放牧对新疆草地生态系统碳源/汇的影响模拟研究

<正>确评估新疆草地生态系统碳源/汇效应,对区域尺度碳循环研究具有重要意义。放牧是新疆草地生态系统中主要的人类活动,但放牧对草地碳平衡与碳动态的影响还具有很大的不确定性。利用生态系统放牧模型Biome-BGC grazing,通过情景模拟综合评价新疆草地生态系统碳源/汇的动态。结果表明:1)1979—2007年新疆草地生态系统的碳源总量为0.38Pg C,其中由放牧导致的碳释放为0.37Pg C;2)当平均放牧率小于0.24头标准羊/hm~2时,放牧能够促进草地碳固定。研究实现了BiomeBGC grazing模型在区域尺度的应用,研究结果将有助于理解气候变化及放牧对干旱区草地生态系统碳动态变化的驱动机理,对探明干旱区草原生态系统的源/汇特征具有重要意义。     

基于MaxEnt模型的道路对朱鹮繁殖地的影响

道路对野生动物适宜繁殖地影响的定量研究是目前道路生态学领域有待深入的内容之一.本文以国家一级保护动物朱鹮为研究对象,利用物种分布模型(SDM)中MaxEnt模型,通过对影响朱鹮繁殖地的环境变量进行自相关分析,剔除自相关系数大于0.8的环境变量,最终选择了10个环境变量为朱鹮繁殖地的影响因子,分别为最冷季度平均气温、景观类型、归一化植被指数、坡度、坡向、距水体距离、距水田距离、距高等级公路(县级及以上道路)距离、距低等级公路(乡镇和林间道路)距离、距居住地距离.通过对环境变量的贡献率进行分析表明: 最冷季度平均气温、景观类型以及距水田距离、距高等级公路距离是影响朱鹮筑巢的主要因子.分别研究了含道路变量(情景Ⅰ)、不含高等级公路(情景Ⅱ)以及不含低等级公路(情景Ⅲ)3种情景下朱鹮繁殖地适宜区分布.结果表明:道路对朱鹮繁殖地干扰影响显著,高等级公路的影响比低等级公路大,高等级公路和低等级公路的存在分别使朱鹮繁殖地适宜区的面积减小了66.23和35.69 km².朱鹮筑巢对高等级公路有明显的回避效应,平均回避距离为1500 m.本研究对未来制定朱鹮的保护管理措施具有重要意义,同时可为工程建设项目对野生动物的环境影响定量评价提供应用示范.     

自然保护区气候变化风险及其评估——以达里诺尔国家级自然保护区为例

从基于风险管理应对气候变化的基本理论框架和气候变化对我国自然保护区管理的挑战出发,明确了自然保护区气候变化风险的涵义,并以达里诺尔自然保护区鸟类及其赖以生存的水体、草地、林地、沼泽地生境为研究对象,对达里诺尔自然保护区气候变化风险及其变化趋势进行评估和预测.结果表明: 1997—2010年,达里诺尔自然保护区及其水体、草地、林地、沼泽地生境的气候变化风险均呈明显的波动性变化趋势,1999、2001、2005、2008年保护区及其4类生境和2002、2004年沼泽地生境均处于风险状态;与2010年相比,情景A、B、C下2020、2030年保护区及其4类生境的气候变化风险均有所增强;各类生境的气候变化风险存在显著差异,其中,沼泽地生境的气候变化风险较为突出,与其对气候变化的敏感性和丰富的鸟类分布密切相关;人类对水资源、草地资源的过度利用会加剧气候变化对自然保护区的不利影响及其对应的生态风险.总体上,气候变化风险在达里诺尔自然保护区已经显现,气候变化风险管理有助于保持并增强自然保护区的生物多样性保护功能.     

基于SWAT的西北干旱区县域水文模拟——以临泽县为例

以西北干旱区的临泽县为例,利用1980—2012年的气象数据、土地利用数据、土壤数据、数字高程数据驱动SWAT模型,对县域水文过程进行了模拟并对行政区内的水资源状况进行了时空特征分析。研究表明临泽县1980—2012年均实际蒸发量、下渗量、壤中流补给量、地下水补给量、产流量、可用地表水资源量和产流系数分别为130.53、49.78、68.95、48.00、53.47 mm、(13.17±0.60)×108m3和0.16;生态用水量大(3.56±0.12)×1011m3),且呈现出增加趋势。由于黑河分水措施的影响,各水量要素的突变年份出现在2000年之后的5年内。从空间分布上看,地下水补给量和产流系数都呈现“南高北低”的趋势。研究结果也表明临泽县1980—2012年的产流量由地下水补给量控制,壤中流和地下径流的贡献分别为43%和57%;而可利用水资源量主要依赖上游的来水,上游来水量的贡献率达到83%。此外,我们的研究也发现临泽县2007—2012的实际蒸发持续增加,从而导致“蒸发悖论”现象的存在。     

基于生态位和模糊数学的冬小麦适宜性评价

为定量评价气象、土壤等要素对作物生长的影响,利用江苏省及周边40个气象站1980—2010年日气象资料,选取影响冬小麦品种生长发育的主要气象(如气温、降水、日照时数等)和土壤(如土壤厚度、有机质和p H值等)生态因子,基于生态位理论和模糊数学的方法,依据冬小麦生长对生态各因子的响应关系建立各生态因子适宜度模型,借助GIS空间插值和空间分析,计算江苏省冬小麦品种的种植适宜度并进行等级划分。结果表明:从单要素看,研究区气温适宜度和日照时数适宜度都由北往南逐渐降低,降水适宜度由南往北逐渐降低;大部分地区土壤厚度和土壤有机质适宜,但大部分地区的p H值适宜度较低;从气候适宜度看,江苏省气候适宜度的范围为0.68—0.81,中北部大部分区域适宜度大于0.73,全省的气候适宜度均适合种植冬小麦,大体上呈现由北往南逐渐减小的变化;从土壤适宜度看,全省中部、南部与西北部大部分区域适宜度大于0.70,适合种植冬小麦。从综合适宜度看,全省大部分地区适宜度为0.50—0.86,适宜于冬小麦生长。综合考虑农业气候资源和土壤资源对江苏省冬小麦品种种植的综合适宜性进行评价,评价结果为充分利用江苏省农业生态资源、指导及科学制定冬小麦品种区域种植规划提供科学依据;按作物品种分生育期多角度的精细化研究方法和建立的各因子的适宜度模型可为今后作物区域适宜性评价提供一种新的思路,对同类研究具有一定的借鉴作用。     

基于地理空间角度的黑龙江省水源涵养功能变化的驱动因素分析

生态系统服务功能评估关乎人类福祉,是全球关注的热点问题,而水源涵养功能已成为最重要的服务功能之一,是保障区域生态安全和可持续发展的关键因素。基于InVEST模型对黑龙江省2000—2020年水源涵养功能进行定量评估,通过地理探测器分析近二十年黑龙江省水源涵养功能变化空间分异特征的主导影响因素,并结合地理加权回归来捕捉驱动因素的空间分异。结果表明：(1)2000—2020年,全省平均水源涵养量从13.81 mm/m²增加到20.29 mm/m²,水源涵养总量提升46.92%。(2)气候变化是影响水源涵养变化的主要驱动因素,土地利用变化是间接驱动因素;气候和土地利用之间的交互作用对水源涵养变化空间分异性的影响明显大于任何单一因素。(3)驱动因素与水源涵养变化的相关性及强度存在明显的空间分异特征。全省水源涵养变化与降水和林草覆盖率正相关。大小兴安岭和三江平原地区水源涵养变化同时与耕地和城乡工矿用地覆盖率负相关。本研究可为管理部门制定生态环境保护决策和优化生态系统管理提供科学依据。     

陆地生态系统碳汇评估方法研究进展

“碳中和”是我国作出的一项重大的国家战略决策,陆地生态系统碳汇作为碳增汇的重要组成部分,在碳中和目标实现的过程中发挥着重要的作用。但当前基于不同观测数据和方法的陆地碳汇计算仍有很大的不确定性,为了全面了解陆地生态系统碳汇分布特征,提高陆地生态系统碳汇评估的准确性,梳理了近年来关于陆地生态系统碳汇评估的国内外研究进展,从“自下而上”和“自上而下”两类途径阐述了陆地生态系统碳汇评估的主要方法(样地清查法、涡度相关法、模型模拟法和碳同化反演法)的主要原理和特征,优势和缺陷,及在不同尺度碳汇研究中的应用,并从土地利用/覆盖变化、气候因素(大气CO₂浓度、氮沉降)、环境因素(太阳辐射、温度、降水)等因素阐述了陆地系统碳汇主要驱动因子;分析了我国陆地生态系统碳汇的主要特征及时空变化趋势,并从人类活动(生态工程)和环境因素阐述了中国陆地生态系统碳汇的驱动因素;最后,展望了新的监测手段和评估方法在提升陆地生态系统碳汇评估精度中的作用,从而更好的服务于我国“碳中和”的长远目标。     

江苏省陆地和生态红线区域生态系统服务价值

生态红线是最为关键的生态保护区域边界,是生态安全的底线。以2013年江苏省划定的生态红线区域为研究对象,在土地利用现状分析的基础上,对生态系统服务价值进行了评价。结果显示:江苏省陆域生态红线区域的生态系统服务价值为564.15亿元/a,占全省陆地生态系统服务总价值的48.69%,其中水体的生态系统服务价值最大,占生态红线区域的比例高达78.34%;生态红线区域的土地平均生态系统服务单位面积价值为2.47万元/hm~2,是全省平均的2.18倍,其中湿地最高,生态系统服务单位面积价值达5.55万元/hm~2,是全省平均的4.89倍,其次是水体、林地和草地;在已划定的生态红线区域中,各类生态系统占全省相应土地类型的面积比例排序与生态系统的单位面积价值排序完全一致,显示出生态系统类型的单位面积价值越大,受保护的程度越高。     

重庆市道路网络影响景观破碎化的阈值分析

路网的不断扩张是导致景观破碎化的一个重要因素, 因此, 研究路网密度影响景观破碎化的阈值具有重要意义。通过KDE 法确定反映路网密度分布的最佳带宽, 以此带宽分析重庆市路网空间格局, 进一步利用缓冲区法得到路网影响景观破碎化的最大范围, 在该范围内计算路网叠加前后的景观指数变化率, 分析影响景观破碎化的路网密度阈值。结果表明: 3 km 的带宽很好的反映了重庆市路网密度分布; 重庆市路网密度空间分布不均匀, 路网发达区主要位于中部、西北部和西南部, 路网稀疏区主要位于东北部和东南部; 路网对景观破碎化的最大影响范围为1000 m; 道路密度等级7 级是路网密度影响斑块密度和平均斑块面积的阈值, 而道路密度等级8 级是路网密度影响聚集度指数的阈值。