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,促進了人們對中國氣態(tài)活性氮(N2O、NOx及NH3)氣候效應研究的關(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的全面、綜合性評估。同時,自1980s以來,人為活性氮排放驅(qū)動的氮沉降增加,已導致中國陸地生態(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依據(jù),氮沉降臨界負荷的研究較多,但針對中國區(qū)域而言,仍然缺乏氮沉降臨界負荷及風險評估的全面評估。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,定量中國氮沉降臨界負荷并評價其潛在風險,不僅有助于全面認識我國氣態(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、氮沉降及其負面生態(tài)效應具有重要意義。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、空間及文獻參數(shù)等一系列數(shù)據(jù)集。基于對這些數(shù)據(jù)集的整合、處理及同化,以2010年為基準年,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,評估了多度量標準下我國氣態(tài)活性氮及其衍生物的氣候效應,研究了我國陸地生態(tài)系統(tǒng)氮沉降臨界負荷及風險評估。主要研究結(jié)果如下:(1) 2010年氮沉降所誘導的陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳、N20及CH4排放的氣候效應分別為-221.75±25.49、27.43±23.24 及 8.29±22.45 TgCO2e,總溫室氣體平衡效應為-185.98±41.22Tg C02e,為凈吸收效應。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年時間尺度上,2010年氣態(tài)活性氮排放導致的C02eGTP(基于全球溫變潛勢(GTP)的當量二氧化碳排放量)分別為-344±317及224±137 TgCO2e,分別呈現(xiàn)致冷及致熱效應。在20年及100年時間尺度上,致熱效應主要來源于N20排放、氮沉降和施肥誘導的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。工業(yè)源活性氮的綜合氣候效應在20年及100年時間尺度分別為-416±145及104±98TgCO2e,分別呈現(xiàn)致冷及致熱效應。農(nóng)業(yè)源活性氮的綜合氣候效應主要來源于長壽命的N20排放,農(nóng)業(yè)源在20年及100年時間尺度均呈現(xiàn)凈致熱效應,COzeGTP20及 CO2eGTP100 分別為 85±278 及 122±89 Tg CO2e。(3) 2010年氣態(tài)活性氮排放導致的直接輻射強迫總量為-9.30±4.87 mW/m2,致熱效應主要來源于N20排放(0.77±0.06 mW/m2)、地表臭氧增加導致的固碳量減少(0.22±0.19 mW/m2)及氮沉降和施肥促進的CH4排放(0.20±0.83mW/m2);致冷效應則主要來源于NOx、NH3排放導致的無機態(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)活性氮排放在當前及未來較短時間內(nèi)均呈現(xiàn)致冷效應,但隨著時間推移,人為活性氮排放導致的致熱氣候效應會使我們面臨巨大的壓力。雖然氮誘導下的陸地生態(tài)系統(tǒng)固碳所產(chǎn)生的致冷效應,會對氣態(tài)活性氮的致熱效應產(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,更多積極的目標以及更加強有力的措施亟需被呼吁并嚴格執(zhí)行,對活性氮、氣候及其它相關(guān)問題進行科學管理,使之維持在一個特定的輻射強迫水平。同時,對于預防由于高氮沉降可能導致的生態(tài)問題也具有重要意義。
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逑四期全國土地覆蓋數(shù)據(jù)集分辨率均高達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個獨立地面樣點調(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９４％，二級３８類平均精度高達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，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，但被學術(shù)界廣泛認可的還是侯學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）

士學位論文邐第二章研宄試驗點的同一響應指標而言，核心期刊及較長試驗周期的報道及分析方法逡逑驗臨界負荷計算方法：通過將文獻報道的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負面效應試驗點的背景氮沉降量求和計算得到（Ｌｉｕ邋ｅｔａｌ．，２０丨丨）。其中，氮考了歐洲（１＞０１４１４６時３１．，２000）、美國（卩３＾0６１‘２0丨１）及中國（１＾臨界負荷的相關(guān)研宄；由于文獻中報道的試驗點背景氮沉降數(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