沙障对流动沙丘区地表节肢动物分布及多样性的影响

沙障作为人工固沙植被恢复与保护绿洲和道路安全的一种手段,可以有效阻止沙丘移动,改变流动沙丘地表生态水文过程,进而影响节肢动物多样性及营养结构及功能变化。鉴于此,选取临泽县中部沙带为研究区,利用陷阱法系统调查了生物、物理沙障和流动沙丘区沙丘不同部位地表节肢动物分布及多样性。研究结果表明,沙障营建强烈影响了流动沙丘区地表节肢动物组成,生物和物理沙障区地表节肢动物的活动密度、物种丰富度及多样性均显著高于流动沙丘区,捕食性和其它食性节肢动物较植食性节肢动物对沙障营建的响应更为敏感。沙障还改变了沙丘地表节肢动物的分布规律,生物和物理沙障区地表节肢动物的活动密度从沙丘底部到顶部依次增加,而流动沙丘区地表节肢动物主要分布在沙丘中下部。谢氏宽漠王和尖尾东鳖甲在流动沙丘区主要分布沙丘的中下部,沙障营建导致沙丘顶部谢氏宽漠王和尖尾东鳖甲的活动密度大幅提高。此外,研究还发现生物和物理沙障对地表节肢动物的影响不同,生物沙障区地表节肢动物活动密度显著高于物理沙障区,捕食性和东鳖甲属等其它食性节肢动物的活动密度在生物沙障区均高于物理沙障区。总之,沙障营建及类型差异强烈影响地表节肢动物的分布及多样性,它通过资源上行效应和土壤物理环境的改变提高了地表节肢动物的多样性及营养结构,从而影响了土壤生态系统结构及功能变化过程。     

人工固沙措施对沙丘沉积物特征及土壤养分的影响

为探明人工铺设尼龙网状固沙措施对风沙危害的影响,以腾格里沙漠东南部人工固定沙丘、两类自然流动沙丘以及防护林的地表沉积物和结皮为研究对象,研究沙丘不同位置、不同深度沉积物的颗粒组成、土壤有机质、有效氮、有效磷、有效钾含量等养分特征。结果表明:(1)人工固定沙丘和自然流动沙丘粒度组成和土壤养分含量都存在显著差异(P0.5),沙障的防风,固沙和土壤改良作用明显。(2)人工固定沙丘各个地貌位置沉积物粒度频率曲线均出现三峰,反映了沙障对粉尘沉积物的拦截作用,体现了沙障对土壤理化性质的改良过程;分选性随风向逐渐变差,随着粒径变细而好;偏度和峰度明显高于其他。(3)整个研究区沉积物偏碱性,影响着土壤养分含量。人工固定沙丘养分含量最高,有效氮和有机质含量均为最大,有效磷和有效钾含量略低于对比林,其粉沙物质含量与养分含量成正比。(4)人工固定沙丘的沙丘迎、背风坡均有植被分布,并覆有土壤物理结皮,沉积物粒级分配较自然发育的流动沙丘分散,养分含量增加。由此可见,沙障对沙区的土壤环境和生态环境改善具有重要的影响。     

生态治理技术评价指标体系

为了对生态治理技术进行更加科学合理的评价,在确定了指标体系构建思路的基础上,根据评价指标的筛选原则,通过对评价指标的理论初选和专家筛选,构建了能够揭示生态治理技术本身属性、相宜性、应用效果、推广潜力等的综合评价指标体系。该指标体系包含目标层和指标层两个层次,目标层为生态治理技术适应效果,指标层分为控制性指标和分类评价指标。控制性指标包含5个一级指标和14个二级指标,适用于所有类型的生态治理技术;分类评价指标为三级指标,共有水土保持技术、荒漠化治理技术、石漠化治理技术和生态恢复技术四个类型的三级指标各29个,针对不同的生态治理技术可以选用合适的三级指标对其进行评价。这样的评价指标体系既可体现区域差异,又可建立公共评价平台,为生态治理技术的评估提供了科学依据和关键技术支撑。     

京津风沙源区NPP时空变化及其对治理工程实施的响应

利用遥感大数据对生态治理工程区域的净初级生产力和固碳能力进行长期动态监测可以实现对治理工程的实施效果的评价,同时为区域“碳中和”目标的实现及可持续发展提供有力支撑。利用Google Earth Engine(GEE)云计算平台,基于改进的CASA模型对京津风沙源治理工程区域的NPP进行计算。运用Sen斜率分析和MK趋势分析方法对2001—2020年间的NPP进行时空变化分析,并分析NPP对京津风沙源治理工程实施的响应。结果表明：1)在京津风沙源工程治理期间,京津风沙源区NPP总体呈波动上升趋势,平均增速为2.21 gC m^-2 a^-1,其中极显著增加区域占38.03%,说明京津风沙源治理工程对我国“碳中和”任务起到了积极作用,增加了区域的固碳能力;2)空间尺度上,京津风沙源区NPP和固碳量空间异质性较大,空间分布上主要呈现东部高,西部低的特点,其中,暖温带落叶阔叶林区域最高,温带荒漠区域最低;3)治理工程的实施所带来的NPP增长的速度在不同的区域并不一致,2001—2020年的NPP增速京津冀地区(4.74 gC m^-2...     

干旱沙漠区土壤微生物结皮及其对固沙植被影响的研究

在腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区,采用已有的数据和长期的定位观测,分析了固沙植被区生物结皮的形成特点及其对植被动态的影响。流沙经过沙障固定和种植植物后,沙土表层形成风积物结皮,再演化成以藻类为优势种的微生物结皮,而这一过程是因沙物质得到固定后,大气降尘和粉粒在沙表层堆积、下沉、再经雨滴的冲击等物理作用和土壤微生物的活动共同作用的结果。在降水不足２００ｍｍ的条件下,结皮的形成改变了土壤水分的传有限,     

气候变化背景下京津风沙源区人类活动对植被影响的量化分析

在气候变化背景下,将人类活动对植被的影响进行量化研究,对于区域生态管理具有重要的现实意义。本研究基于GIMMS NDVI3g数据、气象数据(气温、降水)和标准化降水蒸散指数(SPEI),运用相关分析和趋势分析,研究京津风沙源区1982—2014年不同时期的植被时空变化及其驱动因子,再利用回归分析和残差分析定量研究了不同时期不同亚区人类活动对植被变化的影响。结果表明: 1982—2014年,京津风沙源区77.1%的植被退化状况得到明显改善,64.1%的地区植被生长呈上升趋势,年均NDVI呈现东南向西北递减的趋势。不同时期植被动态研究显示,74.5%的地区在京津风沙源治理工程实施后植被增加,最明显的是晋北山地丘陵亚区。在气候因子中,降水与植被变化的相关性最强;生态工程等人类活动在京津风沙源区的大部分地区起到了积极的作用,尤其是晋北山地丘陵亚区达到了94.9%。     

京津冀风沙源区沙化土地治理关键技术研究与示范

京津冀风沙源区是我国北方生态屏障的重要组成部分。面向我国北方风沙区沙化土地综合治理、典型脆弱生态修复与保护等重大科技需求,京津冀风沙源区沙化土地治理关键技术研究与示范项目将综合运用长期定位观测、控制实验、多源遥感数据融合、技术示范等方法,重点研究京津冀风沙源区土地沙化形成机制与生态修复机理,研发一批沙化土地治理与产业化关键技术,并在各治理区开展试验示范,集成京津冀风沙源区沙化土地治理与产业化技术体系,构建沙化土地综合整治空间决策支持系统,为京津风沙源治理工程建设、保障京津冀地区生态安全及满足2022年北京冬奥会生态需求提供科技支撑。     

河西绿洲边缘积沙带的稳定性及其生态效应

甘肃河西沙区经过60多年的防沙治沙,在绿洲边缘尤其是上风向形成了一条积沙带。积沙带作为绿洲边缘造林固沙和沙障固沙过程中的副产物,其稳定性如何?又具有什么样的生态效应呢?本文分析了甘肃河西沙区绿洲边缘积沙带上21个样点风速、风向等观测资料。结果表明:1)河西沙区绿洲边缘积沙带均处于稳定状态。2)积沙带具有显著的防风作用,且防御风的作用随风速的增大而增强,当风速≥2 m·s-1时,积沙带下风向防风距离大于积沙带高度的20倍。风速越大,则沙丘下风向降低风速越明显。3)高度是表征积沙带防风功能的一个重要指标,而当风速≥8 m·s-1时,积沙带顶部风速小于上风向空旷风速。4)气流到达积沙带迎风坡时,通过沿坡面抬升和向两翼分流2种方式释放能量并降低流速。风向偏转会降低迎风坡主风方向的风速。     

基于SNIC-CNN-SVM模型的京津风沙源二期工程区土地利用/土地覆盖遥感识别研究

稀疏植被覆盖(草地、沙地、戈壁)演变能够直接表征区域生态环境和人类活动的动态影响变化。但由于大尺度稀疏植被区一般都具有地理跨度大,景观结构复杂多样,破碎化程度高,现有地表覆盖分类产品针对性不足等问题,使得该区域内林草沙的遥感提取难度较大,精度普遍偏低,直接制约生态效应评价模型的应用效果。因此,以典型大尺度稀疏植被区——京津风沙源治理二期工程区为研究区,研建了SNIC-CNN-SVM(SCS)模型,实现了大尺度稀疏植被区林草沙典型要素的信息自动提取和主要土地利用/土地覆盖类型识别。研究结果表明：1)引入惩罚性机制优化后的SNIC分割算法,有效提升了稀疏植被区与沙地区的边界区分度,有助于分类精度的提升;2)基于改进SNIC-CNN-SVM模型方案的研究区总体分类精度达89.41%,较优化前提高了11.17%,特别是乔、灌、草、沙地和戈壁的分类识别精度显著提升,表明该优化方案在以研究区为代表的稀疏植被区域分类中具有较好的应用效果和推广价值;3)分类结果显示,2020年工程区草地面积最大,占到了一半以上(51.52%),沙地占比11.96%,稀疏植被覆盖(草地、沙地、戈壁)区域占比68.68%...     

腾格里沙漠人工固沙植被演替生物土壤结皮盖度对沙埋的响应

生物土壤结皮(简称结皮)的形成与发展是沙区固沙植被建设成功的重要标志之一,其盖度随固沙植被演替的变化趋势是表征该植被系统地表稳定性的一个直观性生态学指标。利用空间代时间的方法,以腾格里沙漠不同始植年代(1956、1973、1981和1987年)固沙植被区发育的4种优势结皮-真藓(Bryum argenteum Hedw.)结皮、土生对齿藓(Didymodon vinealis(Brid.)Zand.)结皮、齿肋赤藓(Syntrichia caninervis Mitt.)结皮和藻-地衣-藓类混生结皮(Mixed crust)为研究对象,在测定结皮盖度、高度以及粗糙度随沙埋厚度逐渐增加变化的基础上,计算了使结皮盖度(从99.99%)开始降低的初始沙埋厚度(D1)和盖度降低为0%的临界沙埋厚度(D2),研究了该区固沙植被演替过程中结皮盖度对沙埋厚度增加的响应特征及其相关机制。结果显示:(1)4种结皮的盖度随沙埋厚度的增加呈logistic曲线逐渐降低。(2)在同一年代固沙区不同种间比较,混生结皮的D1值最小,D2值最大;真藓结皮的D1和D2值均小于其他两种藓类结皮;土生对齿藓结皮和齿肋赤藓结皮因固沙年限的不同而不同,在1956年固沙区,土生对齿藓结皮齿肋赤藓结皮,而在1973年固沙区和1981年固沙区,齿肋赤藓结皮土生对齿藓结皮。(3)随固沙植被演替,4种结皮盖度随沙埋厚度增加的降低速率逐渐减小,D1和D2值逐渐增大。(4)结皮总盖度随沙埋厚度增加的降低速率逐渐减小,表明随固沙植被演替,结皮对沙埋的抵御能力逐渐增强,固沙区植被系统地表稳定性增加。(5)结皮的粗糙度和高度随固沙植被演替逐渐增加,并显著影响了4种结皮盖度随沙埋厚度增加的降低速率、D1及D2值。研究为全面评估沙埋对沙区结皮结构、功能的影响乃至固沙植被稳定性提供了参考。     

基于AHP与Rough Set的农业节水技术综合评价

由于不同区域自然条件的差异,农业节水技术自身特点及对应用环境条件的要求,导致不同农业节水技术的应用效果存在很大差异,有较大的不确定性,因此,如何筛选合理的评价指标,构建科学、全面的农业节水技术综合评价方法具有十分重要的意义。根据对农业节水技术应用效果的实地调研,应用Delphi法从调查获得的20项评价指标中筛选出了9项农业节水技术综合评价指标。其中节水率、积温和土壤肥力属于生态因子,产投比、劳动力投入和经济投入属于经济因子,可靠性、推广程度和农民认可度为社会因子。基于以上9项指标,构建了农业节水技术综合评价指标体系.综合评价方法(ARM)通过引入经验因子α对应用层次分析法(AHP)和粗糙集(Rough Set)所获得指标权重进行修订,使指标权重更加合理化。同时,分别应用AHP、Rough Set和ARM对甘肃省武威市的地膜覆盖、秸秆覆盖和常规畦田灌溉在大田中的应用效果进行了综合评价。评价结果显示,在对地膜覆盖技术评价中,AHP法过分强调了经济效益的作用(0.44),Rough Set法则强调的是生态效益(0.33)和社会效益(0.32),弱化了经济效益(0.05),ARM修正了以上2种方法的评价结果,获得地膜覆盖的经济效益、生态效益和社会效益,分别为0.36、0.20和0.13。在对秸秆覆盖评价中,与其它两种方法相比,Rough Set法的评价结果存在显著性差异,ARM修正获得的经济效益、生态效益和社会效益,分别为0.09、0.18和0.06。在对常规畦田灌溉评价中,Rough Set法强调了生态效益(0.28),经过修正获得的经济效益、生态效益和社会效益,分别为0.24、0.01和0.13。ARM的评价结果表明,采用地膜覆盖的经济效益最佳;同常规畦田灌溉相比较,地膜覆盖、秸秆覆盖的生态性指数分别比之高0.19和0.17,主要是由于秸秆覆盖具有保墒、增加土壤有机质以及在作物生长后期调节地温的作用,地膜覆盖具有节水、提高苗期土壤温度和促进提前出苗的作用;同秸秆覆盖相比,地膜覆盖和常规畦田灌溉的社会性指数分别高112.12%、18.18%,说明这两种技术在河西半干旱地区具有良好的社会基础。可见,在西北半干旱地区地膜覆盖用于种植玉米的效果最佳,而秸秆覆盖尽管其生态效益较高,但经济效益较低,推广应用存在一定的难度。     

京津唐城市生态系统能值比较

运用能值(emergy)分析方法,以京津冀地区的北京、天津、唐山为研究对象,建立了复合生态系统与可持续发展的能值指标,对3个城市1991～2005年自然环境与社会经济可持续发展状况进行了比较分析.研究结果表明:1991～2005年期间,由于北京、天津的本地资源能值对经济发展的驱动力不足,城市发展对外部输入能值的依赖程度越来越高;北京、天津、唐山社会子系统的能值指标均呈上升趋势,城市居民生活水平和经济发展水平不断提高;北京经济子系统的各项指标均优于天津和唐山,但环境子系统和能值可持续指标体现出,北京的环境压力最大、可持续发展能力低于天津和唐山.在此分析基础上,对北京、天津、唐山的可持续发展提出了几点建议,为制定城市发展策略和产业调整提供科学依据.     

基于特定时间调查数据组建的白蜡窄吉丁种群生命表

为了探明影响白蜡窄吉丁Agrilus planipennis Fairmaire自然种群变化的关键因子, 本研究于2010-2011年采用当年秋季和翌年春季两个特定时间调查取样的方法, 组建了天津、 北京和辽宁3个地区白蜡窄吉丁的自然种群生命表。结果显示, 这3个地区白蜡窄吉丁的自然种群数量在今后几年均将呈增长趋势, 但不同地区的增长速率存在较大差异。北京地区白蜡窄吉丁的种群数量增长速率最快（种群趋势指数I=12.9997）, 其次是天津地区（I=12.4388）, 这两个地区的寄主植物相同, 均为绒毛白蜡。增长最慢的是辽宁地区（I=3.6394）, 其寄主植物为水曲柳。另外, 通过3个地区白蜡窄吉丁生命表和排除控制指数可以看出, 天津地区白蜡窄吉丁最主要的致死因子是白蜡吉丁柄腹茧蜂Spathius agrili Yang（种群数量排除控制指数EIPC=1.5382）, 对种群数量变动的贡献最大; 北京地区的是啄木鸟（EIPC=1.4515）, 而辽宁地区白蜡窄吉丁最主要的致死因子是白蜡吉丁卵跳小蜂Oobius agrili Zhang et Huang的寄生作用（EIPC=1.4701）。这些研究结果表明, 寄主植物的差异是影响白蜡窄吉丁自然种群数量变动的主要因素, 同时寄生性天敌白蜡吉丁柄腹茧蜂对种群数量的影响作用也比较大。因此, 实际应用中可以通过培育抗性树种和人工繁育优势天敌等方法对该虫进行有效防治。     

水土保持林土壤改良效益评价研究

森林效益评价是目前林业研究的热点,也是难点问题,通过评价水土保持林土壤改良效益,对效益评价的方法和思路进行了探索。指出水土保持林土壤改良效益指标体系的总目标层为效益评价综合指数,准则层包括土壤肥力、抗蚀性能和抗冲性能３个方面,指标层由水稳性团聚体含量、有机质含量、土壤酶活性、ｐＨ值、平均重量直径、团聚度、分散率、土壤硬度和渗透系数构成。在计算效益评价综合指数时,首先要对各项指标的实测数据进行处理,     

京津冀地区资源环境承载力动态变化及其驱动因子

在构建京津冀地区资源环境承载力评价指标体系的基础上,运用状态空间模型科学测量京津冀地区资源环境承载力,并结合时间序列Tobit模型分析京津冀地区资源环境承载力的驱动因素.结果表明: 2000—2012年,京津冀地区资源环境承载力都处于可载状态,且在上升阶段.社会经济增长对资源环境带来的压力较大.京津冀三省(市)的承载度都呈现“U”型曲线形式,资源环境承载度都较低,资源环境承载潜力较大.常住人口数量、城镇居民恩格尔系数是京津冀地区资源环境承载力的共同影响因素,人口问题很可能成为限制区域社会经济发展的瓶颈,对资源环境造成威胁.三地应该在资源环境、社会发展、经济结构方面互为补充,把资源环境承载力作为参考等政策启示.     

小叶锦鸡儿固沙林土壤G+与G-细菌碳代谢功能多样性

为探讨科尔沁沙地流动沙丘上建立小叶锦鸡儿固沙植被后,土壤微生物群落中革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌代谢功能的变化规律,采用Biolog-GN2和GP2微平板检测法,研究了9、16、26年生人工群落以及流动沙丘和天然小叶锦鸡儿群落土壤革兰氏阴性和革兰氏阳性菌碳源代谢的多样性变化特征。结果表明,流动沙丘建立小叶锦鸡儿固沙植被后,土壤革兰氏阴性菌多样性表现为持续缓慢增加的趋势,0～26年生群落Shannon指数由3.85逐渐增加到4.17,均匀度指数由0.85增加到0.94;而革兰氏阳性菌则表现为先显著降低,后逐渐增加的趋势。随着固沙群落年龄的增长,土壤微生物代谢糖类、羧酸类、双亲化合物类、聚合物类、胺/酰胺类和氨基酸类等碳源种类逐渐增加。26年生小叶锦鸡儿人工群落土壤革兰氏阴性和革兰氏阳性菌的碳源代谢模式已逐渐接近天然群落。     

北京城市园林绿化生态效益的定量经济评价

以北京城近郊8个区为研究范围,参考目前国内外有关城市绿化生态效益及经济价值的研究方法,通过建立常用的37种园林植物个体的绿量计算模型,结合园林植物的个体生理特性测定(主要包括园林植物净光合速率测定、蒸腾速率测定、滞尘测定),以及经济评价指标和方法研究,最终确定了北京城市园林植物吸收二氧化碳(CO₂)、释放氧气(O₂)、增湿降温、滞尘的生态效益及其对应的经济价值定量计算方法。同时,为提高绿化生态效益和经济价值评价的可操作性、简化专业运算的过程、以Access数据库作为绿量计算参数源,采用Visual Basic语言研制开发了绿化生态效益和经济价值评价系统。     

京津风沙源区防风固沙功能对植被覆盖度变化的时空响应研究

防风固沙功能受气象、土壤、植被、土地利用等多种因素的影响,监测评估区域防风固沙功能对不同影响因子的响应状况可为生态保护工程的布局实施提供重要依据.以京津风沙源治理工程区为例,基于NDVI指数和RWEQ模型,构建了植被覆盖度与防风固沙功能的同步变化指数模型,评估分析了工程区防风固沙功能对植被覆盖度变化的响应水平及时空差异...