• 2023年第43卷第9期文章目次
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      2023, 43(9):0-0.

      摘要 (197) HTML (0) PDF 8.43 M (425) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >中国生态系统碳汇能力巩固与提升专栏
    • “双碳”目标下山水林田湖草沙一体化保护和修复工程优先区与技术策略研究

      2023, 43(9):3371-3383. DOI: 10.5846/stxb202201280266

      摘要 (607) HTML (274) PDF 5.64 M (1341) 评论 (0) 收藏

      摘要:巩固与提升生态系统碳汇能力是实现碳达峰、碳中和目标的重要途径之一。生态保护修复对生态系统固碳增汇有着重要影响。2016-2021年,财政部、自然资源部、生态环境部在我国27个省(自治区、直辖市)共支持了三批山水林田湖草生态保护修复工程试点和第一批山水林田湖草沙一体化保护和修复工程,共35个山水工程。通过分析已部署的35个山水工程布局的空间特征和碳汇效益,结合国家重点关注的生态保护修复区域、全国重要生态系统保护和修复重大工程分布、生态系统碳汇重要区域和敏感区域,探索"双碳"目标下山水工程布局优先区及生态保护修复技术策略。研究发现山水工程的碳汇效益具有空间差异性,且山水工程优先区主要依次分布在青藏高原生态屏障区、东北森林带、长江重点生态区(含川滇生态屏障)、南方丘陵山地带、黄河重点生态区(含黄土高原生态屏障)、北方防沙带等的森林、高原草地、荒漠、岩溶地区等区域。基于此,提出未来山水工程在不同区域的技术策略。在森林生态系统为主地区,不仅要提高森林覆盖度、森林质量,还应当加强生物多样性的保护和土壤碳汇能力的提升;在高原草原及冻土地区应加强草地退化和冻土监测,提高草地质量;在西北荒漠化地区加强碳汇理论技术研究;另外还需加强喀斯特地区双重碳汇效应。因地制宜、取长补短,有针对性地对不同生态系统改善碳汇能力,不仅有助于实现双碳目标,也有利于提升生态保护修复工程的效益。

    • 基于自然的碳达峰、碳中和解决方案:关键议题

      2023, 43(9):3384-3391. DOI: 10.5846/stxb202204281179

      摘要 (415) HTML (286) PDF 3.48 M (854) 评论 (0) 收藏

      摘要:实现碳达峰、碳中和是我国生态文明建设的重点战略方向。按照"目标设计-要素布局-方案实施"的基本逻辑,可以对碳达峰、碳中和的工作要点进行系统梳理。基于自然的解决方案(Nature-based Solutions, NbS)是国际社会普遍认可的生态恢复前沿理念,具备可持续性、系统性、尺度性、适应性四方面核心特质,能够有效回应"双碳"目标的工作要求。碳达峰、碳中和与NbS在目标导向和实践思路上高度契合,二者均以可持续发展为主要目标,NbS八项实施准则亦能够为"双碳"工作的积极推进提供全面系统的行动框架。结合NbS实施准则,具体提出基于自然的碳达峰、碳中和八大关键议题:(1)统筹减污降碳协同增效的政策体系;(2)强化尺度级联的传导机制;(3)构建基于自然的固碳途径;(4)完善多元化的碳汇交易;(5)兼顾社会公平的参与机制;(6)促进基于权衡的路径选择;(7)创新动态连续的监测手段;(8)推动NbS在"双碳"领域主流化,以期支撑国家碳达峰、碳中和可持续解决方案的落实。

    • 森林伐后碳减排核算方法演进与展望

      2023, 43(9):3392-3406. DOI: 10.5846/stxb202202190397

      摘要 (404) HTML (325) PDF 2.71 M (783) 评论 (0) 收藏

      摘要:森林生态系统的碳汇功能对我国完成"双碳目标"具有独特意义,其中森林伐后碳减排,包括木质林产品全生命周期内的碳储和替代减排,是增强林业中长期碳减排能力的重要路径。当前我国森林伐后碳减排研究尚落后于欧美等发达国家,不利于我国林业国家碳库模型的构建以及更好地指导固碳增汇的森林管理策略。系统回顾了近30余年国内外学术界关于森林伐后碳减排方法学的演进动态,总结了碳循环和碳减排模型的核心参数,为推进我国森林伐后碳减排研究提供理论基础。学术界近30余年涉及方法模型的主要成果如下:①建立并完善了立足于木材采伐国的生产法和简单分解法,以及立足于终端木质林产品消费国的储量变化法和大气流动法两类方法框架;②形成了体系化的碳储计算模型,并在包括发达国家和主要发展中国家取得了大量实测数据和参数积累;③初步完成了替代减排分析模型和基于情景设定的分析框架,并在以欧美国家为主体的部分地区进行了应用。在梳理历史文献的基础上,本研究认为当前存在的方法缺陷包括:第一,既有依靠实测调研获取数据的成本过高,限制了研究国家的深度和广度,尤其导致广大发展中国家研究较为薄弱;第二,当前方法框架在追踪木质林产品贸易流方面较为欠缺,难以形成生命周期链条的上下游国家的有机整合;第三,替代减排基本假设对社会经济规律下的替代考虑较为薄弱,影响其评估结果的客观性。研究认为,首先应加强在既有实测数据的基础上总结一般规律、形成经验模型,降低发展中国家的数据获取成本;其次应建立一种立足于中间木质林产品生产国的方法框架,并结合多区域投入产出模型力图整合生命周期上下游国家;最后,引入包括经济学经典的替代弹性和产业关联分析可能是增强替代减排客观性的路径。

    • 中国区域间贸易碳转移特征及其对碳中和的影响

      2023, 43(9):3407-3416. DOI: 10.5846/stxb202108082170

      摘要 (216) HTML (195) PDF 8.32 M (666) 评论 (0) 收藏

      摘要:优化贸易模式对实现"碳达峰,碳中和"这一中长期计划至关重要。基于多区域投入产出模型和碳生态承载力模型,分析了我国2017年30个省份(本研究不含中国港澳台和西藏的统计数据)碳足迹和碳生态承载力剩余量的空间分布特征。研究表明:(1)经济或人口总量较大的省份(如广东、江苏、河南等)碳足迹较大,而万元GDP碳足迹较大的省份主要分布在西部和东北地区,虚拟碳主要是向经济发达的省份转移。(2)总体上,中国的区域间贸易不具备碳中和特征,但就地区而言,区域间贸易使得山西、内蒙古、辽宁、宁夏、新疆地区碳足迹有所降低,但碳中和程度较低(<20%);就行业而言,建筑业贸易的碳中和特征最为明显,特别是在东北三省。(3)经济富裕的几个省份碳减排压力较大,如:北京、天津等地的碳生态承载力出现赤字,而黑龙江、河南、吉林、山东碳生态承载力剩余量超过10×108 t,碳减排压力较小。未来在制定相关政策时,应综合考虑省际间碳的转移特征,合理分配碳排放定额,以保障碳排放权交易市场的顺利运行。

    • 中国旅游业碳排放效率趋同演变及其趋势预测

      2023, 43(9):3417-3429. DOI: 10.5846/stxb202108102207

      摘要 (242) HTML (192) PDF 4.69 M (714) 评论 (0) 收藏

      摘要:低碳旅游是实现旅游业可持续发展的必然之路,准确把握中国旅游业碳排放效率趋同演变及其发展趋势,对中国"双碳"目标的实现具有重要的意义。基于超效率-SBM模型对2009-2019年中国旅游业碳排放效率科学测度,再采用空间自相关分析与时空Markov链,检验其趋同效应并深入探析其时空趋同特征,最后结合Markov链的无限分布矩阵,科学预测中国旅游业碳排放效率的发展趋势。结果表明:(1)时间特征上,2009-2019年中国旅游业碳排放效率呈"过山车式"波动上升态势,东部效率均值大于西部大于中部。研究期内效率均呈显著的俱乐部趋同分布,从2009-2014年偏向于较低效率"单峰"趋同向2015-2019年偏向于低效率和高效率的"双峰"趋同演变,且相邻效率等级俱乐部更容易发生转移,其中后期比前期的俱乐部趋同效应更强。(2)空间特征上,不同空间滞后条件下,中国旅游业碳排放效率均呈显著的俱乐部趋同分布,但趋同程度随滞后水平的提升有所减弱。空间滞后水平越高,效率向上转移可能性越大。(3)省域效率转移上,大多中西部省份效率保持平稳,但部分沿海发达省份和西部省份实现向上转移,仅少数中东部省份向下转移。(4)省域及邻域效率转移上,大多数省域与其邻域保持相同的转移方向,其中中西部省份处于"近墨者黑"的困境,少数东部沿海和西南省市摆脱邻域效率"下滑"陷阱,实现向上转移.(5)发展趋势上,未来中国旅游业碳排放效率将整体有所提升,空间分布由"双峰"向"单峰"趋同演变,但仍聚类于较低效率趋同。随着空间滞后水平的提升,俱乐部趋同程度有所减弱,但趋同质量显著提升。最后本文提出针对性地建议,以期促进中国旅游业的可持续发展,助推"双碳"目标的实现。

    • 近20年我国森林碳汇政策演变和评价

      2023, 43(9):3430-3441. DOI: 10.5846/stxb202202110337

      摘要 (416) HTML (281) PDF 1.23 M (1064) 评论 (0) 收藏

      摘要:巩固提升生态系统碳汇能力是碳达峰十大行动计划之一,是助力碳中和目标实现、应对气候变化的重要举措。森林作为陆地生态系统中最大的碳库,是我国当前碳汇政策的主体。研究梳理了2000年以来我国森林碳汇有关政策的发展演变历程,并从生态政策、经济政策和保障体系建设三个维度分析和评价了政策成效与存在问题,以期为构建适应"双碳"目标的碳汇政策体系提供决策依据。研究结果表明:(1)从生态政策看:天然林保护、退耕还林还草和"三北"防护林三大林业工程增加了我国森林面积和蓄积量,显著提升了森林碳汇增量,但森林可持续经营管理体系尚未健全,需进一步精准提升森林质量,健全成果长效巩固机制,增强森林固碳能力;(2)就经济政策而言:我国已形成多层级林业碳汇交易市场,有效推动林业碳汇项目建设,同时各类金融产品的开发和补贴政策的实施为碳汇项目提供了多元化资金支持体系,但整体融资规模和补贴范围有限,需拓宽融资渠道,强化资金支持;(3)在保障体系建设方面:我国森林碳汇保障体系处于重点建设阶段,需完善森林碳汇有关法律法规、加快各类森林技术研发与标准制定,保障我国森林碳汇政策平稳运行。

    • 中国森林生态系统碳汇现状与潜力

      2023, 43(9):3442-3457. DOI: 10.5846/stxb202205201425

      摘要 (1008) HTML (397) PDF 6.15 M (1732) 评论 (0) 收藏

      摘要:巩固和提升森林碳汇,是实现中国"碳中和"目标的重要路径之一。研究总结梳理了近10年来有关中国森林碳储量及其变化的研究文献,一方面在于探明中国森林碳汇现状和潜力以及对实现"碳中和"的贡献,同时分析当前森林碳汇计量与模拟预测研究的差距与不足,更好地支撑国家碳中和实施路径与行动方案。通过整合分析,1999-2018年间中国森林生态系统碳储量年均增长量约(208.0±44.5)TgC/a或(762.0±163.2)TgCO2-eq/a,其中生物质、死有机质和土壤有机碳库的年均增长量分别约为(168.8±42.4)TgC/a、(12.5±8.1)TgC/a和(26.7±10.9)TgC/a。此外,木质林产品和森林之外的其它林木碳储量分别增长(49.0±15.1)TgC/a和(12.0±11.1)TgC/a。预计中国乔木林生物质碳储量年变化量将从1999-2018年间的(145.9±38.3)TgC/a增长至2030-2039年间的(171.9±60.5)TgC/a,到2050-2059年间逐渐下降至(146.9±57.7)TgC/a。2050-2059年间中国森林生态系统碳储量年变化量有可能达到(247.0±71.2)TgC/a或(905.2±260.8)TgCO2-eq/a。但由于不同研究对森林的定义有较大的差别,再加上数据来源、方法和参数、假设条件等存在差异,中国森林碳储量及其变化的评估预测结果存在较大的不确定性。未来需要在统一土地利用分类的基础上,明确森林面积及其边界的空间变化,综合考虑土地利用变化、气候变化以及人为活动管理等的影响,全面评估森林生态系统各碳库和预测碳汇动态,有效支撑实现中国"碳中和"宏伟目标。

    • 京津冀地区经济社会要素与碳排放的时空耦合关系

      2023, 43(9):3458-3472. DOI: 10.5846/stxb202108082172

      摘要 (474) HTML (192) PDF 10.21 M (691) 评论 (0) 收藏

      摘要:碳排放受区域发展水平、产业结构、消费模式等经济社会多要素的综合影响。开展区域经济社会要素与碳排放的时空耦合关系研究,不仅有助于揭示区域内部各要素空间格局对碳排放的影响机制,而且对于制定差别化的经济、环境和产业政策,推动区域低碳协调和均衡发展也具有重要的实践意义。基于京津冀地区2005-2020年的相关统计数据,采用区域重心模型、空间关联性分析方法、地理集中度、不一致指数、空间自相关分析等方法,探讨了区域人口、经济、消费水平、第二产业、贫困度、碳排放量等经济社会要素的重心转移特征和地理集中度,并对各要素与碳排放的空间关系进行了分析。结果表明:(1)2005-2020年京津冀地区各经济社会要素均不同程度偏离区域几何中心,各要素在空间上长期处于不均衡状态,但随着时间推移,不均衡状态有所减缓。(2)研究期内,各经济社会要素的重心移动轨迹具有明显的阶段性,京津冀地区各要素重心格局易于波动,碳排放与其他要素重心空间耦合性呈现波动式变化。(3)人口因素是影响碳排放量增长的主要因素。贫困度、第二产业比重、经济发展水平的灰色关联度数值也都较高,贫困度、第二产业比重、经济发展水平也是碳排放量增长的主要驱动力。(4)京津冀地区各县(市、区)各要素地理集中度在空间上大多呈现出北低南高的分布格局,且主要表现为"核心-外围"之间的差异。(5)2005-2020年间京津冀地区各要素不均衡指数逐渐增强,各要素与碳排放空间分布逐步向空间均衡发展变化,且这种变化趋势通过空间自相关检验,区域协同发展有助于碳减排。

    • 基于产业链视角的京津冀区域碳排放影响因素研究

      2023, 43(9):3473-3487. DOI: 10.5846/stxb202203290776

      摘要 (154) HTML (214) PDF 6.36 M (661) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着京津冀一体化程度不断加深,产业交叉现象严重,深入研究京津冀区域各产业链路径碳排放的影响因素,对区域协同减排具有重要意义。使用环境扩展投入产出分析对2002-2017年京津冀区域消费端碳排放进行核算;利用结构分解分析识别京津冀区域碳排放的驱动因素;通过结构路径分解进一步从微观产业链层面追溯引起京津冀区域碳排放变动的关键路径及其关键因素。研究结果表明:资本形成是构成京津冀区域消费端碳排放的主要需求类别;经济规模和人口是促进碳排放增加的重要因素,碳排放强度对碳排放起到显著抑制作用,区域内产业结构、消费结构对北京市、天津市和河北省的碳排放影响存在差异;从产业链路径来看,不同碳排放驱动因素对京津冀区域不同产业链路径的影响大小和方向不同,应聚焦具体路径,实施上下游综合治理。

    • 2000-2020年华北地区植被固碳能力时空变化特征及其气象影响分析

      2023, 43(9):3488-3499. DOI: 10.5846/stxb202110072771

      摘要 (524) HTML (256) PDF 14.53 M (622) 评论 (0) 收藏

      摘要:净生态系统生产力(NEP)是估算植被生态系统碳源/汇的重要指标,开展区域NEP时空变化特征分析,对科学评估植被生态系统固碳能力及其气候变化应对措施具有重要意义。研究基于土壤呼吸模型和TEC模型,利用2000-2020年气象数据和遥感数据,采用线性趋势分析、Hurst指数和相关分析等统计方法,对华北地区固碳能力时空变化特征、影响因素及其未来变化趋势进行分析。结果表明:2000-2020年,华北地区年均NEP为228.8 gC/m2,在空间分布上呈现从西北向东南逐步递增的趋势,总体上表现为净固碳。从变化趋势来看,华北地区生态系统的固碳能力总体呈增加趋势,分布面积占比达到88.8%,达到显著增加趋势的面积比例为54.5%(P<0.05),其中河北北部、北京北部、山西西北部、山东西部等地NEP每年每平方米增加9.0 gC以上。华北大部地区NEP年际波动较小,有79.6%的区域多处于较高稳定、高稳定的等级。从变化趋势来看,华北地区有84.9%区域NEP具有强持续性,且NEP未来仍将持续增加的区域面积占比达到51.4%。华北地区NEP的空间分布和年际变化主要受降水的影响,达到显著相关的区域面积占总面积的44.7%,但与气温、日照呈弱正相关,而且不同区域相关性差异明显。其中降水影响空间格局差异极为明显,华北中北部NEP与降水呈显著正相关,南部呈负相关。

    • 喀斯特地区碳储量对土地利用模式的响应——以南北盘江流域为例

      2023, 43(9):3500-3516. DOI: 10.5846/stxb202208192384

      摘要 (247) HTML (181) PDF 9.68 M (706) 评论 (0) 收藏

      摘要:喀斯特地区生态系统脆弱,对气候变化响应敏感,空间异质性强,碳汇潜力大。喀斯特生态治理对土地利用格局的改变,会导致生态系统碳储量的显著变化,对陆地生态系统碳循环和区域生态安全具有深远影响。以喀斯特典型区南北盘江流域为例,运用InVEST模型和热点分析评估流域2000-2020年土地利用变化对碳储量时空分布的影响,根据碳储量集聚特征使用FLUS-Markov模型分区预测生态系统碳储量对不同土地利用模式的响应。结果表明:(1)2000-2020年,研究区土地利用类型由高碳密度的地类转为较低碳密度的地类,致使生态系统碳储量呈减少趋势,累计损失90.36×105t C。(2)2000-2020年碳储量在空间上呈现"西低东高"的格局。热点区集中分布在东部和东南部,冷点区主要分布在西部和西南部,弱显著区大多在北部。(3)各热点分区在不同模式下固碳能力差异显著。热点区在不同模式下的平均碳密度均大于155.40t/hm2,显著高于2020年南北盘江流域的平均碳密度143.59t/hm2,整体固碳功能突出;弱显著区的碳汇能力与研究区平均水平相近,自然发展模式(NDP)和经济建设模式(ECP)下碳储量损失较少;冷点区在NDP、ECP下碳储量损失剧烈,但在生态保护模式(EPP)下碳汇增加速率为1.38×105t/a,明显高于弱显著区(0.30×105t/a),碳汇潜力较大。总体上,EPP影响下的土地利用格局固碳能力优于NDP和ECP。该研究可为喀斯特地区土地利用格局优化和生态系统管理提供科学依据。

    • 区域生态保护修复碳汇潜力评估方法与应用——基于第一批山水林田湖草生态保护修复工程的研究

      2023, 43(9):3517-3531. DOI: 10.5846/stxb202202220422

      摘要 (319) HTML (183) PDF 14.20 M (667) 评论 (0) 收藏

      摘要:山水林田湖草生态保护修复工程是生态系统恢复的有效措施,借助生态保护与修复提升生态系统固碳潜力,无疑是土地利用碳减排的新路径。基于山水林田湖草沙综合整治视角,从生态系统的格局和质量两个方面评估了第一批山水林田湖草生态保护修复工程的实施效果,并借助InVEST模型定量化地分析了工程实施前后的生态系统碳汇能力。结果如下:(1)山水林田湖草生态保护修复试点工程加速了各类生态系统间的相互转化,主要表现为城镇生态系统的增加、农田生态系统的减少;工程区植被覆盖度整体提高,NDVI值平均水平不断上升、高值区逐步扩大,劣质、低质生态系统改造成果显著,陆地生态系统质量有效提升。(2)试点区生态系统碳汇能力和潜力得到有效改善,工程累积增加碳汇面积22.68%,其中工程实施前期增加碳汇面积18.06%,中后期增加面积4.62%;工程实施后2018年碳汇总量增加32.74 Tg,2020年碳汇总量增加31.28 Tg,年均碳汇潜力的提升约1.24%;工程在增加生态系统质与量、碳汇潜力的巩固与提升上具有显著成效。分析结果表明,生态保护修复是实现"双碳"目标的必然选项,这也是生态保护修复在实现"双碳"目标中的基本定位。

    • 长江中游城市群碳效率时空演化特征——基于三阶段SBM-DEA模型

      2023, 43(9):3532-3545. DOI: 10.5846/stxb202211163319

      摘要 (225) HTML (187) PDF 4.24 M (918) 评论 (0) 收藏

      摘要:长江中游城市群作为我国区域发展格局的中坚力量,其碳效率的提升对助力我国实现"双碳"目标意义重大。采用三阶段SBM-DEA模型测度2006-2019年长江中游城市群28市的碳效率并进行环境变量影响分析,以探究长江中游城市群碳效率的影响路径;进而运用核密度估计、中心-标准差椭圆等方法分析碳效率的时空演化特征,以探明各区域碳效率差异并给出相应提升策略。研究结果表明:①长江中游城市群整体碳效率水平不高,但呈现出逐年波动上升的趋势;②长江中游城市群碳效率呈现出"武汉城市圈>环长株潭城市群>环鄱阳湖城市群"的空间分异格局,效率中心整体向东北方向移动,标准差椭圆长轴标准差整体缩小,短轴标准差相对稳定;③长江中游城市群碳效率存在正向空间溢出效应,城镇化进程、产业结构和科技支撑强度是影响碳效率的重要因素。

    • 黄河源园区高寒草地碳储量估算及其影响因素

      2023, 43(9):3546-3557. DOI: 10.5846/stxb202207152024

      摘要 (299) HTML (194) PDF 10.65 M (522) 评论 (0) 收藏

      摘要:高寒草地碳储量及其影响因素研究是认识青藏高原草地生态系统乃至陆地生态系统碳循环和气候变化的关键之一。利用2021年8月上旬地面调查数据与同期高分6号遥感数据建立回归关系,在反演研究区植被地上、地下生物量碳密度和0-40cm土壤层有机碳密度基础上,估算了黄河源园区高寒草地有机碳储量,并通过路径分析探讨了土壤理化性质对碳密度的影响驱动机制。结果表明:(1)2021年黄河源园区地上生物量、地下生物量、0-40cm土壤层碳密度分别为37.65g/m2、1305.28g/m2、4769.11g/m2;总碳储量为100.44Tg(1Tg=1012g),植被层和土壤层碳储量分别分为22.06Tg、78.38Tg,占总碳密度的21.96%、78.04%。(2)黄河源园区高寒草甸和高寒草原两种草地类型地上生物量碳密度分别为41.27g/m2、30.76g/m2;地下生物量碳密度分别为1661.41g/m2、618.74g/m2;0-40cm土壤层有机碳密度分别为5790.99g/m2、2804.04g/m2;研究区碳密度总体呈现南高北低的空间分布现状,分布格局与地表植被类型分布特点较为吻合;(3)路径分析表明,研究区土壤理化性质与草地碳密度关系密切,其中地上生物量碳密度主要受土壤全磷含量和土壤含水率驱动,地下生物量碳密度主要受土壤全氮含量和容重驱动,土壤有机碳密度主要受地下生物量碳密度、土壤容重和pH值驱动。

    • 海南岛森林生态系统碳储量及其空间分布特征

      2023, 43(9):3558-3570. DOI: 10.5846/stxb202207051909

      摘要 (315) HTML (190) PDF 6.81 M (913) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用最新的森林资源二类调查分布数据和野外样地调查资料,采用InVEST模型和空间统计分析等方法,研究了海南岛森林生态系统碳储量及其空间分布特征。结果表明:海南岛森林生态系统总碳储量为338.15 TgC,其中地上生物、地下生物、凋落物和土壤的碳储量分别为85.12、18.73、2.90 TgC和231.40 TgC,所占比重依次为25.17%、5.54%、0.86%和68.43%。海南岛森林生态系统平均碳密度为147.66 MgC/hm2,其中地上生物、地下生物、凋落物和土壤碳密度分别为37.17、8.18、1.27 MgC/hm2和101.04 MgC/hm2。不同市县森林生态系统碳储量分布在8.55-35.40 TgC的范围内,最高的是琼中县。不同植被类型中,橡胶林的碳储量最高,占全岛森林生态系统总碳储量的27.72%;热带山地雨林的碳密度最高,达到249.64 MgC/hm2。在海拔梯度上,森林生态系统碳密度呈现先增加后减少的变化特征,在海拔600-1300 m范围内的碳密度最高,碳密度为200.37-228.86 MgC/hm2。海南岛森林生态系统碳储量在空间分布上具有非常显著的空间聚集性(P<0.01),呈现出中间高、四周低的空间分布格局。未来应加强天然林资源保护与修复,科学森林经营,优化林分结构,提升森林固碳增汇能力。

    • 低碳发展背景下北京市土地利用与生态系统服务多情景模拟研究

      2023, 43(9):3571-3581. DOI: 10.5846/stxb202202050296

      摘要 (232) HTML (185) PDF 16.13 M (564) 评论 (0) 收藏

      摘要:在全球气候变化的背景下,合理协调低碳减排与经济效益之间的关系,进而指导土地利用优化配置,对于推动经济社会低碳转型与生态系统服务价值的提升具有重要意义。通过耦合多目标规划(MOP)与斑块生成土地利用模拟模型(PLUS),针对北京市构建了自然演变、经济优先与低碳发展这3种未来发展情景,并对不同情景下2030年土地利用与生态系统服务价值进行模拟评估。在此基础上,进一步对北京市未来生态系统服务提升区域进行识别,将传统的多情景土地利用模拟研究进行了延伸与扩展。结果表明:(1)3种情景下的土地利用结构与空间布局存在差异,低碳发展情景下东南部平原区建设用地的扩张与耕地面积的减少趋势得到了有效控制,西北部山区的林地面积有较大幅度的增长。(2)低碳发展情景下的生态系统服务价值总量约为590亿元,高于另外两种情景,且从空间分布上来看,该情景下服务价值提升区域的面积也显著高于其他情景。(3)低碳发展情景下,北京市生态系统服务提升潜力较大的区域面积占比约7.98%、潜力中等区域的面积占比约26.57%,潜力较低区域的面积占比约65.45%。

    • 土壤碳氮特征沿干旱梯度时空格局及对气候变化的响应——基于中国生态系统研究网络(CERN)长期定位监测数据

      2023, 43(9):3582-3591. DOI: 10.5846/stxb202205311527

      摘要 (202) HTML (184) PDF 6.67 M (564) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤碳氮含量及其化学计量特征是表征生态系统碳汇能力和土壤质量的重要指标,在支撑生态系统结构功能以及缓解气候变化中起着关键作用。利用中国生态系统研究网络(CERN)长期定位监测数据,分析了土壤碳氮特征沿干旱梯度的时空规律及其对气候变化的响应。结果表明:空间上,典型荒漠草原生态系统随着干旱加剧,土壤有机碳和全氮含量减少,土壤有机碳对干旱响应的敏感性降低,而土壤全氮对干旱响应的敏感性增加,土壤有机碳随土壤全氮含量的增加而增加。时间上,2005-2018年,荒漠草原生态系统土壤有机碳和全氮含量变化速率沿干旱梯度表现出由负转正的增加趋势,其中,干旱区呈减少趋势,半干旱和半湿润地区呈增加趋势,鄂尔多斯站和沙坡头站呈显著增加趋势。从影响因素来看,土壤碳氮特征对降水量增加的敏感性沿干旱梯度呈现出先增强后减弱的"上凸"抛物线趋势,温度变化对土壤碳氮特征的调控没有表现出明显的干旱梯度效应。土壤碳氮比、土壤有机碳含量、土壤全氮含量对降水量和平均温度变化响应的敏感性均依次降低。不同干旱梯度土壤碳氮特征的变化规律为未来气候变化下生态系统结构与功能预测提供科学依据。

    • 不同水生植物对景观水体CO2与CH4排放通量的影响

      2023, 43(9):3592-3606. DOI: 10.5846/stxb202206281837

      摘要 (182) HTML (357) PDF 3.54 M (468) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市景观水体是大气CO2与CH4的排放热源,而水生植物作为景观水体的重要组成要素,对水体温室气体排放动态的影响并不清楚。选择重庆市观音塘国家湿地公园为研究区,利用漂浮箱法与顶空平衡法对观音塘水域7种不同水生植物分布区进行水-气界面CO2与CH4排放通量及CO2、CH4溶存浓度进行季节性监测,估算了植物传输对气体通量的贡献。结果表明:1)观音塘水体CO2与CH4浓度范围分别为8.0-341.8 μmol/L和0.23-5.26 μmol/L,排放通量分别为26.5-869.1 mmol m-2 d-1和0.40-11.15 mmol m-2 d-1,是大气净CO2与CH4排放源;2)观音塘开敞水区CO2与CH4排放通量低于大部分城市湖泊或景观水体,但植物覆盖区气体通量显著高于开敞水区,表明水生植物增强了景观水体温室气体排放;初步估算植物传输作用(非扩散通量)对水体CO2与CH4排放通量的贡献约为7.3%-44.6%与52.1%-63.4%,狐尾藻对CH4传输作用最强,睡莲、水葫芦次之,菖蒲、再力花、梭鱼草等挺水植物略低,苦草最弱,植物传输作用并未表现出明显的生活型差异;3)水体CO2与CH4浓度及排放通量季节变化显著,温暖季高于寒冷季,植物生长期变化与温度波动是主导水体CO2与CH4排放季节模式及变异强度的主要因素;4)水生植物覆盖区水体营养盐浓度、pH值、DO等因素与CO2、CH4排放通量呈显著的相关性,表明不同植物覆盖导致水生境的分异是影响水体CO2与CH4排放动态及变异性的重要机制。水生植物对水体温室气体产生、输移、排放等具有多重复杂机制,但总体增强了景观水体的温室气体通量,在未来城市水生态管理中应予以更多的关注。

    • 不同生态调控情景下人工林可持续经营收益研究

      2023, 43(9):3607-3624. DOI: 10.5846/stxb202206291848

      摘要 (119) HTML (173) PDF 4.97 M (503) 评论 (0) 收藏

      摘要:在林业碳汇项目设计与作业标准基础上,将中国东北地区典型人工林生长与经营相关多源数据融合,运用系统动力学理论与方法,构建人工林生态经济系统模型,通过设计实施主伐/间伐、营造混交林、补植补造等不同生态调控情景,模拟并预测人工林可持续经营的生态-经济收益,以此掌握人工林生态调控机制,并为人工林可持续经营决策提供参考。模拟结果显示:①高初植密度能有效增汇,而低初植密度相比基准情景则减少了碳汇;②高主伐率使得木材收益大幅提升,而无主伐限制了木材收益,且从长期来看碳汇收益有限;③高密度-无主伐情景下的累计碳汇量最大,高密度-高主伐情景下的木材收益净现值和总收益净现值最大;若以可持续经营为目标,平衡生态收益和经济收益,则高密度-高主伐情景为理想选择,该情景的累计碳汇量相比高密度-无主伐情景损失有限,对应碳汇收益净现值为357.9万元,以5%贴现率计算的木材总收益和累计总收益的净现值分别为1219.35万元和1577.25万元。由此证实了以林业碳汇项目为依托,因地制宜地构建将造林、抚育、采伐、再造林更新于一体的人工林可持续经营项目,平衡发挥森林生态系统的综合功能,可纾解因无法采伐所带来的高额机会成本,在增汇的同时获得更大的木材收益。适度提高造林密度或造林面积可以增汇,但碳汇收益还取决于碳定价;此外,合理采伐也是实现人工林可持续经营的方式之一,可持续经营收益的关键在于科学的生态调控机制;应向平衡生态与经济收益的目标转变,加快林业经营理念转变与相关法律体系制定。

    • 基于“目标-成本-效益”协同优化的山水林田湖草沙一体化生态保护与修复格局

      2023, 43(9):3625-3635. DOI: 10.5846/stxb202210022802

      摘要 (290) HTML (187) PDF 3.96 M (606) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前以"山水林田湖草沙一体化保护与修复"为代表的国土空间生态修复工程已在全国范围内陆续开展,但相关规划的理论和方法支撑仍较为薄弱,如何确定合理的保护修复目标,并对生态保护与修复格局进行整合优化,是实现山水林田湖草沙一体化保护与修复规划需要解决的关键问题。基于系统保护规划理论和方法,初步构建了基于"目标-成本-效益"协同优化的一体化保护修复规划构架,以大兴安岭中段嫩江-哈拉哈河源头区为例,依托空间优化模型(Marxan)对一体化保护修复格局进行了优化模拟,结果表明:(1)绰尔河流域的生态系统保护优先级最高,其次是哈拉哈河流域和洮儿河流域,最后是霍林河流域。当预算不足时,优先保护绰尔河流域可以最大限度的提升研究区内的生态系统服务功能;(2)当优化目标低于50%,优化格局中以林地保护和草地保护为主,需要修复格局规模较小,当优化目标比例超过50%,需要采取生态修复的面积明显增加。随着优化目标比例的提升,优化格局所需面积越来越大,优化后区域中各类生态系统服务功能均有所提高;(3)依据目标-成本-效益曲线,60%的保护修复水平(即1980-2020年退化损失的生态系统服务的60%)为最高效的保护修复目标,所需生态保护修复总成本为50.6亿,但产生的生态效益可达为66.4亿;(4)60%目标水平下,需要林地、草地和湿地保护面积分别为20400.27 km2、11919.45 km2和25.23 km2;林地、草地和湿地修复面积分别为272.18 km2、1695.23 km2和3.71 km2,分别占1980-2020年期间林地、草地和河湖湿地退化消失比例40.9%、23.5%和6.3%。本研究提出的一体化生态保护修复格局整合优化方法可以确定不同目标和成本约束下,获取最佳综合生态效益的生态保护与修复实施策略和优化布局,为山水林田湖草沙一体化生态保护修复规划相关理论和方法提供一定的科学支撑。

    • 气候变化情景下天宝岩国家级自然保护区森林景观演替长期动态模拟

      2023, 43(9):3636-3649. DOI: 10.5846/stxb202202170376

      摘要 (140) HTML (167) PDF 10.03 M (401) 评论 (0) 收藏

      摘要:气候变化将会对森林树种结构、空间结构以及林龄结构等产生重大影响,准确预测森林景观演替对未来气候变化的响应,不仅能够为科学管理森林生态系统提供理论依据,而且对制定生物多样性保护与珍稀物种保护策略也具有重要意义。本文运用LANDIS Pro 7.0与LINKAGES模型,模拟天宝岩国家级自然保护区8个树种在2种不同气候变化情景(RCP4.5和RCP8.5)下未来300年的森林植被演替动态,分析森林景观格局变化特征及其对气候变化的响应。结果表明:毛竹、马尾松、猴头杜鹃、长苞铁杉以及杉木的潜在面积分布与景观格局指数对气候变化的响应较为显著。在气候变化情景下,各树种的景观分维度均介于1.03-1.08,保护区内各景观斑块相对简单规则。毛竹、猴头杜鹃和杉木聚集度下降趋势明显而斑块密度显著上升,长苞铁杉随演替进行面积逐渐减少而聚集度相对较高且斑块密度剧增,马尾松斑块密度缓慢增加而聚集度先降后升,随气候变化这些树种的景观完整度都遭到了不同程度的破坏,且在RCP8.5气候情景下景观破碎化更严重。而气候变化对阔叶林与柳杉的影响则较小,且阔叶林在演替期间斑块密度下降而聚集度稳中有增,潜在面积分布呈现出良好的发展势头。随气候变化,天宝岩自然保护区森林景观的演替最终将朝着"常绿阔叶林为主、针阔叶混交林为辅"的群落组成演变,保护区森林景观格局对气候变化的响应较为敏感。

    • 干旱区绿洲城市群地表温度时空变化及其影响因素——以天山北坡城市群为例

      2023, 43(9):3650-3664. DOI: 10.5846/stxb202205151368

      摘要 (182) HTML (209) PDF 19.88 M (466) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于2005-2019年的MYD11A2时间序列LST遥感数据,首先采用均值标准差法对LST进行分级,分析了天山北坡城市群的LST空间分布格局;其次利用Sen's斜率分析法、Mann-Kendal趋势检验法和Hurst指数揭示了天山北坡城市群LST在2005-2019年和未来的变化趋势;最后借助地理探测器模型并综合考虑地表覆盖、气候、社会经济和地形因素分析了多空间尺度下LST的主要影响因素。结果表明:(1)天山北坡城市群的吐鲁番市是高温(HT)和极高温(EHT)的主要集聚地;白天和夜间的LST格局差异大,在绿洲区域表现为典型的"昼冷岛,夜热岛"特征。(2)LST在白天和夜间的变化率分别为0.04 ℃/a和0.03 ℃/a,白天的升温幅度强于夜间;在乌鲁木齐市、昌吉回族自治州、石河子市和五家渠市LST表现出显著的升高趋势,且在未来也具有相同的趋势。(3)在不同的空间尺度上,LST的主要影响因素不同;从整个天山北坡城市群来看气候因素和地形因素是LST的主要影响因素,而在在石河子市、五家渠市和奎屯市LST的主要影响因素是社会经济因素。

    • 风电项目对潜在生态廊道的影响——基于MSPA-MCR模型

      2023, 43(9):3665-3676. DOI: 10.5846/stxb202112283683

      摘要 (330) HTML (216) PDF 9.72 M (727) 评论 (0) 收藏

      摘要:风电作为构建新型电力系统的主体,能够有效助力电力系统脱碳,是实现"双碳"目标的主力军。但风电规模化建设与生态环境保护之间的矛盾日益突出,风电项目对生态环境,尤其是对区域生态廊道及生态安全格局的影响急需厘清。以福建平潭陆上风电项目所在区域为研究单元,运用形态学空间格局分析法和最小累积阻力模型、重力模型等判别重要生态源地及潜在生态廊道,评估风电项目对潜在生态廊道连通性、重要性和结构性等影响。研究表明:(1)研究区生态源地主要位于生态价值高的森林公园及风景名胜区内。受风电项目影响,源地呈现破碎化趋势,核心区占景观要素百分比由79.53%下降至76.64%。(2)风电项目导致生态廊道畅通性降低,生态廊道的走向及长度发生显著变化,大大增加了生物迁徙的空间阻力。(3)风电项目弱化了生态源地之间关联性。核心廊道和次级廊道均减少了6条,且重要性强的生态廊道完全避开风电项目所在位置。风电项目建设之后生态网络流通性变差,网络更为单一、整体生态效能降低。本研究不仅从生态环境敏感脆弱区域的生态安全角度给风电项目建成区周边生态修复提供科学参考,也为未来风电项目选址及环境质量评估提供了重要的方法支撑。

    • 中国“水量”和“水质”生态足迹及可持续能力量化方法与实证研究

      2023, 43(9):3677-3688. DOI: 10.5846/stxb202203270749

      摘要 (131) HTML (184) PDF 7.34 M (497) 评论 (0) 收藏

      摘要:科学测度水资源和水环境可持续能力,对区域水资源管理具有重要意义。从"水量"和"水质"两个角度,对我国31个省域地区的"水量"及"水质"生态足迹、生态承载力和生态压力指数进行研究。结果表明:(1)2000-2020年,我国水资源生态压力指数均小于1,最高值为2011年的0.86,总体水量供给充足,可持续能力强;万元GDP水量生态足迹呈波动下降趋势,用水效率大幅度提升。(2)2000-2020年,我国水质可持续能力均较强,处于安全和较安全状态,水质生态盈余量约2亿hm2;人均水质承载力约为人均水质生态足迹的2倍,且万元GDP产生的污水量呈下降趋势。(3)人均水量生态足迹和万元GDP水量生态足迹的空间重心均位于甘肃省。水量及水质生态足迹高值区,均主要位于"胡焕庸线"西北部,而承载力高值区,主要位于青藏高原和我国南方地区。(4)我国水量可持续能力处于安全、临界状态和不安全的地区数,分别占55%、6%和39%;水质可持续能力处于安全、临界状态和不安全的地区数,分别占61%、3%和35%;水量及水质可持续能力较强和较弱的地区数之比,约为6 ∶ 4。研究揭示了我国水量及水质风险等级的区域差异,有助于为我国水资源管理及水污染防治提供科学依据。

    • 亚热带退化森林不同恢复方式对土壤团聚体胶结物质及稳定性的影响

      2023, 43(9):3689-3698. DOI: 10.5846/stxb202204211092

      摘要 (206) HTML (146) PDF 3.80 M (535) 评论 (0) 收藏

      摘要:退化森林的恢复一直是林业和生态学研究的热点。良好的森林土壤结构有助于林木生长发育,作为土壤最基本的结构单元,土壤团聚体组成和稳定性是衡量土壤肥力和质量的重要指标,其团聚结构的形成依靠土壤胶结物质。然而,土壤胶结物质与团聚体稳定性之间的关系尚不确定。为探明亚热带退化森林的不同恢复方式对团聚体稳定性的影响及其潜在机制,以自然恢复的次生林为对照(CK),选取了亚热带三种常见的人工林:一代杉木林(P1)、二代杉木林(P2)和黄山松林(P3),测定土壤团聚体稳定性及其胶结物质的含量,并分析了各胶结物质对团聚体稳定性的影响。研究发现:不同森林恢复方式显著影响了土壤pH值、碳氮比、速效磷含量、团聚体的组成和稳定性。所有森林类型中,三种人工林的团聚体稳定性显著高于CK,P2的大团聚体所占比例最大,团聚体稳定性最高。恢复方式显著影响了土壤游离氧化铁含量、菌根密度和易提取球囊霉素相关土壤蛋白(EEG)含量。团聚体稳定性与游离氧化铁含量、菌根密度呈正相关,但与EEG含量呈负相关。研究结果表明,亚热带退化森林的人工恢复比自然恢复更有助于增强土壤团聚体稳定性,土壤游离氧化铁、菌根密度和EEG是显著影响团聚体稳定性的胶结物质。

    • 极端干旱区多枝柽柳叶片功能性状及其与土壤理化因子的关系

      2023, 43(9):3699-3708. DOI: 10.5846/stxb202204070904

      摘要 (189) HTML (165) PDF 1.49 M (466) 评论 (0) 收藏

      摘要:叶片是植物获取资源的重要器官,研究其功能性状与环境因子的关系,有助于更好地了解植物对环境要素变化的生态适应性。以塔里木盆地北缘不同生境下(绿洲、过渡带、荒漠)典型荒漠植物多枝柽柳(Tamarix ramosissima)为研究对象,分析其叶片结构和生理性状在不同生境间的差异,建立叶片性状与土壤理化因子的相关关系,解析荒漠植物的生态适应性并揭示影响荒漠植物叶片功能性状的关键环境因子。结果表明:(1)多枝柽柳叶片功能性状具有不同程度的变异,其中叶片面积变异幅度最大(40%),比叶面积、可溶性蛋白含量等变异幅度最小(均为15%)。(2)多枝柽柳叶片厚度和叶片面积等结构性状以及叶片可溶性蛋白、脯氨酸、淀粉含量等生理性状在不同生境中均具有显著差异(P<0.05),其中可溶性蛋白、脯氨酸含量均在荒漠生境中达到最高。(3)多枝柽柳叶片部分功能性状之间存在显著的相关关系,其中叶片厚度、淀粉含量等与叶组织密度呈显著负相关关系(P<0.05),而叶片厚度与淀粉含量之间、可溶性糖含量与非结构性碳水化合物含量之间均呈极显著正相关关系(P<0.01)。(4)通过RDA排序分析发现,土壤速效磷含量、土壤含水量、pH、容重等土壤环境因子影响较大,对多枝柽柳叶片功能性状有较好的解释。研究表明多枝柽柳通过叶片功能性状变化以及性状之间协同-权衡的生态对策来适应极端干旱环境,土壤水分和速效磷含量是影响其叶片功能性状最关键的土壤环境因子,研究可为极端干旱区荒漠植被的科学管理、保护和恢复提供理论依据。

    • 马尾松和杉木人工林细根碳氮磷化学计量特征随土层深度的变化

      2023, 43(9):3709-3718. DOI: 10.5846/stxb202203250740

      摘要 (198) HTML (151) PDF 2.00 M (503) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究马尾松和杉木人工林细根碳(C)、氮(N)、磷(P)浓度及其化学计量比随土层深度变化的特征,于2011年4月在福建省三明市金丝湾森林公园陈大林业采育场内测定马尾松和杉木人工林五个土层深度(0-10 cm、10-20 cm、20-40 cm、40-60 cm、60-80 cm)细根的C、N、P浓度、比根长(SRL)及其土壤养分浓度,结果表明:林分类型显著影响细根C浓度,但对细根N、P浓度无显著影响,马尾松人工林细根C浓度显著大于杉木人工林。土层深度显著影响马尾松和杉木人工林细根N、P浓度,对C浓度无影响,细根N、P浓度随土壤深度的增加呈指数下降。马尾松和杉木人工林细根N、P浓度与土壤全氮(TN)、全磷(TP)浓度以及SRL均呈正相关。拟合直线表明马尾松人工林和杉木人工林细根N养分获取能力的不同,马尾松对N养分的获取能力更强,而杉木通过SRL获取养分的能力比马尾松更强,可能体现了两种人工林细根N获取策略的差异。马尾松和杉木人工林在不同土层细根N ∶ P比值(33.5±2.81、30.18±2.10)均大于16,表明两者均受P限制,但细根N ∶ P不受土壤N ∶ P和SRL的影响。马尾松和杉木人工林细根N和P浓度受土层深度的影响,与土壤养分和细根形态特征变化有关。

    • 日尺度下水热因子变化对青藏高原高寒草原生产力的影响特征

      2023, 43(9):3719-3728. DOI: 10.5846/stxb202112103509

      摘要 (165) HTML (219) PDF 4.47 M (471) 评论 (0) 收藏

      摘要:温度和降水变化显著影响高寒生态系统植被生长和系统功能。草地生产力作为草地系统功能强弱的重要体现,对气候变化,特别是温度和降水变化十分敏感。探究高寒草原生产力如何响应气候变化,对预测未来气候变化情景下高寒草地系统功能变化意义重大。前期研究大都从年或季节尺度探究气候变化对草地生产力的影响特征,缺乏更精细时间尺度的关联分析。本研究基于 1997-2020 年青藏高原高寒草原长期植被观测数据及相应气候资料,应用简单线性回归及偏最小二乘回归法(Partial Least Squares regression, PLS)探究了研究区草地地上净初级生产力对日尺度温度和降水变化响应特征。结果表明:(1)近24 a来研究区年平均气温和降水量分别以0.03℃/a和4.36 mm/a的速率显著升高;(2)近24 a来研究区草地生产力显著升高(增幅为5.24 g m-2 a-1),且与年平均温度和降水量呈显著正相关关系;(3)日尺度分析表明,不同阶段温度和降水变化对草地生产力的影响不同,其中5-8月和9-10月的温度及5-7月和9-11月的降水是影响研究区草地生产力的气候因子关键作用期,尤以生长季温度(5-8月)和降水(5-7月)变化影响更高,这表明生长季气候变化是该高寒草地生产力变化的主要驱动因素。总之,本研究指出近24 a生长季温度和降水量显著增加对高寒草原生产力具有重要促进作用,这意味着青藏高原暖湿化对高寒草原生态系统功能(草地生产力)影响不仅依赖于温度和降水变化的幅度,同时亦与温度和降水变化的方向和是否同步密切相关。

    • 全球不同气候带陆地植被净初级生产力变化趋势与可持续性

      2023, 43(9):3729-3743. DOI: 10.5846/stxb202205061255

      摘要 (215) HTML (334) PDF 16.65 M (548) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析全球不同气候带陆地植被净初级生产力(NPP)的变化趋势与可持续性,对于估算全球陆地生态系统的结构、功能和碳源(汇)具有重要意义。运用Mann-Kendall突变检验、Theil-Sen斜率估计、Hurst指数分析全球不同气候带陆地NPP的变化趋势与可持续性。结果表明:(1)全球陆地NPP有明显的地域分异规律,呈现低纬高、高纬低,沿海高、内陆低的特点。约48.79%陆地生态系统的植被NPP得到了改善,其中显著改善的面积占全球陆地生态系统的8.45%,主要分布在北美洲北部和中部、亚马逊河流域西部、刚果盆地、欧洲南部、印度半岛西北部、中国黄土高原;轻微改善的面积占全球陆地生态系统的40.34%,主要分布在南美洲中南部、亚洲东部和澳大利亚大陆东部。(2)各气候带NPP变化趋势和突变点表现为:热带、亚热带、极地带的NPP呈不显著下降趋势(R2=0.111,P=0.176;R2=0.144,P=0.120;R2=0.002,P=0.854),热带无明显突变点,亚热带突变点为2015年,极地带突变点为2005年;干旱气候带的NPP呈不明显上升趋势(R2=0.036,P=0.450),突变点为2009年;温带寒温带的NPP呈显著的上升趋势(R2=0.533,P=0.001),突变点为2014年。(3)各气候带NPP与降水、气温的关系为:干旱气候带、极地带NPP为水分限制型,热带、温带寒温带NPP为热量限制型,亚热带NPP受气温、降水影响不显著。(4)在未来一段时间内,全球陆地NPP呈减少的面积(51.31%)大于增加的面积(48.69%)。其中,干旱气候带、亚热带、温带寒温带的NPP呈减少的面积明显大于增加的面积,将是防止NPP退化工作的重点区域。以上研究结果可为国内外同行对比分析全球不同气候带陆地生态系统的碳源(汇)功能提供参考。

    • 北方地区典型林草地物候时空变化特征及其对气象因子的响应

      2023, 43(9):3744-3755. DOI: 10.5846/stxb202204261156

      摘要 (239) HTML (170) PDF 21.60 M (541) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究北方地区典型植被林地、草地物候特征及其对气候变化的响应,本文基于1982-2015年的GIMMS NDVI 3gv1数据集和气象资料,采用动态阈值法提取植被物候,应用线性回归和偏相关分析法分析林、草地物候时空变化特征及其与气候变化的关系。结果表明:(1)林地生长季长度(LOS)以0.32d/a的速率极显著延长,整体表现为生长季始期(SOS)以-0.18d/a极显著提前,生长季末期(EOS)以0.14d/a极显著推迟。林地SOS提前、EOS推迟和LOS延长的区域面积占比分别为93.3%、90.4%和96.3%。(2)草地LOS以-0.01d/a的速率不显著缩短,表现为SOS以-0.09d/a不显著提前,EOS以-0.10d/a不显著提前。SOS提前、EOS提前和LOS缩短的区域占比为67.5%、69.1%和50%。(3)林地SOS主要受冬末春初的气温升高和降水增加而提前,EOS受夏季气温升高、秋季以及冬末春初降水增加而推迟。(4)草地SOS主要受春季气温升高和短波辐射减少而提前,EOS受秋季气温升高和短波辐射减少而提前,草地物候与气象因子的响应时长小于林地。

    • 植被和梯田对黄土高原小流域泥沙连通性的影响

      2023, 43(9):3756-3765. DOI: 10.5846/stxb202204211096

      摘要 (186) HTML (162) PDF 13.60 M (459) 评论 (0) 收藏

      摘要:黄土高原经过长期水土流失治理,泥沙问题得到有效解决,但植被恢复和梯田修建对泥沙空间输移的影响尚未完全揭示。通过土地利用数据和Landsat影像确定梯田分布和植被覆盖情况,使用能表征植被和梯田对泥沙输移的阻滞作用的植被覆盖与作物管理因子和工程因子计算泥沙连通性指数(IC),分析泥沙连通性的时空动态变化,量化植被与梯田共同影响下黄土高原第三副区典型流域泥沙连通性。调整权重因子模拟不同情景下泥沙连通性指数的计算,分析植被与梯田对泥沙连通性的单独影响。结果表明由于植被快速恢复和梯田大面积修建,IC在35年间(1986-2020年)从-3.42到-9.17显著下降。情景模拟发现,在1986-1999年间,梯田为泥沙连通性减弱主要驱动因素,1999年后植被与梯田共同作用。植被影响下的IC从1986年到2020年下降73.05%,在1986-2020年间梯田影响下IC下降26.75%。在空间上梯田及高植被覆盖度区域呈弱泥沙连通性,中下游主沟及部分支沟区域为强泥沙连通性。总体而言,植被恢复和梯田修建减弱泥沙输移能力,流域输沙路径集中于主沟中下游及部分支沟区域。研究结果有助于深化黄土丘陵区小流域植被恢复和梯田修建影响下泥沙变化研究。

    • 内蒙古高原植物气孔性状的空间变异及其适应机制

      2023, 43(9):3766-3777. DOI: 10.5846/stxb202204090934

      摘要 (168) HTML (187) PDF 4.85 M (588) 评论 (0) 收藏

      摘要:气孔是植物与大气进行水气交换的阀门,调节着植物的蒸腾与光合作用。 因此,气孔性状的变异影响着植物功能,并能够反映植物对环境的适应。目前,内蒙古高原草地植物气孔性状的空间变异及其对环境的响应尚未被探究。于2018年在内蒙古高原草原区沿降水梯度设置了10个受人为干扰较少的天然草地样地,采集每个样地及周围的植物,并对每个物种叶片上、下表皮的气孔性状进行了测量和计算。结果表明:(1)气孔密度(SD)、气孔大小(SS)和气孔相对面积(SRA)的均值分别为262.29个/mm2、378.84 μm2和8.10%;下表皮与上表皮的气孔密度比(R.SD)、大小比(R.SS)和相对面积比(R.SRA)的均值分别为1.54、1.04和1.61。(2)由于草地生境开阔,气孔形态性状在不同生活型(草本与木本植物、一二年生与多年生草本)间没有显著差异(P>0.05)。(3)从草甸草原到荒漠草原,叶片SD和SRA减小,SS增大,气孔性状变异的主要驱动因素是年降水。(4)气孔综合指标SRA主要受SD驱动,降低叶片SD是内蒙古高原草地植物提高耐旱性的重要机制之一。(5)植物还可以通过降低气孔比来适应干旱胁迫,下表皮气孔是内蒙古高原植物气孔比降低的主要贡献者。研究结果有助于进一步了解草地植物叶片气孔独特的气候适应机制,还可为生态预测模型提供基础数据。

    • 荞麦、高粱根系分泌物对玉米根边缘细胞和根生长的影响

      2023, 43(9):3778-3788. DOI: 10.5846/stxb202204090929

      摘要 (149) HTML (185) PDF 5.65 M (527) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物的根系分泌物是植物根系与周围环境之间的化学媒介,通过传递特定的信息,调节根际微环境,影响周围植物的生长。玉米(Zea mays L.)和荞麦(Fagopyrum esculentum Moench)是农作物间套作体系中典型的不能搭配的组合,其障碍因素尚不清楚。以玉米为受体植物,采用根悬空培养的方法,研究了荞麦、高粱(Sorghum bicolor (L.) Moench)根系分泌物对玉米根边缘细胞和根生长的影响。结果发现,玉米根边缘细胞离体培养条件下,用荞麦根系分泌物中的小分子物质处理4、8 h显著诱导边缘细胞凋亡、死亡,细胞活率分别比对照降低了71.6%和72.3%;荞麦根系分泌物中的小分子物质对玉米根产生氧化胁迫,诱导根SOD、POD和CAT活性分别比对照高22.6%、33.9%和107.2%,根中超氧阴离子(O-.2)和脯氨酸含量分别比对照高33.9%和49.8%;荞麦根系分泌物中小分子物质的胁迫使根细胞膜透性增大,与对照相比升高80.0%,丙二醛(MDA)含量比对照升高31.5%;荞麦根系分泌物中小分子物质诱导根内源激素(IAA)含量降低,根系活力下降,根生长受到抑制,与对照比IAA含量降低44.2%,根系活力降低14.4%,根长减少36.9%;高粱根系分泌物对玉米根边缘细胞和根生长无显著的化感胁迫影响。由此可得,荞麦根系分泌物中的小分子物质诱导玉米根边缘细胞凋亡死亡,使其失去边缘细胞的保护作用,进一步诱导根产生氧化胁迫,诱导根内吲哚乙酸(IAA)含量降低,根的生长和发育受到抑制,这可能是玉米荞麦不能间套作的原因所在。

    • 采伐剩余物管理对杉木人工林土壤nosZ型反硝化细菌群落多样性的影响

      2023, 43(9):3789-3797. DOI: 10.5846/stxb202111153204

      摘要 (130) HTML (140) PDF 4.55 M (477) 评论 (0) 收藏

      摘要:反硝化细菌是土壤氧化亚氮(N2O)排放的关键因子。以杉木人工林为研究对象,设置4种采伐剩余物处理方式(RF:对照;RB:火烧;MT:粉碎;NR:移除),采用高通量测序技术,以nosZ为标记基因,测定了自2018年9月-2020年9月,2年期间土壤nosZ型反硝化细菌群落的组成和丰度。研究结果显示,4种采伐剩余物处理中的土壤nosZ 型反硝化细菌90%以上来自变形菌门,优势菌属包括固氮螺菌属、中慢生根瘤菌属、动胶菌属、伯克霍尔德菌属、嗜酸菌属、慢生根瘤菌属、假单胞菌属、固氮弧菌属以及无色杆菌属;样本间差异物种的显著性分析表明,在处理完成半年时,火烧相较于对照于β-变形菌纲水平显著增加了nosZ基因丰度;在处理完成一年时,火烧分别于红螺菌目、红螺菌科、固氮螺菌属水平显著高于粉碎;粉碎相较于移除在处理完成一年时,于γ-变形菌纲和产碱菌科水平显著增加了nosZ基因丰度;在处理完成两年时,粉碎处理的nosZ基因丰度在变形菌门水平显著高于对照和火烧。α多样性数据显示,处理完成一年时,粉碎处理相较于对照和移除显著增加了Shannon和Simpson指数;处理完成两年时,粉碎和火烧处理相较于对照显著降低了ACE和Chao1指数。杉木人工林4种采伐剩余物处理方式对土壤nosZ 型反硝化细菌群落的组成和丰度有显著影响,并随研究时间发生明显变化,这为全面了解人工林采伐更新方式下土壤氮循环过程中N2O排放的微生物机理提供了数据基础。

    • 毛乌素沙地杨柴灌木林恢复演替过程中土壤活性有机碳组分变化特征

      2023, 43(9):3798-3806. DOI: 10.5846/stxb202203310805

      摘要 (171) HTML (169) PDF 1.40 M (384) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤活性有机碳是土壤有机碳(SOC)的活性部分,是衡量土壤质量和健康状况的重要指标,能够反映植被恢复演替过程中土壤环境的早期变化。但在SOC贫瘠的沙地,长期恢复演替如何影响土壤活性有机碳组分尚不清楚。本研究以毛乌素沙地杨柴人工灌木林为研究对象,分别选取未造林(CK)与造林年限9 a、18 a和30 a的杨柴人工灌木林,探究毛乌素沙地杨柴人工灌木林恢复演替过程中土壤可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)、易氧化有机碳(ROC)和SOC变化规律。结果表明:(1)毛乌素沙地杨柴灌木林随恢复演替年限增加土壤固碳能力增强,但在恢复演替18 a时出现转折点,恢复演替18-30 a时土壤固碳速率相对减缓;(2)表层0-10 cm土壤DOC、MBC和ROC对恢复演替响应较为敏感,恢复演替过程中表层土壤活性有机碳各组分含量逐渐升高;(3)恢复演替年限并未对土壤活性有机碳占SOC比例产生显著影响,同时也未显著改变碳库活度。综上所述,毛乌素沙地杨柴灌木林恢复演替有助于土壤活性有机碳和SOC积累,但长期恢复演替是否持续对土壤活性有机碳固持产生积极作用仍需进一步研究。

    • 亚洲象生境长时序变化及其对人象冲突的影响——基于融合MaxEnt与HSI模型的生境适宜性评价方法

      2023, 43(9):3807-3818. DOI: 10.5846/stxb202205101297

      摘要 (270) HTML (313) PDF 12.50 M (514) 评论 (0) 收藏

      摘要:生境变化直接关系到物种种群维持与人类安全,揭示其长期变化规律及其对人类的影响,可为物种保护与生境恢复提供科学支撑。但因受物种活动点数据获取与位置精度的局限,鲜见濒危、危险物种的长时序生境变化研究。以人象冲突频发的西双版纳勐海-普洱澜沧地区亚洲象种群(勐海-澜沧象群)活动区为例,提出融合MaxEnt与HSI模型的亚洲象长时序生境适宜性评价方法,即基于荟萃分析筛选出的15个亚洲象生境评价因子,结合近期有限的物种活动点监测数据,利用MaxEnt得到生境评价因子的贡献率,再运用HSI模型计算生境适宜性指数;利用该方法制作出研究区1988-2020年逐年时序的亚洲象生境适宜性图,以分析亚洲象生境的时空变化,将其与亚洲象肇事数据结合,进而分析人象冲突与生境变化的关联。结果表明:(1)基于物种生境偏好不变的前提,融合MaxEnt模型与HSI模型的生境适宜性评价方法可应用于物种的长时序生境评价,且基于亚洲象活动点数据从动物对生境利用的生态学视角定量获取亚洲象对各生境评价因子的偏好程度,使生境评价结果具有良好的生态可解释性;(2)目前亚洲象适宜生境面积占研究区面积三分之一(4039.76 km2),其主要分布于河流(如澜沧江、南郎河和南览河)干流沿岸,且生境适宜性随离河流距离增加而下降;(3)1988-2020年,研究区亚洲象最适生境面积减少4.7%(568.48 km2),其中2000-2013年减少尤为严重,占3%(362.89 km2);亚洲象生境斑块的连通性均显著降低,其中最适生境斑块的连通性降幅最大;而生境斑块数量增长了10.8%,生境景观破碎趋势明显;(4)1988-2020年间,研究区亚洲象生境退化面积占比为9.11%(1094.21 km2),且亚洲象肇事引发的人象冲突主要发生在研究区中部的生境退化区;此外研究发现,人类活动与自然环境变化导致的生境退化和生境景观格局变化是影响亚洲象肇事的主要因素。因此,深入认识亚洲象生境长期变化趋势与过程,据此逆序修复或恢复生境适宜性及连通性,科学提升亚洲象生境质量,以寻求亚洲象种群维持与人象冲突缓解,从而实现人象和谐与生态文明。

    • 三江自然保护区自然和干扰湿地节肢动物群落组成和生态指示

      2023, 43(9):3819-3827. DOI: 10.5846/stxb202204251154

      摘要 (202) HTML (169) PDF 1.62 M (452) 评论 (0) 收藏

      摘要:节肢动物是湿地生物多样性的重要组分,在维持湿地生态功能,指示湿地环境变化中发挥重要作用。在2020年7月对黑龙江三江国家级自然保护区沼泽湿地的23个采样点进行节肢动物样品采集,运用统计方法分析人类活动干扰对湿地节肢动物数量、群落组成、多样性的影响以及节肢动物对人类活动干扰的指示作用。共采集到节肢动物10目47科1825只,主要以双翅目和半翅目昆虫为主。自然湿地节肢动物的多度是干扰湿地的4.27倍;生物多样性指数在不同湿地类型之间存在一定差异,节肢动物的物种丰富度在自然湿地显著高于干扰湿地(P<0.05),而Pielou均匀度指数在干扰湿地显著高于自然湿地(P<0.05)。人类活动干扰对湿地节肢动物群落组成影响显著,聚类和非度量多纬尺度排序(NMDS)显示,两种湿地类型节肢动物群落结构相似性较低。指示值法分析显示,自然湿地的指示类群为叶甲科、蚁形甲科、叶蝉科、蚜科、盲蝽科、摇蚊科以及姬蜂总科,干扰湿地未发现指示类群。综上所述,湿地节肢动物对人类活动干扰响应十分敏感,可以作为指示湿地健康状况的关键生物类群。

    • 圆柏大痣小蜂对祁连圆柏挥发物的触角电位和行为反应

      2023, 43(9):3828-3839. DOI: 10.5846/stxb202205171393

      摘要 (143) HTML (188) PDF 2.44 M (437) 评论 (0) 收藏

      摘要:圆柏大痣小蜂(Megastigmus sabinae Xu et He)是我国甘肃、青海和西藏等地祁连圆柏(Sabina przewalskii)球果的重要害虫,其危害严重影响了祁连圆柏的种子生产和育苗。为了筛选和鉴定圆柏大痣小蜂寄主定位相关的化学活性物质,利用动态顶空采集法和气相色谱-质谱联用技术(GC-MS,Gas Chromatograph-Mass Spectrometer)分析了祁连圆柏不同状态的球果和枝叶共5类挥发物样品成分,采用气相色谱-触角电位联用技术(GC-EAD,Gas Chromatography-Electroantennagram Detection)测定圆柏大痣小蜂对寄主挥发物的触角电位反应,利用Y型嗅觉仪测定圆柏大痣小蜂成虫对几种化学活性物质的行为反应。研究结果表明:5类挥发物中共鉴定到117种化合物,每类样品都含特有的植物挥发性成分,但其主要成分基本相似;有15种化合物能引起圆柏大痣小蜂的触角电位反应;圆柏大痣小蜂对其中的12种挥发物具有明显的趋向行为反应。3种共有成分月桂烯、桧烯和右旋萜二烯均对圆柏大痣小蜂具有吸引作用,一年生未产卵球果挥发物特有成分α-松油醇能显著吸引圆柏大痣小蜂雌成虫。由此推测月桂烯、桧烯和右旋萜二烯3种共有成分可能是圆柏大痣小蜂寄主定位时起关键作用的化合物,α-松油醇可能是圆柏大痣小蜂识别未产卵球果进行产卵定位的关键化合物。

    • >封底
    • 封底

      2023, 43(9):3840-3840.

      摘要 (80) HTML (0) PDF 1.25 M (329) 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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