页岩气开发对植被和土壤的影响研究进展

页岩气开发和生产过程影响水资源与水质、土地利用与植被覆盖、土壤侵蚀与土壤质量。综述了页岩气开发和生产过程可能存在的生态环境影响,并重点评价了国际上不同区域页岩气开发和生产对土地利用和植被覆被变化、景观破碎化的影响,以及对土壤侵蚀和土壤质量的影响。研究发现页岩气开发平台、运输道路和管线占用农田、牧场、森林,造成不同程度的景观破碎化,在坡地开发页岩气会导致土壤侵蚀与沉积风险增大。截止2015年末,在我国重庆涪陵焦石坝页岩气产建区55.8%的面积(146.56 km~2)存在土壤侵蚀和石漠化生态风险。我国页岩气开发区水基钻屑固化填埋未对周边土壤造成污染。建议页岩气开发设计应考虑占地、景观破碎化的影响,并及时开展页岩气开发暂时占地的复垦工作。     

中国未来土地利用变化对地上植被生物量的影响

土地利用变化通过改变生态系统结构对植被生物量产生很大影响.采用土地利用动态模型模拟了沿历史趋势情景(未来土地利用面积变化由1988-2005年的历史趋势推衍而来)和规划情景下(未来土地利用面积变化基于国家尺度上的土地利用规划来制定)中国至2030年土地利用变化的时空分布格局,基于此格局并结合密度法估算了植被生物量空间分布.模拟结果表明:沿历史趋势情景下,森林面积将减少,但随着林龄的增长,森林生物量密度增加,至2030年中国植被生物量为14619 Tg,比2005年增加了251.19 Tg;规划情景下,森林面积将增加,至2030年中国植被生物量为15468Tg,比2005年增加了1100Tg.在规划情景下,由于人工林面积较大,林龄普遍较低,导致至2030年植被生物量密度低于沿历史趋势情景,因此规划情景下中国植被作为碳汇的潜力更大.     

纳板河流域土地利用变化对土壤有机碳及微生物生物量碳和氮的影响

与其他地区相比,热带森林的土地利用变化对碳循环的影响尤其显著。本文采用野外调查取样和室内分析相结合的方法,研究了纳板河流域自然林转变为旱地、水稻田、橡胶林、茶园后土壤有机碳(SOC)、土壤微生物生物量碳(SMBC)和微生物生物量氮(SMBN)的变化。结果表明:自然林转变为其他土地利用类型后,SOC、SMBC、SMBN均显著下降,水稻田的SOC和SMBC下降幅度最大。赤红壤的SOC和SMBC、SMBN均显著高于砖红壤。相关性分析表明:SOC与SMBC、SMBN、土壤含水量呈显著或极显著正相关,与土壤容重、pH呈极显著负相关;SMBN与SOC、SMBC呈极显著正相关,与土壤容重呈显著负相关;微生物商与pH呈极显著正相关。     

生物量的开发动态

自世界发生二次能源危机以来,以石、化能源为背景的各种产业正面临难以克服的困境。很早有人估计,进入下一个世纪之后,产业社会将会把世界上将近一半的石油、天然气和煤炭资源所耗掉。许多经济学家和生态学家认为,目前能源危机的范围和发展速度已经到了紧要关头。除了工业化国家应用核能外,生物量的开发有可能使工业化国家和发展中国家从危机     

遮光对马蹄金生物量分配和形态特征的影响

通过盆栽试验研究了透光率在100％、66％、20.5％和9％的4个光照梯度下,马蹄金的生物量分配及形态特征。结果表明：随着遮光程度的增加,单株的生物量表现出先上升后下降的趋势,在66%透光率下生物量达到最高值;单株生物量分配随着遮光度的增加也发生了改变,其中叶生物量比及叶柄生物量比增加,根生物量比下降,茎生物量比表现出先增大后减小的趋势;随着遮光程度的增加,茎节间长度逐渐增加,分枝角度减小,茎长、分枝强度、叶面积、叶柄均呈先增大后减小的变化趋势。综合分析表明,马蹄金对光环境有一定的适应能力,适度遮光有利于马蹄金的生长、构件数量的增加和生物量的积累,强光或严重遮光均不利于其生长发育。     

百菌清对土壤微生物特性和水稻生物量的影响

农药是集约化农业保证农产品产量的重要因素之一,但不合理的施用方法会导致农药残留、土壤结构破坏和土壤微生物特性改变等一系列问题。许多研究发现,百菌清对作物和土壤微生物具有一定的毒害和抑制作用。通过温室试验探讨了百菌清不同施用量对土壤微生物生物量、呼吸强度、代谢熵和脱氢酶活性的影响,并测定了水稻生物量。结果表明,虽然微生物数量没有明显变化,但其活力受到显著抑制,且施用剂量越高抑制越明显。试验后期脱氢酶活性逐渐增加,但仍然低于对照。虽然,百菌清没有造成水稻生物量下降,但由于研究属于短期试验,且只施用了1次百菌清,因此其环境生态学影响有可能被低估。     

温度和降水对森林生物量分配的影响研究进展

森林生物量分配策略是全球变化背景下群落保持生产力的重要机制.温度和降水会影响森林生物量的分配格局.文章基于文献分析,总结了增温、低温和降水对森林地上、地下生物量分配的影响机制,以及温度和降水对森林生物量分配的交互作用,并对未来温度和降水影响森林生物量分配的研究进行了展望,提出该领域今后的研究重点为:(1)加强生物量分配...     

遮阴对地枫皮幼苗生长和生物量分配的影响

为了解光照强度对地枫皮(Illicium difengpi)幼苗生长和生物量分配的影响,对不同等级幼苗在不同遮阴处理下的形态和生物量变化进行了研究。结果表明,遮阴处理下幼苗的株高、冠宽和平均单叶面积均显著高于对照,同时比叶面积均随光强增大而显著降低。除I级苗50%遮阴处理外,全光处理下各等级幼苗的根长均显著高于遮阴处理。随着光照强度的增加,各等级幼苗的根生物量比与根冠比显著增加,叶生物量比显著减少;不同等级幼苗对强光和弱光环境均表现出较强的适应性,但以50%遮阴处理的总生物量最大,全光和85%遮阴处理均较小。遮阴处理的幼苗个体大小与其初始大小呈正相关,其中II级苗与I级苗差别较小,III级苗生长较差。在人工育苗条件下I级苗数量不到10%,较差的种苗质量叠加喀斯特山顶恶劣环境,可能是导致野外幼苗更新限制的重要原因。因此在野外回归和人工栽培过程中宜选用I、II级种苗,光强控制在透光率50%为宜。     

滩涂围垦和土地利用对土壤微生物群落的影响

土壤微生物在生态系统营养物质循环过程,特别是碳、氮循环过程中扮演着重要的角色。上海市崇明岛位于长江入海口,因其土壤发育时间较短、土地利用历史背景清晰、土壤本底均一,不同土壤围垦年代的土壤,代表了土壤发育年代的不同时期。以空间变化代替时间变化,对崇明岛稻田和旱地6个不同围垦年代土壤的磷酸脂肪酸(PLFA)指纹图谱研究表明,湿地滩涂围垦16a后土壤微生物总PLFA、细菌PLFA、革兰氏阳性菌(G+)PLFA和革兰氏阴性菌(G-)PLFA含量显著降低。随着围垦时间的逐步增加,PLFA含量逐步上升。经过长时间的农业种植,G+PLFA在围垦120a和300a稻田和旱地土壤中没有显著性差异;而总PLFA、细菌和G-PLFA在围垦75、120a和300a的土壤中含量趋于稳定且没有显著性差异。围垦16a和40a稻田土壤中总PLFA和G+PLFA显著高于旱地土壤;围垦40a稻田土壤中细菌和G-PLFA显著高于旱地土壤。不同围垦年代土壤总PLFA、细菌PLFA与土壤总氮、粘土含量成显著的正相关关系。河口湿地围垦后微生物数量的变化与土壤营养含量存在强烈相关关系,提示土壤围垦及演替过程中微生物与土壤肥力之间的紧密关系,对探讨土壤演替过程中微生物群落的变化具有重要意义。     

钩梢强度对麻竹生物量分配和生理特性的影响

以不钩梢为对照,对笋期内麻竹进行轻度、中度、重度钩梢处理,研究各钩梢处理立竹构件生物量分配、当年生枝条和商品叶生长,以及净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)和叶片水势(LWP)等的变化,分析麻竹对营林措施中钩梢强度的适应机制和生存策略.结果表明: 与对照相比,钩梢处理对麻竹生物量及分配影响显著,3个处理麻竹立竹的叶/枝、叶/秆、枝/秆生物量比均显著高于对照.轻度钩梢和中度钩梢处理当年生枝条数量、基径、长度均显著大于对照,其中,中度钩梢处理当年生枝条基径、数量、长度和商品叶数量分别比对照增加43.0%、53.3%、29.8%和39.5%.各钩梢处理麻竹P_n、T_r、WUE、LWP在笋期内大小为出笋盛期>末期>初期;钩梢后麻竹的P_n、T_r和WUE显著提高,其中,各处理出笋盛期和末期的P_n大小为中度钩梢>轻度钩梢>重度钩梢>对照,且出笋盛期和末期的P_n分别是对照的1.4和1.3倍.各处理出笋初期、盛期和末期的T_r均为重度钩梢>中度钩梢>轻度钩梢>对照.中度钩梢处理对麻竹立竹的生物量分配、商品叶产量和生理特性均有明显优势,并能有效提高麻竹立竹的水分可获得性.     

Effects of land use intensity on the restoration capacity of sandy land vegetation and soil moisture in fenced sandy land in desert area

Effects of different land use intensity (phytomass semi-cutting and all-cutting) on structure characteristics of plant community and soil moisture in a natural vegetation enclosure and an artificially-aided enclosure were investigated in a sandy grassland in Northern China. No-cutting (phytomass kept nomal) was taken as the control treatment (CK). Analyzes showed that: 1—Importance value of the dominant species of different cutting treatments was in the range of 0.47–0.75. The influence of different cutting intensities on species composition was not significant for the same fenced method; 2—Both the diversity indices and the evenness index of shrub layer for the two enclosures were in the order: CK > semi-cutting > all-cutting; the similar indices of the plots of same cutting intensity and different fenced methods were smaller than 0.3; 3—The above-ground biomass of all-cutting treatment was significantly less than that of semi-cutting treatment, and CK had no significant difference from semi-cutting treatment; 4—There were significant differences in soil moisture between all-cutting and semi-cutting. The soil moisture of different layers within 80 cm increased with the increase of cutting intensities. In 0–30 cm, the soil moisture in different cutting intensities was increased with depth; however, in 30–70 cm, it decreased quickly with the increase of soil depth. Soil moisture under different cutting intensities and CK was in the following order: all-cutting > semi-cutting > CK. It proved that land use has some regulation and improvement effects on soil moisture.     

米亚罗林区土地利用变化对土壤有机碳和微生物量碳的影响

为了解土地利用变化对土壤有机碳和微生物量碳的影响,分析了川西米亚罗林区原始冷杉林、20世纪60年代云杉人工林、20世纪80年代云杉人工林和农地的土壤有机碳和微生物量碳状况.结果表明,土地利用变化明显地影响了土壤有机碳和微生物量碳含量.土壤有机碳和微生物量碳含量原始林最高,其次为60年代人工林和80年代人工林,农地最低.农地土壤有机碳含量分别比原始林、60年代人工林和80年代人工林低83%、53%和52%,微生物量碳含量分别低23%、25%和21%.土壤有机碳和微生物量碳含量均随土壤深度的增加而降低,并且两者在不同土地利用类型的变化趋势基本一致.相关分析表明,土壤有机碳和土壤微生物量碳与全氮、水解氮、速效磷呈极显著相关(P＜0.01),说明土壤微生物量碳可作为衡量土壤有机碳变化的敏感指标,而土壤有机碳和微生物量碳含量可作为衡量土壤肥力和土壤质量变化的重要指标.     

Impact of land use changes on mountain vegetation

Abstract. In this study the impact of land use changes on vegetation in the sub‐alpine‐alpine belt is analysed. The study sites (4.7 km²) are located in the Passeier Valley (South Tyrol, Italy), at an elevation of 1500–2300 m a.s.l. The whole study area was used for hay‐making ca. 60 yr ago. Today, part of the meadows are more intensively used, while other parts have been converted to pasture or have been abandoned. We analysed the reasons for these land use changes and the effects on vegetation with a Geographical Information System and geostatistical analysis. The result of these analyses are: (1) Current land use is mainly controlled by the degree of accessibility for vehicles. Accessible areas are being used more and more intensively, while poorly accessible areas are being abandoned or used as pasture. (2) Current vegetation is highly determined by current land use. Particular vegetation units can be assigned to each form of land use. (3) Succession starts immediately after abandonment. Depending on altitude, succession proceeds at different speeds and with different numbers of stages. Hence the type of vegetation indicates the time passed since abandonment. (4) Land use changes lead to characteristic changes in vegetation; they are considered to be the most important driving force for vegetation change. (5) Measures of intensification and abandonment of extensively used areas both lead to a decrease in the number of species.     

我国西南山地喀斯特植被的根系生物量初探

在贵州茂兰喀斯特森林国家自然保护区内,选取2种立地条件上(岩石和土壤分别占优势)的5个植被恢复阶段(草本群落、灌草群落、灌木群落、次顶极常绿落叶阔叶林和顶极常绿落叶阔叶林)共10个样地,利用平均标准木机械布点法对根系进行采集,分析了其生物量总量、不同根系径级的分配格局和地下空间的分布规律。结果表明:1)喀斯特植物群落的正向植被恢复进程极显著地增加了地下生物量(p0.001),从草本群落的2.63Mg·hm–2增加到顶极森林群落的58.15Mg·hm-2;同一恢复阶段的石生和土壤立地上根系生物量的差异不显著(p0.05),在顶极和次顶极常绿落叶阔叶林阶段,石生立地的根系生物量高于土壤立地,而灌木、灌草和草本群落阶段则相反。2)同一恢复阶段的石生立地的粗根生物量均高于土壤立地,但差异不显著(p0.05),而细根和小根生物量则从石生到土壤立地显著增加(p0.05);随着喀斯特植被的恢复,石生和土壤立地上粗根占总根系生物量的比例均逐渐增加。3)石生立地根系的分布以水平扩散和穿梭为主,无垂直层次分布;而土壤立地各恢复阶段的根系生物量主要集中在地面到地下10cm的垂直空间内;在不同的土层深度,粗根占所有根径级生物量的80%,且随土层加深,其比例降低。该研究不仅填补了喀斯特植被根系生物量观测的空白,为估算我国西南喀斯特地区植被的总生物量和生产力提供了本底数据,也为进一步研究喀斯特森林稳定性维持机制和喀斯特石漠化防治与植被适应性修复奠定了基础。     

涪陵焦石坝页岩气开采区土地损毁的生态风险评价

页岩气在勘探、开采、集输过程中对周边生态系统会产生直接或间接影响。通过构建页岩气开采土地损毁生态风险因果链识别井场、运输道路及集输管线等风险源,基于最小阻力模型定量分析土地损毁的生态累积影响;选取了植被覆盖度、生态服务价值及土壤肥力等因子表征区域生态重要性,土壤侵蚀度、石漠化敏感性及水环境敏感性等表征生态脆弱性,综合评价区域生态敏感度,并以此为风险受体,实现涪陵焦石坝页岩气开发区的生态风险评价。2012—2015年末,涪陵焦石坝页岩气产建区钻井数量快速增加,分布广,页岩气开发对区域生态累积影响扩大。2015年末,区域一半以上面积为中、高生态风险区(146.56km~2,55.8%),主要分布于南部乌江河谷及北部低山区,前者水环境敏感度高,后者岩溶发育度高,土壤侵蚀度高,石漠化敏感;该区域内大规模页岩气开发将面临水环境污染、生境破坏、土壤退化、石漠化加重及生物多样性减少等生态风险,是生态环境管理及风险防范的重点方面。研究结果可为区域生态安全建设提供科学的参考。     

三江平原土地利用/覆被变化对区域植被碳储量的影响

通过历史时期地图数字化和遥感图像解译得到三江平原1954～2005年的6期土地利用/覆被数据。根据IPCC《2006指南》提供的方法,评估土地利用/覆被变化对三江平原植被碳储量的影响。结果表明:三江平原1954～2005年土地利用/覆被变化显著,农田大面积增加,沼泽湿地、林地、草地面积锐减;土地利用/覆被变化主要发生在农田、沼泽湿地、林地和草地之间;农田是沼泽湿地、林地、草地的主要转出对象,林地的主要转入来源为农田和草地,沼泽湿地的主要转入来源为农田和林地。1954～2005年共有1.07×10³km²林地、5.73×10³km²草地和2.59×10⁴km²沼泽湿地转出为农田。土地利用/覆被变化导致三江平原植被碳储量不断减少,1954～2005年三江平原植被碳储量共减少57.48Tg。林地、沼泽湿地、草地向农田的转化及林地向草地、沼泽湿地的转化导致植被碳储量减少97.06Tg,农田向林地、沼泽湿地、草地的转化及草地、沼泽湿地向林地转化导致植被碳储量增加39.58Tg。     

常绿阔叶林下石生藓类对森林植被发育的影响

为探讨石生藓类在森林植被稳定性、完整性维持中的作用,分析了浙江龙王山常绿阔叶林5种异质性生境缀块中石生藓藓丛维管植物的分布格局．结果表明,藓丛维管植物组成及分布受藓丛生长态势、蓄土持水能力及生境干扰程度等众多因子的综合影响．缀块1、5原生生境保持较好,藓丛平均厚度、干重、最大持水量、蓄土量以及土壤自然吸湿率等显著高于遭受不同程度干扰的缀块2、3、4,如藓丛平均厚度排序为缀块5(2．2cm)>缀块1(2．0cm)>缀块2(1．5cm)>缀块3(1．1cm)>缀块4(0．9cm),藓丛维管植物种数排序为缀块5(16)>缀块1(14)>缀块3(9)>缀块2(8)>缀块4(7),藓丛维管植物盖度排序为缀块3(30．0％)>缀块1(28．5％)>缀块5(26．5％)>缀块2(17．0％)>缀块4(4．5％)．认为在森林被发育过程中,林下石生藓类具有涵养水分、蓄积土壤、截留枯落物、富积养分、溶蚀岩面及成土等功能,对改良林下岩面生境条件具有重要作用．有利于森林维管植物更新,对森林植被范围拓展及各类干扰地植被恢复与保持具有积极意义．