三峡库区植被生物量和生产力的估算及分布格局

三峡工程对三峡库区的生态环境将会产生巨大影响,对库区生物量和生产力的本底研究具有重要的科学意义和历史价值.以108块临时样地及森林资源清查数据为基础,对三峡库区植被生物量和生产力进行估算,结果表明:(1)三峡库区植被总生物量和年生产力分别为1.17×108t、1.77×107t,占全国森林植被的0.91%和3.62%,均高于全国平均水平;(2)三峡库区马尾松林生物总量最多,达到4.14×107t,常绿阔叶林单位面积生物量最高,为85.60t hm-2;(3)竹林的NPP最高,为10.10t a-1 hm-2,柏木林最低,仅为4.21t a-1 hm-2;(4)三峡库区植被平均生物量和NPP均呈现"东高西低,北高南低"的分布格局,与经纬度没有明显相关性;(5)森林植被平均生物量随着海拔上升而增加,在海拔为1500～1800m范围内达到最大值59.05t hm-2,随后迅速下降.(6)NPP随海拔变化呈现"先减后增随后又减"的规律,最大值出现在900～1200m区段,为7.07t a-1 hm-2;(7)库区海拔在300～1500m间的森林植被总生物量和总生产力分别为8.15×107t和10.38×106t a-1,占整个库区的83.58%和83.83%.     

小兴安岭十种典型森林群落凋落物生物量及其动态变化

在小兴安岭地区选取10种典型森林群落分别设置样地,研究该地区不同群落类型凋落物的年产量、月动态变化以及组成特征.结果表明:10种群落类型中年均凋落物量大小依次为椴树红松林(4.08t· hm-2·a-1)＞蒙古栎红松林(3.83 t·hm-2·a-1)＞云冷杉红松林(3.55 t·hm-2·a-1)＞云冷杉林(3.44t· hm-2·a-1)＞枫桦红松林(3.43t·hm-2· a-1)＞山杨次生林(3.26 t·hm-2·a-1)＞白桦次生林(3.04 t·hm-2·a-1)＞枫桦次生林(2.96 t·hm-2·a-1)＞杂木林(2.95 t·hm-2·a-1)＞白桦落叶松林(2.91 t·hm-2·a-1).凋落物各组分中均以落叶为主,约占凋落总量的60％以上,枝仅占凋落量的5.7％-9.4％.凋落物月动态模式主要有两种:单峰型的有蒙古栎红松林、椴树红松林、枫桦红松林、枫桦次生林、山杨次生林、白桦次生林、杂木林,高峰期在8-10月份;双峰型的有云冷杉红松林、云冷杉林、白桦落叶松次生林,前两种群落的凋落高峰期在4月和9月,后者高峰期在8月和10月.不同群落类型年凋落量差异显著,原始红松林凋落量高于天然次生林,且凋落高峰出现时问以及各组分所占比例与群落类型有关,同时也与树种生物学特性有关.     

山西油松人工林生态系统生物量、碳积累及其分布

油松是我国北方主要的造林树种之一,准确估计油松人工林生态系统的生物量及碳储存对研究区域人工林的碳储功能具有重要意义。本研究采用固定样地方法对38年生油松人工林的生物量、碳贮量及其空间分布进行测定,并估算了其净生产力与年净碳固定量。结果表明:(1)油松单木生物量与胸径和树高之间均存在着紧密的相关关系。林分平均生物量为145.35t.hm-2,其中乔木层为123.98t.hm-2,占林分生物量的85.30%。(2)油松人工林生态系统各组分碳含量为:树干0.5032gC.g-1,树皮0.4887gC.g-1,树枝0.5414gC.g-1,树叶0.4774gC.g-1,树根0.4862gC.g-1;灌木层0.4468gC.g-1;草本层0.4417gC.g-1;枯落物层0.4112gC.g-1;土壤层(0～100cm)0.0090gC.g-1,随土层深度增加各层次土壤碳含量逐渐减少。(3)油松人工林生态系统总碳贮量为172.95t.hm-2,各层碳贮量的大小顺序为土壤(0～100cm)(102.07t.hm-2)>乔木层(62.08t.hm-2)>枯落物层(7.75t.hm-2)>灌木层(0.58t.hm-2)>草本层(0.47t.hm-2)。油松各器官的碳贮量与其生物量呈正比,树干的生物量最大,其碳贮量也最大,占乔木层碳贮量的58.80%。(4)油松人工林年净生产力为10.19t.hm-2.a-1,有机碳年固定量为5.03tC.hm-2.a-1。     

桂西南28年生米老排人工林生物量及其分配特征

应用相对生长法对桂西南28年生米老排人工林生物量及其分配特征进行了研究。结果表明:28年生米老排人工林生物量为281.47t·hm-2,生态系统生物量分配格局为乔木层(97.89%)>凋落物层(1.87%)>灌木层(0.16%)>草本层(0.08%);其中,乔木层生物量为275.54t·hm-2,其生物量在各器官的分配规律为树干(63.01%)>树根(21.01%)>树枝(9.64%)>树皮(4.38%)>树叶(1.72%)>果实(0.25%);乔木生物量的径级分布接近正态分布,生物量主要集中在径级为25～29cm的林木,占乔木层生物量总量的48.15%;28年生米老排人工林林分年均净生产力为15.61t·hm-2·a-1,各组分净生产力大小顺序为乔木层(81.50%)>凋落物层(16.82%)>灌木层(0.98%)>草本层(0.70%);乔木层年均净生产力为12.72t·hm-2·a-1,各器官净生产力大小顺序为树干(48.76%)>树叶(18.64%)>树根(16.26%)>树枝(7.46%)>果实(5.50%)>树皮(3.39%)。     

东灵山暖温带落叶阔叶林生物量和能量密度研究

研究了辽东栎 (Quercusliaotungensis)林生物量、能量分配和能量密度过程 ,结果表明 ,辽东栎林的生物量在60～ 2 0 0t·hm- 2 之间 ,乔木层的生物量在 50～ 1 60t·hm- 2 之间 ,在林分中所占比例为 80 %～ 98% ,辽东栎生物量在林分中所占比例从 40 %到 1 0 0 % ,净初级生产力从 5t·hm- 2 ·a- 1 到 2 4t·hm- 2 ·a- 1 。辽东栎群落能量现存密度为 830 0 0kcal·m- 2 ,其中乔木层占 96 .65 %、灌木层占 3 .1 2 %、草本层占 0 .2 3 %。乔木层中各器官能量密度排列顺序是树干 >树根 >树枝 >树叶 ,比例是 4 :3 :2 :1 ,灌木层中 ,各器官能量密度顺序是干 >枝 >根 >叶。最后给出了该类森林生态系统变化的生物量和能量概念模式 ,为下一步建立抽象的数学模型 ,建立可操作能实用的计算机模拟模型打下了基础。     

观光木人工林生态系统碳储量及其分布格局

在生物量调查的基础上,对南亚热带27年生观光木(Tsoongiodendron odorum)人工林生态系统的碳储量及分配格局进行了研究.结果表明:观光木人工林生态系统植被层生物量为101.26 t · hm-2,乔木层生物量占86.90％;观光木的各器官碳素含量在426.5～496.9 g·kg-1,大小排序为:树干＞枝条＞枯枝＞根兜＞粗根＞树叶＞中根＞树皮＞细根.观光木人工林生态系统总碳储量为180.49 t·hm-2,其中0～80 cm土壤层碳储量是植被层的2.67倍;乔木层年净固碳量为3.07 t·hm-2·a-1,并主要以地上部分为主.     

城市郊区小尺度森林生态系统服务功能评估

该研究以沙塘林场为例,筛选出沙塘林场森林生态系统服务功能评估指标体系,包括7项功能13个指标,并制定具体评价方法。利用广西柳州市沙塘林场2009年森林资源二类调查数据、连续观测数据和社会公共数据,采用?森林生态系统服务功能评估规范?( LY/T1721-2008),评估柳州市郊区小尺度森林生态系统服务功能的总物质量及其价值量。结果表明：沙塘林场每年每公顷涵养水源量为5051.04 m3,固土29.30 t,林分年保肥量1.09 t,固碳5.27 t,释氧11.49 t。沙塘林场森林生态系统服务功能的总价值为78077001元.a-1,每公顷提供的生态服务价值为79630元. hm-2. a-1,沙塘林场各功能项价值量从大到小顺序为涵养水源(52.02％)>固碳释氧(22.36％)>生物多样性保护(12.61％)>净化大气环境(5.06％)>保育土壤(3.84％)>森林游憩(3.09％)>积累营养物质(1.03％)。不同林分类型单位面积生态系统服务功能价值由大到小的顺序为桉类(104673.43元.hm-2.a-1)>其他阔叶林(95538.66元.hm-2.a-1)>经济林(69537.58元.hm-2.a-1)>松类(69433.52元.hm-2.a-1)>杉木类(58820.11元.hm-2.a-1)。沙塘林场单位面积涵养水源量(5051.04 m3.hm-2.a-1)大于广西区单位面积涵养水源量(3368.32m3.hm-2.a-1);沙塘林场的固碳量(5.27 t.hm-2. a-1)大于广西森林的平均固碳量(3.52 t.hm-2.a-1),森林游憩的单位面积价值量也大于广西全区的平均价值量。这说明城市郊区小尺度森林在涵养水源、固碳释氧、森林游憩等方面的生态功能价值在当地生态系统服务功能中起到关键作用。该研究结果可为城市郊区小尺度森林生态功能的评估提供理论参考,为柳州市生态文明建设提供科学依据。     

福建永春油杉人工林生物量结构特征

对福建省永春县50年生油杉Keteleeria fortunei人工林的生物量进行研究。结果表明,在单株油杉地上部分,树干的生物量最大,为218.29 kg,树叶的生物量最小,仅为15.44 kg;地下部分生物量最大的是直径大于15.0 cm的根桩,达52.84 kg,最小的是小于1.0 cm的毛细根,仅为0.84 kg。油杉林分不同部位生物量分配：树干＞树根＞树皮＞树枝＞树叶。在油杉人工林生态系统中,油杉乔木层生物量为699.57 t·hm-2,林分净生产力为13.99 t·hm-2·a-1,林下植被层生物量为11.22 t·hm-2,凋落物层生物量为5.35 t·hm-2。     

不同林龄尾巨桉人工林碳储量及分配格局

利用桂东南桉树(Eucalyptus spp.)主产区5个不同林龄(1a、2a、3a、5a和8a)15个样点45个样地调查数据,分析桂东南尾巨桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)人工林的碳格局及其动态变化特征。结果表明:(1)尾巨桉人工林生态系统总碳储量表现为3a林龄(195.25t·hm-2)5a林龄(169.57t·hm-2)8a林龄(166.70t·hm-2)2a林龄(165.00t·hm-2)1a林龄(111.84t·hm-2);不同林龄碳储量分布格局均为土壤层植被层凋落物层,地下部分地上部分;其中植被层为4.87~80.54t·hm-2,占总碳储量的4.36%~48.31%,随林龄的增加而增加;凋落物层为0.92~3.25t·hm-2,占0.82%~1.91%,随林龄增加呈递减趋势;土壤层为3a林龄(162.53t·hm-2,83.24%)2a林龄(141.55t·hm-2,85.79%)5a林龄(112.26t·hm-2,60.22%)1a林龄(106.05t·hm-2,94.82%)8a林龄(84.50t·hm-2,50.69%)。(2)植被层碳储量以乔木层最大(3.10~78.97t·hm-2),占63.64%~99.25%,其中乔木层各器官碳储量以树干最大(1.58~68.84t·hm-2),占乔木层碳储量的50.90%~87.18%,随林龄的增加而增加,枝、叶、根分别占4.97%~12.17%、1.97%~22.36%和5.87%~14.57%,均随林龄而下降。(3)桂东南尾巨桉人工林生态系统年净固碳量平均为11.73t·hm-2·a-1,2a林龄(16.03t·hm-2·a-1)最大,3a林龄的固碳能力也很高,8a林龄年净固碳量与5a林龄持平,高达11.96t·hm-2·a-1,是较好的碳汇林业树种。提高桉树林的生态服务功能、降低其负面效应将有利于桉树人工林生产的发展。     

长白山北坡土壤氮矿化时空分异特征

利用土壤温度连续观测数据,基于文献报道的土壤氮矿化测定数据,对长白山主要林型的年矿化量进行模拟计算,同时修正了以往利用气温计算造成的偏差以及相关模型中的参数错误.根据长白山各植被带的土壤温度观测数据,对各植被带的矿化量进行估计.位于基带的针阔混交林的矿化量为58.5 kg · hm-2 · a-1,红松云冷杉林为34.5 kg · hm-2 · a-1,岳桦云冷杉林为28.5 kg · hm-2 · a-1,苔原为19.6 kg · hm-2 · a-1.建立了通用于各植被带的土壤矿化对温度(t)的综合回归模型(y=0 038255e(0.1392t)).同时用所建立的综合方程,模拟计算了各海拔高度土壤氮矿化季节变化,并指出海拔每升高100m矿化速率降低2.31 kg · hm-2 · a-1.     

基于足迹家族的青海省资源环境压力定量评估

为了系统评估人类活动对环境的影响,基于足迹家族构建了资源环境压力评价体系,对青海省的生态足迹、碳足迹、水足迹及资源环境压力作了测评.结果表明: 1990—2013年,青海省人均生态足迹由1.32 hm²增为3.32 hm²,人均生物承载力由2.33 hm²降至2.07 hm²,2006年后出现生态赤字且不断增高,但1990年以来始终存在生物质盈余;人均碳足迹由5.82 t增至15.85 t,目前已超过应对气候变化目标的7.93倍;人均水足迹从967.67 m³降低到732.05 m³.1990年以来生态压力一直较低(Ⅰ_b),温室气体(GHG)排放压力由较低(Ⅰ_b)升高到中上(Ⅱ_b),水资源压力很低(Ⅰ_a),资源环境压力由很低(Ⅰ_a)升高为较低(Ⅰ_b).生态压力和水资源压力对资源环境压力的贡献率逐渐降低,GHG排放压力的影响明显增大.资源环境压力的空间差异较大,2013年西宁市很高(Ⅲ_b)、海东市中上(Ⅱ_b)、海西州中下(Ⅱ_a),其他各市州很低(Ⅰ_a),主要压力源也具有明显的空间异质性.今后发展中,各市州应采取差异化减压策略.     

足迹家族:概念、类型、理论框架与整合模式

足迹研究是当前生态经济学和可持续发展领域的热点与前沿课题。探讨了足迹类指标的内涵,将其定义为一类评估人类资源消费和废弃物排放等活动环境影响的指标;介绍了生态足迹、碳足迹、水足迹、能源足迹、化学足迹、氮足迹和生物多样性足迹7类典型足迹指标的概念与研究进展;在此基础上提出了普适性的足迹家族概念,总结了足迹家族的选择性、开放性、系统性和不确定性特征,并根据足迹类指标的一般运算流程构建了足迹家族的理论框架;基于大量文献成果系统比较了生态足迹、碳足迹和水足迹3类关键足迹的特征差异,提出了在足迹家族层面增强指标兼容性的措施;通过逐一测试各关键足迹与27项环境问题的相关程度,从决策相关性的角度初步探索了该足迹家族的整合模式;展望了未来足迹(家族)研究的重点方向。     

基于改进三维生态足迹的沈阳市自然资本动态

利用改进后的三维生态足迹模型,对沈阳市1995—2014年自然资本动态变化趋势进行分析.结果表明: 1995—2014年,沈阳市人均生态承载力整体呈小幅波动,人均生态足迹、人均生态赤字、人均足迹广度和足迹深度整体上呈波动式增加;足迹广度和足迹深度的变化率逐渐趋向稳定;耕地自然资本利用从2004年开始由资本流量过渡为资本存量,资本存量取代资本流量成为区域耕地自然资源需要的来源,且存量流量利用比逐渐增大;林地一直在利用资本流量,资本流量占用率基本保持不变;草地和水域一直在利用资本存量,且存量流量利用比逐渐增大;沈阳市的发展处于不可持续状态.协调好自然资本存量消耗与存量流量利用之间的关系是实现沈阳市可持续发展的关键途径之一.可通过开发新能源、合理规划土地和提高土地利用率来减少对自然资本的消耗,同时加强对生态环境的保护,以实现沈阳市的可持续发展.     

水足迹研究进展

水为生命之源,水资源的合理分配与科学管理是区域可持续发展与流域综合管理的核心环节;水足迹作为一种全面核算人类活动对水资源真实占用的综合指标,将人类消费终端与水资源利用密切关联,为维护流域水资源安全、提高区域水资源利用效率提供了重要的科学依据,已成为当前国际水资源管理的前沿研究领域。在明确水足迹及水资源生态足迹相关概念的基础上,对比分析了水足迹与生态足迹、水资源生态足迹模型的异同,明晰了过程、产品及区域等不同研究对象的水足迹核算方法,系统梳理了产品和区域水足迹评价、基于水足迹的区域水资源安全研究、区域水足迹可持续性分析等水足迹主要研究内容的近今进展,并展望了进一步的重点研究方向,即水足迹综合研究、水足迹评价不确定性分析、水足迹与物质流核算的关联研究,以及基于足迹整合的可持续发展多维测度等。     

中国34个省级行政区三维生态足迹动态研究

当前中国正处于生态文明建设的关键时期,东西部环境资源不均衡的格局日益加剧,限制了区域社会经济的可持续发展。基于资源、社会经济统计数据,利用三维生态足迹模型对中国34个省级行政区进行动态研究,细化不同类型土地的均衡因子与产量因子,刻画2009—2016年人均生态足迹广度、生态足迹深度的时空特征,并探讨分析省域间的资本利用格局及其社会经济影响因素。主要结论如下：人均生态足迹广度在省域间差异较大,且生态足迹深度均已超过自然原长1.00;足迹广度在研究期间呈先降后升趋势,最高值为西藏的10.87—12.35 hm2/cap,最小值为澳门的0.02 hm2/cap;且资本流量占用率并不充足,广西与上海分别仅为47.68%—67.34%、66.31%—68.88%。香港、澳门、宁夏的足迹深度远高于中国均值,分别为19.24—26.02、8.60—10.88、4.60—7.46,最小值为西藏（1.64—1.79）,其中耕地、化石能源用地的生态赤字贡献率最高,而林地则为生态盈余状态。将各省自然资本利用格局聚类分为4类并通过ArcGIS进行空间分析。基于改进的三维生态足迹模型并系统性地应用于中国34个省域,本研究定量化各省的自然资本利用格局,可为中国区域间资源配置、政策制定提供基础数据支撑及环境决策参考。     

三江平原粮食作物生产水足迹时空特征及影响因素

水足迹是评价人类活动对水资源开采和水环境污染程度的重要方法,对农作物生长过程的绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹进行量化和分析,可以为农业用水综合评价和用水管理提供指导。以三江平原为研究区域量化粮食作物生产水足迹的时空特征,揭示粮食生产对区域水资源的占用情况,并分析水足迹的影响因素。结果表明:(1)三江平原粮食生产水足迹总量在2005-2018年间呈显著增加趋势,其中绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹在水足迹总量中的占比历年平均为28%、8%和64%;(2)粮食生产水足迹空间差异明显,在地市尺度,佳木斯市水足迹最高,占三江平原总量的47%,在县区尺度,富锦市、依兰县和桦南县是水足迹热点地区;(3)只考虑蓝水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成轻度压力,而同时考虑蓝水和灰水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成重度压力;各地市间水资源压力有较大差异,其中佳木斯市负担了该区域将近一半的粮食产量,水资源压力最高,鹤岗市则水资源压力最低;(4)降雨量、灌溉水利用效率、化肥施用量、粮食种植结构和作物单产水平等都会影响粮食作物生产水足迹,其中蓝水足迹响应种植结构的变化最敏感,灰水足迹响应化肥施用量的变化最敏感,而水足迹总量响应作物单产水平的变化最敏感。因此,建议减少化肥施用量、提高作物单产水平和优化作物种植结构纳入区域水资源可持续管理之中。     

生态足迹深度和广度:构建三维模型的新指标

追踪自然资本存量消耗与流量占用是当前可持续发展研究的核心议题.系统阐述了国际上新近提出的生态足迹三维模型的概念与计算方法,重点对足迹深度和足迹广度两个指标进行了探讨,总结了模型的主要优势,并通过引入资本流量占用率和存量流量利用比两个新指标对模型作进一步完善,在此基础上实证分析了1961-2006年的中国生态足迹.结果表明,中国自 1978年步人生态赤字时代以来,足迹深度增长了近2倍,足迹广度减少了11.84％,因自然资本流量不足导致资本存量大幅肖耗已成为社会发展常态.到2006年时,中国需要2.9倍的国土才能持续支撑其资源消费量.研究表明,三维模型分别从时空两方面表征了人类对资本存量的消耗(足迹深度)和对流量的占用(足迹广度),增强了生态足迹在不同区域、不同时期之间的可比性,并在一定程度上克服了经典模型的评估缺陷.最后指出了三维模型今后发展的主要方向.     

基于GTWR模型的浙江省海岸带三维生态足迹动态变化及其影响因素

厘清海岸带自然资本存量消耗和自然资本流量占用情况及其影响因素,能有效缓解海岸带社会经济发展与自然资源、生态环境之间的矛盾,促进区域协调可持续发展。本研究基于二维和三维生态足迹评价模型,分析浙江省海岸带2006—2016年生态足迹时空变化特征,基于足迹深度和足迹广度探究了区域自然资本存量和资本流量占用情况,并利用时空地理加权模型分析其影响因素的时空异质性。结果表明: 研究期间,浙江省海岸带生态危机加深,人均生态赤字平均值为3.5 hm²·cap^-1,人均生态赤字上升了15.5%,其中,能源消耗账户对人均生态足迹的贡献率大于生物资源账户;各县区人均生态足迹呈增长趋势,且空间分异显著。浙江省海岸带以消耗自然资本存量为主,且对自然资本流量更新起到较大的抑制作用;2016年,自然资本存量的消耗量是资本流量占有量的14.87倍。城市规模和经济发展水平、人民收入水平对浙江省海岸带各县区生态足迹以正向促进作用为主,渔业生产对生态足迹为负向影响,并有向正向影响作用转换的趋势,3个影响因子的影响机制时空分异性显著。     

中国省际碳足迹广度、深度评价及时空格局

借鉴三维生态足迹方法构建了碳足迹广度、深度测算模型,对吸纳碳排放所占用的自然资本流量、存量进行区分,核算了2000—2016年中国30个省(市、自治区)碳足迹广度和碳足迹深度,并对其进行空间关联性分析。结果显示:①中国碳足迹广度受碳足迹和碳生态承载力的综合影响,由0.173 hm~2/人升至0.329 hm~2/人又降至0.301 hm~2/人;碳足迹广度高值区集中于东北、西北和西南地区,其自然资本流量尚未完全占用,低值区集中于东部沿海和中部,其自然资本流量已不足以补偿碳排放。②2008年起中国碳足迹深度突破自然原长1,数值由1.04升至1.42又降至1.31;研究期内碳足迹深度始终处于自然原长1的有10个地区,高值区集中于东部沿海和中部,尤其是上海可达298.83,以存量资本耗竭为主且生态持续性弱。吸纳碳排放所占用的流量资本和存量资本存在地域互补性。③中国碳足迹广度、深度呈显著的空间正相关。碳足迹广度H-H集聚区分布于东北和西北,该类集聚有减弱趋势;碳足迹深度H-H集聚区主要分布于东部沿海且向中部扩散,该类集聚有增强趋势。通过引入碳足迹广度、深度两项指标对碳足迹的研究方法进行了深化和完善,在碳排放对生态环境影响规模的刻画和表达上取得了较优于传统碳足迹的评价结果。