中国农田施用化学氮肥的固碳潜力及其有效性评价

按照2003年氮肥施用情况和农业专家对不同作物提出的推荐施肥量,设定了“氮肥施用现状”和“按推荐量施肥”两个情景,在搜集和整理全国典型的农业长期定位实验站数据的基础上,将全国划分为4个农业区,分析了两种情景下我国农田土壤的固碳潜力;同时根据我国生产氮肥的化石能源消耗以及施用氮肥的数据,采用国内以及IPCC提供的相关参数,计算了施用化肥导致的温室气体泄漏,并提出“有效固碳潜力”的概念作为评价固碳潜力有效性和固碳措施可行性的标准.我国农田土壤在两种情景下的固碳潜力分别为21.9和30.2 Tg C·a^-1;但两种情景下生产和施用化学氮肥的温室气体泄漏量分别达到了72.9和91.4 Tg C·a^-1,使两种情景下有效固碳潜力分别为-51.0和-61.1 Tg C·a^-1;而“按推荐量施肥”还将增加10.1 Tg C·a^-1的温室气体净排放.因此,施用氮肥在我国农田土壤不具备有效固碳潜力,作为固碳措施不可行.鉴于施用化肥是我国粮食安全的基本保障,建议在保证粮食生产的前提下,提高氮肥利用率,适当减少氮肥施用量,以利于温室气体的减排.     

不同森林恢复类型对南方红壤侵蚀区土壤质量的影响

为了探讨主要森林类型对土壤质量的影响 ,对南方红壤侵蚀区 4种主要森林恢复类型下土壤物理、化学、生物学性状进行了比较研究 ,结果表明 :不同的森林恢复类型导致了土壤物理、化学和生物学性质的显著差异。 4种森林类型的土壤质量均比长期干扰下对照的土壤质量高。人工林土壤质量又相对比天然次生林土壤质量低。其土壤质量综合指数分别为 :天然次生林(0 .95 )、油茶林 (0 .6 8)、杉木林 (0 .5 5 )、湿地松林 (0 .36 )、对照 (0 .0 4 )。自然恢复在恢复初期是提高土壤质量的有效途径。导致人工林和对照土壤质量相对较低的主要因素是 :周期性的森林抚育打破土壤物理结构、凋落物质量较低、凋落物量较低、微生物生物量较低、微生物功能较差和土壤养分流失严重。在土壤质量指标选择方面 ,土壤微生物生物量结合微生物功能多样性是反映土壤生物学活性和土壤质量的较好指标。     

生态系统服务功能管理研究进展

生态系统给人类提供了自然资源和生存环境两个方面的多种服务功能,这些服务功能的可持续供给是经济社会可持续发展的基础.然而,生态系统服务功能从认知走向管理实践面临着严峻挑战,包括:定量测度、多种服务功能权衡、生态系统服务功能多尺度关联、生态系统服务功能与政策设计的结合.针对这些难点,近年来生态系统服务功能管理研究主要集中在以下领域:生态系统服务功能度量;生态系统服务功能与人类福祉的关系;多种生态系统服务功能权衡;生态系统服务功能保护规划;基于生态系统服务功能的生态补偿机制.为了进一步推动生态系统服务功能管理实践,应该进一步加强生态系统服务功能供给的理论研究;增加生态系统服务研究结果表达的多样性;增加与社会学、经济学、人口统计学等领域跨学科研究;进一步探索生态系统服务功能研究的结果如何运用到管理决策中,促进在管理实践中的应用.     

基于时序突变检测的植被空间变化特征识别方法——以海河北部山区为例

长时序植被变化趋势分析是分析植被生长与退化状况的主要手段之一,但难以精细揭示分析时段内植被变化动态的时空特征。将归一化植被指数（NDVI）时序突变检测与趋势分析结合起来,建立了精细识别植被空间变化特征的方法,并以海河北部山区为案例,开展了实证研究。案例分析结果表明：2000-2018年间,海河北部山区有78.1%的区域NDVI发生了突变,其中1.7%的面积发生退化。应用基于时序突变检测的植被变化识别方法进一步发现：植被变化在2011年出现突变拐点,突变前（2000-2011年）在西北草原区和东南林农区存在1.6%的显著退化,突变后（2011-2018年）在东部林农区存在1.2%的显著退化。分析表明,海河北部山区植被整体改善与气象因子的关系不大,局部恶化则是气象因子与人类活动共同作用的结果。与常规长时序植被变化趋势分析相比,基于时序突变检测的植被空间变化特征识别方法揭示了评估时段内植被空间变化的动态趋势,可为明确区域植被的变化以及差异化的植被恢复策略提供决策信息。     

中国天然林资源保护工程温室气体排放及净固碳能力

基于天然林资源保护工程(简称天保工程)一期(2000—2010年)营造林过程工程边界内碳排放和边界外碳泄漏的计算,分析了天保工程及各区域碳排放和碳泄漏年际变化及影响因素,对比了天保工程及各区域碳排放和碳泄漏的组成特征,研究了天保工程及各区域净固碳量的变化特征。结果表明:天保工程一期西北、中西部地区、南部地区、东北地区和天保工程的碳排放分别为0.89、1.47、0.09、2.45 Tg C;碳泄漏分别为3.17、3.11、6.50、12.78 Tg C。工程措施和碳排放强度的区域性差异导致各区域碳排放组成特征不同。造林及配套森林基础设施建设是西北、中西部地区和南部地区最大的工程措施碳排放;新造林及森林管护是东北地区最大的工程措施碳排放。相应地,各种物资消耗中,建材是西北、中西部地区和南部地区最大的物资碳排放;燃油是东北地区最大的物资碳排放。天保工程在工程边界内外引起的额外温室气体排放量达到15.23 Tg C,抵消了工程固碳效益的9.82%;在西北、中西部地区、南部地区和东北地区的抵消作用分别为10.08%、8.16%和11.24%。天保工程一期净固碳量为139.77 Tg C,年均净固碳量为12.71 Tg C/a。因此,碳排放和碳泄漏对天保工程固碳的抵消较小,工程一期在我国温室气体减排和减缓全球气候变暖上做出了巨大贡献。避免工程基础设施的盲目建设和对工程进行合理规划是减少温室气体排放的可能途径。     

ERIC-PCR及其指纹图谱技术的研究

肠杆菌基因间重复共有序列（Enterobacterial repetitive intergenic consensus,ERIC）是主要存在于肠道细菌中的一类基因间重复序列,长度为127 bp,该序列在肠道细菌染色体上的分布和拷贝数有种间的特异性。根据ERIC序列建立的ERIC-PCR实际上是一种半随机性质的PCR,广泛应用于细菌分型、流行病学调查和分子微生态学研究。本文简介了ERIC-PCR反应的特点及其应用的原理,详细阐述目前广泛应用的ERIC-PCR琼脂糖凝胶电泳（PCR-PCR-AGE）技术的不足,指出该方法所获电泳图谱中相同位置的DNA条带可能包括不同的DNA序列,指纹图谱分析时可能夸大模板DNA的相似性。强调ERIC-PCR变性梯度凝胶电泳（PCR-PCR-DGGE）技术是其应用的一个新方向,所得的指纹图谱能够更加敏感、准确、有效地展示底物序列的差异,其中的DNA条带不需测序就可直接用于科研和生产实践中。     

自然保护区社区管理效果分析

目前全球各地开展了一系列评估保护区管理成效的研究工作。2005年, 国家林业局对全国634个自然保护区的管理人员发放了调查问卷, 回收有效问卷535份。本文针对其中的社区参与、社区共管和与社区的协调发展3个指标分析了国内的自然保护区社区管理效果, 并对社区管理效果的得分情况、区域特征、级别特征和影响管理效果的因素进行了分析。结果表明: 我国自然保护区的社区管理水平普遍较低, 3个指标中, 与社区的协调发展得分最高, 为1.85分, 社区参与和社区共管分别为1.15分和1.03分; 各个区域在社区管理效果方面没有显著差异(P>0.05), 华中地区的社区管理效果平均分最高, 为4.26分, 华南地区最低, 为3.73分; 国家级自然保护区的社区管理效果整体上比省级好, 二者存在显著差异(P<0.01)。通过Pearson相关分析得出, 监测与评价、人事管理、职工培训、管理计划和保护区巡护这5个指标与社区管理效果的相关程度较大。为了提高自然保护区社区管理效果, 我们建议着重从有效保护区内的自然资源、建立社区共管机制、建立生态补偿机制、国家和各省统筹拨付保护区经费以及完善职工管理制度几方面入手。     

湿地松和马尾松人工林土壤甲烷代谢微生物群落的结构特征

土壤甲烷代谢微生物影响甲烷的产生和氧化,然而关于林型对土壤中甲烷代谢微生物群落结构影响的研究较少。采用基因芯片GeoChip 3.0研究了湿地松人工林和马尾松人工林土壤甲烷代谢微生物群落结构特征。结果如下,(1)两种林型的甲烷代谢微生物群落结构存在极显著差异(P=0.008),林型能解释其34.9%的变异;(2)产甲烷菌(包含甲基辅酶M还原α亚基基因mcrA的微生物)的优势菌群发生了变化,湿地松人工林的的优势菌为Methanocorpusculum labreanum Z,马尾松人工林的优势菌群除Methanocorpusculum labreanum Z外,还包括产甲烷古菌和Methanosarcina mazei Gol;(3)甲烷营养菌(包含甲烷单加氧酶基因pmoA基因的微生物)的优势菌为Ⅱ型,有3种不可培养细菌只在湿地松人工林检测到,在马尾松人工林中未检测到;(4)mcrA基因丰度或同源基因数量与土壤容重正相关,与土壤粘粒含量呈显著负相关;pmoA基因信号强度或多样性指数与土壤全碳含量、全磷含量和速效氮含量显著正相关。总之,相比本地种马尾松人工林,引进种湿地松人工林的土壤甲烷代谢微生物群落结构发生了显著变化。     

中国亚热带典型天然次生林土壤微生物碳源代谢功能影响因素

天然次生林地比人工林地不仅土壤肥力较高,且土壤碳代谢功能更强。然而维持天然次生林高碳代谢功能的原因尚不十分清楚。分析天然次生林中土壤微生物碳源代谢功能的影响因素对于调控土壤微生物的功能乃至天然次生林的保护具有重要意义。本文选择中国亚热带地区典型天然次生林,研究了土壤微生物碳源代谢功能与土壤化学和物理因素及植物因素的关系。结果表明,3类因素能显著解释土壤微生物碳源代谢功能54.4% 的变异。乔木层植物多样性、土壤碳氮比、pH值和含水量是导致天然次生林碳代谢功能差异的主要因素,分别显著解释了土壤微生物碳源代谢16.7%、12.4%、10.5%和10.5%的变异。天然次生林较低的土壤碳氮比、较高的土壤含水量和土壤pH值（酸性范围内）,有利于土壤微生物碳源代谢功能的提高,同时天然次生林较高的阔叶树种的比例也能增加土壤微生物碳源代谢功能。     

尖峰岭自然保护区土壤性质空间异质性

选取尖峰岭热带林自然保护区水平和垂直两条样带10个主要的生态系统类型,研究了该地区土壤性质的空间异质性特征。结果表明水平样带0~20cm土壤有机碳、总氮、速效氮含量变异顺序为原始林>次生林>3种人工林;垂直样带0~20cm土壤有机碳、总氮、总磷含量表现为山地雨林原始林最高,向高海拔和低海拔两端逐渐降低的趋势,且差异达到显著水平。土壤速效养分有效氮和有效磷以及阳离子交换量表现出与其它养分指标不同的变化趋势,但在水平和垂直样带都表现出与pH值有很好的相关性。位于中、高海拔,人为干扰最轻的山地雨林原始林具有最好的土壤养分保持能力,土壤综合质量指数最高。在受干扰类型中天然次生林土壤综合质量指数最高。在海拔梯度上,常绿季雨林是最易受干扰也是对干扰最敏感的生态系统类型。表明热带森林原始林对维持土壤质量及天然林破坏后使其自然恢复为保持土壤质量具有重要意义。