山水林田湖草健康发展时空异质性及其驱动力——以广西北部湾经济区为例

深入评估典型资源要素生态健康的时空异质性及其社会经济自然驱动机理,对实现可持续发展目标具有重要意义。然而,探究区域山水林田湖草(海)健康发展时空异质性及其驱动力的研究案例较少。广西北部湾经济区覆盖内陆与沿海6市,定位为生态环境综合治理先行区。以此为研究区,运用正态云模型、Dagum基尼系数、主成分分析和时空地理加权回归等模型,在综合评价的基础上,分析其2005—2020年山水林田湖草(海)健康发展的时空异质性,并依据系统论深入解析驱动力。结果表明:(1)除北海市的山水林田湖草(海)为亚健康外,其他均为健康状态,经济区内陆3市健康指数的基尼系数(0.095)高于沿海3市(0.016),存在时空非均衡性,超变密度(46.71%)和市域间差异(44.93%)是主要原因;(2)影响健康发展的驱动因子主要为:城镇土地利用率(0.427)>城乡居民可支配收入(0.397)>年均降水量(0.377)>房地产开发投资规模(-0.333)>建成区绿化覆盖度(0.261);(3)影响健康发展的驱动要素表现为:土地投入程度(0.611)>土地利用程度(0.442)>经济城镇化(-0.393)>自然条件(0.23),各因素均存在时空非平稳性。研究表明土地集约利用、城镇化发展和自然环境条件是广西北部湾经济区山水林田湖草(海)健康发展的主要驱动力,表现为自然环境条件起基础保障、土地集约利用起正向促进、经济城镇化起负向抑制的作用机理,提高城镇土地利用率、提升城乡居民可支配收入、扩大建成区绿化覆盖度并控制房地产开发规模是促进健康发展的关键抓手。

中国南北过渡带地理结构与范围研究

东西向横穿中国中部的昆仑—秦岭巨型构造系使得我国自然环境产生了巨大的南北分异,但目前对于中国南北分界线的位置和南北过渡带范围的划分仍存在争议。本文对秦巴山地和江淮地区的自然地理结构与范围进行了深入的分析,从而确定了中国南北过渡带的范围和性质。研究表明,中国南北过渡带由西部的秦岭—大巴山系和东部的江淮低山平原两部分组成,以地带性的常绿落叶阔叶混交林为主要标志,与之对应的主要气候指标是最冷月均温0~4℃、极端最低气温为-10~-20℃;秦岭南坡下部常绿阔叶树种的出现不是亚热带开始的标志,而是南北植物交错区的开始或者严格意义上南北过渡的开始;江淮地区具有明显的夏季高温、冬季低温的特点,冬季气候指标比夏季温度指标更具控制作用;秦巴山地的存在和江淮地区冬季低温是我国南北过渡带形成的主要原因,从而发育了长约1750 km、平均宽度400 km、面积约70万km2的中国南北过渡带。南北过渡带的概念比南北分界线和北亚热带的提法更能够反映秦巴山地和江淮地区的自然地理特点,也更能体现我国自然地理格局的独特性质,对于认识中国地域系统结构与功能具有更重要的科学意义。

2017-2018年河南宝天曼天然栎林碳水通量观测数据集

基于微气象学理论的涡度相关通量观测技术,直接测定了亚热带暖温带过渡区天然栎林生态系统尺度的生产力、能量分配和水分利用等功能和过程,为研究森林生态系统碳水循环过程机理提供了重要的数据基础。本研究选取位于河南宝天曼森林生态站的天然栎林作为研究对象,使用涡度相关系统和环境梯度系统进行长期定位观测,并对2017年1月至2018年12月的监测数据进行了整理、质量控制和分析。本数据集包括空气温湿度、土壤温湿度、风速、风向、光合有效辐射、向上/向下的短波辐射、向上/向下的长波辐射、净辐射、显热通量、潜热通量和碳通量等观测指标,形成了半小时、日尺度、月尺度和年尺度的数据产品,以期为研究亚热带-暖温带过渡区典型森林生态系统对气候变化的响应和适应及其机制提供数据基础。

藏北地区高寒草甸和高寒草原过渡带与干湿变化关系研究

基于藏北地区植被类型图、1990-2019年叶面积指数(LAI)、气象数据,对比分析了藏北地区高寒草甸和高寒草原过渡带与干湿界线(以干湿指数1.5等值线作为划分半湿润区和半干旱区的分界线)、400 mm等降水量线之间的关系,并探讨了植被分布对不同干湿界线的响应特征。研究结果表明,藏北地区从东南往西北降水量减小,干湿指数增大,地表由湿到干演变,1990-2019年降水量以增多为主,干湿指数则以减小为主,呈湿润化趋势;植被年LAI值显著增加,表明30年间植被生长环境得到改善,且高寒草甸的改善程度高于高寒草原;干湿界线与高寒草甸、高寒草原过渡带的一致性较高,表明干湿指数能更好地表征藏北地区植被分布状况,而400 mm等降水量线整体偏西;干湿界线以东LAI多大于0.6,400 mm等降水量线以西LAI多小于0.1;从年LAI值、年降水量、年干湿指数三者间的相关性分析来看,大部分地区降水量增加,地表状况偏湿均有利于植被活动。

阿尔泰山哈巴河林区草地群落物种组成及多样性研究

【目的】探讨不同草地类型群落间物种多样性的变化特征及其生物量与物种多样性各项指数的关系,为哈巴河地区畜牧业的健康发展提供基础数据,为该地区草地资源的可持续利用和畜牧业发展提供参考。【方法】以阿尔泰山哈巴河林区4种草地类型为对象,通过野外采样及对样本进行处理,计算植物群落物种多样性,分析各草地类型群落的物种组成及物种多样性变化特征,探讨生物量与物种多样性间的关系。【结果】1)共调查植物有18科33属39种,科属组成较分散,植物群落结构简单,荒漠草原与山地草甸草原间相似性系数小,异质性大,山地草原与山地草甸草原间相似性系数大,异质性小。2)各草地类型群落间的生物量、多样性各项指数存在明显差异,山地草原的丰富度优于其他草地类型,山地草甸草原的物种优势度和多样性情况最好,山地草甸的均匀度较好。3)草地生物量与多样性各项指数具有非线性相关关系,山地草原和山地草甸的群落生物量与Simpson指数、Shannon-Wiener指数呈极显著相关(P<0.01),山地草甸草原与各项指数均存在显著相关(P<0.05)。4)群落物种多样性的垂直变化表现出一定的规律性。【结论】不同草地类型群落的生物量、多样性各项指数差异明显,草地生物量与多样性各项指数存在非线性关系,群落物种多样性的垂直变化表现出一定的规律性,其中草地群落间Simpson指数和Shannon-Wiener指数变化趋势基本一致,表现为先上升后下降,变化幅度大,而Margalef指数和Alatalo指数随海拔垂直变化趋势不一致且幅度不明显。

江西省生态文明试验区林草改革实践与发展对策研究

江西省以生态文明试验区建设为契机,在林草改革实践中不断探索,使绿水青山产生了巨大的生态效益、经济效益和社会效益。为进一步总结江西省林草改革实践中取得的创新成果,在参与国家林业和草原局关于江西省生态文明试验区林草改革举措和经验模式调研基础上,以江西省在林草方面的一些改革举措为切入点,总结了江西省依托政策优势,在场外造林、林权收储、湿地资源管理等方面做出的机制创新,以及通过创新举措,江西省生态文明试验区建设所取得的建设成效。同时,根据实地调研情况,分析了部分创新举措在实践中面临的挑战,并提出了改进的对策。

农牧交错带草地植被的水土保持作用研究

在农牧交错带以小麦地为对照,研究退耕建植草地植被及天然草地植被的水土保持作用。结果表明,退耕建植草地植被可以明显减轻土壤风蚀程度,并有利于土壤在雨季对降水的蓄积;天然草地植被与农田植被相比,可以较好地减轻水蚀的发生。

草地开垦对土壤动物多样性与功能群结构的影响

在中国科学院奈曼沙漠化研究站附近,选择耕作10年和20年农田为研究对象,以周围封育草地为对照,采用手拣法调查了不同类型样地土壤节肢动物群落组成与生物量,并依据食性差异对土壤节肢动物功能群进行了划分,旨在分析草地开垦活动及耕作时间对土壤动物群落结构的影响。研究结果表明,(1)草地开垦降低了土壤节肢动物个体数、丰富度、多样性和生物量,尤其对个体数与丰富度的影响较大(p<0.05),而农田耕作时间对土壤节肢动物群落多样性与生物量的影响较小(p>0.05);(2)草地开垦降低捕食性和植食性动物类群的个体数和丰富度,尤其对捕食性类群的个体数影响较大(p<0.05),而农田耕作时间产生的影响较小(p>0.05);(3)捕食性类群生物量表现为草地和耕作10年农田显著高于耕作20年农田(p<0.05),而草地开垦与耕作时间对植食性类群生物量的影响相对较小(p>0.05);(4)基于个体数、丰富度和生物量的不同类型样地间功能群营养级关系(捕食性:植食性)均无显著差异性(p>0.05);(5)草地开垦对土壤节肢动物多样性和功能群数量特征产生负向作用,而农田耕作时间对土壤节肢动物多样性的影响较小,草地开垦与耕作时间对功能群营养级关系影响相对较小,而耕作时间对捕食性类群生物量分布的影响较大。

1982—2012年北半球荒漠草原过渡带植被物候特征及其与气候因子的关系

基于GIMMS(global inventory modeling and mapping studies)NDVI 3g数据,在提取北半球荒漠草原过渡带每年植被物候期的基础上,研究了1982—2012年物候期的时间演化趋势及空间分异特征,并结合全球气候再分析资料,探讨了物候变化的气候驱动因素。结果表明:在1998年之前,荒漠草原过渡带植被物候期变化地区间差异较大,而在1998年之后,北半球荒漠草原过渡带生长季结束期整体提前,平均提前0.41 d/a;同时,除萨赫勒以外的各地区植被生长季长度普遍缩短,平均缩短0.88 d/a。植被物候期与气候因子的相关分析发现,荒漠草原过渡带植被物候变化受气候变化影响显著,且空间差异明显。在中高纬度地区,气温是限制植被活动的关键因子,温度升高可以促进生长季开始期的提前,而降水增加则会妨碍植被生长;在较低纬度地区,水分是影响植被活动的关键因素,高温造成的水分亏缺会导致植被生长季缩短。从植被物候期对各气候因子响应的时滞性来看,荒漠草原过渡带植被的物候期对气温变化的响应最迅速,对蒸散的响应存在一定的滞后性,而对降水的响应不存在时滞差异。

农牧交错带人工种草对土壤磷素有效性的影响

在北方农牧交错带,选择种植4年的多年生人工草地,即扁穗冰草、草地雀麦、无芒雀麦、羊草和紫花苜蓿草地,研究了人工种草对土壤磷素有效性的影响。结果表明,人工种草后土壤总有机碳含量接近天然草地水平,而人工草地土壤全磷含量、Ca-P含量显著低于天然草地,且速效磷含量均在3 mg/kg以下。人工草地土壤无机磷占全磷的比例显著低于天然草地,且人工草地土壤O-P无法检测出含量(除扁穗冰草草地)。相关分析表明土壤速效磷含量与土壤各形态无机磷均呈显著正相关关系,说明在磷素较低的石灰性土壤中,各形态无机磷都是植物所需磷素的重要来源。

农牧交错带退耕还草对耕作层土壤磷、钾含量的影响

在农牧交错带以小麦为对照,研究退耕还草对土壤磷、钾含量的影响。结果表明,退耕还草后,土壤0～20cm速效磷、钾含量均高于小麦地。冰草和无芒雀麦能较好地提高土壤速效磷和速效钾的含量。老芒麦与无芒雀麦混播(3∶1)可以明显提高土壤速效磷含量。无芒雀麦与冰草混播(3∶1)可以较好地提高土壤速效钾含量。

农牧交错带退耕还草对土壤淀粉酶和脲酶活性的影响

在农牧交错带以小麦为对照,研究退耕还草对0～20cm土壤淀粉酶和脲酶活性的影响。结果表明:退耕还草后,草 地土壤淀粉酶和脲酶活性都显著高于小麦地;冰草和无芒雀麦草地土壤淀粉酶活性和脲酶活性最高;老芒麦+冰草(1∶ 3)对改善土壤淀粉酶的效果较好;老芒麦+冰草(1∶1)提高土壤脲酶活性的作用较大;随着利用年限的增加,老芒麦草 地土壤淀粉酶活性和脲酶活性均呈先增加,后降低的趋势。

抚仙湖流域山水林田湖草生态保护修复思路与实践

抚仙湖流域是我国西南地区和珠江流域重要的生态屏障,是我国“两屏三带”生态安全战略格局的重要组成部分,其生态安全对于保障珠江流域生态安全和云贵高原生态服务功能乃至国家水土资源安全具有战略意义。基于“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念,针对抚仙湖流域空间格局有待优化、土地退化较为严重、入湖污染负荷超载、生态风险持续加大等生态环境问题,提出以保障抚仙湖Ⅰ类(GB3838—2002《地表水环境质量标准》)优质水资源为目标,以流域空间格局优化和管控为前提,以“修山扩林、调田节水、生境修复、控污治河、保湖管理”并重为总体思路,设计了涵盖水源涵养与矿山修复、田地整治与节水减排、生态保护与修复、污染源治理与入湖河流清水修复、湖泊保育与综合管理调控五大类47项工程的流域生态保护修复方案;方案实施1年多,在扩增森林植被面积,提高农田质量和利用效率,削减入湖污染负荷,增强流域生态系统稳定性和改善湖滨区生态环境等方面初见成效;建议下一步加强流域空间管控,统筹推进各项工程实施,以期全面恢复抚仙湖流域生态功能,保障水体洁净和流域生态安全,促进抚仙湖流域的健康发展。

农牧交错带退耕还草对土壤微生物量CN的影响

在农牧交错带以小麦为对照,研究了退耕还草对土壤微生物量C、N的影响。结果表明,0～20cm土层微生物量C、N的大小顺序为:混播草地>相应的单播草地>小麦地。不同单播处理对土壤0～20cm微生物量C、N影响明显。无芒雀麦+冰草(1∶1)在增加土壤微生物量C、N方面效果较佳。一个生长季结束后,单播牧草比小麦能更好地提高土壤的微生物量C、N。

人工榆树林对温带草原植物多样性的影响

在样线和样方调查的基础上,研究了内蒙古四子王旗人工榆树林对温带草原物种多样性的影响.结果表明:榆树林对草原的物种多样性有明显影响.随榆树林树木密度的提高,林下草本植物的丰富度、均匀度和多样性等指数均呈降低趋势.靠近榆树林的草原群落的物种丰富度、均匀度和多样性等指数高于远离榆树林的草原群落.喜生于树林内部的草本植物有旱麦瓶,喜生于榆树林周边草原的草本植物有阿尔泰狗娃花、扁蓄豆、二裂委陵菜、赖草和糙隐子草等.可见,盲目排斥草原地区造林并非科学之举,应选择土壤水分相对丰富的地段营造适当规模的人工林,以促进草原地区的植物多样性保护.

基于生态系统服务功能的中国北方草地及农牧交错带区划

以北方草地和农牧交错带草地类型区域分异为基础,重点考虑不同草地类型的生态系统服务功能,在综合分析了北方草地和农牧交错带生态环境基本特征的基础上,确定了草地生态功能区划的原则、依据、方法及命名,然后在"3S"技术的支持下,将北方草地和农牧交错带分为北方草原区、北方荒漠区和农牧交错区3个一级区及10个二级区,对各个功能区的区域范围、主要生态环境问题、主要的生态服务功能及为了功能区的保护与可持续发展而需要采取的措施都进行了详细论述。区划结果对认识北方草地与农牧交错带不同草地类型生态系统服务功能的重要价值,对草地资源的合理利用和农业生产的合理布局、对生态环境保护与建设规划及对维护区域生态安全、实现区域的可持续发展都具有重大意义。

基于生态系统服务提升的山水林田湖草优先区分析——以贵州省为例

山水林田湖草作为生命共同体,其生态保护与修复必须以生态系统服务功能提升为导向,而且需要考虑生态系统本身脆弱性,协调好保护与发展的关系。因此,生态保护与修复工程必须从整体统筹考虑,解决生态系统及要素分割管理的问题。研究以贵州省为案例区,通过对生态系统服务和景观脆弱度分析,得到生态系统服务重要性的空间分布,确定需要生态修复的重点流域;进一步从生态保护与经济发展角度,辨析保护与发展的冲突区。结果表明,贵州省的生态系统服务能力空间差异显著,水源涵养能力在贵州东部和东南较高;土壤保持能力东南和西北部较高;生物多样性服务在贵州省西南、东南、东北部较高。景观脆弱度在都柳江流域、赤水河流域最高,生态重要性高的区域主要在都柳江流域最高。生态保护与经济发展冲突分析结果表明,生态保护与经济发展在贵州省西北和东南部存在较多的冲突区,是保护与修复的优先区域。并以乌蒙山片区山水林田湖草优先区为案例区,进一步分析生态功能、生态问题,修复措施和工程特点。本思路既体现了山水林田湖草的完整性,又体现了生态恢复的优先性,为山地地区生态保护修复工程实施与决策管理提供参考。

农牧交错带退耕还草对土壤酶活性的影响

在中国农业大学国家草地生态系统沽源野外观测站，以马铃薯地为对照，研究了北方农牧交错带退耕地建植多年生人工草地对土壤酶活性的影响。研究结果表明，退耕地种草后土壤有机质含量提高，土壤微生物繁殖速度加快，提高了土壤的脲酶、酸、碱性磷酸酶和脱氢酶活性，且0～10cm土层酶活性变化较10～20cm土层显著。土壤酶活性与土壤碳、氮含量之间呈显著、极显著的正相关关系。土壤酶活性受生长季节影响较大，但无明显的规律性变化。5种人工草地（扁穗冰草、草地雀麦、无芒雀麦、羊草和紫花苜蓿草地）土壤酶活性存在差异，但因季节因素的影响，很难确定哪种人工草地对土壤酶活性的影响最大。

农牧交错带退耕还草地土壤风蚀影响因子分析

使用对比、回归分析和主成分分析的方法,研究影响农牧交错带退耕还草地土壤风蚀的因子。结果认为,试验地区土壤在3月～5月间潜在风蚀最强,相同气候条件下,退耕还草地比农田受风力侵蚀的几率低;被试范围内随土壤体积质量、植物基盖度、留茬高度、地表粗糙度和土壤非侵蚀性团聚体含量的增加,风蚀强度均呈下降趋势;构建的2个相互对立的土壤风蚀影响因子中,对土壤风蚀的影响最大的是留茬高度因子,其次为地表粗糙度因子。

内蒙古中部地区退耕还林还草后植被与土壤性状的变化

北方农牧交错带中部的内蒙古乌盟一带退耕还林还草有10余年的历史。通过野外调查和实验室分析,探讨了不同退耕还林还草模式和年限下植物群落和土壤性质的变化,结果表明:(1)人为控制了苜蓿、沙打旺的种植周期的退耕还草工程使得退耕还草后植物群落完全不同于自然群落的演替过程,退耕年限达到6年后严重退化指示植物才大量消失;(2)退耕还林与退耕还草均起到了阻沙作用。但退耕还草在降低土壤砂含量方面效果相对明显;(3)退耕还林还草所带来的植物物种多样性变化与土壤性状变化存在正相关关系,说明土壤性状的改良与物种多样性的增加可能存在相互促进作用。可为制定合理的退耕还林还草政策提供科学依据。