【文章內(nèi)容簡介】 球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)”（GCTE）核心研究項目研究目的1）預(yù)測全球變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響；2）達(dá)到預(yù)警、調(diào)節(jié)和減少不良作用的效果，并提出相應(yīng)的對策；3）保證地球成為一個適合與人類生存與持續(xù)發(fā)展的生命支持系統(tǒng)。主要科學(xué)問題1）全球大氣化學(xué)成分如何在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)生作用；2）全球變化如何影響陸地生態(tài)系統(tǒng)的，陸地生態(tài)系統(tǒng)是怎樣產(chǎn)生響應(yīng)和反饋；3）土地利用、海面升高和氣候變化如何改變海岸生態(tài)系統(tǒng)，可產(chǎn)生什么后果；4）海洋生物地球化學(xué)過程如何響應(yīng)和影響氣候變化；5）過去發(fā)生過何重大的氣候和環(huán)境變化，原因何在；6）全球變化如何影響生物多樣性；7）如何提高觀測水平,依靠氣候、土地利用和經(jīng)濟(jì)活動未來變化來預(yù)測生態(tài)系統(tǒng)及服務(wù)狀態(tài)；8）在區(qū)域和全球環(huán)境變化背景下,為了確保有價值的生態(tài)系統(tǒng)提供產(chǎn)品和服務(wù)的可持續(xù)性應(yīng)采取哪些政策。主要科學(xué)計劃1）IGBP第一階段（20世紀(jì)80年代至2001年）※ 研究全球變化與生態(tài)系統(tǒng)間相互作用,量化在自然和人類活動強(qiáng)烈作用下生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展與變化規(guī)律；※ 研究陸地生態(tài)系統(tǒng)對于氣候變化、大氣組成變化 及土地利用/覆蓋變化的響應(yīng)及其反饋作用；※ 建立全球變化的生態(tài)信息系統(tǒng)和有效的預(yù)測模型, 預(yù)測全球變化背景下未來陸地生態(tài)系統(tǒng)變化趨勢。2）IGBP第二階段（2001年以后）※ 啟動了全球碳計劃(The Global Carbon Project）※ 各種來源的溫室氣體和大氣污染物的釋放機(jī)理及其影響；※ 生態(tài)系統(tǒng)水分循環(huán),包括與土壤—植被系統(tǒng)有關(guān)的過程研究?！?海洋和陸地生物多樣性、海洋生態(tài)系統(tǒng)功能及遺傳資源保護(hù),陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理；※ 荒漠化和自然災(zāi)難發(fā)生的機(jī)理,可行的預(yù)測和模擬方案,包括全球氣候變化觀測系統(tǒng)；※ 土地可持續(xù)利用的管理對策,包括海岸帶綜合管理。3）建立全球生態(tài)系統(tǒng)觀測、實驗和研究平臺※ 全球氣候觀測系統(tǒng)(GCOS)、全球陸地觀測系統(tǒng)( GTOS)；※ 全球海洋觀測系統(tǒng)(GOOS)、全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng) (GEMS)；※ 國際長期生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò)(LTER)主要研究進(jìn)展及成果（1）全球變化影響生態(tài)系統(tǒng)的過程與機(jī)理1）CO2 倍增影響生態(tài)系統(tǒng)的過程與機(jī)理※ 高CO2 濃度下光合作用速率升高引起的光合產(chǎn)物累積超過其傳輸速率的植物,受氮素上傳的制約出現(xiàn)光合下調(diào)現(xiàn)象；※ CO2濃度倍增能提高大豆的葉綠素含量，提高大豆的光能利用效率,促進(jìn)光合作用；※ CO2 濃度倍增將導(dǎo)致作物生育期有縮短趨勢；※ CO2濃度增加,使植物碳水化合物、淀粉及其次生化合物、糖和氨基酸總量以及地上部生物量的碳氮比增加, 相應(yīng)地下部碳氮比的影響則不顯著2）溫度變化影響生態(tài)系統(tǒng)的過程與機(jī)理※ 高溫使植物光合作用受阻,凈光合速率明顯下降，如小麥葉片凈光合速率在高溫(高于25 ℃) 時減少,至40 ℃停止；※ 植物的蒸騰作用對溫度的敏感性高于光合作用,不同基因型適應(yīng)性有別，保水性能良好基因型, 在熱環(huán)境下能積累較多干物質(zhì)；3）水分變化影響生態(tài)系統(tǒng)的過程與機(jī)理※ 水分脅迫下,植物凈光合速率、葉綠素含量均下降 ,氣孔阻力增加,葉綠體超微結(jié)構(gòu)受損；※ 土壤水分變化影響植物的生長發(fā)育進(jìn)程,干旱將導(dǎo)致植物生育期縮短,干物質(zhì)積累減慢,而復(fù)水后存在補(bǔ)償作用；4）水熱與CO2協(xié)同作用影響生態(tài)系統(tǒng)過程與機(jī)理※ CO2濃度增加對植物葉CO2同化速率的正響應(yīng)隨著溫度增加而增強(qiáng),但在溫度過高時則呈下降趨勢；※ 大氣CO2濃度升高可延長春小麥抽穗—成熟期,但高溫對春小麥生育期的影響遠(yuǎn)大于高CO2濃度的影響,使高CO2濃度、高溫下抽穗—成熟期縮短,種子提前萌發(fā)；※ CO2濃度升高對植物具有“施肥”效應(yīng),但土壤干旱則一定程度上抑制其施肥效應(yīng)；※ CO2濃度升高使光合速率增加,蒸散量減少,WUE增加,又會減緩干旱的不利影響,增強(qiáng)作物對干旱脅迫的抵御能力；※ 高溫將降低因高CO2濃度對生物量的正效應(yīng),并減弱植物生產(chǎn)力的增強(qiáng)效應(yīng)；※ 植物在高CO2濃度下,經(jīng)高溫鍛煉后對干旱更具適應(yīng)性，土壤水分脅迫有利于提高農(nóng)作物品質(zhì)；※ CO2濃度升高并與高溫伴隨不利于農(nóng)作物籽粒品質(zhì)提高,對干旱條件下提高作物品質(zhì)能力有抑制作用5）O3變化影響生態(tài)系統(tǒng)的過程與機(jī)理※ 高O3濃度將導(dǎo)致植物凈光合強(qiáng)度、氣孔阻力以及WUE降低,葉片數(shù)量減少,單株葉面積變小,葉片干物質(zhì)積累下降,進(jìn)而影響產(chǎn)量和質(zhì)量；※ 不同物種對O3濃度變化的響應(yīng)和適應(yīng)是不同的，如O3濃度增加可促進(jìn)水稻發(fā)育,而小麥前期發(fā)育緩慢,后期衰老加快。6）人為干擾影響生態(tài)系統(tǒng)的過程與機(jī)理※ 適度干擾對稀疏馬尾松林的自然更新及林下植物種類多樣性具有一定的維持或促進(jìn)作用, 但不利于馬尾松生長；※ 放牧是草原生態(tài)系統(tǒng)中干擾強(qiáng)度最大且影響后果最為嚴(yán)重的人為干擾；※ 中度放牧下物種多樣性指數(shù)最大，有利于多樣性維持,可增強(qiáng)草地對放牧的緩沖力。（2）全球變化對中國陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響1）氣候變化對植被/生態(tài)系統(tǒng)的影響※ 年均溫增加2℃,降水增加20%時,中國大部分地區(qū)的水熱條件都向好的方向有所轉(zhuǎn)變，但青藏高原將變得干熱,有沙漠化的趨勢；※ 年均溫增加4℃,降水增加20%將使中國各植被地帶變得干熱，森林地帶干旱程度增加，但仍能滿足森林水分要求；草原地帶也將變得干熱，西部草原亞區(qū)將變?yōu)榛哪畢^(qū)，森林和草原面積將大大減少；荒漠地帶沙漠化加劇。2）氣候變化對森林生態(tài)系統(tǒng)的影響※ ～176。,面積減少9%左右；※ ～176。, ～176。,面積增加3. 4 %左右；※ 年均溫升高1℃,春季物候期約提前3～5d,而秋季則推遲3～5d,綠葉期將延長6～10d；森林生產(chǎn)力增加幅度約為2%～8 %。3）氣候變化對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響※ 僅考慮熱量條件,氣候變化后中國一熟制面積將由 當(dāng)前63%下降為34%, %變?yōu)?4. 9 %,%%；※ 中國冬小麥的安全種植北界將由目前的長城一線,北上到沈陽—張家口—包頭—烏魯木齊一線，華北目前的冬小麥品種(強(qiáng)冬性)將不得不被其他類型的冬小麥品種(半冬性) 取代；※ 中國三熟制北界將從目前長江流域移至黃河流域，二熟制北界從秦淮地區(qū)北移至內(nèi)蒙和東北的南部；※ 中國的西南、西北地區(qū)由于有效積溫提高和CO2 濃度增加,農(nóng)業(yè)將增產(chǎn)2%,東北、內(nèi)蒙古夏季增溫,農(nóng)業(yè)增產(chǎn)；※ 中緯度地區(qū)在升溫2 ℃條件下,地表蒸發(fā)能力將增 加20% ,即多蒸發(fā)300～400 mm,加速華北、西北的干旱化進(jìn)程；※ 宜農(nóng)北界將由400mm等雨量線移至450mm等雨量線, 108 hm2；※ 北方農(nóng)業(yè)增長限制因子的水資源形勢將更加嚴(yán)峻,將造成中國糧食平均減產(chǎn)5%～20%.※ 害蟲的地理分布界限北移,害蟲種群的世代增加,農(nóng)田多次受害的幾率增高,害蟲遷移入侵風(fēng)險高；※ 極端天氣事件的發(fā)生頻率、出現(xiàn)、延續(xù)時間和分 布發(fā)生變化,導(dǎo)致氣象災(zāi)害的頻率和強(qiáng)度加大；※ 海平面上升1m, 中國沿海將有60個左右縣、市受淹，受淹地區(qū)將集中在人口密度高、工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)遼河三角洲、華北、華東沿海以及珠江三角洲。未來中國相關(guān)研究重點(diǎn)（1）中國東部季風(fēng)區(qū)典型生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全 機(jī)制與調(diào)控1）針對中國東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、資源短缺、人口劇增、糧食安全、生態(tài)退化等一些重大社會問題；2）從水分、溫度與土地利用的驅(qū)動力出發(fā),綜合研究生態(tài)系統(tǒng)格局與過程及其對全球變化響應(yīng)機(jī)制；3）建立生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全指標(biāo)體系,預(yù)測東部季風(fēng)區(qū) 生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展趨勢,探討適應(yīng)與減緩全球變化影響的中國陸地生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展模式。（2）陸地—人類—環(huán)境系統(tǒng)相互作用的生態(tài)學(xué)機(jī)制與調(diào)控1）陸地— 人類— 環(huán)境系統(tǒng)變率和主導(dǎo)控制因子；2）陸地—人類系統(tǒng)將如何影響陸地系統(tǒng)的承載力；3）陸地系統(tǒng)承載力的閾值如何?4）陸地—人類—環(huán)境系統(tǒng)的動力學(xué)機(jī)制與調(diào)控對策（3）產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型背景下生態(tài)環(huán)境安全與資源可持續(xù)發(fā)展的調(diào)控機(jī)制與對策1）針對工業(yè)轉(zhuǎn)型、退耕還林(草)、城市化以及全球變化等人類活動可能引起產(chǎn)業(yè)變化，以及與此相關(guān)的生態(tài)環(huán)境和資源問題；2）研究不同產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型下人類活動對生態(tài)環(huán)境與資源的數(shù)量與質(zhì)量的影響,建立定量的評估模式；3）提出不同產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型下生態(tài)環(huán)境安全與資源可持續(xù)發(fā)展的有序人類活動模式，服務(wù)于國家社會經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展與環(huán)境外交。（4）退化土地的植