• 2022年第42卷第23期文章目次
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      2022, 42(23):0-0.

      摘要 (186) HTML (0) PDF 7.78 M (544) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >中国生态系统碳汇能力巩固与提升专栏
    • 导读

      2022, 42(23):Ⅰ-Ⅲ.

      摘要 (105) HTML (257) PDF 288.98 K (935) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 农田生态系统碳汇研究进展

      2022, 42(23):9405-9416. DOI: 10.5846/stxb202203280762

      摘要 (676) HTML (463) PDF 5.91 M (2918) 评论 (0) 收藏

      摘要:农田生态系统碳汇包括农作物生物量碳汇和农田土壤碳汇两个方面,中国农田生态系统面积大,碳储量高,是全球生态系统碳循环的重要组成部分。厘清中国农作物生物量和土壤有机碳含量、变化率和影响因素对于解析全球碳循环和维系粮食安全具有重要意义。梳理农田生态系统碳汇相关概念的基础上,比较农田生态系统碳汇研究方法的适用性及存在问题,通过以往研究和SoilGrids250数据研究中国农田生态系统碳库时空分布,并分析农田生态系统碳汇的影响因素及固碳方法。结果表明,中国近30年来农作物生物量呈现增加趋势,农田土壤有机碳含量普遍较低且空间分布不均,0-5cm土壤有机碳含量平均值在16.7 g/kg到86.5 g/kg之间,增加农田土壤有机碳含量是未来中国农田生态系统碳汇的重要方向。肥料和有机残留管理、保护性耕作、种植模式、灌溉等管理措施是增加土壤有机碳汇的主要措施,但农田生态系统碳汇潜力估算仍存在不确定性。最后,从农田生态系统碳汇潜力估算、影响因素厘定和增汇技术研发3个方面提出未来研究方向。研究结果有助于推动农田生态系统碳汇科学研究和技术推广,为实现农田生态系统助力"碳中和"寻求重要路径。

    • 中国湿地温室气体清单编制研究进展

      2022, 42(23):9417-9430. DOI: 10.5846/stxb202201080071

      摘要 (316) HTML (332) PDF 3.66 M (1133) 评论 (0) 收藏

      摘要:湿地是重要的土地利用类型之一,在陆地生态系统碳循环中起重要作用。在缔约国向《联合国气候变化框架公约》提交的温室气体国家清单报告中,湿地作为"农业、林业及其他土地利用(AFOLU)"的一部分,因其不确定性较高而备受关注。自2006年以来,IPCC先后发布了《2006 IPCC国家温室气体清单指南》、《2013 IPCC 2006国家温室气体清单指南的增补:湿地》和《IPCC 2006年国家温室气体清单指南2019精细化》,为缔约国提供了清单编制的参考方法学。然而,IPCC指南中对湿地的定义和分类与中国现行的土地利用类型和并不统一,其提供的缺省参数对中国的研究亦未充分整合。因此,亟需在IPCC框架下开发适合中国的湿地温室气体清单方法学及参数库,以降低清单编制的不确定性。综述了IPCC湿地清单编制的方法学与中国湿地清单的研究进展,主要包括(1)比较了IPCC三部指南中的湿地清单的方法学,梳理了后两部对《2006 IPCC国家温室气体清单指南》在湿地类型、评估方法和缺省参数的更新内容;(2)比较了中国湿地清单编制与其他湿地温室气体研究结果的差异并探讨原因;(3)梳理了IPCC三部清单指南中湿地温室气体排放/清除因子数据库对来自中国的研究数据收录情况;(4)归纳了湿地的温室气体清单高层级方法学在中国的应用。在上述内容的归纳总结的基础上,基于现阶段我国在湿地温室气体清单编制方面存在活动水平数据难以获取、若干领域的排放因子缺失和评估方法不完善等问题,提出未来从提高活动水平数据透明度、加强人类活动影响评估、发展高层级方法学等方面改进。本文有助于提升我国编制湿地温室气体清单的能力,从而降低AFOLU领域对实现"碳中和"贡献的不确定性。

    • 秦岭山地碳中和空间服务范围及其模拟预测

      2022, 42(23):9431-9441. DOI: 10.5846/stxb202112053440

      摘要 (284) HTML (229) PDF 18.38 M (786) 评论 (0) 收藏

      摘要:在当前碳中和背景下,秦岭山地碳中和的量化及其空间服务范围的测算对于碳中和合理规划和快速实现具有重要意义。采用IUEMS (Intelligent Urban Ecosystem Management System)系统对秦岭山地的固碳量进行核算,利用DMSP/OLS (Defense Meteorological Satellite Program/Operational Linescan System)和NPP-VIIRS (Net Primary Productivity-Visible infrared Imaging Radiometer)夜间灯光数据和各地市的能源消耗数据通过模型拟合对秦岭山地碳排放量进行空间量化,基于固碳量和碳排放量得到秦岭山地空间碳中和量。利用PLUS (Patch-generating Land Use Simulation Model)模型模拟了2030和2050年的碳中和空间分布,结合常见气体扩散系数计算得到常温常压下秦岭山地碳中和对周边区域的服务范围。结果表明:2000-2020年秦岭山地固碳量呈现上升的趋势,大部分区域不同时间尺度上的固碳速率呈正向趋势,空间上秦岭山地中西部区域固碳量整体较大;对秦岭固碳量影响较大的地形特征为海拔1200m左右、斜坡、半阳坡和半阴坡;研究区内碳排放量空间上整体较低,碳排放低值区面积占到了秦岭总面积的90%,碳排放较大区域主要位于秦岭北坡的城区区域,时间上碳排放量最大值为先增加后减少的变化趋势;2000-2050年秦岭山地碳汇服务范围为174-262.63km,服务范围在空间上呈逐渐扩大趋势,2030年后其扩大程度将略有减少。

    • 青藏高原东缘生态过渡带碳中和评估与预测

      2022, 42(23):9442-9455. DOI: 10.5846/stxb202112093500

      摘要 (256) HTML (317) PDF 10.63 M (755) 评论 (0) 收藏

      摘要:青藏高原东缘生态过渡带是我国重要的生态功能区和碳库,对该区域碳中和的评估和预测对于中国乃至亚洲的碳排放管理具有重要意义。基于率定的CASA模型估算了2001-2019年青藏高原东缘生态过渡带栅格尺度碳汇量,结合中国碳排放数据库分析近20年碳排放时空演变规律;然后,采用STIRPAT模型和岭回归建立碳排放与人口等6个社会经济指标的弹性关系,并讨论库兹涅兹曲线对碳排放的影响。之后采用情景分析法,设计包括绿色发展等5种不同经济发展情景预测研究区2020-2060年碳排放变化特征;最后,提出假性碳中和并进行定义,结合GM (1,1)模型预测所得碳汇量,探究青藏高原东缘生态过渡带净碳汇量未来不同情景演变趋势,预测与评估不同发展情景研究区碳中和状况。结果表明:研究区碳汇量在2001-2019年间呈波动缓慢上升趋势,研究区碳汇量东南部高西北部较低;而碳排放量增长速率迅速,于2019年达到108Mt左右,是2001年的3.07倍;近20年,研究区碳汇量均大于碳排放量,但二者差距呈减少趋势。STIRPAT模型岭回归系数表明,研究区内存在城镇化率环境库兹涅兹曲线(EKC)效应,随着城镇化率的提升,区域碳排放呈先增加后减少趋势,而对于富裕度无显著EKC效应;在6个影响因素中,人口变量对碳排放的影响最显著,每增加1%的人口,碳排放将增加1.03%左右;在预测的五种不同发展情景中,可持续发展情景(ST)与基准情景(BL)、节能情景(ES)与绿色发展情景(GD)分别在2050年、2040年实现碳达峰,碳达峰时间随着能耗的减少逐渐提前。粗放情景(ETS)在2060年仍未实现碳达峰,并且其碳排放将于2040年左右超过碳汇量,而其余四种情景预测2020-2060年碳汇量始终大于碳排放量,但其净碳汇量均呈先减少后增加的趋势。因此,青藏高原东缘生态过渡带具有较强固碳能力,但如采用不加管制的发展模式,其碳汇量将无法抵消其碳排放量。因此,在规划发展模式与保护生态的同时,应重点控制人口、畜牧业等因素,提高人民与产业的节能减排意识。

    • 基于FLUS与InVEST模型的北京市生态系统碳储量时空演变与预测

      2022, 42(23):9456-9469. DOI: 10.5846/stxb202201100094

      摘要 (642) HTML (332) PDF 12.27 M (11955) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市地区虽然只占世界陆地面积的2%,却产生了全球约75%的碳排放,而科学合理的土地利用和管理方式可以重新固定大约60%-70%已耗损的碳。因此基于土地利用类型核算碳储量并探究城市土地利用变化其对碳储量的影响,能够揭示碳储量时空变化规律,为双碳目标下国土空间规划提供科学依据。基于1990-2018年北京市土地利用数据,利用InVEST模型测算1990-2018年北京市碳储量变化,再利用FLUS模型,分别测算自然演变情景、人口疏解城市发展情景、绿色集约生态保护情景3个城市发展情景下的土地利用变化,接着采用InVEST模型预测2035年3种情景下的碳储量变化,最后借助空间自相关模型对其进行分区管理研究,并基于此提出北京市未来城市发展与低碳城市建设规划建议。基于研究得出以下结果:(1)2000-2010年是碳流失较严重时期,碳储量下降了4.3%,而2010年后碳流失相对缓和,且在2015年后得到明显改善,2010年至2018年碳储量提升了3.5%。(2)除自然演变情景外,两种情景下的未来碳储量预测值均会进一步增加,且绿色集约生态保护情景的碳储量预测值最高,为16.39×106 t,比最低的自然演变情景高出7.5×105 t。(3)局部空间自相关分析结果显示,3种情景下的碳储量值在空间分布上具有相似性,碳储量高值区域在城市北部、西北部及西部区域出现集聚,低值区域则在中心城区聚集。

    • 中国农业系统近40年温室气体排放核算

      2022, 42(23):9470-9482. DOI: 10.5846/stxb202201290273

      摘要 (409) HTML (462) PDF 11.35 M (1646) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于排放因子法构建了包含种植业和牲畜养殖业的农业系统温室气体排放核算体系,系统核算了1980-2020年我国全国尺度上的农业系统温室气体排放总量和变化趋势,并在区县级尺度下对1980、2000、2011年的中国农业系统的温室气体排放量进行核算,对比不同阶段农业系统温室气体排放变化的时空异质性规律。研究发现:1980-2020年我国农业系统温室气体排放量呈波动增长趋势,增长了近46%。CH4是农业系统排放贡献最大的温室气体,占总排放量的47.33%。我国农业系统温室气体排放与不同地区农业生产方式有关,CH4排放量高的地区主要位于我国主要水稻产区以及旱地作物产区。CO2排放量高的地区主要位于东北、西北等地区以及华东地区。N2O排放量较高地区主要位于西北的主要畜牧养殖地区,以及我国农业经济发展水平高的中南部地区。研究有助于揭示我国农业温室气体排放的动态特征,现状规律,以及空间差异性特征,从农业减排角度为实现双碳目标提供科学参考。

    • 长江经济带林地和其他生物质碳储量及碳汇量研究

      2022, 42(23):9483-9498. DOI: 10.5846/stxb202201140134

      摘要 (491) HTML (256) PDF 1.44 M (969) 评论 (0) 收藏

      摘要:以全国林业应对气候变化碳汇计量监测体系建设结果数据为基础,应用森林碳库专项调查建立的碳计量模型和参数,结合历次森林资源清查成果等数据,估算了2020年长江经济带林地和其他生物质碳储量和碳汇量。研究表明:(1)2020年长江经济带林地碳储量24543.58 Tg C (其中森林植被碳储量为4372.85Tg C),散生木和四旁树等其他生物质碳储量329.59 Tg C。2020年长江经济带林地碳汇量81.81 Tg C/a (300.26Tg CO2/a)、散生木和四旁树等其他生物质碳汇量6.60 Tg C/a (24.21 Tg CO2/a)。无论是林地和其他生物质碳储量、碳汇量、还是森林植被碳储量,乔木林地所占比例最大(69%-85%);长江经济带11个省市中,云南省最大,上海市最小;林地碳储量中土壤有机质碳库贡献最大(81.46%),林地碳汇量中生物量碳库贡献最大(90.99%);林地碳汇量中"一直为林地的土地"产生碳汇量贡献最大(71.74%),其中一直为乔木林的土地产生的碳汇量占69.89%;(2)阐述了长江防护林工程、天然林资源保护工程、珠江防护林工程和沿海防护林工程4大重点生态工程对长江经济带碳储量和碳汇量的贡献,长江防护林工程贡献率最大(81%-83%),其次是天然林资源保护工程(32%-38%),珠江防护林工程和沿海防护林工程影响较小。分析了人工造林、中幼林抚育、次生林和低效林改造、退化林修复等生态保护修复措施对长江经济带碳储量和碳汇量的贡献,并提出了碳中和愿景下森林固碳增汇的有效途径。

    • 贵州省退耕还林还草潜在碳汇效益评估

      2022, 42(23):9499-9510. DOI: 10.5846/stxb202207172042

      摘要 (256) HTML (330) PDF 22.64 M (674) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为我国的一项重要生态工程,退耕还林不仅有利于生态保护,对提升森林碳汇功能、实现碳中和目标也具有重要意义。以退耕还林的碳汇效益为目标,对贵州省退耕还林的潜在碳汇效益进行评估,在对耕地条件及退耕还林还草目标进行分析的基础上,根据坡度、石漠化程度和土壤重金属污染等退耕要求确定出需要退耕的区域;采用随机森林分类算法对地形、气候、土壤等影响植被生长的关键因子进行分类,进而对退耕地的宜林宜草宜灌适宜性进行评价,根据评价结果对贵州省的主要植被类型碳汇因子进行修正,得到不同植被的固碳率并据此对退耕还林工程的碳汇潜力进行评估。结果显示:(1)贵州省现有25°以上陡坡耕地82.5万hm2,重要水源地15-25°坡耕地7.9万hm2,严重石漠化耕地25.1万hm2,受重金属镉、铅、锌严重污染的耕地分别为9.3万hm2、21.7万hm2和6.9万hm2;(2)降雨量、海拔和≥10℃积温是影响植被生长的3个重要自然因子,131.9万hm2待退耕地中,宜林、宜草和宜灌地的面积分别为63.5万hm2、38.7万hm2和29.7万hm2;(3)贵州省新一轮退耕还林还草工程的碳汇潜力巨大并以林地碳汇最大,林地、灌木、草地碳汇增量分别为1779万t、293万t和45万t,碳汇总收益可达2117万t,对实现碳中和目标具有积极作用。

    • 闽三角城市群碳达峰的多情景模拟分析

      2022, 42(23):9511-9524. DOI: 10.5846/stxb202203010481

      摘要 (249) HTML (256) PDF 1.89 M (798) 评论 (0) 收藏

      摘要:碳达峰、碳中和是应对气候变化的关键手段。在闽三角碳排放核算的基础上,运用STIRPAT模型建立了碳排放与人口规模、城镇化率、人均GDP、能源强度和产业结构间的函数关系。结合情景分析法,模拟上述因素在不同变化速率下的目标值,对2021-2050年的碳排放及碳排放强度进行了预测,为闽三角碳达峰提供时间和技术路径参考。此外,还引入人均GDP二次方指标,验证EKC假说的存在性。结论如下:(1)能源强度是闽三角碳排放的负向因素,其他因素均为正向因素。产业结构和人均GDP分别对闽三角碳排放有最大和最小的影响。(2)人均GDP的二次方与碳排放间的系数为正,表明碳排放和人均GDP间不存在倒"U"型曲线关系。闽三角碳排放和人均GDP间的关系不符合EKC假说的描述。(3)基准情景下,闽三角碳排放和碳排放强度持续增加,碳排放不能达峰。厦门的碳排放强度将持续下降。低碳情景下,厦门最可能在2020年实现达峰目标。低发展、中减排情景下,闽三角在2030年实现碳达峰,碳排放最大值为0.57亿t。(4)所有情景下,闽三角都未实现2030年碳排放强度比2005年下降60%-65%的目标。基于上述结论,为闽三角碳达峰提供如下意见:(1)优化产业结构。漳州和泉州既需要升级生产技术又需要淘汰高能耗高排放产业,发展高端制造和智能制造等;(2)优化能源消费结构。"十四五"期间重点建设漳州核电、厦门水电、泉州热能等可再生能源工程。加快特高压电网的建设,减少化石能源的消耗;(3)尽快制定厦门的碳达峰计划,引领闽三角碳达峰行动。

    • 1980-2030年石羊河流域生态系统碳储存服务对土地利用变化的响应

      2022, 42(23):9525-9536. DOI: 10.5846/stxb202111253328

      摘要 (234) HTML (226) PDF 17.71 M (1246) 评论 (0) 收藏

      摘要:陆地生态系统碳储量是表征碳储存服务的重要指标,其变化与土地利用变化存在着密不可分的关系。预测未来土地利用变化对认识区域生态系统服务及其变化具有重要的意义。利用石羊河流域1980-2020年土地利用数据,运用InVEST模型和FLUS模型,探究了石羊河流域在过去40年间和未来自然变化、生态保护、耕地保护3种情景下的土地利用变化对碳储量的影响。结果表明:石羊河流域在1980-2020年间耕地、草地、建设用地呈增加趋势,林地、水域、未利用地呈减少的趋势。40年间石羊河流域碳储量增加了7.98×106t,增幅为1.44%。石羊河流域碳储量呈现明显的空间分异,碳储量较高的地区主要分布在上游祁连山区和中下游绿洲地区,这种分布格局与流域内土地利用类型的空间分布密切相关。至2030年,自然变化、生态保护、耕地保护情景下石羊河流域碳储量分别为563×106t、563.43×106t、564.98×106t,较2020年分别增加了0.45%、0.53%和0.80%,其中生态保护情景与其他两种情景相比既保护了生态环境还保障了生产,对未来土地利用规划有一定指导意义。

    • 林龄对重庆武陵山区马尾松天然次生林C、N、P生态化学计量特征的影响

      2022, 42(23):9537-9547. DOI: 10.5846/stxb202201100093

      摘要 (197) HTML (213) PDF 3.50 M (567) 评论 (0) 收藏

      摘要:在国家碳达峰和碳中和背景下,为准确评估区域植被固碳增汇功能和科学指导其经营管理,以重庆武陵山区14、25、38、45、62年生马尾松天然次生林为研究对象,对马尾松各器官(叶、枝、干、根和皮)、凋落物以及土壤C、N、P含量及其生态化学计量特征进行研究。结果表明:(1)马尾松针叶C、N、P含量分别变化在444.48-518.03 g/kg、12.31-16.15 g/kg、1.75-2.21 g/kg之间,总体呈"C适中、N缺乏及P充足"的养分格局,且马尾松生长主要受N限制。(2)马尾松各器官C、N、P生态化学计量受林龄影响及其变化规律各有不同,但不同器官差异显著(P<0.05),其中C含量以皮最大,N、P含量则以针叶最大。(3)林龄对马尾松凋落物C、N、P生态化学计量影响不显著(P>0.05);马尾松林土壤P含量低(变化在0.09-0.41 g/kg之间),但各土层生态化学计量比却普遍较高,且受林龄影响各不相同。(4) C、N、P生态化学计量在马尾松各器官-凋落物-土壤之间总体呈显著相关性(P<0.05),其中,针叶C、N含量均与土壤N含量呈显著正相关,但针叶P含量与土壤N含量呈显著负相关。因此,对于该区域的马尾松天然次生林,应采取适当增施氮肥或林下补植固氮树种的营林措施,以提升马尾松天然次生林的固碳增汇能力。

    • 林业活动对区域森林生物量碳源汇格局的影响——以南平市为例

      2022, 42(23):9548-9559. DOI: 10.5846/stxb202201110098

      摘要 (232) HTML (207) PDF 17.38 M (650) 评论 (0) 收藏

      摘要:林业活动在一定程度上影响着区域森林的时空分布格局和碳汇/源功能。明确并量化林业活动对区域森林碳汇功能的影响与空间分布,对于区域森林碳汇提升和实现区域"碳中和"具有重要意义。以国家级生态示范区福建省南平市为例,以多期森林资源规划调查数据为基础,采用IPCC材积源-生物量法,基于土地利用类型的时空变化和林业活动类型划分,分类分析了南平市森林碳源和碳汇的空间分布特征,并量化了不同林业活动(一直保持为森林、人工造林、自然恢复、毁林和森林退化)对森林碳汇和碳源的影响。研究结果表明,2013年南平市森林碳储量总量为80.84Tg C,2020年森林碳储量总量增加至89.87Tg C,年均变化量为1.29Tg C/a (或4.73Tg CO2/a)。平均胸径、公顷蓄积等林分因子是当前主要影响森林碳储量的因素。在其他影响因素中,暗红壤分布区的森林生物质碳密度较高而在水稻土分布区则较低;此外,高海拔、中等立地质量土地上的森林碳密度较高。对于不同林业活动,2013-2020年南平市一直保持为森林(森林经营)、自然恢复增加的天然林和人工造林分别使森林生物质碳储量增加了0.34Tg C/a、0.85Tg C/a和1.05Tg C/a,同期因毁林和森林退化导致森林生物质碳储量分别减少0.75Tg C/a和0.42Tg C/a,森林生物质碳储量净增加1.09Tg C/a (或3.98Tg CO2/a),明显低于2013-2020森林碳储量净增量。对于土地利用变化较剧烈的区域,本文基于土地利用变化且区分林业活动路径的方法,能更准确地反映森林的碳汇和碳源及时空格局。2013-2020年间南平市一直保持为森林的生物质碳密度仅增长0.22Mg C hm-2 a-1,成熟林、过熟林面积占比增加使森林平均生长速率下降可能是主要原因。而同期通过自然恢复和人工造林使森林生物质碳密度分别增长4.00Mg C hm-2 a-1和4.10Mg C hm-2 a-1。优化龄组结构提升森林生长量、减少毁林和防止森林退化可以作为该区域未来森林增汇减排的有效举措。

    • 1981-2019年华北平原农田土壤有机碳储量的时空变化及影响机制

      2022, 42(23):9560-9576. DOI: 10.5846/stxb202202080310

      摘要 (391) HTML (481) PDF 4.18 M (1142) 评论 (0) 收藏

      摘要:农业土壤具有可观的固碳及减碳潜力,有助于减缓人类温室气体排放导致的气候变化。为了更好地了解华北平原土壤有机碳储量动态及其驱动因子,结合荟萃分析、随机森林机器学习模型和卫星遥感数据,研究了1981-2019年间中国华北平原农田土壤有机碳储量的时空变化及其驱动因子。结果表明,1981-2019年间华北平原0-20 cm农田土壤有机碳储量约为(523.10±79.36) Tg C ((14.56±1.66) Mg C/hm2),并以5.94 Tg C/a (0.12 Mg C hm-2 a-1)的年固持速率稳步增长,占比约为中国农田每年新增土壤有机碳的23.3%。其中,常规农田管理措施,包括无机肥施用、有机肥施用和秸秆还田,对土壤有机碳增长的贡献平均为25.1%,即1.49 Tg C/a (0.03 Mg C hm-2 a-1)。相比对照组,氮磷钾无机肥施用可提高22.7%-26.0%的土壤有机碳固定速率,有机肥可提高48.3%,秸秆还田可提高23.4%。同时,上述常规农田管理措施对土壤有机碳的积累作用受到土壤本身理化性质的调控,在温度和降水较高的气候条件下更显著。值得注意的是,无论是无机肥施用、有机肥施用还是秸秆还田,当投入量超过农作物和土壤微生物对碳和养分的需求时,土壤有机碳累积速率会显著下降。这也导致2000年后土壤有机碳固持速率明显减缓,由9.4 Tg C/a下降为3.5 Tg C/a。总的来说,过去几十年农田管理措施的改进显著提高了华北平原农田土壤有机碳的增加速率,而未来华北平原农田系统固碳潜力仍然可观,但亟待明确在保证粮食产量的同时不同气候和土壤环境条件下最佳固碳所需的化肥、有机肥和秸秆投入量。

    • 城市化地区典型水体的N2O排放通量特征——以南京市为例

      2022, 42(23):9577-9589. DOI: 10.5846/stxb202205061253

      摘要 (187) HTML (232) PDF 3.05 M (654) 评论 (0) 收藏

      摘要:内陆淡水水体是大气中N2O的重要排放源,然而目前对于内陆典型城市水体N2O排放通量的监测数据依然匮乏,典型城市水体的N2O排放特征及驱动因素尚不清楚。本研究选取了南京市江北新区的典型水体,包括湖库、河流、养殖池塘和景观池塘,在2020年5月-2021年4月利用漂浮箱法连续监测了不同水体类型的水-气界面N2O排放特征,并通过测定水环境特征,探究驱动水体N2O排放通量的关键因素。研究结果表明,典型城市水体整体均表现为N2O排放源,河流和养殖池塘的日平均排放通量最大,分别为(503±1236)μg m-2 d-1和(508±797)μg m-2 d-1,其次为景观池塘((179±989)μg m-2 d-1),而湖库的N2O排放通量最小,仅表现为微弱的N2O排放源((54±212)μg m-2 d-1)。水体的N2O排放呈现季节性差异,河流和养殖池塘夏季的N2O排放通量显著高于其他季节(P<0.01)。水体全年N2O排放数据与水体温度和溶解氧含量(DO)呈显著相关。而在温度较高的5月份-9月份(>20℃),氮输入成为影响N2O排放通量的关键因素(P<0.01),因此控制城市水体的氮输入尤其是在水温较高的夏季是减少N2O排放的有利措施。此外,由于水文化学条件差异等因素,小型封闭水体包括养殖池塘和景观池塘的N2O排放通量差异较大,未来应加强监测不同水体的水文化学特征和N2O的时空排放特征,探讨影响小型封闭水体水-气界面N2O排放通量的具体驱动因素。此研究为城市区域N2O排放的精准核算提供了数据支撑,为N2O排放模型的修正提供了科学依据。

    • 京津冀城市群生态空间固碳服务功能及其与景观格局的关系特征

      2022, 42(23):9590-9603. DOI: 10.5846/stxb202108182292

      摘要 (315) HTML (323) PDF 20.58 M (705) 评论 (0) 收藏

      摘要:在全球气候变暖、城市群快速发展导致景观格局破坏与生态系统服务功能受损的背景下,研究城市群生态系统服务功能与景观格局的关系具有重要的意义。基于以上背景与前人研究,选取在中国经济社会发展中最具代表性的城市群京津冀城市群,通过遥感解译、ArcGIS 10.6制图分析及SPSS软件相关性分析等,从土地利用的角度研究其生态空间固碳服务功能及其与景观格局的关系特征,并提出相关探讨。结果表明:1)京津冀生态空间中耕地、林地、草地均为碳汇用地,2000-2018年期间用地面积排序为:耕地 > 林地 > 草地,用地面积减少量排序为:林地 > 耕地 > 草地。耕地为研究区东南半部的主导类型,林地作为区域西北半部的主导类型,草地分布呈与林地相间状态。2018年北京市内西北部大面积的林地转化为耕地。2)2000-2018年期间生态空间三种用地的年固碳量排序为:耕地 > 林地 > 草地,用地年固碳量增长量排序为耕地 > 林地 > 草地。从平均单位固碳量来说,四个时间点均表现为:林地 > 耕地 > 草地。单位固碳量区域分布差异明显且随时间变化量大。3)不同生态空间用地的固碳量与不同景观指数的相关性结果不同。耕地年总固碳量与其各景观指数没有明显相关性;林地年总固碳量与最大斑块指数(LPI)、景观形状指数形状指数(LSI)、景观百分比(PLAND)有0.01级别的显著正相关性;草地年总固碳量与斑块密度(PD)、景观百分比(PLAND)有0.05级别的显著正相关性,与景观形状指数(LSI)有0.01级别的显著正相关性;生态空间总固碳量与LSI有0.01级别的显著正相关性。最后,根据研究结果提出了相关原因讨论,同时基于固碳服务功能与景观格局的关系特征,从土地利用角度提出了京津冀生态空间土地利用优化策略,最后,根据研究结果提出了相关原因讨论,同时基于固碳服务功能与景观格局的关系特征,从土地利用角度提出了京津冀生态空间土地利用优化策略,对全球变暖之下城市群生态环境可持续发展提供了方法指导和借鉴。

    • 基于格网的南四湖流域土地利用碳排放与其生态系统服务价值时空关系分析

      2022, 42(23):9604-9614. DOI: 10.5846/stxb202110062753

      摘要 (238) HTML (231) PDF 6.26 M (754) 评论 (0) 收藏

      摘要:社会发展引起的土地利用变化对生态系统服务和碳排放有显著影响,探讨碳排放与生态系统服务价值(ESV)的时空关联规律,对促进区域低碳绿色发展提供重要的理论和实践借鉴。为揭示土地利用变化下碳排放与ESV的时空关系,以南四湖流域为研究对象,利用2000-2018年5期土地利用数据,采用土地转移矩阵和空间自相关等方法,并引入了碳源、碳汇、净碳排放量、碳排放强度和ESV强度作为研究变量,探索了ESV和碳排放的时空演变特征及其空间关联规律。研究结果表明:19年内流域内各地类间发生了程度不同的转移,其中耕地和建设用地是变化最大的类型;ESV随土地间的相互转化而波动变化,但整体上是增加的,水体面积的增加是导致其增加的决定性原因。ESV强度呈现"东高、西低,湖区不变"的分布特点,这与土地利用方式有关,受自然和社会等多因素影响;流域的碳汇量要远低于碳源量,净碳排放量呈稳定增长态势,其中建设用地的碳排放起着主导作用,因此建设用地在碳减排方面具有较大潜力。碳排放强度在研究期间发生了明显的时空变化,最大值从21.61 t/hm2增长到101.42 t/hm2,增长了4.69倍,工业化和城镇化是其增长的驱动因素;碳排放强度和ESV强度具有空间负相关性,局部聚集现象明显,以高低聚集区为主转变为以低低聚集区为主,与地类面积和建设用地的碳排放系数有关;低高聚集区的范围和分布变化不大。总之,该流域在整体上面临着ESV和碳排放增加的趋势,根据它们之间的空间关联性,流域应采取有效措施来防止碳排放快速增长对周围区域生态环境带来负面影响,并构建生态良好的循环系统,以实现流域低碳经济。

    • 基于投入产出的中国省际农业水-土-碳足迹流动分析

      2022, 42(23):9615-9626. DOI: 10.5846/stxb202107051778

      摘要 (248) HTML (461) PDF 21.42 M (852) 评论 (0) 收藏

      摘要:水-土-碳多要素耦合研究是近年来资源环境领域的热点之一。开展农业水-土-碳足迹流动分析有助于揭示农业生产和贸易带来的跨区域环境影响,对不同区域资源可持续管理和协同减排具有重要意义。以中国30个省级行政区为研究对象,基于投入产出方法科学识别不同省区农业水、土、碳足迹的空间格局、流动特征及关联状况。主要结论如下:(1)省域尺度农业水、土、碳足迹具有较大的空间差异,这归因于自然条件、社会经济、产业结构、耕作方式及种植结构等的区域差异;(2)农业水、土、碳足迹流动主要从西部和北部流向东部和东南部地区,这与农产品市场供需关系密切相关,表明东部和东南部地区农产品消费导致了西部和北部地区资源的虚拟占用和隐含碳排放;(3)农业水、土、碳足迹及其强度之间存在一定程度的关联关系,经济发展状况、地区产业结构、自然条件状况等因素均会影响某一要素或几种要素的消耗强度,进而影响其关联作用;农业水、土、碳足迹流动表现出明显的关联性特征,空间关联网络存在不均衡性,关联渠道有待丰富;(4)建议未来加强农业技术革新,提高机械化、智能化生产水平;通过土地规模化经营实现水土资源的节约集约利用;开展基于水-土-碳跨区域影响的横向农业生态补偿,实现中国省际协同减排和资源优化。

    • 基于固碳服务供需视角的河南省碳平衡研究

      2022, 42(23):9627-9635. DOI: 10.5846/stxb202108302449

      摘要 (199) HTML (340) PDF 10.49 M (583) 评论 (0) 收藏

      摘要:土地利用变化影响陆地系统碳循环过程。在实现碳中和目标的背景下,分析区域碳平衡,优化土地利用结构具有现实意义。以河南省为例,以1 km网格为单元,应用InVEST碳固存模块、IPCC碳排放核算、人口密度法等方法,研究1995、2005、2015年区域碳平衡的时空变化。结果表明,研究区固碳服务的供需量与土地利用类型密切相关。固碳服务的供需在空间存在错配关系,即需求高的地区通常具有较低的供给。研究时段内,研究区的总碳固量逐年下降,总碳排放量逐年增加,研究区碳平衡表现为整体向好,局部恶化的情况。在碳平衡分析的基础上提出了空间优化利用建议,可为未来国土空间规划碳平衡目标的实现提供参考。

    • 长三角城市群城市空间形态与碳收支时空耦合关系

      2022, 42(23):9636-9650. DOI: 10.5846/stxb202112023406

      摘要 (208) HTML (316) PDF 15.45 M (568) 评论 (0) 收藏

      摘要:区域碳收支动态监测与评估是推动城市群低碳发展和碳达峰的关键基础问题。设计和分析了长三角城市群区域碳收支与城市空间形态的时空耦合关系。基于2001、2005和2010年碳排放、净初级生产力、土地利用和土壤等数据构建了长三角城市群区域碳收支的时空分布估算模型,接着利用地理加权回归模型分析了城市空间形态景观格局指数与碳收支的相关性,最后结合地理探测器定量分析了景观格局指数因子对碳收支的影响及其交互作用。研究结果表明:(1)长三角城市群碳收支存在明显的空间异质性,总体呈现南部高,北部次之,东部低的特征;(2)同时,长三角城市群碳收支具有明显时间异质性,2001、2005和2010年呈现减少的趋势,其中2001-2005年下降幅度较大;(3)斑块类型面积、城市斑块数量、最大斑块指数、景观形状指数与碳收支具有负相关性;边缘密度、城市建成区斑块密度与碳收支具有显著正相关性;(4)2001年、2005年和2010年的建成区总面积是碳收支空间异质性的主要驱动因素;斑块类型面积与其他因子的交互作用对碳收支空间异质性影响贡献程度比其他因子间交互作用较强。一定程度揭示了城市空间形态景观格局与碳收支时空分布的相关性,可为碳达峰/碳中和、城市形态优化等提供科学参考。

    • 黄河流域国土空间碳中和度研究——以内蒙古段为例

      2022, 42(23):9651-9662. DOI: 10.5846/stxb202201120117

      摘要 (178) HTML (261) PDF 3.88 M (611) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于全球气候治理背景以及黄河流域在我国生态文明建设中的重要地位,以黄河流域内蒙古段为例,通过情景分析法,建立改进的IPAT模型和集成生态圈模拟器IBIS,预测不同情景下2018-2060年研究区碳排放变化趋势和达峰情况,并结合对碳汇水平的模拟分析2060年碳中和实现进程。结果显示①在基准情景、节能情景、低碳情景和粗放情景下,黄河流域内蒙古段将分别于2040年、2035年、2030年和2050年实现碳达峰,峰值碳排放量分别为12209万t、11213万t、9784万t和17635万t;②在IPCC RCP2.6和RCP6.0气候变化情景下,黄河流域内蒙古段的陆地生态系统整体分别呈现出碳汇和碳源的不同效应,净初级生产力分别为1533万t和-506万t;③综合能源消费碳排放和碳汇水平,在RCP2.6气候情景下,若碳排放选取基准、节能、低碳和粗放情景,则2060年黄河流域内蒙古段分别可实现碳中和进程的18.42%、22.37%、34.46%和9.90%;在RCP6.0气候情景下,由于研究区陆地生态系统呈现出碳源效应,因此难以对碳中和进程的推进做出贡献。可见,对于黄河流域内蒙古段而言,需要科学制订碳达峰、碳中和目标实现时间,未来要更进一步保护重要碳汇生态系统,提升固碳增汇能力;调整能源消费结构,增加可再生能源发展规划指标;构建碳排放权交易市场,促进碳指标流动;制定土地利用碳排放标准,优化国土空间格局。

    • “双碳”目标下闽三角碳排放脱钩状态及驱动机制分析

      2022, 42(23):9663-9676. DOI: 10.5846/stxb202201270257

      摘要 (326) HTML (325) PDF 3.12 M (787) 评论 (0) 收藏

      摘要:快速城市化背景下,建设低碳城市群是实现"双碳"目标的最佳方式。在碳排放核算的基础上,使用Tapio脱钩模型和LMDI方法对闽三角以及厦门、漳州和泉州的脱钩状态和碳排放的驱动机制进行了研究。主要结论如下:(1)2005-2017年闽三角碳排放和人均碳排放均持续增加,二者有相同的变化趋势。闽三角的工业中心泉州有最高的碳排放和人均碳排放。发展型城市漳州碳排放最低,但碳排放和人均碳排放增长率均最高。服务型城市厦门碳排放增长率最低。(2)闽三角的脱钩状态逐渐改善,平均脱钩系数为1.03,脱钩状态为扩张性连接。厦门、漳州和泉州的平均脱钩系数分别为0.45、2.70和1.10,3个城市分别以弱脱钩、扩张负脱钩和扩张性连接状态为主。(3)人均GDP和人口规模是闽三角碳排放的正向因素,能源结构和能源强度是负向因素。正向因素的贡献在下降,负向因素的贡献在升高。人均GDP和能源结构分别对漳州和厦门碳排放有最强的促进和抑制效应。能源强度对3个城市碳排放变化的效应不同。(4)人口扩张促进碳排放增加,使碳排放与经济发展无法脱钩。人口规模对闽三角碳减排无脱钩努力。能源结构优化和能源强度下降有助于碳排放与经济发展脱钩,是闽三角碳减排的强脱钩努力和弱脱钩努力。能源强度对泉州碳减排无脱钩努力。优化能源结构是闽三角实现碳减排和"双碳"目标的关键。已经脱钩的厦门宜尽早制定碳达峰行动计划,引领闽三角的碳达峰行动。漳州可通过升级产业结构实现减排。泉州必须提升能源效率才能降低碳排放。

    • 福建省碳超载时空格局演化及弱化路径

      2022, 42(23):9677-9688. DOI: 10.5846/stxb202201310284

      摘要 (158) HTML (211) PDF 16.61 M (570) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于"定量测度-时空判别-因素剖析"视角,运用倾向值分析法、探索性空间数据分析法与地理加权回归模型,揭示2000-2015年福建省市域、县域碳超载时空演变格局与变动模式,判识碳超载空间集聚态势,解析碳超载的关键驱动因素及其空间差异性。结果表明:研究期内福建省碳超载总量持续增长,总体呈"东南高-西北低"不均衡发展格局,呈现局部集聚性;碳超载县区沿海岸线自南向北逐渐增加,H-H集聚的县区分布于福州市、厦门市、泉州市和漳州市,集聚态势有减弱趋势;内陆地区大部分县区尚保持碳可载状态,L-L集聚的县区主要分布于南平市、三明市、龙岩市。对比县域和市域两个尺度的研究结果,可发现区域碳超载变化类型呈现较大的尺度差异性,如宁德市和三明市总体表现为增大型,但其辖域内部分县区表现为缓慢减小型。通过因素解析发现,人口规模增长、工业化和城镇化发展是福建省县域碳超载加剧的主要驱动因素。

    • 遥感GPP模型在中亚干旱区4个典型生态系统的适用性评价

      2022, 42(23):9689-9700. DOI: 10.5846/stxb202208172369

      摘要 (270) HTML (369) PDF 4.17 M (1094) 评论 (0) 收藏

      摘要:总初级生产力(GPP)是全球生态系统碳循环的重要组成部分,对全球气候变化有重要影响。目前有多种遥感模型可以模拟总初级生产力,比较不同遥感模型在中亚干旱区上的适用性对推进全球干旱区碳收支估算具有重要意义。基于涡度协相关技术观测的四个地面站数据验证MOD17、VODCA2、VPM、TG、SANIRv五种模型的模拟精度。结果表明:(1)基于光能利用率理论的MOD17、VPM模型模拟咸海荒漠植被和阜康荒漠植被GPP的精度最高(R2分别为0.52和0.80),但在模拟草地、农田生态系统生产力时存在较明显的低估(RE>20%);基于植被指数的遥感模型TG模型、SANIRv模型模拟巴尔喀什湖草地生态系统和乌兰乌苏农田生态系统GPP的精度最高(R2分别为0.91和0.81),同时模拟值与实测值的相对误差也较低;基于微波的VODCA2模型模拟各生态系统生产力的效果最差。(2)水分亏缺是限制植被GPP的主要因素,因此是否合理考虑水分胁迫是影响GPP模型在中亚干旱区适用性的重要因素。研究揭示了遥感GPP模型在中亚干旱区的应用潜力,为推进全球植被碳通量的准确估算提供参考。

    • 川西亚高山林线岷江冷杉和红杉对气候变化的响应

      2022, 42(23):9701-9711. DOI: 10.5846/stxb202108272412

      摘要 (247) HTML (221) PDF 1.45 M (714) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示川西亚高山林线优势树种岷江冷杉(Abies fargesii var.faxoniana)和红杉(Larix potaninii)径向生长对气候变化的响应差异。通过树木年轮生态学的方法,研究了岷江冷杉和红杉径向生长与年均温的分异现象、生长衰退以及应对严重干旱事件的抵抗力和恢复力稳定性,并结合限制岷江冷杉和红杉径向生长的主要气候因素进行了分析。结果表明:(1)温度是限制林线岷江冷杉径向生长的主要气候因素,而限制红杉径向生长的主要气候因素是降水;(2)岷江冷杉的径向生长与年平均温度的变化趋势一致,红杉在20世纪90年代后径向生长呈现出下降的趋势,与年均温的升高出现分异;(3)1800-2019年间,岷江冷杉出现生长衰退2次,红杉出现生长衰退5次,相同的时间内,红杉的衰退频率高于岷江冷杉;(4)岷江冷杉对严重干旱事件的恢复力相比升温前有所增强,抵抗力相比升温前下降明显,红杉对严重干旱事件的抵抗力和恢复力相比升温前均呈现出下降的趋势。可为川西亚高山林线的植被动态变化预测和历史区域气候重建提供参考。

    • 中国东北地区12个建群树种对气候变化响应的MaxEnt模型分析

      2022, 42(23):9712-9725. DOI: 10.5846/stxb202107312084

      摘要 (277) HTML (305) PDF 7.50 M (839) 评论 (0) 收藏

      摘要:气候变化是当前全球生物多样性面临的最大威胁之一,对物种地理分布格局具有较大影响。东北森林物种丰富度较高,目前尚缺乏基于主要树种、未来不同气候模式的综合研究。基于12种建群树种的分布数据及23个环境变量(19个生物气候因子、土地利用类型、海拔、坡度、坡向)数据,应用MaxEnt模型首次对东北地区乔木树种在3种气候变化情景下(SSP126可持续路径、SSP245中间路径、SSP585化石燃料为主发展路径)的潜在丰富度分布格局、主导环境变量以及树种损失、获得和周转情况进行了预测。结果表明:不同未来气候情景下东北地区各树种的潜在分布变化存在差异,适生区面积减小的树种有:兴安落叶松、山杨、春榆、白桦、水曲柳、胡桃楸、蒙古栎、辽东桤木,减小幅度达到10%-30%;适生区面积变化不大的树种有:红皮云杉、樟子松、黄檗,多数情况下低、中和高适生区面积变化发生了抵消,导致总适生区面积变化不大;适生区增加的树种有:红松,增加幅度达20%左右。环境因素将影响东北地区乔木树种潜在适宜性分布,其中,降水因素对东北地区树种分布格局起关键作用,尤其是降水量季节性变化,是影响东北地区50%左右树种分布格局的主导环境因子。东北地区乔木树种在无迁移和SSP585气候情景下受威胁程度相对较高,而在SSP126气候情景下大多处于低风险状态;物种迁移假设的对物种受威胁程度的影响先于气候变化情景的影响,树种发生适度迁移能够缓解树种受威胁的状况。网格单元中物种损失和周转的预测表明,东北地区树种高周转率主要由树种高损失率造成,损失率较高的地区往往树种周转率也相对较高。预测气候变化对东北地区树木分布格局的影响,有助于制定更有效的气候变化适应策略,以促进东北地区树木的可持续发展。

    • 祁连山北坡主要木本植物功能性状及其海拔分异

      2022, 42(23):9726-9735. DOI: 10.5846/stxb202110212974

      摘要 (332) HTML (263) PDF 6.61 M (857) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物功能性状是植物对生境长期适应所形成的可测量特征,受植物遗传特性和环境因子的共同影响。祁连山是我国干旱区的一条重要山脉,北坡海拔介于2000-5000 m,分布着青海云杉、祁连圆柏等10余种木本植物。深入了解祁连山区木本植物功能性状随海拔梯度分异特征对认识山地植物的适应性和植被垂直地带分布具有重要意义。选取祁连山北坡天然分布的11种木本植物,其中灌木9种,分别是金露梅(Potentilla fruticosa)、银露梅(Potentilla glabra)、水栒子(Cotoneaster multiflorus)、猫儿刺(Ilex pernyi)、吉拉柳(Salix gilashanica)、鬼箭锦鸡儿(Caragana jubata)、刚毛忍冬(Lonicera hispida)、高山绣线菊(Spiraea alpina)和鲜黄小檗(Berberis diaphana),乔木2种,分别是青海云杉(Picea crassifolia)和祁连圆柏(Juniperus przewalskii),调查了木质密度、胡伯尔值、叶面积、叶干物质含量、叶含水率和比叶面积6个枝、叶功能性状。结果表明:(1)灌木的木质密度、胡伯尔值、叶含水率和比叶面积显著高于乔木,但叶面积和叶干物质含量显著低于乔木;(2)木质密度和叶干物质含量随海拔升高显著下降,其他功能性状沿海拔分异不显著;(3)生长季气温与叶干物质含量正相关,与胡伯尔值和叶含水率负相关,生长季降水与各功能性状相关关系不显著。说明乔木和灌木植物采取不同的枝、叶资源利用策略来适应高山生境;随海拔升高,降低结构性碳投资可能限制了高山植被的分布上限;生长季气温是引起性状沿海拔分异的重要环境因子,但不能完全解释性状沿海拔分异规律。

    • 克氏针茅草原群落物种多样性与生物量关系对放牧强度的响应

      2022, 42(23):9736-9746. DOI: 10.5846/stxb202110162921

      摘要 (174) HTML (255) PDF 4.70 M (829) 评论 (0) 收藏

      摘要:放牧强度引起的草原植物群落物种多样性与地上生物量变化是近年来草地生态系统研究的热点问题。以内蒙古锡林郭勒克氏针茅草原为研究对象,探究植物群落结构特征、物种多样性与地上生物量之间相互关系及其对不同放牧强度的响应。结果表明:随着放牧强度的增加植物群落结构逐步向退化方向演替;植物群落高度逐渐降低(P<0.05),密度逐渐增加(P<0.05),盖度总体呈下降趋势(P<0.05);植物群落和原有群落优势种地上生物量总体呈下降趋势(P<0.05),而退化指示物种的地上生物量逐渐增加(P<0.05);轻度、中度放牧条件下群落物种Margalef指数、Pielou指数、Simpson指数均显著高于重度放牧(P<0.05);地上生物量与Shannon-Wiener指数、Margalef指数和Pielou指数呈正相关关系,而与Simpson指数呈负相关关系。综上所述,克氏针茅草原植物群落结构和功能在不同放牧强度下产生不同的响应,适度放牧有利于提高群落物种多样性与生物量。

    • 氮添加对红松人工林草本层植物多样性的影响

      2022, 42(23):9747-9760. DOI: 10.5846/stxb202110122873

      摘要 (168) HTML (228) PDF 1.72 M (600) 评论 (0) 收藏

      摘要:氮沉降是驱动生物多样性变化的重要因素之一。为了探索氮添加对红松(Pinus koraiensis)人工林草本层植物多样性的影响及其驱动机制,以黑龙江凉水国家级自然保护区红松人工林为研究对象,设置N0(对照处理,0 kg hm-2 a-1)、N20(低氮处理,20 kg hm-2 a-1)、N40(中氮处理,40 kg hm-2 a-1)和N80(高氮处理,80 kg hm-2 a-1)4个施氮水平,进行6年的氮添加实验。结果表明:(1)氮添加显著降低草本层3个功能群的密度和盖度,而对高度无显著影响;(2)6年氮添加使对照与施氮处理间群落相似度随施氮水平的增加而减小;(3)氮添加显著降低草本植物的丰富度和Shannon-Wiener多样性指数,而未对蕨类和木本植物的丰富度和Shannon-Wiener多样性指数产生显著影响,对草本层3个功能群的Pielou均匀度指数均无显著影响;(4)氮添加对草本植物的C、N、P含量、N:P、C:P产生显著影响,对木本植物的P含量、N:P、C:P产生显著影响,对蕨类植物的C:N:P生态化学计量均无显著影响;(5)草本植物多样性与土壤化学性质无显著的相关关系,草本植物丰富度、Shannon-Wiener多样性指数与植物盖度、密度呈显著的正相关关系,丰富度与植物N含量呈显著的负相关关系,Shannon-Wiener多样性指数与植物N:P呈显著的负相关关系。研究表明6年氮添加改变植物草本层中物种组成和群落结构,3个功能群密度和盖度显著降低,高度未产生显著变化,仅降低草本植物的丰富度和多样性。造成该现象的原因可能是,不同物种对于氮的利用特性和耐受程度存在差异,氮添加引起草本植物养分失衡,改变物种组成和群落结构,从而影响草本植物多样性。研究结果可为我国温带森林生态系统持续性管理提供数据和理论基础。

    • 间伐强度对阿尔泰山天然林下植被的影响

      2022, 42(23):9761-9768. DOI: 10.5846/stxb202111153201

      摘要 (130) HTML (200) PDF 677.40 K (570) 评论 (0) 收藏

      摘要:以阿尔泰山天然林为研究对象,探究不同间伐强度(19%、33%、55%、62%)对林下植被的影响,为该区天然林的经营管理提供理论依据。运用样地调查法,对间伐30 a后的林木进行每木检尺,调查林下植被结构、物种多样性,对测定数据进行单因素方差分析和LSD多重比较检验。结果表明:(1)草本层物种丰富度随间伐强度的增大而增大,62%间伐强度显著大于其他处理;灌木层物种丰富度随间伐强度的增大呈先增后减的趋势,55%间伐强度最大(P>0.05);不同间伐强度处理之间,林下植被的Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数均无显著差异(P>0.05),草本植物优势种各间伐强度之间大致相同;(2)适当增加间伐强度可以明显提高灌木层和草本层密度,以55%间伐强度为优(P<0.05),林下植被的盖度随着间伐强度的增大先增后减,间伐显著影响灌木植物盖度,而对草本层盖度则影响不显著(P>0.05)。以上研究表明从恢复林地多样性的角度考虑,间伐强度选取55%更合理。

    • 典型喀斯特区不同植被恢复方式苔藓功能性状及其对土壤因子的响应

      2022, 42(23):9769-9779. DOI: 10.5846/stxb202112043430

      摘要 (224) HTML (269) PDF 2.47 M (656) 评论 (0) 收藏

      摘要:苔藓功能性状反映了苔藓对生长环境的响应与适应,对其所在土壤表层的功能特性具有重要指示意义。但喀斯特地区植被恢复初期苔藓功能性状与土壤因子关系还缺乏深入认识。以典型喀斯特峰丛洼地人工林、牧草和人工林+牧草3种植被恢复方式下苔藓为研究对象,分析了苔藓功能性状及其与土壤因子的关系。结果表明:(1)苔藓单位面积冠层质量(CMA)、冠层密度(CD)、生物量和饱和吸水量在牧草地有最大值。苔藓冠层高度在牧草地显著低于人工林和人工林+牧草,且牧草地苔藓营养元素含量较低。(2)人工林和人工林+牧草表层土壤(0-2 cm)养分含量和土壤含水量(SWC)较高,牧草地表层土壤养分含量和SWC较低。(3)冗余分析表明,苔藓营养性状(营养元素含量及化学计量比)与土壤因子主要呈正相关关系,而CMA、CD及生物量关联指标与土壤因子主要呈负相关关系,土壤交换性镁和SWC是影响苔藓功能性状的主要土壤因子。研究结果表明,苔藓通过不同的性状组合适应不同植被类型生境,其中牧草地更适宜苔藓拓殖和生长,可考虑将苔藓应用于牧草地对喀斯特退化生态系统进行修复。

    • 不同分布区胀果甘草原生境土壤微生物群落结构特征及其影响因素

      2022, 42(23):9780-9795. DOI: 10.5846/stxb202108022098

      摘要 (317) HTML (325) PDF 16.96 M (518) 评论 (0) 收藏

      摘要:胀果甘草(Glycyrrhiza inflata)主要分布于新疆、甘肃的荒漠区,是耐盐性最强的药用甘草,在改良盐碱地土壤中发挥着重要作用,其原生境土壤微生物群落结构特征是揭示种群分布影响因素及盐碱地修复机制的重要依据。从胀果甘草5个主产区采集原生境土壤,测定土壤理化指标,并采用高通量测序技术,结合Spearman、dbRDA等方法开展微生物群落组成及多样性特征研究,揭示不同分布区的优势微生物群落特征和影响因子。结果表明:真菌群落中曲霉属(Aspergillus)、地丝霉属(Geomyces)、镰刀菌属(Fusarium)和细菌群落中的寡养单胞菌属(Stenotrophomonas)、MarinimicrobiumIdiomarina是野生胀果甘草原生境土壤中的优势微生物类群。不同分布区的土壤真菌多样性和丰富度具有显著差异,但土壤细菌多样性和丰富度差异不显著;部分分布区土壤中的真菌和细菌种类差异较大。土壤理化因子中,土壤含水量和总含盐量对真菌和细菌的群落分布、丰富度有显著影响。原生境含水量与曲霉属(Aspergillus)、镰刀菌属(Fusarium)、链格孢属(Alternaria)、青霉属(Penicillium)真菌呈显著负相关;与Marinnimicrobium,Idiomarina、Aliifodinibius和需盐杆菌属(Salegentibacter)细菌呈显著正相关,与链霉菌属(Streptomyces)细菌呈显著负相关。原生境土壤总含盐量,与曲霉属(Aspergillus)、裸子囊菌属(Gymnoascus)、Aporospora真菌呈显著正相关,与镰刀菌属(Fusarium)、丝盖伞属(Inocybe)、硬皮马勃属(Scleroderma)真菌呈显著负相关;总盐含量与Marinimicrobium、Idiomarina、嗜盐单胞菌属(Halomonas)、Aliifodinibius、Salinimicrobium、需盐杆菌属(Salegentibacter)这6种细菌的丰富度存在显著正相关关系,与链霉菌属(Streptomyces)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)细菌呈显著负相关。另外,土壤真菌和细菌的空间分布的异质性也与野生胀果甘草的生境类型和地理环境有关。原生境中丰富度高的嗜盐细菌可能与胀果甘草的盐适应和耐盐机制有密切关系。研究结果为野生胀果甘草的种群恢复、盐碱弃耕地的土壤功能修复研究提供理论依据。

    • 浙江南部近海前肛鳗营养生态位变化研究——基于稳定同位素技术

      2022, 42(23):9796-9807. DOI: 10.5846/stxb202112073477

      摘要 (188) HTML (200) PDF 2.57 M (482) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于2016年和2020年浙江南部近海收集的71尾前肛鳗样品,通过测定碳氮稳定同位素比值计算其营养生态位指标,对比分析前肛鳗不同发育过程、不同季节及不同年份营养生态位的差异,探究营养生态位的变动规律及对资源的利用情况。结果表明:(1)2016年和2020年前肛鳗平均δ13C值分别为(-15.19±0.31)‰、(-15.90±0.45)‰;平均δ15N值分别为(12.42±0.45)‰、(12.92±0.25)‰;(2)单因素方差分析表明,2016年前肛鳗不同发育过程δ13C值差异不显著(P>0.05),δ15N值差异显著(P<0.05),不同季节间δ13C值和δ15N值均存在显著差异(P<0.05),而2020年前肛鳗不同发育过程δ13C值和δ15N值差异均不显著(P>0.05),不同季节间δ13C值存在显著差异(P<0.05),δ15N值差异不显著(P>0.05);(3)从个体发育来看,2016年前肛鳗有向高营养级饵料生物摄食的趋势,而2020年前肛鳗摄食特化现象不明显,但均随个体发育过程生态位宽幅逐渐减小,表明个体发育过程营养生态位会出现资源竞争共存分化现象;(4)种群营养多样性指标结果显示前肛鳗在秋、冬两季食物来源较春、夏两季更广泛,春季营养多元化程度与秋季相似,夏季营养多元化程度与冬季相似,各季节间营养生态位重叠较小,存在明显的时间分化现象;(5)2020年前肛鳗种群营养结构多样性指标相比2016年均出现不同程度的降低,两年的SEAc未发生重叠现象。由于种内种间的竞争压力,研究发现前肛鳗在个体发育过程及不同时间段都出现了营养生态位分化现象,从而达到维持物种共存、保持食物网结构稳态的目的。

    • 治沟造地背景下延安市生境质量时空演变特征

      2022, 42(23):9808-9819. DOI: 10.5846/stxb202111263339

      摘要 (174) HTML (224) PDF 9.59 M (656) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究治沟造地工程背景下延安市土地利用及生境质量的变化,对黄土高原生态保护和高质量发展具有重要意义。基于延安市遥感影像数据,运用ArcGIS和InVEST模型定量分析了2010-2018年延安市土地利用和生境质量的时空变化特征,并结合各区县治沟造地工程实施情况,剖析其与区域生境质量的关系。结果表明:(1)延安市主要土地利用类型为草地、林地和耕地,2010-2018年土地利用类型变化主要为三者互相转化;(2)延安市生境质量处于中等水平,高和较高等级生境质量面积占50%以上,呈现东南和西南高,北部较低的分布格局;2010-2018年间,延安市生境质量指数下降了1.4%,宝塔区中部由于城市扩张指数下降最为显著;(3)延安市生境质量具有一定的空间聚集性,"H-H"集聚区主要位于西南部林区,"L-L"集聚区主要位于西北部的吴起县以及东部的延长、宜川两县;2010-2018年间生境质量的空间集聚程度有分散的趋势,中部呈现较大的点状退化;(4)治沟造地工程对延安市生境质量有一定的负面影响。通过因地制宜的生态保护模式,延安市在维持生境质量较为稳定的同时,保证了耕地红线和粮食安全,实现了高质量发展和生态保护之间的平衡关系。

    • 劳动力转移和森林管护水平对森林碳密度的影响——基于福建253个村的实证研究

      2022, 42(23):9820-9829. DOI: 10.5846/stxb202110172926

      摘要 (137) HTML (207) PDF 2.06 M (450) 评论 (0) 收藏

      摘要:森林生态系统具有重要的固碳功能,有效的森林管理是提升碳密度的重要方式。随着农村劳动力转移,森林管护水平也随之变化,进而可能影响森林碳密度。为了厘清劳动力转移和森林管护水平对森林碳密度的作用机理,以提升森林碳密度。利用福建5县(区)253个村1999年与2009年的林业二类调查数据和入村调研数据,采用转换因子连续函数法评价了森林碳密度,再运用层次回归模型分析了劳动转移对森林碳密度的影响,并检验了森林管护水平对二者的中介作用。结果表明:(1)10年间森林碳密度普遍提升,但区域差异明显;空间上森林碳密度呈由南向北递增,提升率呈由南向北递减。(2)劳动力转移对森林碳密度有显著促进作用,而森林管护水平对森林碳密度有显著削弱作用,并对劳动力转移与森林碳密度之间的关系具有显著中介效应。(3)劳动力特征、采伐方式及森林自然禀赋等因素,主要通过生计依赖、生境状况和生物量对森林碳密度产生显著影响。据此提出:适当减少对森林的人为干扰,丰富林农生计来源,转变林业经营目标,科学采伐成熟和过熟林,保护天然起源林,丰富人工林树种等政策建议。

    • 基于SNIC-CNN-SVM模型的京津风沙源二期工程区土地利用/土地覆盖遥感识别研究

      2022, 42(23):9830-9842. DOI: 10.5846/stxb202109262707

      摘要 (154) HTML (257) PDF 36.23 M (519) 评论 (0) 收藏

      摘要:稀疏植被覆盖(草地、沙地、戈壁)演变能够直接表征区域生态环境和人类活动的动态影响变化。但由于大尺度稀疏植被区一般都具有地理跨度大,景观结构复杂多样,破碎化程度高,现有地表覆盖分类产品针对性不足等问题,使得该区域内林草沙的遥感提取难度较大,精度普遍偏低,直接制约生态效应评价模型的应用效果。因此,以典型大尺度稀疏植被区--京津风沙源治理二期工程区为研究区,研建了SNIC-CNN-SVM (SCS)模型,实现了大尺度稀疏植被区林草沙典型要素的信息自动提取和主要土地利用/土地覆盖类型识别。研究结果表明:1)引入惩罚性机制优化后的SNIC分割算法,有效提升了稀疏植被区与沙地区的边界区分度,有助于分类精度的提升;2)基于改进SNIC-CNN-SVM模型方案的研究区总体分类精度达89.41%,较优化前提高了11.17%,特别是乔、灌、草、沙地和戈壁的分类识别精度显著提升,表明该优化方案在以研究区为代表的稀疏植被区域分类中具有较好的应用效果和推广价值;3)分类结果显示,2020年工程区草地面积最大,占到了一半以上(51.52%),沙地占比11.96%,稀疏植被覆盖(草地、沙地、戈壁)区域占比68.68%,表明工程区处在林地-稀疏植被-沙地的过渡地带,生态环境保护压力与防沙治沙形势依然严峻;4)近20年来,乔灌草等植被增加面积约占工程区20.64%,主要由沙化土地转化,沙化土地减少面积约占工程区的4.58%,表明研究区植被状况不断改善,实施的各项生态工程作用显著,能够更有效地服务于多维度生态系统服务功能评价。该研究以期能够为京津风沙源二期工程区的生态系统演变规律研究及生态工程评价等工作提供重要科学支撑。

    • 生态用地空间稳定性及其格局分析——以咸阳市为例

      2022, 42(23):9843-9856. DOI: 10.5846/stxb202109182627

      摘要 (182) HTML (256) PDF 12.64 M (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态用地是生态空间规划与生态保护的最核心土地利用类型集合。利用生态用地指数及空间统计学方法,对陕西省咸阳市2000-2010和2010-2020两个时段的生态用地空间稳定性的数量与格局特点进行了分析。结果表明:(1)稳定性生态用地的空间分布呈现了北部数量多、中部数量少、南部关中平原极少的空间格局;在2000-2010和2010-2020两个时段,其面积从266935.14hm2增加到了275851.17hm2。(2)在2000-2010和2010-2020两个时间段内,全市的生态用地稳定性指数基本上都维持在26%-28%之间,其中以黄土丘陵沟壑区最高,在43%-45%之间,黄土台塬在14%-15%,关中平原区都在0.2%以下。(3)从生态稳定性指数的动态来看,20年间全市平均增幅为0.87个百分点,其中以黄土丘陵沟壑区增幅最大,后10年比前10年增加了1.61个百分点,关中平原区增加了0.02个百分点,只有黄土台塬区降低了0.15个百分点;生态用地稳定性指数的分级结果表明,其总体呈现低稳定等级区域在减少,而中、高稳定等级区域在扩大。(4)生态用地稳定性指数的局部空间自相关分析表明,整个市域以高-高聚集区和低-低聚集区为主,其市域面积占比区间分别为48%-49%和47%-48%,前者主要分布在北部的黄土丘陵沟壑区,后者主要分布在南部的关中平原区和中部的黄土台塬区。热点分析结果表明,具有统计意义的冷点空间主要分布在南部的关中平原区和中部黄土台塬区,而热点空间则以北部的黄土丘陵沟壑区为主,仅在该区域的东南角有极小部分属于冷点区域。

    • 晋北典型矿农城复合区生态系统服务价值权衡与协同

      2022, 42(23):9857-9870. DOI: 10.5846/stxb202108142246

      摘要 (214) HTML (222) PDF 14.37 M (613) 评论 (0) 收藏

      摘要:受到人类剧烈活动的影响,矿农城复合区的土地利用类型在短时间内转换频繁,进而对生态系统服务价值的变化产生显著影响,严重威胁区域生态系统的稳定性和可持续发展。分析和预测矿农城复合区生态系统服务价值(Ecosystem Service Value,ESV)时空演变特征、权衡与协同关系,对协调区域生态功能和人类需求具有重要意义。以晋北典型矿农城复合区为例,基于未来土地利用模拟(Future Land Use Simulation,FLUS)和价值当量表估算法,分析并预测了1990-2026年土地利用类型及ESV变化,同时结合相关性指数分析2026年不同情景下生态系统服务间的权衡与协同关系。结果表明:(1)2018-2026年研究区土地利用格局变化显著,主要表现在农用地、损毁地以及其他地类的相互转换上。在不同的发展情景下,2026年研究区的ESV存在较大的差异。自然、经济及生态发展情景的ESV总量依次为1.87亿元,1.69亿元和2.01亿元。(2)1990-2018年间,矿区土地复垦为研究区带来ESV增量1.95亿元。其中,第一阶段和第二阶段带来的ESV增量分别为1.86亿元和0.09亿元。相较于第一阶段,土地复垦第二阶段虽然数量少,但占比不断增加,有较大的发展潜力。另外,草地转林地和耕地转林地是第二阶段ESV增量的主要来源,其增值分别为430.03万元和404.61万元。(3)各项生态系统服务协同关系明显,受到人类扰动较少的西南区域和人类扰动剧烈的矿区均表现为协同关系,仅有少数地区表现为权衡关系,且调节-文化服务的权衡关系较为明显。本文可为矿农城复合区的生态系统服务管理提供一定的支撑。

    • 京津冀地区水源涵养价值流动分析及生态补偿额度

      2022, 42(23):9871-9885. DOI: 10.5846/stxb202108062153

      摘要 (218) HTML (243) PDF 17.67 M (591) 评论 (0) 收藏

      摘要:科学测算生态补偿额度是推进生态补偿落实、实现区际经济与生态保护协调发展的重要基础。以京津冀为研究区,应用InVEST模型及影子工程法定量测算2005年、2010年和2018年的区域水源涵养服务价值量,利用生态系统服务供需比识别水源涵养价值输出区,运用断裂点公式和场强模型分析价值流动的时空特征,并基于价值转移量和地理探测器探测的主导因子构建水源涵养生态补偿模型,计算了京津冀各县(区)的水源涵养服务补偿额度。结果表明:(1)2005年、2010年和2018年京津冀地区水源涵养服务价值分别为19.4×108元、40.2×108元和47.8×108元,林地对水源涵养价值增加起着至关重要的作用。(2)各流域内水源涵养服务价值输出区主要分布在太行山脉、燕山山脉和坝上高原地区,且输出区数量呈增加态势。(3)2005年、2010年和2018年各流域水源涵养流入到消费区的价值的高值区变化较大,主要发生在滦河山区、北三河山区、大清河山区和永定河册田水库至三家店区4个流域内,低值区的分布则变化较小;但受森林覆盖率、水系以及地形的影响,水源涵养服务价值转移量总体呈增加趋势。(4)基于水源涵养生态补偿模型,得到京、津、冀三地支付金额比例为2.04:1.61:1,各县(区)需支付补偿金额在0-340.95万元;而京、津、冀三地受偿金额比例为1:0:1.87,各输出区的受偿金额则在0-545.75万元之间。

    • 流域空间结构指标与药物污染水平的关系研究

      2022, 42(23):9886-9897. DOI: 10.5846/stxb202111123174

      摘要 (161) HTML (248) PDF 5.10 M (486) 评论 (0) 收藏

      摘要:流域地表特征与土地利用结构同流域水环境质量关系密切。流域空间结构指标能够表征流域空间结构特征和生态功能,主要包括流域特征指标和景观格局指数等。为探讨海湾流域生态系统结构与药物污染特征之间的关系,以浙江象山湾为研究区域,采用固相萃取、超高效液相色谱质谱联用等分析手段,研究流域水环境中药物的污染水平、分析其分布特征与流域特征指标和景观结构的关系。结果表明,象山湾22个流域共有22种药物检出,总检出浓度范围为n.d.-220.2 ng/L,主要包括林可霉素、大环内酯类、喹诺酮类、抗癫痫药物、β受体阻滞剂、抗抑郁药物,其中林可霉素、大环内酯类和抗癫痫药物的检出率高达100%,检出浓度分别为2.36-29.1 ng/L、n.d.-35.8 ng/L和n.d.-37.5 ng/L。流域地貌结构指标与水环境药物污染关系密切,其中平均坡度(MS)与药物总浓度、面积高程曲线斜率(SAEC)与β受体阻滞剂都呈显著负相关关系(P<0.01);流域景观结构也与水环境药物污染紧密相关,其中景观蔓延度指数(CONTAG)、城镇用地面积加权平均形状因子(IsSHAPE-AM)、林地最大斑块景观面积比(fLPI)与药物总浓度呈显著负相关关系(P<0.05),Shannon均匀度指数(SHEI)与药物总浓度呈显著正相关关系(P<0.05)。通过明确药物与流域空间结构指标的关系,可为应用景观生态措施进行流域管理提供科学依据。

    • >专论与综述
    • 干旱半干旱区地下水埋深对沙地植物土壤系统演变的驱动作用综述

      2022, 42(23):9898-9908. DOI: 10.5846/stxb202111023081

      摘要 (274) HTML (278) PDF 1.03 M (662) 评论 (0) 收藏

      摘要:在干旱半干旱生态脆弱区,地下水是限制植物种类组成、数量和生长发育的关键因素之一。近年来由于气候变化与土地利用强度的增加,我国北方普遍出现以极端气候变化、地表水体萎缩和地下水位下降为特征的生态过程,对区域生态系统安全和可持续发展构成严重威胁。而有关干旱半干旱区地下水埋深变化驱动退化植被恢复和稳定性维持方面的系统研究尚存不足。系统总结了地下水埋深变化分别对植物、土壤产生的影响及其三者间相互作用关系,比较分析了前人的研究成果,归纳总结了地下水埋深变化的驱动作用和影响因素,以及干旱半干旱区地下水埋深变化对植物土壤系统影响的预测模型研究,以期为今后应对地下水埋深变化制定生态保护策略提供理论指导依据。对本研究做了展望。

    • >学术信息与动态
    • 《紫外辐射生态学》新书推介

      2022, 42(23):9909-9911. DOI: 10.5846/stxb202109152591

      摘要 (167) HTML (230) PDF 3.03 M (565) 评论 (0) 收藏

      摘要:《紫外辐射生态学》于2021年6月由科学出版社正式出版发行,此书总结近20年针对紫外辐射生态学领域所开展的研究和实践工作,结合最新国内外相关科研成果,从全球气候变化的角度,系统总结了紫外辐射生态学领域最新的研究成果,是国内外近年来唯一一部体系完整、内容全面、阐述深入的紫外辐射生态学著作,对生态学研究极具参考价值。

    • >封底
    • 封底

      2022, 42(23):9912-9912.

      摘要 (56) HTML (0) PDF 1.25 M (363) 评论 (0) 收藏

      摘要:

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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