中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室生態(tài)模型與全球變化研究組在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放、高寒植被生態(tài)系統(tǒng)碳過(guò)程以及高寒河流水環(huán)境遙感研究方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果分別發(fā)表在Global Change Biology，Agricultural and Forest Meteorology, Journal of Geophysical Research, Remote Sensing等雜志上。

　　農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是氣候變化的承受者，也是溫室氣體（GHG）的重要排放源，對(duì)自然變化和人類活動(dòng)非常敏感。在全球變化背景下，要確保糧食安全和生態(tài)環(huán)境平衡，需要更好地了解和量化多個(gè)環(huán)境變化因子及其相互作用對(duì)作物溫室氣體排放強(qiáng)度（單位作物產(chǎn)量的溫室氣體排放量）的影響。課題組使用改進(jìn)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)模型（DLEM-AG2.0）及包含172個(gè)野外溫室氣體排放實(shí)驗(yàn)的meta分析，對(duì)1949年至2012年中國(guó)小麥、玉米和水稻的溫室氣體排放強(qiáng)度的時(shí)空變化率、主要貢獻(xiàn)因子及其影響進(jìn)行了國(guó)家尺度的最新評(píng)估。結(jié)果表明，1949-2012年，農(nóng)田的溫室氣體排放強(qiáng)度平均為0.10~1.31 kg CO₂‐eq kg^‐1，增長(zhǎng)率為1.84~3.58×10^‐3 kg CO₂‐eq kg^‐1 yr^‐1。2000年以來(lái)，氮肥是導(dǎo)致中國(guó)北方溫室氣體排放強(qiáng)度增加的主要因素，對(duì)南方的影響也有所增加。溫室氣體排放強(qiáng)度的增加意味著過(guò)度施肥不僅沒(méi)有顯著促進(jìn)作物增產(chǎn)，反而加劇了土壤溫室氣體排放。本研究發(fā)現(xiàn)，超過(guò)60%的過(guò)度施肥主要位于華北平原的冬小麥-夏玉米輪作區(qū)，長(zhǎng)江中下游和西南地區(qū)的冬小麥-水稻輪作區(qū)，以及南方大部分的雙稻輪作區(qū)。模擬結(jié)果表明，“過(guò)度施肥”地區(qū)當(dāng)前的氮肥施用水平減少約1/3，不會(huì)顯著影響作物產(chǎn)量，但會(huì)使土壤溫室氣體排放減少29.60%~32.50%，溫室氣體排放強(qiáng)度減少0.13~0.25 kg CO₂‐eq kg^‐1。這分別相當(dāng)于中國(guó)和世界農(nóng)業(yè)土壤溫室氣體排放總量的29%和5%。研究表明，提高氮肥利用效率將是減少溫室氣體排放、保障中國(guó)糧食安全的有效策略。研究結(jié)果可為我國(guó)發(fā)展溫室氣體友好型農(nóng)業(yè)提供參考。 本@文$內(nèi).容.來(lái).自：中`國(guó)`碳`排*放^交*易^網(wǎng) t a np ai fan g.c om

　　

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　　圖1. DLEM-AG2.0估算的1949-2012年中國(guó)小麥、玉米和水稻的溫室氣體排放強(qiáng)度(a、d和g)、作物產(chǎn)量(b、w和h)和土壤溫室氣體排放(c、f和i)

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　　高寒植被生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化非常敏感，然而，高寒植被在不同生長(zhǎng)階段碳交換及其碳通量對(duì)氣候變化的響應(yīng)機(jī)制尚不明確。我們利用遙感反演的長(zhǎng)時(shí)間序列高寒植被總初級(jí)生產(chǎn)力（GPP）、凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力（NEP），系統(tǒng)分析了1982-2015年以來(lái)青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)不同生長(zhǎng)階段碳交換、生產(chǎn)力及其對(duì)氣候變化的響應(yīng)關(guān)系。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：青藏高原高寒草甸生產(chǎn)力在過(guò)去30多年均得到了持續(xù)的增加，但在不同的生長(zhǎng)階段高寒草甸會(huì)表現(xiàn)為不同的碳源和碳匯，同時(shí)不同氣候因子對(duì)高寒草甸GPP、NEP的影響程度也不相同，表現(xiàn)為溫度因子在整個(gè)植被生長(zhǎng)階段都起著重要的作用，控制著高寒草甸的碳固定能力。在植被枯萎前土壤水分對(duì)高寒草甸碳固定的作用日益重要，而空氣飽和差、太陽(yáng)短波輻射對(duì)高寒草甸碳固定的影響相對(duì)較弱。我們的研究也揭示了需要從高寒植被生長(zhǎng)的各個(gè)階段來(lái)分析氣候變化與高寒植被生態(tài)系統(tǒng)碳過(guò)程的復(fù)雜關(guān)系，從而為更系統(tǒng)了解陸地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的響應(yīng)機(jī)制提供了新的視野。

　　

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　　圖2. 高寒草甸不同生長(zhǎng)階段（S1、S2和S3）GPP（A）和NEP（B）變化的主導(dǎo)氣候因素的空間分布

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　　隨著全球氣候變化和人類活動(dòng)影響的加劇，高寒河流水環(huán)境受到了越來(lái)越嚴(yán)重的環(huán)境脅迫，而由于高寒河流所處區(qū)域氣候惡劣、地形地貌條件復(fù)雜，如何有效地監(jiān)測(cè)高寒河流水環(huán)境變得日益重要。我們從2016年起連續(xù)開展了雅江、金沙江、怒江、瀾滄江等高寒河流的天空地一體化觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，首次建立了高寒河流水環(huán)境不同組分的遙感光譜庫(kù)，而后基于空間對(duì)地觀測(cè)信息協(xié)同，建立了河流水環(huán)境遙感機(jī)器深度學(xué)習(xí)識(shí)別與定量反演模型，生成了長(zhǎng)時(shí)間序列高寒河流水環(huán)境數(shù)據(jù)集并系統(tǒng)分析了全球變化與人類活動(dòng)影響下的高寒河流水環(huán)境變化的時(shí)空特征，最終形成了高原高寒河流水環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這將有助于提升高原寒區(qū)河流水環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)與預(yù)警的能力與水平。

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　　圖3. 三江并流區(qū)怒江（NJR）、瀾滄江（LCR）和金沙江（JSR）季節(jié)性水體渾濁度空間分布

　　這些研究分別得到科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)（2018YFA0606001和2017YFA0604702）、中科院STS項(xiàng)目（No. KFJ-STS-ZDTP-0）和國(guó)家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃等項(xiàng)目（No. 91547107和 41271426）的資助。系列論文鏈接如下：

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　　https://doi.org/10.1111/gcb.15290

　　https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192320301878 內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳-排-放*交…易-網(wǎng)-tan pai fang . com

　　https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2019JC015106

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　　https://www.mdpi.com/2072-4292/11/24/3010 內(nèi)-容-來(lái)-自；中_國(guó)_碳_0排放￥交-易=網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

　　https://www.mdpi.com/2072-4292/11/11/1287 本*文@內(nèi)-容-來(lái)-自；中_國(guó)_碳^排-放*交-易^網(wǎng) t an pa i fa ng . c om

　　城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 本文@內(nèi)/容/來(lái)/自:中-國(guó)-碳^排-放-交易&*網(wǎng)-tan pai fang . com

　　2020年7月28日

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