基于生态系统服务的山水林田湖草生态保护修复研究——以南太行地区鹤山区为例

开展山水林田湖草生态保护修复是生态文明建设的重要内容,将生态系统服务评价成果与山水林田湖草生态保护修复工程相结合,以国家第三批山水林田湖草生态保护修复试点-河南省南太行地区鹤山区为例,探究生态系统服务评价成果在区域山水林田湖草生态保护修复中的应用。结果表明,近年来鹤山区生态系统服务价值整体呈下降趋势且生态环境破坏严重。其中,2014-2017年鹤山区各土地类型二级服务ESV减少了303.95万元。研究期内,水资源供给、气体调节功能、气候调节、净化环境、水文调节、土壤保持、生物多样性和美学景观等8项生态服务价值都出现不同程度的下降;在鹤山区生态保护修复工作中需要重点关注生态系统的水文调节、净化环境、土壤保持和生物多样性等服务功能,相应的生态保护修复工程应集中在河道生态修复与湿地保护、矿山生态环境修复与土地整治、森林及生物多样性保护修复;鹤山区山水林田湖草生态保护修复工程能够提升区域生态服务价值。其中,工程实施后的生态系统服务价值总量预计能达到36407.95万元,比2017年增加7741.96万元,增长率为27%且各项生态服务价值均有提升。研究结果对鹤山区山水林田湖草生态保护修复工程的实施有一定的指导性作用。     

鹤山退化草坡生态系统的自然恢复

研究了鹤山南亚热带退化草坡20a的自然恢复动态,发现群落虽有阳生乔木入侵,但仍处于草本和灌丛占优势的生物多样性较低的阶段;土壤中的有机质、水解氮、有效磷和有效钾等营养元素已基本恢复到同地带顶级森林群落的水平;虽然群落的空间结构与生物多样性尚未恢复,但其部分生态功能已经恢复,其中水土保持最先恢复,生产力等功能还需要较长的时间恢复;对于鹤山草坡这类一般退化生态系统来说,可能需要通过构建合适的人工林来加速生物多样性和生物量等指标的恢复过程,仅仅通过自然恢复是难以在较短的时间内迅速恢复其物质循环等功能的。     

Natural restoration of degraded rangeland ecosystem in Heshan hilly land

This study examined the 20-yr trend of natural restoration of a degraded rangeland ecosystem after disturbance in Heshan hilly land. The results showed that herbs and shrubs were the dominant plants in the community and only a small number of the shade-intolerant tree species had invaded, showing the characteristics of assembly of pioneer communities. The organic matter content, soluble nitrogen, available phosphorus and available potassium had recovered to the level of the local climax community. Part of the ecological functions such as water and soil conservation had also recovered. While the functions of water and soil conservation recovered first, more time was needed for productivity and other functions to completely recover, suggesting the idiosyncratic nature of different ecosystem variables in response to time and microclimate change. Particularly, nutrient cycling recovered very slowly by natural restoration and artificial plantation may be necessary to accelerate the restoration process.     

鹤山重建植被的几种优势种叶解剖学研究

对南亚热带鹤山恢复植被5种优势种湿地松（Pinus elliottii）,马占相思（Acacia mangium）,大叶相思（Acacia auriculaeformis）,九节（Psychotria rubra）和南洋楹（Albizia falcata）进行了叶解剖学研究。结果显示,变化表现在表皮角质膜的厚度、细胞壁的厚度和形状,叶肉组织中海绵组织和栅栏组织的分化,内皮层维管束的构造等。为以后进一步探讨植被恢复过程中叶解剖结构的变化提供了实验基础。     

鹤山不同植被类型土壤惰性碳含量及其季节变化特征

为探讨植被恢复下森林土壤惰性碳(Non-labile carbon, NLC)的分布和季节动态,对鹤山6种不同植被类型(灌草、马尾松、桉树、乡土树种、马占相思、季风常绿阔叶林)不同土层(0～10 cm、10～20 cm和20～40 cm)NLC进行研究。结果表明: 6种植被类型土壤NLC含量均以表层(0～10 cm)最高,且随土层深度增加有下降趋势。表层土壤NLC含量受植被类型的影响显著,马占相思林的土壤NLC含量显著高于其他林型;马尾松林的土壤NLC含量最低,与其他林型差异显著。马占相思林深层土壤(10～20 cm和20～40 cm)的NLC含量显著高于其它植被类型,其它植被类型间无显著差异。不同植被类型的土壤NLC含量具有不同的干湿季动态变化,湿季土壤NLC占土壤总有机碳(Soil organic carbon, SOC)的比值高于干季。从不同土层NLC占SOC的比例可见,马占相思林和灌草林能显著提高土壤不同层次的NLC含量,马尾松林、桉树林、乡土树林和季风常绿阔叶林则有利于提高深层土壤SOC稳定性。     

广东鹤山草坡的群落结构

分析了广东鹤册草坡群落结构。结果表明,该群落有高等植物１８种,分为灌木层和草本层２个层次,以矮高位芽、小型叶植物为主,种类以热带－亚热带分布种为主,Ｓｈａｎｏｎ－Ｗｅｉｎｅｒ多样性指数为１．２５,群落的叶面积指数为２．２８,生物量为１５．２２ｔ／ｈｍ＾２。比较了大陆退化草坡、海鸟退化草坡和当地的人工林的群落结构,提出了退化草坡的改造利用方式。     

鹤山南亚热带草坡生态系统的太阳辐射能环境

本文以鹤山丘陵综合试验站草坡为研究对象,分析了鹤山南亚热带草坡多年的辐射能环境．揭示了辐射与环境的关系,主要结果如下：１．全年抵达草坡的太阳总辐射约４７７５．２ＭＪｍ－２ａ－１,其中直接辐射为３１３４．１ＭＪｍ－２ａ－１,散射辐射为１４４１．１ＭＪｍ－２ａ－１．它们受太阳高度角、云量、大气透明系数和大气光学特性的影响较大．２．太阳总辐射、直射的月变化呈双峰曲线,５月和８月为峰值,２月和６月为谷值．３．全年草坡的反射辐射量为８２２．５ＭＪｍ－２ａ－１．群落的年均反射率为１７．２％,其月变化因入射光特性和群落的发育状况的不同而变化．４．草坡的净辐射力２９１５．６ＭＪｍ－２ａ－１,占总辐射的６１．１％．其最大值出现在５月,为３８０．２ＭＪｍ－２ａ－１,最低值出现在２月,为１２９．３ＭＪｍ－２ａ－１,７－９月比较稳定且值相对较高．５．群落发育成熟后,其对太阳辐射的截获能力很强．其透射率仅１７．２％,其冠层截获率为６５．４％．     

鹤山马占相思生态系统重建过程中对立地水热因子的调节作用

 分析南亚热带鹤山人工马占相思(Acacia mangium)生态系统水热的连续观测资料,采用时空互代的方法,并与邻近的退化草坡、裸地相比较,得到如下一些主要结果：1) 本区域年内降水分配不均,而热量输入却相对均匀,存在湿季水土流失和干季水分亏匮的可能性。2) 7龄后的马占相思林分反射率明显小于裸地与草坡,为该系统提高生产力和生物量累积提供了前提条件。3) 马占相思生态系统对立地气温、地温的调节集中表现在缩小其变化振幅,使得林地的气温、地温变化有其自身的规律,倾向于有益于生态系统发育方面的变化。4) 干季时     

Natural restoration of degraded rangeland ecosystem in Heshan hilly land

This study examined the 20-yr trend of natural restoration of a degraded rangeland ecosystem after disturbance in Heshan hilly land. The results showed that herbs and shrubs were the dominant plants in the community and only a small number of the shade-intolerant tree species had invaded, showing the characteristics of assembly of pioneer communities. The organic matter content, soluble nitrogen, available phosphorus and available potassium had recovered to the level of the local climax community. Part of the ecological functions such as water and soil conservation had also recovered. While the functions of water and soil conservation recovered first, more time was needed for productivity and other functions to completely recover, suggesting the idiosyncratic nature of different ecosystem variables in response to time and microclimate change. Particularly, nutrient cycling recovered very slowly by natural restoration and artificial plantation may be necessary to accelerate the restoration process.     

鹤山人工林的辐射能环境研究

对鹤山针叶混交林,以乡土树为主的阔叶混交林和豆科混交的林冠作用层和林地作用地层辐射等方面进行了研究,在太阳高度角和天气等因素的影响下,全年抵达各林的总辐射月变化基本上都呈双峰曲线,各林的峰值分布于５月和７～９月和谷值分布于２月和６月,由于坡向的影响,东南坡的太阳总辐射量大,平坦地和西皮次之,东坡较小,林坡最小,各林型冠上直接辐射和散射辐射占自总太阳辐射量的比例有所不同,但各林林冠上直射所占比例均大