基于公平与效率视角的中国大陆生态福祉及生态-经济效率评价

基于生态系统服务价值理论,将"人类从生态系统中直接获取或享有的终端产品和服务"界定为生态福祉,从公平与效率视角提出相应表征方法。在此基础上,以中国大陆省区为例,对其2001—2013年间的人均生态福祉及生态-经济效率的时空演变格局进行实证分析,结果表明:①整体来看,研究时段内中国大陆省际人均生态福祉的基尼系数介于0.798—0.806之间,处于极不平均状态;省际生态-经济效率的标准差介于2.110—7.716之间,离散程度相对较高;②从时间上看,研究时段内中国大陆省际人均生态福祉及生态-经济效率的收敛趋势(σ-收敛)相对不明显;人均生态福祉具备绝对β-收敛特征但速度较低(0.16%);生态-经济效率在科技进步及科研投入要素的显著驱动作用下,呈现条件β-收敛现象。③从空间上看,研究时段内中国大陆人均生态福祉及生态-经济效率在"胡焕庸线"两侧的地域分异现象比较明显,其重心分别位于青海和安徽境内,整体向东北和西北方向移动,移动速度分别为5.76、3.95km/a。在高消耗、高污染产业逐渐向中西部转移的背景下,应当基于公平与效率视角权衡生态保护与经济发展问题,促进西部地区生态-经济效率和东部地区人均生态福祉共同提高。     

太阳辐射变化对亚热带人工常绿针叶林总初级生产力影响的模拟分析

太阳辐射是陆地生态系统碳水循环的能量来源。太阳辐射的变化对植被吸收大气CO₂具有重要影响。该文通过辐射观测数据建立散射辐射比例与晴空指数的关系, 结合生态过程模型(BEPS)和通量观测数据, 模拟分析了太阳辐射变化对千烟洲常绿针叶林总初级生产力(GPP)的影响。研究结果表明: 千烟洲森林生态系统的阴叶对年GPP总量的贡献达67%, 太阳辐射变化对阴叶光合作用的影响决定了冠层GPP的变化; 太阳辐射强度和分布的年际差异导致年GPP对太阳辐射变化的响应不同, 2003、2004和2005年太阳辐射分别变化-5.44%、-1.83%和6.26%, 可使千烟洲生态系统当年GPP总量达到最大值; 在季节上, 太阳辐射的增加会导致5-6月GPP上升, 7-9月GPP下降, 使年GPP变化程度降低; 在天尺度上, 晴空指数在0.43时, 太阳辐射变化对GPP的影响最小。     

基于生态流方法的土地整治项目对农田生态系统的影响研究

将土地整治活动作为外界对农田生态系统(项目区)集中性的外部激励,以陕西关中凤翔县典型土地整治项目为例,分析了项目实施前后生态流(物质流、能量流、信息流)变化状况,建立了土地整治生态影响概念性模型,明确了相应生态流的流向与路径关系,使用可用能法和能值法测算项目区外部输入及生态产品输出,应用生态流分析法,对土地整治项目生态流和系统效率进行了定量计算。根据设定的土地整治工程使用年限,评估了项目实施后区域净生态价值、自然资源依赖度、可更新资源依赖度、生态产出率、生态承载力和生态可持续度等指标的时间变化过程。得到以下研究结果:(1)可用能法和能值法测算出的系统生态效益均呈现由项目建设初期陡降为负值,而后指数增加,再趋于平稳的过程;(2)可用能法测算出项目实施后的第29年,生态效益由亏转盈,体现出系统从被扰乱后恢复自然平衡状态的过程;(3)能值法测算出项目实施后的第4年,生态系统趋于平衡状态;(4)研究区土地整治项目的经济效益为负,于项目实施3a后趋于平稳,总投资中农业生产年投入占资金总额的78.35%。通过可用能和能值方法的结合,可以定量计算系统稳定性,为土地整治项目的物质、劳动力和资金投资选择等提供借鉴。     

基于CASA模型研究祁连山地区植被净初级生产力的时空变化

基于2003~2012年的遥感数据及DEM高程模型校准后的气候数据,利用CASA模型估算了祁连山地区植被净初级生产力(NPP),并对NPP的年内、年际变化以及时空分布规律和变化趋势进行分析。结果表明:(1)祁连山地区年内NPP集中在6~8月,占全年NPP总量的86.39%;2003~2007年,NPP年均值在165.28~192.75g·m-2·a-1之间小幅波动;2007~2009年呈现出较明显的下降趋势,由168.63g·m-2·a-1下降到153.17g·m-2·a-1;2009~2012年表现出明显的上升趋势,最大值达207.13g·m-2·a-1。(2)祁连山地区的NPP东西部分布差异大,东部地区大多在200~400g·m-2·a-1之间,部分地区可达500g·m-2·a-1之上;中部地区存在较明显的南北差异,南部大多地区在100~300g·m-2·a-1之间,北部大多地区在100~400g·m-2·a-1之间;西部广大地区大多在0~100g·m-2·a-1之间,荒漠和高山冰雪覆盖区域生物量最低。(3)近十年来,祁连山地区的NPP呈波动增加趋势,增加面积约9 867km2,约占植被总面积的21.19%,减少面积约8 173km2,约占植被总面积的17.52%,表明祁连山的生态健康水平总体在改善但局部在恶化。     

Modelling the effects of changes in solar radiation on gross primary production in subtropical evergreen needle-leaf plantations

太阳辐射是陆地生态系统碳水循环的能量来源。太阳辐射的变化对植被吸收大气CO₂具有重要影响。该文通过辐射观测数据建立散射辐射比例与晴空指数的关系, 结合生态过程模型(BEPS)和通量观测数据, 模拟分析了太阳辐射变化对千烟洲常绿针叶林总初级生产力(GPP)的影响。研究结果表明: 千烟洲森林生态系统的阴叶对年GPP总量的贡献达67%, 太阳辐射变化对阴叶光合作用的影响决定了冠层GPP的变化; 太阳辐射强度和分布的年际差异导致年GPP对太阳辐射变化的响应不同, 2003、2004和2005年太阳辐射分别变化-5.44%、-1.83%和6.26%, 可使千烟洲生态系统当年GPP总量达到最大值; 在季节上, 太阳辐射的增加会导致5-6月GPP上升, 7-9月GPP下降, 使年GPP变化程度降低; 在天尺度上, 晴空指数在0.43时, 太阳辐射变化对GPP的影响最小。     

东秦岭卢氏盆地新发现的旧石器

2019年6-8月,在秦岭东部南洛河流域河南卢氏盆地开展古人类和旧石器考古遗址调查,在南洛河不同阶地之上的黄土堆积地层中新发现旧石器地点27处,采集石制品123件。部分石制品采自于阶地顶部暴露的黄土地层剖面上。石制品包括石核、石片、断块、碎屑、石器等类型,整体属于简单的石核-石片工业。原料为取自河滩砾石堆积的石英、砂岩和石英岩等。石核为简单剥片的单台面石核和转向剥片石核。石器组合中既有手镐、砍砸器等重型类型,也有以石片为毛坯的中小型刮削器等。根据黄土-古土壤地层序列初步判断,多数地点的石制品出自黄土L1-S2地层堆积,年代范围涵盖中更新世晚期至晚更新世;西庄村南（19LS35）和九寨山（19LS27）两个地点的2件石制品则出自更早的S9和S13古土壤地层堆积中,它们的发现为进一步探寻南洛河流域最早的古人类活动提供了关键性的考古学证据。本次调查扩大了卢氏盆地旧石器时代遗存的时空分布范围,为本区域旧石器遗址的保护和制订研究计划提供了更为全面的依据。     

亚热带米槠天然林土壤氨氧化微生物对模拟氮沉降的响应

我国亚热带地区是全球氮沉降的热点区域。氮沉降会影响氨氧化微生物的丰度和群落结构,进而改变土壤微生物驱动的养分循环。目前对新近发现的完全氨氧化菌认识不足,极大地制约了对森林土壤氨氧化微生物响应氮沉降的整体认识。本研究以福建省三明市辛口镇格氏栲自然保护区长期模拟氮沉降处理土壤为研究对象,利用实时定量PCR方法,研究氨氧化微生物(包括氨氧化细菌AOB、氨氧化古菌AOA和完全氨氧化菌comammox Nitrospira),尤其是完全氨氧化菌的amoA基因丰度。模拟氮沉降处理包括:不添加N(CK)、低氮(添加40 kg N·hm^-2·a^-1,LN)和高氮(添加80 kg N·hm^-2·a^-1,HN)。结果表明: 8年的氮添加降低了土壤pH值和有机碳含量,提高了土壤硝态氮含量。供试土壤的AOB丰度低于检测限,无法获得目的片段。高氮处理显著提高了AOA丰度,但对完全氨氧化菌clade A和clade B丰度无显著影响。两种氮添加处理均降低了完全氨氧化菌/AOA值,表明氮添加降低了完全氨氧化菌在亚热带森林土壤氨氧化微生物类群中的相对竞争力。针对完全氨氧化菌clade A和clade B的扩增都存在非特异性产物,表明针对森林土壤的高特异性和覆盖度设计引物的必要性。Clade A和clade B丰度与总氮和铵态氮含量呈显著正相关,clade B丰度还与有机碳含量呈显著正相关。总之,模拟氮沉降提高了AOA在亚热带米槠天然林土壤硝化过程中的相对重要性,这些发现可为该地区应对全球变化和氮沉降的风险评估提供理论依据。     

基于栖息地风险评价模型的海岸带滩涂湿地风险评价——以闽三角为例

海岸带湿地是生物多样性最丰富、生产力最高、最具价值的生态系统之一。然而近年来,随着城市化和工业化进程的加快,我国海岸带地区的土地利用正发生深刻变化,生态风险凸显。利用2000、2005、2010和2015年的Landsat TM/ETM+和Landsat 8 OLI遥感影像,融合行政区划图与地形图,并引入一个评价多元海洋、海岸带利用对栖息地造成风险的模型,即Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs(In VEST)模型中的栖息地风险评价(Habitat Risk Assessment,HRA),模型评价闽三角海岸带滩涂湿地的生态风险。结果表明:(1)闽三角海岸带滩涂湿地风险以低风险为主;(2)泉州地区的风险面积最大(约4389.91 hm~2),漳州地区最小(约4630.73 hm~2);(3)修正面积影响的情况下,其他建设用地造成的暴露和影响较大,耕地造成的暴露和影响最小。不同区域滩涂湿地风险程度的可视化表达,可以揭示滩涂湿地高风险地区以及高风险的产生原因,便于管理者对滩涂湿地采取精准的保育措施。     

江苏省土地利用变化的图谱特征

基于地学信息图谱理论与方法,运用ArcGIS 10.0软件,以江苏省1990、2000和2010年3期遥感解译数据为空间数据源合成江苏省1990—2000和2000—2010年两个10年阶段的土地利用变化图谱以及耕地利用变化模式图谱,据此揭示江苏省土地利用变化时空特征及规律.结果表明: 1990—2000年,江苏省土地利用变化以耕地与城乡建设用地、耕地与水域以及耕地与林草地的图谱单元互换为主要特征,尤其是以“耕地→城乡建设用地”、“耕地→水域”最为显著,耕地数量减少、空间分布集中.2000—2010年,江苏省土地利用变化最显著的仍是“耕地→城乡建设用地”图谱单元;同时,“草地→水域”、“城乡建设用地→水域”图谱类型分布集中且扩大趋势明显;与1990—2000年相比,空间图谱变化总面积和空间分离度均有所增大.江苏省耕地利用变化模式以后期变化型为主,前期变化型次之,反复和持续变化型耕地所占比例较小.     

土地利用格局对SWMM模型汇流模式选择及相应产流特征的影响

城市下垫面土地利用格局与地形的复杂性将导致地表汇流模式的多变性。在城市雨洪管理模型中,不同汇流模式的选取对雨洪模拟结果产生重要影响,而这一影响往往被忽视。基于设定与巴中城市社区尺度相近的实验区以及巴中市的真实降水数据,并根据实验区土地利用格局特征,在SWMM雨洪管理模型汇水模块中设置Outlet、Impervious、Pervious 3种汇流演算模式及其演算面积比,分析了不同土地利用格局响应下的不同汇流模式选择对城市雨洪模拟结果的影响。结果表明:(1)Outlet、Impervious两种汇流演算模式下汇水区地表径流的模拟结果相同,但与Pervious演算模式下的模拟结果差异显著。在Pervious模式下地表径流相对另外两种汇流模式最大降低了52%,降雨下渗量提高了近1倍。(2)在Pervious模式下,演算面积比对汇水区地表径流模拟结果具有重要影响。在总不透水面(IA)面积一定的情况下,有效不透水面(DCIA)的减少引起非有效不透水面(UIA)的比率增加。这种土地利用格局的变化致使汇水区总径流量、径流系数显著下降,降雨下渗量逐渐增加,洪峰流量则呈先增后减的趋势,且在非有效不透水面(UIA)比率为30%和40%时(此时非有效不透水面与渗透面面积相接近),洪峰流量最小。对结果的分析表明了雨洪管理模型在小尺度汇水区上应用时,应根据土地利用格局特征选择相应的地表汇流模式。正确的评价和分析不同土地利用格局方案对地表径流的影响,从而更为科学地指导城市雨洪管理和海绵城市的规划与建设。