长江平原区乡村景观的结构、管理及其对土壤氮磷的影响

通过实地研究主要位于宜兴市域的区域乡村景观代表性样方,评价并阐明了人口密集的长江平原区乡村景观的结构、管理与土壤全氮、全磷密度和储量的关系.景观绘图是基于1m分辨率的IKONOS影像并采用生态立地分类及绘图标准,通过直接解译和实地检验对均质景观缀块进行分类和绘图;依据区域权重分层取样方法,在生态立地缀块中随机设定取样点进行土壤或底泥取样;通过自助法对12个样方重取样,用区域多变量最优化方法计算样方的区域权重,并结合不确定性分析模型评价区域土地利用/覆被、土壤全氮和全磷储量.结果表明:在85.24×103km2的长江平原区乡村景观面积范围内,0～30cm土壤全氮、全磷储量分别为29.87Tg N和 19.79Tg P.最大的5种土地利用/覆被的类型为水田、水产养殖、非渗漏性建筑用地、旱地1年生作物和闲置水域,占区域总面积的82.9%;其土壤全氮、全磷储量分别占区域总量的82.6%和80.8%.其中平原稻田面积为38.93×103km2,占总面积的45.5%;其0～30cm土壤全氮、全磷储量分别高达15.26Tg N和9.13Tg P,分别占总储量的51%和45%.揭示了人口密集的乡村景观中土地利用/覆被方式对区域土壤全氮、全磷的影响模式.这种在小尺度下对土地管理调查,土壤全氮、全磷及其它生态特征研究方法的精确度明显优于传统的基于30～1000m分辨率遥感影像的土地覆被研究.     

西藏草地植物功能性状与多项生态系统服务关系

针对植被功能性状与生态系统服务功能之间的相互关系,构建了西藏草地株高和可食性两种功能性状的9项指标,并基于土壤和植物采样,分析了9项植物功能性状指标和5项生态系统服务指标间的相关性,探讨了4种机制(Mass ratio,Selection,Niche complementarity及Insurance)在西藏草地的适用性。结果表明,9项功能性状指标中,株高Rao和可食种与所有种株高CWM比分别与土壤有机碳、土壤全氮和土壤含水率3项生态系统服务指标呈显著负相关及显著正相关。说明群落植被对光能竞争的互补性及可食性状植株在群落中的光能资源相对竞争力,与土壤固碳、肥力供给及水源涵养有显著相关关系。而群落可食种、优势种、优势种与次优势种对光能资源竞争力水平,可食植株多样性、可食植株在群落中的优势度及其光能资源竞争力均值,对草地生态系统服务无显著影响。西藏草地植物功能性状对多项生态系统服务的影响机制从光能资源竞争角度更符合Niche complementarity和Insurance理论,而从可食功能性状角度更符合Mass ratio和Selection理论。     

中国典型丘陵区人口密集乡村景观的土壤碳氮磷分布特征

基于IKONOS高分辨率(1 m)卫星遥感图,根据生态立地分层分类规则,评价了四川盆地、江南山地和华南山地等典型丘陵区人口密集的乡村景观结构对0～30 cm土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)密度及储量的影响.结果表明：SOC密度的面积加权平均值为江南山地丘陵(2.72±0.76 kg·m^-2) > 华南山地丘陵(2.65±0.73 kg·m^-2)>四川盆地丘陵(2.15±0.57 kg·m^-2);TN密度的面积加权平均值为江南山地丘陵(0.28±0.06 kg·m^-2) >四川盆地丘陵(0.27±0.06 kg·m^-2) >华南山地丘陵(0.21±0.06 kg·m^-2);TP密度的面积加权平均值为四川盆地丘陵(0.19±0.04 kg·m^-2) >江南山地丘陵(0.11±0.03 kg·m^-2)>华南山地丘陵(0.08±0.04 kg·m^-2).四川盆地、江南山地和华南山地丘陵SOC、TN和TP储量最高的生态立地类型分别为小规模1年生旱地作物、两季水田和斜坡次生阔叶疏林.SOC和TN密度均以水田或林地最高,而以低覆盖度的挖掘地和山顶旱地最低,TP密度的分布较为复杂.细微尺度的生态立地水平分析可以较好地反映出丘陵区人口密集乡村景观地区的生态结构和SOC、TN、TP的分布情况.     

1940—2002年长江中下游平原乡村景观区域中土地利用覆被及其土壤有机碳储量变化

过去60a来,长江中下游平原的乡村地区发展迅速,引起土地利用覆被及其土壤有机碳储量明显地变化。通过选取区域代表性样方、基于1942年航片和2002年IKONOS影像研究小尺度土地利用覆被变化、土壤取样和收集1965年前土壤有机碳历史数据,用尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,评价了19402002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中土地利用覆被的面积及其030cm土壤(或底泥)有机碳储量的变化。结果表明:近60a来,在86×103km2的区域中有47%的面积发生土地利用覆被转化,其中耕地转化为非耕地的面积为21%(18×103km2)。土地利用覆被类型转化及其有机碳密度的变化导致该区域土壤有机碳储量的净增加。该区域稻田和闲置水域面积分别减少了21.5%(18.5×103km2)和6.7%(5.7×103km2),导致其土壤(或底泥)有机碳储量分别减少41.8TgC和12.9TgC;而水产养殖、非渗漏表面为主的建筑用地、种植木本作物和种植1年生作物的水浇地面积分别增加了14.2%(12.2×103km2)、7.7%(6.7×103km2)、3.5%(3.0×103km2)和2.0%(1.7×103km2),使其土壤(或底泥)有机碳储量分别增加32.2TgC、22.2TgC、12.2TgC和6.5TgC。近60a来,整个区域030cm土壤有机碳的储量增加了18.2TgC,其净增加的可能性为75%,形成了弱碳汇。这主要是由于区域稻田土壤有机碳密度增加了17%,使区域土壤有机碳储量增加了22.2TgC(其净增加的可能性为92%);而且,稻田转化为种植木本作物和种植1年生作物的水浇地也使区域土壤有机碳储量分别增加了1.3TgC(净增加的可能性为86%)和0.3TgC(净增加的可能性为70%);此外,闲置水域转化为水产养殖也使区域土壤有机碳储量增加1.3TgC(净增加的可能性为77%)。但是,稻田转化为水产养殖和非渗漏表面为主的建筑用地导致区域土壤有机碳储量损失6.3TgC和0.6TgC。因稻田土壤有机碳密度增加及稻田转化类型的土壤有机碳储量变化的影响,使整个区域形成弱碳汇,但如果稻田继续减少的话,很可能变成碳源。通过选取区域代表性样方、研究小尺度土地利用覆被变化、土壤取样和收集土壤历史数据,采用尺度推绎方法,研究揭示了19402002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中土地利用覆被的面积及其土壤有机碳储量的变化。     

长江下游平原区乡村景观的结构、管理和土壤有机碳研究

通过实地研究主要位于宜兴市域的区域乡村景观代表性样方,评价并阐明了人口密集的长江下游平原区乡村景观的结构,土地管理与土壤有机碳储量的关系。景观绘图是基于1m分辨率的IKONOS影像并采用生态立地分类及绘图标准,通过直接解译和实地检验对边界清晰的均质景观缀块进行分类和绘图;依据区域权重分层取样设计方法,在生态立地斑块中随机设定取样点进行土壤和淤泥取样;利用区域权重系数进行区域土地利用/覆被和土壤有机碳储量评价计算。结果表明:在2.13×106hm2的长江下游平原区乡村景观面积范围内,0~30cm土壤有机碳储量为76.97Tg。该区域土地利用/覆被的主要类型为水田,水产养殖,非渗漏性建筑用地,旱地1年生作物和水浇地多年生作物,这5种类型的面积百分数和土壤有机碳储量百分数分别为83%和85%。其中平原稻田面积为0.89×106hm2,占总面积的42%;其0~30cm土壤有机碳储量高达36.60Tg,占总储量的48%。通过区域分层取样和小尺度景观斑块的区域权重推绎分析,揭示了人口密集的乡村景观中土地利用/覆被方式对当地和区域土壤有机碳的影响模式。这种在小尺度下对土地管理调查,土壤有机碳和其它生态特征研究的方法明显优于传统的基于30~1000m分辨率遥感影像的土地覆被研究和基于土壤类型的区域土壤有机碳储量评价方法。     

拉萨河流域亏组山植物物种丰富度和群落特征研究

为研究草地植物群落、物种丰富度及其分布格局与影响因子之间的关系,该文以拉萨河流域林周县卡孜乡亏组山为研究地点,对山体垂直样带(3900~5100 m)植物群落特征、植物物种丰富度与各影响因子之间的关系进行了研究。研究区域共设置了13个样带(每隔100 m设一个样带),每样带设置0.5 m×0.5 m的5个样方进行植被调查,运用主成分分析(PCA)和双向指示种分析法(TWINSPAN)对植物群落进行排序和分类,运用冗余分析法(RDA)对群落及其分布格局与影响因子之间的关系进行分析,对植物物种丰富度与各因子之间的关系进行了回归分析。结果表明:该山体植物可分为3个群落类型,含7个群丛;影响区域植物群落物种组成和分布格局的主要环境因子为海拔,其次是坡度;物种丰富度与海拔、分种盖度呈单峰关系,与总盖度、坡度、地上生物量呈正相关。该研究结果为区域植物物种多样性和山地植物资源的保护和可持续利用提供了科学依据。     

不同区域的人口密集农村地区土壤有机碳的分布

基于IKONOS高分辨率（1m）卫星遥感图,根据Ellis提出的村级景观分类体系,研究我国5个不同宏观生态区域（高邑、宜兴、金堂、益阳和电白）的村级景观细微尺度上土地利用、土地覆盖、生态立地各层次上土壤表层（0～30cm）有机碳的密度和储量,结果表明：高邑、宜兴、金堂、益阳和电白5个地区的土壤有机碳密度分别为：2．62、3．47、2．24、2．86kg／m^2和2．70kg／m^2,平均土壤有机碳密度为2．78kg／m^2。土地利用景观中,高邑地区的水浇地和其它地区的水田和林地的土壤有机碳密度较高,高邑、宜兴、金堂、益阳和电白5个地区土壤有机碳储量最高的土地利用景观分别为水浇地、水田、旱地、水田和林地、林地;土地覆盖景观中,1年生和多年生植被覆盖景观的土壤有机碳密度最高。在由高邑至宜兴,最后至电白的纬度逐渐降低过程中,1年生植被覆盖景观的土壤有机碳储量逐渐减少,而多年生土地覆盖景观呈相反趋势。     

西藏河谷地区人工种草的投入产出比较分析

分析了西藏河谷地区六种草地的经济投入、产出和生态系统服务价值,模拟了投入增加下村落草地利用结构的改变与经济、生态产出的响应。结果表明:草地恢复管理中,围栏草地成本最低,为67元/hm~2,是一年生人工刈割草地的0.9%。围栏等草地恢复管理的经济产出为772元/hm~2,其中补贴收入占14.6%,另85.4%来自打工收入;而多年生人工放牧和一年生人工刈割草地的经济产出为4250元/hm~2与13135元/hm~2。相比经济产出,不同草地管理方式下生态系统服务价值差距有限,最大仅为27%。草地投入增加下,天然放牧草地转变为围栏草地及一年生人工刈割草地,并最终保持约1∶1的面积比。合理配置围栏草地与一年生人工刈割草地,可以实现区域较大的经济收入增长和生态系统服务的保障。     

1940—2002年长江中下游平原乡村景观区域中耕地类型及其土壤氮磷储量的变化

过去60a间,长江中下游平原乡村景观区域中土地利用覆被类型,特别是耕地类型发生了显著地转变,并对其土壤全氮和全磷产生了明显地影响。通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集1965年前土壤全氮、全磷历史数据,采用尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,评价了1940-2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮、全磷储量的变化。结果表明:近60a来,在86×103km2的区域中有47%的面积发生了变化,其中33%的面积是耕地类型转化。耕地面积减少18.6%(-16.0×103km2),其中稻田面积减少21.5%(-18.5×103km2),种植木本作物的旱地面积减少1.7%(-1.5×103km2);而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地的面积分别增加了3.5%(3.0×103km2)和2.0%(1.7×103km2)。尽管稻田面积大幅减少,但其仍是区域中面积最大的土地利用覆被类型。1940-2002年,有98%的可能性区域耕地0-30cm土壤全氮储量净减少,而其0-30cm土壤全磷储量则无明显变化。区域耕地土壤全氮储量明显减少(-7.2Tg N),主要受稻田土壤全氮储量显著减少(-8.0Tg N)的影响,而稻田面积大幅减少是导致稻田土壤全氮储量减少的主要原因。与此同时,种植木本作物的旱地的土壤全氮储量减少了0.7Tg N;而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地分别增加1.3和0.7Tg N。区域耕地土壤全磷储量变化不明显,主要受稻田土壤全磷储量无明显变化的影响。尽管稻田面积大幅减少,但由于稻田土壤全磷密度增加了29%(其净增加的可能性为76%);加之稻田土壤全磷密度变异较大,所以稻田土壤全磷储量并没有明显减少,其净减少的可能性仅为64%。与此同时,有75%的可能性种植木本作物的旱地的土壤全磷储量净减少,但仅减少了0.3Tg P;而种植木本作物的水浇地和种植1年生作物的水浇地土壤全磷都有少量增加,分别为0.7和0.4Tg P。通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集土壤历史数据、结合尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,能够揭示1940-2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮和全磷储量的变化。     

中耕地类型及其土壤氮磷储量的变化

过去60a间,长江中下游平原乡村景观区域中土地利用覆被类型,特别是耕地类型发生了显著地转变,并对其土壤全氮和全磷产生了明显地影响。通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集1965年前土壤全氮、全磷历史数据,采用尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,评价了1940—2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮、全磷储量的变化。结果表明: 近60a来,在86×103 km2的区域中有47%的面积发生了变化,其中33%的面积是耕地类型转化。耕地面积减少18.6%（-16.0×103 km2）,其中稻田面积减少21.5%（-18.5×103 km2）,种植木本作物的旱地面积减少1.7%（-1.5×103 km2）;而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地的面积分别增加了3.5%（3.0×103 km2）和2.0%（1.7×103 km2）。尽管稻田面积大幅减少,但其仍是区域中面积最大的土地利用覆被类型。 1940—2002年,有98%的可能性区域耕地0—30 cm土壤全氮储量净减少,而其0—30 cm土壤全磷储量则无明显变化。区域耕地土壤全氮储量明显减少（-7.2 Tg N）,主要受稻田土壤全氮储量显著减少（-8.0 Tg N）的影响,而稻田面积大幅减少是导致稻田土壤全氮储量减少的主要原因。与此同时,种植木本作物的旱地的土壤全氮储量减少了0.7 Tg N;而种植木本作物和种植1年生作物的水浇地分别增加1.3和0.7 Tg N。区域耕地土壤全磷储量变化不明显,主要受稻田土壤全磷储量无明显变化的影响。尽管稻田面积大幅减少,但由于稻田土壤全磷密度增加了29%（其净增加的可能性为76%）;加之稻田土壤全磷密度变异较大,所以稻田土壤全磷储量并没有明显减少,其净减少的可能性仅为64%。与此同时,有75%的可能性种植木本作物的旱地的土壤全磷储量净减少,但仅减少了0.3 Tg P;而种植木本作物的水浇地和种植1年生作物的水浇地土壤全磷都有少量增加,分别为0.7 和0.4 Tg P。 通过选取区域代表性样方、研究耕地类型的小尺度转化、土壤取样和收集土壤历史数据、结合尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,能够揭示1940—2002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中耕地类型及其土壤全氮和全磷储量的变化。