2000—2020年祁连山生态系统服务时空分异研究

祁连山是我国西北重要的生态屏障,明确其生态系统服务时空分异及演变机制对区域生态保护修复和可持续发展具有重要意义。本文基于InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs)与CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型对2000—2020年间祁连山地区产水量、碳储存、土壤保持、水质净化、碳固定和生境质量六项生态系统服务进行计算,分析其在不同尺度上的时空变化及分布特征,识别其生态系统服务热点区域。研究发现:2000年以来,祁连山地区六项生态系统服务在区域整体以及不同土地覆盖类型供给量均呈增加趋势,山区是增量的高值区,热点分析中的Ⅲ类和Ⅳ类热点区面积呈增加趋势;在空间上,祁连山地区六项生态系统服务表现为“东高西低”的分异特征,林地与草地单位面积供给量值较高,不同地形梯度生态系统服务供给能力差异较大,多在海拔3100 m以上达到峰值,热点分析中的Ⅴ类热点区主要分布在东部山区。研究成果识别了祁连山地区六项生态系统服务时空分异特征以及探讨了影响其时空变化的自然和人类活动因素,可为祁连山地区制订针对性的生态保护战略以及高质量可持续发展的政策提供依据和建议。

城市小型景观水体溶存N;O浓度及排放通量特征

淡水生态系统是大气中N_(2)O的重要排放源,受到国内外广泛关注。城市小型景观水体作为区域淡水系统的重要组成,具有环境容量小,受人类活动干扰强烈,其N_(2)O排放特征及影响机制并不清楚。选择重庆大学城8个典型景观水体和2个城市外围的自然水体(对照)作为研究对象,利用顶空法和漂浮箱法对水体溶存N_(2)O浓度及排放通量进行季节性监测,并通过分析生境特征及水环境特征,探究城市小型景观水体N_(2)O排放特征及关键影响因素。结果表明:1)小型景观水体TN、NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N含量总体偏低但变异性极强(变化范围分别为0.31-1.47 mg/L、0.05-0.79 mg/L、0.03-0.14 mg/L、0.00-0.04 mg/L),硝态氮是主要的氮形态;景观水体氮丰度远高于外围的自然水体;2)10个小型水体N_(2)O浓度范围为16.51-158.96 nmol/L,平均为(47.60±21.47)nmol/L,均处于过饱和状态;漂浮箱法实测8个景观水体N_(2)O排放通量均值为(0.13±0.05)mmol m^(-2)d^(-1),是对照水体的1.3-5.2倍,高于大部分已有研究结果,是大气N_(2)O的排放热源;3)景观水体N_(2)O排放通量与水体各形态氮含量呈显著的正相关关系,较高的N负荷和强烈的氮转化过程是导致景观水体成为N_(2)O排放热源的主要因子,水体N含量可以作为景观水体N_(2)O排放强度的有效指示因子;同时水生植物分布对水体N_(2)O排放影响显著,有植物分布的水域比开敞水域高1.4倍;4)漂浮箱法和边界层模型法对小型景观水体N_(2)O排放通量的监测结果呈较好的线性关系,但不同季节仍存在着一定差异,需要进一步优化模型估算方法;5)水体N_(2)O排放通量对温度的季节性变化较为敏感,呈夏季最高,春、秋季次之,冬季最低的季节模式。本研究强调,城市小型景观水体具有较高的N_(2)O排放速率,在区域氮循环及全球淡水系统温室气体排放清单中具有不可忽视的作用,在未来研究中应得到更多关注。

城市小型景观水体CO_(2)与CH4排放特征及影响因素

淡水生态系统被认为是大气温室气体排放的重要来源,尤其在人类活动影响下,其排放强度可能进一步增强。城市小型景观水体是城市生态系统的重要组成,具有面积小、数量大以及人类干扰强的特征,其温室气体排放特征及影响因素尚不清楚。选择重庆市大学城8个景观水体和周边2个自然水体为对象,于2019年1、4、7、10月,利用漂浮箱和顶空法分析了水体CO_(2)与CH_(4)的溶存浓度及排放通量,旨在揭示城市小型景观水体CO_(2)与CH_(4)排放强度、时空变异特征以及影响因素。结果表明,10个小型水体CO_(2)、CH_(4)的溶存浓度范围分别为10.75—116.25μmol/L和0.09—3.61μmol/L(均值分别为(47.6±29.3)μmol/L、(1.13±0.56)μmol/L),均为过饱和状态;漂浮箱法实测的8个景观水体CO_(2)和CH_(4)排放通量均值分别为(72.7±65.9)mmol m-2 d-1和(2.31±3.48)mmol m-2 d-1(顶空法估算值为(69.7±82.0)mmol m-2 d-1和(3.69±2.92)mmol m-2 d-1),是2个自然水体的3.5—6.1和2.0—4.5倍,呈较强的CO_(2)、CH_(4)排放源;居民区景观水体CO_(2)和CH_(4)排放略高于校园区,均显著高于对照的自然水体;CO_(2)排放夏季最高,秋季次之,冬、春季最低,CH_(4)呈夏季>秋季≈春季>冬季的季节模式,温度和水体初级生产共同影响CO_(2)和CH_(4)排放的季节模式;水生植物分布对景观水体CO_(2)、CH_(4)排放有显著影响,有植物分布的水域比无植物水域平均高1.97和2.94倍;漂浮箱法和顶空法测得气体通量线性关系较好,但顶空法测得CO_(2)通量在春季明显偏低,而CH_(4)则普遍偏高。相关分析表明,景观水体碳、氮浓度、pH值以及DO等对CO_(2)排放具有较好的指示性,CH_(4)排放通量主要与水体中碳、磷浓度有关。城市小型景观水体CO_(2)、CH_(4)排放通量远高于大部分已有自然水体的研究结果,呈一种较强的大气温室气体排放源,在区域淡水系统温室气体排放清单中具有重要贡献,未来研究中应给以更多关注。