Indirect carbon dioxide emissions from producing bioenergy from forest harvest residues

Forest harvest residues are important raw materials for bioenergy in regions practicing forestry. Removing these residues from a harvest site reduces the carbon stock of the forest compared with conventional stem‐only harvest because less litter in left on the site. The indirect carbon dioxide (CO₂) emission from producing bioenergy occur when carbon in the logging residues is emitted into the atmosphere at once through combustion, instead of being released little by little as a result of decomposition at the harvest sites. In this study (1) we introduce an approach to calculate this indirect emission from using logging residues for bioenergy production, and (2) estimate this emission at a typical target of harvest residue removal, i.e. boreal Norway spruce forest in Finland. The removal of stumps caused a larger indirect emission per unit of energy produced than the removal of branches because of a lower decomposition rate of the stumps. The indirect emission per unit of energy produced decreased with time since starting to collect the harvest residues as a result of decomposition at older harvest sites. During the 100 years of conducting this practice, the indirect emission from average‐sized branches (diameter 2 cm) decreased from 340 to 70 kg CO₂ eq. MWh^?1 and that from stumps (diameter 26 cm) from 340 to 160 kg CO₂ eq. MWh^?1. These emissions are an order of magnitude larger than the other emissions (collecting, transporting, etc.) from the bioenergy production chain. When the bioenergy production was started, the total emissions were comparable to fossil fuels. The practice had to be carried out for 22 (stumps) or four (branches) years until the total emissions dropped below the emissions of natural gas. Our results emphasize the importance of accounting for land‐use‐related indirect emissions to correctly estimate the efficiency of bioenergy in reducing CO₂ emission into the atmosphere.     

流溪河流域景观空间特征与河流水质的关联分析

人类活动影响或改变流域景观空间结构,并有可能对河流水质产生不同程度的影响,以流溪河流域为研究区,分析流域景观空间格局特征与水质指数之间的相关关系。将流域划分为27个子流域,采集水样分析水质状况,所选用的水质指标有氨氮(NH3-N)、硝态氮-亚硝态氮(NO3-N+NO2-N)、总磷(TP)、化学需氧量(CODCr)。结果表明:1)该流域土地利用结构与水质具有显著相关性,其中居住用地对水质的影响作用最强,林地对河流水质具有净化功能,与水质指标之间的关系表现为负相关,园地与水质指标关系具有不确定性;2)流域景观特征从上游到下游之间表现为城市化增强的梯度,水质状况响应这个梯度变化表现为上游优于下游,人类活动及城市化发展引起的土地利用变化及土地管理方式对水质变化有显著影响;(3)景观破碎度与水质呈现显著正相关性,是影响水质的重要指标,景观聚集程度和斑块形状复杂程度与水质有负相关关系;子流域尺度和河岸带尺度景观空间特征对水质的影响差异不明显。     

小叶锦鸡儿灌丛下土壤水分对降雨的响应

以科尔沁沙地主要固沙灌木小叶锦鸡儿为研究对象,在其生长季次降雨21.5 mm后180 h内,利用TDR和微渗仪测量小叶锦鸡儿灌丛下不同部位的土壤含水量和土壤蒸发,并计算该灌丛下不同部位储水量和水量平衡.结果表明:降雨结束后初期,灌丛枝干的茎流作用使其根部的土壤含水量明显高于其他部位;灌丛根部水分的入渗速率大于灌丛中部和灌丛外缘.因冠幅的庇荫作用,灌丛下蒸发量小于灌丛外裸露沙地.水量平衡表明:小叶锦鸡儿灌丛下降雨后前期蒸散量明显高于灌丛外裸露沙地,与灌丛下根系的分布有直接关系.     

Above ground perennial plant biomass across an altitudinal and land-use gradient in Namaqualand,South Africa

This study set out to generate estimates of the standing perennial biomass for six different vegetation types, and associated upland and lowland habitats, across the altitudinal gradient presented by the Kamiesberg mountain range in the Namaqualand region of the Northern Cape Province of South Africa. Volume-biomass regressions, established for 94 perennial species accounting for 70–80% of the plant cover, were used to generate these estimations. Comparisons to other studies give similar findings, corroborating the method adopted. Biomass was found to vary significantly in relation to the altitudinal, and associated rainfall, gradient, as well as by habitat type where the rocky uplands have considerably more biomass that the sandy lowland habitats. An examination of the impact of sustained heavy grazing associated with a communal rangeland on this standing perennial biomass, showed a significant decrease in on the lowland habitats. This loss in biomass is principally of palatable species, with no evidence of a response in terms of perennial biomass. These findings point to degradation on the lowland habitats of the communal rangeland, with negative consequences for livestock farmers in the region.     

不同农业土地利用方式和管理对土壤有机碳的影响 ——以北京市延庆盆地为例

自20世纪80年代以来,我国农业土地利用方式和农田管理发生了巨大变化,由此引起的土壤有机碳（SOC）含量、密度及其垂直分布发生了相应的变化,研究不同土地利用方式和管理对土壤有机碳的影响对于探讨农田生态系统的固碳作用具有重要的意义.以北京市延怀盆地为典型研究地区,选择6种农业土地利用和管理模式,共计42块样地,在1m深土体内分层采集197个土壤样品.研究结果表明：（1） 不同农业土地利用和管理方式对SOC含量的影响主要发生在0～25 cm土层中,剖面中SOC含量自上向下明显降低.（2） 通过对6种土地利用和管理方式下土壤SOC含量进行比较,结果发现果园和高投入的玉米地土壤在0～100 cm土层中SOC含量均较高,变化范围分别为4.16～10.00 g kg^-1和4.73～9.31 g kg^-1; 菜地土壤在0～40 cm土层中SOC含量较高,变化范围为6.42～9.67 g kg^-1;大豆地、中、低投入玉米地土壤在0～100 cm土层中SOC含量较低,变化范围分别为3.27～7.73 g kg^-1、3.14～8.33 g kg^-1和1.83～7.67 g kg^-1. （3） 不同农业土地利用方式对SOC密度影响的趋势与对SOC含量影响的趋势基本一致,在0～100 cm土壤中,SOC密度的顺序为果园＞菜地＞高投入玉米地＞中投入玉米地＞大豆地＞低投入玉米地,变化范围为4.15～8.22 kg m^-2.     

铜尾矿复垦地土壤动物群落的恢复

土壤动物在退化生态系统的恢复与重建中发挥着重要作用.为了解铜尾矿复垦地区土壤动物群落特征的变化规律,采用样带法和陷阱法对安徽铜陵市林冲铜尾矿复垦地及其外围林灌地土壤动物群落进行调查.样带法共获得土壤动物3 154只,隶属5门10纲,共计27个类群,优势类群为线虫纲、弹尾目和蜱螨目,常见类群为猛水蚤目和鞘翅目幼虫;陷阱法共获得土壤动物2 160只,主要有弹尾目、膜翅目、双尾目、蜘蛛目、倍足纲和寡毛纲等12类群.自铜尾矿复垦地中心到外围林灌地,土壤动物密度和丰度呈递增趋势;与外围林灌地相比,铜尾矿复垦地土壤动物群落多样性DG指数较低而Shannon-Wiener指数较高;与外围林灌地距离越大,与外围林灌地群落相似性系数越小;表聚性越明显.地表土壤动物从外围林灌地迁入铜尾矿复垦地的多度和丰富度随间隔距离的增加而不断减少,随调查时间的延长而增加,随外围林灌类型的变化而变化.上述结果表明,铜尾矿复垦地及其外围林灌地土壤动物群落之间具有明显的时空差异性和渐变性,这为外围林灌地土壤动物迁入铜尾矿复垦地定居提供了证据.     

科尔沁沙地湖泊消涨对气候变化的响应

湖泊是受气候变化影响显著的地理单元之一,不同地区湖泊消涨与气候变化关系的分析是理解陆地水文过程对未来气候变化响应的关键之一。对干旱、半干旱地区而言,湖泊消涨对气候变化的响应是干旱区生态保护和未来可持续发展的重要指征。气候变化对湖泊的影响研究在不同的区域已有较多的研究,但是针对湖泊群且基于湖泊大小分级和不同降水强度的对应研究还很鲜见。有鉴于此,作者在RS和GIS技术支持下,采用湖泊大小和降水强度分级的方法,分析了科尔沁沙地湖泊群消涨与气候变化的关系。在1971-2010年间,年均气温波动升高和降水量波动减少是该区域的主要气候变化特点。从5年移动平均分析来看,1990年是气温变化的转折点,1991-2010年的平均气温7.36（?0.55）℃,高于全球同期平均增温0.52℃。在1975-2009年间,科尔沁沙地湖泊面积和数量的变化趋势呈抛物线型减少,在1995年湖泊面积与数量最高。进入21世纪,湖泊面积萎缩、数量减少呈明显的加快趋势。到2009年,面积>0.05km2湖泊数量仅为81个,不足高峰期（1995年）的11%;湖泊总面积为4375.0hm2,不到1995年的26%。本研究表明,湖泊消涨主要受到年降水量波动影响,与年内降水分布格局无关,气温变化的影响不显著。     

城市可持续规划中的生态敏感区避让分析——以丽江市为例

为促进城市可持续发展,在科学合理规划城市空间格局的基础上,应突出强调保护原有特色生态环境要素,保育生态系统服务功能和原住民人居环境。作为世界文化遗产,丽江城市面貌在过去数十年发生了深刻变化,城市用地显著扩张,同时严峻的环境问题对城市可持续发展提出挑战。以丽江市为例,选取对其发展影响深远的水系元素、噪声环境因子和森林火灾3个关键生态敏感因子,提出通过分析这类生态敏感区在城市规划过程中的避让方法、程度,区划城市规划基本空间格局,以避免城市未来因生态环境问题突出而制约其发展的规划用地思路。结果表明,丽江城区周边湖泊水系、古城内部及周边原住民人口密集区都是保障城市可持续发展的生态保护重点地区,在城市用地规划中必须予以避让;该区域面积为147.2 km2,占研究区面积的11.1%。同时,明确给出了规划用地的具体空间控制范围和相应的避让原则。     

鱼类生物群落对太子河流域土地利用、河岸带栖息地质量的响应

河流生态系统的退化是多空间尺度环境因子作用的结果。探讨不同尺度环境因子及水生生物之间的作用关系,识别影响水生生物群落完整性的尺度问题,是有效开展水生生物保护的基础。基于2009年对太子河流域15个样点的鱼类、河岸带栖息地质量评价,结合遥感影像解译的太子河流域土地利用情况(包括流域尺度和河段尺度),研究鱼类完整性指数(F-IBI)与两种尺度土地利用、栖息地质量参数之间的关系。结果表明太子河上游地区河岸栖息地质量较好,下游地区由于农业用地、城镇用地比例的增加河岸栖息地质量明显下降。F-IBI与自然用地比例呈正相关,与农业、城镇用地比例呈负相关。农业用地对F-IBI的影响体现在流域尺度,而城镇用地在两种尺度上都存在显著影响。相比于农业用地,城镇用地相同比例的增加会导致F-IBI更快的下降。底质、水质状况、人类活动强度是显著影响F-IBI的栖息地质量评价参数。3项参数均随农业和城镇用地比例增加而降低,农业用地主要在流域尺度上对3项参数产生影响,城镇用地主要影响底质和水质状况2项参数,而在两种尺度上的影响相差不大。