喀斯特槽谷区生态退化与修复专题导读

在国家重点研发计划项目——"喀斯特槽谷区土地石漠化过程及综合治理技术研发与示范(2016YFC0502300)"的支持下,经过项目组全体成员三年的共同努力,在喀斯特槽谷区生态退化与修复方面取得了一些重要进展。主要有:(1)2000—2015年槽谷区土壤侵蚀总量逐年减少,年平均侵蚀模数逐年降低,槽谷区植被覆盖明显提高;(2)拉巴豆地埂篱根土复合体不仅能有效提高喀斯特土壤的粒径大小和增强土体的抗剪/冲性能,并且能够利用大气N_2合成植物生长所需的氮肥,从而提高土壤肥力,可望实现石漠化治理中生态效应和经济效应的双赢;(3)喀斯特槽谷区隧道建设改变了地下水流场并降低了地下水位,进而降低了土壤微生物丰度和多样性,而增加了适应干旱的微生物种群,并导致土壤质量的降低;隧道建设加速了坡面产流和土壤流失,加剧了土地石漠化,从而导致生态退化;(4)随着槽谷区退化生态系统的恢复,生态系统的生态服务功能得到提升。     

基于生态系统服务的山水林田湖草生态保护修复研究——以南太行地区鹤山区为例

开展山水林田湖草生态保护修复是生态文明建设的重要内容,将生态系统服务评价成果与山水林田湖草生态保护修复工程相结合,以国家第三批山水林田湖草生态保护修复试点-河南省南太行地区鹤山区为例,探究生态系统服务评价成果在区域山水林田湖草生态保护修复中的应用。结果表明,近年来鹤山区生态系统服务价值整体呈下降趋势且生态环境破坏严重。其中,2014-2017年鹤山区各土地类型二级服务ESV减少了303.95万元。研究期内,水资源供给、气体调节功能、气候调节、净化环境、水文调节、土壤保持、生物多样性和美学景观等8项生态服务价值都出现不同程度的下降;在鹤山区生态保护修复工作中需要重点关注生态系统的水文调节、净化环境、土壤保持和生物多样性等服务功能,相应的生态保护修复工程应集中在河道生态修复与湿地保护、矿山生态环境修复与土地整治、森林及生物多样性保护修复;鹤山区山水林田湖草生态保护修复工程能够提升区域生态服务价值。其中,工程实施后的生态系统服务价值总量预计能达到36407.95万元,比2017年增加7741.96万元,增长率为27%且各项生态服务价值均有提升。研究结果对鹤山区山水林田湖草生态保护修复工程的实施有一定的指导性作用。     

粤北南岭大宝山矿流域山水林田湖草修复阻力与优先级分析

遵循“防源、控流、治汇”理念,以粤北南岭大宝山矿区作为风险源,以所在流域为研究区,分析研究区主要阻力因素,采用最小累积阻力模型建立区域生态阻力面;利用Jenks自然断点法,分析生态修复优先级,提出分区治理重点和对策。研究结果表明：研究区综合阻力系数处于9-32之间,各评价指标的阻力面空间分布格局相似,其阻力值呈现出东南部大,西北部小的空间格局;长期的矿业开采污染了流域生态环境,且距离矿区越近的区域生态修复的优先性越高。将研究区分为4个优先级区,各区修复优先性依次为Ⅰ区 > Ⅱ区 > Ⅲ区 > Ⅳ区。Ⅰ区重点在于治水,提高pH、降低重金属有效态含量和增加地表植被覆盖度。Ⅱ区重点在于河流治理与治土,确保污染减排,增强拦泥库的废水调节。Ⅲ区、Ⅳ区核心在治土,逐步改善土壤条件。研究结果为修复项目在时空尺度上落地和科学治理提供科学依据。     

青藏高原重大建设工程生态修复综合效益评估指标体系

青藏高原作为我国重要的生态屏障和战略资源基地,兼顾经济社会的发展和生态环境的保护,是当前区域发展的主要目标。为实现该目标,国家先后开展了多项推动当地经济发展的重大建设工程项目,并在项目开展的过程中,针对出现的生态问题,实施了一系列的生态修复措施。目前针对青藏高原重大建设工程生态修复的研究,在多工程类型修复效益的融合,以及宏观空间布局尺度上对生态修复成效的评估还相对较少,并且缺乏统一的评价标准。故本研究选取青藏高原道路、水电和矿产开发三类典型的重大建设工程,结合区域及工程特点,通过文献调研、业界专家咨询等方法手段,以生态修复后的生态系统结构、质量和服务为核心架构,筛选能够综合客观的反映该地区生态修复效益的具体指标,最终构建系统、合理和科学的青藏高原重大建设工程生态修复综合效益评估指标体系。该评估指标体系涉及生态系统结构、质量和服务三大指标类别,包括10个主题指标,21个具体指标。以期为青藏高原重大建设工程生态修复效益的总体认知和长期监测,以及未来生态修复工程的制定、建设工程的布局及其他生态系统管理措施的实施,和未来生态修复评估的相关研究提供科学参考和理论支撑。     

基于文献计量的中国生态修复研究进展

生态修复是实现中国生态文明的有效途径。然而,我国生态修复研究发展态势尚不明晰。采用文献计量学,从年发文量、期刊分布、科研机构分布、合作研究及研究重点等方面对其进行系统性的分析。结果表明：我国生态修复研究虽起步较晚,但近年来发展速度迅速。我国相关科研成果全球占比呈指数式增长,但国际影响力有待提高。我国科研人员间已经建立了广泛的合作研究关系,国家间合作模式主要为双边合作,近年来机构间合作呈现出向多边合作发展趋势。我国生态修复研究重点关注“生物多样性”、“生态系统服务”和“生态修复理论与技术”等方面,但对生态修复与社会经济议题的结合研究尚显不足。黄土高原地区、喀斯特地貌区、土壤重金属污染地区以及江河湖泊和湿地是我国生态修复研究的重点。未来需进一步加强多类型生态系统协同修复的内在机理和规律、渐进式生态修复理论在实践中的应用、生态修复与社会经济议题的结合等方面的研究。     

岷江上游油松与云杉人工林土壤微生物生物量及其影响因素

以立地条件和营林方式相同的约30a林龄油松与云杉人工纯林为对象,测定地表微气候、土壤理化性质以及微生物生物量C、N、P(MBC、MBN、MBP),揭示林分结构、土壤性质与微生物生物量间的关系,以及两林分间的差异性。结果表明:两个林分地表环境荫湿,土壤肥力较低,土壤微生物生物量低,林地土壤碳积累低,土壤生态服务功能不强。相对而言,云杉林比油松林相对湿度大而地表温度低、林地土壤肥力高、土壤微生物生物量高,因此更有利于林地土壤生态服务功能的恢复。综合分析发现,林分结构、土壤养分状况及地表小气候影响着土壤微生物生物量与肥力转换过程,降低乔木冠层密度可以改善地表小气候,为有机物分解与养分归还创造良好的条件,从而改善土壤肥力与林地土壤生态服务功能。     

三峡库区9种植物种子萌发特性及其在植被恢复中的意义

三峡大坝蓄水后形成的库区消涨带面临植被消亡、生态退化等问题。为了筛选出适用于库区消涨带植被恢复的植物, 将9种1年生植物种子放置在库区消涨带不同海拔进行水淹(W 165-8 m, 121 d;W 155-18 m, 230 d;W 147-26 m, 271 d), 然后在实验室条件下进行萌发, 研究在消涨带淹水胁迫下这些种子的萌发特性。结果表明: (1) 除马唐(Digitaria sanguinalis)、小蓬草(Conyza canadensis)、金色狗尾草(Setaria glauca)种子在各条件下萌发率都较低外, 不同水淹条件对萌发率影响不同: 与新鲜种子相比, W 165水淹后, 旱稗(Echinochloa hispidula)和婆婆针(Bidens bipinnata)种子萌发率显著上升, 其余种子萌发率均显著下降; W 155水淹后, 所有种子的萌发率都显著下降且只有鱧肠(Eclipta prostrate)、黄花蒿(Artemisia annua)、合萌(Aeschynomene indica)3个物种有萌发, 萌发率分别为11.0%、7.3%和2.7%; W 147水淹后, 旱稗和婆婆针种子萌发率显著上升, 鱧肠种子无显著差异, 其余种子萌发率显著下降。(2) 鱧肠、黄花蒿、婆婆针和旱稗种子比其它物种更耐水淹。W 165水淹后, 鱧肠、黄花蒿、婆婆针、旱稗种子萌发率分别为44.7%、42%、20.7%和4.3%, W 147水淹后分别为76.3%、23%、15%和26.3%, 高于其他物种。(3) 水淹后种子萌发时间格局也受到影响, 大部分种子起始萌发时间推迟、萌发速度变慢。鱧肠、黄花蒿、婆婆针和旱稗的种子对三峡库区消涨带的水淹胁迫具有一定的适应能力, 可根据它们对水淹条件适应能力的差异在消涨带不同海拔高度进行植被恢复。     

半干旱黄土丘陵区不同人工植被恢复土壤水分的相对亏缺

土壤水分是制约半干旱黄土丘陵区植被恢复和生态建设的关键因子。而缺乏科学指导的人工植被恢复会加剧土壤水分耗竭,造成土壤水分亏缺,从而严重阻碍该区生态系统恢复和脆弱生境的有效改善。本研究以典型半干旱黄土丘陵区甘肃定西龙滩流域为例,对比不同植被恢复模式下土壤储水状况,并通过构建土壤水分相对亏缺指数CSWDI（Compared Soil Water Deficit Index）和样地土壤水分相对亏缺指数PCSWDI（Plot Compared Soil Water Deficit Index）进行定量化分析与评价,发现各人工植被均存在不同程度的土壤水分亏缺。其中,柠条、油松、山杏林地PCSWDI分别达到0.65、0.62、0.62,土壤水分亏缺严重,尤其是100 cm以下土层;山毛桃林地和苜蓿草地PCSWDI分别为0.38和0.17,在100—200 cm土层有一定程度的水分亏缺,但相对较轻;侧柏林地土壤水分的亏缺主要集中在20—100 cm这一层次,100 cm以下则随深度增加而降低;0—200 cm土层内,杨树林地、撂荒草地和马铃薯农地无显著水分亏缺,且在0—100 cm内土壤水分有一定的补充。CSWDI和PCSWDI能有效反映不同层次和样地土壤水分相对亏缺状况,可用于同一地区不同植被恢复模式土壤水分响应的定量化分析与评估。     

不同育苗方式对移栽后侧柏和白榆幼苗根系生长的影响

不同类型苗木,具有不同的根系结构特征,其根系结构也将影响林木的生长和恢复生态系统的稳定性。以侧柏和白榆为研究对象,对移栽18个月后的种基盘苗与营养钵苗根系的生长进行了调查。结果表明:侧柏种基盘苗的总根长和平均直径比营养钵苗分别增加了316.20 cm和0.05mm,白榆苗则分别增加了651.54 cm和0.88mm。侧柏和白榆种基盘苗的根系表面积比营养钵苗分别增加了40.05%和73.04%。侧柏种基盘苗的根系总体积与营养钵苗的差异不显著,而白榆种基盘苗的根系总体积则比营养钵苗增加了54.70%。侧柏和白榆营养钵苗的一级侧根数量大于种基盘苗,增幅分别为42.31%和30.65%。对于侧柏来说,营养钵苗的根尖总数比种基盘苗的增加324个,但白榆苗差异不显著。各种处理的幼苗总根长与根系表面积都有显著相关性,但与根体积不具有显著相关性。营养钵苗的根系平均直径和根尖数量具有相对独立性,而种基盘的根系平均直径与总根长以及根体积均表现为显著相关。种基盘苗能提高侧柏、白榆幼苗的根冠比,促进幼苗株高、地径和主根的生长。采用种基盘苗进行植被恢复,由于其具有较大的根表面积和根长度,林木便具有了较大的吸收水分和营养的能力,以及较高的固结表层土壤能力。     

50年来山东塔山植被与物种多样性的变化

为分析塔山植被与物种多样性50a自然演替和动态变化,2009-2010年,采用系统勘踏法和典型取样法进行了调查。当前塔山主要植被类型为"黑松林-赤松林-栓皮栎林"。50a间,该区针叶林从黑松(Pinus thunbergii)林演替为黑松林、赤松(P. densiflora)林和油松林(P. tabulaeformis)为主的混合针叶林,但针叶林的整体优势度下降,以栓皮栎(Quercus variabilis)和麻栎(Q. acutissima)为建群种的阔叶林面积明显增大,由针叶林向阔叶林的演替趋势明朗。物种丰富度为草本层>灌木层>乔木层,Shannon-wiener指数和Simpson指数为灌木层>草本层>乔木层,物种多样性较低,处于森林演替初期。