由于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及城市的快速發(fā)展,中國區(qū)域的人為源活性氮排放在近三十年急劇增加,促進(jìn)了人們對中國氣態(tài)活性氮(N2O、NOx及NH3)氣候效應(yīng)研究的關(guān)注。然而,過去的研究在數(shù)據(jù)同化、精度刻畫等方面存在諸多不足,仍然缺乏中國氣態(tài)活性氮及其衍生物氣候效應(yīng)的全面、綜合性評估。同時(shí),自1980s以來,人為活性氮排放驅(qū)動的氮沉降增加,已導(dǎo)致中國陸地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變。作為定量生態(tài)系統(tǒng)氮污染的重要方法及未來氮排放控制的科學(xué)依據(jù),氮沉降臨界負(fù)荷的研究較多,但針對中國區(qū)域而言,仍然缺乏氮沉降臨界負(fù)荷及風(fēng)險(xiǎn)評估的全面評估。因此,全面評估中國氣態(tài)活性氮及其衍生物的綜合氣候效應(yīng),定量中國氮沉降臨界負(fù)荷并評價(jià)其潛在風(fēng)險(xiǎn),不僅有助于全面認(rèn)識我國氣態(tài)活性氮排放對全球氣候變化的影響,并且對政府相關(guān)政策制定及減少大氣活性氮污染、氮沉降及其負(fù)面生態(tài)效應(yīng)具有重要意義。本文通過多種途徑和方法獲取了中國活性氮排放、土地覆蓋、空間及文獻(xiàn)參數(shù)等一系列數(shù)據(jù)集�；趯@些數(shù)據(jù)集的整合、處理及同化,以2010年為基準(zhǔn)年,研究了我國大氣活性氮沉降對陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳、氧化亞氮及甲烷排放的影響,評估了多度量標(biāo)準(zhǔn)下我國氣態(tài)活性氮及其衍生物的氣候效應(yīng),研究了我國陸地生態(tài)系統(tǒng)氮沉降臨界負(fù)荷及風(fēng)險(xiǎn)評估。主要研究結(jié)果如下:(1) 2010年氮沉降所誘導(dǎo)的陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳、N20及CH4排放的氣候效應(yīng)分別為-221.75±25.49、27.43±23.24 及 8.29±22.45 TgCO2e,總溫室氣體平衡效應(yīng)為-185.98±41.22Tg C02e,為凈吸收效應(yīng)。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的固碳及氧化亞氮排放高值區(qū)主要集中于華北、華中及華東地區(qū),甲烷排放則主要集中于南方水田區(qū)域。森林生態(tài)系統(tǒng)的固碳高值區(qū)主要集中于我國華北、華中及南部地區(qū),而氧化亞氮及甲烷排放則零星分布于我國東部及南部地區(qū)。草地生態(tài)系統(tǒng)的固碳、氧化亞氮及甲烷排放高值區(qū)則零星分布于我國東北及華北的部分區(qū)域。2010年中國陸地生態(tài)系統(tǒng)的凈碳交換量為154.61±26.57Tg,且總體呈現(xiàn)凈碳吸收的空間格局特征,凈碳吸收高值區(qū)集中分布于我國華北、華中、華東及華南地區(qū)。(2)在20年及100年時(shí)間尺度上,2010年氣態(tài)活性氮排放導(dǎo)致的C02eGTP(基于全球溫變潛勢(GTP)的當(dāng)量二氧化碳排放量)分別為-344±317及224±137 TgCO2e,分別呈現(xiàn)致冷及致熱效應(yīng)。在20年及100年時(shí)間尺度上,致熱效應(yīng)主要來源于N20排放、氮沉降和施肥誘導(dǎo)的CH4排放及臭氧破壞植物從而減少固碳等過程,其它則表現(xiàn)為致冷效應(yīng)。工業(yè)源活性氮的綜合氣候效應(yīng)在20年及100年時(shí)間尺度分別為-416±145及104±98TgCO2e,分別呈現(xiàn)致冷及致熱效應(yīng)。農(nóng)業(yè)源活性氮的綜合氣候效應(yīng)主要來源于長壽命的N20排放,農(nóng)業(yè)源在20年及100年時(shí)間尺度均呈現(xiàn)凈致熱效應(yīng),COzeGTP20及 CO2eGTP100 分別為 85±278 及 122±89 Tg CO2e。(3) 2010年氣態(tài)活性氮排放導(dǎo)致的直接輻射強(qiáng)迫總量為-9.30±4.87 mW/m2,致熱效應(yīng)主要來源于N20排放(0.77±0.06 mW/m2)、地表臭氧增加導(dǎo)致的固碳量減少(0.22±0.19 mW/m2)及氮沉降和施肥促進(jìn)的CH4排放(0.20±0.83mW/m2);致冷效應(yīng)則主要來源于NOx、NH3排放導(dǎo)致的無機(jī)態(tài)氣溶膠的增加(-3.84±2.83 mW/m2)、NOx對臭氧-甲烷的影響(-5.51±3.89 mW/m2)及氮沉降和施肥促進(jìn)固碳(-1.16±0.10 mW/m2)。(4)對于森林生態(tài)系統(tǒng)而言,寒溫帶落葉針葉林區(qū)域、溫帶針葉闊葉混交林區(qū)域及亞熱帶常綠闊葉林區(qū)域的氮臨界負(fù)荷分別為30-50、10-60及20-90 kgN ha-1 a-1,不同植被區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)氮臨界負(fù)荷的安全等級均處于較高及以上的級別,氮沉降的攝入對森林生態(tài)系統(tǒng)尚不構(gòu)成潛在威脅;對于草地生態(tài)系統(tǒng)而言,溫帶草原區(qū)域、溫帶荒漠區(qū)域及青藏高原高寒植被區(qū)域的氮臨界負(fù)荷分別為10-60、10-70及10-80kgNha-1a-1,不同植被區(qū)草地生態(tài)系統(tǒng)氮臨界負(fù)荷的安全等級均處于較高及以上的級別,氮沉降的攝入對草地生態(tài)系統(tǒng)亦不構(gòu)成潛在威脅。根據(jù)本文研究結(jié)果,中國氣態(tài)活性氮排放在當(dāng)前及未來較短時(shí)間內(nèi)均呈現(xiàn)致冷效應(yīng),但隨著時(shí)間推移,人為活性氮排放導(dǎo)致的致熱氣候效應(yīng)會使我們面臨巨大的壓力。雖然氮誘導(dǎo)下的陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳所產(chǎn)生的致冷效應(yīng),會對氣態(tài)活性氮的致熱效應(yīng)產(chǎn)生部分抵消作用,且農(nóng)業(yè)源N20及工業(yè)源NOx排放具有很大的氣候變化減排潛力,但氮誘導(dǎo)下的固碳潛力是有限的甚至在未來可能會逐步消失。因此,更多積極的目標(biāo)以及更加強(qiáng)有力的措施亟需被呼吁并嚴(yán)格執(zhí)行,對活性氮、氣候及其它相關(guān)問題進(jìn)行科學(xué)管理,使之維持在一個(gè)特定的輻射強(qiáng)迫水平。同時(shí),對于預(yù)防由于高氮沉降可能導(dǎo)致的生態(tài)問題也具有重要意義。
【圖文】：

逑四期全國土地覆蓋數(shù)據(jù)集分辨率均高達(dá)３０邋ｍ，此數(shù)據(jù)集精度很高，以２０１０年為例（如逡逑圖２－１所示），通過３１６５８個(gè)獨(dú)立地面樣點(diǎn)調(diào)查以及各省開展的一對一核查對接，一級６類逡逑平均精度高達(dá)９４％，二級３８類平均精度高達(dá)８６％（吳炳方等，２０１４）。逡逑■‘？煖邐？逡逑ＣＬＴ－ｉｒ＊邋■邐Ｌｌ＿ｊ邋■＊－？＊逡逑■邋■煖［１＾邋Ｍ？灥灥Ｇ□露《％■逡逑ｉ？？？邋？？？＾Ｂ邐Ｉ邐逡逑Ｂ邋ＨＡ邋［邋■？？？■ＩＭＯＶＷＨ逡逑圖２－１邋２０１０年全國土地覆被空間分布逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－１邋Ｓｐａｔｉａｌ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｎａｔｉｏｎａｌ邋ｌａｎｄ邋ｃｏｖｅｒ邋ｉｎ邋２０１０逡逑２．２．５中國植被區(qū)劃圖逡逑同時(shí)，我們也獲取了基于植被及氣候帶分類的中國植被區(qū)劃圖，雖然網(wǎng)上能找到許多版逡逑本的中國植被區(qū)劃圖，但被學(xué)術(shù)界廣泛認(rèn)可的還是侯學(xué)煜院士等人完成的版本（詳見逡逑ｈｔｔｐｓ：／／ｘｇ邋１９９０．ｅｏｍ／ｂｌｏｇ／ａｒｃｈｉｖｅｓ／９７＃ｃｏｍｍｅｎｔ－５２９），該區(qū)劃圖收錄在《中華人民共和國植被圖逡逑（１：邋１００萬）》中，但中科院植物所并未公開此數(shù)據(jù)的電子版，網(wǎng)上只能找到該區(qū)劃圖的模糊逡逑圖片。根據(jù)這份文檔的描述，本研究手動矢量化了中國植被區(qū)劃的邊界，得到ｓｈｐ格式的中逡逑國植被區(qū)劃（如圖２－２所示）

士學(xué)位論文邐第二章研宄試驗(yàn)點(diǎn)的同一響應(yīng)指標(biāo)而言，核心期刊及較長試驗(yàn)周期的報(bào)道及分析方法逡逑驗(yàn)臨界負(fù)荷計(jì)算方法：通過將文獻(xiàn)報(bào)道的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)試驗(yàn)點(diǎn)的背景氮沉降量求和計(jì)算得到（Ｌｉｕ邋ｅｔａｌ．，２０丨丨）。其中，氮考了歐洲（１＞０１４１４６時(shí)３１．，２000）、美國（卩３＾0６１‘２0丨１）及中國（１＾臨界負(fù)荷的相關(guān)研宄；由于文獻(xiàn)中報(bào)道的試驗(yàn)點(diǎn)背景氮沉降數(shù)據(jù)失，因此統(tǒng)一采用本研[傁蛑鋅圃旱乩硭昵氳鬧泄艿兩擔(dān)ú瘓藎奔涑叨任玻埃埃澳輳�，试褭般峨sΦ牡兩凳萁柚粒潁悖牽桑櫻保叭》治瞿？櫚玫劍河捎詒狙繡車幕寄晡玻埃保澳輳遙遙粒停櫻ǘ喑叨瓤掌柿磕Ｊ較低常┘埃茫粒擁兩低袷菥哂薪細(xì)哂茫粒潁悖牽歟櫻歟希踩砑械目占浞治齬ぞ叨哉飭教椎兩嫡じ袷莩兩盜俳綹漢裳衃偟牡兩凳藎ㄈ繽跡玻乘荊ｅ義



本文編號：2680047