 cm)，且根系生物量随土层的加深而显著降低，表现为：成熟林(1244.26 g·m^-3)>中龄林(993.26 g·m^-3)>幼龄林(658.59 g·m^-3)；随林龄增长，根系碳储量表现为成熟林(6.23 t·hm^-2)>中龄林(4.97 t·hm^-2)>幼龄林(3.57 t·hm^-2).不同林龄槟榔人工林的土壤有机碳(0～100 cm土层)分布表现为：随土层加深，土壤有机碳含量显著减少，不同林龄之间土壤有机碳存在差异，但不显著，其中，幼龄林的有机碳范围在2.64～21.65 g·kg^-1之间，中龄林的含量范围为3.56～25.21 g·kg^-1，成熟林的...     

黑龙江省三江平原湿地土壤碳储量变化

为湿地保护和减缓全球气候变化政策的制定提供科学依据,根据对黑龙江省三江平原不同类型和不同开垦年限的湿地土壤有机碳含量、土壤视密度、土层厚度和面积的测量结果,估算土壤碳储量及农业开发50a以来的碳储量变化。对不同土壤类型碳密度随时间的变化,用回归分析的方法,建立土壤碳密度变化模型。结果显示,湿地开发初期20a碳密度降低很快,之后逐渐趋于平稳。三江平原的湿地土壤是一个重要的有机碳库,其有机碳储量为621Mt,该区湿地土壤碳储量随耕地面积的增加而减少。人类活动导致的湿地丧失和退化、水土流失和不合理的耕作措施等是土壤碳储量减少的主要原因。     

陆地生态系统土壤有机碳分解温度敏感性研究进展

在全球变化背景下,土壤有机碳的分解及其温度敏感性在陆地生态系统碳循环中的重要性备受关注。温度敏感性指数(Q₁₀)微小的变化都可能导致未来土壤碳库大小评估的巨大偏差,充分了解土壤有机碳分解温度敏感性的调控机理对预测未来土壤碳变化具有重要意义。笔者对国内外已有研究进行分析,比较培养温度模式、底物质量、物理化学保护和微生物属性对土壤有机碳分解温度敏感性的影响。结果发现:(1)与传统的恒温模式相比,变温培养模式更好地克服了土壤微生物对恒定培养温度的适应性以及不同培养温度下底物消耗不均的缺点,能够更加准确地估算Q₁₀。(2)较多的研究发现难分解有机碳的Q₁₀大于易分解有机碳的Q₁₀,但也有研究发现难分解有机碳的Q₁₀并不比易分解有机碳的Q₁₀高,这主要是由于土壤有机碳库的异质性造成的。(3)团聚体和矿物吸附保护通过改变底物有效性或者反应位点的底物浓度来影响土壤有机碳分解的温度敏感性。(4)微生物的生理特性、群落组成和结构也会对温度敏感性造成影响,温度变化会造成土壤微生物群落组成及其相关生理特征的变化,进一步引起相关功能基因丰度的改变,从而改变有机碳分解的温度敏感性。土壤有机碳分解及其温度敏感性是全球气候变化对碳循环影响研究中很重要的一部分,对它的精确估算有利于完善全球气候变化模型,对准确预测未来全球气候变化具有重要意义。     

陆地生态系统土壤有机碳分解温度敏感性研究进展

在全球变化背景下,土壤有机碳的分解及其温度敏感性在陆地生态系统碳循环中的重要性备受关注。温度敏感性指数(Q₁₀)微小的变化都可能导致未来土壤碳库大小评估的巨大偏差,充分了解土壤有机碳分解温度敏感性的调控机理对预测未来土壤碳变化具有重要意义。笔者对国内外已有研究进行分析,比较培养温度模式、底物质量、物理化学保护和微生物属性对土壤有机碳分解温度敏感性的影响。结果发现:(1)与传统的恒温模式相比,变温培养模式更好地克服了土壤微生物对恒定培养温度的适应性以及不同培养温度下底物消耗不均的缺点,能够更加准确地估算Q₁₀。(2)较多的研究发现难分解有机碳的Q₁₀大于易分解有机碳的Q₁₀,但也有研究发现难分解有机碳的Q₁₀并不比易分解有机碳的Q₁₀高,这主要是由于土壤有机碳库的异质性造成的。(3)团聚体和矿物吸附保护通过改变底物有效性或者反应位点的底物浓度来影响土壤有机碳分解的温度敏感性。(4)微生物的生理特性、群落组成和结构也会对温度敏感性造成影响,温度变化会造成土壤微生物群落组成及其相关生理特征的变化,进一步引起相关功能基因丰度的改变,从而改变有机碳分解的温度敏感性。土壤有机碳分解及其温度敏感性是全球气候变化对碳循环影响研究中很重要的一部分,对它的精确估算有利于完善全球气候变化模型,对准确预测未来全球气候变化具有重要意义。     

黄垒河流域气候与土地利用变化对径流的影响

以山东胶东半岛黄垒河流域为研究区,构建了SWAT分布式水文模型,采用SUFI-2算法进行模型参数敏感性分析、率定与验证研究,对巫山水文站2011—2018年月径流量数据进行模拟,在此基础上设置3类变化情景,定量识别黄垒河流域内气候变化与土地利用变化下的水文响应情况.结果表明:1)SWAT模型在黄垒河径流模拟中具有较好的适用性,模型率定期的R²、E_NS分别为0.74和0.71,验证期R²、E_NS分别为0.69和0.72;2)综合型情景模拟分析得出,气候变化、土地利用变化及二者共同变化均引起流域内年均径流增加,分别使年均径流量增加0.14、0.05、0.19 m³·s^-1,径流量对气候变化比土地利用变化更敏感,径流变化由气候变化主导;3)气候变化情景模拟分析得出,流域内年均径流量与降水变化成正相关,降水增加比降水减少对径流变化作用更显著,气温升高对流量变化有负效应,流量对气温升高比气温降低更敏感;4)极端土地利用情景模拟分析得出,城市扩张情景、耕地保护情景、退...     

气候变化对湖南省马尾松适宜生境影响分析

【目的】气候变化会导致树种适宜生境发生变化,从而对准确地制定长期森林经营规划方案产生影响。为了在制定长期森林经营规划中贯彻适地适树原则,需要研究气候变化对树种适宜生境分布的影响。【方法】以湖南省马尾松(Pinus massoniana)为研究对象,利用2016年湖南省连续清查森林资源档案更新数据中的马尾松空间分布数据、高程数据和气候数据,采用最大熵法(Maxent)模型,分温度变化、降水量不变,降水量变化、温度不变,降水量和温度均变化3种情景模拟马尾松在湖南省适宜生境的动态变化。【结果】① Maxent模型模拟结果中,训练精度、模拟精度的AUC(area under the ROC curve)值在AUC评估标准中属于良好(0.80～0.90)水平,可以较好地模拟马尾松适宜生境; ② 2016年马尾松适宜生境主要分布于湖南省中部和西北部,小部分分布于东部和南部。适宜生境、低适宜生境和不适宜生境所占面积比例分别为28.30%、40.10%、31.60%; ③ 2016—2050年温度和降水量均有所增加,年平均温度增加2.30 ℃,年平均降水量增加19.9 mm。在温度升高、降水量不变,降水量升高、温度不变和温度、降水量均升高3种气候情景下,湖南省马尾松适宜生境面积比例分别变化了0.58%、0.53%和-0.65%,不适宜生境相比2016年均有所减少,分别减少了7.22%、2.00%和0.15%; ④ 刀切法确定了最湿季均温(Bio8)、最暖季均温(Bio10)、最冷季降水量(Bio19)为影响马尾松分布的主导气候因子,其中最冷季降水量为最主要的气候因子。【结论】湖南省马尾松种植区主要分布在该省中部和西北部,当未来气候呈现温度增加、降水量不变的情景时,种植区域适当向东扩展; 当未来气候呈现降水量增加、温度不变或二者均增加的情景时,种植区域适当向北扩展。     

甘肃省部分地区近65年降水量和气温变化特征分析

水资源是影响地区经济、社会和生态环境的主要因素,而气候变化又强烈地影响着水资源系统的变化趋势。利用甘肃省近65年(1951-2015年)降水和气温的年时间序列,通过对甘肃省降水量和气温的变化趋势及时空特征分析,探讨了甘肃省降水和气温变化对地区水资源的影响,从而为甘肃省水资源的合理利用以及短期内气候变化预测提供依据。结果表明:(1)甘肃省降水量逐年呈减少趋势,各主要地区降水量分布不均匀,降水波动较大,年均降水量在200～300mm之间,降水对水资源的影响相对较少;(2)甘肃省气温总体呈上升趋势,在1998年发生突变,气温开始明显升高,年均气温在9～10℃之间,气温的升高使得水资源的蒸发量增加,降低水资源的有效利用。     

不同海拔条件下柴油燃烧火焰温度和碳烟特性研究

为了研究海拔条件对柴油机冷起动阶段柴油燃烧过程的影响,在定容燃烧弹台架上模拟了平原和海拔2000 m工况下柴油机缸内的热力学状态,利用双色法获取了不同工况下柴油火焰温度和表征碳烟浓度的KL因子分布. 结果表明,随着海拔由0 m增加至2000 m,环境温度、压力同时降低产生了耦合作用,导致柴油滞燃期由2.0 ms增大至3.13 ms.海拔升高后,柴油燃烧过程中平均火焰温度降低,局部高温区域消失,KL因子总量减少. 海拔条件变化影响了碳烟特性和火焰温度的关系. 随着海拔升高,火焰温度降低,导致碳烟氧化主导阶段碳烟氧化速率降低,局部火焰温度对局部碳烟浓度的影响减小.      

青海湖高寒湿地土壤有机碳空间分布分析

作为陆地碳库的主要部分,土壤有机碳在全球碳循环中起着重要作用.本文选取环青海湖高寒湿地土壤为研究对象,对土壤有机碳含量的变化特征及其空间变异性进行了研究.结果显示,环青海湖区土壤有机碳0-10cm表层含量最高,均值为2.82±1.56%,随着土层深度的加深其含量逐渐降低.10-20cm、20-30cm和30-40cm土层的有机碳平均含量依次为2.01±1.03%、1.63±0.87%和1.21±0.91%;整个研究区0-40cm土壤有机碳平均含量仅为1.92±1.27%.半方差函数和变异函数分析结果说明,0-10cm,10-20cm和20-30cm土层土壤有机碳含量的模型均符合球状模型,30-40cm土层土壤有机碳含量和0-40cm土壤有机碳平均含量的模型为指数模型.而且在各向同性和各向异性下不同深度土壤有机碳均具有高度的空间异质性.     

不同耕作制度下稻田土壤有机碳分布特征分析 ——以海南省中部地区为例

为了解耕作制度对热带地区稻田土壤有机碳分布的影响,选择海南岛中部地区4 种不 同耕作制度下的稻田（一熟制、二熟制、三熟制、撂荒地）为研究对象,对比分析不同类型稻田土壤 有机碳的分布特征,探究影响其分布变化的主要因素。结果表明：4 种耕作制度下稻田表层（0～30 cm）土壤有机碳含量呈现三熟制＞二熟制＞撂荒地＞一熟制的分布规律,4 种耕作制度下稻田的土 壤有机碳含量随土层加深而降低;撂荒地土壤有机碳含量与土壤pH 值极显著负相关;一熟制土壤 有机碳含量与土壤中粉粒占比显著正相关,与砂粒占比显著负相关,且不同耕作制度通过影响土 壤理化性质进而影响土壤有机碳的分布。