快速城市化地区住宅用地表层土壤有机碳的变异性及其影响因素——以福州南台岛为例

在高分辨率影像提取福州市南台岛(仓山区)住宅用地的基础上,从覆盖研究区的30m×30m网格中随机选择50个样方进行表层土壤取样,进而分析这一快速城市化地区住宅用地表层土壤有机碳密度(Soil organic carbon density,SOCD)的变异特征及其影响因素。结果表明:城市地区住宅用地在剧烈的人类活动干扰下,土壤呈现明显的空间变异特征,其SOCD平均值为33.814t/hm~2,变异系数达72.8%,其中郊区村镇住宅用地0—20cm土层的SOCD高于城市居住用地72%,预示着村镇就地城市化后将造成土壤碳储量的下降;然而,表层土壤有机碳含量与密度在建成时间为0—5年和5—10年的城市住宅小区间无显著差异,只有住宅建成时间达到10—15年才有显著提高。基于湿度、热度、绿化率与物业管理费等因子构建的城市住宅区绿化环境管理质量指标,与城市居住区表层土壤有机碳含量及密度存在显著正相关,与土壤容重呈显著负相关,成为快速城市化地区影响SOCD变异的另一主要因素。     

树木位置和胸径对人工林细根水平分布的影响

通过研究福建三明莘口林场33年生格氏栲和杉木人工林细根生物量与树木位置和胸径大小的关系,探讨人工林细根水平分布特点。用土芯法(土钻内径6 .8cm,深10 0 cm)测定细根生物量,格氏栲和杉木人工林分别随机取土芯4 1个和4 0个,同时记录离取样点最近的第1棵、第2棵和第3棵树的距离和胸径。格氏栲和杉木人工林细根生物量平均值分别为3.2 6 6 t/ hm2和2 .0 4 8t/ hm2 ,变异系数分别达37.3%和4 2 .8% ,细根生物量均遵从正态分布(p<0 .0 5 )。格氏栲和杉木人工林细根生物量均与离取样点最近第1棵、第2棵树的距离有显著的负相关,且以与最近第1棵树距离的相关系数最大。格氏栲人工林细根生物量与最近第1棵树的胸径呈显著的正相关(p<0 .0 1) ,而与最近第2、第3棵树的胸径无关(p>0 .0 5 ) ;而杉木人工林细根生物量则与最近第1、第2和第3棵树的胸径均无显著相关(p>0 .0 5 )。逐步多元线性回归分析表明,离取样点最近第1棵树距离和胸径可解释格氏栲人工林细根生物量水平变异的4 1.0 % ,而离取样点最近第1、2棵树距离则可解释杉木人工林细根生物量水平变异的4 0 .6 %。由于人工林细根水平分布呈现特定模式,规则取样估计细根生物量将产生系统误差。     

用RS和GIS技术评价福建省长汀县土壤保持功能对生态系统变化的响应

人类活动直接影响生态系统的变化,而生态系统变化又改变着其土壤保持功能。通过对生态系统及其土壤保持量变化的对比分析可以发现两者间响应机制,分析水土保持工作的得失,并进而为下一步治理提供指导。基于e Cognition平台利用landsat影像解释出长汀县2000、2010和2016年的生态系统类型,并利用RULSE模型定量评估土壤保持功能,探讨土壤保持量相对于生态系统变化的响应规律。结果表明:2000—2016年间,长汀县生态系统变化主要表现为两大特征:其一是低覆盖类型向高覆盖类型转变,表现为稀疏林大量地转为常绿阔叶林和常绿针叶林,研究期内稀疏林减少14729.38hm~2(减幅56.75%),而常绿阔叶林和常绿针叶林分别增加6791.50hm~2(增幅23.21%)、10228.07hm~2(增幅5.80%);其二是受经济利益驱动,大量耕地和常绿针叶林转为城镇和茶果园,研究期内城镇、茶果园分别增加4469.14hm~2(增幅85.43%)、1949.32hm~2(增幅69.38%)。研究期内全县土壤保持量显著提高,单位面积土壤保持量从2000年217.32t hm~(-2)a~(-1)提高2016年246.02t hm~(-2)a~(-1)。各生态系统中,常绿阔叶灌丛和常绿阔叶林土壤功能最强,单位面积土壤保持量大于277t hm~(-2)a~(-1),而城镇土壤保护功能最弱,单位面积土壤保持量低于65t hm~(-2)a~(-1);研究期内大部分生态系统的土壤保持能力有不同程度提高,只有城镇和茶果园下降,单位面积土壤保持量分别减小21.03t hm~(-2)a~(-1)和16.74t hm~(-2)a~(-1),这说明城镇和茶果园迅速扩张可能引发新的水土流失。从空间上看,土壤保持量提高的区域占全县96.5%,其中东北部森林区和中南部增幅最显著,说明了十几年的水土流失综合治理工作极具成效;另一方面土壤保持量下降的区域散布于人类活动较频繁的各个山间盆谷,其中汀州、大同最为集中,迅速的城镇化与茶果园开发是造成保土功能下降的主要原因。     

植物根呼吸对升温的响应

植物根呼吸碳释放量高达18Pg／a,约为全球化石燃料燃烧碳排放量（6．5Pg／a）的2．8倍。了解根呼吸对升温的响应对于构建陆地生态系统碳动态模型、评价地下碳库碳收支具有重要作用。短期升温能明显提高根呼吸速率,但在近乎恒定的温度梯度下,根呼吸速率可能逐渐恢复到温度变化前的水平。根呼吸的温度敏感性与植物种和测定的温度范围有关,其Q10值介于1．1～10之间。在野外条件下,根呼吸的温度敏感性还会受到土壤湿度、养分状况、呼吸底物有效性、太阳辐射、光合产物的地下分配模式和天气状况等影响。通常根呼吸的温度敏感性比土壤微生物呼吸的温度敏感性高,但室内控制温度下和野外环割（girdling）实验中并未观测到类似现象。根呼吸是否具有温度适应性仍是一个尚未解决的重大科学问题。有关根呼吸对升温的适应机理仍不清楚,可能是碳循环研究存在不确定性的重要来源。今后的研究方向应集中在以下几方面：（1）深入探讨根呼吸的温度适应性;（2）扩大对成年植物种的研究;（3）扩大对环境因子交互影响和模拟研究;（4）扩大对植物根呼吸测定和升温新技术的研究。     

红壤侵蚀地马尾松林恢复后土壤有机碳库动态

运用RothC(version 26.3)模型,并结合“时空代换法”对长汀河田红壤侵蚀退化地马尾松人工恢复后林地表层(0-20cm)土壤有机碳库的动态变化进行了反演和预测,研究结果表明:RothC 26.3模型的模拟结果能够较好地反映红壤侵蚀地植被恢复过程中土壤有机碳的变化趋势;RothC 26.3模型适用于中亚热带季风气候条件下马尾松林地土壤碳库的动态模拟;侵蚀退化地在马尾松林建植后,林地表层土壤碳吸存速率以非线性的形式上升,并在15-25a时间内达到最大,马尾松恢复后前30a林地土壤平均碳吸存速率约为0.385 tC·hm-2· a-1,自马尾松建植后演替至当地顶级群落(次生林)全过程中平均碳吸存速率约0.156 tC·hm-2·a-1;根据模拟结果得到的拟合方程,计算得到研究区红壤侵蚀退化地的碳饱和容量约为36.85 tC/hm2,固碳潜力约为33.26 tC/hm2.     

城市空气负离子浓度时空分布及其影响因素综述

空气负离子(NAI)是综合反映空气质量的重要指标,对人居环境有重要意义.本文综述了城市空气负离子时空分布特征,并根据不同环境因子对其理化过程的影响及其在城市中的特点探讨了城市NAI时空分布特征的成因:NAI分布的时间动态主要受控于太阳辐射的周期变化;空间分布的城乡梯度差异受城市气溶胶、下垫面性质及城市热岛效应影响;城市绿地的高NAI浓度与植被生命活动和土壤辐射有关;近水环境中NAI浓度较高的原因在于水分子通过多种途径参与NAI生成过程;其余环境因子可在一定程度上影响NAI的生成、寿命、组分、迁移和分布;增加城市绿化面积和大气湿度、保持下垫面土壤自然属性均可有效地提高NAI水平,改善城市空气质量.     

亚热带沟叶结缕草草坪土壤呼吸

随城市化进程加速,城市草坪生态系统释放CO2将对区域碳循环产生重要影响。采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对亚热带沟叶结缕草草坪（Zoysia matrella）土壤呼吸进行为期1a的定位研究,结果表明：草坪土壤呼吸季节动态呈现为单峰曲线,全年土壤呼吸速率的变化范围在38.99—368.50 mg C?m-2?h-1之间,年通量为1684 g C?m-2?a-1。土壤温度、总生物量、以及二者的交互作用对土壤呼吸季节变化的解释程度接近,分别为89%、88%和90%,但仅二者的交互作用进入土壤呼吸的逐步回归方程,表明草坪土壤呼吸的季节变化主要受土壤温度与总生物量共同驱动。春末修剪草坪对土壤呼吸速率没有显著影响。在秋末无雨时期,浇水后1—2d土壤湿度对土壤呼吸的促进作用可掩盖同期降温的影响,使土壤呼吸速率显著升高。     

亚热带典型红壤侵蚀区人类活动对植被覆盖度及景观格局的影响

福建省长汀县是中国南方最严重的水土流失区之一,在20世纪80年代初和2000年两次集中治理的推动下,当地生态环境已得到显著改善。基于Landsat系列卫星影像提取长汀县1975—2013年共6期植被覆盖度分布图,分析该区在不同时期植被覆盖度及其空间格局的时空动态,并探讨人类干扰与政策治理对植被覆盖度及景观格局的影响。结果表明:(1)近38年来,长汀县平均植被覆盖度由47.02%(1975)提升至71.47%(2013),在覆盖度结构上逐渐形成以中高和高植被覆盖度占主导的格局;县域中部河田盆地的植被覆盖度由30.83%(1975)提升至60.34%(2013)。(2)在景观格局上,研究期间长汀县极低、低和中低覆盖度斑块平均面积呈波动下降趋势、同时斑块密度增加,而中高、高植被覆盖度区域面积扩大,表明封禁、造林等治理措施导致植被覆盖度较高的区域不断汇聚成片。(3)植被覆盖度的提升在空间上主要集中在海拔600 m和坡度25°以下区域,尤其在海拔400—600 m和坡度5°—15°区域最显著,表明植被的破坏和恢复过程与人类活动的联系密切。(4)空间分析表明,在距离农户居民地边缘1.2 km的范围内,越接近居民地中心的区域植被覆盖度越低、破碎度越大且恢复缓慢,但这种空间差异伴随治理进行正在逐步减弱。总体上看,长汀县生态治理和人类干扰的长期驱动影响,其恢复速度在不断提升。     

红壤侵蚀地马尾松人工林恢复过程中土壤非保护性有机碳的变化

选择红壤侵蚀区本底条件相似而恢复年限不同的马尾松林为对象,以侵蚀裸地和次生林为对照,结合时空代换法对侵蚀地植被恢复过程中表层土壤非保护性有机碳(轻组有机碳和颗粒有机碳)含量、分配比例及其向保护性有机碳转化过程进行研究.结果表明:在植被恢复过程中(0~30年)土壤有机碳含量及其储量随恢复年限极显著增加.植被恢复7~11年,土壤非保护性有机碳含量显著增加,其分配比例也明显升高,而恢复至27年和30年后分配比例保持在较稳定水平,说明植被恢复初始过程主要以非保护性有机碳的形式积累,而长期恢复后土壤有机碳呈相对稳定状态;0~10 cm和10~20 cm土壤非保护性有机碳向保护性有机碳的转化速率常数(k)与恢复年限分别呈极显著相关和显著相关,说明植被恢复过程中土壤非保护性有机碳逐渐向保护性有机碳转化.     

基于RUSLE的福建省长汀县河田盆地区土壤侵蚀定量研究

以RS、GIS和RUSLE模型为主要技术,选取典型的土壤侵蚀区福建省长汀县河田盆地区为研究区,通过对模型因子的合理选择,估算了该地区1988年、1998年和2010年的土壤侵蚀量,实现土壤侵蚀状况的定量评价和动态监测.结果表明:在1988年至2010年期间,研究区土壤侵蚀状况得到明显改善,平均土壤侵蚀模数由4259.11 t·km-2·a-1下降为1280.09 t·km-2·a-1,年侵蚀量由252.42万t下降至75.87万t;中度及其以上侵蚀面积由176 km2减少至62.69 km2,微度侵蚀面积由225.85 km2增加至358.9 km2.研究结果说明近22年来针对长汀河田盆地区土壤侵蚀的治理所采取的措施是卓有成效的.长汀河田盆地区水土流失进一步重点治理的区域应集中在盆地中心及其西北部等地区的高程低于400 m、植被覆盖度为20％-50％的地区.