
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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2024, 44(22):10001-10019. DOI: 10.20103/j.stxb.202308251833
摘要:由于全球气候变化和人为活动的影响,我国放牧地社会-经济-自然复合生态系统发生了复杂、深刻且剧烈的变化。青藏高原放牧地复合生态系统面积约占全国此类生态系统总面积的三分之一。它对气候变化极度敏感,同时又是少数民族牧民的主要聚居区。因此,该生态系统具有生态、经济、政治、文化等多功能性,对维护边疆稳定和民族团结有重要意义。对建国以来该复合生态系统的水热条件、植被质量、土壤状况、大气氧含量等自然组分的变化进行了系统性综述与分析,并进一步探讨其自然及社会-经济成因。结果发现,草地制度变迁和生态恢复工程的实施在一定程度上扭转了生态恶化趋势,但草地退化并未得到全面解决,且全球气候变化可能进一步增加高原生态环境变化的不确定性。此外,未来还应就如何应对草原鼠害;如何权衡野生动物保护与家畜放牧的矛盾;如何平衡传统文化传承与牧业现代化需求间的潜在冲突;如何应对缺氧环境对高原人畜影响等生态系统管理议题进行深入研究,以推动人-草-畜和谐共生,实现牧区可持续高质量发展。
2024, 44(22):10020-10030. DOI: 10.20103/j.stxb.202309151993
摘要:国际学界围绕着放牧生态系统管理理论展开了长期的争论,分化出古典放牧生态学派和新放牧生态学派。前者主张"按照承载力进行草畜平衡管理",又称为平衡性放牧生态学理论;后者主张"承载力概念无效,草畜动态由气候决定,放牧生态系统在本质上是不平衡的",也称为非平衡性放牧生态学理论。为了实现放牧生态系统的可持续管理,前者主张草地私有化,减畜和禁牧,实现草畜平衡;而后者主张维持草地公共产权,进行社区合作,维持畜群移动性。文献计量分析表明新放牧生态学派占据了统治地位。然而,大量实证研究表明放牧生态系统的非平衡性和平衡性是广泛共存的,而且二者的结合具有高度的时空异质性。因此,两个理论都有可取的和片面的要素,由此形成了"非平衡和平衡性共存"的新观点,可视为古典放牧生态学派的新发展。上述学术争论也波及我国的放牧地管理政策,但是按照上述理论进展,我国放牧管理政策不需要颠覆性重构,而是需要渐进调整。未来放牧生态系统管理需要重视该领域的最新理论进展,重视气候波动性,实现草畜的动态平衡,并维持畜群的移动性。同时,政策制定者要与时俱进和因地制宜的设计管理政策,避免"一刀切"推行单一的产权制度和管理政策。
2024, 44(22):10031-10043. DOI: 10.20103/j.stxb.202403130520
摘要:全球气候变暖导致干旱事件频发,干旱已经严重威胁农牧交错区社会-生态系统的健康发展。与此同时,受超载过牧干扰草原生态环境日益恶化,农牧交错区社会-生态系统面临巨大压力。为维持农牧交错区社会-生态系统的可持续发展,国务院于2002年、2012年和2016年相继实行草原禁牧政策、第一轮草原生态奖补政策和第二轮草原生态奖补政策。然而,政策实施以来违规放牧现象长期存在,农户违规放牧使草原生态系统受到影响,导致禁牧政策和草原生态奖补政策未能有效发挥作用,农牧交错区社会-生态系统依然面临系统崩溃风险。基于此,以草场沙化严重区域宁夏盐池县为例,基于多主体建模与仿真方法(Agent-based model,ABM)模拟农户放牧行为决策过程,分析不同干旱程度下,执法力度和邻里效应等社会规范对农牧交错区社会-生态系统的影响机制。为更合理的展示和模拟农牧交错区实际,本文结合2021年盐池县问卷调研数据、社会经济统计数据、部分文献数据以及草原监测数据等,对ABM模型中的参数进行设定,构建了用于模拟干旱干扰下农牧交错区社会-生态系统模型。结果显示:(1)干旱影响下农户收入呈先上升后下降的趋势,且农户收入最终低于初始状态。同时,随干旱概率的增加,草地生态系统退化趋势加剧。(2)总体而言,当草场面临干旱等自然灾害影响时,执法力度的增加并未有效保证社会-生态系统健康发展。具体表现为,当干旱来临时随执法力度的增加,农户收入能够维持在稳定的区间内,执法力度对农户收入产生的影响较小。并且,在不同干旱程度下执法力度的增强未能有效制止违规放牧行为,导致草地生态系统继续退化。(3)强邻里效应能够很大程度上影响农户行为决策,进而对农牧交错区社会-生态系统产生影响。当农户行为决策受周围农户影响很大时(即强邻里效应下),农户更容易实施违规放牧,致使草地生态系统受超载放牧和干旱影响,造成草地生态系统恶化。而从短期来看违规放牧导致农户生产成本大幅降低,从而提升了农户生产效益,增加农户收入。然而长远而言,强邻里效应下大量农户违规放牧,致使草地生态系统达到最大载畜量,草地生态系统恶化,农户转为舍饲养殖,农户生产经济效益下降,农户收入逐渐下降。
2024, 44(22):10044-10054. DOI: 10.20103/j.stxb.202403010427
摘要:饲草地建设对牧业可持续发展和草原生态保护意义重大。但基于牧户层面探讨饲草地建设对草原生态保护作用的研究尚不充分,不利于现行经营制度下的草地生态治理。基于内蒙古乌拉特中旗实地调查的牧户问卷数据,以草原植被覆盖度为指标,采用多元有序Logistic模型,探究饲草地建设对草原生态保护的作用;并基于典型嘎查归一化植被指数(NDVI)的空间数据,通过ArcGIS分析,对牧户问卷结果进行佐证。结果显示:(1)研究区61.2%的牧户建有饲草地,其中户主年龄大的和草地经营面积较小的牧户更倾向于饲草地建设;(2)建有饲草地的牧户占比越高,相应嘎查的草地植被覆盖越好,NDVI值也越高;(3)饲草地建设对草原生态保护存在经营规模的异质性影响,当牧户饲草建设地面积占其草地总经营面积比的0.6%即面积为1-1.67 hm2时,草原植被覆盖最好,表明其最利于草原生态保护。因地制宜确定饲草地的建设规模是通过饲草地建设促进草原生态保护的关键。
2024, 44(22):10055-10067. DOI: 10.20103/j.stxb.202310272337
摘要:认识内陆河流域植被净初级生产力时空演变特征及驱动因素对于流域的可持续发展具有重要意义。基于Carnegie-Ames-Stanford Approach(CASA)模型计算了1984-2015年内蒙古高原内陆河流域净初级生产力(NPP)并验证模型精度,运用Theil-Sen中值法、Mann-Kendall趋势检验和重心模型等方法分析NPP时空变化规律,运用pearson相关系数分析NPP与气候因子(降水和气温)之间的相关性,采用交叉小波方法分析降水、气温、厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)、北极涛动(AO)、太阳黑子(sunspot)对植被NPP的驱动作用。结果表明:(1)高原内陆河流域1984-2015年NPP年均值介于85.548 gC m-2 a-1(2007年)-130.344 gC m-2 a-1 (2012年),多年均值为103.737 gC m-2 a-1,2007-2012年NPP明显增加。(2)大多数地区表现为稳定状态,NPP极显著减少、显著减少、不显著减少、不显著增加、显著增加和极显著增加的区域面积占比分别为5.2%、3.2%、44.2%、37.8%、4.3%和5.3%。(3)高原内陆河流域NPP的重心主要分布在阿巴嘎旗和锡林浩特市的交界处,即高原内陆河流域偏东部地区,NPP重心在东北地区较多,占比为75%,这表明NPP在东北地区增速远高于其他地区。(4)降水对高原内陆河流域NPP影响较大,而气温对高原内陆河流域NPP影响较小。大气环流因子以及太阳黑子与内陆河流域植被NPP均存在相关关系,ENSO对植被NPP的影响最大。
2024, 44(22):10068-10082. DOI: 10.20103/j.stxb.202309182009
摘要:在全球气候变化和人类活动的双重冲击下,干旱半干旱地区的草地正经历着不可逆转的退化。为遏制草地退化,增强对草地生态系统的保护,有必要厘清干旱半干旱区草地生长状况的主要驱动要素。基于卫星遥感数据、气象资料和统计年鉴资料,研究1990-2015 年内蒙古草地生长的变化趋势,借助地理探测器来比较了不同驱动要素对内蒙古草地的影响程度,结合结构方程模型探讨内蒙古不同草地归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)变化的驱动机制。研究结果显示:(1)内蒙古地区草地退化和改善同步发生,在时间上,草甸草原NDVI以-4.88×10-4/a显著退化,荒漠地区NDVI以1.98×10-4/a速度增长;在空间上,有23%的草甸草原区的草地严重退化,有32%的荒漠草原区的草地显著改善;(2)自然驱动要素特别是降水等气候驱动要素,仍然是草甸草原、典型草原和荒漠草原的主要驱动力,但相对脆弱的草原荒漠区和荒漠区,人类活动也存在显著影响;(3)坡度和畜牧密度对不同类型的草地的影响均逐渐减弱,而土壤水分和温度对草的影响则均呈现增加趋势,其中温度对草地的影响的增幅较快;降水对草地NDVI的影响普遍表现出周期性变化,其他驱动要素则在不同草地类型中存在较大的差异性。(4)温度和降水直接影响草地NDVI,而地形因素和人类活动因素普遍通过中介效应对草地NDVI施加影响。期冀为内蒙古的草地保护提供有针对性的指导,促进草畜平衡和草地生态系统的可持续发展。
2024, 44(22):10083-10095. DOI: 10.20103/j.stxb.202311152487
摘要:自20世纪80年代开始,草场破碎化在北方牧区日益严重,成为承包经营制度改革后草原的重要特征。研究草场破碎化对牧民的实际影响,尤其是草场破碎化对牧户畜牧业生产经营的影响,可以为牧区后续土地政策的完善提供理论支持,并为牧区实现可持续发展提供更多依据。研究以半干旱牧区鄂托克旗与乌审旗为例,利用153个牧户的微观调查数据实证分析了草场破碎化对畜牧业效率的影响与作用机制。利用DEA-BCC模型和熵权TOPSIS法测算样本区域153户调研牧户的畜牧业效率和草场破碎化程度;将畜牧业效率分解为技术效率与规模效率,并采用Tobit模型检验草场破碎化程度与畜牧业效率的关系;将饲草料支出作为中介变量,通过中介效应模型评估草场破碎化对畜牧业效率的影响机制, 并对该机制的异质性以及对结论的稳健性进行检验。研究结果表明:(1)畜牧业效率受到草场破碎化程度的影响存在差异,随着草场破碎化程度的提高牧户的技术效率显著降低,而对于规模效率影响并不明显。(2)草场破碎化程度的提高会刺激牧户饲草料支出增加,进而降低畜牧业效率,该传导机制同样只对技术效率具有显著的负向影响。(3)利用NDVI数据进行异质性分析发现,草场破碎化对畜牧业效率的影响机制呈现出明显的异质性:植被覆盖率不同影响也不同,草场破碎化对于高植被覆盖率地区的畜牧业效率的负面影响更明显。所以,建议应重视草原生态保护,通过倡导牧民间集体行动、开展联户经营和推动牧民自治合作实现草场重新整合,从而缓解草场破碎化的影响。
2024, 44(22):10096-10105. DOI: 10.20103/j.stxb.202311062407
摘要:生态脆弱性评估主要包括综合指标法和单一指标法,但有关两种方法评估结果的一致性尚缺乏系统性的量化研究。以我国典型生态脆弱区——黄土高原为例,基于依据"暴露-敏感性-适应力"模型框架的综合指标法和以生态系统净初级生产力为指标的单一指标评价法,定量评估了生态脆弱性的空间分布格局及与其控制因子关系的一致性。结果表明:(1)两种方法得到的生态脆弱性分布格局整体类似,中度及以上等级生态脆弱区面积占总面积的58%-63%,且呈现向西北递增的趋势;(2)像元尺度上,虽然两种方法估算的生态脆弱性指数显著正相关(r=0.80,P < 0.001),但近一半像元(45%)的脆弱性等级存在差异,主要表现为单一指标法估算的生态脆弱性程度比综合指标法高一个等级,尤其在植被生产力相对较高的区域;(3)地理探测器模型分析表明,两种方法估算的生态脆弱性格局与驱动因子的关系整体一致,气候湿润程度与植被覆盖度均为主控因子,且年降水量和植被覆盖度的双因子增强交互作用具有最高的解释力,其对两种方法估算生态脆弱性格局的平均解释力高达85%。研究结果强调了两种方法评估生态脆弱性格局的一致性,但在植被较好区域可能存在一定差异。考虑到综合指标评估法存在指标计算复杂和结果年际波动大等问题,单一指标法可能是评估生态脆弱性分布格局更快速有效的方法。
林丽,李杰霞,李本措,兰玉婷,司梦可,张法伟,李以康,曹广民,樊博
2024, 44(22):10106-10118. DOI: 10.20103/j.stxb.202308311876
摘要:以相同地形及气候条件下高寒嵩草草甸关键稳态为研究对象,对其植物群落数量特征、家庭牧场经营管理特征进行调查分析,探讨家庭牧场植物群落数量特征同牧场管理之间的耦合关系,解析导致牧场植物群落特征分异的社会学和经济学根源,结果表明:(1)牧民的放牧管理同草地总生产能力及其年际间的稳定性存在关联关系,过度放牧可以导致植被生产能力降低,过低放牧强度会导致家庭牧场总收益降低。(2)研究区域绝大多数牧民控制草地处于牧草生产能力中等(优良可食性牧草产量(129.1±28.3)g/m2)、草地生产能力稳定性(植物群落地上生物量年际间的变异系数19.9%)较高和家庭牧场收益/投资比(1.69-1.74)较高的小嵩草草甸草毡表层加厚期。(3)家庭牧场经济行为符合小农场经济行为特征,研究区域家庭牧场草畜平衡补偿金仅占家庭牧场总收入的0.06%-1.25%,且该区草畜平衡补偿金同草地所处演替稳态无关。维持草地的高水平生态服务功能需要牺牲一部分牧场经济收入,导致牧民在牧场经营过程中更注重草地的生产服务价值。因此,牧民选择小嵩草草甸不同稳态作为该区主流植被是当地牧民对草地畜牧业生产成本和家庭收益权衡的结果。未来畜牧业生产及管理模式应从草地自身特征出发,依托技术和管理的创新,以提高草地生产资料、生产关系和生产力之间的匹配度,同时以增加草地单位面积生产附加值为目标,从根本上实现草地的可持续发展利用。
2024, 44(22):10119-10132. DOI: 10.20103/j.stxb.202404250932
摘要:叠加食草野生动物和人类需求驱使家畜牧食的放牧草地碳循环是食草动物-草地植物-土壤耦合系统吸收、储存和释放碳的过程。食草动物通过牧食、踩踏和粪尿归还等途径影响草地碳循环过程,但其发挥促进碳吸收和增加碳汇的正效应还是促进碳释放的负效应,仍然存在较大不确定性。鉴于此,通过文献综述阐明食草动物对草地碳循环过程的可能影响及作用机制,提出可能的未来研究方向,以期为青藏高原高寒草地碳循环过程与机理研究,及碳增汇管理提供基础。研究发现,虽然高寒草地净生态系统生产力和碳汇强度可观,但由于观测站点分布和草食动物等因素的影响,目前的结果可能存在高估固碳速率的情况,同时基于不同方法所得的结果也存在一定差异;特别在放牧条件下,高寒草地碳固存过程更为复杂,食草动物通过改变草地群落组成、植物多样性、生产力和地上/地下碳分配,显著影响草地植被碳储量和碳循环过程,这些影响同时还收到气候和土壤等多种因素的调控,具有复杂性和不确定性。目前对高寒放牧草地碳循环的研究仍然缺乏考虑食草动物再分配的影响和强度,同时对植被碳分配如何响应放牧强度的机制和认识、以及放牧管理对草地碳循环的影响机理仍然缺乏深入探究。因此,在未来研究中仍需要深入研究食草动物-植被-土壤之间的碳耦联机制,不断整合地面观测与过程模型模拟,发展针对草地碳汇功能管理模式及不同气候情景的遥感-生态过程模型,为未来高寒草地碳汇功能的演变趋势提出适应性的管理对策。
2024, 44(22):10133-10145. DOI: 10.20103/j.stxb.202311172504
摘要:高寒草地生态系统是青藏高原地区主体生态类型,支撑着当地牧民的生活和生产,同时也发挥着维持区域生态安全的重要作用。食草家畜是草地系统和人类社会紧密耦合的重要元素,其碳收支动态成为草地生态系统碳循环中的重要过程之一,但目前对食草家畜的碳收支及其动态并没有得到很好的量化。利用县级统计年鉴数据量化了青藏高原2000-2020年期间的食草家畜碳收支及去向,并与基于卫星遥感的净初级生产力(Net primary productivity, NPP)和可利用产草量(Available grass yield, GYA)进行了对比分析,得到如下结论:(1) 2000-2020年期间,青藏高原草地NPP总量和GYA总量分别为(153.88±17.96) Tg C/a和(26.40±3.19) Tg C/a,食草家畜碳摄入量(Intake carbon, ITC)为(31.08±0.98) Tg C/a(占GYA总量的118%)。(2) 青藏高原草地NPP、GYA、ITC均呈现显著增加趋势,但ITC占GYA的比值呈现显著下降趋势,并且这一比值在空间上存在异质性。(3) 食草家畜摄入碳量中有13.24 Tg C/a(约占ITC的43%)通过粪尿排泄排出,12.35 Tg C/a通过呼吸产热排出,0.96 Tg C/a以CH4形式排出,固存在家畜体内的碳是4.53 Tg C/a,而以畜产品向人类社会输出的碳是0.384 Tg C/a。从动物代谢生理层面量化了青藏高原食草家畜碳收支及其时空动态,对草牧业管理、草地碳增汇及全球变化生态学具有重要意义。
2024, 44(22):10146-10161. DOI: 10.20103/j.stxb.202311032394
摘要:温室气体排放量的增加是全球气候变暖的主要原因,其中畜牧业则是温室气体排放的重要来源。为推动畜牧业的发展并有效减少温室气体排放,青海省积极推进了生态畜牧业建设,以统筹协调生态保护和畜牧业的可持续发展。为厘清生态畜牧业能否在促进碳减排的同时保持经济效益,分析了2008-2018年青海省畜牧业CO2排放的演变特征,并采用Tapio脱钩弹性和对数平均迪氏指数法(LMDI)模型,对畜牧经济效益与畜牧CO2排放之间的脱钩关系及其驱动因素展开了研究。研究结果表明:(1)在青海省生态畜牧业政策的大力推行下,畜牧CO2排放量和畜牧业产值尽管均呈增加趋势,但畜牧CO2排放强度下降了48.05%,表明青海省畜牧业正在逐渐走上绿色低碳的高质量发展道路。(2)畜牧CO2排放量与畜牧经济效益之间呈现以弱脱钩为主的较理想状态,但易受区域自然禀赋、生态保护政策调整和市场价格的影响。这说明青海省畜牧业低碳发展具有较大潜力,建议持续加强生态畜牧业建设,提高抗风险能力。(3)在生态保护政策和生态畜牧业建设的背景下,畜牧业技术效率、产业结构和农村人口比例是推动畜牧CO2排放与经济效益脱钩的重要因素。为实现畜牧业高质量发展,研究提出了推进青海省畜牧业低碳发展的相应建议。以期统筹畜牧业在碳减排与经济效益之间取得平衡,为生态畜牧业发展的相关政策制定和决策提供科学依据。
2024, 44(22):10162-10177. DOI: 10.20103/j.stxb.202310242314
摘要:研究青藏高原高寒草地优势种及草地类型的未来空间分布变化对草地经营管理具有重要意义。基于物种分布数据和主要环境因子,采用最大熵模型(MaxEnt)模拟并分析了高寒草地优势种在当前和未来(2041-2060, 2061-2080)不同气候情景(SSP126、SSP245、SSP370、SSP585)下的潜在适宜区及其对气候变化的响应。结果表明:(1)MaxEnt对4类研究物种AUC值均 > 0.9,预测效果好。(2)早熟禾(Poa annua)类高寒草原主导环境因子是最冷季平均温度(bio11);紫花针茅(Stipa purpurea)类高寒草原、高山嵩草(Carex parvula)类和矮生嵩草(Carex alatauensis)类高寒草甸主导环境因子是年降水量(bio12)。总体而言高寒草地优势种分布受年降水量(bio12)、海拔(Elev)、平均温度日较差(bio2)及降水量季节性变化(bio15)共同驱动。(3)未来气候情景下早熟禾类高寒草原丧失的部分区域会转化为紫花针茅类高寒草原与矮生嵩草类高寒草甸适宜区,高寒草原优势种适宜区质心向西南方向迁移,早熟禾类潜在适宜区在中期(2041-2060)的SSP370情景及远期(2061-2080)的SSP245情景下扩张,其他情景下皆丧失;紫花针茅类的潜在适宜区皆扩张且在SSP370情景下扩张面积达到最大;高寒草甸优势种的潜在适宜区多为扩张趋势且质心向南迁移,仅在SSP585情景下会丧失。本研究不仅可以为保护该地区物种多样性和当地畜牧业生产提供方法参考,也为维持地域生态系统平衡提供理论支持。
林丽,兰玉婷,李本措,司梦可,樊博,张法伟,李以康,曹广民,李杰霞
2024, 44(22):10178-10188. DOI: 10.20103/j.stxb.202309222054
摘要:系统构件因子对干扰响应与适应过程是明晰生态系统稳定性维持及稳态转化的基础和核心,对退化生态系统修复研究具有重要的理论指导意义。以高寒嵩草草甸退化演替模式序列为研究对象,探讨不同演替稳态植物群落数量特征、土壤养分特征、下垫面特征同退化演替的协同变化关系,研究发现:(1)高寒嵩草草甸退化演替过程中植物、土壤、下垫面特征对退化响应具有异步性,其中起负反馈效应的因子对系统特征稳定性的维持具有重要意义,是导致系统特征出现平台期的主要原因。(2)由于高寒嵩草草甸不同构件因子对退化响应的敏感性不同,导致高寒嵩草草甸随退化程度的加深,对退化响应敏感的因子逐渐被非敏感因子取代,进而造成系统稳态的转化和系统总体特征在整个退化演替中的阶梯性变化。因此,高寒嵩草草甸构件因子对退化干扰的异步性响应过程和负反馈效应维持了平台期系统特征的相对稳定,但在退化演替过程中,随着维持系统特征稳定的非敏感性因子逐渐被取代,系统将发生稳态转化。
2024, 44(22):10189-10199. DOI: 10.20103/j.stxb.202310272335
摘要:受过度放牧和高原鼠兔暴发的双重扰动影响,青藏高原高寒草甸植物群落和土壤特征发生显著变化。以青海省河南蒙古族自治县克其河滩高寒草甸为研究对象,通过连续5年的控制试验,分析不同刈割强度和高原鼠兔密度处理对高寒草甸植被群落和土壤性质的影响。研究结果表明:(1)刈割和高原鼠兔两种处理干扰及交互作用显著影响植被高度和盖度(P < 0.05),随着年份的增加,植被群落盖度显著下降;不同年份间植被盖度,地上生物量,禾本科、莎草科、豆科、杂类草功能群重要值,植被群落Simpson指数、Shannon-Wiener指数、物种均匀度指数和物种丰富度指数存在显著差异(P < 0.05)。(2)随着年份与刈割强度的增加,土壤全氮、全磷表现为先增加后减少的趋势。年份、刈割强度及其之间的交互作用对土壤温度有显著影响(P < 0.05),重度刈割处理使得土壤温度显著提高(P < 0.05)。不同刈割强度和鼠兔密度影响下年份、刈割强度及其交互作用对草地全氮和全磷有极显著影响(P < 0.01)。高原鼠兔数量的增加显著降低了土壤pH,高密度干扰下较无鼠兔干扰pH下降了0.23,鼠兔密度对土壤全氮和全磷含量没有显著影响。中度刈割有利于退化高寒草甸植被和土壤的恢复,因此,通过控制放牧强度和高原鼠兔密度,正确识别草地放牧强度和鼠兔种群密度生态阈值,进行草地的合理管控,有利于草地畜牧业的持续高质量发展。
2024, 44(22):10200-10211. DOI: 10.20103/j.stxb.202311292603
摘要:为明确高寒牧区家庭厕肥是否对沙化地植被恢复具有促进效应,以若尔盖高寒牧区为对象,选择沙化地进行植被恢复,研究对比牧区家庭厕肥与牧区牛羊粪肥对植被恢复的短期促进效应,分析两种处理对植被恢复、土壤理化性质、土壤微生物、土壤酶活性的影响,探讨高寒牧区家庭厕肥对沙化生态恢复的适用性。研究结果表明:两种补肥都促进了植被的生长,短期内植被盖度提高超过60%,先锋草本燕麦能够形成有效覆盖;两种补肥都降低了土壤pH值,增加了土壤水分含量;两种补肥使土壤中碳、氮、磷养分含量显著增加,土壤全氮含量超过0.8 g/kg;两种补肥促进了土壤中微生物量碳、氮、磷含量增加,也增加了土壤酶活性,土壤脲酶活性增加了2-3倍。高寒牧区家庭厕肥短期促进沙化地植被恢复与传统牛羊粪肥功能相似,研究认为家庭厕肥适用于高寒牧区沙化地生态恢复。建议可以将高寒牧区改厕的家庭厕肥与传统牛羊粪肥配比施用,在进行标准化和无公害处理后应用于沙化生态恢复。
2024, 44(22):10212-10221. DOI: 10.20103/j.stxb.202405311255
摘要:随着国内对肉奶的需求日益增长,北方草原因载畜量逼近其生态承载力而难以继续扩大产能。在此背景下,积极推进南方生态草牧业的发展,对保障肉奶供应和缓解北方放牧压力至关重要。然而,南方草牧业发展潜力尚未得到充分的量化评估,其生产生态协调问题也亟待研究。因此,聚焦南方草牧业的生产与生态协同问题,选取我国南方8个省份,从市级尺度评估2000-2020年间的牧草供需状况,并探讨其对生态保育的潜在影响。研究结果表明,南方八省拥有丰富的草地资源,总干草产量高达4.49×1011 kg,尤其在云南、贵州与四川西部,这些区域的牧草产量占总量的73.50%。尽管南方草地总体饲草富余,约71%的市域呈现盈余状态,显示出生态草牧业的巨大发展潜力,但草牧业的发展也可能对生态系统服务产生不利影响。以云南省和四川省为例,共25个市域拥有较高的草牧业发展潜力,然而,这些地区生境质量较高,平均值达到0.52,而且在碳储量与产水量方面也表现出色,分别为837.24 g C/m2与515.66 mm。这意味着在这些区域推进草牧业发展的同时,将会削弱其生态系统服务功能。因此,建议对南方草地的生态草牧业进行顶层规划,选择水土保持和生物多样性保育压力小的区域发展草牧业,在生态系统服务重要的区域采取严格保育措施,以实现南方草牧业的生产和生态协同发展。
2024, 44(22):10222-10233. DOI: 10.20103/j.stxb.202402260393
摘要:中老跨境地区是生物多样性保护的重点区域,明晰边境地区跨境物种的生境分布格局及变化,对开展跨境合作及维持边境地区生物多样性具有重要意义。以云南勐腊、老挝北部三省为例,利用MaxEnt模型和HSI模型,结合野外监测的亚洲象活动点位,研究中老边境地区1985-2020年以来亚洲象的生境格局及变化特征,并评估跨境保护区保护成效。结果表明:(1)研究区内亚洲象生境面积约占85%,主要分布在东西两侧,中部区域的亚洲象生境主要位于中老跨境联合保护区内;1985-2020年,研究区内亚洲象生境面积减少了2.4%,其中最适生境减少最多(占4.51%);(2)1985年和2020年研究区亚洲象生境的冷热点区分布大致相似,冷点与热点区域面积各占约20%,并且热点区主要集中于低海拔地带;(3)联合保护区内90%的亚洲象生境受到了保护,其中约1/2是亚洲象适宜生境;1985-2020年,中老跨境联合保护区内亚洲象适宜生境面积增加了251.26 km2,保护区外的西侧区域存在大量亚洲象适宜生境,而部分亚洲象跨境活动通道的生境适宜性有所下降。因此,研究建议可将联合保护区以外西侧的大片亚洲象适宜生境纳入联合保护区进行管理,并对适宜性较低的跨境活动通道进行修复或拓展适宜性较高的潜在通道,为跨境象群的交流创造条件。研究结果有助于认识边境地区亚洲象的生境空间格局及其变化,为跨境保护工作的开展提供科学依据。
2024, 44(22):10234-10246. DOI: 10.20103/j.stxb.202312192756
摘要:城市鸟类多样性与其所在鸟类区系有密切关系,作为半独立类群,城市鸟类与周边自然类群通过扩散紧密联系,由此有必要从区域尺度认识城市鸟类多样性保护问题。应用数据透视表统计7个鸟类地理区21个样本城市鸟类多样性构成并分析其特征,从城市鸟类种属(科)比、食性类型结构及居留类型结构三个维度对其聚类,并依此进行地域型划分;应用Mantel检验分析影响城市鸟类多样性差异的驱动因素。结果表明,城市是鸟类生存的重要生境空间,仅样本城市即记录鸟类763种,占我国鸟类总种数的50.63%,但城市鸟类种数在高级分类阶元上数量较自然地域单一,其多样性更具脆弱性;城市鸟类食性以杂食性和虫食性为主,两者占77%,居留类型结构中留鸟占比最大,为总种数的36%;依据聚类结果城市鸟类多样性呈现10类"地域型",与我国7个鸟类地理区具有空间对应性。城市所在区域的自然环境因子是造成城市间鸟类物种替换的主导因素,而植物丰富度等城市自身环境条件是导致城市鸟类丰富度差异的重要原因。据此提出构建"地域型-城市-绿地"多尺度多层级保护体系,在策略层面地域型尺度需注重考虑各类型鸟类多样性特征的差异性,城市尺度主要着眼于城市鸟类类群和周边自然类群的扩散关系,而绿地尺度则是在上层策略框架下重点关注于植物丰富性等生境的营造。研究有助于加深对我国城市鸟类多样性总体特征的认识,并可为鸟类多样性保护导向的城市绿地营建提供参考。
2024, 44(22):10247-10257. DOI: 10.20103/j.stxb.202403140531
摘要:铁路沿线是人类和自然之间相互作用的重要生态交错区,铁路的不断延伸改变了非人类物种的自然环境,并且对它们的声环境产生了显著影响。考虑铁路噪声源强特性及地形地貌特征,基于CadnaA噪声仿真平台,建立铁路列车噪声传播预测模型,分析铁路噪声在沿线区域的传播规律、影响范围和频谱分布特性。基于掩蔽效应理论和临界比率,研究铁路噪声对鸟类声信号传播的掩蔽程度,并构建考虑多个因素影响下鸟类通信距离计算模型,计算并分析了鸟类探测、区分、识别、舒适交流四种听觉行为的最大传播距离。计算结果显示:铁路噪声在很大程度上会影响鸟类声信号的传播,鸟类各种听觉行为的传播距离明显减少。相关研究结果可为铁路工程的生态影响、生物声学研究及环保设计提供指导和参考。
吴佳忆,耿硕,冯春婷,申立泉,刘瑞,王功,祁军,路晓平,周鑫,桑珠扎西,孟秀祥
2024, 44(22):10258-10270. DOI: 10.20103/j.stxb.202401150132
摘要:自然保护地管理有效性评估是实现保护目标的重要手段。基于管理、生态和社会经济等多维度进行的自然保护地管理有效性评估有助于优化自然保护地的设计和管理,从而满足不断发展的需求。基于世界生物圈保护区十年评估构建自然保护地管理有效性评估框架及指标体系,以青藏高原东北缘的甘肃兴隆山国家级自然保护区为研究对象开展了管理有效性评估及分析。结果表明,兴隆山自然保护区管理有效性评分为82.68分,其管理有效性较高,但仍存在需要改进的问题。在管理基础、生态有效性、保护职能、发展职能和治理职能5项评估内容中,保护职能得分率最高(89.12%),发展职能得分率最低(78.72%)。护林员对基础设施与人员配置的评分显著较低;周边社区对经济发展、社区治理等指标评分显著较低。兴隆山自然保护区的管理主要存在资金保障问题,其管理实践受预算限制且收入与创收能力均较低,社区治理发展程度较低,科研能力和性别平等方面也存在不足。在未来的自然保护地管理中,建议兴隆山自然保护区等青藏高原东北缘区域的自然保护地加强社区治理、扩大资金来源、并积极建立自然保护地网络,政府也应从未来资金方面提供自然保护地与科研单位建立长期合作关系的支持,切实提高保护水平与管理有效性。
2024, 44(22):10271-10286. DOI: 10.20103/j.stxb.202311132467
摘要:以小兴安岭草本沼泽湿地、灌丛沼泽湿地、森林沼泽湿地为研究对象,选取1975、1985、1995、2005、2015年5个时间截面,利用标准差椭圆、地理探测器等分析方法探究小兴安岭三类沼泽湿地损失的驱动机制,研究表明:①1975-2015年小兴安岭草本沼泽、灌丛沼泽、森林沼泽湿地面积均减少,灌丛沼泽湿地沼泽率最低,草本沼泽面积损失最大;②三类沼泽湿地质心均不同程度地向西北偏移,森林沼泽质心迁移距离最长;③沼泽湿地损失具有时空分异性,1975-1995年沼泽湿地损失主要是人类活动干扰造成的,小兴安岭北部和中部沼泽湿地损失的主要驱动因素是耕地面积增加、放牧以及人口增长造成的;耕地面积增加、煤炭开采以及人口数量增长是小兴安岭南部沼泽湿地损失的主要驱动因素。1995-2015年自然环境变化对沼泽损失的解释力变大,年冻融厚度、年降水量等自然环境因素对沼泽湿地损失的影响逐渐增强。40年间,草本沼泽损失是人类活动干扰以及自然环境变化共同驱动的产物;④不同驱动因子间的交互作用促进沼泽湿地的损失。研究结果为我国北方高寒地区沼泽湿地的保护提供理论支撑。
2024, 44(22):10287-10299. DOI: 10.20103/j.stxb.202403270644
摘要:为明确天然林及其毗邻退耕还林地的地表甲虫群落结构及多样性特征,验证交错区边缘效应是否存在及其强弱,确定人工林在保护生物多样性方面的作用,为森林近自然经营提供指导。在2017-2018年的4-9月,以天然阔叶混交林(简称"阔叶混交林")及其毗邻人工红松幼龄林(简称"红松人工林")交界处为中心,向两侧延伸120m,并每隔30m设置1个样点,交错区为中心处样点及30m处样点,共设置3条样带,采用巴氏罐诱捕法持续诱捕地表甲虫。共采集地表甲虫6990头,隶属于30科124属178种,其中,阔叶混交林113种,交错区125种,红松人工林134种,3种生境共有物种79种。Hill多样性指数表明,3种生境的物种数、常见物种数和优势物种数均表现为红松人工林 > 交错区 > 阔叶混交林。步甲科Carabidae和花金龟科Cetoniidae个体数与物种数在不同生境中均差异显著(P < 0.05),埋葬甲科Silphidae个体数在不同生境中差异显著(P < 0.05),在同一生境内不同优势科个体数与物种数均差异显著(P < 0.05)。达乌里干葬甲Aclypea daurica、沟步甲Carabus canaliculatus、黑圆嗡蜣螂Onthophagus ater、黑斑锥胸叩甲Ampedus sanguinolentus、圆角梨须步甲Synuchus orbicollis个体数在不同生境中差异显著(P < 0.05)。Margalef指数和Shannon指数表现为红松人工林显著高于阔叶混交林(P < 0.05)。置换多元方差分析和非度量多维尺度分析结果表明,3种生境群落结构间差异显著(P < 0.05),相似性百分比结果表明,阔叶混交林和红松人工林平均相异度最高,其次为红松人工林和交错区,阔叶混交林和交错区最低,贡献大于0.01物种分别解释其48.18%、43.16%、39.64%的异质性。Jaccard相似性系数表明3种生境间地表甲虫物种组成均为中等相似。边缘效应指数表明研究区地表甲虫表现出较弱的正效应。天然阔叶混交林-人工红松幼龄林交错区内不同生境群落结构存在异质性,红松人工林地表甲虫多样性方面接近于阔叶混交林,说明人工经营林分可具有良好的生态效益,但群落组成上的差异表明红松人工林无法取代阔叶混交林。
2024, 44(22):10300-10308. DOI: 10.20103/j.stxb.202404210885
摘要:为探究不同径级油松的种内竞争与叶功能性状变化规律,以山西太岳山油松人工林为研究对象,将样地中油松按5cm的间隔进行径级划分,并在每个径级中选取3株油松进行叶片取样。测定了不同径级油松的种内竞争强度、比叶面积、叶干物质含量、叶氮含量、叶磷含量及其叶氮磷比。采用单因素方差分析检验不同径级间油松的种内竞争与叶功能性状的差异,并利用Pearson相关性分析油松叶功能性状之间的相关性。结果显示:(1)油松的种内竞争在不同径级间差异明显,种内竞争随径级的增加而减小。(2)油松的胸径与竞争指数二者之间呈幂函数关系(P < 0.01)。竞争指数随着对象木胸径增大而逐渐减小,当对象木胸径达到20cm以上时,竞争指数进一步减小并维持在较低水平。(3)面对不同的种内竞争强度,不同径级油松的叶功能性状表现出不同的适应性策略,小径级油松倾向于资源获取型策略,而大径级油松则倾向于资源保守型策略。(4)油松1年生叶与多年生叶的比叶面积与叶干物质含量、叶氮含量与叶氮磷比呈极显著负相关性,叶干物质含量与叶氮含量呈显著正相关性;1年生叶中比叶面积与叶氮含量在呈负相关性,而多年生叶中呈极显著负相关性;1年生叶中叶磷含量与比叶面积、叶氮含量无相关性,叶氮含量与叶氮磷比呈正相关性,而多年生叶呈负相关性、极显著正相关性与无相关性。表明1年生叶与多年生叶叶功能性状之间存在着不同的制约关系。因此在油松人工林管理中,应当充分考虑油松的种内竞争和不同径级的叶功能性状变化规律,为油松人工林的保护与管理提供参考依据。
2024, 44(22):10309-10321. DOI: 10.20103/j.stxb.202302210290
摘要:碱蓬是盐城滨海湿地土著物种,在生态功能维持中具有重要的意义。以盐城国家级自然保护区核心区为研究案例,以1983-2021年12期遥感影像为数据源,引入物理学库仑定律,分析芦苇群落和互花米草群落对碱蓬群落挤压的时空变化特征,结果如下:(1)芦苇、互花米草群落面积随时间呈线性增加,碱蓬群落面积呈先增加后减少的趋势。(2)芦苇群落对碱蓬群落的挤压力($\overrightarrow{F_{l j}}$)呈线性增加,并以1992年和2002年为节点分为3个阶段;作用点轨迹以向东为主,移动了约4700 m。互花米草群落对碱蓬群落的挤压力($\overrightarrow{F_{m j}}$) 先增加后降低,同样表现出3阶段特征;轨迹点向西移动了约700 m,向北移动了约270 m。芦苇群落和互花米草群落对碱蓬群落综合挤压力(F合)呈线性增加,作用力方向2002年之前,在NNE向的左侧,2002年之后,在NE向的右侧;轨迹点向东北方向移动,以向东移动为主。(3)RDA排序能够反映碱蓬群落面积与$\overrightarrow{F_{l j}}$ 、$\overrightarrow{F_{m j}}$ 、F合的关系,12个时期的碱蓬群落面积变量被F合按照"三二一四"顺时针分布在4个象限;被变量$\overrightarrow{F_{l j}}$ 、$\overrightarrow{F_{m j}}$ 按照"三四一二"的顺序分布在4个象限,阶段性特征明显。(4)多元回归结果显示,$\overrightarrow{F_{l j}}$ 对碱蓬群落面积的影响总体上大于$\overrightarrow{F_{m j}}$ ;景观格局指数ED、LSI、SHDI、AI与$\overrightarrow{F_{l j}}$ 、$\overrightarrow{F_{m j}}$ 、F合表现出较高的相关性。研究结果可为盐城滨海湿地生态恢复和世界自然遗产地的可持续建设提供参考。
2024, 44(22):10322-10335. DOI: 10.20103/j.stxb.202307021413
摘要:地质高背景值与工矿业的砷污染是我国和东南亚地区土壤重金属污染的突出环境问题,相对易吸收积累砷的空心菜是这些地区常年主要的叶菜和砷暴露的风险源。水分和肥料会影响土壤-作物系统中砷的转化迁移和累积,但有关水肥管控对轻中度砷污染菜地中多茬刈割的空心菜生长和砷积累的影响尚不明确。因此,试验选用实际生产中广泛种植的高产品种大叶空心菜,于淹水(WF)和干湿交替(AWD)的水分管理下分别施加尿素(Urea)、过氧化尿素(UHP)和有机肥(OF),在为期178d的盆栽试验期间,分别对各处理空心菜的地上部食用嫩茎叶连续刈割三茬,探究空心菜对砷的累积及土壤中砷迁移转化的影响。结果表明,不同水分与肥料组合及刈割次数都会显著影响空心菜产量和砷积累量。增加刈割次数使WF条件下第三茬空心菜地上部生物量比第一茬增加了11.23%-51.61%,总砷含量显著减少了57.24%-94.43%,空心菜转运砷的能力降低了2.4-18.05倍;在第三茬时,AWD-Urea和AWD-UHP处理地上部累积的砷低于国家食品安全限量标准,实现安全生产。总之,在中度砷污染菜地种植空心菜时,推荐前三茬以修复为主线,在WF-OF模式下种植;刈割三茬后,在AWD-UHP或AWD-Urea条件下安全生产。研究明确了水肥管理和刈割次数对空心菜积累砷的影响,为轻中度砷污染蔬菜地修复提供理论参考。
2024, 44(22):10336-10351. DOI: 10.20103/j.stxb.202309151996
摘要:中南半岛的植被碳汇在全球生态系统碳循环中扮演着重要角色,但关于该地区植被碳汇变化状况的研究相当有限,尤其在喀斯特生态脆弱区。采用改进的CASA模型和土壤呼吸经验方程,结合多种遥感数据对中南半岛喀斯特山区的植被净生态系统生产力(NEP)进行估算,并运用趋势分析、偏相关分析和地理探测器等方法探究了其时空变化和驱动因素。结果表明:(1)从植被NEP的时空变化来看,2000-2020年研究区的年均植被NEP呈波动下降,下降速度为2.66 gC m-2a-1,岩溶区降速最快,在老挝、越南和柬埔寨尤为明显,达到了4.11 gC m-2a-1;碳汇区的植被固碳总量降速较快,为5.17 TgC/a。(2)从植被NEP的驱动因素分析看,一是气温、降水量和太阳辐射的共同作用是影响植被NEP的主要气候驱动类型;二是绝大部分的土地利用变化导致了植被固碳总量的减少,另外,在林地和耕地不变的区域发现更大的植被固碳量下降;三是植被覆盖变化和海拔分布是影响植被NEP空间分异的主要自然驱动因素,土地利用变化、人口分布和土地开垦程度是主要人为驱动因素,并且各因子之间的交互作用均会增强。研究结果有助于了解该区域的植被碳循环状况,并为其开展恢复工作提供参考。
2024, 44(22):10352-10366. DOI: 10.20103/j.stxb.202312262822
摘要:气候变化显著影响干旱半干旱区植被的生长状态,认识气候对植被生长的影响至关重要,忽略时间效应可能会导致植被动态归因的偏差。结合Theil-Sen Median趋势和Mann-Kendall检验方法,查明额尔齐斯河流域2001-2020年间生长季归一化植被指数(NDVI)的变化趋势,采用多元线性回归模型探究植被状况对气候变化响应的时间效应,并进一步改进残差分析量化气候变化和人类活动对NDVI变化的贡献率。结果表明:近二十年来额尔齐斯河流域NDVI整体以0.0017/a的速率呈增加趋势,草地、森林和湿地的增长率分别为0.0019/a、0.0014/a、0.0068/a;降水对植被的影响平均滞后1.92个月,平均累积1.90个月,气温对植被的影响平均滞后1.70个月,平均累积1.57个月;考虑时间效应后,气候变化对NDVI变化的平均解释力提高了7.84%,总体贡献率为29.27%;北部阿尔泰山脉降水增加、气温升高带来的冰川融化促进植被生长,南部荒漠区域降水减少、气温升高导致蒸发增加抑制植被生长。研究考虑时间效应探究了额尔齐斯河流域植被动态对气温和降水的响应关系,为额尔齐斯河流域的生态保护提供更科学的数据基础。
2024, 44(22):10367-10376. DOI: 10.20103/j.stxb.202401140121
摘要:为明确气候变暖对蒙古栎林土壤碳排放的潜在影响,以三江平原蒙古栎次生林为研究对象,分析5-11月土壤呼吸组分对增温(1℃)和断根交互处理的响应。结果表明,增温使未断根组表层土壤平均升高1.35℃,断根组表层土壤平均升高0.65℃,表层土壤含水量平均升高0.02m3/m3(P < 0.05),土壤总呼吸速率增加11.9%(P < 0.05),土壤异养呼吸无显著变化(P > 0.05)。各月份土壤异养呼吸速率占土壤总呼吸速率的比例均达到50%以上。土壤温度与土壤总呼吸速率、土壤异养呼吸速率均呈现指数正相关关系(P < 0.01),土壤体积含水量与土壤总呼吸速率、 土壤异养呼吸速率呈现线性负相关关系(P < 0.01)。增温会导致土壤呼吸温度敏感性(Q10)降低,其中土壤总呼吸Q10值降低0.45,土壤异养呼吸Q10值降低0.39。不同月份Q10存在差异,其中9月份最高,其次为8月份和10月份,11月份最低。双因素方差分析表明,以增温、断根为自变量时主效应存在(P < 0.05),二者无显著交互作用(P > 0.05)。模拟气候变暖初期蒙古栎林土壤总呼吸速率会显著升高,增加的土壤碳排放会进一步促进气候变暖,不同季节土壤呼吸速率升高幅度存在差异,夏季土壤碳排放要高于其它季节,而Q10则是于夏季和秋季的过渡时段更高。
2024, 44(22):10377-10390. DOI: 10.20103/j.stxb.202401200178
摘要:为了探讨灌溉、耕作和施氮对旱地农田土壤生态化学特征的影响,基于2019-2023年的3因素裂-裂区田间定位试验,设置主区为不灌溉(I0)和一次灌溉(I1)两个灌溉水平;裂区为翻耕(PT)、旋耕(RT)、深松(SS)三种耕作方式;裂-裂区为四种施氮模式,施氮时期因灌溉而异,I0下全部基施,I1下50%基施、50%灌溉前追施,但施氮量都分别为0(N0)、120(N120)、180(N180)和240(N240)kg/hm2,研究了2023年小麦成熟期0-100 cm整土及各土层土壤总碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其生态化学计量比。结果表明:(1)对于0-100 cm土层整土,I1与I0相比,土壤TC、TN和TP含量分别降低35.1%、15.0%和2.4%,C : N、C : P和N : P分别降低14.7%、24.6%和10.5%;除土壤TN含量和N : P外,土壤其他养分含量及其生态化学计量比在耕作方式间存在显著差异;随施氮量的增加,土壤TN和N : P呈现先增加后稳定的趋势,但土壤TC、TP、C : N和C : P无显著变化。(2)灌溉、耕作和施氮对土壤养分含量及其生态化学计量比的影响效应因土层而异。I1显著降低0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm、60-80 cm和80-100 cm土层土壤TC和TN含量,但土壤TP含量仅在60 cm以下土层显著降低。其中,与I0相比,I1下土壤TC含量在各土层的降低幅度均随土层深度的增加而增大;土壤TN的降低幅度则随土层深度先降低后增加。SS较RT和PT能够提升各土层TC和TP含量,且提升幅度随土壤深度增加而减小。灌溉和耕作影响各土层的C : N和C : P,但灌溉仅对40 cm以下土壤N : P有显著影响。施氮对土壤TN含量的影响随土层加深而减小,且不影响除土壤TN含量和表层土壤C : N外的土壤养分含量及其生态化学计量比。(3)耕作和灌溉是影响旱地农田土壤养分和其生态化学计量比的主要因素,其贡献率分别为59%和19%,且灌溉可使耕作间的差异减小。总之,一次灌溉虽降低土壤TC、TN和TP含量及其比值,不利于土壤养分的维持,但其配合深松和施氮量180 kg/hm2可保障土壤肥力,实现旱地农田可持续发展。
2024, 44(22):10391-10400. DOI: 10.20103/j.stxb.202402200353
摘要:土壤分离是土壤侵蚀的初级阶段,受植物根系、生物结皮的生长等影响,可能存在明显季节变化。而南方红壤丘陵区水热资源丰富,生物结皮在林下广泛存在,势必会影响林下水土流失过程。以红壤丘陵区樟树林和油茶园内苔藓结皮为对象,研究了苔藓结皮土壤分离能力季节变化特征及主控因素。结果表明:(1)苔藓结皮表面特征随季节变化显著,水热条件适宜时,苔藓结皮表面特征发育良好;降雨减少干旱时,苔藓结皮开始退化。(2)随着苔藓结皮盖度、厚度、株高和黏结力增加,土壤抗蚀性能增强,土壤分离能力下降;细沟可蚀性与土壤分离能力变化趋势一致,均随苔藓结皮发育程度增加而减小;干旱时苔藓结皮退化有滞后效应,土壤分离能力迅速增大后再缓慢增大。(3)采用水流剪切力、结皮盖度、土壤黏结力等来模拟土壤分离能力的季节变化,通过拟合方程可以较好地解释区域内经果林下苔藓结皮发育对土壤分离能力的季节变化,模型精度(NSE=0.728)表明该模型在预测和解释土壤分离能力变化方面具有较好效果。研究苔藓结皮季节动态及分离能力变化可为南方红壤丘陵区的水土流失防治提供重要的科学依据。
2024, 44(22):10401-10410. DOI: 10.20103/j.stxb.202403060459
摘要:草原区风蚀坑的出现,加速了草地沙漠化进程,对草原生态系统平衡产生严重威胁。已有关于沙质草原风蚀坑的研究主要集中在现状风蚀坑的形态、规模及机制研究,缺乏区域尺度一个完整发育周期风蚀坑形态变化的研究。基于此,以锡林郭勒沙质草原区大河口镇风蚀坑为研究对象,以美国锁眼卫星数据和中国高分一号卫星数据为数据源,采用ENVI 5.6影像数据处理软件和ArcGIS 10.5数据提取分析软件提取1962-2023年共六期风蚀坑形态数据,并进行了区域尺度长时间序列风蚀坑形态变化分析。同时选取了锡林郭勒沙质草原发育典型的独立型和复合型风蚀坑,采用景观格局指数法和椭圆几何参数定量描述法,探讨了近60年风蚀坑的形态演变过程。研究发现,1962-2023年风蚀坑斑块面积变异系数、平均斑块形状指数和平均斑块分维数均显著增加,研究区该时间段有大型风蚀坑发育;风蚀坑总体发育规律为坑体向坑后边缘扩展,积沙体沿盛行风向延伸,形态从卵圆形到碟形再到槽形坑;该区发育典型的独立型和复合型风蚀坑面积及长短轴长度随时间推移呈现波动变化趋势,复合型风蚀坑A长轴和短轴长度分别增加722.78%和150.43%,演化过程经过裸地沙斑、活跃发展和固定消亡三个阶段,该类型风蚀坑在以上三个阶段均有重新活化的可能性。通过对锡林郭勒沙质草原风蚀坑形态演变的研究,其研究结果可以为草原风蚀坑治理和草地沙化防治、草地资源可持续利用提供理论依据和数据支持。
2024, 44(22):10411-10426. DOI: 10.20103/j.stxb.202302160261
摘要:科学评价青藏高原粮食供需平衡时空格局演化及其影响因素,是保障青藏高原粮食安全和农业可持续发展的基本前提,对巩固边疆、促进少数民族地区经济发展和社会稳定具有重要的战略意义。综合采用消费统计法、产销平衡指数、空间趋势面分析和OPGD模型,探究1990-2020年青藏高原粮食供需平衡格局时空变化过程及其影响因素,探讨提高青藏高原粮食安全和农业可持续发展的政策建议。研究结果显示:1990-2020年青藏高原粮食自给率由106.53%提高至120.21%,区域整体粮食供求关系由紧平衡向供需平衡过渡,但粮食供需格局区域差异显著。粮食短缺和严重短缺类型区交叉分布于藏北高原、青海高原、甘南高原、柴达木盆地西部及川藏高山峡谷区等地区;青藏高原粮食产量空间分异主要受自然条件地域分异、要素投入差异和经济发展差距影响,且经济因素与要素投入具有协同增强效果;收入水平、食物可达性、食物消费结构、人口结构对青藏高原粮食消费空间分异的解释力依次减弱。建议从粮食产销合作、农牧合作、种植结构调整、完善内外交通基础设施和地方粮食储备等方面提高青藏高原粮食安全水平。
2024, 44(22):10427-10441. DOI: 10.20103/j.stxb.202403030430
摘要:生计主要包括政策保障、能力和资产三个维度。生计是人类生存之本,了解生计状况是评估人类福祉、开展社会治理的基础,特别是在人类生产生活受环境影响强烈的农业国家。然而,目前广泛使用的可持续生计、恢复力生计和脆弱性生计等评估框架,时常将不同维度的生计指标混淆在一起,制约了对生计问题的全面认识以及针对性的政策制定。研究借鉴了Carney对生计的定义,以"生计"和"对生计的保障"为出发点,构建了一个新的多层级、多维度的可持续生计评估框架,包括政策保障(国家层面的可持续性)、能力(个体层面的可持续性)和资产三个维度,共计16个指标,开展全球农业国家多维度可持续生计评估与提升策略研究。结果表明:(1)2019年全球农业国家可持续生计状况整体良好,但各维度得分差异较大,政策维度平均(57.72±14.68)分,能力维度平均(76.67±20.32)分,资产维度平均(18.41±13.01)分;(2)从2001至2019年的进展来看,能力维度的进展相对突出(平均增加17.46分),政策和资产维度的进展几乎停滞(平均增加0.97分和1.77分);(3)不同收入水平国家的可持续生计状况存在显著差异,欧洲等高收入国家的生计状况显著优于其它地区((65.77±7.70)分,P < 0.001),非洲等低收入国家的生计状况较差((37.24±9.10)分,P < 0.001);(4)中低收入国家应加大教育投入、提升居民生计能力,低收入国家应加强政策保障,具体包括完善公共设施、改善公共卫生、降低失业率、提供技能培训等。多数非洲国家的政策维度发展停滞不前甚至出现倒退,影响居民的能力发展和资产积累,进而严重制约其生计的可持续性,决策者应予以重视。通过区分生计的不同维度,研究全面分析了不同发展阶段国家可持续生计面临的具体挑战,因地制宜地提出了政策建议,为全球可持续生计研究提供了新思路。
2024, 44(22):10442-10451. DOI: 10.20103/j.stxb.202307301632
摘要:科学识别生态源地是构建区域生态安全格局的前提,对保持生态系统服务功能稳定、维护现有景观完整以及保障城市居民健康等具有重要意义。内蒙古作为构筑我国北方生态安全屏障关键环节的重要地区,在气候平衡、水量调节、维护生物多样性和保持水土等方面发挥着重要作用。然而,近年来受人类活动影响,内蒙古生态退化问题多有发生,影响区域生态安全与可持续发展。因此,以内蒙古为例,在对生态固碳、生境质量、产水服务和土壤保持服务功能评估的基础上,通过Zonation模型分析其生态重要性高低的景观嵌套序列,并识别内蒙古的生态源地。评估结果表示四类生态系统服务虽都表现出东高西低的空间分布特征,但中部的分布差异较大,并且中部地区的产水服务和土壤保持服务较低。模型分析结果表明内蒙古生态源地面积共353032.4km2,其中内蒙古一级生态源地面积为118040.3km2,主要分布在呼伦贝尔高原和大兴安岭南部等区域,二、三级生态源地依次分布在一、二级生态源地的外围。生态源地与生态红线的叠加分析结果显示,当前有157444.9km2的生态源地在现有生态红线内,占生态红线总面积的44.6%。未来需考虑如何将生态源地保护优先级识别结果与现有生态保护红线相结合,并针对区域的实际情况,分级分类制定管理规则和策略,促进区域生态安全保障工作的开展更为高效。本研究可为内蒙古及其他干旱区生态安全格局的合理构建奠定基础,为助力国土空间生态可持续提供对策和建议。
2024, 44(22):10452-10470. DOI: 10.20103/j.stxb.202309121966
摘要:为探索传统工业集聚城市"屡振不兴、屡振难兴"的症结,从破解困局的可持续发展视角出发,以辽中南工业基地为例建立综合评价指标体系对其2007-2021年的可持续发展水平进行评估,采用基于变异系数熵权法的指标加权求和技术,引入耦合协调度模型、障碍度模型,并将复杂适应系统(CAS)理论嵌入分析过程,将定量与定性研究相结合,全面评估辽中南工业基地的可持续发展情况。研究表明:(1)辽中南工业基地可持续发展水平具有显著的阶段性,如今正处于经济发展的回暖阶段,但可持续性水平依然较弱。(2)经济发展是制约该地区可持续发展的短板,环境质量为优势可持续类型,这种现象为理解"负脱钩"或"弱脱钩"现象提供了切入点。(3)可持续发展和耦合协调度水平空间两极分化严重,区域不平衡性显著,自北向南呈现高-低-高的演化特征,具有空间异质性;耦合协调度水平有协调向好趋势,正处于勉强协调向初级协调的过渡阶段。(4)经济实力和基础设施建设较孤立与分散是经济发展与民生福祉系统的主要障碍,实现资源短缺与低效利用之间的动态平衡并确保自然绿地的开发适度性是促进资源与环境可持续发展的重要着力点。(5)面对城市发展进程中的复杂交互式挑战,要将政府的适应性管理、企业的适应性变革和当地居民的主体适应性有机结合,推动科学技术与政策调整相互促进,进而实现可持续发展的良性循环。
2024, 44(22):10471-10485. DOI: 10.20103/j.stxb.202402240388
摘要:生态网络韧性是生态系统面对不确定性扰动的抵抗、恢复及适应能力,是生态系统研究的热点。从生态安全格局视角构建"水资源-水土保持-沙漠化-生态系统质量"生态安全格局评价体系,识别生态源地,应用MCR模型提取廊道,分析黄土高原生态安全格局特征;应用引力模型构建生态网络,分析黄土高原生态网络韧性特征和核心节点影响广度和强度;应用网络鲁棒性模型模拟不同情境下黄土高原生态网络韧性变化。结果表明:(1)黄土高原生态源地和廊道空间异质性显著,北部密集南部稀疏,呈东北-西南走向的带状分布,核心源地主要分布在高原北部的内蒙古自治区和榆林市;(2)黄土高原生态网络呈组团模式,网络传输效率较高,网络联系呈现邻近效应和偏好依附效应;网络结构层级性显著,核心节点对网络的控制及辐射带动效应强;(3)蓄意攻击和随机故障情境下,黄土高原生态网络连通鲁棒性和脆弱鲁棒性均显著下降,但网络连通性下降更显著,网络易破碎,生态网络脆弱;蓄意攻击情景下网络韧性下降更显著,核心节点对生态网络控制及辐射带动效应强,影响范围广、强度大。保护核心源地,加强边缘源地间的联系,形成密集的多核心组团式生态网络,提升黄土高原生态环境质量。
2024, 44(22):10486-10498. DOI: 10.20103/j.stxb.202312122708
摘要:识别城市景观格局演变的驱动因子,是更好地理解城市景观动态格局、过程及其影响的关键,对于城市景观格局优化与预测、城市空间规划和政策制定等均至关重要。系统梳理了城市景观格局演变的驱动因子;归纳了城市景观格局变化驱动因子定量分析模型,包括基于经验的统计模型和基于过程的动态模型;阐明了全球、国家、城市群和城市等不同尺度下城市景观格局演变驱动因子的时空和尺度异质性特征,以及不同驱动因子的直接和间接效应。提出了城市景观格局演变驱动因子的未来研究方向。
2024, 44(22):10499-10511. DOI: 10.20103/j.stxb.202401220188
摘要:生态阈值是指生态系统结构、属性或功能在一定时间或空间尺度上从一个稳定状态向另一个稳定状态发生转变的突变点,常作为综合生态系统管理的关键性指标。深入了解其概念原理,对生态系统综合管理、生态安全预警具有重要作用。系统阐述了生态阈值的概念、生态系统转换的概念模型、生态阈值类型的划分及生态阈值的研究方法,分析并总结了不同生态阈值研究模型的适宜应用条件和优缺点,并对未来生态阈值研究提出建议:(1)加强生态系统阈值定量化评估方法的探索,旨在减小阈值量化的误差;(2)探究空间尺度转化、多驱动因素交互作用对生态阈值的影响,建立不同时空尺度、不同生态系统类型阈值转换数据库;(3)在未来将生态阈值应用到实际综合生态系统管理中,并从管理者及科研工作者角度提出相应实施建议。
2024, 44(22):10512-10523. DOI: 10.20103/j.stxb.202406121362
摘要:在全球气候变化加剧及中国城市化进程加速的背景下,城市生态风险的管理日趋受到关注。面对日趋复杂且无法完全规避的生态风险,主动的适应性管理和全过程动态监测是应对风险的关键。当前的适应性管理体系较为分散,且对城市生态风险全过程综合管理的研究较少,亟需形成统一规范的理论框架。在综述并总结国内外城市生态风险管理及适应性管理研究进展的基础上,提出了全过程的生态风险适应性管理框架。基于适应性理论的"潜力-连通度-韧性"三维模型和适应性循环的四个阶段"开发、保护、释放、重组",开展对生态风险与城市发展阶段及相应的管理措施之间的动态响应关系的研究。框架包含三层循环,内层为生态风险适应性管理的四个步骤,包括问题形成、适应性理论三维框架分析、生态风险表征与适应性阶段识别、风险适应性管理。中层为全过程管控机制,统筹考虑灾前预警、灾中应对和灾后恢复的全过程生态风险管理。外层为适应性管理的最终目标,即建立"接纳风险、主动适应、韧性发展、动态循环"的复杂适应系统。该框架通过将生态风险管理从特定适应性能力转移到多种适应性能力的协同与权衡,设计了一个能够吸收和适应未来干扰的系统。从生态风险指标体系的构建、生态风险的定量预测、生态风险管理系统的建立及全过程的适应性决策等方面讨论了研究前沿,以推动我国全过程生态风险适应性管理的研究,有助于确定城市未来发展路径并实现可持续发展。
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