2009081901

2006年“全国1∶5万土壤图籍编撰与高精度数字土壤构建”列入国家科技基础性工作专项，在我国著名土壤学家赵其国院士、刘更另院士等亲自指导下，本项科学工程取得重要阶段性进展。日前科技部主持召开会议，来自我国农业、林业、气象、测绘、环境、信息科学等不同领域的院士、专家共115人听取了项目组工作进展汇报，专家们对于我国高精度数字土壤建设取得的进展给予了高度评价。

土壤是生命元素循环的基础，数字土壤是现代社会进行科学研究和科学管理的重要基础工具。高精度数字土壤技术能以5公顷面积为单元提供详尽的土壤质量信息。在欧美发达国家，上世纪末以来高精度数字土壤技术发展迅速，广泛用于气候变化、环境保护、耕地保育、农业绿箱政策等方面，成为科学研究和管理必不可少的工具。

我国耕地资源紧缺，国家对保护和利用有限的土壤资源十分重视。在全国第二次土壤普查中，数以万计的科研工作者在全国范围内观测、采集了数百万个深至1~1.5米的土壤剖面，全国2400个县均完成了以县为单位的大比例尺土壤类型分布图、有机质含量等土壤理化性状分布图和土壤剖面记载。这是我国最详尽、最有价值的土壤资源基础数据，其精度和质量与发达国家的土壤资源基础数据相近，其中土壤质地、土体构造等物理性状有很长时效性，而变化较快的土壤养分含量调查数据，对了解各地土壤肥力演变有不可替代的作用。由于当时技术条件限制，各地完成的大比例尺土壤图件主要为手绘，并由各地方自行保存。20多年来随着机构变动、人员退休，各地图件与资料的丢失、损毁十分严重。

我国科技工作者自上世纪90年代以来开始对这些资料进行收集和整理，但进展缓慢。直到2006年，在国家科技基础性工作专项的重点支持下，我国高精度数字土壤建设才得到迅速发展。项目组科研人员勇于创新，团结协作，深入研究我国以往土壤调查资料特点，剖析国内外土壤调查内容发展与变化趋势，通过传统土壤科学方法、数据模型与地理信息系统技术的融合应用，首次建立了我国高精度数字土壤模型。该模型既能较完整的保留我国以往土壤调查原始记载，也为各地今后进行新一轮的土壤质量调查和观测记载预留了空间，同时还实现了土壤信息与我国基础地理信息的无缝链接，有利于我国今后基础地理信息内容的扩充和数字地球技术的发展。

我国幅员辽阔，全国高精度数字土壤建设不仅工程量浩大，而且由于全国各地原始图件和剖面资料标准各异、坐标短缺、资料残破、标注模糊、图纸变形大，加工处理过程也异常复杂，需要进行100多项专业技术处理，加工处理的数据总量达到30T，针对这些困难，科研人员不畏艰难，经过反复探索，终于成功创建了非标准海量土壤信息集成方法，并为我国高精度数字土壤建设制定了 7项技术标准与规程，在保证质量的前提下，大大提高了本项科学工程的建设速度。至目前已完成1100多个县的高精度数字土壤建设，覆盖了全国1/2地区。我国高精度数字土壤不仅能够以5公顷为单元为农田提供100多项土壤质量信息，还首次实现了土壤图与土壤剖面信息的链接，使我国各地完成的10余万个珍贵的土壤深层剖面科学记载可以系统再现，直接服务于科研和经济建设。预计至2012年，我国高精度数字土壤建设将可覆盖全国4//5地区，其余地区为土壤调查原始资料丢失区，在这些地区的高精度数字土壤建设将利用数字土壤制图技术尽快补足。

本着共建共享、边建设边应用、国家工程重点地区优先建设的原则，为配合各地基本农田建设、测土施肥、耕地地力调查、水污染治理等国家工程的实施，项目完成的1000多个县高精度数字土壤建设成果已提交相关省、市、县业务部门，为这些地区和部门科学实施国家工程提供了农田土壤质量信息。研究成果还为农业、环境、测绘等科研、教学单位研究土壤、大气以及环境质量演变规律，进行流域富营养化控制提供了重要的科学数据。相信，随着我国高精度数字土壤的全面建设和完成，我国科技基础性工作及成果必将在社会各领域发挥越来越大的作用。

北京大学城市与环境学院生态学系方精云院士研究团队与美国新墨西哥大学James Brown教授合作，近日在美国《国家科学院院刊》（PNAS）上发表论文，报道了他们在物种多样性分布规律的机制性解释方面的最新研究结果。

物种数量（或物种多样性）由低纬度向高纬度递减的变化趋势是地球表面最显著的生态特征之一，对其规律和机制的探讨可以追溯到19世纪的达尔文时期。最近20年，随着国际社会对生物多样性问题的高度关注，物种多样性的分布规律及其机制的研究也随之成为生态学，环境科学和保护生物学的研究热点。

方精云院士课题组近年来致力于中国生物多样性分布规律及其机制的研究。他们在对全国近60座重要山地的植物多样性进行调查的同时，与各地的植物学专家合作，建立了含有多达11000余种的中国木本植物分布数据库。最近，他们基于这些物种的分布数据，并结合北美的物种分布数据，检验了James Brown研究小组提出的生态学代谢理论（Metabolic theory of Ecology, 简称“代谢理论”）对解释物种多样性分布规律的有效性。代谢理论的本质是认为环境能量控制着生物的代谢速率和个体大小，从而控制着物种数量的多少。方精云课题组研究发现，中国和北美地区的物种数量确实如“代谢理论”所预测的那样受能量制约，但空间尺度的大小极大地影响着这种能量与多样性之间的关系，也就是说，“代谢理论”具有极强的尺度依赖性。研究还发现，东亚地区物种多样性随纬度递减的速率比北美地区要大得多。这个结果推演出一个重要结论：温暖的东亚南部其物种数量比同气候的北美南部要丰富，但寒冷的东亚北方地区要低于北美的寒冷地区。该结论也得到了实测数据的支持。这一结论改变了人们长期以来普遍认为的“东亚地区的物种数量要比北美丰富”的观点。

该研究解释了东亚和北美生物多样性的分布规律，并发展了“代谢理论”，被认为是向物种多样性的机制性解释迈出了重要一步。研究结果以“Temperature dependence, spatial scale, and tree species diversity in eastern Asia and North America”为题，发表于近期的PNAS Early Edition上。论文的第一作者王志恒是方精云教授的博士研究生，现在瑞士苏黎世大学从事博士后研究。其他合作作者包括美国新墨西哥大学James Brown教授和北大城环学院唐志尧副教授，方精云教授和Brown教授是共同通讯作者，本研究获国家自然科学基金资助。

土壤日益成为地球系统服务功能的一项主要贡献因子，例如：食品生产和气候管理，对最新的相关土壤信息的需求日益增长。但是现有的土壤信息存在技术术语使用的不一致、测量方法的过时和不准确等缺陷，在不同的受众间交流这些信息仍然是一项挑战。另外，土壤图的空间分辨率在世界大部分地区太低，不能对实际的土地管理有所帮助。在其他地球科学（如气候，地质）变得越来越定量，分辨率也越来越高的同时，传统土壤制图是通过定性的手段来描绘空间分布，用一系列的多边形来给出地图，且分辨率有限。这些地图并未以一种使人容易理解的方式充分地表达土壤在景观中的复杂性。

为应对这些缺点，土壤科学家应当生产高分辨率的三维网格的面向功能的土壤属性，提供给用户。我们呼吁建立一个免费获取的基于WEB的世界数字土壤图，使得土地使用者、科学家和决策者能真正获得这些信息。一项基本的努力是GlobalSoilMap.net (GSM)计划。这项目开始于2006年，尝试为决策者提供关于以下类似问题的一些定量回答：在特定区域有多少碳沉降和释放？它对生物量生产和人类健康的影响是什么？这些估计随时间怎么变化？GSM计划的整体方法由三部分组成：数字土壤制图，土壤管理建议和对终端用户的服务。中国科学院南京土壤所作为东亚地区的领导机构参与了这一计划。所有这些都由一个可靠的网络基础设施支持。该项目将采用新兴的各种技术手段来进行高分辨率的全球土壤制图，预测土壤属性。必须按照这一计划的要求来培训新一代的土壤科学家。这一土壤图将为一系列诸如食物生产与消除饥荒、气候变化、土壤侵蚀、环境恶化、水资源短缺和生物多样性下降等全球问题提供更好的决策支持。

南亚热带典型人工林林下乡土树种定居限制研究取得重要进展

目前，我国地处南亚区域的人工林普遍存在结构简单、生物多样性低、生态系统服务功能相对较差的特点，由于缺乏种源，它们在自然条件下要形成顶极植被（相当于原始天然林）相当慢。为了改造现有人工林为效益更好的生态公益林，面临着如何通过人工改造或促进措施，使之尽快向生物多样性丰富和生态功能完善的地带性森林植被恢复是当前生态学研究和林业管理的重要课题。

近年来，华南植物园植被与景观生态学研究组博士生王俊在导师任海研究员指导下，用3年时间对南亚热带典型人工林林下乡土树种定居限制因素进行了长期观测和跟踪研究，取得重要进展。研究结果表明：华南现有人工林林下种子库均存在乡土乔木种源缺乏等问题，移栽幼苗的存活率及其生长在剔除林下植被和凋落物的环境中的生长率相对较高；移栽幼苗对环境因子的响应具物种专一性 (Species-specific)，光照对幼苗存活和生长的影响与物种的耐阴性程度相关，阳生性的锥栗在高林下透光率的生境中生长更具优势；土壤营养是决定幼苗表现的重要因子之一。幼苗移栽是加快人工林林下乡土树种建立的有效方式，但需根据乡土树种的特性，引入到适合其建立幼苗和定居的人工林林型，提高乡土树种在人工林林下的定居效率，进而促进群落的更新及向更高演替阶段的次生林发展。其相关研究成果已在线发表在《Forest Ecology and Management》科学期刊上。

新华社广州８月８日电（记者梁钢华）记者近日从中科院华南植物园获悉，由该园承担的“中国秘鲁生物多样性合作研究与能力建设合作计划”近日获得中国科学院批准并实施。这将是中国科学家首次对南美洲亚马逊地区热带雨林进行大规模综合考察、采集。
　　据该项目中方负责人葛学军研究员表示，项目将以秘鲁国立农业大学为外国合作方，以秘鲁所在的亚马逊地区热带雨林为基地，对其进行大规模综合考察、采集和研究。同时，中国将邀请秘鲁科研人员访华进行培训、留学，并举办热带／亚热带雨林生物多样性跨国界保护与管理研修班，以提高秘鲁科研人员及研究生科研水平，加深中秘双方了解，为长远合作奠定基础。
　　亚马逊热带雨林是世界上生物多样性最丰富的地区，对研究及预测全球生态变化不可或缺。作为世界上十大生物多样性热点地区之一，秘鲁拥有世界上生物多样性最丰富的亚马逊热带雨林。
　　葛学军表示，“中秘生物多样性合作研究与能力建设合作计划”的开展将进一步加强中秘生物多样性的合作研究与能力建设。通过对亚马逊流域上游热带雨林生物多样性本底调查，为今后开展全球变化对该地区生物多样性影响的研究奠定基础；通过野外调查与收集，建立可以和秘鲁方面共享的生物多样性数据库，以加强其科研能力及两国之间的友好关系。

据英国《每日电讯报》7月28日报道，气象专家表示，在未来5年，随着太阳黑子活动的增加和厄尔尼诺现象的暴发，全球温度上升的速度将超过预期，相关研究发表在美国《地球物理学研究快报》（Geophysical Research Letters）上。

英国《卫报》28日的报道指出，气温在1998年夏季达到峰值，此后相对凉爽的10多年让一些对全球变暖持怀疑态度的人士声称，全球气温已趋于稳定或已开始下降，但新的研究驳斥了这一观点。

美国海军研究实验室的朱迪思·黎恩和美国宇航局戈达德太空研究所的大卫·林德在该研究中首次评估了4个因素对全球气温的协同影响。这4个因素是：包括二氧化碳和气溶胶排放的人类活动、太阳热浪、火山活动以及令太平洋每隔几年就在暖冷之间转换的厄尔尼诺南方波动现象。

该研究认为，过去7年中全球气温之所以相对稳定，主要是因为太阳黑子处在11年活动周期的低谷时期，太阳发射的光线相对较少，另外也没有出现强烈的厄尔尼诺事件，因此掩盖了二氧化碳和其他温室气体排放造成的气候变暖这个事实。

但从今年（2009年）开始，太阳活动会不断增加；同时，厄尔尼诺事件会引发暴雨和热浪，使全球气温飙升的速度达到联合国政府间气候变化专门委员会预测的150%。

黎恩和林德解释说，一个非常强烈的厄尔尼诺事件造成了1998年全球的平均极端高温，未来如果再发生一次厄尔尼诺事件，气温将会在1998年的基础上再次飙升。

该研究发表的前几天，气象专家宣称，全球正进入一个新的厄尔尼诺暖流期。这表明，明年全球温度可能比黎恩和林德所认为的更高，今年秋冬季可能更热，这将迫使各国决策者在今年12月份的哥本哈根气候变化谈判上达成有意义的协议。（来源：科技日报刘霞）

到上世纪70年代为止，人类向低层大气中排放了大量的煤烟、灰尘以及其他微小颗粒，气候科学家将这一效应称为“人类火山”。如今，人类似乎又在大气中的另一个区域模拟这一效应。一项新的研究将同温层长达10年的雾霾加剧现象归罪于全世界的燃煤用量大爆发。

迄今为止，除了火山爆发之外，科学家还没有发现任何征兆能够对同温层造成如此之大的污染。烟囱也能够排放二氧化碳，从而形成酸雨，并对人类的肺造成损害，但是没有一个烟囱能够将这些污染物送至低层大气，并进入同温层，进而转变为雾霾。

那么谁又有这样的本事呢？在《地球物理学研究快报》上发表的一篇论文中，美国博尔德市科罗拉多大学的大气科学家David Hofmann和同事报告了人类在同温层雾霾污染中所扮演的角色。从1994年开始，美国国家海洋和大气管理局的科学家便开始通过激光雷达探测夏威夷莫纳罗亚山上空的同温层雾霾，并从2000年开始，使用相同手段探测博尔德市上空的大气雾霾。就像气象雷达利用微波探测下雨一样，向上的激光雷达在遇到远距离的物体后——在这项研究中则是大气雾霾中的微小颗粒——便会反射电磁波。

研究小组报告说，来自莫纳罗亚山和博尔德市的激光雷达分析结果显示，从2001年开始，同温层雾霾表现出了一个长期向上的趋势，其速率达到每年4%到7%。Hofmann指出：“这种趋势相当明显。”他说，火山活动并不应对此负责，这是因为最近的一些主要火山活动——例如发生在1991年的皮纳图博火山“世纪大爆发”——大都发生在多年以前，由此释放到同温层中进而形成雾霾的含硫气体早已消失殆尽。

因此，Hofmann将关注的焦点转向了人类。他解释说，由工厂和发电厂燃烧煤炭所释放的硫能够在低层大气中扩散，而其中不足1%的硫会被热带风暴强劲的上升气流所俘获——这类似于火山的烟柱，进而最终将这些物质带入同温层。研究小组计算后得出结论，从2002年至2007年，全世界每年的硫排放量增加了5.2%，这便很容易解释同温层雾霾的增加了。

然而，对同温层循环进行研究的专家却提出，对于大气雾霾的增加还有另外一种可能的解释。与由人类导致低层大气中含硫污染物增加的说法相对，还有一种原因，就是一个加速的上升气流将空气和所有的硫带入了同温层。这种加速过程可能是自然的，或者是全球变暖产生的另一种效应。

尽管如此，Hofmann强调，当提到同温层污染时，人们不应该总是拿火山爆发说事儿。他说，即便如此，就像预测的那样，一些国家煤炭用量的增加将使同温层的雾霾翻一番，从而达到5%的皮纳图博火山产生的影响水平——造成同温层降温以及臭氧层受损。而煤炭燃耗对低层大气产生的腐蚀影响则是另一个问题。（来源：科学时报群芳）

冰川和气候对山系高度的影响

http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=73487&issue=7257

“冰锯”侵蚀机制是人们提出的一个假设，用来解释山系的总高度可被冰川化程度影响这样的观测结果。现在，对冰川侵蚀在全球尺度上限制山脉地貌中所起作用所做的一项系统分析显示，对很多高的山系来说，山脉最大高度的变化与由气候控制的雪线高度的梯度密切相关。数值模拟显示，由冰川滑动所造成的雪线之上的侵蚀性地貌破坏与由侵蚀性加载所造成的相应的均衡性景观隆起相结合，可解释关于山脉最大高度的观测结果，只需要将高程向仅低于雪线的一个海拔窗口提升就行了。该模型表明，山系高度的差别一般所反映的是局部气候的变化，而不是构造力的变化。

大西洋海盆历史上的飓风活动

http://www.natureasia.com/ch/nature/updates/index.php?i=73483&issue=7257

对过去1500年整个大西洋海盆范围内飓风发生情况所做的一次新的重建研究显示，虽然目前飓风活动异常强，但在公元1000年左右的中世纪变暖期一样强、甚至更强。该项重建工作是根据两种独立的方法进行的：关于登陆飓风的综合性区域沉积物证据和关于由过去气候变化的代用指标重建驱动的大西洋热带气旋活动的一个统计模型。