基于遥感技术的全国生态系统分类体系

随着遥感技术的发展,以遥感数据作为生态系统监测与评价的基础已成为宏观生态学研究的重要手段。遥感数据要求每一数据集都要有相应的地物分类体系与之匹配,这也造成不同遥感数据及分类体系之间相互独立。虽然体系间多有联系和相似之处,但不同数据集的分类体系难以直接使用或替换,制约了多元数据在生态系统评价中的使用效果。为尝试解决这一问题,提高多源遥感数据的使用效率,提出了一套基于中分辨率遥感数据的生态系统分类体系。这套体系共有9个一级类、21个二级类、46个三级类,该体系主要依据类别内生态系统特征的相似性,并考虑了气候、地形等因素。最后以海南岛、内蒙古和甘肃3个省为例,探讨了以遥感数据为基础的区域生态系统构成分析方法与应用效果。研究表明,该分类体系有较好的生态学依据,可以支持更加深入的生态系统评估。但分类体系中还存在遥感数据与生态因子数据尺度不匹配、不能满足小尺度研究中对三级类进一步细分的要求以及当前数据质量和模拟技术不足以完全支持植被覆盖率反演精度要求等问题。     

Tree species identity determines wood decomposition via microclimatic effects

Empirical evidence suggests that the rich set of ecosystem functions and nature's contributions to people provided by forests depends on tree diversity. Biodiversity–ecosystem functioning research revealed that not only species richness per se but also other facets of tree diversity, such as tree identity, have to be considered to understand the underlying mechanisms. One important ecosystem function in forests is the decomposition of deadwood that plays a vital role in carbon and nutrient cycling and is assumed to be determined by above‐ and belowground interactions. However, the actual influence of tree diversity on wood decay in forests remains inconclusive. Recent studies suggest an important role of microclimate and advocate a systematical consideration of small‐scale environmental conditions. We studied the influence of tree species richness, tree species identity, and microclimatic conditions on wood decomposition in a 12‐year‐old tree diversity experiment in Germany, containing six native species within a tree species richness gradient. We assessed wood mass loss, soil microbial properties, and soil surface temperature in high temporal resolution. Our study shows a significant influence of tree species identity on all three variables. The presence of Scots pine strongly increased wood mass loss, while the presence of Norway spruce decreased it. This could be attributed to structural differences in the litter layer that were modifying the capability of plots to hold the soil surface temperature at night, consequently leading to enhanced decomposition rates in plots with higher nighttime surface temperatures. Therefore, our study confirmed the critical role of microclimate for wood decomposition in forests and showed that soil microbial properties alone were not sufficient to predict wood decay. We conclude that tree diversity effects on ecosystem functions may include different biodiversity facets, such as tree identity, tree traits, and functional and structural diversity, in influencing the abiotic and biotic soil properties.     

海洋自然保护区生态保护补偿机制

在提炼生态保护补偿概念内涵的基础上,综合考虑政策目标、海洋环境自然属性、自然保护区区域特殊性以及我国制度环境,明确了海洋自然保护区生态保护补偿的思路;根据相关法律法规,结合生态系统服务分析,对海洋自然保护区生态保护补偿机制的主体、客体和补偿标准进行了讨论。研究结果表明,海洋自然保护区生态保护补偿应该以持续的生态效益供给为目标,以正外部性内部化为基本原理;海洋自然保护区生态保护补偿的主体是国家,由相关政府部门代表国家履行补偿责任;补偿客体为保护区周边居民和保护区管理机构,对周边居民的补偿标准以其为保护区牺牲的生态效益价值来确定,对管理机构的补偿标准以其使保护区增加的生态效益价值来确定。在构建补偿机制框架后,探讨了保护区运营资金支持和补偿标准公信力等问题,为后续的研究实践提供参考与借鉴。     

Sowing of margin strips rich in floral resources improves herbivore control in adjacent crop fields

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土地整治的生态环境效应:作用机制及应用路径

随着生态文明理念的不断落实和土地多功能管理的转型,土地整治的生态化发展开始进入全面创新与实践探索的关键时期.系统梳理土地整治的生态环境效应理论研究与实践探索的发展过程,明确“新时代”下学科研究的服务方向和实施路径,对于实施“生态化”土地整治战略非常重要.本文以2000年以来国内外有关土地整治生态环境效应的文献为分析对象,采用Citespace 1.0软件的文献计量分析及文献归纳方法,对土地整治的生态环境效应研究热点进行识别,并从生态环境要素、生态景观、生态系统服务3个方面总结并提炼了土地整治生态环境影响的作用机制.在此基础上,从区域生态系统服务水平测度及障碍因子诊断、土地整治对区域生态系统服务的影响效应及其机制、基于生态系统服务提升的生态化土地整治模式构建等方面提出未来“生态化”土地整治的应用路径,旨在为我国“山水林田湖草”生命共同体的修复与建设提供科学依据.     

鼎湖山南亚热带常绿阔叶林碳素积累和分配特征

研究了鼎湖山南亚热带常绿阔叶林 40 0多年林龄的锥栗 (Castanopsis chinensis)、黄果厚壳桂 (Crypto-carya concinna)和 50多年林龄的黄果厚壳桂、鼎湖钓樟 (Lindera chunii)两个群落碳素积累和分配特征。结果表明 ,两林分间植物碳素含量在不同器官和不同层中的分配格局均十分相似 ,总平均分别为 41 .980 %(锥栗、黄果厚壳桂群落 )和 40 .377% (黄果厚壳桂、鼎湖钓樟群落 )。锥栗、黄果厚壳桂群落生态系统碳总贮量为 2 4 4 .998t/ hm2 ,其中植被部分为 1 54.2 89t/ hm2 ,土壤为 89.1 2 8t/ hm2 ,地表凋落物层为 1 .581 t/ hm2。黄果厚壳桂、鼎湖钓樟群落植被碳总贮量为 84.1 51 t/ hm2。在两林分植被碳总贮量中 ,乔木层分别占了97.47% (锥栗、黄果厚壳桂群落 )和 98.0 4 % (黄果厚壳桂、鼎湖钓樟群落 ) ,而在乔木层碳总贮量中 ,干器官则分别占 47.93% (锥栗、黄果厚壳桂群落 )和 44.66% (黄果厚壳桂、鼎湖钓樟群落 )。锥栗、黄果厚壳桂群落植被碳年积累量为 3.1 4 9t/ (hm2· a) ,黄果厚壳桂、鼎湖钓樟群落植被碳年积累量则为 3.42 5 t/ (hm2· a)。     

Nitrogen vs. phosphorus limitation across an ecotonal gradient in a mangrove forest

Mangrove forests are characterized by distinctive tree-height gradientsthat reflect complex spatial, within-stand differences in environmentalfactors,including nutrient dynamics, salinity, and tidal inundation, across narrowgradients. To determine patterns of nutrient limitation and the effects ofnutrient availability on plant growth and within-stand nutrient dynamics, weused a factorial experiment with three nutrient treatment levels (control, N,P)and three zones along a tree-height gradient (fringe, transition, dwarf) onoffshore islands in Belize. Transects were laid out perpendicular to theshoreline across a mangrove forest from a fringe stand along the seaward edge,through a stand of intermediate height, into a dwarf stand in the interior ofthe island. At three sites, three trees were fertilized per zone for 2yr. Although there was spatial variability in response, growth byR. mangle was generally nitrogen (N) -limited in thefringe zone;phosphorus (P) -limited in the dwarf zone; and, N- and/or P-limited in thetransition zone. Phosphorus-resorption efficiency decreased in all three zones,and N-resorption efficiency increased in the dwarf zone in response to Penrichment. The addition of N had no effect on either P or N resorptionefficiencies. Belowground decomposition was increased by P enrichment in allzones, whereas N enrichment had no effect. This study demonstrated thatessential nutrients are not uniformly distributed within mangrove ecosystems;that soil fertility can switch from conditions of N to P limitation acrossnarrow ecotonal gradients; and, that not all ecological processes respondsimilarly to, or are limited by, the same nutrient.     

生态因子对森林生态系统稳定性影响的数学分析

本文在对河南省森林生态类型划分的基础上,应用主成分分析、模糊聚类和遂步判别分析的方法,对森林生态系统的稳定性进行了研究,结果表明：影响森林生态系统稳定性的因子主要有6个,即：森林覆被率、人口密度、土壤侵蚀模数、大风日数、降水集中率和地形;河南省森林生态系统按其稳定程度可分为5个等级;应用逐步判别分析是建立稳定性判别模式的较好方法。     

松花江流域沿江重点监控企业水环境潜在污染风险分析

为防控松花江流域水污染风险、优化流域内沿江产业带布局,分析了松花江流域沿江企业潜在污染风险的大小和分布,并揭示导致不同区域间水环境潜在污染风险空间差异的原因。基于《2012年废水国家重点监控企业名单》,本研究将沿松花江(到三级支流)1 km范围内的45家重点废水产生企业识别为松花江流域水环境潜在污染风险源。以沿江企业和重点区域的废水产生量与对应河段的水质状况表征水环境潜在污染风险源强弱与流域水体对潜在污染风险的缓冲能力,并以区域总人口数、第二产业产值及珍稀濒危物种分布情况反映流域社会-经济-自然复合生态系统对潜在污染风险的敏感程度开展评价。结果表明:牡丹江市辖区(牡丹江中游河段)因潜在污染风险源强、水体对潜在污染风险的缓冲能力低且自然生态系统对潜在污染风险的敏感程度高,是松花江流域受沿江企业产生的水环境潜在污染风险最严重的地区;长春市辖区(饮马河、伊通河部分河段)、伊春市辖区(汤旺河全部河段)与敦化市(海浪河全部河段、牡丹江部分河段)由于较低的水体缓冲能力和较高的生态系统敏感程度,应加强水环境潜在污染风险的防治;污染风险源强的吉林市辖区(西流松花江部分河段)与七台河市辖区(倭肯河部分河段),须提高本区域对潜在污染的风险管理能力以降低污染事故发生的可能性。最后,针对不同行业类型、区域潜在污染特点与水污染风险特征,从加快污水处理研究、评估污染治理经济手段、建立产业准入机制及完善污染防治立法等多方面提出流域水环境污染风险管控的相关建议。     

深远海浮游动物生态学研究进展

深远海浮游生态系统依据水深的差别可以被划分为几个子系统,包括上层、中层、深层和深渊层等。目前大量的研究结果表明在海洋上层,由于光照、温度、海冰和营养盐补充等因素的影响,浮游生物群落往往呈现出显著的时空变化。但在海洋中层及更深的区域,传统观点认为随着水深的增加,海洋的理化环境趋向于稳定,在这一区域生态系统的时空变化要弱于海洋上层。同时受调查技术和经费的限制,人们对于这一广阔区域内浮游生态系统时空变化规律的认识要局限的多。随着我国海洋科学的发展和海洋强国战略的实施,海洋科学研究也逐渐由过去的以近海研究为主发展到当前的近海、边缘海和深远海研究协同发展。但与我国近海浮游生态学过去数十年间积累的大量研究成果相比,我国科学家对深远海,特别是中层、深层和深渊层浮游生态学方面的研究极为缺乏。从大洋浮游动物群落的垂直分布及其变化、种间关系与生态位分化、深海浮游动物群落在碳沉降和生物地球化学循环中的作用等多个角度全面总结了当前国内外深海浮游生态学的研究进展,同时介绍过去十余年来深海浮游生态学研究技术手段上的巨大进步,以期为今后国内同行的研究提供参考和借鉴。