豫东平原杨\|农复合系统凋落物的数量、组成及其动态

农林复合系统的凋落物既是维持植被系统和土壤系统养分循环的关键,也是维持农林复合系统结构和功能的重要因子.通过对豫东平原农区4年生、9年生和12年生3个不同林龄杨-农复合系统杨树凋落物的数量、组成及季节动态的研究来为深入研究农林复合系统对大气中CO2的调节作用以及碳循环机理提供参考数据.结果表明,4a杨-农复合系统年凋落物总量为11 18 t·hm-2;9a杨-农间作复合系统年凋落物总量为12.86 t·hm-2;12a杨-农复合系统年凋落物总量为13.75 t·hm-2.3个不同林龄的杨-农复合系统凋落物总量月变化模式较为相似,均在8月和11月份出现峰值,而以11月份数量最大.其季节变化模式则为秋季>冬季>夏季>春季.     

基于CVM的三江平原湿地非使用价值评价

基于条件价值评估法(CVM)这一当前国际上流行的生态系统经济价值评价方法,对三江平原湿地的非使用价值进行了研究。研究中采用实地调研的方式,进行支付意愿问卷调查,共发放支付卡式CVM问卷552份,回收有效问卷513份。分别采用非参数估计和参数估计方法对调查数据进行分析处理,评价了三江平原湿地的非使用价值,得出三江平原湿地2007年人均支付意愿为71.66元/a,并进一步计算出三江平原湿地的非使用价值为24.638亿元/a。该值仅为三江平原湿地部分,如果扩大到三江平原涵盖的所有自然资源,其值还将大幅上扬。三江平原蕴含的自然资源价值是巨大的,保护三江平原的生态环境也将创造巨大的价值,研究结论使得湿地环境保护和开发的价值对比成为可能,为政府相关政策的制定提供理论基础。     

1940—2002年长江中下游平原乡村景观区域中土地利用覆被及其土壤有机碳储量变化

过去60a来,长江中下游平原的乡村地区发展迅速,引起土地利用覆被及其土壤有机碳储量明显地变化。通过选取区域代表性样方、基于1942年航片和2002年IKONOS影像研究小尺度土地利用覆被变化、土壤取样和收集1965年前土壤有机碳历史数据,用尺度推绎和蒙特卡洛不确定性分析方法,评价了19402002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中土地利用覆被的面积及其030cm土壤(或底泥)有机碳储量的变化。结果表明:近60a来,在86×103km2的区域中有47%的面积发生土地利用覆被转化,其中耕地转化为非耕地的面积为21%(18×103km2)。土地利用覆被类型转化及其有机碳密度的变化导致该区域土壤有机碳储量的净增加。该区域稻田和闲置水域面积分别减少了21.5%(18.5×103km2)和6.7%(5.7×103km2),导致其土壤(或底泥)有机碳储量分别减少41.8TgC和12.9TgC;而水产养殖、非渗漏表面为主的建筑用地、种植木本作物和种植1年生作物的水浇地面积分别增加了14.2%(12.2×103km2)、7.7%(6.7×103km2)、3.5%(3.0×103km2)和2.0%(1.7×103km2),使其土壤(或底泥)有机碳储量分别增加32.2TgC、22.2TgC、12.2TgC和6.5TgC。近60a来,整个区域030cm土壤有机碳的储量增加了18.2TgC,其净增加的可能性为75%,形成了弱碳汇。这主要是由于区域稻田土壤有机碳密度增加了17%,使区域土壤有机碳储量增加了22.2TgC(其净增加的可能性为92%);而且,稻田转化为种植木本作物和种植1年生作物的水浇地也使区域土壤有机碳储量分别增加了1.3TgC(净增加的可能性为86%)和0.3TgC(净增加的可能性为70%);此外,闲置水域转化为水产养殖也使区域土壤有机碳储量增加1.3TgC(净增加的可能性为77%)。但是,稻田转化为水产养殖和非渗漏表面为主的建筑用地导致区域土壤有机碳储量损失6.3TgC和0.6TgC。因稻田土壤有机碳密度增加及稻田转化类型的土壤有机碳储量变化的影响,使整个区域形成弱碳汇,但如果稻田继续减少的话,很可能变成碳源。通过选取区域代表性样方、研究小尺度土地利用覆被变化、土壤取样和收集土壤历史数据,采用尺度推绎方法,研究揭示了19402002年长江中下游平原人口密集的乡村景观区域中土地利用覆被的面积及其土壤有机碳储量的变化。     

1954-2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及驱动力

受自然因素和人为因素的影响,近60年三江平原土地利用景观格局发生了明显变化。以遥感影像为主要信息源,利用地理信息系统技术和数理统计方法,对1954—2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及其驱动力进行分析。结果表明:1954—2010年三江平原耕地、居住建设用地和水域面积呈增长趋势,林地、草地和湿地面积呈减少趋势;土地利用综合动态度呈先增加后降低再增加的趋势;三江平原斑块密度、周长面积比、景观分离度和Simpson's多样性指数都呈先上升后下降的趋势,最小值出现在2010年,斑块密度和周长面积比的最大值出现在1976年,景观分离度和Simpson's多样性指数的最大值出现在1986年;1954—2010年三江平原斑块密度和周长面积比的高值区由东北向西南转移,低值区由中部向东部转移,景观分离度指数呈现先聚集后分散的趋势,Simpson's多样性指数由中间高四周低格局,逐渐转变为南部高北部低的格局。     

基于模型和物质流分析方法的食物链氮素区域间流动——以黄淮海区为例

研究利用养分流动的方法建立区域氮素流动模型,试图分析氮素养分在区域间的流动状况.以黄淮海区为例,提出氮素调控策略.结果表明: 2005年,黄淮海区化肥、饲料、植物食物和动物食物氮素盈缺率分别为33%、-120%、38%和65%.养分势是区域食物链养分流动的原动力,此外,人口数、城镇化率、耕地面积、GDP、运输距离、运价、市场价格和政府调控等也是影响食物链氮素养分在区域间流动的重要因素.2005年,黄淮海区是化肥、食物氮素的源,而是饲料氮素的汇.北京地区无论化肥、饲料和食物氮素都为汇.北京地区单位耕地承载外地区调入的氮素养分负荷为872 kg/hm2.即使这些养分全部在本区域返还农田还存在很大的环境风险.因此,对环北京都市圈食物链氮素养分应该进行区域间协同管理.     

长江平原区乡村景观的结构、管理及其对土壤氮磷的影响

通过实地研究主要位于宜兴市域的区域乡村景观代表性样方,评价并阐明了人口密集的长江平原区乡村景观的结构、管理与土壤全氮、全磷密度和储量的关系.景观绘图是基于1m分辨率的IKONOS影像并采用生态立地分类及绘图标准,通过直接解译和实地检验对均质景观缀块进行分类和绘图;依据区域权重分层取样方法,在生态立地缀块中随机设定取样点进行土壤或底泥取样;通过自助法对12个样方重取样,用区域多变量最优化方法计算样方的区域权重,并结合不确定性分析模型评价区域土地利用/覆被、土壤全氮和全磷储量.结果表明:在85.24×103km2的长江平原区乡村景观面积范围内,0～30cm土壤全氮、全磷储量分别为29.87Tg N和 19.79Tg P.最大的5种土地利用/覆被的类型为水田、水产养殖、非渗漏性建筑用地、旱地1年生作物和闲置水域,占区域总面积的82.9%;其土壤全氮、全磷储量分别占区域总量的82.6%和80.8%.其中平原稻田面积为38.93×103km2,占总面积的45.5%;其0～30cm土壤全氮、全磷储量分别高达15.26Tg N和9.13Tg P,分别占总储量的51%和45%.揭示了人口密集的乡村景观中土地利用/覆被方式对区域土壤全氮、全磷的影响模式.这种在小尺度下对土地管理调查,土壤全氮、全磷及其它生态特征研究方法的精确度明显优于传统的基于30～1000m分辨率遥感影像的土地覆被研究.     

环境筛选和扩散限制在地表和地下螨群落物种共存中的调控作用

识别扩散限制和环境筛选在群落物种共存中的相对作用,是土壤动物群落物种共存机制研究的重要内容,然而少有针对地表和地下土壤动物群落的探讨。在三江平原农田生态系统,设置一个50 m×50 m的空间尺度,探讨环境筛选和扩散限制对地表和地下土壤螨群落物种共存的调控作用。基于Moran特征向量图(MEMs)和变差分解的方法来区分环境筛选和扩散限制的调控作用;采用偏Mantel检验进一步分析环境距离和空间距离的相对贡献;使用RDA分析环境因子对螨群落物种组成的解释能力。变差分解结果表明,空间变量对地表、地下和地表-地下土壤螨群落具有较大的显著方差解释量,而环境变量和空间环境结构的解释量相对较小且不显著;偏Mantel检验没有发现环境距离或空间距离的显著贡献;RDA分析表明土壤p H值、大豆株高和土壤含水量对土壤螨群落具有显著的解释能力,说明环境变量对螨群落物种组成的重要作用。研究表明,在三江平原农田生态系统,地表和地下土壤螨群落物种共存主要受到扩散限制的调控作用,同时环境筛选的调控作用也不容忽视。     

华北平原玉米叶片光合及呼吸过程对实验增温的适应性

利用典型农田生态系统的原位实验增温平台,探讨我国华北平原重要农作物玉米叶片光合及呼吸过程对实验增温的适应性,并深入分析其产生适应性的原因和机理。研究结果显示,实验增温使玉米叶片净光合速率(A_n)显著升高(P0.001),同时增温也导致A_n的最适温度(T_(opt))升高1.56℃;相似地,实验增温也同样导致了光合作用过程中最大电子传递速率(J_(max))显著增加(P0.001),并且其最适温度(T_(opt))升高了1.45℃,但并没有对最大羧化反应速率(V_(cmax))及其温度敏感性(Q_(10))产生显著的影响(P0.05)。然而,实验增温却显著降低了玉米叶片的暗呼吸速率(R_d)及其Q_(10)值(P0.05)。另外,研究结果还显示实验增温没有对R_d/A_g和J_(max)/V_(cmax)产生显著的影响(P0.05)。此外,尽管实验增温显著提高了玉米叶片的蒸腾速率(T_r),但却并没有显著改变叶片的气孔导度(G_s)及水分利用效率(WUE)。研究结果表明,玉米可以通过调控叶片光合及呼吸等关键生理过程的最适温度对增温产生一定的适应性。然而,尽管玉米能够在叶片尺度上做出调整来适应增温环境,但这种适应能力却十分有限,以至于未来气候变暖仍可能会对华北平原玉米的生长发育过程和粮食产量造成一定的影响。     

基于MODIS数据的松嫩平原西部芦苇湿地地上生物量遥感估算

芦苇作为湿地生态系统中重要的群落类型,其地上生物量是衡量湿地生态系统质量的关键指标。应用面向对象的土地覆盖分类技术,基于多季相Landsat8 OLI遥感数据,提取松嫩平原西部芦苇湿地分布信息;依托野外实测芦苇地上生物量数据(AGB)和同期MODIS数据源的NDVI、EVI、RVI、MSAVI和WDVI 5种光谱植被指数,探讨不同光谱植被指数对芦苇AGB的敏感性,进而构建松嫩平原西部芦苇AGB遥感估算最优模型,并进行芦苇AGB遥感反演及空间格局分析。结果表明:2014年松嫩平原西部地区芦苇总面积为1653 km~2,其中扎龙湿地自然保护区内芦苇分布面积最大(1178km~2),占区域芦苇总面积的71.3%;所选取的5种植被指数均与芦苇AGB呈极显著正相关(P0.01),基于EVI构建的指数曲线模型为松嫩平原西部芦苇AGB反演的最优模型(R2=0.55)。研究区芦苇平均AGB为372.1g/m~2,AGB总量为6.14×105t,其中扎龙湿地自然保护区内芦苇AGB总量为4.38×105t;各保护区芦苇平均AGB由大到小依次为:向海保护区(469.7 g/m~2)大布苏保护区(454.1 g/m~2)莫莫格保护区(373.0 g/m~2)扎龙保护区(372.4 g/m~2)查干湖保护区(369.8 g/m~2);松嫩平原西部芦苇AGB总体呈现南高北低的分布格局,将为湿地生态系统管理与保护及芦苇资源的合理利用提供科学依据。     

基于选择实验的三江平原湿地生态系统服务功能价值评价及偏好异质性研究

维持与保护生态系统服务功能是实现可持续发展的基础,定量评价湿地生态系统服务功能的经济价值已成为当前生态学领域研究的前沿课题。以三江平原湿地为研究对象,应用选择实验法,选取湿地面积、生物多样性、水源涵养和自然景观等4项湿地属性,运用随机参数Logit模型(RPL)对其进行货币化评价,并结合潜在分类模型(LCM)证实并解释公众对湿地生态系统服务功能的偏好异质性。研究结果显示:湿地生态系统服务功能的价值依次为水源涵养湿地面积生物多样性自然景观。对于维持当前各项湿地生态系统服务功能的总价值为14.61亿元/a,改善价值为98.58亿元/a。此外,研究发现受访者可分为资源偏好型、景观偏好型和价格敏感型等3个潜在类别,不同类型的群体对湿地生态系统服务功能存在不同偏好;女性和更高学历的受访者更偏好于资源保护,高收入和到景区旅游次数多的受访者更偏好于景观保护,而教育和收入水平越低的受访者更倾向于选择价格较低的湿地管理方案。研究有助于湿地可持续管理政策的优化设计,为相关环境政策的制定提供理论依据。