中国红黄壤地区农业资源持续高效利用评价研究

以分析区域农业资源利用的持续与高效的关系为基础,建立红黄壤地区农业资源持续高效利用指标评价体系,应用指标体系对红黄壤地区中低产地区的22个典型县进行评价研究。     

生态系统多稳态研究进展

在多稳态的生态系统中,外力可能导致生态系统状态突然之间发生不可逆转的转变,从而达到一个新的平衡状态。但目前对多稳态理论的系统研究很少,如何使用预警信号来预测生态系统的状态转变依旧是个难题。通过多稳态理论的梳理提出了一个更加综合的多稳态定义,并以放牧模型为例,系统总结了多稳态理论的相关概念,将多稳态理论应用在生态系统演替和扰沌理论的解释中;通过对生态系统稳态转换预警信号的原理、优缺点和应用条件的分析,对不同尺度下多稳态的研究方法进行了归纳;最后提出了目前多稳态领域的研究问题和未来的研究重点。结果表明:(1)将时间和空间预警信号结合在一起,并量化正确预警信号的概率,对错误预警信号的比例进行加权,可能会提供更准确的稳态转换的预报。(2)定量观测试验适用于小尺度的研究,而较大尺度的研究则采用简化的模型来模拟研究,选择正确的尺度极有可能改变预警信号的可靠性。(3)结合多稳态理论研究生态系统临界转换和反馈控制机制,并将基于性状的特征指标和进化动力学纳入其中,是生态系统修复实践的重要研究方向。(4)将多稳态相关理论和生态保护管理政策的实践相结合,是多稳态理论未来应用的前景。本研究为多稳态理论和实践的...     

滨海湿地 生物量最大的生态系统

全球近海海洋生态系统的服务功能的价值大约每年12.6万亿美元,与陆地生态系统服务功能的价值相当,但近海的面积仅为陆地的1/5。而海岸带水域的服务功能价值又要高出滨外海域的15-20倍。……不但支持了沿海居民,而且支持了陆地上的全部生命。例如湿地的功能就包括支撑生物多样性、调节物质循环、保持水动力平衡、涵养水源、防止土壤侵蚀、缓冲风暴潮对陆地的影响等。     

长江口潮间带沉积物微塑料分布特征及其影响因素

河口潮间带作为陆地与海洋的过渡地带,已成为微塑料研究的热点区域.为了解我国典型河口潮间带沉积物微塑料组成和分布特征,本研究以长江口潮间带为研究区域,于2019年4月在崇明岛、长兴岛和横沙岛周边的潮间带植被分布区设置8个固定采样站点,对沉积物进行取样分析.结果 表明:长江口潮间带植被分布区沉积物微塑料平均丰度为0.015...     

生态系统稳态转换检测研究进展

在气候变化、人类活动等影响下,生态系统结构和功能可能发生大规模的突变,导致生态系统从一个相对稳定的状态进入另一个稳定状态,这种现象称为稳态转换。由于生态系统的复杂性,准确刻画生态系统多稳态并界定其临界点尚存在挑战,提升对生态系统稳态转换的检测和预测能力依旧是生态学领域研究的热点和难题。基于多稳态理论和稳态转换经典概念框架,阐释了稳态转换检测的理论基础;归纳总结出四种稳态转换检测方法的原理和优劣势;鉴于稳态转换的尺度依赖性,梳理了单一生态系统、区域综合生态系统和全球生态系统不同尺度下的稳态转换检测方法、研究思路和应用案例。基于研究进展和问题现状,提出在未来研究中,亟待发展适应复杂系统的综合检测方法;创新稳态转换多尺度分析的技术方法体系;深化生态系统稳态转换驱动机制研究,构建多元耦合机理模型;进而深化稳态转换检测结果链接生态系统管理的实践研究;解析生态系统服务和可持续发展机制。     

胶州湾滨海湿地生态系统服务价值变化

为科学的评估青岛胶州湾滨海湿地生态系统服务功能的变化特点并明确其驱动因素,通过构建生态系统服务评价体系,综合运用生态学和经济学方法,对2005年、2010年和2015年胶州湾滨海湿地生态系统的供给、调节和文化3大类共12项生态服务的价值进行了评估。结果表明,气候调节和水产品生产是胶州湾滨海湿地生态系统的两大核心功能,二者占到服务总价值的90%以上;调节服务是其主要的服务类型,占到总服务价值的60%以上;2005年、2010年和2015年胶州湾滨海湿地生态系统服务总价值呈递减趋势,分别为1419.73×10~7元、1343.91×10~7元和1239.23×10~7元。湿地面积减少、湿地功能退化是造成胶州湾滨海湿地生态系统服务价值总体呈下降趋势的直接原因,不合理围垦、过度开发生物资源、水污染严重是造成湿地面积减少、功能退化的人为因素,气候条件的不利变化是造成湿地环境进一步恶化的自然因素。建议以生态系统服务价值为指导,将评估结果纳入到决策体系中,加强对青岛胶州湾滨海湿地现有资源的保护和生态恢复。     

滨海湿地生态系统服务及其价值评估研究进展

滨海湿地是介于海陆之间的过渡地带,具有丰富的生物多样性和很高的生产力,能为人类提供诸多生态系统服务,但它又是对人类活动极为敏感的生态脆弱区。沿海经济的发展使湿地资源的有限性与人类需求的无限性之间的矛盾日益突出,导致湿地多样性丧失、服务功能退化等。在阐述滨海湿地特征及其服务产生机理的基础上,介绍了运用经济学方法对生态系统服务进行评价的进展,分析了各方法的优缺点及应用情况,最后对滨海湿地生态系统服务价值评估中存在的问题进行了总结归纳,评估所面临的困难一方面来自生态系统本身的复杂性;另一方面来自经济学方法的局限性。因此今后的研究应从生态系统服务的形成机制入手,注重生态学及经济学理论的结合,改善评估方法,提高评估结果的有效性和可信度,为湿地资源管理及生态补偿机制制定提供有力支持。     

湿地生态系统健康评价方法研究进展

湿地被誉为“地球之肾”, 健康的湿地生态系统对区域乃至全球生态平衡有着重要的影响, 因此进行湿地生态系统健康评价, 对湿地保护管理、规划利用以及湿地治理有重要科学意义。湿地生态系统健康评价关键在于评价方法选取与指标体系构建。文章在介绍湿地生态系统健康内涵及健康评价发展过程的基础上, 重点总结回顾了国内外几种常用湿地生态系统健康评价的方法, 归纳、剖析了不同方法的优缺点, 并对目前湿地生态健康评价中存在的问题及今后的研究方向进行探讨与展望, 包括健康标准、综合评价方法的选择、多时空尺度的综合以及湿地健康评价的应用等问题。     

廉州湾滨海湿地潮间带大型底栖动物群落次级生产力

于2011年1月、4月、7月和10月开展广西廉州湾的裸滩、红树林和茳芏(Cyperus malaccensis)盐沼3种湿地生境类型的潮间带大型底栖动物群落季节动态调查,采用Brey 经验公式估算各生境次级生产力.结果表明:共采集到潮间带大型底栖动物8门156种,其中裸滩生境有136种,红树林生境85种,盐沼生境29种;站位平均种数为裸滩9.5±4.8种,红树林9.5±3.9种,盐沼5.9±1.9种,同时,各类群占总种数比例大小规律一致,为软体动物门＞节肢动物门＞环节动物门＞脊索动物门＞其他;盐沼生境大型底栖动物群落结构变化较小,宁波泥蟹(Ilyoplax ningpoensis)优势很明显,随着水体盐度上升,红树林和裸滩优势种由适应低盐环境向适应高盐环境的种类变化;廉州湾潮间带大型底栖动物群落的次级生产力平均为15.88 g·m-2·a-1,裸滩、红树林和盐沼生境分别为16.16、9.97、3.88g·m-2 ·a-1;P/B值平均为0.70,3种生境分别为盐沼1.02,裸滩0.70,红树林0.65;廉州湾潮间带大型底栖动物年湿质量生产量为14623 t.水体盐度和植被类型是影响廉州湾潮间带大型底栖动物群落结构的优势种群以致次级生产力的空间分布变化的主要因素.     

生态系统的多稳态与突变

许多生态系统可能在短时间内发生难以预料的状态突变, 其中一些生态系统突变的机理可以用多稳态理论进行解释。近年来生态系统的多稳态和突变现象及其机理吸引了研究者和管理者的广泛关注。本文重点对生态系统多稳态的理论基础、识别方法及稳态转换发生的早期预警信号进行综述, 并基于典型生态系统过程对现实世界中可能观测到的稳态转换进行实例分析, 最后对多稳态概念框架和理论应用中的潜在争议进行讨论, 以期为非线性生态系统动态的理论研究、管理实践和生物多样性保护等提供参考。     

Positive feedback and alternative stable states in inbreeding, cooperation, sex roles and other evolutionary processes

A large proportion of studies in systems science focus on processes involving a mixture of positive and negative feedbacks, which are also common themes in evolutionary ecology. Examples of negative feedback are density dependence (population regulation) and frequency-dependent selection (polymorphisms). Positive feedback, in turn, plays a role in Fisherian 'runaway' sexual selection, the evolution of cooperation, selfing and inbreeding tolerance under purging of deleterious alleles, and the evolution of sex differences in parental care. All these examples feature self-reinforcing processes where the increase in the value of a trait selects for further increases, sometimes via a coevolutionary feedback loop with another trait. Positive feedback often leads to alternative stable states (evolutionary endpoints), making the interpretation of evolutionary predictions challenging. Here, we discuss conceptual issues such as the relationship between self-reinforcing selection and disruptive selection. We also present an extension of a previous model on parental care, focusing on the relationship between the operational sex ratio and sexual selection, and the influence of this relationship on the evolution of biparental or uniparental care.     

滨海蓝碳湿地碳汇速率测定方法及中国的研究现状和挑战

滨海盐沼、红树林和海草床蓝碳湿地生态系统具有高效的固碳-储碳能力,准确测定滨海蓝碳湿地生态系统碳汇速率,对于评估滨海湿地碳中和能力、生态恢复新增碳汇规模及碳贸易至关重要。深入思考滨海蓝碳湿地生态系统碳汇定义的内涵,提出狭义碳汇和广义碳汇的概念,介绍沉积物碳累积+植被净初级生产力法以及生态系统碳通量收支法2个目前国际上应用最多的滨海蓝碳湿地碳汇速率测定方法,特别是深入分析作为开放系统的滨海盐沼生态系统和海草床生态系统碳汇速率测定面临的诸多问题与挑战,梳理中国红树林、滨海盐沼和海草床生态系统碳汇速率的测定结果及国家尺度滨海蓝碳湿地生态系统碳汇规模,最后提出中国在滨海蓝碳湿地碳汇速率测定实践中急需加强的基础研究领域,以期为科学地计量中国滨海蓝碳湿地生态系统碳汇速率与碳汇规模提供方法参考和技术支撑。     

长江河口潮间带鱼类群落的时空变化

根据2006年3-11月每月在长江口4个潮间带站点的36网次鱼类采样数据,分析了该水域鱼类群落组成的时空变化特征.结果表明：本次调查采获鱼类55种,隶属20科,其中,鲤科鱼类最多,有18种,占总种数的32.7%,虾虎鱼科其次,有8种,占14.5%,石首鱼科4种,占7.3%;调查水域潮间带鱼类群落可分为口内淡水区鱼类群落和河口咸淡水区鱼类群落2组,河口咸淡水区鱼类的物种多样性比口内淡水区略低,其中,口内淡水区以油似鳊和鳊等淡水鱼类为优势种,河口咸水区以斑尾刺虾虎鱼、鲻和棘头梅童等咸淡水鱼类为优势种;二组间鱼类种类组成的平均相异性为80.75%,23种鱼类对平均相异性的累积贡献率>90%,主要贡献来自油鲻、斑尾刺虾虎鱼、棘头梅童鱼、似鳊、红狼牙虾虎鱼、鲫、鳊和长蛇鮈等;春季的研究区鱼类群落丰度与夏、秋两季均存在一定程度的差异,而夏、秋两季间的差异相对较小.就单组鱼类群落丰度而言,水温对其季节变化的影响较盐度大,而盐度对整个河口鱼类群落的影响较水温大.     

陆地生态系统临界转换理论及其生态学机制研究进展

随着气候变化和人类活动对陆地生态系统双重扰动的不断加剧,越来越多的研究已经意识到生态系统结构和功能会发生难以预知的突变,并且恢复起来需要很长时间.开发判别典型生态系统临界转换的早期预警模型及理解其生态学机制成为生态学研究的热点.目前,基于跨越多个时空尺度的理论和实验研究,提出了多种预警陆地生态系统临界转换的理论框架和指...     

Alternative stable states in inherently unstable systems

Alternative stable states are nontransitory states within which communities can exist. However, even highly dynamic communities can be viewed within the framework of stable‐state theory if an appropriate “ecologically relevant” time scale is identified. The ecologically relevant time scale for dynamic systems needs to conform to the amount of time needed for a system's community to complete an entire cycle through its normal range of variation. For some systems, the ecologically relevant period can be relatively short (eg, tidal systems), for others it can be decadal (eg, prairie wetlands). We explore the concept of alternative stable states in unstable systems using the highly dynamic wetland ecosystems of North America's Prairie Pothole Region. The communities in these wetland ecosystems transition through multiple states in response to decadal‐long climate oscillations that cyclically influence ponded‐water depth, permanence, and chemistry. The perspective gained by considering dynamic systems in the context of stable‐state theory allows for an increased understanding of how these systems respond to changing drivers that can push them past tipping points into alternative states. Incorporation of concepts inherent to stable‐state theory has been suggested as a key scientific element upon which to base sustainable environmental management.     

The use of stable carbon isotopes as tracers of ecosystem functioning in contrasting wetland ecosystems of Lake Victoria,Kenya

Aquatic macrophytes and sediments from two contrasting wetland ecosystems of Lake Victoria, Kenya (Lower Sondu Miriu and Kibos systems) were analyzed for their stable carbon isotopic composition in order to observe patterns in system functioning in these two ecosystems. The aquatic macrophytes had carbon isotope ratios ranging from –8.92 to –29.18 per mil (parts per thousand difference from the reference). For the dominant macrophytes, we observed most ¹³C enriched values for Cyperus papyrus and most ¹³C depleted values for Eichhornia crassipes. On transects from the river to the lake, Kibos sediments maintained lower carbon isotope signatures compared to the Lower Sondu Miriu sediments. The possible causes of the observed variation in the ¹³C signatures from sediments and aquatic macrophytes in the two-wetland ecosystems are outlined.     

Seeking alternative stable states in a deep lake

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稳定碳同位素在滨海湿地碳生物地球化学循环中的应用

碳作为滨海湿地中重要的生命元素,其生物地球化学循环过程是滨海湿地研究的核心内容之一.稳定同位素技术越来越多地被应用到滨海湿地碳生物地球化学循环过程的研究中,提高了其研究水平,并推动了其研究的进程.本文从有机物质生产、土壤有机质来源、食物链传递、温室气体排放以及可溶性有机碳输出5个方面,综述了滨海湿地碳生物地球化学循环过程的稳定同位素研究进展.通过植物及土壤δ13C值的测定进行有机质的生产机理研究及外源追溯,通过对比各生物种群的δ13C值分析碳在生态系统中的流动过程,通过湿地排放温室气体及可溶性有机碳δ13C值的测定揭示影响碳输出的环境因子.最后,文章总结了当前研究中存在的问题,并对其研究前景进行了展望.     

Carbon budgets of wetland ecosystems in China

Wetlands contain a large proportion of carbon (C) in the biosphere and partly affect climate by regulating C cycles of terrestrial ecosystems. China contains Asia's largest wetlands, accounting for about 10% of the global wetland area. Although previous studies attempted to estimate C budget in China's wetlands, uncertainties remain. We conducted a synthesis to estimate C uptake and emission of wetland ecosystems in China using a dataset compiled from published literature. The dataset comprised 193 studies, including 370 sites representing coastal, river, lake and marsh wetlands across China. In addition, C stocks of different wetlands in China were estimated using unbiased data from the China Second Wetlands Survey. The results showed that China's wetlands sequestered 16.87 Pg C (315.76 Mg C/ha), accounting for about 3.8% of C stocks in global wetlands. Net ecosystem productivity, jointly determined by gross primary productivity and ecosystem respiration, exhibited annual C sequestration of 120.23 Tg C. China's wetlands had a total gaseous C loss of 173.20 Tg C per year from soils, including 154.26 Tg CO₂‐C and 18.94 Tg CH₄‐C emissions. Moreover, C stocks, uptakes and gaseous losses varied with wetland types, and were affected by geographic location and climatic factors (precipitation and temperature). Our results provide better estimation of the C budget in China's wetlands and improve understanding of their contribution to the global C cycle in the context of global climate change.