农牧交错带生态与生产用地时空转换及其驱动因素分析——以张家口坝上地区为例

为实现农牧交错带生态用地与生产用地的协调发展,提升区域生态功能,以张家口坝上地区为例,构建土地利用转移矩阵,利用地理集中度和地理探测器模型,揭示生态用地与生产用地时空变化、转换特征和驱动因素。结果表明:(1)2000—2020年,张家口坝上地区生态用地规模增加了5.41%,表现为先增后减的变化趋势,生产用地规模减少了6.89%,表现为先减后增的变化趋势。(2)生态用地和生产用地之间相互转换频繁,生产用地向生态用地转换了21.23×10^(4)hm^(2),转换数量逐渐减少,自然条件较好地区(降雨量多、海拔低和坡度缓等)的生产用地开始向生态用地转换;生态用地向生产用地转换了12.47×10^(4)hm^(2),转换数量逐渐增加,且自然条件较恶劣地区的生态用地开始向生产用地转变。(3)土壤有机质、人均耕地面积和坡度等是影响生产用地向生态用地转换的主要因素,土壤有机质与人均耕地面积的交互作用解释力最大;土壤有机质含量低、人均耕地面积多、坡度6°~15°和年均降雨量低于400 mm的地区容易发生生产用地向生态用地转变。坡度、年均降雨量和人均耕地面积等是影响生态用地向生产用地转变的主要因素,坡度与地貌类型的交互作用解释力最大;在坡度2°~6°较缓区、年均降雨量大于400mm、人均耕地面积少的地区容易发生生态用地向生产用地转变。研究区近年来出现生态用地向生产用地的转换应引起重视。

太行山东坡不同林龄杏树林碳储量及其分配特征

在生物量调查的基础上,对太行山东坡4、8、12年生和16年生杏树林生态系统碳储量及其分配特征进行了研究。结果表明:杏树各器官碳含量在447.3—488.1 g/kg;树干碳含量随林龄的增长而显著降低(P<0.05),不同林龄间树根、树枝和树叶碳含量无显著差异;土壤层(0—100 cm)碳含量随林龄的增长而增大;随土层深度的增加而降低。林龄对杏树林乔木层、土壤层和生态系统碳储量均有显著影响。4、8、12年生和16年生杏树林生态系统碳储量分别为27.810、72.647、82.450 Mg/hm2和102.336Mg/hm2;土壤层碳储量占总碳储量的90.1%—99.6%,且主要集中于0—40 cm。乔木层碳储量分配随着林龄的增长而增加,土壤碳储量分配则减小。结果揭示了土壤层是杏树林生态系统的主要碳库;杏树人工林生态系统在生长过程中能显著地积累有机碳。研究结果可为经济林经营管理及碳汇功能评价提供参考。

白洋淀浮游植物群落及其与环境因子的典范对应分析

为掌握白洋淀浮游植物的群落特征,于2006年4月至10月间对其进行了5次采样调查,经显微镜检,共鉴定出浮游植物155种(属),浮游植物的密度范围在55.5×104-1704.8×104cells/L之间,群落组成以蓝藻、隐藻和绿藻为主.应用CANOCO4.5软件对获得的浮游植物数据和环境因子数据进行典范相关分析(CCA),作出物种与环境因子关系的二维排序图.结果表明,水体中的pH值及总磷浓度是影响这一区域物种分布格局重要因素,除此之外,生物需氧量和溶氧量也对浮游植物的分布有较大影响.CCA排序图较好的说明了浮游植物物种分布和环境因子之间的关系.

天童常绿阔叶林不同演替阶段枯落物和土壤水文特征

森林枯落物层和土壤层具有重要的生态水文功能.对天童地区常绿阔叶林不同演替阶段的研究表明:次生灌丛的枯落物层现存量(6.66 t·hm^(-2))>栲树群落(6.43 t·hm^(-2))>木荷群落(6.10 t·hm^(-2));栲树群落、木荷群落和次生灌丛群落枯落物层的最大持水量分别为10.58,11.29和13.88 t·hm^(-2);3种群落类型的有效拦蓄量分别为0.49,0.55和0.73 mm.在整个持水过程中,各群落中前2小时内各林分枯落物层持水作用较强.林下枯落物层持水量、吸水速率与浸水时间之间的关系式分别为Q=a lnt+b和V=kt^n.与栲树群落和木荷群落相比,次生灌丛在改善土壤物理性质和持水性能方面并不落后于这两种乔木林群落类型;研究期内,各群落类型0～30 cm土壤蓄水量在67.2～150.0 mm,不同演替阶段群落的土壤层持水能力远大于枯落物层.

天童山常绿阔叶林不同演替阶段水源涵养功能评价

以位于浙江省东部天童国家森林公园内的常绿阔叶林为研究对象,从林冠层、林下枯落物层和土壤层3个生态作用层入手,采用层次分析法综合评价了天童山常绿阔叶林3个不同演替阶段(常绿阔叶林灌丛、木荷林、栲树林)的水源涵养功能,并进行了排序。结果表明,该区水源涵养功能随演替进程逐渐增加,处于演替初级阶段的常绿阔叶林灌丛水源涵养功能最低(0.200 9),演替中后期阶段的木荷林居中(0.363 2),演替顶极阶段的栲树林最强(0.436 0)。

河北省太行山区10a生核桃林生态系统的碳氮储量

【目的】研究河北省太行山区核桃林生态系统碳氮储量及其分配特征,为河北省山区经济林碳氮平衡管理提供基础数据。【方法】选取10 a生的核桃林为研究对象,开展乔木层生物量取样和土壤分层取样,采用重铬酸钾氧化-外加热法测定植物和土壤有机碳含量,采用凯氏法测定植物全氮和土壤全氮含量。【结果】核桃林生态系统总有机碳储量为84.328 t/hm2,其中土壤层碳储量为75.579 t/hm2,占总有机碳储量的89.6%;乔木层碳储量为8.749 t/hm2,占总有机碳储量的10.4%。核桃林生态系统总氮储量为5.375 t/hm2,乔木层氮储量和土壤层氮储量分别占总氮储量的3.1%和96.9%。非线性回归分析表明,核桃树不同器官碳氮含量呈显著非线性负相关关系(P<0.05),不同土壤层的碳氮含量呈极显著非线性正相关关系(P<0.01)。【结论】土壤是核桃林碳氮的主要储存库。

秸秆覆盖对冀北山区夏玉米土壤呼吸的影响

【目的】揭示北方山区秸秆覆盖对旱作玉米田土壤呼吸的影响。【方法】以北方山区夏玉米田为研究对象,采用Li-8100土壤碳通量系统测定了无秸秆覆盖和秸秆覆盖2种条件下土壤呼吸速率的生长季变化特征,分析土壤呼吸速率与水热因子的关系。【结果】在玉米生长季内,土壤呼吸速率呈单峰型变化趋势;秸秆覆盖和无秸秆覆盖的土壤呼吸速率变化范围分别为0.88～2.80μmol/（m2·s）和0.71～1.78μmol/（m2·s）,秸秆覆盖土壤呼吸速率显著高于无秸秆覆盖;土壤呼吸与10 cm深处的土壤温度呈显著的指数相关,秸秆覆盖和无秸秆覆盖的土壤温度可以分别解释土壤呼吸变化的82.5%和69.5%;基于土壤温度计算的敏感性指数Q10值为秸秆覆盖（2.94）〉无秸秆覆盖（2.18）;土壤呼吸对土壤水分的响应符合一元二次函数模型,无秸秆覆盖和秸秆覆盖的土壤含水率可以解释土壤呼吸变化的88.8%和84.6%;水热双因子模型的拟合结果比单因子模型较差。【结论】秸秆覆盖显著增加了土壤CO2排放,土壤含水率能更好地解释土壤呼吸速率的变化,水热双因子的协同影响机制有待进一步研究。

森林水源涵养功能的多尺度内涵、过程及计量方法

近年来国内森林生态系统服务功能研究较多,但应用价值不高,其科学性受到诸多质疑。从森林水源涵养功能的多尺度内涵、过程以及其计量方法出发,对国内外研究动态和发展趋势进行了总结分析,重新审视森林水源涵养功能的研究意义,探讨森林水源涵养功能的多尺度特征。从森林水源涵养功能作用的空间尺度上看,其拦蓄洪水削减洪峰的功能仅在较小尺度上有效,而调节径流的功能只有当森林土壤的入渗量超过蒸散量时,才可能有更多地下水补给河道径流,进而增加旱季河道流量。同时森林水源涵养功能也具有明显的时间尺度特征,具体表现为在次降水事件中,由于蒸散发量较小,森林水源涵养功能的物质量等于森林不同层次的截留量,在功能上表现为拦蓄降水;在长时间尺度上,由于林地蒸散要耗去大量水分,森林水源涵养功能的物质量等于森林不同层次的截留量减去林地蒸散发量,在功能上表现为净化水质和调节径流。大多数研究仅对单一林分的个别层次蓄水功能进行研究,缺乏流域尺度或者更大空间尺度的森林水源涵养功能研究。建议从区域降尺度到流域或将坡面尺度上推到流域,集中在流域尺度解决森林水源涵养空间异质性将是解决森林水源涵养功能尺度外推的有效办法。就目前国内流行的森林水源涵养功能计量方法而言,其与尺度及研究目的有较大相关性,在研究中应根据研究目的、研究尺度和可获取的数据情况选择合适的计量方法。研究突出了不同尺度作用下森林水文过程的复杂性及重要性,并结合森林与水关系的争论问题,分析目前国内对森林水源涵养功能研究的一些误区,提出森林水源涵养功能研究的一些关键科学问题及未来可能的发展方向,主要包括:1)明确界定森林水源涵养功能的边界,探索森林水源涵养功能计量的新方法;2)加强不同时空尺度关联的森林水源涵养功能研究,包括正确评价森林水源涵养功能的时空变异规律,森林生态系统水源涵养功能的尺度效应,森林水源涵养与下游水生态安全,森林水源涵养研究范式转变等核心问题。

京津冀区域生态系统服务供需格局时空演变研究

研究区域生态系统服务供给、需求和消费均衡关系及空间关联格局,可为生态系统管理和资源合理有效配置提供决策辅助。基于京津冀区域1990和2015年2期土地覆被数据,采用生态系统服务评分矩阵方法,对京津冀区域生态系统服务供需格局时空演变进行分析,发现1990—2015年研究区生态系统服务供应处于高位供应状态,且供应压力未能得到有效缓解,研究区整体生态系统服务供需处于盈余状态,但供需情况趋于恶化。研究期间北京生态系统服务供需处于赤字状态,河北、天津处于盈余状态,与1990年相比,2015年京、津、冀3地生态系统服务供需状况均趋于恶化。从空间上看,研究区西北部坝上高原、燕山-太行山丘陵区生态系统服务供需呈盈余状态,东南部除北京、天津、石家庄等城市及周边呈赤字状态外,其他地区呈平衡状态。与1990年相比,2015年研究区西北部地区生态系统服务供需状况变化幅度很小,东南部地区随北京、天津、石家庄等城市边界急剧扩张,生态系统服务供需赤字范围在急剧增大。

植被群落演替对土壤饱和导水率的影响

土壤饱和导水率是表征土壤入渗能力的重要参数,对不同土地利用类型反应敏感。为了揭示植被演替对土壤剖面上饱和导水率的影响规律,采用恒定水头法测定了天童林区155a植物群落演替序列60cm深土壤剖面上的饱和导水率。结果表明,不同演替阶段饱和导水率均随土壤深度增加迅速降低,在0～20cm土层内,各演替阶段饱和导水率均存在极显著差异,0～60cm土层内饱和导水率的平均值从裸地、石栎+檵木灌丛、马尾松林、木荷+马尾松林、木荷林到栲树林升高极为显著,植物群落演替到灌丛阶段,平均饱和导水率已与裸地存在显著差异,演替到栲树顶极群落达到最高3.28mm/min;土壤体积质量、非毛管孔隙度和粉粒含量为影响饱和导水率的主要因子;土壤有机质随演替进展而增加,与饱和导水率呈极显著正相关。植被演替能显著提高土壤饱和导水率,天童常绿阔叶林区土壤高的饱和导水率是坡面径流少见的主要原因。

晋冀北部农牧交错区针阔树种人工林群落稳定性评价

以晋冀北部农牧交错区5种主要人工林为研究对象,利用主成分分析法和关联维数评价林地群落稳定性、分析群落结构。结果表明:随着群落稳定性变差,胸径和树高关联维数均呈增加趋势。针叶树种的稳定性强于阔叶树种。胸径关联维数针叶树种0.58小于阔叶树种0.64,树种排序为油松0.57<落叶松0.59<樟子松0.61<山杏0.62<杨树0.67;树高关联维数针叶树种0.53小于阔叶树种0.60,树种排序为落叶松0.41<油松0.56<山杏0.58<樟子松0.61<杨树0.62,基于两种维数,不同树种稳定性从强到弱依次为落叶松>油松>山杏>樟子松>杨树,与主成分分析法的稳定性评价结果一致。因此,针叶树种,尤其是落叶松具有较强的稳定性,是该地区生态环境恢复、树种优选的主要树种。

针阔树种人工林地表凋落物对土壤呼吸的贡献

了解地表凋落物呼吸对陆地生态系统碳循环研究具有重要意义。为了研究针阔树种地表凋落物对土壤呼吸的贡献,本文在京津风沙源地区选择林龄为10年的油松、杨树人工林,设置去除凋落物（no litter,NL）、覆盖凋落物（cover litter,CL）和自然状态（control,C）3种处理,利用Li-6400-09土壤呼吸测定系统对土壤呼吸速率以及地表5 cm土壤温度、土壤湿度进行观测。结果表明：1）凋落物的去除与覆盖显著改变土壤呼吸速率（P〈0.05）,油松、杨树人工林3种处理土壤呼吸速率年均值（μmol？m？2？s？1）分别为2.28、2.81、2.55和2.13、2.62、2.32,均为CL〉C〉NL（P〈0.05）;2）土壤呼吸对环境因子的响应产生地表凋落物贡献的季节性差异,土壤呼吸速率与地表5 cm土壤温度呈显著指数正相关关系（R2=0.54-0.88,P〈0.05）,但与地表5 cm土壤湿度不存在相关关系,油松和杨树CL、NL、C 3种处理土壤呼吸的温度敏感性指数Q10值分别为1.97、1.90、2.25和2.79、2.61、2.93,大小趋势均为NL。

冀西北山地华北落叶松和白桦林下枯落物水文特征

[目的] 探讨冀西北山区不同人工林枯落物持水特性的差异，为该地区森林水文循环和森林开发管理提供基础依据。[方法] 以冀西北张家口市崇礼山区的华北落叶松、白桦人工林为研究对象，在林下设置标准样地，测定枯落物层厚度和蓄积量，通过室内浸泡法测定持水特征。[结果] 华北落叶松和白桦林下枯落物层厚度分别为4.2，3.4 cm，枯落物蓄积量为10.90，4.92 t/hm^2；浸泡24 h后华北落叶松枯落物（未分解层和半分解层）总持水量为4 228.5 g/kg，白桦枯落物（未分解层和半分解层）总持水量为5 208.6 g/kg，二者的有效拦蓄量分别为14.06，8.85 t/hm^2。在整个持水过程中，华北落叶松、白桦林下枯落物持水量、吸水速率与浸水时间的变化规律基本一致，均在前4 h内持水作用较强，4～8 h后逐渐变缓，10 h后其持水量基本达到饱和；枯落物持水量与浸水时间存在对数曲线关系，而吸水速率与浸泡时间存在幂函数关系。[结论] 森林枯落物层发挥水文功能由持水能力和蓄积量共同决定，在森林经营管理过程中应充分考虑包括树种组成和搭配、林分密度等因子的影响。

日本沼虾体内RNA/DNA比值与其生长关系的研究

测定了白洋淀野生日本沼虾不同生长阶段的体长、体重以及肝胰腺和肌肉中RNA/DNA比值,通过回归分析拟合得到体重与体长、RNA/DNA比值与体长关系的数学方程.结果显示,体重与体长的关系可用幂方程(W=0.004 5L3.985 9,R2=0.98,P<0.01)来表示,而肝胰腺和肌肉中RNA/DNA比值与体长的关系则为指数式方程(RL=-0.225 3e0.74L,R2=0.968,P<0.01;RM=0.051 2e1.195 1L,R2=0.974,P<0.01),与体重关系为RL=1.592 4e0.821 5w(R2=0.969 9,P<0.01)和RM=1.198 9e1.330 5w(R2=0.981 3,P<0.01).RNA/DNA比值能较好指示日本沼虾的生长状况,为日本沼虾的生物学研究提供了重要的参考指标.

河北生态用地时空格局的地貌分异特征

生态用地是区域生态服务功能的主要供给者,对控制区域生态环境起到了关键作用,研究河北省生态用地时空格局的地貌分异特征可以为京津冀区域生态用地保护与优化、土地利用规划以及生态战略制定提供科学依据。基于1990年、2000年和2015年生态用地遥感解译数据和地貌数据,利用分布指数、信息图谱等方法,分析了河北生态用地时空格局的地貌分异特征。研究表明:①研究期间河北省生态用地在平原、台地和高原地貌类型区呈劣势分布,在丘陵、低山和中山地貌类型区呈优势分布;②研究期间林地在台地,其他生态用地在平原、台地、低山和中山地貌类型区空间稳定性极差;林地在平原,草地在高原,湿地在平原、台地、丘陵和低山,其他生态用地在丘陵和高原地貌类型区空间稳定性较差;各生态用地类型在其他地貌类型区空间稳定性较好;③研究期间生态用地变化图谱以稳定型为主,所占比重为86.75%,在平原、台地和高原地貌类型区呈劣势分布,在低山和中山地貌类型区呈微弱优势分布,在丘陵地貌类型区呈标准分布。河北生态用地空间分布、空间稳定性和变化图谱的地貌特征分异显著,制定生态建设战略规划时应充分考虑区域地貌特征。

半干旱地区不同森林类型土壤水分动态模拟

采用暖温带落叶阔叶次生林、油松人工林和华北落叶松人工林样地土壤水分的生长季内观测数据和其他辅助观测数据,检验了Georgakakos等提出的土壤水分模型在半干旱林地的适用性。结果表明,该模型用于模拟半干旱林地日尺度土壤水分动态具有一定的可信度,且能够较好的反映不同森林类型的水文效应。模型参数的敏感性分析表明,不同目标函数的参数敏感度信息反映了该模型"异参同效"现象不显著,模型结构不确定性也较小。各参数的敏感度结果揭示了各参数在降雨入渗、深层渗漏和蒸散部分中的控制作用。从模型模拟的土壤水分变化通量来看,油松人工林地实际年蒸散发量大于其他林地,落叶阔叶林地年入渗量大于其他林地,而3种森林类型林地深层渗漏所占生长季降雨量的比例都较小。研究半干旱地区多年生人工林土壤水分的情况,不仅有助于从根本上认清半干旱地区土壤-大气-植被连续体的复杂作用关系,也为半干旱地区树种选择及造林后的生态水文效应研究提供理论依据。

基于模糊物元法地表水质量评价

随着中国经济快速发展,污水及废料等污染物的过度排放,使我国大部分江河湖泊遭到了不同程度的侵蚀或污染,对地表水质量进行科学、客观的评价是非常必要的。文章根据地表水的特点,应用模糊物元法构建了地表水评价模型,采用超标加权法确定评价指标的权重,并且将构建的模型应用在滦河水系质量评价,通过应用反映构建的评价模型的评价结果更加科学合理。

“三权分置”下农地流转中农户土地权利发展与保护

如何立足于农户利益和农村农业发展,在农地流转中保护好农户土地权利是关系到农村稳定、农业进步、农民富裕的重要问题。文章分析了“三权分置”下农地流转中农户土地权利的财产性、权益性、社会保障性和发展性的发展和损失风险,提出了保护农户土地权利的对策和建议。

燕山南麓不同林龄板栗林碳储量及分配格局

选取燕山南麓不同林龄(4、8、12和16年)板栗林为研究对象,研究板栗林乔木层和土壤层碳储量及其分配格局随林龄的变化特征。结果表明,板栗林乔木层不同组分碳含量在429.6~465.4 g/kg之间;不同林龄树干碳含量之间有显著差异(P<0.05),且随林龄的增长呈降低趋势;不同林龄树根、树枝和树叶碳含量无明显差异;在人工经营措施下,土壤层(0~100 cm)碳含量随林龄增长呈先降后升的变化趋势,并且随土壤深度的增加而降低。4、8、12和16年板栗林乔木层碳储量分别是0.27、3.83、8.09和8.95 Mg/hm2,随林龄的增长呈显著增加趋势(P<0.05);除4年板栗林外,其他林龄不同组分碳储量大小排序表现为树干>树根>树枝>树叶。4、8、12和16年板栗林生态系统碳储量分别为60.055、49.523、58.727和67.528 Mg/hm2,其中土壤层占生态系统总碳储量的99.6%、92.3%、86.2%和86.7%。在板栗林经营过程中,生态系统碳储量随林龄增长呈先降低后增加的变化趋势,土壤层是板栗林生态系统的主要碳库。

空气质量综合评价模型构建及应用研究——基于河北省承德市空气质量评价指标

随着中国经济社会快速发展,空气污染加剧,对环境空气质量进行合理、有效的评价是非常必要的。本文回顾了空气质量评价发展历程,阐述了空气质量综合评价现状。应用熵权法确定评价指标的权重,将模糊评价方法与灰色聚类分析法进行结合,根据各污染物的特点构造不同污染物属于不同污染级别的隶属度函数,计算各种污染物属于不同污染级别的隶属度及加权隶属度,最后依据全部污染物属于不同污染级别确定区域空气质量综合评价结果。