基于碳循环的化石能源及电力生态足迹

研究在对陆地生态系统的碳循环的进行分析后,将化石能源地定义被修订为"吸收化石能源燃烧排放的温室气体排放的森林和草原".然后,基于净生态系统生产量(NEP)--植被体内碳净累积量计算了全球森林及草原对温室气体的平均吸收能力.最后,结合能源热量转换和碳排放数据,重新计算了各种化石能源及电力的生态足迹.     

香港芒萁群落养分的研究

本文研究香港芒萁群落养分的分配、季节动态和循环。研究结果表明：(1)N、P、K浓度在活物质大于死物质,地上部分大于地下部分。(2)植物的养分贮量是活物质大于死物质,地下部分大于地上部分。(3)当年生芒萁地上部养分贮量随生物量的增加而增加,但是,干物质生产率超过养分吸收率,使得N、P、K浓度由于生物量的增加而降低。(4)虽然芒萁群落的净第一性生产力大于其邻近的草地和灌木林,但其净第一性生产量中的N和P量却小于灌木林。(5)以土壤中的总N和总P来计算,生态系统中的N和P主要贮存于土壤库中,但以土壤有效K来计算,则有大约36％～50％的K贮存于植被中。(6)在研究期间,立枯体和死地被物中的N、P、K贮量逐渐增加,这表明在火灾后生态系统的立枯体和死地被物养分库有一个累积过程。(7)N、P、K通过枯枝落叶的归还量分别占它们在地上部净第一性生产量中的49.1％、30.8％和13.1％,而地上部净第一性生产量中的N和P的31.2％和46.6％来自于养分的内部循环。     

区域碳源碳汇的时空格局——以长三角地区为例

长三角地区是世界第六大也是我国综合实力最强的城市群地区,其快速而大规模的城市化也产生了一系列的生态环境问题.本文核算了1995-2010年长三角地区的碳源碳汇并分析了其时空格局演变特征.结果表明： 研究期间,长三角地区的碳汇增长943×10⁴ t,其中,浙江省森林净生态系统生产量的增加是主要贡献,这主要得益于国家2003年起实施的“退耕还林”政策.该地区的碳排放增加3.27×10⁸ t,其中,能源消费和工业过程排放所占比重在2010年达96%.江苏省的排放量与增长速度都位居长三角第一,其以重工业和制造业等高能耗和高碳排的产业结构是造成其碳排放居高不下的主要原因.由于建设用地的净碳排放量增速大于建设用地扩张速度,导致该地区单位面积建设用地的净碳排放强度明显增大,江苏省的建设用地净碳排放强度增速最快.
     

北部湾生态通道模型的构建

根据1997年～1999年在北部湾进行的渔业资源和生态环境调查数据,利用EwE软件构建北部湾生态系统的营养通道模型,模型由16个功能组构成,包括了哺乳动物和海鸟,每一组都代表在生态系统中具有相似地位的有机体,基本覆盖了北部湾生态系统能量流动的主要过程.模型分析表明,北部湾生态系统的能量流动主要以捕食食物链途径为主,其中无脊椎动物在能量从低级向高层次转换中起关键作用.各功能组的营养级范围为1.00～4.04,哺乳动物占据了最高营养层.生态网络分析表明,系统的能量流动主要有6级,来自初级生产者的能流效率为12.2%,来自碎屑的转换效率为12.3%,平均能量转换效率为12.2%.模型估算的可利用的生物量密度为8.7 t·km^-2,生态系统的生物生产量只占系统净初级生产力的1.81%.当前北部湾海洋生态系统处于不稳定状态.     

青藏高原高寒草甸生态系统的恢复能力

近年来,青藏高原高寒草甸生态系统呈现退化的趋势.本文利用中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站多年观测的长时间序列数据,采用定量方法度量高寒草甸自然生态系统的恢复能力,评估该系统的持久性,并结合系统现状提出避免系统崩溃的对策.结果表明,高寒草甸净初级生产力的动态行为以对降水和气温的即时直接响应为主.无论是净初级生产力对自身的"记忆"程度,还是主要气候因子对初级生产力的"滞后"作用,均比较微弱,说明高寒草甸生态系统有较强的恢复能力,即有较强的持久能力.与世界其他地区草地生态系统恢复能力度量结果相比较,高寒草甸生态系统显示较强的恢复能力.科学地利用高寒草地资源,积极恢复治理退化草地,是维持脆弱的高寒草甸生态系统持久的关键.     

鼎湖山黄果厚壳桂群落的生物量

用样木收获法和相关生长法测定并推算了鼎湖山黄果厚壳桂群落的生物量和净生产量.结果表明,群落的生物量是195.97(t·ha~(-1)),净生产量20.64(t·ha~(-1),·a~(-1)).     

西双版纳热带次生林净初级生产量的初步研究

 采用径级标准木和维量分析方法研究了西双版纳热带次生林4块不同年龄林分的净初级生产量,结果表明：林分净初级生产量随林龄而增长,5年生林分为1 154.3 g·m-2·a-1,其分配为：净生长量占93.82%,花果量占1.20%,叶被采食量4.97%;10年生林分为1 348.5 g·m-2·a-1,净生长     

四川桤柏混交林生物量的研究

 对四川省盐亭县桤柏混交林单株干重、平均净生产量、林分生物量和生产力动态的系统研究表明：桤木和柏木不同器官生物量随年龄积累变异显著,积累最多的是树干,其它器官积累较少。桤木各器官平均净生产量在2～12年上升,在12～14年左右达到峰值,随后下降,其生物量结构和垂直分布也程相同的趋势,表明桤木在16年以后已成熟,主伐年龄可定在18～20年间。柏木叶积累量的增长在幼龄期有“超前现象”。其各器官平均净生产量在2～18年内增长呈“J”型曲线．生物量结构和垂直分布仍处于剧烈分化期。在我国人工混交林中,桤柏混交林的生物量和生产力都比较高。     

铁杆蒿灌丛对黄土高原草地碳交换特征的影响

用静态箱法于2012年生长季(5~10月)对黄土高原围封草地常见半灌木铁杆蒿(Artemisia gmelinii)灌丛内外土壤呼吸速率和净生态系统CO2交换速率及其主要环境因子进行实地观测,并对草地土壤基本理化性质进行分析,以揭示铁杆蒿灌丛内外碳交换变化规律及其影响因素。结果显示:(1)铁杆蒿灌丛内的土壤呼吸和净生态系统CO2交换的日交换速率均显著高于灌丛外;灌丛内外土壤呼吸速率和净生态系统CO2交换速率的峰值出现时间一致,且灌丛内显著高于灌丛外;土壤呼吸速率的峰值出现在8月份,净生态系统CO2交换速率的峰值出现在9月份。(2)灌丛内外土壤呼吸速率日动态均呈"单峰型"变化趋势,生长季平均值都接近5月份观测值,分别为(5.49±0.18)和(2.93±0.04)g·m-2·d-1;灌丛内外净生态系统CO2交换速率日动态均以"S"型变化趋势为主,在水分亏缺时期表现为微弱的"双峰"型趋势。(3)灌丛内生长季净生态系统CO2交换速率平均值为(-3.86±0.09)g·m-2·d-1,是灌丛外草地(-1.19±0.07)g·m-2·d-1的3.2倍,灌丛内外均表现为碳汇。研究表明,铁杆蒿灌丛存在"肥岛"现象,有助于该区草地生态系统有机碳的积累,土壤水分和土壤温度是影响灌丛内外土壤呼吸速率的主要因素,而灌丛内外净生态系统CO2交换速率主要受土壤水分的影响。     

四川红杉人工林分生物量和生产力的研究

本文对卧龙自然保护区60年代人工栽培的四川红杉林分生物量和生产力进行了测定和研究。按“径阶标准木法”和“样方收割法”分别调查了乔木层、灌木层、草本地被层和枯枝落叶层。据调查数据,应用“相对生长法则”建立了估测乔木层单株木各器官干重的回归方程,相关系数均达到极显著水平。文中还研究了林分平均净生产量和产量结构。结果表明：四川红杉人工林分生物量平均为135.17t／ha,净生产量为10820.52kg／ha·a,其中乔木层生物量为113.57t／ha,占林分生物量的84.02%,净生产量为8951.63kg／ha·a,占林分净生产量的82.73%。林分中灌木层、草本层的生物量和净生产量分别占林分生物量和净生产量的1.01%和3.16%、4.44%和13.86%。枯枝落叶层现存量为14.23t／ha,占林分的10.53%,林分年凋落物量和枯损物量为3996.14kg／ha·a,占林分生产力的36.93%。     

红皮云杉人工林乔木层生物量的研究

本文对黑龙江省绥棱林区红皮云杉人工林的生物量和净生产量进行了测定和研究。按平均标准木法调查并分析了林龄为６～３１年红皮云杉人工林乔木层干、皮、枝、叶、根的生物量、净生产量及其分配．用维量分析法建立了估测乔水层单株林木各器官生物量的回归方程,方程的相关系数和估测精度较高,具有参考价值。分析结果表明：红皮云杉人工林乔木层生物量随年龄的增长而增加,到３１年生,林分总生物量平均为１５１．１３ｔ·ｈｍ－２,净生产量并不是随着年龄规律是增长,积累速度快慢不一,一般在３０年左右其净生产量值为１１～１４ｔ·ｈｍ－２·ａ－１,表明红皮云杉人工林群落具有较高的生物生产力。     

格氏栲和杉木人工林地下碳分配

通过对福建三明36年生的格氏栲人工林和杉木人工林林木地下C分配(TBCA)进行研究,结果表明,由分室累加法直接测定的格氏栲和杉木人工林的TBCA分别为8.426和4.040 t C.hm-2.-a 1。在格氏栲和杉木人工林TBCA组成中,根系净生产量和根系呼吸各约占50%;在根系年净生产量中,细根年净生产量和粗根年净生产量各约占75%和25%。而格氏栲和杉木人工林的细根年C归还量则均约占各自TBCA的1/3(分别为33%和36%)。在假设地下C库处于稳定状态时,由C平衡法计算的格氏栲和杉木人工林的TBCA(分别为6.039t C.hm-2.-a 1和2.987 t C.hm-2.-a 1)低于分室累加法,这与两种人工林地下C库尚未达到稳定状态有关。利用R a ich and N ade lhoffer全球模式方程推算的格氏栲和杉木人工林的TBCA(分别为9.771t C.hm-2.a-1和5.344 t C.hm-2.-a 1)则高于分室累加法,这与全球模式方程只是一种全球尺度规律有关。     

云南松林的净第一性生产量研究

本文研究了云南省易门县海拔1600—1700m的云南松中幼龄林分的净第一性生产量。3个林分的净生产量总量依次为:11年生林分是1201.0g/(m~2·a),23年生林分是1060.3g/(m~2·a),4年生林分是530.4g/(m~2·a)。各林分乔木层器官净生产量的分配比例均以针叶为最高,其次是干材。针叶净生产量的比例随林龄的增加而下降,干材、树枝和根的比例则随林龄的增加而上升。     

中国陆地植被氧气生产量变化模拟及其影响因素

大气中氧气主要来源于陆地绿色植物的光合作用,其含量高低直接影响大气质量。基于植被归一化指数(NDVI)、气温、辐射等要素,运用C-FIX模型,在模拟绿色植物净生态系统生产力(NEP)基础上,依据碳氧平衡原理,并结合Arc GIS空间叠加、裁切、栅格计算、空间统计等方法,估算了2001年、2005年和2009年中国陆地植被年氧气生产量,并通过控制实验分析了影响其变化的因素。结果表明:(1)2001年、2005年、2009年中国陆地植被年平均氧气生产量为531.618×107t,云南省、内蒙古自治区、黑龙江省、四川省年氧气生产量最多。中国植被氧气生产量随季节变化明显,夏季最多,其值是春、秋季的2倍,冬季的8倍。(2)中国陆地植被年氧气生产量空间分布为东南高、西北低,以福建省、浙江省、台湾省、云南南部、西藏东南部最高。各季节氧气生产量春季以云南省南部、西藏东南部和中国华东地区为最高,夏季以大、小兴安岭及长白山一带最高,秋季位于东南沿海、云南省、西藏东南部,冬季集中分布在云南南部与海南省。(3)2001—2009年中国陆地植被年氧气生产量呈增加趋势,增加率为7.886%。宁夏回族自治区增加最多,山西省次之。(4)植被覆盖变化是决定年氧气生产量增加的主要因素,贡献率约为60%,CO2浓度增加、气候变化分别承担了28%、12%的贡献率。     

高中生物学差异教学模式初探——以"生态系统的能量流动"为例

以"生态系统的能量流动"为例,介绍差异教学模式在高中生物学教学中的应用.在课前进行前测,对准备不足的学生进行认知铺垫,为不同层次的学生分别制定挑战性学习 目标.课上以小组为单位进行异质合作,进行能量流动的概念模型构建、数学模型构建和模型检验,学有余力的学生在此基础上自主选择完成拓展任务.通过课前、课中和课后的及时反馈实...     

系统分析与模型建构——"生态系统的结构"教学设计与案例

从"注意初、高中课程的衔接,合理选择教学内容;解读课程标准,确定教学目标,形成教学设计思路;简述'系统论(分析)'的基本观点和方法,建立新知识学习的'同化点';引导学生运用系统分析的基本方法,尝试建构不同层次生命系统的'思想模型';分组讨论'生态瓶'的制作方法,尝试设计生态系统的'物质模型'"等几个方面探讨了通过"生态系统结构"的教学培养学生"系统分析"与"模型建构"能力的教学过程.     

落叶松人工林群落生物生产力的研究

本文对黑龙江省帽儿山地区海拔300—350m的24年生,四种结构类型的兴安落叶松(Larix gmelini)人工林的群落学特性、生物量和生产量进行了测定和研究。按平均标准木法和样方收获法分别调查了乔木层、幼树下木层,草本地被物层及枯枝落叶层的生物量。结果表明：人工落叶松林乔木层不同组合的分布格局,形成了不同的群落结构特征及生物生产力。四种结构群落总平均生物量为159.445t／ha,净生产量为12.237t/ha·a;其中乔木层平均生物量为149.560t／ha,净生产量为9.627t／ha·a。乔木层盖度制约着群落的空间结构,使群落叶量及叶面积指数等叶的数量指标产生差异从而影响群落的生物生产力及光能利用率。在一定范围内,乔木层郁闭度由0.9减少至0.7,其叶面积指数由3.07增加到6.66,整个群落总的累积叶面积指数由3.315增加到9.220群落平均净生产量增加了105.28%,乔木层的平均净生产量增加了39.89%。     

"生态系统的能量流动"教学案例

以高中生物学选择性必修2《生物与环境》"生态系统的能量流动"这一教学主题为例,通过模型与建模等科学研究方法的应用,呈现对物质与能量观、系统观等生物学学科核心素养达成的教学改进过程.以学生学案作为学习表现性评价的依据,参考学生访谈情况,鉴别学生的学业发展水平.     

在"生态系统能量流动"教学中发展科学思维及强化生命观念

在"生态系统能量流动"一节教学中,组织学生从微观到宏观分别研究各生命系统的能量流动过程,建立、分析、研究能量流动模型,总结归纳生态系统能量流动的概念及能量流动规律,应用规律解决问题,提高节约粮食的意识,教学过程中不断地发展科学思维并形成系统观、物质与能量观.     

基于Ecopath模型的温州湾海域生态系统结构和功能分析

为探究温州湾生态系统整体结构,根据2019-2020年温州湾渔业资源调查结果,利用Ecopath with Ecosim 6.5软件构建了由21个功能组组成的生态系统能流通道模型,分析了该海域生态系统总体特征、营养结构和能量流动过程。结果表明：生态系统各功能组的营养级范围为1.000～4.372,带鱼(Trichiurus lepturus)营养级最高;系统总流量为10 874.67 t/(km²·a),系统净生产量为3 392.965 t/(km²·a);系统能量流动呈金字塔状分布,能量流量随着营养级的升高而降低,来源于初级生产者转化效率为15.20%,来源于有机碎屑的转化效率为16.03%,系统总能量转化效率为15.49%;系统总初级生产量/总呼吸量为3.636,系统连接指数为0.298,Finn’s循环指数为2.22%,Finn’s平均路径长度为2.324,杂食指数为0.167。温州湾生态系统处于不成熟状态,系统稳定性相对较低,建议加强对关键物种的保护,以期提高能量利用效率和保障生态系统结构完整性。