白洋淀湿地区土壤有机碳密度及储量的空间分布特征

湿地生态系统碳储量是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,提供重要的生态系统服务功能。白洋淀湿地是国家重要生态湿地和华北平原最大的淡水湿地,同时是雄安新区的核心水系,湿地区土壤碳储量的估算研究将为湿地生态系统服务评估和湿地生态恢复提供数据支撑。研究通过对白洋淀湿地7种不同地类的105个土壤剖面进行分层取样,揭示了其湿地土壤有机碳密度及储量的空间分布特征,结果表明:(1)白洋淀湿地区土壤有机碳含量整体偏低,在各层土壤中,淹水芦苇湿地的有机碳含量均显著高于其他植被类型,约为其他类型土壤碳含量的3倍左右。(2)在各植被类型中土壤有机碳含量均以表层(0—20 cm)最高,其分配比例均集中在30%左右,随着土壤剖面深度的增加,湿地土壤的有机碳含量逐渐减少。(3)不同植被类型土壤有机碳含量与土壤有机碳密度的差异显著,具体表现为:乔木园地<旱地<常绿针叶林<落叶阔叶林<水田<台田芦苇<淹水芦苇。(4)根据估算,白洋淀湿地区的土壤有机碳储量约为5816.77×103Mg。随着雄安新区环境治理工作的推进,白洋淀湿地区生态系统固碳将呈现持续向好态势,结合生态恢复和土地布局优化,尽量减少雄安新区建设中土地流转带来的碳排放影响,对提高区域生态效益具有重要意义。

基于InVEST模型的河北省陆地生态系统碳储量研究

研究土地利用变化对生态系统碳储量的影响可为区域碳库管理提供科学依据。以1990-2015年河北省土地利用数据为基础,分析土地流转方向,利用InVEST模型对建设用地侵占生态用地导致的陆地生态系统碳储量减少进行定量评估。结果表明,河北省碳密度较高的植被类型为沼泽湿地和落叶阔叶林,碳储量高值区主要集中在河北省西北部海拔相对较高的山地林区,碳储量低值区主要集中在南部平原区;1990-2015年河北省陆地生态系统碳储量累计减少44.48 Tg,建设用地扩张导致的碳储量减少29.23 Tg,引起碳储量减少的土地利用变化中,建设用地扩张占比最高;石家庄市建设用地扩张规模最大,碳储量减少8.83 Tg,承德市碳储量减少最少,碳储量减少0.44 Tg。河北省陆地生态系统碳储量呈下降趋势,建设用地扩张是导致碳储量下降的主要原因,其对不同区域碳储量的影响程度不同,扩张规模直接影响碳储量变化速率。

河北省典型样带土壤类型空间格局特征

研究土壤类型空间格局特征,分析土壤类型分布的规律性,对区域土壤资源合理利用具有重要意义。本研究选取河北省典型样带作为研究区,结合地形因子与行政区边界数据将河北省典型样带划为四个生态区,通过运用GIS(地理信息系统)技术和景观生态学方法,对各生态区的土壤类型空间分布格局进行定量分析。结果表明:各生态区之间土壤类型的景观分离度指数差异较大,但大部分土壤类型的景观分离度指数在0~5范围内聚集分布,四个生态区土壤类型斑块分离度依次为中部平原区>山前平原区>太行山区>滨海平原区。各生态区土壤斑块的复杂程度为:太行山区与山前平原区复杂程度较高,滨海平原区复杂程度较低,而中部平原区土壤类型斑块最为简单。太行山区的土壤类型丰富度最高,异质性较大,空间分布相对均匀;滨海平原区的土壤类型斑块破碎化程度最小;中部平原区的土壤景观格局主要由几种面积较大的土壤类型所支配,而山前平原区的土壤景观由多种土壤类型共同支配。本研究可为土壤资源的合理利用与保护提供有效参考。

氮磷钾配施对坝上退化草地生产力及群落特征的影响

以张北坝上典型羊草(Leymus chinensis)退化草地为研究对象,采用"3414"正交试验设计,设置氮磷钾3因素4水平的施肥试验,研究施肥梯度与施肥类型对坝上草地生产力、群落特征、物种丰富度与多样性的影响。结果表明:氮、磷、钾3种肥料对草地地上生物量的影响由大到小依次为氮肥、磷肥、钾肥,随施肥量的增加草地生物量均呈现先增后减的趋势,氮磷钾肥施用量均为中等水平(N2P2K2)时草地地上生物量达到最佳为289.43 g/m2;氮、磷肥可显著提高草地植被密度,而钾肥对植被密度影响不显著,施肥处理N2P2K2草地草群密度达到最高为748.67株/m2;氮肥同样促进草地植被盖度增大,而磷、钾肥对植被盖度影响不显著,施肥处理N3P2K2草地盖度达到最高为80.00%;随氮磷钾配施量的增加草地植被多样性Simpson指数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数均有所降低,而物种丰富度指数变化不明显。

河北省典型样带土地类型分类及其结构分析

为深入了解河北地区的土地系统及其与其它环境因素的相互作用,以河北省生态环境最突出的河北省典型样带(西起太行山蔚县,东至渤海黄骅)为研究基础,通过ArcGIS工作平台构建土地类型划分体系,对河北省典型样带土地类型进行分类,并对其土地类型结构特征进行研究。研究结果表明:(1)河北省典型样带土地类型共分为12种一级类型,60种二级类型;(2)河北省典型样带一级土地类型面积最大的为冲积平原地,二级土地类型面积最大的为潮土冲积平原地;河北省典型样带土地类型的分布总体呈西北部最复杂,随着地势与海拔的降低,越往东南部土地类型分布越简单。(3)河北省典型样带空间组合形式主要有阶梯式组合结构、镶嵌式组合结构、对称式组合结构、重复式组合结构和树枝状结构等五种空间组合形式,不同土地类型存在不同的适宜分布区间;各土地类型在空间上的聚集关系较小。

河北典型样带土地利用生态安全格局研究

"河北雄安新区规划纲要"全文发布,提到要坚持生态保护优先,打造以"太行山脉-渤海湾"与"京南生态绿楔-拒马河-白洋淀"生态廊道,形成连山通海、南北交融的区域生态安全格局。鉴于此,本文参照陆地样带选取原则和依据,布设河北省典型样带,并利用MCR(minimum cumulative resistance)模型,以样带的林地、草地和湿地作为生态源地,人工表面作为城镇扩张源地,从土地内在属性和外在属性两方面,选取高程、土地景观类型、土壤类型、生态敏感性和生态系统服务价值等5方面指标,研究该样带土地利用生态安全格局。研究结果表明:河北省典型样带划定成:生态核心区、生态缓冲区、生态过渡区、生态可占区和生态治理区5个生态安全区。生态源地和城镇扩张源地空间格局分布具有明显的界限,均呈集中连片分布,但生态连通性较弱。生态核心区面积最小,为1 082.42km^2,该样带自然保护区核心地带均位于样带的西北部;生态缓冲区面积最大,为6 943.63km^2,位于样带的西北部和东部沿海,是连接上、中、下游的媒介,应在保护的基础上合理利用。生态过渡区面积为3 189.25 km^2,是今后作为城乡建设后备用地开发建设重点区域,应合理规划;生态可占区分布在生态过渡区和生态治理区的过度地带,是目前城镇建设和经济发展的主要区域,面积为5 835.34 km^2;生态治理区面积为1 710.70 km^2,主要是生态脆弱区,也是未来进行生态恢复、生态产业发展的重点地区;以上3区交错分布于中部和东南部。综上,生态核心区和生态缓冲区应大规模植树造林;生态过渡区应严格控制向生态用地扩张;生态可占区应根据城市人口、经济等需求进行因地制宜开发;生态治理区应实施退耕还淀恢复淀泊水面,严守土壤环境安全底线,优化生态安全屏障体系。

基于“3414”试验的坝上草地施肥效应与推荐施肥量研究

为研究河北坝上典型羊草草地最适的氮磷钾配施量,以张北坝上典型羊草割草地为对象,采用氮磷钾三因素四水平的“3414”正交试验设计,通过建立氮、磷、钾施肥量与产量的回归模型,探索当地牧草产量的最佳氮磷钾施肥量。结果表明:氮磷钾施用量均为中等水平时,牧草产量达到最佳;3种肥料对牧草产量的影响由大到小依次为氮、磷、钾,随施肥量的增加牧草产量均呈现先增后减的趋势;氮、磷、钾肥两两互作均在中等水平时对牧草产量的影响显著;各类型拟合方程得出最高产量从高到低依次表现为N一元方程、P一元方程、K一元方程、PK二元方程、NPK三元方程、NP二元方程、NK二元方程,综合各方程最佳施肥量的决策结果,建议该地区最大牧草产量的施肥量为N 55.68 kg/hm^2、P2O579.95 kg/hm^2、K2O 40.00 kg/hm^2。

河北省植被NDVI变化及其对气象要素的响应

为了更全面的了解河北省近年来植被变化状况,加强生态文明建设,推进区域绿色发展,利用MODIS NDVI数据,应用ArcGIS空间分析、趋势分析、一元线性回归预测、相关性分析等多种分析方法,研究了河北省2000-2015年植被NDVI的时空变化、气象要素的时序变化及植被NDVI变化对气象要素的响应关系。结果表明:(1)16 a来河北省植被NDVI呈明显波动上升趋势,趋势率为0.0450/10 a(P<0.01)。(2)河北省植被NDVI变化分布不均匀,具有空间差异性,植被改善区与退化区兼并,其中有77.39%的区域NDVI在不断增加,15.65%的区域NDVI在不断减少。(3)年均温呈现波动平稳趋势,年降水量呈现波动微增趋势,年均降水量变化率为29.77 mm/10 a。(4)气象要素对多年NDVI具有一定相关关系,其中6.97%的区域与气温显著正相关(P<0.05),20.12%的区域与降水量显著正相关(P<0.05),因此降水是河北省植被生长的主控因子。综合来看,近16 a来河北省植被大面积趋于恢复状态,植被生态系统有所好转。

土壤调查样点布设方法研究

为了寻求出一种既可以保证土壤属性空间全覆盖又保证区域地理全覆盖的科学合理的土壤样点布设方法,基于国内外相关文献,从传统统计学和地统计学2个角度对土壤样点布设方法进行系统分类,通过对现有的土壤调查布点方法进行归纳总结,详细介绍了相关研究的主要方法及国内外发展状况,并对今后该领域的研究进行展望。通过归纳整理发现,目前相关研究中,虽涉及范围广,但众多方法中仍存在诸多问题,并没有形成一套体系能够既满足土壤地理空间全覆盖又满足土壤属性空间全覆盖;未来土壤样点调查研究应在空间及属性全覆盖进行更加系统深入的研究,逐步解决样点空间位置、代表性及密度问题。

基于MaxEnt模型的渤海湾沿岸鸻鹬类栖息地适宜性评价

渤海湾沿岸是鸻鹬类迁徙路线的重要栖息地。由于自然和人为原因,栖息地面积减少,质量恶化。因此,开展渤海湾沿岸鸻鹬类栖息地适宜性评价,对湿地生物多样性保护有重要意义。基于鸻鹬类点位信息和环境因子数据,利用MaxEnt模型对渤海湾沿岸2000年和2015年鸻鹬类栖息地适宜性进行评价。结果表明:土地利用/覆被、NDVI、年均气温、坡向是影响鸻鹬类分布的主要因子;鸻鹬类适宜栖息地主要分布在河北唐山南部和天津滨海地区。研究时段内渤海湾沿岸适宜栖息地面积总体有所下降,河北适宜栖息地面积下降,天津和山东增加;栖息地适宜性增加地区主要集中于天津南部、山东东南部,下降地区主要分布在河北丰南、黄骅及天津宁河县。该研究可识别渤海湾沿岸鸻鹬类适宜栖息地的分布范围及变化趋势,对该区域鸻鹬类保护及栖息地管理具有重要参考意义。