防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的评估与受益区识别

防风固沙型重点生态功能区是我国主要的防沙屏障带,对保障全国的生态环境安全具有重要意义。基于RWEQ模型评估了防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的空间格局,利用HYSPLIT模型模拟了防风固沙型重点生态功能区防风固沙服务的空间流动路径,从生态系统服务流动的角度建立了防风固沙型重点生态功能区及其防风固沙服务受益区之间的时空联系。研究表明,2010年防风固沙型重点生态功能区的防风固沙总量为5.55×10~(12) kg,受益区总面积为32.16×10~6 km~2,涉及防风固沙服务流动路径755条。受益区主要位于中国的西北、华北、东北的广大区域,朝鲜半岛,日本,俄罗斯远东地区和北太平洋的广大海域,其中中国境内的受益区占比24.12%,受益草地面积最大,受益建设用地占中国建设用地总面积的比例最高,受益效益更为明显。在空间分布上,防风固沙服务流动效益以各防风固沙型重点生态功能区为中心呈现明显的圈层式递减特征。防风固沙型重点生态功能区的防风固沙服务流动对下风向受益区的生产生活具有重要的保障作用,研究能够为防风固沙型重点生态功能区的区域间生态补偿政策制定提供科学的参考依据,从而进一步提升防风固沙型重点生态功能区的屏障作用,保障国家生态安全。     

三北工程区降水量长时间序列与多尺度变化趋势检验及预测

三北防护林体系建设工程区（以下简称"三北工程区"）早期的植被建设忽略了水资源承载力，对三北防护林的可持续维护产生了不利影响。为落实"以水定林草"的发展理念，在三个空间尺度上，基于1951-2018年降水量，采用Mann-Kendall非参数检验方法、自回归积分滑动平均模型（Autoregressive Integrated Moving Average Model，ARIMA）和地理信息系统空间分析等方法，开展全年、生长季和非生长季降水量多尺度变化趋势与未来30年预测研究，结果表明："三北工程区"全年和生长季降水量呈增长趋势的面积百分比分别为73.64%和70.10%，主要分布在西北荒漠区；非生长季降水量呈增长趋势的面积比例达92.06%，除黄土高原南部和风沙区的少部分地区而外，均呈增长趋势。全年、生长季和非生长季降水量呈增长趋势且置信度为90%以上的面积百分比分别为45.43%、37.31%和36.79%。18个重点建设区的雷达统计图显示：生长季与全年降水量的变化趋势一致，由东向西，松辽平原等7个区域以不显著减少趋势为主，松嫩平原等7个区域以不显著增长趋势为主，西部的柴达木盆地等4个区域以显著性达到90%或95%的增长趋势为主；非生长季除晋陕峡谷、泾河渭河流域以非显著减少趋势为主而外，其他地区均以增长趋势为主。5个"重点县"的降水统计量UF_k与其反序统计量UB_k两条曲线出现交点，表明年降水量有突变发生，库尔勒市、磴口县、科尔沁左翼后旗UF_k与UB_k曲线多处出现交点，表明年降水量突变发生频繁。采用ARIMA预测得出未来30年的年降水量，计算得到未来30年间的年降水量变化数据，并绘制其空间分布图。本研究可为三北工程区开展基于水资源承载能力的林草资源优化配置提供基础数据，为发展"雨养林草植被"提供科学支撑。     

青藏高原生态系统服务功能的价值评估

青藏高原具有丰富多样的生态系统类型 ,这些生态系统不仅生产了大量的产品 ,而且提供了巨大的生态服务功能。根据计算表明 ,高原生态系统 2 0 0 0年生产的产品经济价值为 170× 10 8元。生态服务功能中年固碳总量为 15× 10 8t,释放氧气量为11× 10 8t。根据二氧化碳固定量和氧气释放量估算的调节大气的服务价值总计为 10 0 15× 10 8元。以高寒草甸和高寒草原为主的草地生态系统具有重要的水源涵养功能 ,每年高原生态系统的水源涵养量达 2 6 12× 10 8m3,其经济价值为 174 4× 10 8元。森林的净化功能价值大约为 2 5 5× 10 8元。高原生态系统产品的经济价值与生态服务功能价值的比值为 1:70 ,显然 ,高原生态系统的生态服务价值远远高于直接使用价值。因此 ,保护生态系统和生物多样性是维持生态系统稳定和保育高原生态过程的根本     

中国草地植被生物量及其空间分布格局

 草地生态系统是陆地生态系统分布最广的生态系统类型之一,它在全球变化中的作用越来越受到重视。利用中国草地资源清查资料,并结合同期的遥感影像,建立了基于最新修正的归一化植被指数(NDVI)的我国草地植被生物量估测模型,并利用该模型研究了我国草地植被生物量及其空间分布特征。结果表明：草地植被地上生物量与当年最大NDVI值具有很好的相关关系,两者可以用幂函数很好地拟合(R2=0.71, p<0.001)。我国草地植被总地上生物量为146.16 TgC(1 Tg=1012 g),主要集中在北方干旱、半干旱地区和青藏高原;总地下生物量为898.60 TgC,是地上生物量的6.15倍;而总生物量是1 044.76 TgC,占世界草地植被的2.1%～3.7%,其平均密度约等于315.24 gC·m-2,低于世界平均水平。我国草地植被单位面积地上生物量水平分布趋势为：东南地区高,西北地区低,与水热条件的分布趋势一致;从垂直分布看,在海拔1 350 m和3 750 m处分别出现了波谷和波峰,与我国特有的三级阶梯地势有着密切的关系。此外,我国草地植被生物量为森林的1/4左右,显著大于世界平均水平,说明我国草地在碳平衡中的贡献相对较大。     

天津平原杨树人工林生态系统碳储量

森林生态系统是最重要的陆地生态系统碳库,人工林生态系统碳储量在森林碳储量中所占比重越来越大。本研究选取天津平原地区不同林龄杨树人工林,通过野外调查和室内分析,估算了杨树人工林乔木、草本、凋落物和土壤碳储量。结果表明:人工杨树幼龄林、中龄林和成熟林的乔木生物量分别为43.65、56.18和121.59 t·hm-2,乔木各组分生物量所占比例在幼龄林和中龄林中表现为干根枝叶,在成熟林中表现为干枝根叶。3个林龄段杨树人工林的草本层生物量分别为4.60、2.92和1.58 t·hm-2,凋落物生物量分别为0.46、0.35和0.66 t·hm-2。人工杨树幼龄林、中龄林和成熟林生态系统碳储量分别为84.34、121.03和121.72 t C·hm-2,其中群落碳储量分别占25.85%、22.25%和46.58%,土壤碳储量分别占74.15%、77.75%和53.42%。群落碳储量中乔木碳储量分别为20.04、25.78和55.95 t C·hm-2;草本碳储量分别为1.63、1.05和0.57 t C·hm-2;凋落物碳储量分别为0.14、0.10和0.19 t C·hm-2。3个林龄段杨树人工林土壤有机碳储量(0~100 cm)依次为62.53、94.10和65.03 t C·hm-2,其中0~30 cm土壤有机碳储量所占比例分别为33.91%、37.64%和44.16%,随林龄的增加而增加。结果表明,杨树人工林生态系统碳储量随林龄的增加显著增加,而目前天津杨树人工林以幼龄林为主,未来天津杨树人工林存在巨大的碳储存空间。     

北京市消耗食物生态足迹距离

以北京市消耗食物生态足迹的距离为研究核心。结果表明2008年至2012年,北京的生态足迹距离、人均生态足迹和生态足迹总里程总体呈现逐年增长趋势:生态足迹距离增大到676.75 km,增长19.3%;人均生态足迹距离增加到18.42万km,增长54%;生态足迹总里程增加了1倍强,达到56亿t km。北京市的食物生态足迹距离不断扩大,并涵盖了全国大部分地区,北京城市化的生态成本上升。所消耗各类食物的生态足迹距离从大到小分别为水果类、蔬菜或粮油类、肉蛋类和水产类。蔬菜类和水果类的生态足迹距离存在明显的季节波动,且冬春季节远高于夏秋季节。从转移生态承载力来源地的视角,直线距离越远、占据市场份额越大的地区,对北京市消耗食物生态足迹距离的贡献率越高。     

高原鼠兔干扰对高寒草甸植物多样性与土壤养分间关系的影响

高原鼠兔干扰虽然能够改变高寒草甸植物多样性与土壤养分含量,但植物多样性与土壤养分间的关系对高原鼠兔干扰的响应尚不清晰。利用高原鼠兔有效洞口密度将高原鼠兔干扰程度划分为T_1(7个/625 m~2)、T_2(12个/625 m~2)、T_3(22个/625m~2)、T_4(38个/625 m~2)4个水平,运用RDA冗余分析法研究了高原鼠兔不同干扰程度下高寒草甸植物多样性与土壤养分间的关系。结果表明:随着高原鼠兔干扰水平的增加,优势种高山嵩草(Kobresia pygmaea)的重要值先增加后降低,而伴生种小花草玉梅(Anemone rivularis var.flore-minors)和莓叶委陵菜(Potentilla fragarioides)的重要值先降低后增加;当高原鼠兔干扰水平从T_1到T_2时植物多样性指数变化不显著,而高原鼠兔干扰程度超过T_2时则植物多样性指数具有降低趋势;土壤全氮和硝态氮含量随高原鼠兔干扰水平增加而降低,而土壤铵态氮含量则降低后增加,土壤有机碳和全磷先增加后降低;多样性指数与0—10cm土壤深度硝态氮、10—20cm土壤深度全钾间的相关性从T_1到T_3时为正相关,而到T_4时则变为负相关,而与0—10cm土壤深度全氮的相关性则表现T_1到T_3时为负相关,T_4时为正相关,与铵态氮间相关性只有T_1时为负相关,这说明高原鼠兔干扰改变了植物多样性与土壤养分间的关系,其变化阈值介于T_2和T_3。     

呼伦贝尔草原草甸生态功能区建设效益评价

生态工程费用效益评价是对生态工程实施有效性及合理性的评估。基于费用效益理论,分析了呼伦贝尔草原草甸生态功能区建设费用投入情况,在区分气候与人类活动因素对生态效益变化的贡献率的基础上,采用遥感和统计数据从生态、经济和社会三个方面评价了该功能区的综合效益,计算功能区建设工程的效益-费用比,综合评估了呼伦贝尔草原草甸生态功能区建设的经济性。结果表明:(1)2010—2014年该功能区重点生态功能区相关领域建设总投入为84.31亿元,其中重点生态功能区建设投入为1.18亿元,占总投入的1.40%;(2)利用残差趋势分析法计算出人类活动因素对研究区产生生态效益变化的贡献率为37.25%,2011—2015年该功能区重点生态功能区建设产生的生态效益为12458.13万元;(3)2011—2015年该功能区重点生态功能区建设产生的经济效益和社会效益分别为4877.74万元和2804.85万元;(4)呼伦贝尔草原草甸生态功能区建设的工程效益-费用比为1.71,效益高于费用,证明该工程具有一定的经济性。研究将为国家重点生态功能区工程的不断完善以及加快推进实现国家重点生态功能区的功能定位提供一定的科学支撑。     

北京城市绿地调蓄雨水径流功能及其价值评估

随着城市化进程的加快,城区不透水面积急剧增加,改变了城市自然水循环。充分认识与发挥城市绿地调蓄雨水径流的积极作用,对于城市生态环境的改善和绿地资源的建设管理具有重要意义。本文以2009年北京城市园林绿地调查数据为基础,采用径流系数法和影子价格法评估了绿地调蓄雨水径流的功能及其价值。结果表明：2009年北京城市绿地生态系统调蓄雨水径流1.54亿m3,单位面积绿地调蓄雨水径流2494 m3/hm2;绿地年调蓄雨水径流价值13.44亿元,约合2.18万元/hm2;不同区县绿地调蓄雨水功能主要受其面积影响,朝阳区绿地调蓄雨水径流及其价值量最高,其次为海淀区、顺义区、丰台区区和通州区绿地,而密云县、怀柔区和门头沟区绿地调蓄雨水径流能力及其价值较低。本研究对于认识北京城市绿地的功能与价值、促进城市绿地的科学管理和建设维护具有一定的指导意义。     

青藏高原筑路取土迹地恢复植物群落与土壤的碳氮磷化学计量特征

恢复筑路取土迹地植物群落是青藏高原退化高寒草地恢复的重要组分,而生态化学计量是揭示退化草地自然恢复过程中土壤和植物间养分互作的重要方法。通过调查青藏公路筑路取土迹地自然恢复群落和天然群落内植物和土壤C、N、P的含量及其比值,研究了恢复群落和天然群落的C、N、P生态化学计量特征。结果表明:经历18a自然恢复后,不同地点筑路取土迹地均已逐步实现植物群落的定居,但其恢复程度存在明显差异。恢复群落植物叶片N含量高于天然群落,导致其叶片C∶N较低,表明恢复群落植物的N利用效率较低,N含量较高的模式主要原因可能是豆科植物比例较高和土壤有效N的供应较充足所致。恢复样地在0—10 cm和10—20 cm的土层内的有机碳(SOC)都显著低于天然样地,恢复样地土壤全氮(STN)仍一定程度上低于天然样地但含量较接近,恢复样地在10—20 cm土层中土壤全磷(STP)含量较高,这说明恢复群落尽管在土壤恢复方面并未达到天然群落的水平,但已得到了明显改善,土壤肥力正发生着正向的演替。叶片N含量与土壤STN相关性不显著,叶片P含量与土壤STP含量显著地正相关,表明植物叶片P含量在一定程度上受到土壤环境中全磷的影响。综合N∶P判定阈值和叶片土壤养分相关分析结果表明研究地区草地植被主要受到P元素的限制,且工程迹地草地恢复群落比天然群落容易受到P元素的限制。