黄土高原景观格局与水土流失关系研究

采用DCCA排序法对黄土高原腹地泾河流域12个子流域的景观格局与流域水土流失关系进行了定量分析.结果表明,DCCA排序的前4轴分别与农业用地比率、景观多样性指数、森林比率显著相关.各子流域的水土流失特征具有明显的梯度变异.在森林比率占65%的三水河子流域,景观相对简单、多样性低,流域年径流量大、输沙小、含沙量低,径流相对稳定;随着森林比率减小,农业用地比率增大,景观多样性升高,产流系数增高,径流深度、输沙量和含沙量增大;在森林比率很低、农业用地53.41%的洪河子流域,景观格局复杂、多样性较高,河流含沙量高、输沙率大,月输沙和径流变异极大;在农业用地比率减小,其他景观类型比率增大,景观相对简单的环江上、下游子流域,输沙量和含沙量减小,但输沙和径流的年际变化极大.排序分析结果较清晰地解释了黄土高原典型地区水土流失特征沿景观梯度的变化规律.     

泾河流域分县景观格局特征及相关性

景观生态主要是研究生态系统的空间格局。因而很有必要对空间格局进行数量化的分析,在此基础上进行科学管理。应用斑块数、斑块面积、斑块密度、优势度、聚集度和分维数计算了泾河流域31个县景观格局的特征,首次以景观特征值为基础,将研究区域各县景观进行分类,并对不同类型的景观特征及相关性进行分析。结果表明,近年来流域破碎化程度有所增加,各景观指数值在研究区域之间变异很大。优势度和聚集度比较高的区域土地利用较单一,常常是以农用地为主导如咸阳、泾阳和乾县,或以农地和草地共同主导如环县。而优势度和聚集度较低的区域,土地利用较多样化,农地、林地和草地面积比例相近,如泾源、平凉、陇县、宁县和旬邑,这些县位于黄土丘陵沟壑区和黄土高塬沟壑区。高优势度、高聚集度和低分维数的区域为陕西省咸阳市,为泾河流域冲积平原区,土地利用以大面积的农用地为主导。景观指数的相关分析表明,3种主要的土地利用面积比例之间存在极显著负相关,林地面积和优势度、聚集度有极显著负相关,而草地面积和分维数存在极显著正相关,分维数高的县位于泾河流域中游的黄土高原沟壑区,分维数低的县位于下游河谷阶地和关中平原和黄土高原交界处。这种相关性表明了自然地貌及人类活动对景观的影响和干扰作用。     

城市生态系统景观格局特征及形成机制

以城市生态系统的格局一过程一功能等相关概念的辨析为基础,重点分析了城市景观格局的基本特征,以及城市格局对生态系统过程和功能的影响。结果表明,高度人工化、高度的时空异质特性、破碎性、不稳定性是城市景观格局最为显著的特征。城市所在区域的自然环境条件,历史文化传统,城市格局的基本骨架——交通系统和城市职能是影响城市格局形成和演变的重要驱动因素。城市景观结构决定了其生态过程。综合研究城市景观格局-过程-功能的关系,认识城市的发展演变过程,可为城市规划、建设和管理提供重要的科学基础。     

基于地形和土壤的泾河流域植被生态系统保水效益分析

植被保水效益是黄土高原地区研究的热点,以往的研究往往将环境因子的异质性忽略,在环境均质的假设下进行小尺度的试验研究。本文基于GIS技术,综合考虑土壤、地形等因子,分析了黄土高原泾河流域的植被保水效益及空间分布特征。结果表明：泾河流域植被平均每年可以保持的水量是3.92×10⁸ m³,占泾河流域把口站的流量的1/3;总的保水量大小为草地>农田>森林>灌丛,不同植被类型平均保水效益为农田>森林>灌丛>草地,与前人研究结果不同的是,本文的研究是基于栅格单位的（30 m）,而前人则是基于点数据的;土壤类型在决定植被保水效益中起重要的作用,本文更客观地反映了流域内植被保水能力及空间分布。     

滇西北纳帕海湿地景观格局变化及其对土壤碳库的影响

采用3S技术和In-situ原状土就地取样技术,对滇西北纳帕海湿地26a来的景观格局变化及其驱动下的湿地土壤碳库变化研究表明:纳帕海景观格局变化显著,与1974年相比,景观破碎化程度增强、斑块形状趋于复杂、呈离散分布,湿地景观类型总面积比例呈略有增加(1994年)至大幅减小(2000年)的变化,非湿地景观类型总面积比例则呈略有减小(1994年)至大幅增加(2000年)的变化并取代湿地景观成为基质景观.响应景观类型面积变化,土壤碳储量由1974年的33.46×104 t增至1994年的36.91×l04 t,2000年降至32.92×104 t;随景观类型的转化,1974-1994年土壤碳库积累量为6.08×104 t,择放量为2.63×104 t,1994-2000年积累量为2.01×l04 t,但碳释放量为5.99× 104 t,是前20a的2.28倍.纳帕海湿地景观格局和土壤碳库的变化是自然和人为因素共同作用的结果,在地质、水文和气候等自然因素提供的变化背景上,排水、垦殖、过度放牧、无序旅游、汇水区植被破坏等强烈的人为活动干扰加剧了变化.     

华北农田生态系统景观格局的演变特征

基于华北6 省(市)2000、2005、2010 年三期土地覆盖遥感数据, 通过计算农田景观格局指数和农田景观转移矩阵, 在省域范围的大空间尺度上分析了2000-2010 年农田生态系统景观格局的变化特征。结果表明, 2000 年至2010年华北6 省(市)的农田景观格局变化主要表现为: 耕地景观的面积在减少, 破碎化程度在加大, 斑块形状趋于简单化;园地景观的面积在增加, 破碎化程度在降低, 斑块形状趋于复杂化。耕地减少的面积主要转变为城镇, 增加的面积主要来自水体; 园地减少的面积主要转变为耕地, 增加的面积主要来自耕地, 园地景观主要与耕地景观相互转化。城镇化等人类活动加剧了耕地的减少和破碎化, 应加强耕地保护, 特别是耕地的集约化布局, 降低农田破碎化程度, 促进农田的可持续发展。     

城市生态系统服务研究综述

维持和改善城市生态系统服务与人类福祉、促进可持续发展是当前城市生态学研究的重要议题之一.本文对城市生态系统服务的已有研究进行综述:基于城市生态系统服务的概念与内涵,总结了城市生态系统服务的主要特征,即人为主导性、高需求性、异质性、动态性、多功能性、社会经济属性以及负效应;当前城市生态系统服务的评价方法主要有指标法、价值评估法与模型模拟法;在城市生态系统不同类型服务中,调节服务与文化服务对提高城市居民健康尤为重要;城市生态系统服务的权衡主要表现在支持服务与文化服务之间、调节服务与文化服务之间.最后,总结了未来城市生态系统服务发展的主要方向,特别强调了城市生态系统服务研究在城市景观规划与设计中的重要作用.     

澳门城市生态系统格局变化研究

澳门回归祖国近20年间,社会经济快速发展、填海造地工程加速推进、海岸带人口不断集聚,生态系统格局发生巨大变化。以2001年和2017年两期高分辨率遥感影像数据为基础,首先分析土地利用转移矩阵及重心转移状况;然后,通过粒度上推法确定最佳分析粒度,并利用移动窗口法研究澳门城市生态系统格局时空变化;最后,结合实地调研情况,对研究发现展开讨论。研究结果表明:(1)澳门城市总面积由26.19 km2增加到32.77 km2,增长率为25.12%,其中裸地和建设用地扩张显著;(2)澳门城市生态系统受人为干扰作用显著,城市景观破碎度增加、多样性降低,景观形状趋于复杂、不规则,城市生境质量存在下降风险;(3)澳门半岛和离岛各景观组分和空间构型差异性显著,优势景观分别为建设用地和有林地;(4)澳门半岛主要填海方式为离岛围填,而离岛区域则为海滨围填。     

城郊生态系统土壤安全:问题与挑战

土壤作为地球表层系统物质和能量迁移转化的关键节点,其生态功能受到城市化快速发展的严重影响,土壤安全面临严峻的挑战。城郊生态系统受到城市和乡村的双重影响,具有复杂的景观结构和剧烈的动态变化,土壤安全问题更为突出和复杂。基于文献计量学方法,对1990—2017年发表的相关文献进行了统计,梳理和总结了城郊生态系统土壤安全研究的趋势和热点问题,对城郊生态系统中土壤安全面临的问题,及其特殊性、复杂性进行了重点论述,明确了当前快速城市化发展过程中城郊土壤安全研究面临的问题和挑战。建议今后的城郊生态系统土壤安全研究应加强区域尺度上的综合和不同城市发展模式下地区之间的比较,明确城市扩张对城郊生态系统土壤安全的影响机制;建立和完善基于"土壤安全"的城郊生态系统服务评价框架,深入研究城郊生态系统格局-过程-服务之间的关系;明确解析城郊土壤主要污染物来源及其复合污染状况,并结合区域特征,因地制宜开展科学的生态规划,优化城郊景观格局,提升城郊地区土壤安全与生态系统服务功能;明确土壤安全在城郊生态系统可持续发展目标中的重要性,建立科学合理的管理政策。     

祁连山中部四种典型生态系统土壤有机碳矿化及其影响因素

以正交试验培养土壤探讨了祁连山4种典型生态系统土壤有机碳矿化及其与温湿度的关系。结果表明:温度对土壤有机碳累积矿化量及其比例影响显著(P<0.05)。就土壤有机碳累积矿化量,35℃和25℃比5℃下高(P<0.05);土壤培养14d,10%含水量下为最低,山地森林土壤比荒漠草原和干草原高,高寒草甸比荒漠草原高(P<0.05)。就土壤有机碳矿化比例,35℃和25℃比5℃下高,35℃比15℃下高(P<0.05);荒漠草原和干草原比山地森林和高寒草甸低(P<0.05)。土壤有机碳矿化速率及其比例随培养时间延长而递减。温度和生态系统类型对土壤有机碳矿化速率及比例影响显著(P<0.05)。就土壤有机碳矿化速率,25℃和35℃比5℃下高(P<0.05);土壤培养0～4d和6～10d,10%含水量下最低,高寒草甸和山地森林比荒漠草原高(P<0.05)。就土壤有机碳矿化速率比例,25℃和35℃比5℃下高,35℃比15℃下高;山地森林和高寒草甸比荒漠草原和干草原中高(P<0.05)。一阶动态方程拟合土壤有机碳矿化动态效果较好(R2>0.95)。表明祁连山4种典型生态系统土壤有机碳分解受温度变化影响较大。     

城市土壤封闭对有机碳库影响的时空变化模拟

随着全球城市化的迅速发展,城市生态系统的研究日益受到关注。城市化过程引发的大面积土壤封闭,导致土壤功能退化,进而影响城市生态系统。通过构建城市封闭土壤碳循环模型,考虑土壤温度,水分,有效氮含量以及各项理化性质等影响土壤有机碳在封闭条件下分解的影响因素,模拟南京市1980年至2010年城市封闭土壤有机碳含量与土壤有机碳库的时空变化过程,揭示人工封闭对于城市土壤功能的影响。结果表明:南京市1980年至2010年封闭土壤的有机碳含量显著减少,2010年土壤有机碳含量的均值为6.7 g/kg,比开放土壤低54.7%。土壤有机碳含量较低的区域主要分布在快速城市化的地区。由于封闭土壤阻碍了土壤有机碳的来源,造成封闭土壤有机碳含量持续减少,1980年至2010年间城市土壤有机碳库的总量减少约0.32 Tg。城市封闭对土壤有机碳影响的时空变化模拟可为研究城市化过程中的生态环境效应与城市生态建设提供参考。     

碳输入方式对森林土壤碳库和碳循环的影响研究进展

凋落物和植物根系是森林土壤有机碳的主要来源.综述了不同碳输入方式对土壤全碳、微生物生物量碳和可溶性有机碳等碳库组分及土壤呼吸影响的研究进展.不同地区、不同森林土壤有机碳对碳输入的响应程度不同,且采用添加和去除凋落物,以及去除根系方法(DIRT)对土壤碳的影响具有树种差异和区域差异.目前主要侧重于土壤呼吸和碳库组分的研究,亟需开展对土壤碳的结构类型和稳定性,以及土壤生物尤其是土壤动物的响应机制的相关研究.     

氮沉降对森林生态系统土壤碳库的影响

森林土壤碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,对维持全球碳平衡具有重要意义。不断加剧的全球氮沉降有可能改变森林生态系统中碳元素的地球化学循环过程,从而引起森林土壤碳储量的变化。本文从森林土壤碳收支的角度,将氮沉降对森林生态系统土壤碳库影响的复杂过程划分为凋落物分解、细根周转、土壤呼吸和土壤可溶性有机碳淋失4个相对独立的过程。综合国内外研究现状,对其进行了简要评述,指出了目前研究的不足,并探讨了这一研究领域的发展方向。     

西南地区草地群落灌木植物盖度对生态系统碳库的影响

中国西南地区草地主要为暖性及热性草丛、灌草丛, 约占全国草地面积的1/10, 分析灌木植物盖度与草地碳库及其构成的关系对于准确评估尚处于次生演替阶段的南方草地碳储量具有重要意义。该研究基于野外实地调查, 将西南地区不同地貌类型的41个代表性草地样地依据灌木植物盖度划分为3种类型: 无灌木植物草地群落(灌木植物盖度为0)、低灌木植物盖度草地群落(灌木植物盖度0-10%)和高灌木植物盖度草地群落(灌木植物盖度10%-30%), 测定了群落地上、地下生物量和凋落物生物量以及植物和土壤碳含量, 计算碳密度。结果表明: 随着草地群落灌木植物盖度增大, 生态系统植被碳密度从0.304 kg·m ^-2增加到1.574 kg·m ^-2, 其中根系和凋落物碳库也呈增长趋势; 土壤碳密度从7.215 kg·m ^-2增加到9.735 kg·m ^-2, 生态系统碳密度从7.519 kg·m ^-2增加到11.309 kg·m ^-2。草地碳库构成中, 低灌木植物盖度草地群落的土壤碳库占生态系统碳库比例最小。草地群落灌木植物盖度增加改变了草地生态系统碳库构成并导致生态系统碳库增加, 建议在估算草地生态系统碳库时, 需要统筹考虑并兼顾南方地区草地群落灌木植物盖度变化。     

喀斯特森林植被自然恢复过程中土壤可矿化碳库特征

2011年9月,采用空间代替时间方法,研究了茂兰自然保护区喀斯特森林自然恢复过程中土壤可矿化碳库的特征.结果表明: 研究期间,喀斯特森林自然恢复过程中不同深度土壤的总有机碳含量、可矿化碳含量和矿化速率随土层加深而减少,随恢复的进程而增加;累积矿化排放量及其速率随恢复的进程增加,其速率随培养时间延长而减小;矿化率随恢复的进程增加,而随土层加深的变化不明显;qCO₂值随恢复的进程和土层加深而递减;土壤可矿化碳与凋落物现存量及其分解质量损失率分别呈负相关(r=-0.796)和正相关(r=0.924);土壤生境由早期干扰强烈转向中后期日趋稳定,土壤的固碳能力由早期差、潜力大转向中后期强、潜力小.     

外来植物入侵对陆地生态系统地下碳循环及碳库的影响

生物入侵是当今全球性重大环境问题之一, 是全球变化的主要研究内容.评价外来植物入侵对于生态系统影响的研究多集中在地上部分,对于生态系统地下部分影响的研究相对较少.陆地生态系统地下部分对于生态系统过程的重要性之一体现在它处于生态系统碳分配过程的核心环节.入侵种通过影响群落凋落物的输入数量、质量以及输入时间,影响到对于土壤的碳输入,而入侵种与土著种根系的差异以及入侵种对微生物群落的影响是造成土壤呼吸强度发生变化的主要因素,前者土壤呼吸强度一般比后者高.多数研究表明外来植物入侵对生态系统地下碳循环和碳库产生影响,但由于入侵植物种类较多以及研究地点环境条件的不同,关于外来植物入侵对于土壤碳库和土壤有机碳矿化影响的研究结论并不统一.最后,提出了今后该研究领域应加强的一些建议和方向.     

桂北不同林龄桉树人工林土壤碳库管理指数和碳组分的变化特征

采用时空互代法,以广西北部低山丘陵地区不同林龄(1、2、3、4、5和8 a)桉树人工林为研究对象,探讨林龄对桉树人工林地土壤碳库管理指数的影响及其规律。结果表明:(1)随着林龄的增加,土壤有机碳总体表现为增加的趋势,1～8 a桉树土壤有机碳范围在5.79～15.57 g·kg^-1之间,随着土层的加深而降低; 0～40 cm土层土壤有机碳平均含量表现为8 a>5 a>3 a>4 a>2 a>1 a。(2)土壤非活性有机碳、碳储量随林龄和土层的变化规律与土壤有机碳基本一致。土壤活性有机碳含量大小依次表现为8 a>5 a>4 a>3 a>2a> 1 a,占土壤有机碳的比例随林龄变化无明显规律,8 a和其他林龄间均具有显著差异。(3)碳库管理指数随林龄增加整体呈上升趋势,8 a桉树人工林土壤碳组分含量及碳库管理指数均高于10 a对照马尾松林。碳库管理指数与土壤有机碳、非活性有机碳、活性有机碳、碳储量、碳库活度、全氮、容重呈极显著或显著的相关性,不同林龄和土层间碳库管理指数有差异性。适当延长桉树人工林的轮伐周期,减...     

农田生态系统土壤有机碳库及其影响因子

土壤有机碳(SOC)的数量和质量在很大程度上与维持和提高土壤肥力密切相关。农田生态系统土壤碳库研究一直是农业、生态和环境领域的一个主要方向。土地利用、耕作、作物类型、种植密度、灌溉、施肥以及其他人为活动等,对农田生态系统土壤有机碳库的变化均能产生影响。本文综合评述了农田生态系统土壤有机碳库及其影响因子,土壤碳截获潜力,维持和提高土壤有机碳库的措施,以及农田土壤碳截获在温室气体减排及气候变化中的潜在作用等,最后提出了农田生态系统土壤有机碳库研究的主要方向。     

北京城市绿地表层土壤碳氮分布特征

在北京中心城区及周边郊区(覆盖六环路范围),采集不同类型绿地表层(0—20cm)土壤样品490份,测定了土壤有机碳、无机碳、全碳和全氮含量,探讨了城市土壤碳氮分布特征。结果表明:城市不同类型绿地土壤中碳含量差异明显,行道树土壤的有机碳、无机碳和全碳含量均显著高于其他类型绿地,而其它类型土壤有机碳含量差异不显著;居住绿地、道路绿地、单位绿地和公园绿地土壤无机碳含量显著高于生产绿地、防护绿地;城市土壤有机碳、无机碳和全碳含量与距离城市中心距离呈显著的负相关关系;与郊区土壤相比,城区绿地土壤有机碳、无机碳含量有富集的趋势,且无机碳增加更加明显;与郊区农业土壤相比,城市绿地土壤中有机碳有明显地增加趋势,说明北京的城市化在一定程度上有利于土壤碳库的累积。不同类型绿地土壤全氮含量差异不显著,城郊之间全氮含量也无显著差异,土壤全氮质量分数和碳氮比有逐渐减小的趋势,城市化对土壤氮的影响需要进一步研究。     

辽宁省农田土壤碳库分布及变化的模拟分析

中国作为世界上一个重要的农业大国,农业土壤对全球大气中CO2浓度的影响正在引起人们的普遗关注。研究以辽宁省为对象,采用针对农业土壤碳库和痕量气体排放估算建立的反硝化分解(DNDC)模型,在建立有关辽宁省气候、农业土壤和农业生产的分县数据库基础上,估算了辽宁省农田土壤碳库储量,为118．55TgC,并发现辽宁省农田土壤碳量有较明显的地区差异,东北地区较高,西南地区较低。经过一年的耕种后,农田土壤碳的变化量也有较明显的地区差异,东北地区减少幅度较大,西南地区相对变化不大或有所增加。还发现无论何种施肥方式,辽宁省农田土壤碳的变化都存在地区差异。且施用有机肥有利于农田土壤碳的积累。在输入的土壤性质数据中,有机质数据的详细程度对DNDC模型模拟结果的精确度影响较大。