太湖流域西部丘陵区茶园生态系统碳通量特征

本文基于静态箱/红外气体分析法,分析太湖流域西部丘陵区不同植茶年龄(3、9和20 a)茶园生态系统碳通量特征。结果表明:茶园生态系统碳通量日变化和季节变化均呈单峰型,最大碳通量达-1.10 mg·m-2·s-1,晴天为碳吸收,阴天以碳排放为主;采茶使3—4月茶园生态系统碳通量降低,对9、20 a茶园影响较大,修剪使5—9月3、9 a茶园碳通量趋于一致,固碳能力大幅下降;茶园生态系统是显著的大气碳汇,年净生态系统碳交换量为-304.04 g C·m-2,固碳能力与林地相当,其开发利用不会造成生态系统碳汇减少。     

长三角2000-2018年陆地生态系统完整性动态变化与驱动因素

生态系统完整性是维持生态服务功能和生态系统稳定的重要因素,已成为生态系统管理的目标和衡量生态系统价值的重要指标。我国尚未形成统一的陆地生态系统完整性评估体系和综合指数,基于耗散结构理论从生态系统结构、功能和弹性三方面遴选5个一级指标和6个二级指标,构建了一套适用于景观尺度,易于量化评估、动态监测的陆地生态系统完整性指标体系(terrestrial ecosystem integrity index,TEII);并以长三角区域为例,分析了2000-2018年陆地生态系统完整性动态变化及驱动力因素,结果表明:(1)长三角TEII均值整体呈下降趋势,19%的面积显著降低,15%的面积显著增加;(2) TEII显著降低区域呈两带两圈多点分布格局,显著增加区域主要分布在长三角西北部,在空间上聚集分布;(3)耕地转建设用地、草地转建设用地、林地转耕地和林地转建设用地为TEII下降的主要驱动力之一;(4) TEII与GDP呈显著负相关,人口总数与完整性在2000-2005年无显著相关性,2010-2018年呈显著负相关,且负相关紧密程度不断增加,说明长三角区域经济发展和人口增长对完整性形成了日趋严重的胁迫。     

太湖流域农田稻季CH4通量特征及影响因子

开展太湖流域农田稻季CH₄排放研究,深入了解稻田CH₄排放规律,为稻田CH₄减排、制定合理稻田管理措施提供科学依据。以太湖流域稻麦轮作农田为研究区域,运用涡度相关法观测其稻季CH₄通量变化,分析其通量变化特征及影响因子。结果表明：太湖流域典型稻麦轮作区稻季为CH₄的源,CH₄排放总量为28.95 g/m²,稻季CH₄通量日变化表现为无规则型与单峰型两种模式;稻季CH₄排放整体集中在水稻生长前期（81.61%）及中期（16.16%）、后期排放相对较弱（2.23%）,返青期排放量较低（日均0.102 μmol m^-2 s^-1）,分蘖期较强（日均0.451 μmol m^-2 s^-1）,成熟期最低（日均0.006 μmol m^-2 s^-1）;模型所模拟的累计CH₄排放通量比累计测量CH₄通量低6.69%,较好地模拟了太湖流域稻田CH₄的排放,土壤温度、土壤水分、土壤电导率、摩擦风速可确认为太湖流域农田稻季CH₄排放的主要驱动因子。     

湖泊湿地生态系统服务研究进展

湖泊湿地生态系统服务可持续供给对维持区域、国家乃至全球生态安全格局具有重要意义。近20年,国内外学者在生态系统服务内涵、评估模型、影响机制、权衡与优化等领域的研究不断深入,但与管理决策和政策设计的结合仍面临多方面严峻挑战。系统分析湖泊湿地生态系统服务研究进展与存在的不足,对于今后一段时间内湖泊湿地生态系统服务研究的全方位拓展具有重要指导意义。以湖泊湿地生态系统服务概念与内涵为切入点,对湖泊湿地生态系统服务评估内容与方法、影响机理、生态系统服务权衡与优化等几个重要方面的研究进展进行了梳理,并结合管理决策和政策设计的需求,评述其研究中存在的不足。本研究以生态系统服务监测、模型不确定性、风险评估、优化与调控等四个重点研究方向为切入点,对湖泊湿地生态系统服务的研究方向进行了展望,以期深化湖泊湿地生态系统服务研究的理论与方法,并实现其与管理决策和政策设计的高度结合。     

长三角地区1995-2007年生态资产时空变化

结合遥感定量反演与经济评价法,利用1995年1 km的AVHRR-NDVI、2000年和2007年250m MODIS-NDVI等遥感数据,模拟与评估长三角1995-2007年生态资产时空变化.结果表明:长三角1995-2007年生态资产总量呈持续下降趋势,由1995年891.39亿元减少到2007年845.54亿元,减少5.14％;各地市生态资产总量总体呈下降趋势,但区域变化差异极其显著;长三角1995-2007年生态资产空间分布呈南高北低格局,空间变化呈南部和北部以轻度增长为主、中部以中度和严重退化为主的变化特征;土地利用变化是导致长三角生态资产减少及空间差异的主导因素,自上而下生态修复工程明显有助于增加区域生态资产.     

太湖流域典型稻麦轮作农田生态系统碳交换及影响因素

利用涡度相关技术观测太湖流域典型稻麦轮作农田生态系统2a净生态系统碳交换(NEE)变化过程,分析其碳交换特征及影响机理,结果表明:太湖流域典型稻麦轮作农田年NEE为-749.49—-785.38 g C m-2a-1,考虑作物籽粒碳和秸秆还田后净吸收88.12 g C m-2a-1,为弱碳汇;稻/麦季日均NEE和白天NEE季节变化直接受作物植被生长影响;麦季夜间NEE与10 cm土壤温度呈显著指数关系,2012/2013年温度敏感系数(Q10)分别为3.03和2.67;当土壤水分低于田间持水量时,麦季夜间NEE主要受土壤温度影响,反之,夜间NEE受土壤温度和水分双重影响;降水对麦季夜间NEE有短时的激发效应;稻季淹水对土壤呼吸产生较明显的阻滞效应,降低了夜间NEE对土壤温度的敏感性,2012和2013年分别为1.88和1.39,稻季淹水与烤田交替变化对土壤呼吸产生明显的抑制或激发的短时效应。     

不同管理模式对农田生态系统服务的影响模拟研究——以太湖流域为例

高强度的农业生产给生态环境带来诸多负面影响,如何权衡农田生态系统服务是农业可持续发展面临的重要问题之一。本文以太湖流域稻麦轮作农田生态系统为研究对象,利用基于0—10cm土壤温度、10—20cm土壤温度、水稻生物量和小麦生物量等为目标函数的PEST软件校准APSIM模型,遴选三类重要生态系统服务——粮食供给(粮食产量)、水质调节(氮流失)和气候调节(N_2O排放、固碳-土壤有机碳),针对不同秸秆还田(无秸秆还田、稻秆还田麦秆不还田、麦秆还田稻秆不还田、稻麦秆全还田)和施肥模式(0、-5%,-10%,-20%)等设定16种情景模拟1986—2015年太湖流域生态系统服务变化趋势,利用自组织映射法(SOM)分析其权衡协同关系变化,以期为农田生态系统管理提供科学依据。结果表明:(1)相对秸秆还田,粮食产量、N_2O排放、氮流失和土壤有机碳受施肥影响更为显著,均随施肥量减少而下降;(2)不同管理模式对固碳影响较弱,对N_2O排放和水质调节影响明显,稻麦秆全还田且减量施肥5%、10%或20%情景对N_2O排放抑制最为有效,减排量均超过30%,氮流失量减量大于7%;(3)粮食供给与固碳、N_2O排放均存在显著的协同关系,粮食供给与水质调节、固碳与水质调节、水质调节与N_2O排放呈显著权衡关系,固碳与N_2O排放呈弱权衡关系;(4)基于N_2O排放量和氮流失量均低于基准模拟且粮食单位产量减少低于5%的情景下,无秸秆还田且减量施肥5%(S0_F1)和稻麦秆全还田且减量施肥5%(S3_F1)两种模式相对有利于整体提升太湖流域农田生态生态系统服务。此外,APSIM模型有待更多的野外监测数据进一步校准改进以提高模型率定精度,同时需扩展不同模式影响下太湖流域农田生态系统服务综合效应评估,以获取更加科学、合理的优化模式与途径。