全球变化联网控制实验的创新性设计:以我国草地生态系统水热要素联网控制实验为例

全球变化已对陆地生态系统结构和功能产生深远影响,明确生态系统对全球变化的响应和适应机制是实现人类对生态系统服务可持续利用的前提.联网实验是理解区域乃至全球尺度生态系统结构功能对全球变化要素响应和适应的重要手段.科学的顶层设计有利于实现联网数据间融合、比对以及分析,进而支撑普适性生态学理论的发展.本文从全球变化联网控制实...     

基于农业生态服务价值的农业绿色GDP核算——以安塞县为例

将传统GDP绿色化,也就是“绿色GDP”是国民经济核算研究和探索的热点。从微观层面对农业生产进行绿色GDP核算,认为农业绿色GDP不仅包含传统的产品价值,还应包括农业对人类社会经济系统的生态服务价值,并以基于生态系统服务价值的“农业绿色GDP=农业常规GDP＋农业生态GDP”的公式核算了安塞县的绿色GDP。结果表明：（1）安塞县2000年的农业生产总值为29187万元,减去中间消耗为18972万元;（2）若考虑农业生态环境代价,则农业生产产值仅为6272．30万元,是农业常规GDP的33．06％,农业常规GDP背后至少隐含着66．94％的农业生态环境代价;（3）应用市场价值法、机会成本法、替代工程法、影子价格法等核算农业生态系统服务价值结果为504218．37万元,把农业生态系统服务价值作为农业系统的间接产出,则该县2000年的农业绿色GDP为510490．67万元。安塞县农业经济的获得背后至少有66．94％生态环境代价是依靠其农业生态系统的服务来提供和补偿的。     

库布齐沙漠东部不同生物结皮发育阶段土壤温室气体通量

以流动沙地为对照,采用时空替代法分析库布齐沙漠东部固定沙地上不同发育阶段生物结皮藻类结皮和地衣结皮土壤温室气体通量特征及其与环境因子之间的关系,研究生物结皮发育对荒漠土壤温室气体通量的影响.结果表明: 荒漠土壤CO₂排放通量大小为地衣结皮(128.5 mg·m^-2·h^-1)>藻结皮(70.2 mg·m^-2·h^-1)>流动沙地(48.2 mg·m^-2·h^-1),CH₄吸收通量大小为地衣结皮(30.4 μg·m^-2·h^-1)>藻结皮(21.2 μg·m^-2·h^-1)>流动沙地(18.2 μg·m^-2·h^-1),N₂O排放通量大小为地衣结皮(6.6 μg·m^-2·h^-1)>藻结皮(5.4 μg·m^-2·h^-1)>流动沙地(2.5 μg·m^-2·h^-1).CO₂排放具有明显的季节变化,生长季显著大于非生长季;CH₄和N₂O季节变化差异不显著,前者生长季吸收大于非生长季,后者非生长季排放大于生长季.土壤有机碳和全氮含量、土壤微生物数量均是影响温室气体通量的重要因素,环境水热因子是影响土壤CO₂排放的关键因子,但CH₄和N₂O通量对水热因子的变化不敏感.随着植被恢复和生物结皮发育,荒漠土壤温室气体累积通量的不断增大导致其百年尺度的全球增温潜势亦显著提高,依次为地衣结皮(1135.7 g CO₂-e·m^-2·a^-1)>藻结皮(626.5 g CO₂-e·m^-2·a^-1) >流动沙地(422.7 g CO₂-e·m^-2·a^-1).     

基于传统生态智慧的江南水网空间韧性机制及实践启示

传统江南水网空间是一种典型的社会—生态系统,人文社会系统和自然生态系统之间的良性互动对于其韧性构建有着重要的积极作用。基于柯林斯等人提出的压力—冲击动态（PPD）模型,以平江府为典型代表,研究传统江南水网空间如何通过生态系统服务的桥梁搭建水网物质空间与人类社区发展之间的联系,从而厘清社会—生态系统在此过程中如何培育、优化和提升江南水网空间韧性。在此基础上,创新性地从生态系统服务供需关系的角度提出社会—生态韧性构建的生态智慧,并倡导以恢复力、适应力与变革力韧性机制培育为导向的、江南地区构建现代社区实践的若干启示,旨在引导江南水网空间实现具有韧性的社会—生态系统转型发展。     

陆地生态系统中水溶性有机物动态及其环境学意义

水溶性有机物(DOM)是陆地生态系统中最活跃的有机碳库,也是土壤圈层与相关圈层进行物质与能量交换的重要表现形式,它对重金属、养分元素和有机污染物的活化、迁移与生态毒性有较大影响,在农业土壤溶液中DOM浓度通常在10～80mgC·L^-1,湿地土壤中多数在25～50mgC·L^-1,与森林土壤剖面淋滤水中的DOM相近,但在某些微域土壤环境(如根际和有机肥施用点附近)中DOM浓度可高达200～1000mgC·L^-1,不同来源的DOM在土壤中的迁移性与降解性明显不同,含低分子量组分或亲水性组分较多的DOM不易被土壤吸持而易被微生物降解,pH值相对较高的土壤(如石灰性土壤)对DOM吸附较弱,但pH较低和含有大量氧化物的土壤(如红壤、赤红壤和砖红壤等)则对DOM的吸附较强,施用石灰、土壤淹水或干湿交替、温度升高等有利于土壤保持较高的DOM浓度,由于DOM-金属配合物的形成,DOM能明显促进土壤重金属活化和向下迁移,而且DOM中低分子量或亲水性组分所占比例越低活化作用越强,同样地,由于DOM具有两亲性质,也能明显提高疏水性有机污染物(如农药和持久难降解有机污染物)的水溶性,增加其对环境污染的风险,特别是含疏水性组分越多的DOM这种作用越强．可以认为,继续加强有关DOM在陆地生态系统中产生与消长规律,特别是DOM及其与污染物的配合物从陆地生态系统向水体迁移的机理及其通量的研究,对合理预测污染物的环境行为和科学地进行环境风险评估有重要意义。     

关于生态系统服务功能的几个科学问题

生态系统服务和产生这些服务的自然资本对于地球生命保障系统是至关重要的。它们直接或间接为人类提供了利益,并因而成为这个星球整个经济价值的一部分。本文讨论了关于生态系统服务功能研究的4个科学问题：即生态系统服务功能的精确定性、定量和定位,生态系统服务功能的空间转移,生态系统服务功能与生态安全,以及生态系统服务功能的持续利用。生态系统结构的空间异质性导致生态系统服务功能出现了空间上的异质性,因此生态系统服务功能的精确定性、定量和定位就十分重要了。生态系统服务功能的空间转移是指一些服务功能可能会通过某些途径,在空间上转移到系统之外的具备适当外部条件的地区并产生效能。这种特性使得生态系统服务功能可以在比其栖息地大很多的范围内产生经济价值。生态系统服务功能为人类提供了生存保障,它们的能力取决于生态系统中的生态资本存量;而生态资本存量的多少反映了一个国家可持续发展能力的大小。一个生态系统的生态资本存量与该系统的结构和功能密切相关,因此,生态系统服务功能受威胁状态就引发了生态安全问题。在许多区域,生态资源已经成为稀缺资源。为了持续利用生态资源,应该鼓励当地居民以经营生态系统服务为主要手段来发展经济,实现生态系统服务管理产业化。这4个关于生态系统服务功能的科学问题是相互关联的。讨论它们的目的是在于探索深入研究生态系统服务功能的切入点。     

我国农田生态系统土壤动物生态学研究进展

综述了我国近30年来农田生态系统土壤动物生态学研究进展,概述了我国农田土壤动物的群落多样性及其地理分布,总结了农田生态系统中土壤动物对不同耕作方式、施肥和喷洒农药等农业措施、不同土地利用方式以及工业污染的响应,并就土壤动物对农田生态系统健康状况的指示作用等研究的相关进展进行了讨论.通过与国外相关领域的研究进行比较,指出目前研究中存在的问题,提出农田生态系统未来研究的一些热点问题及展望.     

Environmental DNA enables detection of terrestrial mammals from forest pond water

Terrestrial animals must have frequent contact with water to survive, implying that environmental DNA (eDNA) originating from those animals should be detectable from places containing water in terrestrial ecosystems. Aiming to detect the presence of terrestrial mammals using forest water samples, we applied a set of universal PCR primers (MiMammal, a modified version of fish universal primers) for metabarcoding mammalian eDNA. The versatility of MiMammal primers was tested in silico and by amplifying DNAs extracted from tissues. The results suggested that MiMammal primers are capable of amplifying and distinguishing a diverse group of mammalian species. In addition, analyses of water samples from zoo cages of mammals with known species composition suggested that MiMammal primers could successfully detect mammalian species from water samples in the field. Then, we performed an experiment to detect mammals from natural ecosystems by collecting five 500‐ml water samples from ponds in two cool‐temperate forests in Hokkaido, northern Japan. MiMammal amplicon libraries were constructed using eDNA extracted from water samples, and sequences generated by Illumina MiSeq were subjected to data processing and taxonomic assignment. We thereby detected multiple species of mammals common to the sampling areas, including deer (Cervus nippon), mouse (Mus musculus), vole (Myodes rufocanus), raccoon (Procyon lotor), rat (Rattus norvegicus) and shrew (Sorex unguiculatus). Many previous applications of the eDNA metabarcoding approach have been limited to aquatic/semiaquatic systems, but the results presented here show that the approach is also promising even for forest mammal biodiversity surveys.     

辽宁省辽河水生态系统健康评价

2009年6-8月,在对辽宁省辽河铁岭段、沈阳段、盘锦段20个断面水文、水质、着生藻类、栖息地状况实地调查的基础上,采用主成分分析方法,进行指标的筛选与指标权重的确定,构建了该河流水生态系统健康评价指标体系和健康评价标准体系,并用改进的灰色关联度法对辽河6个断面的水生态系统健康状况进行了评价.结果表明：辽宁省辽河3个评价断面的水生态系统健康程度一般,2个评价断面分别为较差和极差,仅有1个评价断面达到了亚健康程度,说明辽河河流水生态系统生态退化严重,需要进一步加强辽河水系的生态恢复及水环境污染综合治理.     

2001—2010年黄河流域生态系统植被净第一性生产力变化及气候因素驱动分析

基于MODIS-NDVI遥感数据,利用CASA模型分析黄河流域2001—2010年植被净第一性生产力（NPP）的空间分布格局,并结合同期气温和降水量数据,分别从不同空间和时间尺度上分析了黄河流域6种生态系统类型区域植被NPP的变化趋势,并对其与气候因素的相关关系进行分析.结果表明： 植被NPP空间分布呈西北低、东南高的分布特征,平均NPP年总量为108.53 Tg C,植被NPP的分布与生态系统类型呈现较高的相关性;2001—2010年,植被NPP总体呈上升趋势但波动较大,55.4%的面积呈现增加趋势,不同生态系统类型区域呈现不同的变化趋势;在年际水平上,黄河流域植被NPP变化与气候因素没有显著相关性,但在月际水平上呈现了较高的相关性,降水量和气温对植被NPP变化的影响作用相当;不同生态系统类型对气候因素呈现不同的相关性质以及时滞效应,草地对降水量的响应存在一定程度的时滞效应,荒漠对气温存在时滞效应.