河南省土壤侵蚀时空分异特征及土壤保持经济价值

掌握土壤侵蚀时空变化特征及其经济价值对流域综合治理和土壤保持功能的稳定发挥具有重要意义。现有研究通常采用多时相土壤侵蚀空间分布图的叠加和当量法来探讨土壤侵蚀的时空格局及其经济价值,往往忽视了土壤侵蚀的空间分异性和动态性。以河南省为例,基于RUSLE模型,通过降雨、土壤颗粒组成、土地利用类型、数字高程和遥感影像等数据确定模型中的参数因子定量分析2000-2020年区域内的土壤侵蚀时空分布特征,同时结合探索性空间数据分析ESDA和地理探测器方法探讨土壤侵蚀热点区域及其驱动因素,并采用替代成本法评估土壤保持功能及其经济价值。结果表明:1)河南省中轻度及以上的侵蚀面积整体呈减少趋势,在2015年达到最低;2)土壤侵蚀的空间分布与演化具有明显聚集效应,土壤侵蚀强度在空间上呈正相关分布(全局Moran’s I指数介于0.450-0.705),“高-高”聚集区面积显著减小,聚集趋势表现为总体减弱且小幅扩散,土壤侵蚀热点区主要分布在安阳、鹤壁、济源和三门峡4个市域;3)降雨和坡度是主要影响土壤侵蚀的环境因素(单因素解释力q值:77.7%-79.1%和43.7%-82.2%),3.28×10^(2)-6.43×10^(2)mm的降雨量和大于29.0°的陡坡均是土壤侵蚀的高风险区域,而植被覆盖度对土壤侵蚀过程有较强的抑制效果(单因素解释力q值:16.1%-19.4%;交互作用解释力q值:40.0%-83.9%);4)土壤保持经济价值波动明显,2000-2020年分别为8.36×10^(9)、8.21×10^(9)、9.26×10^(9)、3.52×10^(9)和7.17×10^(9)元。研究结果通过明晰区域土壤侵蚀现状及其驱动因素,可为提高土壤保持功能及其经济价值提供理论参考和决策依据。

内蒙古耕地景观生态风险评价及生态修复分区

诊断识别耕地面临的生态风险是开展耕地生态修复、保障耕地生态安全的先决条件。以“自然-社会-景观”多维度空间量化内蒙古耕地景观生态风险影响因子,通过空间主成分分析法完成耕地景观生态风险综合评价,以及各影响因子权重的量化;基于评价结果,分析生态风险空间聚集特征,识别生态修复重点区域并提出修复对策。结果表明:①内蒙古耕地景观生态风险是多因素共同影响的结果,耕地景观破碎化、工矿污染、水资源胁迫和生境质量差是主要的生态问题。②耕地斑块分布集中、局部斑块面积大且完整、或沿河流分布时,其景观生态风险较低;耕地斑块分布零散、局部斑块破碎或处于大面积耕地的边缘时,其景观生态风险较高。③耕地景观生态风险低值显著聚集于嫩江流域、西辽河流域、河套平原以及土默川平原西部,是显著的冷点区域;高值显著聚集于内蒙古南部,是显著的热点区域。将热点区域划定为重点修复区,建议实施耕地破碎化整治、农田生态基础设施建设、节水灌溉工程建设、退耕还林还草等生态修复工程;不显著区域划定为农田保育区,重点加强农田生态基础设施建设,扩大农业空间植被覆盖率;冷点区域划定为农业发展区,主要发展绿色农业,推进种养结合。

农田边界和有机生产对稻田节肢动物天敌和害虫多样性的影响

过去几十年间,为了满足不断增加的粮食需求而发展集约化农业,已成为导致全球生物多样性丧失的重要因素,由此引起的害虫生物控制等重要生态系统服务的下降严重威胁到了农业可持续发展。探究更加绿色、生物多样性友好的生产管理方式已成为农业生态学研究的重要内容。本文通过调查,分析了稻田边界植物群落结构对节肢动物群落分布的影响,探讨了有机农业生产和农田边界带管理对农田生物多样性和害虫生物控制服务的影响,为稻田可持续生产提供科学依据。本研究主要结果如下:1)本研究捕获节肢动物9531头,分属50个科。其中,天敌类群有28个科2653头(包括蜘蛛2253头,分属14个科41个种);害虫类群有18个科3971头,优势科为叶蝉科(Cicadellidae,84.01%)。2)毗邻花带的有机稻田天敌丰富度显著高于常规稻田和有机稻田,有机稻田天敌丰富度显著高于常规稻田,毗邻花带的有机稻田天敌多度也显著高于常规稻田。3)毗邻花带的有机稻田中,稻田边界田埂和与边界不同距离的稻田内部天敌多度和丰富度差异显著,其中天敌丰富度在距离为5m时显著高于20m,天敌多度在5m时显著高于0m。4)稻田内部及其边界田埂的天敌丰富度和多度及害虫多度均与稻田边界田埂地表植被盖度呈显著正相关。5)常规稻田中天敌/害虫多度比最高,可能是由于广谱杀虫剂杀死了大部分害虫;有机稻田中天敌/害虫多度比较低,其中不毗邻花带的有机稻田中最低,可能是由于有机稻田中害虫数量较高。研究表明,在地块内实行有机管理措施,同时在边界上构建野花带,可以有效地维持稻田天敌生物多样性,提高稻田天敌个体数量。但是,有效控制害虫多样性、提升天敌对害虫的控制,还需要更多植物和节肢动物相互关系的认识,通过“正确”植物物种的选择实现害虫生物防治功能提升。

河北省森林草原区主要草本植物功能群适宜分布预测

在森林-草原交错区阐明草本植物功能群随环境变化的响应及适宜分布格局,有利于揭示脆弱景观草本物种多样性的维持机制和制定保护策略。在对河北省塞罕坝保护区184个草本样方进行分层随机调查的基础上,按照光合作用途径进行了功能群的划分,并采用Climate AP气候模型和GIS空间分析技术生成了气候和地形因子20个,在此基础上,利用Max Ent模型进行了C_3和C_4功能群的潜在适宜分布模拟。结果表明,Max Ent模型预测精度较高,C_3、C_4受试者工作特征曲线下面积(AUC值)均超过0.8;在研究区C_3植物适宜分布较广,占研究区总面积的61.99%,而C_4植物分布相对分散,占研究区总面积的19.12%;影响C_3植物分布的主要环境因子包括:极端最高温、冬季平均降雪量、>5℃积温、年平均气温和最冷月均温,影响C_4植物分布的主要环境因子包括:极端最高温、>5℃积温、年平均气温、年均降水量和冬季平均降雪量等。结果表明在研究区C_3草本植物潜在适宜分布在冷凉湿润的环境中,而C_4草本植物则更适宜生长在高温及干燥的环境中。随着全球变暖的进一步加剧,C_4草本植物的适宜分布范围将会进一步增加。

中国农业生物多样性保护主要政策、措施回顾及2020年后展望

农业生物多样性是生物多样性的重要组成部分,可提供人类可持续发展所需的多种生态服务,但公众对于其重要性的认识远不及自然保护。作为全球生物多样性最为丰富之一、最早加入《生物多样性公约》及重要的农业国家,中国进一步加强农业生物多样性保护,对履行公约及推动农业可持续发展具有重要意义。该研究回顾了过去几十年中国农业生物多样性保护政策的发展过程、具体措施及成效,指出中国农业生物多样性的保护程度逐年加强,在种质资源保护、渔业资源保护、牧业资源保护、外来物种入侵防治方面开展了很多工作,并取得一定成效,但是仍然面临生境退化和破坏、外来物种入侵、遗传资源锐减、环境污染、气候变化等威胁。鉴于2020年后农业生物多样性保护在全球生物多样性保护中的受重视程度增加,笔者对于中国如何进一步加强农业生物多样性保护提出了6个方面的建议,包括:建立农业生物多样性调查和监测体系;建立农区生物多样性保护的国家计划,整合农业多样性保护、生态修复和农业可续发展,推动多目标的协同实现;推动建立完善的农业生物多样性保护政策、法律和生态补偿措施;完善针对外来物种防控的法律和政策;加强农业生物多样性保护利用的方法和技术研究;加强科普教育和推动公众参与。

农业相关“爱知生物多样性目标”实施进展分析

农业是全球景观和土地利用变化的主要驱动力,其不合理使用造成的生境丧失对生物多样性造成巨大威胁。国际《生物多样性战略计划》“爱知目标(Aichi Biodiversity Targets)”的实施是推动全球生物多样性保护的重要举措,其中目标7提到的农业可持续利用与农业生物多样性保护直接相关,同时目标1、4、5、8、13、14、15、18也促进了目标7的实现,掌握和评估相关“爱知目标”的进展状况,是调整、修改和确定全球农业生物多样性目标的关键。该研究以农业相关“爱知目标”为基础,统计所有提交《生物多样性公约》(Convention on Biological Diversity,CBD)秘书处的缔约方目标进展信息,对比分析各大洲或农业大国的进展情况。结果表明,亚洲、非洲、南美洲的完成情况总体较好,高于全球各目标的完成水平,而北美洲和欧洲完成情况则低于全球平均水平;选择的7个国家中,南非和中国完成情况较好,印度和巴西次之,法国、德国、加拿大靠后,总体表现出和大洲相似的趋势;目标总体有进展,但是仍无法有效实现农业生物多样性的保护。通过分析目标的进展情况和问题,研究提出从有差异地制定目标、增加新的可量化目标、设定新的技术指标、加强交流和合作4个方面入手完善农业生物多样性指标的制定思路,以期为《生物多样性公约》第十五次缔约方大会(Fifteenth Meeting of the Conference of the Parties,COP15)农业相关目标和指标的制定提供科学依据。

河北省森林草原区草本植物叶功能性状种间和种内变异

探索植物种间和种内功能性状之间联系或权衡,对于理解植物对环境的适应策略和群落构建过程具有重要的意义。以河北省塞罕坝保护区草本植物为研究对象,采用分层随机抽样的方法,调查了184个草本样方(1 m×1 m),测量了草本植物5个主要功能性状(叶绿素质量分数、比叶面积、叶片干物质质量分数、叶氮质量分数、叶磷质量分数),选取物种多度较高的优势种23种(C3植物13种,C4植物10种),进行植物功能性状种间和种内变异分析。结果表明:5个功能性状在C3和C4草本植物之间均存在显著差异(P<0.01),C3植物的叶绿素质量分数、比叶面积、叶氮质量分数、叶磷质量分数均大于C4植物。C3和C4植物的叶绿素质量分数和比叶面积种内变异系数较大。相对于C3植物,C4植物功能性状种间变异系数总体较大表现出更高的可塑性。C3和C4植物一些功能性状在种间表现出的相关性和差异性要高于种内水平,但是种内变异系数为15%~40%,在进行相关植物功能性状研究时同样不可忽视。

基于管理者偏好的京郊农场生态景观建设与优化对策

为更好推动农场生态景观建设及相关鼓励政策的制定提供科学依据,对京郊46家果园农场(35家有机果园,11家常规果园)进行调研,以期了解当前经营性农场生态景观现状特征及农场管理者的认知态度、景观偏好和参与生态补偿意愿。结果表明:多数农场建设偏重生产、对景观和生态考虑甚少,景观效果较差;有机农场管理者对生态用地的了解程度显著高于常规农场,但这2类农场的管理者均有通过生态景观建设来获得多种服务的意愿;超过50%的农场管理者偏向于建设花草类生态植被,并倾向于将其建设在农场边界或田块之间以减少占用耕地;90%以上的农场管理者有参与生态补偿的意愿,并希望由政府提供5年以上的资金补贴;农场类型和管理模式影响生态景观建设参与面积的选择,有机农场、企业或合作社经营性农场更能够接受占用超过5%的土地面积建设生态景观。因此,强化农场管理者生态理念和技术培训,以政府作为主要补偿来源提高对花草类生态用地的生态补偿,将有助于推动生态农场生境景观建设和生态系统服务的提升。

塞罕坝自然保护区主要植被类型动态及其驱动力

为探讨塞罕坝自然保护区植被景观动态变化规律及其驱动机制,本文基于3期Landsat TM影像数据(1989、2000和2013年),应用随机森林分类算法和Logistic回归模型,借助土地动态度指标,分析了1989—2013年研究区各植被类型的变化及引起其变化的驱动因素.结果表明:1989—2013年间,灌木林所占比例较小;研究区植被景观变化的主要特征是灌木林的迅速减少和人工林的持续增加,草地和天然次生林变化不明显;不同时期影响各植被类型变化的驱动因素不同,1989—2000年,社会因素如距道路距离、造林总投资是影响各植被类型变化的主要因素,2000—2013年,随着"天保工程"的实施以及自然保护区的成立,自然因素如高程、坡向的影响逐渐加强;社会活动主导了研究区的植被景观动态,而自然因素在一定程度上决定了植被类型的分布格局.