滇西北高原典型退化湿地纳帕海植物群落景观多样性

采用时空替代法,运用3S技术,结合植物群落实地调查,研究了云南西北高原典型退化湿地纳帕海的植物群落景观多样性格局。结果表明:人为干扰加速了纳帕海原生沼泽、沼泽化草甸植物群落景观向草甸、垦后湿地植物群落景观演替,湿地环境不断丧失,湿地功能逐渐退化;不同演替阶段沼泽植物群落景观多样性在空间上呈现出不同的格局是对湿地环境变化的响应,体现了湿地环境变化与功能现状,并在一定程度上反映了人为干扰的类型与强度。     

滇西北高原纳帕海湿地土壤氮矿化特征

采用树脂芯原位培育法,研究了纳帕海沼泽、沼泽化草甸和草甸土壤氮的矿化特征。结果表明,铵态氮（NH₄⁺-N）为沼泽、沼泽化草甸土壤中无机氮的主要存在形式,分别占无机氮含量的96.76%和75.24%,而硝态氮（NO₃^--N）为草甸土壤中无机氮的主要存在形式,占无机氮含量的58.77%。植物生长期内,纳帕海湿地土壤的净氮矿化速率表现为沼泽化草甸 > 草甸 > 沼泽,表明干湿交替的土壤环境更利于土壤氮矿化作用的进行,土壤中氮素有效性和维持植物可利用氮素的能力更强。整个生长季,沼泽和草甸土壤氮矿化为硝化作用,而沼泽化草甸土壤氮矿化为氨化作用。土壤硝态氮含量、有机质含量、碳氮比和含水量均对纳帕海沼泽、沼泽化草甸和草甸土壤的氮矿化产生显著影响。     

三江平原沼泽湿地景观空间格局变化

景观空间格局是指大小和形状不一的景观斑块在空间上的排列,它是景观异质性的重要表现,同时又是各种生态过程在不同尺度上作用的结果。这一研究可为环境资源的合理管理提供有价值的资料,已成为景观生态学研究的核心之一。通过选取斑块连接指数、分布质心和扩展等模型,来表征三江平原沼泽湿地景观近20a来空间格局变化情况。结果表明：（1）三江平原沼泽湿地的破碎化较为严重,斑块数量增加了46％,斑块密度净增加2倍。与1980年相比,1996年最大斑块面积缩小了63.57％,最大斑块周长缩短了52.47％。（2）三江平原沼泽湿地斑块间隙在不同时期都较大,且随着沼泽湿地面积的减小和斑块数量的增加,其斑块间隙越来越大,进一步说明沼泽湿地的破碎化较为厉害。（3）1980-1996年间三江平原沼泽湿地的分布质心向西南方向偏移了7.05km,1996-2000年向西北方向偏移了6.01km。（4）1980、1996、2000年三江平原沼泽湿地的扩展度分别接近于14.222、11.101和11.262。其值都远大于1,说明斑块形状与圆形相差较大,形状不规则。近20a来,人类活动对沼泽湿地空间格局变化的影响程度较大,1980-1996年尤为明显,而在1996-2000年,由于采取了保护措施,其影响程度开始变弱。     

塔里木河中下游地区湿地景观格局变化

在RS和GIS技术的支持下,结合塔里木河中下游的区域特点,确定了塔里木河中下游湿地景观分类系统.通过采用景观多样性指数、优势度、景观破碎化指数、分布质心和平均斑块形状指数等景观的空间格局指数,较系统地分析了1980～2000年塔里木河中下游湿地景观空间格局变化.结果表明：塔里木河中下游湿地的分布面积呈显著下降趋势.1980～1990年湿地面积减少,斑块数量和密度增加.1990～2000年湿地面积有所增加,斑块数量和密度持续增加;随着人类干扰强度增加,景观多样性增加,优势度降低,湿地的破碎化程度越来越大;湿地景观要素中,河渠湿地、水库坑塘湿地面积有所增加,而湖泊、滩地、沼泽面积均在不断减少,其中沼泽湿地面积减少幅度最大.     

高原湿地纳帕海水生植物群落分布格局及变化

采用3S技术与植物群落研究法,对高原湿地纳帕海24a来的湿地植物群落分布格局及变化的研究结果表明：与24a前水生植物群落相比较。纳帕海水生植物群落类型、数量改变,原生群落不断减少或消失,耐污、喜富营养类群如水葱群落（Com．Scirpus tabernaemontani）、茭草群落（Com．Zizania caduciflora）、穗状狐尾藻群落（Com．Myriophyllum spicatum）、满江红（Com．Azolla imbricata）群落等大量出现;群落总数由24a前的9个增至当前的12个,其中挺水植物群落增加2个,浮叶植物群落增加1个,挺水植物群落增幅最大。由东向西、由南向北,纳帕海水生植物群落分布大致呈现出浮叶群落、挺水群落、沉水群落斑块状依次配置的水平格局规律。挺水植物群落分布面积最大,达528．42hm^2,其次是沉水植物群落,分布面积为362．50hm^2,浮叶植物群落分布面积最小,为70．23hm^2。随沉水群落、浮叶群落向挺水群落的演替,群落伴生种数量增加、优势种优势度减小、层次类型改变,群落结构变得更为复杂。纳帕海湿地水生植物群落分布格局及变化是对湿地环境变化的响应,表明了在人为干扰作用影响下,纳帕海湖岸线内移、水量减少、水质恶化等湿地水文条件的改变,致使湿地生态系统功能不断退化。     

厦门滨海湿地景观格局变化研究

选取了厦门市1986年,1993年和2003年三个时期遥感影像解译数据作为基本信息源.在ArcGIS支持下,应用GIS技术获取滨海湿地基本数据,通过对景观格局指数的计算和分析,对过去17年间厦门滨海湿地的景观格局变化特征进行了研究.结果表明:湿地总面积呈下降趋势,由1986年的419.764km²下降至2003年的394.237km²,湿地斑块数量由1986年的810块增加至2003年的1092块.湿地景观破碎度不断增加,而研究区域湿地景观多样性指数和均匀度指数则下降.     

环渤海地区土壤有机碳库及其空间分布格局的研究

土壤碳库的研究和管理以及土地利用变化对土壤碳库的影响已成为全球变化研究中的核心内容．本文利用第2次土壤普查时环渤海地区1374个土壤剖面资料,对该地区土壤有机碳库进行了估算,结果表明,整个环渤海地区1m深的土壤有机碳库为2．1PgC．进一步分析该区域各土壤类型的有机碳库发现,棕壤的有机碳库最大,占该区域总有机碳库的55．6％,其次为潮土,占26．9％,风沙土和暗棕壤的土壤有机碳库则很小,仅占0．1％以下．对不同土壤类型的碳密度比较发现,沼泽土的碳密度最高,为22．9kgC·m^-2,其次是暗棕壤,为16．04kgC·m^-2;而风沙土的碳密度最低,为2．88kgC·m^-2,再次是盐土,为6．0kgC·m^-2．可见土地风沙化和盐碱化将极大地降低土壤的有机碳．此外,该地区表层土壤中的碳储量为673．30TgC,即约占总碳储量三分之一的土壤碳易受人类活动的影响．该地区土壤有机碳的水平分布主要为沿海地区、平原地区、西北部地区和山地丘陵区4个区域,其碳密度由大到小依次为山地丘陵区(森林)>西北部地区(农牧区)>平原地区(农业)>沿海地区(裸地)．其分布规律不仅在一定程度上体现了气候和地形等因素的作用,而且充分反映了不同人类活动强度对土壤有机碳的影响．因此,加强该区域土地的保护和管理对于维护土壤有机碳和土地的持续利用极其重要．     

土壤活性有机碳及碳库管理指数对高寒湿地退化的响应

探明高寒湿地土壤活性有机碳及碳库管理指数变化与湿地退化的关系,对退化湿地生态恢复具有重要意义。以若尔盖湿地自然保护区的相对原生沼泽(RPM)、轻度退化沼泽(LDM)、中度退化沼泽(MDM)、重度退化沼泽(HDM)和极重度退化沼泽(SDM)湿地土壤为对象,研究土壤总有机碳、活性有机碳组分含量及碳库管理指数对高寒湿地退化的响应。结果表明:0～100 cm范围内土层总有机碳(TOC)含量表现为RPM>LDM>MDM>HDM>SDM;与RPM相比,各退化湿地土壤的水溶性有机碳(WSOC)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(PXOC)含量均降低,尤以MDM、HDM和SDM降低显著,其WSOC、DOC和PXOC含量的降幅分别为25.79%～76.76%、35.90%～92.81%、32.07%～80.06%。随着湿地退化程度的加剧,3种活性有机碳的分配比例逐渐增加,碳库管理指数却逐渐减小。由此可见,高寒湿地退化可能会通过增加湿地土壤有机碳活性,降低土壤碳"汇"能力和湿地土壤质量。     

滇西北高原纳帕海湿地植物多样性与土壤肥力的关系

采用植物群落研究法与原状土就地取样技术,研究了滇西北高原典型退化湿地纳帕海植物多样性、土壤养分、酶活性格局特征及其相互关系.随着湿地原生沼泽向沼泽化草甸、草甸的演替,湿地植物群落盖度增加、物种组成增多,群落优势种优势度减小,伴生种数量增加,植物多样性呈增加趋势;湿地土壤有机质、全氮含量不断减少,过氧化氢酶、蛋白酶、蔗糖酶活性增加,脲酶活性降低.植物α多样性指数(辛普森、香浓-维纳指数)与湿地土壤有机质、全氮含量呈负相关,与土壤过氧化氢酶、蛋白酶、蔗糖酶活性呈正相关,与脲酶活性呈负相关;土壤有机质、全氮含量与过氧化氢酶、蛋白酶、蔗糖酶活性呈一致负相关,与脲酶活性则成正相关.湿地景观在一定程度上反映了人为生产活动干扰的类型与强度,其植物多样性、土壤养分和酶活性特征及其相互关系是湿地生态系统演替过程中时空间体现,研究结果揭示了人为干扰下湿地退化的生态学过程及机理,可为我国高原湿地生物多样性保护,退化湿地生态恢复与湿地资源可持续利用提供一定的理论依据.     

辽河三角洲湿地的景观格局分析

利用遥感,ＧＩＳ手段对辽河三角洲湿地景观的格局与异质性进行研究,结果表明,研究区空间格局的基本构型以大斑块与主体,破碎化程度较低,基本呈聚集型分布,构成景观主体的是稻田景观,苇田景观和滩涂景观,尤以稻田景观为最,聚集度指数人工湿地为０．９２４,自然湿地次之为０．８９７,半自然湿地为０．８７０,整个研究区共有斑块１２１３个,最大斑块为１４０１．３８ｋｍ＾２,最小斑块只有０．３９４ｋｍ＾２,其间相差３     

滇西北高原纳帕海湿地湖滨带优势植物生物量及其凋落物分解

选取滇西北高原湿地纳帕海湖滨带优势植物茭草(Zizania caducifolia)、水葱(Scirpus tabernaemontani)和刘氏荸荠(Heleocharis liouana),研究其生物量及其凋落物分解特征,结果表明:水葱、茭草、刘氏荸荠为纳帕海湿地湖滨带单优植物群落,均具有较高的地上生物量,不同植物群落地上生物量不同,其中,茭草地上生物量(853.6±58.2)g·m-2·a-1显著高于水葱(730.7±7.8)g·m-2·a-1与刘氏荸荠(338.9±32.6) g·m-2·a-1的地上生物量.3种植物群落凋落物分解速率不同、并随月平均气温升高均呈增加的趋势,其中,刘氏荸荠分解速率k值最大(0.067±0.0026)、茭草(0.062±0.0072)其次、水葱最小(0.039±0.0062).凋落物经过1年的分解,水葱、茭草和刘氏荸荠凋落物存留率分别为(62.0±8.8)％、(47.5±9.0)％和(44.5±7.9)％.综合3种湖滨带植物地上生物量与凋落物年分解,水葱地上生物量年存留量(453.1±4.9)g·m-2·a-1显著高于茭草(405.4±27.7)g·m-2·a-1和刘氏荸荠(150.9±14.5) g·m-2·a-1.研究进一步表明滇西北高原湿地湖滨带植物具有极高的生物量存留率,成为该类型湿地生态系统碳汇功能的基础,其碳汇过程及其贡献率需要进一步深入研究.     

China's wetland soil organic carbon pool: New estimation on pool size,change, and trajectory

Robust estimates of wetland soil organic carbon (SOC) pools are critical to understanding wetland carbon dynamics in the global carbon cycle. However, previous estimates were highly variable and uncertain, due likely to the data sources and method used. Here we used machine learning method to estimate SOC storage and their changes over time in China's wetlands based on wetland SOC density database, associated geospatial environmental data, and recently published wetland maps. We built a database of wetland SOC density in China that contains 809 samples from 181 published studies collected over the last 20 years as presented in the published literature. All samples were extended and standardized to a 1-m depth, on the basis of the relationship between SOC density data from soil profiles of different depths. We used three different machine learning methods to evaluate their robustness in estimating wetland SOC storage and changes in China. The results indicated that random forest model achieved accurate wetland SOC estimation with R² being .65. The results showed that average SOC density of top 1 m in China's wetlands was 25.03 ± 3.11 kg C m⁻² in 2000 and 26.57 ± 3.73 kg C m⁻² in 2020, an increase of 6.15%. SOC storage change from 4.73 ± 0.58 Pg in 2000 to 4.35 ± 0.61 Pg in 2020, a decrease of 8.03%, due to 13.6% decreased in wetland area from 189.12 × 10³ to 162.8 × 10³ km² in 2020, despite the increase in SOC density during the same time period. The carbon accumulation rate was 107.5 ± 12.4 g C m⁻² year⁻¹ since 2000 in wetlands with no area changes. Climate change caused variations in wetland SOC density, and a future warming and drying climate would lead to decreases in wetland SOC storage. Estimates under Shared Socioeconomic Pathway 1-2.6 (low-carbon emissions) suggested that wetland SOC storage in China would not change significantly by 2100, but under Shared Socioeconomic Pathway 5-8.5 (high-carbon emissions), it would decrease significantly by approximately 5.77%. In this study, estimates of wetland SOC storage were optimized from three aspects, including sample database, wetland extent, and estimation method. Our study indicates the importance of using consistent SOC density and extent data in estimating and projecting wetland SOC storage.     

滇南地区桃树种植模式对土壤有机碳组分及碳库管理指数的影响

经果林种植可改变土壤质量、改善生态环境,同时具有较高的经济效益。合理的种植模式可通过物种间的互补性提高资源利用效率,改善土壤碳库质量并提高综合效益。为探讨桃树种植模式对土壤有机碳组分及碳库管理指数的影响,以云南省开远市不同桃树种植模式(桃树单种-SP和桃树南瓜套种-PP)为研究对象,以毗邻的天然林地(CK)为对照,分析不同种植模式下活性碳库,即高锰酸钾氧化有机碳(POXC)、颗粒有机碳(POC),惰性有机碳库即矿物结合态有机碳(MAOC)在0—40 cm土层的分布情况,明确土壤有机碳组分与土壤理化性质的关系;计算碳库活度指数(CPAI)、碳库指数(CPI)以及碳库管理指数(CPMI),明确不同桃树种植模式的碳库变化情况。结果表明：桃树种植模式和对照的土壤有机碳组分的含量均随着土层深度的增加而减少,平均土壤有机碳(SOC)含量为：14.68 g/kg(CK)>9.57 g/kg(PP)>8.58 g/kg(SP)。平均活性有机碳组分所占比例与POC/MAOC均表现为：SP>CK>PP,PP的活性有机碳比例较低,具有较高的有机碳稳定性。两种桃树种植模式的CPMI在1...     

植物功能性状与湿地生态系统土壤碳汇功能

湿地生态系统碳平衡对气候变化极为敏感,是陆地生态系统碳循环响应全球变化的重要环节。然而,湿地生态系统碳汇调节机制仍不十分清楚,并且对影响因子的研究多集中在非生物因子上。综述了植物功能性状和功能性状多样性对湿地生态系统土壤碳汇功能的影响,阐明了生物因子对生态系统碳循环响应全球变化的重要性,介绍了植物功能性状对生态系统碳输入和输出过程的影响,简述了植物功能性状多样性的研究现状及其在指示生态系统碳汇功能现状和预测未来趋势等方面的应用。从优势植物、植物种间关系和植物-微生物种间关系3方面总结了植物功能性状多样性直接和间接影响生态系统碳循环的途径。展望了植物功能性状和功能性状多样性与湿地生态系统土壤碳汇功能的研究前景。     

不同人为干扰下纳帕海湖滨湿地植被及土壤退化特征

以滇西北高原纳帕海湖滨退化湿地为研究对象,对比分析了人为隔断水源补给、牛羊过度放牧和家猪拱地三种人为干扰下湿地植被和土壤退化特征。结果表明：三种干扰方式下,纳帕海湖滨湿地植物群落类型多样性、物种丰富度、物种数、Shannon-Wiener指数、沼生植物重要值以及土壤有机质、全氮、速效氮、含水率、毛管孔隙度变化规律为：人为隔断水源补给＞牛羊过度放牧＞家猪拱地,而土壤容重和全钾含量变化规律完全相反。Pearson相关性分析表明,不同人为干扰下相同土壤指标之间相关性质和相关强度不同;CCA分析表明植物群落种类组成和分布与土壤含水率和全磷含量显著相关。以原生湿地样点为对照,人为隔断水源补给、牛羊过度放牧和家猪拱地样带土壤退化指数分别为-7.40%、-14.53%、-45.01%。认为纳帕海湖滨湿地退化是三种干扰协同作用结果,但作用程度不同,其顺序为家猪拱地＞牛羊过度放牧＞人为隔断水源补给。     

近30年来白洋淀湿地景观格局变化及其驱动机制

湿地是水陆相互作用形成的独特生态系统,其景观格局极易受到气候变化和人类活动的影响。利用1984—2014年的11期遥感影像数据,综合运用GIS技术和景观格局指数方法,对白洋淀湿地景观格局变化特征及其驱动力机制进行了分析。结果表明,1984—2014年期间,挺水植物和沉水植物呈减少趋势,农田和居民点持续快速增长,纯水体为"增加—减少—再增加"的趋势,林地和裸土地变化幅度不大。其中挺水植物一直是白洋淀最主要的景观类型,占研究区总面积比例达到37%—61%。农田的平均斑块面积最大,挺水植物的最大斑块指数和分维度指数最高,挺水植物和农田的聚集度指数最大,居民点、林地和裸土地空间分布离散,破碎化程度高,连通性差。1989—2004年白洋淀景观多样性指数呈减少趋势,景观格局趋于不稳定,同期聚集度指数上升,湿地连通性增加;1984—1989年和2004—2014年期间白洋淀多样性指数上涨,聚集度指数逐年下降,景观异质性增加。人口和社会经济发展是影响白洋淀景观格局变化的主要因素。     

滇西北高原湿地景观变化与人为、自然因子的相关性

人为活动的干扰与自然因子的变化共同作用于湿地生态系统,但两者对湿地生态系统作用的贡献率存在差异,目前尚缺乏进一步的研究。本研究基于面向对象分割和目视解译相结合的技术方法,研究了滇西北高原典型湿地纳帕海汇水区内28年来(1987—2015年)的湿地类型、分布及其空间格局的变化特征,并探讨其与当地人为活动的干扰(主要社会经济发展指标)、自然因子(主要气候因子)之间的相互关系。结果表明:(1)湿地总面积共计减少2456.46 hm~2,其中,原生沼泽、沼泽化草甸和草甸面积分别减少了1152.07,1257.72,202.74 hm~2,湖泊面积增加了156.07 hm~2;(2)湿地景观多样性发生显著变化,其中,斑块数量(NP)由1987年的221增加到2005年的299,随后减少到2015年的260;香农多样性指数(SHDI)由1987年的1.81增加到1999年的1.84,随后减少到2015年的1.75;聚集度指数(contagion index)由1987年的52.82减少到1999年的52.02,随后增加到2015年的53.49;(3)湿地分布面积和香农多样性指数与第一、二、三产业值,以及年均温度呈负相关,与降水量呈正相关;斑块数量、聚集度指数均与第一、二、三产业值,以及年均温度呈正相关,与降水量呈负相关;(4)社会经济发展主要指标对湿地面积和景观多样性指数变化的解释度为63.50%,气候因子对其的解释度为36.50%。整体上,人为活动的干扰是导致该区域湿地不断萎缩、景观多样性改变的关键驱动力。减缓人为活动对湿地生态系统的过度影响,是当地保护湿地资源、维护湿地生态功能的关键。