全球变暖的主要原因是越来越多的温室气体排放，剧烈的气候变化严重威胁人类健康。世界卫生组织估计2012年全球有1 260万人的死亡与可改变的环境因素有关；2030—2050年间每年气候变化导致的直接死亡为250 000人。世界各国通过签署《巴黎协定》，设定碳达峰、碳中和目标与措施等，努力降低温室气体排放，减轻气候变化的危害。中国在全球碳达峰、碳中和战略中发挥重要作用。气候危机也是全球健康危机，碳达峰、碳中和将是中国卫生健康系统的战略机遇。碳达峰、碳中和与中国卫生健康系统的目标是和谐共生的，均致力于为人民提供高质量的健康保障。中国卫生健康体系不仅应该努力减少自身的碳排放量，也要为全球碳达峰、碳中和整体战略贡献力量。

氯仿(CHCl3)和溴仿(CHBr3)是两种重要的挥发性卤代烃(Volatile halohydrocarbon,VHCs),可通过光化学作用,引起臭氧层破坏和温室效应,影响全球气候变化.以黄河三角洲湿地的优势物种—盐地碱蓬(Suaeda glauca)为研究对象,采用室内盆栽培养来探究不同浓度氮输入水平(CK,对照,6.0 g N m-2 a-1;1.5N0,低氮处理,9.0 g N m-2 a-1;3.0N0,高氮处理,18.0 g N m-2 a-1)对盐地碱蓬以及盆栽微生态系统CHCl3、CHBr3通量特征的影响.结果表明,不同氮梯度下盐地碱蓬CHCl3和CHBr3排放通量均呈现出先降后升的趋势,低浓度1.5N0下可以促进盐地碱蓬CHCl3的释放,高浓度3.0N0则抑制;盐地碱蓬CHCl3、CHBr3气体通量的峰值分别出现在枯萎期与苗期,其主要原因是不同氮梯度刺激了气体消耗与产生之间的平衡以及植物各生长期生长因子的改变.由相关性分析可知,盐地碱蓬CHCl3排放通量受多种因子相互作用,植物根长与CHBr3排放之间存在显著相关性,根部越长,CHBr3的排放通量越低.不同氮梯度下盆栽微生态系统内CHCl3、CHBr3排放通量的变化趋势不同,CHCl3通量为先升后降,CHBr3为先降后升,气体通量的最高值与最低值出现在植物不同生长时期,盆栽微生态系统气体排放通量主要受土壤NH4+-N、NO3--N、以及植物凋落物等交互作用的影响.

土壤碳通量是森林生态系统碳循环的重要组成部分,根系对土壤碳通量起着关键作用,研究根系对土壤碳通量的影响对寒温带冻土区温室气体研究有重要意义.以杜香-兴安落叶松林(DXL)、杜鹃-兴安落叶松林(DJL)和苔藓-兴安落叶松林(TXL)为研究对象,通过壕沟法进行断根处理,采用便携式土壤呼吸仪G4301对土壤碳通量进行日动态和月动态变化测定与分析.结果表明:6-11月,断根对DXL和DJL 土壤CH4的吸收起抑制作用,降幅分别为15.16％—54.31％和11.26％—33.84％,对TXL土壤CH4的排放起促进作用,增幅为19.22％—75.52％;对3种类型兴安落叶松林土壤CO2的排放均起抑制作用,其中对TXL影响最大,对土壤CO2降幅为32.29％—87.62％.断根对DXL和TXL 土壤CH4的影响在8月最为显著,增幅分别为-54.31％和75.52％,DJL在11月影响最为显著,降幅为33.84％.断根对3种类型兴安落叶松林土壤CO2排放的影响在6-11月均达到显著程度,其中在11月最为显著,降幅为54.94％-87.62％.断根对3种类型兴安落叶松林土壤CH4通量日动态影响差异不显著;而对土壤CO2通量的影响显著,其中在14:00-18:00影响最为显著,降幅为31.87％-62.26％.土壤温度和空气温度是根系影响土壤碳通量变化的主要因子,断根处理增强了土壤温度对其日变化和月变化的影响,减弱了空气温度对其日动态的影响.这表明,根系自养产生的土壤碳通量可能在日动态变化中更活跃,而在月动态变化中更稳定.

近30年来,羌塘高原野牦牛(Bos mutus)种群数量虽缓慢恢复,但仍为野生有蹄类中仅有的易危物种.由于其对人为活动规避明显且具有极强的攻击性,野牦牛栖息地分布和质量数据仍很匮乏.把野外调查与最大熵(Maxent)、土地利用模拟模型(FLUS)、InVEST三种模型相结合,系统分析羌塘高原野牦牛栖息地分布及其影响因素,并通过未来气候、未来土地覆被和未来食物情景构建2050年不同温室气体排放浓度(RCPs)情景下羌塘高原生境状况,预测栖息地变化状况,以期为青藏高原生物多样性维护提供数据支撑.结果发现:2020年前后野牦牛栖息地总面积为25.1万km2,集中分布在那曲市北部,阿里地区分布零散.栖息地以草原和荒漠为主,部分位于冰川区,野牦牛对气候条件反应敏感,偏好生活在暖季降雨量约在200mm,冷季降雨量约1 0mm,年最低温度-30℃的区域,坡度耐受性高.约92％的野牦牛栖息地位于羌塘国家自然保护区内,仅有南部约1.2万km2栖息地与人类活动交叠明显.2050年前后羌塘高原暖湿化明显,草原面积增加,野牦牛栖息地将向西北部无人区扩张,目前栖息地分布较零散的阿里地区也将出现大面积高质量栖息地,三种RCPs情境下栖息地面积分别为28.2万km2(RCP2.6)、28.4万km2(RCP4.5)和28.0万km2(RCP8.5),新增栖息地以极重要栖息地为主,边界与羌塘自然保护区范围更加吻合,自然保护地体系建设将有力支撑野牦牛的保护.

为了研究氮沉降对内蒙古额尔古纳草甸草原主要温室气体(CO2、CH4和N2O)排放通量的影响,该研究通过添加NH4NO3模拟氮沉降,并设置6个氮添加水平(0、2、5、10、20、50 g·m-2·a-1),同时考虑到草地利用方式的影响,设置刈割和不刈割2个处理水平.分别于2020年和2021年的生长季(5-9月),采用静态箱-气相色谱法测定了3种温室气体的排放通量.主要结果有:1)生长季内3种温室气体的排放通量对氮添加的响应呈明显的非线性,但响应格局在3种温室气体之间存在明显的差异.2)当氮添加量达到5-10g·m-2·a-1时,CO2的通量达到峰值,表现出显著的饱和性特征;CH4的吸收在低氮添加(0-5 g·m-2·a-1)时受到促进,且这种促进作用随着氮添加量的增加而增强,但氮添加量达到5-10 g·m-2·a-1时,对CH4吸收的促进作用逐渐减弱,且高氮添加(50 g m-2·a-1)显著抑制CH4的吸收;N2O的排放通量对氮添加的响应总体也随氮添加量的增加而显著增加,但响应模式与幅度存在年际差异.3)刈割仅在2021年对CH4的吸收具有显著的促进作用.4)综合两年的结果,CO2排放通量与降水量和硝态氮含量显著正相关,与pH显著负相关.CH4吸收通量与降水量和铵态氮含量显著正相关,与pH显著负相关.N2O排放通量与土壤温度和铵态氮含量显著正相关,与硝态氮含量显著负相关.上述研究结果表明,大气氮沉降增加对温室气体排放的影响具有普遍的非线性特征,但不同温室气体的通量格局存在一定的差异.该研究结果对控制氮肥用量、选择合适的草地利用方式、评估草地生态系统变暖潜势具有重要意义.

湿地生态系统是吸收全球大气二氧化碳(CO2)的汇,同时土壤厌氧环境造成其是大气甲烷(CH4)的源.尽管有证据表明,湿地生态系统CH4排放部分抵消其对大气CO2的净吸收,但目前未见全球尺度湿地CH4排放对其净生态系统CO2交换(NEE)抵消效应的研究.本研究分析了全球内陆湿地(泥炭湿地和非泥炭湿地)以及滨海湿地(海草床、盐沼和红树林)中同时测定湿地NEE和CH4排放通量的数据.结果表明:各类型湿地生态系统均为大气CO2的汇,NEE值排序为红树林(-2011.0 g CO2·m-2·a-1)＜盐沼(-1636.6 gCO2·m-2·a-1)＜非泥炭地(-870.8 gCO2·m-2·a-1)＜泥炭地(-510.7 g CO2·m-2·a-1)＜海草床(-61.6 gCO2·m-2·a-1).基于100年尺度CH4全球变暖潜势将CH4排放通量转换成CO2当量通量(CO2-eq flux)发现,CH4排放分别抵消海草床、盐沼、红树林、非泥炭地和泥炭地生态系统净CO2吸收的19.4％、14.0％、36.1％、64.9％和60.1％,而在未来20年尺度上,它们分别抵消CO2吸收的57.3％、41.4％、107.0％、192.0％和177.3％,部分红树林、泥炭地和非泥炭地是净CO2当量源.100年尺度各类湿地生态系统净温室气体平衡仍为负值,说明即使考虑CH4排放,在100年尺度各类湿地生态系统仍为碳汇.明晰湿地生态系统CH4排放主要调控机制并提出合理的减排对策,对于维系湿地生态系统碳汇功能,减缓气候变暖至关重要.

作为研究森林生态系统结构与功能的基础要素,准确估算植被生物量关乎温室气体减排政策制定,以及区域气候稳定性评估,具有显著的科学意义和社会需求.Allometric模型提供了量化生物量与个体体型关系的简洁数学形式,但其幂函数结构描述了生物量持续加速且无限增长,与随植株增大而不断加剧的种内种间竞争和资源限制相悖.然而,当前严重缺失大体型植株的不合理样本结构部分掩盖了模型缺陷,是造成该模型获得重复验证的重要潜在原因.相较而言,通过引入限制因子,Logistic模型同时具备描述高速增长和后期渐趋收敛的模型特征,却鲜被用于植被生物量估算.因此,本研究搜集了典型植被类型——温带森林乔木生物量相关的197 篇已发表文献(1945-2016 年),基于198 种针阔叶乔木物种总计26402 个叶、茎和地上部分生物量数据,采用Logistic模型分析了生物量随胸径增长的变化规律.结果表明,较之Allometric模型(R2? 0.76、RMSE 0.44 g、AIC 7189.9),Logistic模型呈现更好的拟合优度(R2? 0.81、RMSE 0.39 g、AIC 5809.1).此外,Logistic模型计算了平衡生物量与平衡生长率,以反映与生境资源相适应的植株生物量及其累积速率,通过识别生物量渐趋稳定的胸径阈值,发现超过该拐点的大体型样本占比不足 0.71%,呈现显著的生态学意义.综上,Logistic模型估算温带森林乔木生物量具备统计效力和理论优势.研究显著改进了植被生物量估算模型,有助于揭示植物碳蓄积策略,了解森林能流规律和碳库动态,为制定气候变化应对政策提供依据.

在整个地球演化历史过程中,产甲烷古菌在生物地球碳循环中一直扮演着重要角色.据报道,约三分之二的地球生物甲烷通量来自乙酸型产甲烷途径,乙酸型甲烷八叠球菌(Methanosarcina acetivorans)是目前发现为数不多的可以进行乙酸型产甲烷途径的模式产甲烷古菌,对M.acetivorans代谢途径的解析、改造和应用可为温室气体甲烷的减排与其作为能源的合理利用提供新思路.本文综述了M.acetivorans的产甲烷代谢途径、遗传改造策略、细胞工厂构建 3 个方面的研究进展,分析了M.acetivorans与其他进行乙酸型产甲烷代谢的产甲烷古菌在以上三方面的异同,并对进一步设计和构建其作为微生物细胞工厂所面临的问题与挑战进行了展望.

温带荒漠积雪覆盖是土壤含水量增加的重要方式,在冻融期带来丰富的水分变化.全球气候变化导致温带荒漠积雪深度时空格局发生改变,从而影响荒漠生态系统温室气体的通量.生物结皮在维持荒漠生态系统结构和功能的稳定具有非常重要的作用,但对环境的变化较为敏感,尤其是降水变化.然而,目前有关冻融期不同积雪条件下生物结皮温室气体通量的研究十分匮乏.CH4是重要的温室气体,选择古尔班通古特沙漠藓和地衣2种类型生物结皮为研究对象,以裸沙为对照,设置增雪、自然降雪(对照)和除雪三种处理,通过静态箱-气相色谱法,探究CH4通量在冻融期的变化特征.结果表明:冻融期多数情况下积雪处理和结皮类型对CH4通量影响不显著.荒漠生物结皮对CH4整体表现为吸收作用,是荒漠生态系统CH4重要的"汇".两种结皮类型及裸沙CH4的吸收速率呈现为地衣结皮(-10.12 μg m-2h-1)＞藓结皮(-1.73 μg m-2h-1)＞裸沙(-1.69 μgm-2 h-1).CH4通量通常与土壤5 cm深处的温度和水分的相关性不显著,对其他土壤理化因子响应较弱.研究结果表明,积雪处理不会对冻融期生物结皮CH4通量产生显著影响,全球变化条件下温带荒漠积雪的改变可能对土壤CH4的产生和吸收影响较小.

CH4气体具有极强的红外线吸收能力,单分子CH4造成的增温效应可以达到单分子 CO2的15~30倍,更是远远高于其他温室气体.地表甲烷氧化和释放对整个生态系统的物质循环和动态平衡意义重大,近年来科学家围绕土壤甲烷氧化细菌做了大量研究工作,取得进展的同时也存在诸多问题.以甲烷氧化菌为出发点,总结目前国内外关于土壤甲烷氧化的研究进展,重点介绍了甲烷氧化菌群落结构研究的各种分子生物学方法,旨在推进对土壤氧化甲烷菌作用机制的研究,完善引起温室效应的生物学因素,为进一步对地表土壤甲烷通量的分析和研究提供理论依据.