• 2019年第39卷第20期文章目次
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      2019, 39(20):0-0.

      摘要 (599) HTML (0) PDF 22.65 M (510) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >中国重点脆弱生态区生态恢复模式及效益评估专栏
    • 重点脆弱生态区生态恢复模式现状与发展方向

      2019, 39(20):7333-7343. DOI: 10.5846/stxb201909051848

      摘要 (1686) HTML (97) PDF 3.32 M (946) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态系统退化严重影响区域可持续发展,控制生态系统退化和生态恢复已成为重要议题。我国脆弱生态区分布广泛,生态系统退化显著,荒漠化、水土流失、石漠化等问题突出,针对这一问题,我国已开展一系列生态恢复工程,积累了数量众多的生态恢复模式。在梳理重点脆弱生态区(北方风沙区、青藏高寒区、干旱荒漠区、黄土高原区和喀斯特地区)生态环境问题现状基础上,整理了针对不同脆弱生态区及亚区的生态恢复模式,构建了一套全面评估生态恢复模式的综合效益的指标体系,结合实地调查和数据收集,评估了脆弱生态区的生态恢复模式的综合效益,基于此提出生态恢复实践中应将生物多样性和生态系统服务提升作为重要目标,同时加强针对生态恢复模式的成本效益分析,综合设计生态恢复管理制度,搭建重点脆弱生态区生态恢复信息平台可为生态恢复模式筛选和优化提供决策支持。

    • 重点脆弱生态区生态系统服务权衡与协同关系时空特征

      2019, 39(20):7344-7355. DOI: 10.5846/stxb201908251760

      摘要 (1389) HTML (108) PDF 14.53 M (1081) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,有关生态系统服务权衡与协同关系的研究多集中在局地尺度,在宏观尺度上的研究较少。重点脆弱生态区是我国改善生态环境的主要目标区域,在定量评估我国重点脆弱生态区1990-2015年土壤保持、植被净初级生产力(NPP)和产水服务的基础上,利用相关系数法并结合植被分布场数据对生态系统服务权衡与协同关系进行研究。结果表明:(1)26年间,重点脆弱生态区的土壤保持服务、NPP、产水服务呈现出南多北少的分布格局,且3种服务的年际变化较小,但均有上升的趋势;(2)重点脆弱生态区的3种生态系统服务之间是整体上协同,局部权衡的关系,并且协同关系呈减弱的趋势;(3)生态恢复区的生态系统服务的协同程度大于非生态恢复区,权衡关系减弱的动态变化趋势高于非生态恢复区。定量评估生态系统服务权衡与协同关系的时空特征,有利于研究生态系统服务之间相互关系在时间上的非线性和空间上的异质性,对重点脆弱生态区生态系统的可持续发展具有重要意义。

    • 重点脆弱生态区生态恢复综合效益评估指标体系

      2019, 39(20):7356-7366. DOI: 10.5846/stxb201908161708

      摘要 (1139) HTML (88) PDF 5.24 M (864) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态恢复是扭转由人类活动引起的生态环境退化和生物多样性损失,并保证生态系统服务可持续供给的一项主要战略措施。20世纪90年代以来我国针对重点脆弱生态区(北方风沙区、黄土高原区、西北干旱区、青藏高原区和西南喀斯特地区)实施了一系列的生态恢复工程。科学合理地评估重点脆弱生态区生态恢复综合效益,对生态恢复措施的进一步优化调整具有重要的理论与实践意义。然而,在重点脆弱生态区生态恢复综合效益评估的集成研究方面,由于缺乏统一的指标体系,阻碍了区域内综合性和长期性的生态恢复综合效益评估和监测,因此亟需构建一套面向我国重点脆弱生态区的生态恢复综合效益评估指标体系。以我国5个重点脆弱生态区为研究区,根据"生态恢复-生态系统结构-质量-服务-效益"级联式概念框架,在指标筛选原则和方法的指导下,参考现有的生态恢复评估成果,构建科学化、系统化和规范化的生态恢复综合效益评估指标体系。研究结果以期为重点脆弱生态区生态恢复评估研究和管理应用提供理论与技术支撑。

    • 重点脆弱生态区生态恢复的综合效益评估

      2019, 39(20):7367-7381. DOI: 10.5846/stxb201908281778

      摘要 (843) HTML (85) PDF 22.77 M (627) 评论 (0) 收藏

      摘要:全球变化和人类活动的剧烈影响导致对人类福祉至关重要的生态系统功能和服务的改变,生态系统退化已成为全球面临的严重问题之一。综合评价生态恢复效益是目前衡量恢复工程实施效果的重要途径。以中国重点脆弱生态区为研究对象,选取产水、土壤保持、食物供给、固碳4项服务,构建研究区生态恢复综合效益评估指标体系,并通过Welch T方法检验恢复显著和不显著区生态系统服务指标,对比分析研究区生态恢复综合效益的变化情况。结果表明:2000年到2015年,生态恢复工程的实施使脆弱区生态系统服务整体增长20.86%;综合效益由波动变化转为稳定,并稳定在其均值0.55附近,其中喀斯特区综合效益最高,达0.75以上;生态系统类型变化主要是农田、森林、草地和聚落生态系统之间的转移,森林和草地生态系统的增加使得生态系统服务水平升高;T检验的结果表明生态恢复带来综合效益的改善和生态系统服务能力的提高。

    • 黄土高原植被建设与土壤干燥化:问题与展望

      2019, 39(20):7382-7388. DOI: 10.5846/stxb201909041842

      摘要 (945) HTML (74) PDF 859.85 K (638) 评论 (0) 收藏

      摘要:黄土高原大规模植被建设有效减少了水土流失、改善了区域生态环境,大规模人工植被种植也造成了土壤水分的过度消耗,导致了土壤干燥化,成为当前黄土高原生态恢复的重要制约因素,威胁区域生态系统健康与稳定。系统综述了黄土高原地区人工植被恢复对土壤干燥化的作用机制,植被群落特征与土壤干燥化的耦合关系,多尺度土壤干燥化时空分异规律及其影响因素,明确了当前大规模人工植被恢复过程中土壤水分持续利用面临的问题与挑战。建议今后加强植被动态对水文过程影响的研究,明确多尺度植被格局与土壤干燥化时空分异的耦合关系,系统开展变化环境下不同尺度植被与土壤水分相互作用的模拟研究,探讨基于植被格局优化的土壤水分调控机制,维护黄土高原地区土壤安全,提升区域生态系统服务功能。

    • 黄土高原生态分区及概况

      2019, 39(20):7389-7397. DOI: 10.5846/stxb201909031825

      摘要 (1997) HTML (121) PDF 13.06 M (899) 评论 (0) 收藏

      摘要:黄土高原地域广阔,水土流失区域差异显著。为了有效治理水土流失,评估水土流失治理技术和模式及生态恢复建设工程的成效性,需要对黄土高原进行区域划分。依据自然条件、水土流失治理技术和模式的区域性特征及差异,基于国家基础地理信息系统数据的县级行政界,对其进行合并,进行生态分区的划分,并分别统计其气候、地形地貌、植被特征及水土流失现状,以期为黄土高原水土流失治理技术和模式的改良优化提供依据。主要结论如下:(1)黄土高原分为黄土高塬沟壑区,黄土丘陵沟壑区,沙地和农灌区,土石山区及河谷平原区。其中黄土高塬沟壑区和黄土丘陵沟壑区分别划分为两个副区。(2)黄土高原的气候、植被、水土流失具有明显的分区差异。降水和植被覆盖度自东南向西北递减,二者在空间分布上具有很好的一致性,降水量大的分区,植被覆盖度也高。在年际变化方面,丘陵沟壑区B2副区降水量呈增加趋势,其他分区呈减小趋势,变化均不显著。80年代以来,黄土高原和各生态分区的植被覆盖度均逐渐增加,黄土丘陵沟壑区的增加量最大。各分区的面平均气温均呈非显著增加趋势,90年代以来增温明显。(3)1970年以来,黄土高原侵蚀产沙强度减弱趋势显著,至2002-2015年,多年平均输沙模数在0.13-3924 t km-2 a-1之间,侵蚀强度最大为中度侵蚀(2500-5000 t km-2 a-1),但面积较小,主要分布于第二高塬沟壑区的泾河流域。

    • 黄土高原水土流失治理现状、问题及对策

      2019, 39(20):7398-7409. DOI: 10.5846/stxb201909021821

      摘要 (1333) HTML (156) PDF 12.46 M (994) 评论 (0) 收藏

      摘要:黄土高原位于黄河中游地区,是世界上水土流失最为严重的区域之一;黄土高原水土流失治理问题历来受到国家高度关注,涌现了种类多样的水土流失治理模式,目前还缺乏对黄土高原区域尺度水土流失治理模式的总结和整理。本文总结和整理了建国以来黄土高原主要的四类水土流失治理模式,生物措施模式主要由退耕还林、荒山造林和封山育林工程组成,工程措施模式包括修建梯田和淤地坝,以及近期涌现的治沟造地工程;小流域综合治理模式主要体现在坡面、沟道系统整治,生物和工程措施相结合的特点,区域综合整理模式则强调对生态系统进行整体保护、系统修复和综合治理,达到生态、社会、经济可持续发展。基于黄土高原水土流失治理模式存在的问题,提出了黄土高原水土流失治理模式调整和优化建议,以期对黄土高原生态恢复建设和水土流失科学治理提供科学依据。

    • 西北干旱荒漠区生态系统可持续管理理念与模式

      2019, 39(20):7410-7417. DOI: 10.5846/stxb201908281787

      摘要 (839) HTML (104) PDF 8.54 M (503) 评论 (0) 收藏

      摘要:结合对西北干旱区水资源短缺、资源开发中的生态与经济矛盾突出、气候变暖可能加剧干旱区荒漠化以及生态水权与长效保障机制缺失等问题的分析诊断,探讨了荒漠区生态系统可持续管理面临的问题与难点,分析提出了荒漠生态系统植被保育的生态水位与生态阈值,阐述了荒漠-绿洲过渡带生态融合以及绿洲生态系统安全的生态防护梯度等干旱区生态系统管理理念;结合干旱区极端环境自然条件,在多年现场试验基础上,研发集成了退化群落改造与生态多样性构建技术、植物群落结构优化配置、组装与生态融合技术、生态系统恢复水分利用与生态自维持技术以及胡杨萌蘖更新技术等多种适宜荒漠植被恢复与重建的技术模式,并进行了成功实践和试验示范,为干旱荒漠区生态系统可持续管理提供了重要科技支撑。

    • 西北干旱区山地-绿洲-荒漠系统生态恢复综合效益评估

      2019, 39(20):7418-7431. DOI: 10.5846/stxb201908311809

      摘要 (922) HTML (58) PDF 17.41 M (698) 评论 (0) 收藏

      摘要:西北干旱区目前已实施众多生态恢复举措试图修复和重建受损的生态系统,截至目前恢复效果如何我们不得而知,但生态恢复效益评估却能够检测其结果,并为未来的生态工程提供参考。在前人研究的基础上,以地面观测的气象资料、土壤调查数据、多源遥感数据和陆面模型模拟数据作为输入,对基于像元二分法的植被覆盖度估算方法、修正的风力土壤侵蚀模型、修正的通用土壤流失方程和基于光能利用率的净初级生产力模型中的参数进行本地化,更为准确的估算了西北干旱区生态恢复效益评价体系中的关键指标,并集成生态恢复效益指标,评估了1990-2015年西北干旱区14个山地-绿洲-荒漠子系统的生态恢复效益。研究发现:(1)山地-绿洲-荒漠子系统的生态系统结构、生态系统质量和生态系统功能时空分异明显:全区山地系统的生态系统结构有所改善,北疆和伊犁地区的山地-绿洲-荒漠子系统生态系统质量上升,荒漠生态系统的生态系统功能下降;(2)1990-2015年西北干旱区的荒漠子系统生态恢复效益在下降,而绿洲和山地的生态恢复效益在上升。基于多指标的生态恢复效益定量评估有助于客观认识西北干旱区的生态恢复现状和动态,评估结果可为未来生态工程提供具体的空间位置,也为我国其他生态脆弱区的生态恢复效益评价提供参考。

    • 喀斯特石漠化综合治理及其区域恢复效应

      2019, 39(20):7432-7440. DOI: 10.5846/stxb201909051849

      摘要 (1169) HTML (81) PDF 3.03 M (650) 评论 (0) 收藏

      摘要:国家加大生态保护与建设力度背景下,我国西南喀斯特石漠化面积实现"持续净减少",面临由传统高强度人为干扰向大规模自然恢复与人工造林的转变,石漠化治理也面临转型。现有喀斯特生态研究已阐明了喀斯特脆弱生态系统人为干扰退化机制,初步揭示了生态治理改善生态系统结构与功能的恢复机理,突破了保土集水与植被恢复的适应性石漠化治理技术与模式,评估了石漠化治理显著加速区域植被生长与恢复的固碳效应。但目前石漠化治理面临着治理成效巩固困难、治理技术与模式缺乏区域针对性、大规模低效人工林亟待改造、社会人文驱动机制不清等问题。未来喀斯特生态恢复应聚焦石漠化治理提质增效,从侧重单一生态要素、单一生态过程的研究向多要素综合、多过程综合以及喀斯特地表-地下过程耦合、景观格局与生态过程耦合、生态过程与生态系统服务耦合、自然与人文过程耦合等陆地表层系统集成的方向发展,为我国西南喀斯特地区石漠化治理与扶贫开发成效巩固、乡村振兴与美丽中国战略的实施提供科技支撑。

    • 青藏高寒区退化草地生态恢复:退化现状、恢复措施、效应与展望

      2019, 39(20):7441-7451. DOI: 10.5846/stxb201908301803

      摘要 (1254) HTML (184) PDF 2.79 M (701) 评论 (0) 收藏

      摘要:青藏高寒区属于独特而典型的高原生态系统,草地生态系统作为其重要组成部分,在对高寒区生态安全以及农牧民生计的维系中,占有举足轻重的地位。目前,青藏高寒区的草地生态系统退化严重,因此该区退化草地的生态恢复工作是国家生态工作的重中之重。近年来,已有大量研究提出了各种有效的恢复手段,但缺乏因地制宜的系统性总结和论述。基于此,在已有研究的基础上,阐述了青藏高寒区退化草地现状,总结了高寒区各生态类型分区的主要生态问题,明确了不同集成技术与模式的适用区域和范围,同时对这些技术、措施和模式的恢复效果和恢复机制进行分析和讨论。并对未来高寒草地生态系统的研究进行了展望,以期为青藏高寒区退化草地的恢复治理、高寒草地生态系统结构和功能稳定性维系提供系统的理论基础与技术支撑。

    • 北方风沙区生态修复的科学原理、工程实践和恢复效果

      2019, 39(20):7452-7462. DOI: 10.5846/stxb201909061864

      摘要 (951) HTML (119) PDF 7.58 M (535) 评论 (0) 收藏

      摘要:北方风沙区位于欧亚草原的东部,是我国生态环境最为脆弱的地区之一,其在北方生态安全屏障和丝绸之路经济带建设中具有十分重要的战略地位。在国家一系列生态保育工程的支持下,该地区的生态环境得到明显改善。但是,由于受人类活动和全球气候变化的影响,该地区仍然面临着严峻的环境压力。在中国科学院科技服务网络计划(STS计划)等项目支持下,开展了北方风沙区土地沙化成因及退化土地空间分布研究,集成了北方风沙区重点脆弱区生态恢复的理论和技术体系,以内蒙古中部的阴山北麓地区、内蒙古浑善达克沙地和蒙辽交界的科尔沁沙地为重点研究区域,进行了高效人工草地建植、天然草地恢复和管理、沙化草地治理等相关工程技术的示范,开展生态恢复模式的效果跟踪监测和生态效益评估,确定生态恢复技术和模式的技术参数和指标,明确不同集成技术与模式在北方风沙区的适用区域和范围,为技术模式的推广应用提供科学依据。通过上述研究,可以为中央和地方政府制定生态系统管理和退化生态系统恢复政策、建立我国北方生态安全屏障提供决策依据,为生态修复产业提供技术指南,为相关研究提供全面系统的基础数据支撑。

    • 基于空间距离指数的中国西北干旱内陆河流域生态敏感性时空演变特征——以石羊河流域为例

      2019, 39(20):7463-7475. DOI: 10.5846/stxb201902250347

      摘要 (928) HTML (95) PDF 20.55 M (585) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态敏感性是生态系统对自然环境变化和人类活动干扰的反映程度及生态环境问题发生难易程度和可能性大小的重要因素之一。以中国西北地区典型的干旱内陆河流域-石羊河流域为例,通过借鉴前人研究成果及实地调查研究,将石羊河流域生态敏感性分为生态风险敏感性、水土流失敏感性和生物多样性敏感性三个方面,并系统构建生态风险敏感性指数、水土流失敏感性指数和生物多样性敏感性指数三个定量评价指标,对石羊河流域综合生态敏感性进行研究。并通过格网编码、圈层分析,探讨近30年石羊河流域生态敏感性的时空变化。研究结果表明:(1)1987-2016年间石羊河流域生态敏感性总体上逐年降低,综合生态敏感性指数(Comprehensive ecological sensitivity index,CESI)值从1987年的1.143上升到2016年的1.287,反映出流域生态环境当前还是向着可持续发展的方向发展;(2)流域生态敏感性整体偏高,常年极度敏感区和常年重度敏感区占流域总面积的42.26%。此外,敏感性空间分异明显,流域上游及下游荒漠区敏感性相对稳定,中下游绿洲区敏感性波动变化较为频繁,且波动变化区占总面积的51.24%,这表明流域生态敏感性与人类活动及工农业生产有较为密切的关系;(3)目前流域生态敏感性整体趋于好转,但局部地区有恶化的趋势,敏感性波动降低的区域面积为11693.57km2,占流域总面积的28.82%,敏感性波动升高的区域面积为9099.66km2,占流域总面积的22.43%,这表明一方面在国家宏观政策的引导下,当地在生态环境保护方面做了大量工作,另一方面也表现出在全球生态环境逐渐恶化的大背景下,当地的生态环境治理工作仍然任重道远。

    • 三峡库区典型流域“源”“汇”景观格局时空变化对侵蚀产沙的影响

      2019, 39(20):7476-7492. DOI: 10.5846/stxb201809252079

      摘要 (1048) HTML (94) PDF 5.31 M (461) 评论 (0) 收藏

      摘要:以三峡库区王家桥流域为研究对象,基于五期遥感影像(1995、2000、2005、2010和2015)提取流域景观格局,采用马尔科夫模型研究"源""汇"景观格局时空变化,并结合野外多年实测数据建立景观格局指数与产沙量之间的关系,分析景观格局对流域侵蚀产沙的影响。结果表明:1995-2015年,王家桥流域景观格局时空变化明显,呈破碎化发展趋势。"源"景观面积持续下降,"汇"景观面积持续增长。在降雨量时序曲线相似的条件下,斑块类型尺度的景观指数对侵蚀产沙量的解释能力高于景观尺度。斑块类型尺度, "源" "汇"景观指数与径流输沙量的复相关系数分别为0.946和0.903,均显著相关。对于"源"景观而言,相似邻近百分比(PLADJ)与斑块结合度(COHESION)是影响流域侵蚀产沙的重要指标。径流输沙量与PLADJ和COHESION指数呈正相关关系,输沙量随指数的增大而增大。对于"汇"景观而言,斑块密度(PD)、边界密度(ED)、景观形状指数(LSI)是影响流域侵蚀产沙的重要指标,径流输沙量与PD和LSI呈负相关关系,输沙量随着指数的增大而减小。斑块类型尺度上,流域景观格局时空变化对泥沙输出影响显著。研究结果可为建立其他流域景观格局变化与土壤侵蚀响应关系提供参考。

    • 土地利用变化对生态系统服务的影响——以张家口-承德地区为例

      2019, 39(20):7493-7501. DOI: 10.5846/stxb201810072163

      摘要 (1148) HTML (100) PDF 10.34 M (630) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态系统服务与人类福祉密切相关,人类活动引起的土地利用变化是生态系统服务变化的主要驱动力之一。运用InVEST模型估算张家口-承德地区产水量和土壤保持量,并分析不同海拔和坡度条件下,2011-2015年土地利用以及产水和土壤保持服务的变化,研究结果表明:建设用地和乔木林地分别为面积增加量和减少量最多的用地类型,陡坡地段建设用地增加的同时水体减少;灌木林地是产水和土壤保持能力均最高的生态用地类型;5年间产水量和土壤保持量分别增加了32.16×106 m3和17.69×106 t;产水量在海拔 > 900 m地段,海拔越高增加量越少,土壤保持量在较低海拔有所增加;坡度越陡产水增加量越少,土壤保持量在各坡度均有增加。基于此研究结果,有助于选择优先建设的用地类型,使当地在保护源头水系和维持生态功能的同时发展冰雪运动。

    • 城市化与生态系统服务的空间交互关系研究——以长株潭城市群为例

      2019, 39(20):7502-7513. DOI: 10.5846/stxb201809081922

      摘要 (993) HTML (104) PDF 16.90 M (541) 评论 (0) 收藏

      摘要:探索生态系统服务与城市化的空间交互关系为城市发展和保护提供新的视角。以长株潭城市群为例,以其2015年的土地利用、经济社会等数据为基础,利用格网分析和空间自相关模型解析城市化与生态系统服务的空间交互规律。结果表明:(1)长株潭城市群城市化水平空间分布区域差异性显著,城市化水平由高到低依次为城市化地区、正在城市化地区和生态绿心保护区,表现出从城市化地区向周边地区依次递减的态势。(2)受城市化水平和土地利用变化等影响,生态系统服务空间分布具有明显的差异性,并呈现出"中心-外围"逐步升高的趋势。(3)长株潭城市群城市化与各项生态系统服务之间呈显著负相关,由于驱动机制的不同,城市化地区、正在城市化地区和生态绿心保护区的城市化对生态系统服务的影响存在显著差异。(4)长株潭城市群的各项生态系统服务与城市化之间存在四种空间相关类型。高高集聚区和低低集聚区零散分布在整个研究区域,面积较小;高低集聚区分布在湘潭县西南部、株洲县东南部,面积较大;低高集聚区分布集中在城市化地区,呈现块状分布,面积较大。

    • 基于生态系统服务价值的莱州湾-黄河三角洲海岸带区域生态连通性评价

      2019, 39(20):7514-7524. DOI: 10.5846/stxb201802060321

      摘要 (1028) HTML (83) PDF 6.63 M (525) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于最小累积费用模型(MCR)和生态连接度指数(ECI),对莱州湾-黄河三角洲海岸带区域的生态连通性进行综合评价。结果显示:(1)莱州湾-黄河三角洲海岸带区域生态连通性存在明显的陆海梯度变化特征,以海岸滩涂地带为中心向两侧辐射呈条带状递减;(2)2000-2015年生态连通性指数整体呈现明显的下降趋势,下降幅度达12.69%;城市化和交通等基础设施建设使区域人工障碍物集聚化和扩张趋势明显,加剧陆域生态景观的破碎化和孤岛化趋势,从而导致生态系统服务功能退化、生态连通性降低;(3)莱州湾-黄河三角洲海岸带区域生态连通性整体处于较低水平,极低连通性和低连通性分布面积占比最大,较高连通性区域呈现向次一级或更低等级连通性转变的趋势。不同等级生态连通性分布区域的转移变化反映了人类活动和自然因素双重干扰下莱州湾-黄河三角洲海岸带生态系统格局及其物质、能量、生物、信息流等的变化规律。研究将为莱州湾-黄河三角洲生态系统保护与海岸带综合管理提供相关科学参考。

    • 基于生态供需视角的生态安全格局构建与优化——以长三角地区为例

      2019, 39(20):7525-7537. DOI: 10.5846/stxb201808301854

      摘要 (1186) HTML (94) PDF 19.58 M (652) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态安全格局构建是保障区域生态安全与提升人类福祉的基本途径之一。以长三角地区为案例区,通过生境质量评估、生态系统服务重要性评价和景观连通性分析识别区域生态源地,在利用生态系统服务价值化方法辨别高生态需求区的基础上,运用最小累积阻力模型提取源地与高需求地之间的生态廊道,以构建并优化区域生态安全格局。研究结果表明:长三角地区生态源地总面积64911km2,占全区的32.51%,主要分布于皖南和浙中;区域中高与较高生态需求斑块总面积占全区46.60%,主要位于上海市和江苏省;区域生态廊道总长度11188.85km,源间廊道主要分布于长江沿岸和区域南部,需求廊道主要位于区域东中北部。研究首次将生态需求评价纳入生态廊道建设框架,为生态安全格局构建提供新思路,结果可为生态空间保护规划提供参考。

    • 两类水质综合评价方法的特点及其在河流水环境管理中的作用

      2019, 39(20):7538-7546. DOI: 10.5846/stxb201811182499

      摘要 (726) HTML (82) PDF 4.60 M (396) 评论 (0) 收藏

      摘要:河流水质恶化已成为严峻的环境问题,针对河流开展水质综合评价对河流水环境管理具有重要意义。依据不同的评价目标,选择合理的综合评价的评估标准成为河流水质评价中重要的问题之一。通过基于期望值和阈值的水质健康综合评估法(ETI)和水质质量指数(WQI)两种水质综合评价方法对"引滦入津"工程重要水源地伊逊河水质进行评价,结果显示:1)伊逊河水质ETI评估结果为良好等级,WQI评估结果为一般等级;2)伊逊河采样点水质在ETI评价中分布于4个等级,WQI仅分布于2个等级;3)伊逊河自上游至下游水质显著降低,特别是ETI评估中由优秀等级转变为差等级;4) ETI和WQI评估结果显示极显著相关性(R=0.951,P < 0.01);5)通过逐步多元回归,ETI评估结果的主导因子是DO、EC、SS、BOD5和TP(P < 0.05),WQI评估结果的主导因子是DO、SS、BOD5、TP、TN和NH3-N(P < 0.05)。进一步分析表明伊逊河水质恶化与其流域内土地利用情况密切相关。在河流水环境管理中,ETI作为一种水质相对值评估方法,能更好体现流域内水质差异的区分度,便于管理者迅速定位流域内亟需治理的河流或河段,同时能够根据河流自身特征制定管理目标,可作为河流管理绩效评估的有效手段;而WQI作为一种水质绝对值评估方法,更适用于河流水质时间变化评估,对河流经长期治理后的管理效果评价起到重要作用。

    • 基于MSPA分析方法的市域尺度绿色网络体系构建路径优化研究——以招远市为例

      2019, 39(20):7547-7556. DOI: 10.5846/stxb201905050907

      摘要 (1066) HTML (104) PDF 8.37 M (589) 评论 (0) 收藏

      摘要:市域绿色空间是市域尺度内连接城市生态系统与自然生态系统的纽带,是维护市域整体生态系统稳定的基本保障。现阶段以中心城区为核心的城市绿地系统空间规划忽视了城市化过程中自然与城市之间发生的动态变化,忽视了市域绿色空间对城乡人居环境质量的决定作用。构建良好的市域尺度绿色空间体系,能够实现市域层面的生态环境稳定,协调城市化发展与自然资源保护之间的矛盾,对城市可持续发展有着积极意义。以招远市域绿色空间为研究对象,借助形态学空间格局分析(MSPA)方法,利用其研究尺度兼容性强、景观要素生态内涵明确、所得成果便于量化评估等优势特性,首先对招远市域绿色空间中的重要景观要素核心区、桥接区进行识别,并提取具有生态拓补潜力的景观要素孤岛作为未来绿色空间优化潜力节点的空间落点;其次选用可能联通性(PC)、斑块重要度等指数量化景观要素对绿色空间的重要度并进行评价分级;然后将核心区和潜力节点作为生态源,通过不同景观要素对物种流通的阻力构建消费阻力面,以最小路径方法得出场地内的潜力生态廊道;再次,通过通量分析定性不同生态斑块在生态过程中的功能角色,并借助核密度分析对潜力生态网络的发展趋势进行测度;最终以发展趋势较弱区域中对整体生态网络联通具有较高贡献度,并在生态过程中扮演踏脚石的一二级潜力节点斑块作为未来生态发展中的重要关键点进行生态质量提升,得出招远市域绿色空间发展结构,并提出科学的空间优化指引和发展建议。本研究可以为高度破碎化地区的绿色空间构建提供一定的理论依据,对我国城市化发展中其他地区的市域绿色空间构建也具有一定的参考和示范意义。

    • 亚热带季风区城市典型绿化屋顶的径流削减效应

      2019, 39(20):7557-7566. DOI: 10.5846/stxb201808281837

      摘要 (744) HTML (77) PDF 6.52 M (447) 评论 (0) 收藏

      摘要:屋顶绿化能够削减暴雨径流,降低城市内涝发生频率,促进可持续雨洪管理。针对亚热带季风气候区典型绿化屋顶的全年径流削减效应,以南京为研究区,以简易型、花园型两类绿化屋顶为研究对象,基于1年现场观测数据及水量平衡方程,分析屋顶雨水的滞蓄、蒸发与径流量随季节变化规律及其关键影响因子,采用SCS-CN模型计算绿化屋面的径流曲线数(CN),并估算城市尺度大面积屋顶绿化的暴雨径流削减效果。结果显示,简易型、花园型绿化屋顶全年径流削减率分别为42%和60.7%;径流削减效应的四季排序为春季 > 冬季 > 秋季 > 夏季,平均径流削减率依次为78.6%、47.5%、33.2%、32.9%(简易型)及98%、84.3%、49.5%、48.1%(花园型);土壤基质层对雨水截留起主导作用,分别占径流削减总量的52%和62%;雨量和雨强是影响径流削减效应的关键因子,与径流削减率均呈显著负相关关系(P < 0.01),初始土壤湿度与简易型绿化屋顶的径流削减率呈显著负相关(0.01 < P < 0.05),但与花园型的径流削减率无显著相关性;基于全年77次降雨事件的降雨量-径流量数据测算得到简易型和花园型绿化屋顶的CN值分别为92和88;若南京主城区所有建筑屋顶面积的60%实施两类绿化,则其全年径流量可分别削减2.8×107 m3和4.2×107 m3。以上研究结果可为城市雨洪管理和海绵城市建设提供科学依据。

    • 近50年京津冀气候舒适度的区域时空特征分析

      2019, 39(20):7567-7582. DOI: 10.5846/stxb201805181096

      摘要 (698) HTML (93) PDF 5.32 M (467) 评论 (0) 收藏

      摘要:受气候变化影响,区域气候舒适期势必会发生不同程度的变化。从气候舒适性的视角出发,利用京津冀地区1966-2015年的170个观测站点50年逐日气象资料,以温湿指数、风效指数、着衣指数及其综合指数为气候舒适性的评价指标,统计分析区域气候舒适期的起止日期、天数及其年际间变化规律,揭示京津冀区域气候舒适度的时空变化特征,为区域人口合理分布和气候资源评价提供科学依据。此外,以日为时间尺度进行气候舒适期分析,有利于气候变化背景下区域间横向和区域内纵向的比较研究。结果显示:(1)京津冀气候舒适度指数近50年来的变化趋势基本相同,综合指数呈显著增加趋势;但各地间变幅存在一定差异,其中天津气候舒适度指数变化幅度最为明显,北京变化相对平稳。(2)从气候舒适度综合指数来看,京津冀地区气候舒适期年内分布呈"M"型,舒适期相对集中在4-5月、9-10月,舒适和较舒适等级的月累计日数均达到28 d以上,其中5月气候最为舒适,舒适等级日数最多,达到24-26 d;北京年平均舒适天数最多(100 d),天津最少(91 d)。(3)从单一气候舒适度指数来看,京津冀舒适和较舒适等级的初始日期大多呈显著的提前趋势;终止日期和天数大多略有增加,但变化趋势不显著。而综合指数显示,1966-2015年较舒适等级的初始日期变化最为显著,大约每10年提前3-4 d;天津和河北终止日期变化也达到显著水平,大约每10年推迟1-2 d,北京增加趋势不明显。(4)京津冀气候舒适期的空间分布显示,舒适等级的日数从西北向东南地区呈减少特征,河北北部舒适等级的年平均日数最多达115-120 d,东南部最少,不足90 d。

    • 北京市妫水河浮游动物群落结构与水质评价

      2019, 39(20):7583-7591. DOI: 10.5846/stxb201809021874

      摘要 (823) HTML (89) PDF 2.53 M (526) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于浮游动物对水体环境变化敏感,可表征水体污染程度,因此在2017年对妫水河浮游动物群落结构进行调查研究,分析了浮游动物群落结构时空变化特征及其与环境因子的关系,并利用生物学评价方法对水质进行评价。结果表明:妫水河浮游动物有4门22属88种,其中原生动物种类最多,为42种,主要以轮虫和原生动物为主,浮游动物平均细胞密度和生物量分别为5041.58个/L和2.88 mg/L。浮游动物群落结构与环境因子的CCA分析显示,水温、pH、DO和氨氮是影响妫水河浮游动物群落结构变化的重要因素,其中裂痕龟纹轮虫、冠饰异尾轮虫和螺形龟甲轮虫等对水体中氮磷的相关性极为显著,具有富营养化指示作用,可作为监测水质的指示生物。妫水河浮游动物多样性指数H、均匀度指数J和丰富度指数D全年平均值分别为0.43、0.31和0.41,整体评价结果显示,妫水河水体处于中到富营养型水平,尤其是下段城区段污染严重,表明妫水河水体生态功能遭到破坏,水质还需进一步改善和治理。本研究结果可为妫水河水质评价、水环境监测及水污染治理提供基础数据资料和理论依据。

    • 北京市妫水河底泥微生物群落结构特征

      2019, 39(20):7592-7601. DOI: 10.5846/stxb201809091933

      摘要 (766) HTML (90) PDF 4.21 M (421) 评论 (0) 收藏

      摘要:微生物对外界环境变化较为敏感,常被作为指示生物用于监测和反映水质情况。为满足延庆世园会和冬奥会举办对妫水河水质的调控要求,探讨妫水河底泥微生物群落结构特征及环境因子对其分布的影响。基于妫水河12个不同断面的水样和底泥样品,进行了水质、底泥理化性质分析,并对底泥的微生物群落结构特征进行了研究。结果表明,妫水河中、下游水体水质COD、NH4+-N、TN超标,其中上覆水TN含量与底泥TN含量呈极显著正相关(P=0.914);MiSeq高通量测序发现,妫水河底泥微生物共检出70门228纲1168属,变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、绿菌门(Chlorobi)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)是妫水河底泥微生物群落结构中的主要菌门,在各个样品中相对丰度之和均占84%以上,其中变形菌门为第一优势门,占比达到45.3%-69.1%,而不同断面样品的优势菌属有所不同。妫水河底泥微生物群落丰度总体较高,多样性也相对较高,其中世园段D7点Ace丰富度指数和Shannon多样性指数均较其他点位低,分别为2673和6.56。RDA(redundancy analysis)分析表明,底泥氨氮和温度是影响其微生物群落结构的主要因子(F=2.92,P=0.038;F=2.81,P=0.014),妫水河底泥的优势反硝化菌属为脱氮单孢菌属和硫杆状菌属,其丰度与NH4+-N、水温呈正相关,同时与DO呈负相关。研究结果对妫水河水生态环境保护和水质管理提供数据支撑及理论指导意义。

    • 浅表层水稻土N2O消耗能力及其与N2O还原微生物的耦合关系

      2019, 39(20):7602-7610. DOI: 10.5846/stxb201809232072

      摘要 (704) HTML (66) PDF 2.56 M (511) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤不仅能够产生、排放温室气体N2O,还具有截留、吸收、转化N2O的能力。土壤消耗N2O已经成为很重要的一种降低大气N2O浓度的途径,但目前关于土壤N2O消耗过程及其微生物调控机制的系统研究较为缺乏。试验以浅表层水稻土柱(0-5 cm)为研究对象,通过外源添加N2O气体研究N2O迁移通过淹水土柱的动态过程,以及N2O消耗能力与氧化亚氮还原酶基因丰度变化和其他土壤养分含量变化的联系,揭示浅表层水稻土N2O消纳量与N2O还原微生物之间的耦合关系。结果显示,淹水厌氧条件下5 cm土壤深度外源添加的N2O迁移通过浅表层土柱后,仅有7.17-9.80%部分逸散出土表,表明0-5 cm淹水水稻土层具有极强的N2O截留能力(90%以上)而减少N2O净排放量。排放出土表的N2O也可被淹水土柱继续吸收消耗,且吸收转化速率随N2O浓度增加而大幅提高,最高可达到3896.75 μg N m-2 h-1。与此同时,土壤DOC含量大量消耗,含nosZI基因的反硝化微生物数量显著增长(P < 0.01),而nosZII基因丰度的无显著变化。说明高浓度N2O添加能够促进淹水土壤N2O吸收消耗能力,此刺激作用可能主要由含nosZI基因的N2O还原微生物进行调控。浅表层土壤强大的N2O吸收消耗功能可进一步深入系统研究,为实践温室气体减排提供理论基础。

    • 神农架常绿落叶阔叶混交林凋落物养分特征

      2019, 39(20):7611-7620. DOI: 10.5846/stxb201808221787

      摘要 (707) HTML (97) PDF 1.17 M (443) 评论 (0) 收藏

      摘要:凋落物是联结陆地生态系统植物与土壤养分的重要媒介,了解凋落物养分特征有助于理解陆地生态系统物质循环的机理。该研究于2015年收集了神农架地区常绿落叶阔叶混交林的新鲜凋落物及现存凋落物,测定其不同器官中大量元素(C、N、P、K、Ca、Mg)的含量,据此分析其养分含量、养分归还量、养分储量及化学计量比的特征。结果发现:该常绿落叶阔叶混交林新鲜凋落物的C、K养分含量显著高于现存凋落物,N、P、Ca、Mg养分含量显著低于现存凋落物;其凋落物大量元素的养分归还量及养分储量大小顺序均为C > Ca > N > Mg > K > P,分别为1569.84、52.44、34.82、6.24、5.24、1.30 kg hm-2 a-1及1835.29、87.87、51.17、12.12、3.90、1.95 kg hm-2 a-1;其新鲜凋落物及现存凋落物的C∶N∶P分别为1307.33∶27.73∶1及976.48∶26.77∶1,新鲜凋落物的C∶N、C∶P显著高于现存凋落物,N∶P无显著区别。研究表明,新鲜凋落物与现存凋落物养分含量之间的差异与不同元素在分解过程中的可淋溶性及生物固持等因素有关。该地区常绿落叶阔叶混交林凋落物养分归还量及养分储量相对于亚热带阔叶林平均水平较低;且显著低于喀斯特地区同类型森林,主要与其凋落物产量、降水量及植被类型有关。该森林生态系统新鲜凋落叶与中国及全球范围内阔叶树种凋落叶相比C∶N较低,C∶P、N∶P较高,这可能是由于该地区N沉降及P限制现象较为严重所致。

    • 基于地理探测器的岷江中下游地区植被NPP时空格局演变及其驱动力研究

      2019, 39(20):7621-7631. DOI: 10.5846/stxb201809131971

      摘要 (996) HTML (85) PDF 11.66 M (640) 评论 (0) 收藏

      摘要:植被净初级生产力作为反映植被生态系统对气候变化响应的重要指标,是长期以来备受世界各国关注的焦点问题。论文以岷江中下游地区为研究区域,基于2000-2015年MODIS NPP数据,结合同年期海拔、气温、降水、土地利用类型等,运用地理探测器等模型方法,诊断植被NPP分布的主要驱动力,并揭示了不同时段的驱动力决定力的变化。结果表明:(1)2000-2015年岷江中下游植被NPP平均值为513.93gC/m2;植被年均NPP最大值出现在2000年石棉县北部硗碛藏族乡的林地分布区,为1876gC/m2,最小值出现在2005年五通桥区中部竹根镇的平原旱地分布区,最小值为26.98gC/m2;植被NPP具有较强的时空分异性,NPP总量变化除了受NPP强度影响外,植被覆盖总面积是其另外主要的影响因素。(2)影响植被NPP分布的主导因素包括气温、海拔、土地利用等,各因素对NPP分布的决定力存在明显差异。(3)不同时间植被NPP空间分布的驱动力存在明显差异,主要表现在其变化受人类扰动的影响越来越强烈。刻画岷江中下游植被NPP时空演变,并揭示其主要驱动力,可为研究区生态安全预警和生态补偿提供数据支撑和辅助决策。

    • 盐碱胁迫对海岛棉幼苗生物量分配和根系形态的影响

      2019, 39(20):7632-7640. DOI: 10.5846/stxb201809091929

      摘要 (727) HTML (73) PDF 869.39 K (382) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探求海岛棉幼苗生物量分配和根系生长对混合盐碱胁迫的响应,探索海岛棉幼苗对混合盐碱胁迫的适应特点,以新疆阿克苏地区主栽海岛棉品种新海31号(XH31)、新海35号(XH35)、新海43号(XH43)及新海48号(XH48)为试材,采用NaCl、Na2SO4和NaCl、NaHCO3以物质的量1∶1混合分别模拟中性盐混合盐(中性盐)和碱性盐混合盐(碱性盐)2种盐类型,总盐浓度(Na+)0(CK)、120、180、240、300、360 mmol/L,对2种盐胁迫下不同浓度海岛棉幼苗生物量、根系长度、根系体积以及根系表面积等海岛棉幼苗根系形态特征指标变化差异以及不同茎级的根系形态特征进行了分析。结果表明,中性盐下,盐浓度在0-180 mmol/L时,对海岛棉幼苗的根系总长度、总表面积、总体积、总根尖数有显著的促进的作用或不显著的抑制作用,尤其盐浓度为120 mmol/L对海岛棉幼苗细根(0 < d < 0.5 mm)的长度有显著的促进作用;大于180 mmol/L后,随着盐浓度的增加各项根系参数均显著减小;碱性盐下,除新海31号的总根尖数、细根及中根根尖数在120 mmol/L的盐浓度下比CK增加,其余处理均随着盐浓度的增加再减小;地上部生物量、根系生物量及根冠比在两种盐下随着盐浓度的增加逐渐减小,减小程度也由小变大。低盐(120 mmol/L)环境能促进细根的伸长,使海岛棉幼苗可以更加多的吸收养分和水分,这是根系接触低盐环境时做出的响应,高盐环境对海岛棉幼苗造成较大的损伤。

    • 樟树(Cinnamomum camphora)幼苗细根形态对氮磷添加和幼苗密度的响应

      2019, 39(20):7641-7648. DOI: 10.5846/stxb201809041884

      摘要 (665) HTML (76) PDF 7.73 M (482) 评论 (0) 收藏

      摘要:全球氮沉降对森林生态系统结构和功能的影响已成为现代生态学研究热点之一,我国华南地区氮沉降的增长引起了土壤酸化和磷限制加剧等一系列生态问题。密度制约着植物个体对环境资源的吸收利用,是自然界中十分重要的选择压力之一。因此研究樟树(Cinnamomum camphora)幼苗的细根形态对氮磷添加和密度的响应,有利于了解亚热带树木根系对氮沉降和磷添加与林分密度的响应过程和机制,并为全球变化背景下樟树林生态系统的管理提供依据。本研究以1年生樟树幼苗为试验材料,选择氯化铵(NH4Cl)作为氮肥以模拟大气氮沉降,并且以二水合磷酸二氢钠(NaH2PO4·2H2O)模拟磷添加,氮磷处理设置4个水平,即对照、施N、施P和施N+P;种植密度设置10、20、40和80株/m2 4个水平。测定各处理樟树幼苗细根的根长、表面积、体积和根尖数,分析氮磷添加、密度和两者交互作用对樟树幼苗细根的影响。研究结果表明,与对照处理相比,N、P和N+P处理促进了幼苗细根长度、表面积、体积以及根尖数的增加。低密度条件下的N添加对幼苗根系形态的促进效果强于P添加。N+P处理对10、20、40株/m2幼苗根系形态的促进效果最佳,而各处理对80株/m2幼苗根系形态的促进效果均无显著性差异。随着种植密度的增大,幼苗细根长度、表面积、体积和根尖数均减少。樟树幼苗的细根长度、表面积、体积和根尖数在各密度间和不同氮磷添加处理间均有显著性差异,密度和氮磷处理间的交互作用对根系形态各指标均无显著影响。

    • 放牧对大针茅草原建群种与优势种空间分布关系的影响

      2019, 39(20):7649-7655. DOI: 10.5846/stxb201804130854

      摘要 (610) HTML (80) PDF 4.27 M (468) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨放牧下大针茅草原建群种大针茅(Stipa grandis)和优势种羊草(Leymus chinensis)及糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)种群空间分布特点及关系,本实验以内蒙古自治区锡林郭勒盟毛登牧场大针茅草原建群种大针茅、优势种羊草和糙隐子草为研究对象,通过野外试验,以地统计学为基础,采用半方差函数、分形维数及克里格插值法,分析了围封(CK)和放牧(G)样地大针茅、羊草及糙隐子草种群小尺度空间分布关系。结果表明:围封样地大针茅、羊草及糙隐子草植株密度分别为10.94株/m2、12.95株/m2、13.60株/m2,放牧样地植株密度分别为16.84株/m2、48.28株/m2、28.63株/m2,放牧显著增加大针茅、羊草及糙隐子草种群密度(P < 0.05);半方差函数进行模型拟合发现,大针茅、羊草及糙隐子草种群空间分布函数关系均符合高斯模型;通过对空间分布函数关系分析,围封和放牧样地结构比为G(93.3%) > CK(60.4%),表明放牧样地大针茅种群空间分布主要受结构性因素影响,而围封大针茅种群则受随机性因素影响较大;围封和放牧样地分形维数值为CK(1.796) > G(1.361),表明放牧样地大针茅、羊草和糙隐子草所形成的空间分布格局相比围封样地较为复杂,大针茅空间分布对羊草和糙隐子草空间分布的依赖性较弱;通过立体图分析,在放牧利用过程中,羊草处于中低密度时,及糙隐子草处于高密度时,均与大针茅种群间的关系从围封中的竞争关系变为放牧过程中的亲和关系,可见放牧导致种间关系改变。

    • 气候变化和不同强度造林对大兴安岭主要树种林分信息和地上生物量的长期影响

      2019, 39(20):7656-7669. DOI: 10.5846/stxb201808291847

      摘要 (833) HTML (83) PDF 5.04 M (481) 评论 (0) 收藏

      摘要:气候变化及相应火干扰在不同尺度上影响着我国大兴安岭地区森林动态,且在未来的影响可能继续加剧。为了提高森林生态功能和应对气候变暖,国家在分类经营基础上全面实施抚育采伐和补植造林,效果较好,但抚育采伐对森林主要树种的长期影响知之甚少,其在未来气候下的可持续性也有待进一步评估,同时,探讨造林措施对未来森林的影响也显得尤为重要。本文运用森林景观模型LANDIS PRO,模拟气候变化及火干扰、采伐和造林对大兴安岭地区主要树种的长期影响。结果表明:1)模型初始化、短期和长期模拟结果均得到了有效验证,模拟结果与森林调查数据之间无显著性差异(P > 0.05),基于火烧迹地数据的林火干扰验证亦能够反映当前火干扰的效果,模型模拟结果的可信度较高;2)与当前气候相比,气候变暖及火干扰明显改变了树种组成、年龄结构和地上生物量,B1气候下研究区森林基本上以针叶树种为主要树种,A2气候下优势树种向阔叶树转变;3)与无采伐预案相比,当前气候下,抚育采伐使落叶松的林分密度和地上生物量分别降低了(165±94.9)株/hm2和(8.5±5.1) Mg/hm2,增加了樟子松、白桦和云杉等树木株数和地上生物量(3.3-753.4株/hm2和0.2-4.0 Mg/hm2),而对山杨的影响较小;B1和A2气候下抚育采伐显著改变林分密度,降低景观尺度地上生物量,进而表现为不可持续;4) B1气候下,推荐实施中低强度造林预案(10%和20%强度),在A2气候下,各强度造林均可在模拟后期增加树种地上生物量。

    • 敦煌阳关湿地芦苇叶性状对土壤水分的响应

      2019, 39(20):7670-7678. DOI: 10.5846/stxb201808231796

      摘要 (737) HTML (83) PDF 3.71 M (452) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了了解干旱区湿地不同水分梯度下芦苇叶性状的构建模式及对不同水分环境的适应策略差异性,以敦煌阳关渥洼池湿地植物芦苇(Phragmites australis)为研究对象,分析不同水分梯度下芦苇叶性状对土壤水分的响应。结果表明:(1)低水分梯度下的叶厚度(LT)和叶片磷含量(LPC)显著高于中、高水分梯度(P < 0.05),高水分梯度下的叶碳含量(LCC)也显著高于中、低水分梯度(P < 0.05)。(2)芦苇叶性状之间的关系也因水分的变化而有所不同。就整体而言,叶片碳含量与叶干物质含量(LDMC)极显著正相关(P < 0.01);叶厚度与叶片磷含量极显著正相关(P < 0.01),比叶面积(SLA)与叶氮含量(LNC)极显著正相关(P < 0.01)、与叶碳氮比(C/N)极显著负相关(P < 0.01)。(3)在水分作为限制因素的条件下,叶片碳含量与比叶面积对水分的响应最为突出。土壤含水量与叶厚度、叶碳含量和叶片磷含量均显著负相关(P < 0.05)。芦苇在低水分环境下采取高收入低投入的积极型生存策略,高水分下则采取低获取高消耗的保守型生存策略,说明了芦苇在适应异质生境的自我调节机制。

    • 三江平原碟形洼地-岛状林土壤氮磷空间分布及生态化学计量特征

      2019, 39(20):7679-7685. DOI: 10.5846/stxb201808231793

      摘要 (673) HTML (89) PDF 1.83 M (469) 评论 (0) 收藏

      摘要:为阐明由碟形洼地-岛状林方向土壤养分的空间分布特征,选取非生长季中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站内的碟形洼地为研究对象,探讨土壤全氮和全磷含量及其化学计量比的空间分布特征及其影响因素。结果表明:由碟形洼地-岛状林方向,全氮、全磷和氮磷比在各样点的平均值分别呈"V "字、倒" N"字和"V"字型分布,土壤全氮、全磷与氮磷比含量的平均值分别为2278.11 mg/kg、820.50 mg/kg与2.44,变异系数为全氮(51.77%) > 氮磷比(36.07%) > 全磷(13.65%)。在0-50 cm土层内,全氮、全磷和氮磷比总体呈随土壤深度增加而逐渐降低的趋势,其中全氮主要集中于不同样点土壤的中上层,各样点的最高值均分布在土壤表层区域;全磷的富集深度与全氮相同,但在土壤20 cm深度各样点含量相近,后在20-50 cm深度内呈逐渐下降趋势;氮磷比在各样点的最高值与全氮和全磷分布总体一致,富集深度与两元素呈基本一致趋势。相关性分析表明,碟形洼地-岛状林方向土壤全氮与全磷之间均呈现出良好的相关关系,其中土壤有机质的分布,植物与水文状况、季节变化和土壤温度也在养分分布中起重要作用。

    • 间伐和凋落物处理对华北落叶松人工林土壤磷形态的影响

      2019, 39(20):7686-7696. DOI: 10.5846/stxb201809061907

      摘要 (641) HTML (83) PDF 1.42 M (494) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤磷在维持生态系统功能稳定性中发挥重要作用,研究间伐和凋落物处理下的土壤磷组分特征及转化机理,对森林生态系统磷素管理和可持续发展具有重要意义。采用Tiessen改良的Hedley分级方法,探究了不同间伐强度(未间伐、轻度间伐、中度间伐、重度间伐)和凋落物处理(对照、加倍、去凋、切根去凋)下土壤磷形态的变化特征及其驱动因子。结果显示:随着间伐强度的增大,土壤活性磷(Resin-Pi、NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po)、土壤微生物量磷和酸性磷酸酶活性呈先增加后降低的趋势,且在中度间伐最高。凋落物加倍(DL)显著增加了土壤活性磷(Resin-Pi、NaHCO3-Pi和NaHCO3-Po)、土壤微生物量磷和酸性磷酸酶活性。稳定态磷(HCl-Pi、浓HCl-Pi和浓HCl-Po)、残留态磷(Residual-P)不受间伐和凋落物处理的影响。冗余分析(RDA)显示,土壤微生物量磷、酸性磷酸酶活性和土壤有机碳是引起华北落叶松人工林表层土壤磷组分变化的重要因子。研究表明,适度的间伐和增加凋落物能够显著提高华北落叶松人工林表层土壤磷素的活化能力。本研究为华北落叶松人工林的可持续经营提供依据。

    • 高寒地区种植不同种类牧草对土壤节肢动物群落的影响

      2019, 39(20):7697-7708. DOI: 10.5846/stxb201809091931

      摘要 (682) HTML (94) PDF 2.48 M (505) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了明确高寒地区种植不同种类牧草对土壤节肢动物群落的影响,于2016年7月,选取2013年建植的垂穗披碱草、老芒麦、早熟禾、羊茅、燕麦、苜蓿6种牧草地为研究样地,以外围天然草地为对照样地,采集0-15 cm混合土样,采用干漏斗法(Tullgren)分离土壤节肢动物。结果表明:(1)7种类型牧草种植地对土壤节肢动物群落组成结构、密度、类群数、Shannon多样性指数和Simpson优势度指数均有显著差异性(P < 0.05或0.01)。群落密度、类群数和Shannon多样性指数均表现为燕麦显著高于垂穗披碱草和苜蓿牧草地,而Simpson指数与之相反,其他几种牧草地间土壤节肢动物群落指数均无显著差异性。(2)典范对应分析(CCA)结果表明,影响土壤节肢动物群落组成结构的主要因素是土壤pH、TN、N/P、C/N、AK;其中,在垂穗披碱草样地中土壤节肢动物群落与pH呈正相关,在早熟禾样地中土壤节肢动物群落与TN和N/P呈正相关,而在天然草地中土壤节肢动物群落与C/N和AK呈正相关。(3)回归分析表明,土壤节肢动物群落密度及多样性指数仅与TK含量呈显著正相关(P < 0.05或0.01)。研究表明,在青藏高原种植不同种类牧草对土壤节肢动物的群落结构、密度和多样性均存在较大的影响。从长远的观点来看,种植苜蓿等其他种类牧草虽然能缓解草畜矛盾,但会降低土壤节肢动物多样性,不利于生物多样性保护和草地生态系统的可持续利用。

    • 41年罗山自然保护区人地关系的演进与孤立生境的形成

      2019, 39(20):7709-7721. DOI: 10.5846/stxb201807091494

      摘要 (559) HTML (68) PDF 17.82 M (357) 评论 (0) 收藏

      摘要:罗山自然保护区孑遗生境具有过渡性、稀有性和脆弱性,其生态走向关乎濒危物种的延续与北方干旱荒漠带宁夏段的生态平衡。利用Landsat MSS/TM/ETM+/OLI(1977-2017年)数据、SRTM DEM和罗山周边气象站点(1977-2017年)年均气温和降水数据,对流域内典型人文要素(人口、耕地、居民建设用地面积)和自然生态要素(NDVI)进行了定量化表达及相关性分析。研究发现:流域视角下罗山保护区一些人文、生态、景观地理学指标发生了变化,41年来(1977-2017年)真形(依比例)居民建设用地面积增加了3.09倍;生态移民使局部地区人口增长了34.30倍;土地利用方式发生了根本变化,旱作耕地大部分退耕还林,小部分转移为水浇地;近5a(2013-2017年)罗山自然保护区NDVI最大值、NDVI总和虽有轻微上升趋势,但仍低于历史较好时期。结果表明:(1)公路、铁路、围栏的建设将狭小的生态保护区分割包围,使景观格局严重破碎化,使动植物栖息环境高度隔离化。(2)红寺堡移民区快速城市化和高强度的农业开发,使流域人-地关系愈加紧张,加重了区域生态风险。

    • 近10年湖北省植被指数时空变化特征及其驱动力

      2019, 39(20):7722-7736. DOI: 10.5846/stxb201809011864

      摘要 (913) HTML (88) PDF 12.78 M (588) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了明确湖北省植被长势变化特征及其影响因子,研究利用Landsat影像提取2005年、2010年以及2015年湖北省景观类型信息,分析近10年来景观时空变化特征;基于2005-2015年夏季MODIS/NDVI数据,采用一元线性回归、Theil-Sen median趋势、Mann-Kendall检验等分析方法对NDVI时空变化特征及其显著性进行探讨;采用最小二乘法对NDVI与气候之间的相关关系进行分析。使用DMSP/OLS和NPP/VIIRS夜间灯光数据探讨NDVI与人类经济活动之间的关系。结果表明:研究区景观类型变化以建设用地和耕地为主。耕地面积呈现逐年减少的趋势,主要转变为建设用地。建设用地面积不断增多,主要由耕地和林地转变而来,集中在武汉、荆州、襄阳城市圈;研究区NDVI值整体上表现为西高东低,以林地为主的十堰、恩施等地区NDVI值较高,以建设用地为主的武汉、襄阳、荆州等地区NDVI值较低;整体上NDVI变化呈轻微改善趋势,局部地区下降明显,鄂西北、鄂西南等地区NDVI稍有上升,武汉城市圈植被呈退化趋势;NDVI与降水量、气温的相关性均较弱,气候因子不是该区NDVI变化的主导因子;NDVI与夜间灯光亮度值呈显著负相关,相关系数达-0.8030,整体上人类经济活动与NDVI呈负相关关系,且有着分区性的特点,在武汉、襄阳等以建设用地为主的地区人类经济活动对NDVI起抑制作用,而在恩施、十堰等林地为主的地区人类活动对NDVI起促进作用。人类社会经济活动是影响研究区景观格局和植被变化的重要驱动力,城镇化扩张是湖北省植被变化的主要原因。

    • 地质封存CO2泄漏对玉米根系形态的影响

      2019, 39(20):7737-7744. DOI: 10.5846/stxb201805311201

      摘要 (546) HTML (75) PDF 2.60 M (387) 评论 (0) 收藏

      摘要:碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage,CCS)是应对全球气候变化、实现煤炭清洁利用的有效手段之一,但是地质封存的CO2存在泄漏的风险,可能对农田生态系统产生重大威胁,影响我国粮食安全。根系生长是地上部和地下部相互作用、相互促进的统一过程,其形态特征对作物生产力有显著影响,但CCS泄漏对植物根系的影响评估尚不多见。本文以玉米为研究对象,采用盆栽底部通入CO2的方法模拟不同CO2泄漏情景,研究CK(0 g m-2 d-1)和G1000(1000 g m-2 d-1)和G2000(2000 g m-2 d-1)三种泄漏情景下CO2对玉米根系形态的影响。结果表明:CO2泄漏对玉米根系形态有明显的影响,随着泄漏量的增大总根长从40290.81 cm减少至21448.18 cm,减少46.77%,其中细根大幅减少;CO2泄漏造成玉米明显减产,最大减产率达26.64%;玉米的地上部生物量较地下部生物量对CO2泄漏更加敏感。综合来看,随着CO2泄漏量增大,对玉米根的生长、地上部生物量、地下部生物量以及产量有显著的抑制作用。作物根系形态对封存CO2泄漏的响应可为CCS泄漏监测和生态修复提供系统科学依据。

    • 外源H2O2对盐胁迫下小白菜种子萌发和幼苗生理特性的影响

      2019, 39(20):7745-7756. DOI: 10.5846/stxb201809172021

      摘要 (666) HTML (81) PDF 2.11 M (624) 评论 (0) 收藏

      摘要:以小白菜"甜脆青"为试材,研究不同浓度(5、10、25、50和100 mmol/L)过氧化氢(H2O2)浸种处理对100 mmol/L NaCl胁迫下小白菜(Brassica chinensis L.)种子萌发、幼苗生长及生理特性的影响。结果表明:100 mmol/L NaCl胁迫明显抑制小白菜种子的萌发状况和幼苗生长,发芽势、发芽指数、活力指数及幼苗根和芽长度和鲜重均明显降低,根和芽中CAT的活性及K+含量明显受到抑制,渗透调节物质、活性氧和MDA含量显著增加。不同浓度H2O2浸种处理提高了NaCl胁迫下小白菜种子发芽势、发芽指数和活力指数,促进小白菜根和芽的生长,增强了NaCl胁迫下根和芽中SOD、CAT和APX的活性及K+含量,降低O2产生速率及H2O2和MDA含量,进一步促进脯氨酸和可溶性糖含量的增加,降低体内Na+含量。其中以10 mmol/L H2O2处理缓解盐胁迫效果最好,明显缓解NaCl胁迫对小白菜种子萌发和幼苗生长的抑制。

    • 基于多源遥感数据的农业干旱监测模型构建及应用

      2019, 39(20):7757-7770. DOI: 10.5846/stxb201711202068

      摘要 (699) HTML (81) PDF 18.70 M (586) 评论 (0) 收藏

      摘要:干旱监测问题是干旱灾害模拟与预警及旱灾防灾减灾的关键。基于2001-2013年淮河流域40个气象站资料、28个土壤墒情站点和中分辨率成像光谱仪(MODIS)多源遥感数据,采用SEN趋势法和标准化降水蒸散指数(SPEI)等方法,综合了大气-植被-土壤相互作用等多元成因,构建了适用于淮河流域多源综合遥感干旱监测模型,探讨淮河流域干旱时空规律。研究表明:(1)基于多源数据构建综合干旱监测模型,利用土壤墒情和典型年份干旱监测对综合干旱监测模型适用性进行评价,通过了P < 0.01的显著性检验,构建的模型可综合反映出农业和气象干旱多源信息;(2)淮河流域干旱面积和干旱频率大都集中在4-5月和7-9月,9月份受旱面积最大。河南省是淮河流域受旱频率最高,其干旱面积占淮河流域多年平均干旱面积比重最大(38%),其次是安徽(22%),旱地受旱面积比重大于水田受旱面积比重;(3)淮河流域2、3和5月干旱有显著减弱趋势;而1、4和6月则有增强趋势。淮河流域小麦灌浆-成熟时期(4-6月)缺水对小麦粮食产量影响显著,综合淮河流域干旱趋势变化,需强化淮河流域4月份小麦的干旱监测与旱灾预警。

    • >专论与综述
    • 植物与微生物碳利用效率及影响因子研究进展

      2019, 39(20):7771-7779. DOI: 10.5846/stxb201812072685

      摘要 (2484) HTML (123) PDF 979.12 K (807) 评论 (0) 收藏

      摘要:陆地生态系统碳循环是生物地球化学循环的关键过程之一。碳利用效率(carbon use efficiency,CUE)是描述生物用于形成生物量的碳占其所吸收总碳比例的一个定量指标,反映了生物的碳同化能力和固碳潜力,是研究生态系统碳循环中碳通量和碳分配模式的重要参数,能有效预测生物与周围环境之间的碳流通和碳反馈。目前,关于CUE的研究还不充分,尤其是对CUE及其影响因子的系统性综合论述还较少。为此,本文综述了国内外有关碳利用效率(植物碳利用效率(CUEa)和微生物碳利用效率(CUEh))的研究方法和研究进展,分析了CUEa和CUEh的异同、内在联系及作用机理。基于分析对今后的研究提出几点展望:(1)优化测量手段和计算方法,适当地调整参数,将模型方法与实测数据结合,使CUE的定量描述结果更准确;(2)结合不同尺度的研究结果,探究个体、种群、群落、生态系统等不同空间尺度和时间尺度上CUE的联系及变化规律,为碳循环和碳流通的时空变化规律提供新证据;(3)研究CUE对全球变化(如高温、干旱、CO2浓度增加等)的响应,探讨CUE对未来气候情景的响应和适应机制;(4)开展有关物种丰富度或生物多样性的梯度变化对CUE的影响研究,阐释物种多样性减少或物种灭绝等现象对碳循环过程的影响,将生态系统物种多样性与生态系统功能相联系;(5)加强对CUEh的研究,定量探究其与CUEa的异同,并将二者结合起来,更全面地解释地上-地下生态系统碳的分配特征。同时适当开展动物CUE的研究,目前该类研究还缺乏系统性。

    • >学术信息与动态
    • 国际城市森林研究知识图谱——基于CiteSpace V共被引分析

      2019, 39(20):7780-7787. DOI: 10.5846/stxb201811292592

      摘要 (1029) HTML (87) PDF 4.45 M (578) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市森林作为城市中重要的生态系统,对城市环境和整体生态系统的稳定性起着至关重要的作用。通过CiteSpace V软件对Web of Science核心合集中"urban forest/城市森林"的研究文献进行可视化分析,得到清晰明了的知识图谱,对国内城市森林研究有着重要的参考意义。研究表明,1)2004-2014年这10年间为国际城市森林研究的繁荣期,产生了数量最多、影响力最高的研究文献。2)国际上"urban forest/城市森林"研究的发展历程中,针对Fragmentation/破碎化的研究处于最为核心的位置,结合Wildland-urban interface/荒地-城市交界处、Water quality/水质、Outdoor recreation/户外休闲三个聚类方向,形成了国际城市森林研究的奠基位置;3)现在国际城市森林研究的热点主要集中在城市森林本体健康状态、城市森林生态服务功能、城市森林对于整体生态环境稳定性三个层次上;4)总体来说,相对于国内研究,国际上对于城市森林的研究深度、维度方面都更具优势,值得借鉴。

    • 加速推进可持续发展目标,开启未来十年的行动和成就——联合国可持续发展目标峰会介评

      2019, 39(20):7788-7791. DOI: 10.5846/stxb201910152148

      摘要 (1426) HTML (84) PDF 767.85 K (547) 评论 (0) 收藏

      摘要:联合国可持续发展目标峰会于2019年9月24、25号在纽约召开,各国政府的高层人员就加速推进2030年可持续发展议程进行了全面审议和讨论。目前就全球而言,因为致命冲突、气候危机、经济增长不平衡等原因,人类在推动实现可持续发展目标的道路上已经偏离了既定轨道。为此,大会通过了一项政治宣言,联合国成员国承诺在未来十年筹措资金,努力在2030年之前实现17项可持续发展目标(SDGs, Sustainable Development Goals),并且不让任何人掉队。同时,多国政府和组织结合自身情况,提出了126项SDGs加速行动(SDG Acceleration Actions)。我国代表在峰会上发表演讲指出,中国政府将可持续发展作为基本国策,全面深入落实2030年可持续发展议程,中国目前在脱贫、医疗、教育等方面进展明显,有望提前实现多项可持续发展目标。

主编:傅伯杰

创刊:1981

国际标准刊号:ISSN 1000-0933

国内统一刊号:CN 11-2031/Q

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