湘潭锰矿废弃地栾树人工林微量元素生物循环

对湘潭锰矿废弃地5年生栾树人工林中8种微量元素的含量、积累、空间分布和生物循环进行了研究。结果表明:林地土壤中,各微量元素含量顺序为:Fe>Mn>Zn>Pb>Ni>Cu>Co>Cd,且Fe、Mn、Co、Cd含量随土层深度的增加而增加。枯枝落叶层中,仅Mn和Co从半分解到已分解阶段向土壤中转移,其他元素在分解过程中都出现了不同程度的富集。栾树各器官微量元素含量顺序为:叶>枝>细根>皮>粗根>大根>根头>干,各微量元素总含量顺序为:Mn>Fe>Zn>Pb>Cu>Cd>Ni>Co。林分微量元素总贮量为15.272kg/hm2,其中干和枝贮存量最高,占总贮存量的54.204%,各器官微量元素贮存量顺序为:枝>干>叶>皮>根头>大根>粗根>细根;林分微量元素吸收量为5.255kg·hm-2·a-1,存留量为2.504kg·hm-2·a-1,归还量2.751kg·hm-2·a-1,总利用系数为2.394,循环系数为3.138,周转期为11.203a。栾树对土壤中Mn的吸收和富集能力强,维持生长所需量较多,循环强度较大和周转期较短,而且林分对养分的稳定性和自我调节能力强有利于林地生产力维持。因此,栾树可作为锰矿区废弃地植被修复的优选树种。

湘潭锰矿废弃地栾树人工林微量元素含量及分布特征

采用野外采样和室内分析相结合的方法,研究了湘潭锰矿废弃地5年生栾树人工林各组分微量元素含量、积累与空间分布特征。结果表明:土壤中微量元素含量顺序为Fe>Mn>Zn>Cu,除Fe的含量随深度增加而递增外,其它元素的含量随深度增加而变化规律性不明显;草本层和死地被物层微量元素含量顺序均为Mn>Fe>Zn>Cu;栾树各组分微量元素含量顺序为树叶>树枝>细根>树皮>粗根>根头>大根>树干,地上部分与地下部分微量元素含量排序均表现为Mn>Fe>Zn>Cu,且地上部分总含量要远高于地下部分;栾树人工林微量元素总积累量为165 837.14 kg/hm2,空间分布表现为土壤层>乔木层>草本层>死地被物层>灌木层;乔木层和林下植被层微量元素积累量排序为Mn>Fe>Zn>Cu,死地被物层和土壤层微量元素积累量排序为Fe>Mn>Zn>Cu;栾树对不同微量元素的生物吸收系数存在明显差异,其中对Mn和Fe元素的生物吸收系数最高,分别为0.08和0.05,Zn和Cu的分别为0.01和0.001,这表明栾树对Mn和Fe这2种元素具有较高的富集能力。

栾树林对湘潭锰矿废弃地土壤碳氮含量的影响

土壤有机碳和氮素是植物生长所必须的营养元素，也是土壤养分和生态系统中的关键生态因子，是陆地碳库和氮库的重要组成部分，其含量多少将会直接影响土壤中微生物数量和凋落物的分解速率（Nasholm et al．，1998；Dormaar et al．，1990；任书杰等，2006）。土壤有机碳和氮素的变化与土地利用／覆盖密切相关，地表植物群落的变化，往往会造成土壤碳和氮分布格局的变化，进而影响整个生态系统的稳定性和可持续性（刘全友等，2005）。

贵阳市4种森林类型土壤氮矿化的研究

2011年11月,采用树脂芯原位测定法,对贵阳市4种不同森林类型(马尾松林、杨树林、樟树林、刺槐和梓木林)土壤氮矿化进行了研究,系统分析了不同森林类型土壤氮素矿化水平。结果表明:4种森林类型土壤铵态氮和硝态氮含量均随管筒培养时间延长而递增,硝态氮含量大于铵态氮含量;几种森林类型管筒内土壤铵态氮和硝态氮含量增加量、氮素矿化量差异较大,大小排序均为樟树林>马尾松林>杨树林>刺槐和梓木林;铵态氮和硝态氮增加量分别为11.65、8.79、7.18、6.33 mg.kg-1,29.29、21.27、19.55、12.86 mg.kg-1;不同林型树脂吸附中硝态氮含量差别较大,造成平均氮净矿化量差异较大,顺序是刺槐和梓木林>杨树林>马尾松林>樟树林,分别为71.47、37.42、35.02、26.75 mg.kg-1,平均氮净矿化速率分别是2.38、1.33、1.24、0.89 mg.kg-1d-1。

湘潭锰矿栾树叶片和土壤N、P化学计量特征

湘潭锰矿区废弃地是一个典型的退化生态系统,针对矿区废弃地植被恢复中3个不同林龄的栾树林(3年生、5年生和9年生),测定了林木叶片以及相应土壤的N、P含量,综合分析了不同林龄土壤和林木叶片的化学计量特征。结果表明,随着年龄的增长土壤中N含量呈递增趋势,而P含量为递减趋势,在3个林龄中均表现出显著性差异;3个林龄叶片的N、P含量以及N∶P比值差异显著,N、P含量在年龄增长梯度上表现为降低,而N∶P比值却表现为升高;3个林龄叶片中N含量与N∶P比值之间表现出显著正相关,而P含量与N∶P比值之间却为显著负相关关系;土壤中N、P含量与叶片N∶P比值之间分别存在显著正相关和负相关关系。通过对3个林龄叶片和土壤N、P含量及化学计量特征研究,发现P很有可能成为湘潭锰矿退化生态系统植被恢复过程中植物生长的限制性因子。研究结果可为矿区废弃地植被恢复和经营管理以及森林可持续发展提供科学依据。

长沙市4种人工林生态系统碳储量与分布特征

采用标准地调查和生物量实测方法,研究了长沙市区4种人工林生态系统生物量、碳储量及其分布特征。结果表明:马尾松林、杉木林、毛竹林和杨树林生态系统生物量分别为135.390、100.578、64.497、63.381 t/hm^2;林下植被及死地被物层分别为18.374、22.321、1.847 t/hm^2和2.602 t/hm^2。乔木层林木各器官含碳率为0.405—0.551 g C/g,林下植被层为0.421—0.518 g C/g,死地被物层为0.230—0.545 g C/g,土壤层有机碳含量为15.669—19.163 g C/kg。4种人工林生态系统总碳储量为208.671、176.723、149.168 t/hm^2和164.735 t/hm^2,其中植被层为32.789—67.8661 t/hm^2;死地被物层为0.394—6.163 t/hm^2;土壤层为134.642、116.911、115.985 t/hm^2和126.860 t/hm^2。4种森林年净固碳量为15.167 t hm-2a-1,固定CO_2量55.602 t hm-2a-1。研究结果可为深入研究城市森林碳平衡提供基础数据。

湘潭锰矿废弃地不同林龄栾树人工林碳储量变化趋势

对湘潭锰矿区废弃地植被恢复区的3年生、5年生和9年生栾树林,进行了不同时间序列栾树林生物量和碳储量的时空变化研究。结果表明:随着林龄的增长,林木和各器官生物量增加,树干生物量所占比例逐渐增大,林下植被层生物量随林龄增长而增加,且以草本植被为主;不同林龄栾树人工林乔木层碳含量在0.51—0.53gC/g之间,并高于林下植被层碳含量;不同林龄林地土壤层碳含量变化范围为0.01—0.03gC/g,同一林龄不同深度土层碳含量没有显著差异,相同深度不同林龄土层碳含量存在差异;3年生、5年生和9年生栾树碳储量分别为:1.66、18.32和49.87t/hm2,随林龄增长而增加,其中树干碳储量贡献率最大,所占比例由3年生的27.71%增长到9年生的43.43%;不同林龄栾树林生态系统总碳储量分别为77.76、101.63和149.86t/hm2,其中土壤层碳储量变化范围为76.09—99.93t/hm2,占总储量的66.68%—97.85%,死地被物层碳储量为0.01—0.04t/hm2,占总储量0.001%—0.02%,植被层碳储量为1.67—49.89t/hm2,占总碳储量的2.15%—33.29%,植被层中乔木层为1.66—49.87t/hm2,占植被层碳储量的99%以上。各林龄栾树林生态系统碳储量空间分布序列为土壤层>植被层>死地被物层。研究结果可为我国矿区植被恢复地的森林资源和碳汇管理提供科学依据。

桃江县不同年龄毛竹林土壤有机碳和全氮积累特征

碳和氮是森林生态系统的重要组分,也是维持其结构和功能的两个重要元素。本研究以桃江县不同年龄(1年生,3年生,5年生)毛竹林为研究对象,对其土壤容重、有机碳和全氮特征进行研究。结果表明,不同年龄毛竹林地土壤容重在1.003～1.268g/cm3之间,土壤有机碳和全氮含量在年龄梯度上逐渐增加,但随着土层深度的增加,不同年龄土壤有机碳和全氮含量均逐渐下降;不同年龄毛竹林土壤有机碳储量分别为117.339、124.901、138.978 t/hm2,土壤氮储量分别为8.180、9.181、10.266 t/hm2,均随着年龄的增加而增大。不同生长阶段,土壤有机碳的积累速率要明显高于全氮。在土壤剖面上,土壤有机碳和全氮的积累速率出现非一致性的变化。

气候与土地利用变化对粤港澳大湾区增强型植被指数时空变化影响

为了解粤港澳大湾区植被生长态势变化及气候与土地利用变化对植被生长的影响,基于MODIS-EVI数据、气候数据和土地利用类型数据,采用趋势分析、相关分析和响应分析,探讨粤港澳大湾区2001—2018年生长季植被EVI时空格局演变规律及其与平均气温、累积降雨量和土地利用变化的关系。结果表明:(1)2001—2018年粤港澳大湾区年EVI均值呈中心区和东南区向东北、西北和西南方向递增的趋势。年均增加速率约为0.003 EVI/年。从未来变化趋势看,大部分区域EVI在未来呈下降趋势;(2)EVI与平均气温和累积降雨量总体呈正相关关系,但EVI与降雨的相关性大于EVI与平均气温的相关性,EVI对气温和降雨总体呈正响应,其响应均值分别为0.009 EVI/℃和0.003 EVI/100 mm;(3)土地利用变化对EVI产生显著影响,其中城市扩张对EVI产生极显著负效应(P<0.0001),而生态恢复对EVI表现为极显著正效应(P<0.0001),且城市扩张对EVI的影响远高于生态恢复对EVI的影响。研究结果可为分析粤港澳大湾区生态系统变化、生态系统恢复、城市生态规划及生态文明建设提供参考。

粤港澳大湾区植被CUE变化及与气候变化的关系

基于MOD17数据,采用趋势分析和相关分析法,研究了2000~2019年粤港澳大湾区植被生产力和植被碳利用率(CUE)变化及其与气候变化的关系.结果表明,粤港澳大湾区总初级生产力(GPP)和净初级生产力(NPP)均值分别为1.80和0.89kg·C/m^(2),呈中部低四周高的空间格局,CUE均值为0.51,呈中部和东南部略高于四周的空间格局;GPP和NPP总体呈增加趋势,其年际变化率均值分别为0.01和0.001kg·C/(m^(2)·a),GPP年增长率远高于NPP年增长率,不同植被类型GPP和NPP也呈增加趋势.植被CUE则呈逐年下降趋势,其年际变化率均值为-0.002a-1,由于气候因子变化对光合作用速率和呼吸作用速率产生的不同程度影响,从未来发展趋势看,68.22%的区域表明CUE仍呈下降趋势,植被碳固定能力减弱;不同植被类型CUE存在差异,其中农田CUE平均值最高,为(0.511±0.014),森林和草地CUE分别为(0.500±0.019)和(0.501±0.020),从变化趋势看,不同植被类型CUE呈极显著下降趋势(P<0.01);GPP与气温、累积降雨和累积净太阳辐射量总体呈正相关关系,其所占比例分别为94.52%、53.36%和90.58%,NPP与气温、累积降雨和累积净太阳辐射量总体上也表现为正相关关系,其所占比例分别为86.86%、71.10%和85.97%.然而,CUE与气候因子的关系却有所不同.CUE与气温和累积降雨呈正相关关系,但与累积太阳辐射呈负相关关系,不同植被类型GPP、NPP和CUE与气温、累积降雨量呈正相关关系,GPP和NPP与累计净太阳辐射呈正相关关系,但CUE与累积太阳辐射却呈负相关关系.

不同年龄毛竹林养分分布及生物循环特征

毛竹林是我国重要的森林资源类型,由于片面追求经济效益,许多竹阔混交林被改造为纯林,造成其土壤质量和立地生产力不同程度退化。因此研究毛竹林生产力和营养元素循环特征,对保持毛竹林持续生产力具有重要意义。以湖南桃江县桃花江林场毛竹林作为研究对象,将同一年龄毛竹的株数占据60%以上林地的标准划分各年龄段毛竹林,并研究不同年龄(1年,3年和5年)毛竹林生态系统营养元素含量、积累和分布格局以及生物循环特征。结果表明:竹林层营养元素平均含量均以N和K含量最高,Ca和P较低,各营养元素在毛竹不同器官的含量存在差异且随竹龄变化而变化;因毛竹林年龄不同,死地被物各层次的营养元素含量不同,并且同一年龄毛竹林亦随层次不同而异;土壤层N、P、K元素随着土层深度的增加而递减,Ca则随土层深度增加而增加。竹林层营养元素总积累量为338.31-1104.72 kg/hm^2,死地被物层为37.69-46.94 kg/hm^2,土壤层为56952.67-63783.22 kg/hm^2。不同年龄毛竹林生态系统营养元素年吸收量为237.41-338.3 kg/hm^2,归还量为20.84-86.47 kg/hm^2,存留量为216.57-267.05 kg/hm^2,利用系数为0.27-1.00,循环系数为0.09-0.25,周转时间在6.17-40.33年之间。

粤港澳大湾区生态文明共建机制研究

粤港澳大湾区建设是习近平总书记亲自谋划、亲自部署、亲自推动的国家战略。本文经过全面梳理粤港、粤澳、港澳和粤港澳三方环保机制现状,尚不能满足粤港澳大湾区建设对粤港澳生态文明合作提出的新需求。因此,本文在借鉴国际三大湾区、五大湖区和多瑙河流域生态环境共建经验的基础上,对完善粤港澳大湾区生态文明共建机制提出了推进成立高规格共建决策平台、协调统一的制度体系、共建科技支撑体系和共建基金等四个建议。

气候与土地利用变化对粤港澳大湾区NPP的影响

植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是陆地生态过程中的重要参数,是全球碳循环的关键环节。本研究采用Carnegie-Ames-Stanford Approach(CASA)模型反演粤港澳大湾区NPP,探讨其时空格局变化规律及其与气候和土地利用变化的关系。结果表明,2001-2018年粤港澳大湾区年NPP均值为0.89 kg·C·m^(-2),空间分布上呈现由中心区和东南区向东北、西北方向递增的趋势。随时间变化,NPP总体呈现增加趋势,其速率约为0.001 kg·C·m^(-2)·a^(-1);从NPP未来变化趋势看,大部分区域NPP未来呈下降趋势。NPP与平均气温、累积降雨总体呈正相关关系,但NPP与累积降雨的相关性大于NPP与平均气温的相关性;总体而言,NPP对平均气温和累积降雨的变化呈正响应,其响应均值分别为0.007 kg·C·m^(-2)·a^(-1)·℃^(-1)和0.0001 kg·C·m^(-2)·a^(-1)·(100 mm)^(-1)。土地利用变化对NPP产生显著影响,其中城市扩张对NPP产生极显著负效应(P<0.0001),而生态恢复对NPP产生极显著正效应(P<0.0001),且城市扩张对NPP的影响远高于生态恢复对NPP的影响。研究结果可为理解NPP对气候变化的响应提供参考,同时为粤港澳大湾区生态系统修复、空间规划和生态文明建设提供理论依据。

粤港澳大湾区生态环境一体化协同管理模式研究

引领国家创新绿色发展,共建宜居宜业宜游的优质生活圈,建设生态美丽湾区,提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的美好生活需要,支撑推动高质量发展,这是粤港澳大湾区建设的核心要求和应有的使命担当。现有环保合作机制仍不适应全面支撑粤港澳大湾区生态文明共建,应基于粤港澳大湾区生态环境管理的现实需求,在"一国两制"的基础上,深化粤港澳生态环境合作,探索区域生态环境一体化协同管理模式。本文探讨的主要内容有:凝聚共识,建设美丽生态粤港澳大湾区成为共同目标;建立粤港澳大湾区生态环境协同决策平台;构建协调统一的粤港澳大湾区环境管理制度体系;构建粤港澳大湾区生态环境协同管理保障机制。