地球的生态负债与人类的可持续发展挑战——WWF《生命行星报告2006》分析

世界自然基金会(WWF)<生命行星报告2006>的最新数据(2003 年)显示,从1961 年以来,人类的"生态足迹"已经增长了3倍.目前的生态足迹已经超出地球自身再生能力的25%.报告中的"生命行星指数"(LPI)显示出自1970年来脊椎动物的数量减少了大约1/3,生物多样性正快速持续地遭到损失.影响 "生态足迹"的最主要因素是生产和使用能源的方式.如生命行星指数所示那样,人类对释放CO2的燃料的需求在不断增长.这些影响气候变化的污染气体占到了生态足迹的48%.将生态足迹与"人类发展指数"(HDI)进行对比发现,目前全球的发展还在继续背离可持续发展之路,人类发展的代内不公平、代际不公平还在加剧,人类向可持续发展的转变之路仍遥远而漫长.     

基于Voronoi图的群落优势树种种内种间竞争

在浙江天目山国家级自然保护区内,选择典型常绿阔叶林设置样地,样地大小100m×100m。用全站仪测定每株树木坐标(x,y,z)。首先,用优势度分析法确定群落优势树种。其次,提出基于Voronoi图的V_Hegyi竞争指数,并对Hegyi、APA和V_Hegyi三种竞争指数进行比较分析。最后,采用V_Hegyi竞争指数分析常绿阔叶林的种内、种间竞争关系。结果表明:常绿阔叶林群落共有11个优势树种即细叶青冈(Cyclobalanopsis myrsinaefolia)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、短尾柯(Lithocarpus brevicau-datus)、豹皮樟(Litsea coreana)、白栎(Quercus fabri)、天目木姜子(Litsea auriculata)、黄连木(Pistacia chinensis)、榉树(Zelkovaschneideriana)、杉木(Cunninghamia lanceolata)、枫香(Liquidambar formosana)和黄檀(Dalbergia hupeana)。比较分析认为,V_Hegyi竞争指数既克服了用固定半径圆确定竞争单元的尺度不统一缺陷,又可进行种内、种间竞争分析,并保持竞争排序的稳定性,因此是优于Hegyi和APA的更合适的竞争指数,所以选择V_Hegyi竞争指数进行优势树种竞争分析。常绿阔叶林优势树种的种内竞争比种间竞争激烈。种内竞争最激烈的优势树种细叶青冈、青冈和短尾柯与其它优势树种的种间竞争强度也是最高的。反之,种内、种间竞争都较弱的优势树种包括豹皮樟、白栎、天目木姜子、黄连木、榉树、杉木、枫香和黄檀。多数优势树种存在1个主要竞争树种,很少有超过3个以上的情形。细叶青冈是群落最占优势的树种,具有最强烈的种内竞争。同时,也是所有其它优势树种的最大竞争者。     

随机区块法在空间点格局分析中的应用

利用一种以随机模拟技术为基础的空间点格局分析方法--随机区块法对长白山阔叶红松林中5个主要树种的空间格局及空间关系进行了分析.随机区块法利用ICS(t)=s2(t)/x(t)-1来衡量不同尺度t上空间点的分布格局,并通过随机模拟技术构建零假设的95%或99%置信区间,以确定空间点格局偏离零假设的显著性程度.结果表明,除蒙古栎、山荆子、怀槐为随机分布外,其它树种均在局部空间尺度上呈聚集分布;并且绝大多数种对或种组在局部空间尺度上呈正相关关系.随机区块法克服了小样方统计法研究尺度单一的问题,也避免了以空间点距离为基础的点格局分析过程中边缘效应带来的影响和误差,尤其是在多变量点格局分析中具有明显的优势.     

新疆植被生产力与叶面积指数的变化及其对气候的响应

利用美国探路者卫星遥感资料AVHRR LAI和全球生态模式CASA给出的植被净初级生产力资料(NPP)对新疆地区1982~2000年的植被时空变化进行了定量分析,结果表明新疆地区的LAI和NPP的空间分布严格受水分的制约,与气温呈负相关,表现出干旱内陆地区植被受降水控制的地带特征。相对于20世纪80年代,90年代整个新疆出现了变暖的趋势,降水基本也呈现增加的趋势,在42°N以北地区暖湿转型尤其明显,与这种气候型相对应,植被出现了明显的增加趋势,NPP最大增幅可达45gCm-2a-1。但植被对气温和降水的年际变化响应不一样,降水主要是影响植被峰值的起落,而植被在总体演变趋势上却主要受气温控制,3个分区1984~2000年的气温明显上升,而降水变化趋势不明显,植被受气温控制出现了显著的上升趋势(P<0.01)。     

典型河床底质组成中底栖动物群落及多样性

底栖动物是河流生态系统中食物链的重要环节。通过对长江、黄河、东江和拒马河等河流野外调查和采样分析研究了河床底质组成对底栖动物群落结构的影响规律。研究结果发现,不同河床底质组成中的底栖动物结构差别很大,不同地理位置而相同底质条件和水力条件的河流底栖动物群落组成相似,说明河床底质是影响河流底栖动物群落结构的关键因素,受地理位置和大气候的影响不大;利用多项生物指标分析了不同河床底质组成中底栖动物群落的多样性,卵石河床且有水生植物生长的河流底栖动物物种组成最丰富,大河中沙质河床不稳定,未采集到底栖动物;不同底质类型河床中的优势种群亦不同。并分析了采样所得底栖动物物种数与采样面积之间的关系,符合前者随后者呈幂指数增加的规律,当实测采样面积为1～2m^2时物种数变化不大,建议一般情况下最小采样面积应为1m^2。     

城市发展指数和生态足迹在直辖市可持续发展评估中的应用

综合应用城市发展指数(CDI)和生态足迹(EF)指标,分析各直辖市1978—2012年的可持续发展情况,衡量发展方式由资源消耗型向环境友好型转变的程度。研究表明:各直辖市的CDI不断增长,至2012年均达到80左右,基本处于同一层次水平,城市经济社会发展状况总体良好。EF的动态变化呈现阶段性发展的特点,各直辖市间也存在显著差异,除上海市,其他3个直辖市的EF呈现增长态势,至2012年,北京EF最高(2.60 hm2/人),重庆最低(1.79 hm~2/人),是唯一一个低于全国平均EF的直辖市。综合分析CDI和EF,在相似的社会经济发展水平下,重庆市的资源消耗较低,可持续发展潜力较大;天津市一直处于资源消耗型发展中,亟待转型;近十年来,上海和北京的城市建设模式出现了一定转变,由以消耗环境资源为代价的发展模式转变为环境友好型的发展模式。     

土地利用变化对三峡库区重庆段植被净初级生产力的影响

研究土地利用变化对区域植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的影响对于明确区域植被固碳能力与土地利用变化的关系,以及维持生态系统结构稳定具有重要意义。以三峡库区重庆段为例,基于2000—2015年MOD17A3数据和土地利用数据,分析研究区NPP时空分布特征并从景观生态学的角度探讨土地利用变化对区域植被NPP的影响。研究表明:(1)NPP年均值16年间波动不大,空间分布上从东到西逐渐减少;(2)研究期内林地面积增加,耕地和草地面积减小,而NPP总量从25.6 TgC增加到了28.5 TgC,其中耕地NPP约占总量的44%,林地次之(40%),草地最少(14%),2000—2005年、2005—2010年、2010—2015年土地利用变化对NPP变化的贡献率分别为26.49%、59.76%、17.27%;(3)区域生态景观指数中的香农多样性指数SHDI、斑块密度PD与NPP呈正相关,而聚合度AI与NPP呈负相关,景观格局类型和景观格局变化均影响区域植被NPP的增长。要提高区域植被NPP,需优化土地利用格局,增加景观异质性和斑块密度,重视培育幼龄林,并控制成熟林的数量。     

应用土壤质量退化指数计算松嫩盐碱草地土壤营养位

土壤质量退化指数是一种定量评价土壤质量的方法,以某一土壤类型为基准,计算其他土壤类型与基准土壤类型之间各土壤属性的差异,进而反应土壤质量退化或改善的程度.采用1999年的数据应用该方法评价土壤营养状况,计算土壤营养位,分析松嫩盐碱草地植被种群分布格局与土壤营养的关系,从而探讨应用土壤质量退化指数计算土壤营养位的可行性.应用土壤质量退化指数评价土壤营养位得到的结果与主成分分析法的基本一致,并且方法更为简便,更利于土壤营养位分析在生产实践中应用.     

川西亚高山采伐迹地草坡群落对模拟增温的短期响应

采用开顶式生长室(open-top chamber, OTC),研究了川西亚高山采伐迹地草坡群落物候、群落结构和地上生物量对模拟增温的初期响应.生长季中OTC内日平均气温较对照(CK)增加2.2 ℃,5 cm土壤温度增加0.8 ℃.和CK相比,建群种牛尾蒿和糙野青茅萌动期、花蕾期和花期均显著提前,而枯黄期显著推迟.群落各种群高度、密度和重要值增加、减少或无影响,生物多样性指数有所下降,群落结构发生一定变化.OTC内糙野青茅和牛尾蒿地上生物量较CK分别增加46.3%和42.0%.中华羊茅和其它草类植物地上生物量有所下降,但差异不显著.地上总生物量增加34.0%.     

长期不同养分投入对土壤养分和水稻生产持续性的影响

以中国科学院桃源农业生态试验站15a长期田间定位试验为研究对象,分析了不同养分投入对稻田土壤养分和水稻产量可持续性的影响.结果表明,化肥与系统内循环的有机物料循环的肥力效力和产量效应基本一致,有机物料循环更有利于土壤有机质和氮素的积累;在不同养分投入下,土壤耕层有机质和全氮均呈上升趋势,年均增长率分别为1.5%～5.8%和2.5%～9.4%;与试验前相比,不同养分投入耕层磷素变动幅度在-18.3%到30%之间,钾素养分有所亏缺,下降幅度在8.1%～22.6%之间;通过可持续性指数的分析得出,土壤N素养分的可持续性对化肥的依赖性较大,而P、K养分的可持续性则对有机肥的依赖性更高.稻田生态系统具有良好的自维持能力,系统内有机物循环有利于提高稻谷产量的稳定性和可持续性.