洞庭湖湿地土壤环境及其对退田还湖方式的响应

土壤物理、化学和生物学特性是构成土壤环境的主要组分,综合影响湿地生态系统的调蓄功能和演替恢复。本文以农田（水田和旱地）和自然湿地系统（苔草地和芦苇地）为对照,以3种退田还湖生态系统（种植杨树、芦苇和自然恢复）为研究对象,采用主成分和聚类分析,探索湿地土壤总体环境与生态系统演替过程的相关性。研究结果表明,土壤总体环境与生态系统恢复有很好的一致性。退田还湖为自然水域后,土壤环境的恢复接近于自然湿地系统,在3种退田还湖方式中恢复最好;杨树林地对土壤环境的恢复效果优于人工芦苇地,在一定程度上对湿地土壤环境有所改善,特别是对土壤有机质积累、土壤粘粒形成等过程的改善,但是其土壤环境与苔草等自然湿地发育的土壤仍然有较大差异;因子重要性分析表明水文情势是控制湿地土壤环境恢复的决定性因素,其次是人类干扰强度和方式。     

基于叶片尺度观测数据的气孔导度模型评价

气孔导度(g)是控制冠层与大气之间能量和水分交换的重要因素。空气湿度是控制植物叶片气孔导度的一个关键环境因子。在过去的十几年中,普遍得到应用的是Ball-Woodrow-Berry(BWB)模型和Leuning模型中气孔导度与湿度的关系。本研究使用一个诊断变量f(H),基于农田叶片水平的光合-气孔导度观测数据,对BWB模型、Leuning模型以及新发展的power-h模型和power-D模型进行了气孔导度模拟效果的比较和评价。结果表明:BWB模型描述的是g和相对湿度(hs)之间的一种线性关系,当空气较为湿润时,模拟结果存在较大的低估;Leuning模型中反映的是g与饱和水汽压差(Ds)的非线性函数,降低了模拟结果的误差,但仍然不能很好地描述g在较湿状况下的显著升高;相比之下,两个新的模型,即Ds的指数函数和(1-hs)的指数函数形式模型能提高模拟结果的精度。这个研究结果也表明基于Ds的模型模拟效果要好于基于hs的模型。     

垦殖对沼泽湿地土壤呼吸速率的影响

三江平原是我国最大的沼泽化低平原,同时也是受人类活动影响最剧烈的区域之一。选取三江平原两类典型湿地-常年积水的毛果苔草(Carex lasiocapa)沼泽和季节性积水的小叶章(Deyeuxia angustifolia)草甸及由其垦殖的水田和旱田为研究对象,利用静态暗箱-气相色谱法对土壤呼吸速率进行了观测。研究结果表明,小叶章草甸与毛果苔草沼泽土壤呼吸速率的季节变化形式相同,为单峰型,在夏季出现排放峰值,而冬季呼吸速率最低。沼泽湿地垦殖为旱田后,土壤呼吸速率的季节变化形式未发生变化,但垦殖为水田后,土壤呼吸速率排放峰值的时间延后在秋季出现。毛果苔草沼泽、小叶章草甸、旱田及水田通过土壤呼吸释放的碳量分别为(3.1±0.4)、(4.8±0.7)、(2.8±0.4)、(2.2±0.3)tC.hm-2.a-1。毛果苔草沼泽土壤呼吸速率低于小叶章草甸是由沼泽湿地的积水环境差异造成的,而沼泽湿地垦殖为农田后土壤呼吸作用减弱,主要是由于垦殖后土壤有机碳含量大幅降低所致。相关分析表明,温度和土壤湿度(或积水深度)是影响土壤呼吸速率的重要因素,温度与小叶章草甸、毛果苔草沼泽以及旱田土壤呼吸速率呈显著指数关系,Q10值分别为2.1、2.5和1.8,沼泽湿地垦殖为旱田后温度敏感性指数降低,主要是由于土壤微生物营养源减少从而对微生物营养供应受限造成的。小叶章草甸、毛果苔草沼泽、旱田以及水田土壤呼吸速率与土壤湿度/积水深度之间的关系可用线性或二次曲线方程来描述。     

Adverse effects of agricultural intensification and climate change on breeding habitat quality of Black‐tailed Godwits Limosa l. limosa in the Netherlands

Agricultural intensification is one of the main drivers of farmland bird declines, but effects on birds may be confounded with those of climate change. Here we examine the effects of intensification and climate change on a grassland breeding wader, the Black‐tailed Godwit Limosa l. limosa, in the Netherlands. Population decline has been linked to poor chick survival which, in turn, has been linked to available foraging habitat. Foraging habitat of the nidifugous chicks consists of uncut grasslands that provide cover and arthropod prey. Conservation measures such as agri‐environment schemes aim to increase the availability of chick foraging habitat but have not yet been successful in halting the decline. Field observations show that since the early 1980s, farmers advanced their first seasonal mowing or grazing date by 15 days, whereas Godwits did not advance their hatching date. Ringing data indicate that between 1945 and 1975 hatching dates advanced by about 2 weeks in parallel with the advancement of median mowing dates. Surprisingly, temperature sums at median mowing and hatching dates suggest that while the agricultural advancement before 1980 was largely due to agricultural intensification, after 1980 it was largely due to climate change. Examining arthropod abundance in a range of differently managed grasslands revealed that chick food abundance was little affected but that food accessibility in intensively used tall swards may be problematic for chicks. Our results suggest that, compared with 25 years ago, nowadays (1) a much higher proportion of clutches and chicks are exposed to agricultural activities, (2) there is little foraging habitat left when chicks hatch and (3) because of climate change, the vegetation in the remaining foraging habitat is taller and denser and therefore of lower quality. This indicates that for agri‐environment schemes to make a difference, they should not only be implemented in a larger percentage of the breeding area than the current maxima of 20–30% but they should also include measures that create more open, accessible swards.     

中国畜禽粪便污染现状及产沼气潜力

为弄清中国畜禽粪便排放总量、污染现状及其资源化潜力,通过查阅文献确定了主要估算参数,并结合畜牧业统计数据估算了2009年中国畜禽粪便排放量及其污染物含量、粪便农用地负荷并对畜禽粪便中氮、磷农用地负荷进行预警分级;同时估算了粪便资源沼气潜力。结果表明:2009年中国畜禽养殖业粪便排放总量为32.64亿t鲜重,其中BOD、COD含量分别为7273.95和8039.96万t。全国单位面积农用地畜禽粪便负荷为26.8t·hm-2,氮、磷素负荷分别为158.42和47.92kg·hm-2。预警分级显示:牧区畜禽养殖业对环境不构成威胁;农区除山西、黑龙江外,其他地区均出现不同程度的氮素污染,而磷素的影响在农区普遍存在。2009年畜禽粪便资源沼气潜力约1200亿m3,其中,大中型畜禽养殖场沼气潜力为240亿m3,约合天然气135亿m3。目前沼气工程已成为环境保护和能源结构调整的一种重要手段。     

河北省县域农田生态系统供给功能的健康评价

引入"生态系统服务功能"理论,构建县域农田生态系统供给功能健康评价指标——农田生产力稳定系数,该指标被定义为:一定时期内(若干年),县域自然生态系统第一性生产力波动系数与县域农田生态系统第一性生产力波动系数的平均比值;并构建了评价指标与人类福利指标(用县域人均耕地纯收入表征)关系模型,作为评价指标的阈值判定方法。通过河北省136个县的实证研究表明,农田生产力稳定系数对农田生产力稳定性和农田生产力高低具有综合性指示作用;人类社会对生态系统反馈影响的忍受界限对评价指标阈值的确定非常关键;1991—2000年和2001—2009年两个阶段中,河北省县域农田生产力稳定系数整体呈上升趋势,空间格局较为一致,农田生产力稳定系数较低、农田供给功能健康状况较差的县域集中分布在冀北生态脆弱地区;农田生态系统供给功能健康状况与县域贫困状况形成紧密的空间耦合关系。     

三峡工程和退田还湖对洞庭湖区东方田鼠种群的潜在影响

洞庭湖东方田鼠种群的暴发成灾与洲滩演替关系密切.湖泊泥沙淤积导致湖滩面积增加,大面积的湖滩为东方田鼠种群增长提供了重要基础;而围湖造田、为根除血吸虫病而围湖灭螺以及滥捕天敌是湖区东方田鼠20世纪70年代开始形成严重危害的直接原因.近些年实施的三峡工程和退田还湖会对洞庭湖环境产生深远的影响.三峡水库蓄水后对长江中下游水量的调节将导致洞庭湖中低位洲滩出露面积的增大,退田还湖的实施亦将直接增加湖滩面积,这都将会扩大东方田鼠潜在的栖息地,会使东方田鼠种群进一步增长.因此必须高度关注东方田鼠未来种群的数量变化趋势.