长江上游森林影响流域水文过程模拟分析

用森林流域水文模型(FCHM)模拟分析长江上游森林植被变化下的平通河流域和刘家河流域森林水文过程。可知随着两个流域森林覆盖率(FR)的提高,林冠截留量的增加和土壤入渗能力的改善,使得径流成分比例也随之发生变化,地表径流Rf逐渐减少,快速流转换为慢速流,因此延迟了流域降水汇流时间,洪峰流量得以削减。以平通河为例,当该流域全部被森林覆盖以后,则流域百年一遇的设计洪水标准可由非森林地时的4520m3/s降到3380m3/s,因此森林的存在可大大提高流域的防洪能力;而两个流域又由于区域结构等条件的不同,使得流域径流成分所占比例不同。其中平通河流域径流成分主要以浅层径流Rs和深层径流Rp为主,而刘家河流域径流成分主要以壤中流Ri为主,且都随森林覆盖的增加而有所增加。不同的径流成分为流域蒸散发带来了不同的水分条件,因此流域蒸散发量随着森林覆盖率的增加各有不同的变化趋势。其中平通河流域随着森林覆盖率的增加,流域蒸散发总量将由非森林地时候的373.3mm减少至289.3mm,根据水量平衡原理,该流域径流总量则会增加,呈流域径流正效应(23.7%);而后者流域则相反,随着森林覆盖率的增加,流域蒸散发总量反而会逐步增加,则流域径流总量会随之减少,呈流域径流负效应(-8.6%)。     

景观对河流生态系统的影响

从景观的视角研究河流生态系统,是目前河流生态学中受到广泛关注且发展迅速的内容之一。流域内多尺度景观强烈影响河流的理化及生物特征,已成为共识,但有关量度、整合景观与河流生态系统二者之间联系的理论体系与方法的建立尚处于起步阶段。对景观组成与空间格局影响河流生态系统的机制与途径进行了系统总结,提出了该领域研究中的主要难题,即如何识别景观中人为因素和自然因素的协变现象,如何衡量多空间尺度景观对河流生态系统的交互影响,如何理解景观阈值的不确定性。为克服当前研究面临的困难与挑战,填补已有知识的不足,提出今后研究的重点方向:河流景观分类系统的改进;更具代表性时空数据的采集;新型景观指标的开发与应用;微观尺度数据与宏观尺度数据的整合等。     

地面节肢动物营养类群对土地覆被变化和管理扰动的响应

近几十年来,黑河中游荒漠绿洲过渡带大面积天然沙质草地被转变为农田和防风固沙人工林,然而目前尚缺乏土地利用/覆被变化和管理措施对地面节肢动物多样性形成和维持影响的系统研究。以天然沙质草地转变为的人工梭梭灌木林、人工杨树林、人工樟子松林和农田为研究对象,以天然草地为对照,通过对5种样地地面节肢动物群落的调查及非生物环境因子的测定,采用典范对应分析(CCA)等方法,系统探讨了土地覆被和管理强度(天然草地和人工梭梭林实施零管理、杨树和樟子松人工林实施灌溉管理、农田实施灌溉和施肥管理)变化对地面节肢动物营养类群组成、数量和物种丰富度的影响。主要结果是:(1) 在干旱环境下,单纯改变土地覆被并不会导致土壤环境的显著变化,而高强度的管理扰动加速了土壤环境的演变过程。(2)不同土地覆被和管理措施对营养类群组成及其数量和丰富度的调控作用不同,将天然草地转变为杨树和樟子松人工林和农田后,显著提高了捕食性和植食性类群的比例,降低了'腐食性+杂食性’类群的比例;转变为人工梭梭林后显著降低了3种营养类群的数量;转变为人工杨树林后显著降低了'腐食性+杂食性’类群数量;转变为人工樟子松林后显著增加了植食性类群数量而降低了其它类群的数量;转变为农田后显著增加了植食性类群数量而降低了'腐食性+杂食性’类群数量。(3)影响捕食性动物分布的关键环境因子是地面温度、土壤硝态氮和田间持水量,影响植食性动物分布的关键因子是土壤粘粉粒、土壤硝态氮、土壤容重和pH值,影响'腐食性+杂食性’动物分布的关键因子是地面温度和田间持水量。主要结论是:土地覆被变化与管理措施相互作用对地面节肢动物群落组装过程及其多样性形成具有重要调控作用,尽管其相对重要性不同。     

流域尺度上的景观格局与河流水质关系研究进展

利用景观生态学原理研究流域尺度上土地利用及其空间格局对河流水质的影响,已成为流域环境研究中的热点问题。在综合评价国内外土地利用变化与河流水质关系研究的基础上,阐述了景观格局在流域水环境研究中的重要性,并根据国内外研究进展,对景观格局与水质关系的研究方法和手段进行了分类分析,同时也对流域尺度上的景观-水质模型研究进展也进行了分析总结,最后指出了景观格局与水质关系研究的核心问题和未来研究的热点方向。     

流域生态学——生态学研究的一个新领域

由于人类不合理开发和利用自然资源,造成了流域生态环境的重大破坏,为了合理开放流域资源和保护生态环境,非常有必要开展流域生态学的研究。文中系统阐述了流域生态学的重要意义、主要研究内容和方法。流域生态学属于宏观生态学的研究领域,主要借助于宏观生态学的研究方法。流域生态学与目前生态学最关注的“全球变化、生物多样性和可持续发展”3个研究问题紧密结合在一起,极具研究价值,建议开展广泛深入的研究。     

黑河流域张掖地区生态系统服务恢复的条件价值评估

以当前国际上流行的衡量环境物品经济价值的重要方法——条件价值评估法 ( CVM) ,针对黑河流域张掖地区生态系统恶化的现状 ,以支付卡的方法设计了 70 0份调查问卷 ,调查了黑河流域居民对恢复张掖地区生态系统服务的支付意愿 ( WTP)。结果表明 ,黑河流域 96 .6 %的居民家庭对恢复张掖地区生态系统服务存在支付意愿。对支付卡数据的非参数估计结果表明 ,黑河流域居民家庭对恢复张掖地区生态系统服务的平均最大支付意愿每户每年在 4 5 .9～ 6 8.3元之间。支付卡数据的参数估计分析表明 ,黑河流域居民家庭对恢复张掖地区生态系统服务的平均最大支付意愿每户每年为5 3.35元。按黑河流域现有家庭数量计算 ,恢复张掖地区生态系统服务的经济效益每年至少在 2 2 4 6 .2 8× 1 0 4 元以上。由于恢复张掖地区生态系统服务具有巨大的正外部效应 ,因此 ,仅就黑河流域居民家庭数量估计的恢复张掖地区生态系统服务的经济价值 ,只是对恢复张掖地区生态系统服务的经济价值的最低估价     

流域氮的科学图谱及其主题演变

氮是限制生态系统生产力和引发富营养化等环境问题的关键因子，受到流域研究学者的广泛关注。以Web of Science核心合集为数据源，借助科学图谱方法对2000-2019年发表的科学文献进行定量分析，围绕论文数量与期刊分布、国际及机构合作、学科交叉和研究主题与演变等方面系统地回顾了流域氮领域的研究进展。论文数量与期刊分布方面，论文的年发表量呈逐年增长趋势，发文量较高的期刊包括Science of the total environment、Biogeochemistry和Journal of hydrology。国际与机构合作方面，中国和美国的发文数量最多，是国际合作的中坚力量；中国科学院和美国地质调查局发文数量最多，两者分别是近期和早期机构合作的主导力量。学科交叉方面，流域氮领域呈现多学科交叉特点，重点学科包括环境科学、水资源学和地质学。研究主题与演变方面，氮形态与转化、营养盐与富营养化以及水质与管理是流域氮领域的研究重点；人类活动与气候变化双重驱动下流域中氮的分布特征、模型与最优管理措施在流域管理中的应用是该领域未来的研究热点。未来研究需重点关注流域氮动态的驱动机制以及流域氮管理措施的优化，量化气候变化背景下径流量等水文特征以及城市化、农业发展等人类活动驱动下土地利用类型转变对流域中氮循环和氮负荷的影响，以流域"山水林田湖草生命共同体"的理论构建基于自然的管理方案，并评估管理措施对流域生态系统供给服务。     

时空信息熵在延河流域生态可持续性分析中的应用

视流域为一个有生命力的不可分割的有机整体,为表征其生态可持续性,从熵的视角出发,提出结合空间信息熵和时间信息熵的时空信息熵方法。其中空间信息熵用于表征生态系统格局在空间分布的有序程度,时间信息熵用于度量生态系统的动态演变是否有序,时空信息熵方法将格局和动态有机结合,定量分析流域生态系统的可持续性。以延河流域为研究区,基于土地利用数据和归一化植被指数数据,利用时空信息熵方法分析2000-2018年延河流域生态可持续性。结果表明:(1)延河流域生态系统格局朝着有序的方向变化,此间整体处于生长期或恢复期;(2)时间信息熵结果呈现空间异质性,耕地、中低覆盖度草地和其他林地的时间信息熵值较高,生态弹性能力更强;(3)研究区生态可持续性以"强"和"较强"为主(61%),广泛分布在其中部和北部地区,表明流域的生态弹性能力总体增强,生态可持续状况明显改善。对基于熵视角研究生态可持续问题的有益探索,为延河流域及黄土高原其他类似流域的生态保护和修复提供借鉴和参考。     

黑河流域生态系统服务空间协同与权衡变化

黑河流域是西北地区重要的生态功能区,流域内生态系统服务变化对当地社会经济发展和流域生态安全具有重要影响,其社会-生态-环境问题一直受到高度关注,因此开展黑河流域生态系统服务评估及协同/权衡关系研究对该区域的可持续发展具有重要意义.本文采用基于时间序列的双变量逐像元相关分析,对黑河流域1990-2015年的各项关键生态系...     

三北地区内陆盐水的原生动物

1990-1991年在三北地区盐度0.57-214‰的28个内陆水体,采集了162号浮游动物水样.共见到原生动物58种,其中肉足虫13种,纤毛虫45种.结果表明,原生动物,特别是纤毛虫类是内陆盐水浮游动物群落结构的重要组成部分,在一些超盐水体往往密度较大,有时成为优势种.随着盐度升高,原生动物总种数和多样性指数均趋于减小,而其密度和生物量却显着增大.文中讨论了内陆盐水原生动物区系的种类组成和分布及其与环境因子的关系.