重庆石漠化和非石漠化区植被绿度时空变化特征

[目的]为研究重庆岩溶石漠化和非石漠化地区植被绿度时空变化特征及其对土地利用类型的响应,有利于指导岩溶地区植被生态恢复的影响。[方法]基于植被叶面积指数(LAI)及土地利用类型数据,采用趋势分析和Hurst指数分析石漠化和非石漠化地区植被绿度的时空演变特征,利用土地利用转移矩阵定量分析土地利用变化对植被绿度的影响。[结果](1)石漠化和非石漠化地区的植被绿度整体呈增加趋势,分别在2007年和2012年达到最大绿度,绿度值为1.36和1.69,年平均增速为0.014和0.012。(2)石漠化和非石漠化地区植被绿度动态变化趋向良好,改善趋势面积占比分别为86.84%,87.04%,反持续改善趋势面积占比分别为52.82%,80.29%,是未来植被绿度主要变化趋势。(3)石漠化和非石漠化地区主要的土地利用类型是林地和耕地,且林地转化的耕地是植被绿度退化的主要发生区,耕地、灌木和草地转化的林地是植被绿度改善的主要发生区。(4)高LAI的土地利用类型转化为较低LAI土地利用类型导致LAI减小,降低植被绿度,较低LAI土地利用类型转化为高LAI土地利用类型,导致LAI增加。石漠化和非石漠化地区林地LAI转出总量减少最多,分别为11902.01和4442.18,转入总量增加最多分别为14983.78和17109.46;建设用地、水域和裸地面积较小,对LAI总量的影响不明显。[结论]研究结果有助于揭示生态脆弱区植被绿度的变化特征及对土地利用变化的响应机制,为重庆市岩溶地区石漠化治理、生态安全和经济可持续发展提供科学依据。

基于县域尺度的人口平均受教育年限时空分异及其影响因素研究——以四川省为例

为探究县域尺度的人口平均受教育年限时空分异特征及其影响因素,以四川省183个区县为研究对象,采用Moran’s I指数、冷热点分析等方法,利用OLS模型和GWR模型分析四川省人口平均受教育年限的空间分布格局和演变特征及其影响因素。结果表明:四川省大部分区县人口平均受教育年限处于初中水平,区域差距显著,两极分化明显;成都平原区人口平均受教育年限相对较高,周边低山丘陵区相对均衡,高山、高原和边远地区相对较低;空间集聚特征显著,中间热,西部冷,呈现出数字“10”字形分布格局,热点区以成都市为核心呈类圆状分布,冷点区多见于西部,随着时间推移冷热点区域变化不明显;GDP、第一产业比重、城镇化率、单位面积学校所服务范围、小学生师比5个变量估计系数的空间分异明显,且各因素间在空间上存在异质性。未来四川省在保障教育资源、教育机会的公平性时,要明确西部地区与其他地区、冷点区与热点区的差距,补齐落后与发达地区之间的平均受教育年限差距是实现教育脱贫的重要措施。

龙溪河流域土地利用变化及影响因素研究

为探究龙溪河流域土地利用变化及驱动力,依据多期土地利用分类数据,利用土地利用动态度、转移矩阵和地理探测器等方法,对研究区2000—2020年土地利用类型时空演变规律进行系统分析,并综合考察其演变的驱动因素。结果表明:2000—2020年龙溪河流域土地利用变化显著,其中,除旱地和水田面积呈减少趋势外,林地、草地、水域和建设用地均呈现总体上升趋势,而建设用地增幅最大,综合土地利用动态度均小于0.3%;土地利用类型转移在不同时间段内存在差异,旱地和水田转出为建设用地是主要转移趋势,在空间上主要发生在区县中心周边地区;高程、气温和坡度等自然因素是龙溪河流域土地利用变化的主要驱动力,社会经济因素次之。

林龄对重庆武陵山区马尾松天然次生林C、N、P生态化学计量特征的影响

在国家碳达峰和碳中和背景下,为准确评估区域植被固碳增汇功能和科学指导其经营管理,以重庆武陵山区14、25、38、45、62年生马尾松天然次生林为研究对象,对马尾松各器官(叶、枝、干、根和皮)、凋落物以及土壤C、N、P含量及其生态化学计量特征进行研究。结果表明:(1)马尾松针叶C、N、P含量分别变化在444.48—518.03 g/kg、12.31—16.15 g/kg、1.75—2.21 g/kg之间,总体呈“C适中、N缺乏及P充足”的养分格局,且马尾松生长主要受N限制。(2)马尾松各器官C、N、P生态化学计量受林龄影响及其变化规律各有不同,但不同器官差异显著(P<0.05),其中C含量以皮最大,N、P含量则以针叶最大。(3)林龄对马尾松凋落物C、N、P生态化学计量影响不显著(P>0.05);马尾松林土壤P含量低(变化在0.09—0.41 g/kg之间),但各土层生态化学计量比却普遍较高,且受林龄影响各不相同。(4)C、N、P生态化学计量在马尾松各器官—凋落物—土壤之间总体呈显著相关性(P<0.05),其中,针叶C、N含量均与土壤N含量呈显著正相关,但针叶P含量与土壤N含量呈显著负相关。因此,对于该区域的马尾松天然次生林,应采取适当增施氮肥或林下补植固氮树种的营林措施,以提升马尾松天然次生林的固碳增汇能力。

重庆铁山坪马尾松树干液流变化规律及其个体差异

为精准测算马尾松林蒸腾耗水和准确量化评估马尾松林涵养水源服务功能,采用热扩散式探针对马尾松林的不同树木个体进行长期连续监测,研究马尾松树干液流不同时间尺度及径向的变化规律,分析其个体差异及影响因素。结果表明:1)不同季节、天气的马尾松液流速率日变化均有差异,各季节晴天的液流速率日变化均呈“单峰”型,春、夏季阴天也呈明显的“峰—谷”变化,雨天则均呈低水平直线(<0.10 g/(cm^(2)·min));2)马尾松日液流速率年内变化总体呈“单峰”型,一般在7—8月达到峰值(>0.15 kg/(cm^(2)·d)),年际变化差异明显;液流速率具有明显的径向变化及个体差异,呈一元二次函数关系(P<0.01);3)马尾松个体的优势度、叶面积指数均对液流速率产生显著影响(P<0.01),其中叶面积指数是影响液流速率的重要冠层因素,但监测期内树种类型对液流速率的影响并不明显(P>0.05);4)多数马尾松个体的液流速率与气温、潜在蒸发、太阳辐射总量、最大太阳辐射强度、风速均呈正相关(P<0.01),与空气相对湿度、降雨量则呈负相关(P<0.01),且多数树木个体的液流速率与气象因子均呈多元函数关系(P<0.01),其中太阳辐射总量是影响液流速率的主要气象因子。综上,马尾松林树木个体的液流速率时空变异明显,且受优势度、叶面积指数及气象条件等多种因素综合影响,可为分布式测算三峡库区马尾松林的蒸腾耗水提供科学依据。

河流水气界面CO_(2)脱气时间尺度变化研究进展

河流作为连接陆地和海洋碳库之间的通道,是全球内陆水体碳排放最主要的载体,在全球碳循环中发挥着至关重要的作用。全球河流水气界面二氧化碳(CO_(2))脱气显著的时间异质性特征研究有助于深入理解其碳循环过程与机制,也为准确评估碳通量以及完善碳循环模型提供了科学支撑。本文系统梳理了国内外的相关研究成果,总结了目前河流CO_(2)脱气通量在昼夜、季节以及多年尺度上的动态变化及其影响因素,指出其昼夜变化与季节变化存在一定的周期性,并对不同空间尺度上CO_(2)脱气通量的时间差异进行讨论。同时分析当前研究中的不足,认为缺乏河流二氧化碳分压(p CO_(2))与CO_(2)脱气系数(k)高分辨率且长期连续的直接测量,限制了河流CO_(2)脱气通量时间尺度变化的周期性及相互之间关系的厘定,使得气候变化与人类活动对河流CO_(2)脱气时间动态的影响仍然难以量化与预测。最后,根据目前存在的问题,展望了未来的研究重点,为全球河流水气界面碳循环过程与机制、模型研究提供新的思路与方向,以及可以更准确地评估和预测未来河流碳排放的变化趋势。

山区乡村多功能发展与乡村聚落演变的耦合机理

探究山区乡村功能多元化与乡村聚落演变的耦合关系,对山区乡村振兴和乡村可持续发展具有重要意义。通过构建二者的耦合协调综合评价指标体系,利用耦合协调度模型和地理探测器等方法,以三峡库区腹地奉节县为研究区,定量探究了乡村功能多元化与乡村聚落演变的耦合关系及驱动机制,进而提出了相关建议。结果表明:1)研究区乡村功能多元化和乡村聚落演变综合指数呈上升趋势;两系统耦合协调度逐年增长,失调乡镇数量减少,在空间上呈现“西低东高,南低北高”的发展态势。2)乡村功能多元化与乡村聚落演变耦合协调度具有明显的空间集聚特征,高高集聚区域主要集中在永安街道等中心城镇的郊区。3)基于功能多元化综合指数与聚落演变综合指数的增减关系,该文将各乡镇归纳为活力型、衰退型、转型型和传统型4种耦合模式。4)人口密度、人均GDP、人类活动强度等社会经济因素是主要驱动因子,各因子间的交互作用大部分为非线性增强和双因子增强。该文的研究方法和研究结果可为其他地区进行相关研究以及制定差异化的村落振兴方案提供参考。

喀斯特槽谷区侵蚀坡面的土壤质量评价及障碍因子

[目的]为准确评价喀斯特槽谷区顺/逆层坡侵蚀坡面的土壤质量特征,筛选出适用于该地区的土壤质量评价方法,探析限制其土壤质量的障碍因子。[方法]以重庆市青木关喀斯特槽谷区顺/逆层坡面的5种典型土地利用类型(林地、草地、裸地、玉米地、辣椒地)为研究对象,利用主成分分析法结合Norm值建立评价指标最小数据集(minimum data set,MDS),并通过非线性土壤质量评价方法和隶属度函数对喀斯特槽谷区顺/逆层坡面的土壤质量进行评价。[结果](1)喀斯特槽谷区土壤质量评价指标最小数据集(MDS)包括毛管持水量、毛管孔隙度和全磷;(2)通过非线性土壤质量评价方法得出,逆层坡土壤质量(0.519)优于顺层坡(0.451),其中逆层坡林地土壤质量最优(0.653),辣椒地土壤质量最差(0.426);(3)非线性评价方法在顺/逆层坡的决定系数(R 2)均高于隶属度函数,因此喀斯特槽谷区更适合采用非线性评分模型;(4)顺/逆层坡侵蚀坡面的土壤质量障碍因子差异显著,仅有全氮为共同的障碍因子。[结论]适当增加草地和乔木林的覆盖能提高喀斯特槽谷区土壤质量,研究结果可因地制宜地为喀斯特槽谷区顺/逆层坡侵蚀坡面的土壤质量调控和生态恢复提供依据。

基于CiteSpace的湿地恢复研究进展

由于人类活动、气候变化等影响,全球湿地退化不断加剧,关于湿地恢复的相关研究也越来越多,但缺乏系统的文献梳理,对研究领域的热点演变特征及发展趋势认识不足。基于文献计量学软件CiteSpace.5.5R2及中国知网(CNKI)和Web of Science核心数据库检索的文献数据,对湿地恢复领域的发文量、作者群、发文机构、文献共被引、高频关键词及突现等进行可视化分析。结果表明:(1)国内外关于湿地恢复研究的发文量总体上均呈现增长趋势,2008年之后发文量均显著提升,国内研究较国外晚了近10年,但发展迅速,国际影响力提升较快;(2)国外主要研究机构包括United States Geological Survey、Louisiana State University、University Florida、University Wisconsin等,均为美国机构,形成了以William JM-John WD、Zedler JB、Jos TA Verhoeven-Leon P M Lamers、Jeffrey WM等核心研究团队;国内以中国科学院、北京师范大学、中国林业科学研究院为主,形成了崔保山-白军红、吕宪国-姜明-佟守正-薛振山、杨薇-孙涛、李伟-崔丽娟-张曼胤、欧阳志云-郑华-王效科、张平究等研究团队;国内外湿地恢复研究团队及机构间联系虽较为紧密,但仍待进一步加强;(3)研究期间,湿地恢复领域的发展经历了以水环境治理为目的的初期探索阶段、以系统性和功能性恢复为主的湿地恢复过程与评价研究阶段、应对人类活动与气候变化为主的湿地保护与修复阶段,近十年湿地恢复理论体系不断完善,研究主题更聚焦;(4)国外湿地恢复研究的核心内容包括水文与水环境恢复、植被恢复与植物群落演替、人工湿地对水污染治理、生态系统管理与评价、生物多样性恢复等,不同阶段研究的热点不同,近十年来气候变化对滨海湿地的影响及恢复措施研究是主要的研究热点。国内湿地恢复研究主要内容与国外基本一致,研究者在东北平原、三江源、黄河三角洲等典型区域开展了大量理论与技术探索;近年来气候变化下滨海湿地的退化机制及生态响应也成为国内研究的热点;(5)与国际湿地恢复研究相比,国内湿地恢复研究应从长期湿地恢复过程监测、植物群落演替及调控、水文调控及模型预测、湿地生态系统管理等方面进一步给予更多关注,尽快完善适应我国地理环境特征的湿地恢复研究的理论框架。湿地恢复研究目前仍处于快速发展期,研究广度和深度不断增强,未来长时间内,气候变化和人类活动双重干扰下湿地恢复、保护、过程监测等仍是湿地科学的关注热点。

重庆铁山坪马尾松林蒸散及其组分特征

为了精准评估三峡库区森林涵养水源的功能,以马尾松林为研究对象,采用热扩散式探针、微型蒸渗仪等对马尾松林进行长期定位观测,分析马尾松林林冠截留、林冠蒸腾、林地蒸散等蒸散组分及其月变化规律和影响因素。结果表明:(1)林冠截留量年内变化规律呈“单峰”或“双峰”模式,其他蒸散组分及总蒸散量则均呈“单峰”模式(1月份、12月份为最低值,7—8月份达到峰值);(2)马尾松树干边材面积与胸径呈幂函数关系(P<0.01),单株日蒸腾量变化为0.60~86.78 kg,平均为23.02 kg;(3)草本植物覆盖显著增加林地蒸散量(P<0.01),枯落物覆盖减少林地蒸散量不明显(P>0.05);林地蒸散量与器皿蒸发量、太阳辐射总量、气温和最大风速等呈显著正相关(P<0.01),林地蒸散量与空气湿度呈显著负相关(P<0.01);(4)马尾松林总蒸散量为1284.26 mm,占同期降水量的70.06%;林冠截留量、林冠蒸腾量和林地蒸散量分别占总蒸散量20.15%、52.30%和27.55%。因此,蒸散是马尾松林最主要的水量支出项,各蒸散组分中以林冠蒸腾最多,其次为林地蒸散,林冠截留最少。

西南典型岩溶槽谷小流域地表和地下河悬浮泥沙来源

为了明确岩溶槽谷小流域地表悬浮泥沙与地下河悬浮泥沙的主要来源,制定具有针对性的水土流失防治措施,该研究以青木关岩溶槽谷小流域为例,采集碳酸盐岩、碎屑岩、沟道和裂隙等4种不同泥沙源地土壤样品,测定了^(137)Cs、磁化率、Li、As等41种土壤理化性质作为指纹因子;利用双边范围检验、均值检验和Kruskal-Wallis H非参数检验对所有指纹因子进行筛选,确定Fe、^(137)Cs、Pb、V、质量频率磁化率5种指纹因子为最佳指纹因子组合;采用复合指纹法定量分析地表和地下河出口悬浮泥沙来源。结果表明:降雨量、降雨历时和降雨强度与流域潜在泥沙源地贡献率存在一定的规律;流域潜在泥沙源地对地表悬浮泥沙平均贡献率分别为碳酸盐岩(43.62%)>沟道(27.34%)>碎屑岩(17.30%)>裂隙(11.74%),拟合优度为91.88%;对地下河出口悬浮泥沙的平均贡献率分别为碳酸盐岩(36.14%)>裂隙(24.02%)>沟道(22.93%)>碎屑岩(16.91%),拟合优度为92.56%。该研究定量分析了岩溶槽谷地表和地下河出口悬浮泥沙的主要来源,可为岩溶槽谷小流域综合治理提供参考依据。

农户参与水土保持的福利效应:概念、内涵与评价指标框架

[目的]系统梳理农户参与水土保持的福利效应概念、内涵与评价指标框架,为水土保持福利效应的综合评价提供依据。[方法]结合已有研究报道、相关标准等,阐释水土保持福利效应的概念与内涵,厘清水土保持效益与水土保持福利效应的逻辑关系,梳理水土保持福利效应的评价尺度并提出福利效应评价指标框架。[结果]水土保持福利效应具有评价客体明确、价值可货币化、与参与程度高度相关、个体差异和群体一致等内涵特征。水土保持福利效应评价是对水土保持效益评估的深化和拓展,二者是被包含与包含的关系。水土保持福利效应评价应立足于水土保持效益综合评价,其指标框架包含经济福利、社会福利和生态福利等多个要素。[结论]当前人们对农户参与水土保持的福利效应关注不够。水土保持福利效应的评价着眼于政策性水土保持工程,其评价指标和方法未形成统一认识,还需进一步研究水土保持福利效应的理论及方法体系,以便为新时代水土保持建设提供决策支持。

喀斯特槽谷区岩层倾向对土壤入渗特性的影响

为了解岩层倾向对喀斯特槽谷区土壤入渗特性的影响,以重庆市青木关岩溶槽谷区顺/逆层坡为研究对象,分析5种典型土地利用方式裸地(AL)、辣椒地(PL)、玉米地(CL)、林地(FL)、草地(GL)在顺/逆层坡的土壤入渗能力差异,并探讨土壤物理性质对土壤入渗能力的影响。结果表明:(1)>0.25 mm水稳性团聚体含量、毛管持水量、黏粒以及粉粒含量在顺/逆层坡存在显著差异(p<0.05),其中在>0.25 mm水稳性团聚体含量和毛管持水量方面,分别为PL与FL的顺/逆层坡差异最大,在黏粒和粉粒方面,CL的顺/逆层坡差异最大,且均为逆层坡>顺层坡。(2)除FL顺层坡的土壤渗透能力低于逆层坡外,其余4种土地利用方式下的土壤入渗能力均表现为顺层坡高于逆层坡。(3)土壤渗透特性在顺/逆层坡均与容重呈极显著负相关关系(p<0.01),在顺层坡与总孔隙度、非毛管孔隙度、>5 mm水稳性团聚体含量和饱和持水量呈极显著正相关关系(p<0.01),在逆层坡与非毛管孔隙度、饱和持水量、粉粒含量呈极显著正相关关系(p<0.01);通过多元逐步回归分析与通径分析发现,顺/逆层坡土壤入渗能力的首要决策因素均为容重,其次分别为>5 mm水稳性团聚体含量和粉粒含量。(4)对比4种土壤入渗过程的拟合模型,Philip模型对顺/逆层坡的土壤入渗过程拟合效果最佳。研究结果可为喀斯特槽谷区不同岩层倾向的水土流失防治以及植被恢复提供数据支撑。

紫色土埂坎根-土复合体土水特性与抗剪强度

研究根-土复合体土-水特征曲线与抗剪强度的关系,可为紫色土埂坎根-土复合体强化机理的揭示与埂坎稳定性的维持提供科学依据。选取三峡库区典型紫色土坡耕地埂坎草本植物根—土复合体为研究对象,结合Hyprop2土壤水分特征曲线测量仪、滤纸法与直剪试验,拟合土-水特征曲线,揭示基质吸力对根-土复合体抗剪强度的影响。结果表明:(1)根-土复合体土-水特征曲线明显分为边界效应区、过渡区与非饱和残余区,3种常用模型(B-C、VG、F-X)中F-X模型拟合该曲线效果最好,根-土复合体饱和含水率、进气吸力、残余区含水率以及相同体积含水率下的基质吸力均高于素土。(2)随着体积含水率降低,根-土复合体黏聚力先增大后减小,试验范围内黏聚力最大值51.25 kPa出现在体积含水率约23%时,内摩擦角则线性增大。相同体积含水率下,根-土复合体黏聚力较素土最大增加50%,内摩擦角提升不大。(3)基质吸力对根-土复合体抗剪强度的增强作用具有阶段性特征,各阶段临界吸力值与土-水特征曲线一致,过渡区(基质吸力为3~500 kPa)土体抗剪强度提高明显,进入非饱和残余区后(基质吸力>500 kPa)由于黏聚力下降,土体抗剪强度增速减慢,根-土复合体抗剪强度随基质吸力增大而提升的幅度大于素土。通过建立埂坎根-土复合体土-水特征曲线和抗剪强度的关系,可估测实际工况下的埂坎土体抗剪强度,进而为坡耕地埂坎的建设、维护管理以及坡耕地侵蚀阻控提供理论依据。

不同水生植物对景观水体CO_(2)与CH_(4)排放通量的影响

城市景观水体是大气CO_(2)与CH_(4)的排放热源,而水生植物作为景观水体的重要组成要素,对水体温室气体排放动态的影响并不清楚。选择重庆市观音塘国家湿地公园为研究区,利用漂浮箱法与顶空平衡法对观音塘水域7种不同水生植物分布区进行水-气界面CO_(2)与CH_(4)排放通量及CO_(2)、CH_(4)溶存浓度进行季节性监测,估算了植物传输对气体通量的贡献。结果表明:1)观音塘水体CO_(2)与CH_(4)浓度范围分别为8.0—341.8μmol/L和0.23—5.26μmol/L,排放通量分别为26.5—869.1 mmol m^(-2)d^(-1)和0.40—11.15 mmol m^(-2)d^(-1),是大气净CO_(2)与CH_(4)排放源;2)观音塘开敞水区CO_(2)与CH_(4)排放通量低于大部分城市湖泊或景观水体,但植物覆盖区气体通量显著高于开敞水区,表明水生植物增强了景观水体温室气体排放;初步估算植物传输作用(非扩散通量)对水体CO_(2)与CH_(4)排放通量的贡献约为7.3%—44.6%与52.1%—63.4%,狐尾藻对CH_(4)传输作用最强,睡莲、水葫芦次之,菖蒲、再力花、梭鱼草等挺水植物略低,苦草最弱,植物传输作用并未表现出明显的生活型差异;3)水体CO_(2)与CH_(4)浓度及排放通量季节变化显著,温暖季高于寒冷季,植物生长期变化与温度波动是主导水体CO_(2)与CH_(4)排放季节模式及变异强度的主要因素;4)水生植物覆盖区水体营养盐浓度、pH值、DO等因素与CO_(2)、CH_(4)排放通量呈显著的相关性,表明不同植物覆盖导致水生境的分异是影响水体CO_(2)与CH_(4)排放动态及变异性的重要机制。水生植物对水体温室气体产生、输移、排放等具有多重复杂机制,但总体增强了景观水体的温室气体通量,在未来城市水生态管理中应予以更多的关注。

亚热带酸雨区不同林型中马尾松外生菌根的根尖真菌群落特征

【目的】揭示亚热带酸雨区不同林型中马尾松(Pinus massoniana)外生菌根(ectomycorrhizal,ECM)根尖的真菌群落多样性、结构和组成的差异,探讨ECM根尖真菌群落的多样性与功能群落分布特征。【方法】对重庆铁山坪林场的马尾松纯林(Pi)、马尾松−香樟(Camphora officinarum)混交林(Pi_Ca)以及马尾松−木荷(Schima superba)混交林(Pi_Sc),采用样地调查和分子生态学相结合的方法,全面揭示不同林型马尾松ECM根尖的真菌群落特征。【结果】1)3种林型的马尾松ECM根尖样品中共获得3737个OTUs,隶属于15门60纲338科770属。2)不同林型马尾松ECM根尖真菌群落多样性比较均态化,Pi纯林丰富度最高;真菌群落结构差异显著。3)在Pi纯林和Pi_Sc混交林中较多的产酸菌青霉属、Meliniomyces、Glutinomyces均与土壤pH值呈显著负相关,可能会加速土壤酸化;且Meliniomyces和Glutinomyces与土壤TP、TK含量显著负相关,会加剧磷钾限制;在Pi_Ca混交林中丰度较高的有益菌陶氏菌属和假小垫革菌属与土壤pH值、交换性Ca、TP含量以及(Ca+Mg)/Al呈显著正相关,可能有利于缓解土壤酸化。4)Pi纯林改造为Pi_Sc混交林后,共生营养型真菌减少,腐生营养型和病理营养型真菌丰度增加,感病风险上升;Pi纯林改造为Pi_Ca混交林后,共生营养型真菌增加,利于植物生长。【结论】研究结果表明Pi_Sc混交林会加剧土壤酸化以及土壤磷钾限制,增加林木感病风险;而Pi_Ca混交林的ECM根尖真菌群落有益于缓解土壤酸化,研究结果能为酸雨区森林生态系统健康的可持续经营提供科学依据。

喀斯特山区生态系统服务权衡关系分异特征及生态安全格局识别——以贵州省为例

本文运用相关模型和方法对区域2000—2020年植被净初级生产力、土壤保持服务和产水服务进行评估,并借助均方根误差和空间自相关分析探索生态系统服务权衡关系的时空分异规律,构建贝叶斯网络解析生态系统服务权衡变化的驱动因素,并设置多情景实现区域生态安全格局识别。结果表明:研究时段内3类生态系统服务均呈现出了一定增长趋势,但局部地区权衡冲突明显。不同背景条件下生态系统服务权衡关系异质性特征显著。其中,产水服务与土壤保持服务、植被净初级生产力间的权衡关系在不同高程上均强于植被净初级生产力与产水服务;土壤保持服务与植被净初级生产力、产水服务的权衡关系随坡度增加而增强;岩溶峡谷、岩溶盆地上土壤保持服务与产水服务间的冲突更明显;生态工程修复区产水服务与植被净初级生产力、土壤保持服务的权衡关系更强。生态系统服务权衡关系受多种因素影响且主导因素不尽相同,造林面积、实际蒸散发和降水总量分别是造成土壤保持服务与植被净初级生产力、土壤保持服务与产水服务、植被净初级生产力与产水服务权衡变化的主要因素。贵州省南部的望谟县和罗甸县以及东北部的江口县和印江县面临着最大的生态风险,未来可以通过调整关键变量的关键状态来提升这类区域的生态安全水平。

城市小型景观水体CO_(2)与CH4排放特征及影响因素

淡水生态系统被认为是大气温室气体排放的重要来源,尤其在人类活动影响下,其排放强度可能进一步增强。城市小型景观水体是城市生态系统的重要组成,具有面积小、数量大以及人类干扰强的特征,其温室气体排放特征及影响因素尚不清楚。选择重庆市大学城8个景观水体和周边2个自然水体为对象,于2019年1、4、7、10月,利用漂浮箱和顶空法分析了水体CO_(2)与CH_(4)的溶存浓度及排放通量,旨在揭示城市小型景观水体CO_(2)与CH_(4)排放强度、时空变异特征以及影响因素。结果表明,10个小型水体CO_(2)、CH_(4)的溶存浓度范围分别为10.75—116.25μmol/L和0.09—3.61μmol/L(均值分别为(47.6±29.3)μmol/L、(1.13±0.56)μmol/L),均为过饱和状态;漂浮箱法实测的8个景观水体CO_(2)和CH_(4)排放通量均值分别为(72.7±65.9)mmol m-2 d-1和(2.31±3.48)mmol m-2 d-1(顶空法估算值为(69.7±82.0)mmol m-2 d-1和(3.69±2.92)mmol m-2 d-1),是2个自然水体的3.5—6.1和2.0—4.5倍,呈较强的CO_(2)、CH_(4)排放源;居民区景观水体CO_(2)和CH_(4)排放略高于校园区,均显著高于对照的自然水体;CO_(2)排放夏季最高,秋季次之,冬、春季最低,CH_(4)呈夏季>秋季≈春季>冬季的季节模式,温度和水体初级生产共同影响CO_(2)和CH_(4)排放的季节模式;水生植物分布对景观水体CO_(2)、CH_(4)排放有显著影响,有植物分布的水域比无植物水域平均高1.97和2.94倍;漂浮箱法和顶空法测得气体通量线性关系较好,但顶空法测得CO_(2)通量在春季明显偏低,而CH_(4)则普遍偏高。相关分析表明,景观水体碳、氮浓度、pH值以及DO等对CO_(2)排放具有较好的指示性,CH_(4)排放通量主要与水体中碳、磷浓度有关。城市小型景观水体CO_(2)、CH_(4)排放通量远高于大部分已有自然水体的研究结果,呈一种较强的大气温室气体排放源,在区域淡水系统温室气体排放清单中具有重要贡献,未来研究中应给以更多关注。

城市小型景观水体溶存N;O浓度及排放通量特征

淡水生态系统是大气中N_(2)O的重要排放源,受到国内外广泛关注。城市小型景观水体作为区域淡水系统的重要组成,具有环境容量小,受人类活动干扰强烈,其N_(2)O排放特征及影响机制并不清楚。选择重庆大学城8个典型景观水体和2个城市外围的自然水体(对照)作为研究对象,利用顶空法和漂浮箱法对水体溶存N_(2)O浓度及排放通量进行季节性监测,并通过分析生境特征及水环境特征,探究城市小型景观水体N_(2)O排放特征及关键影响因素。结果表明:1)小型景观水体TN、NO_(3)^(-)-N、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N含量总体偏低但变异性极强(变化范围分别为0.31-1.47 mg/L、0.05-0.79 mg/L、0.03-0.14 mg/L、0.00-0.04 mg/L),硝态氮是主要的氮形态;景观水体氮丰度远高于外围的自然水体;2)10个小型水体N_(2)O浓度范围为16.51-158.96 nmol/L,平均为(47.60±21.47)nmol/L,均处于过饱和状态;漂浮箱法实测8个景观水体N_(2)O排放通量均值为(0.13±0.05)mmol m^(-2)d^(-1),是对照水体的1.3-5.2倍,高于大部分已有研究结果,是大气N_(2)O的排放热源;3)景观水体N_(2)O排放通量与水体各形态氮含量呈显著的正相关关系,较高的N负荷和强烈的氮转化过程是导致景观水体成为N_(2)O排放热源的主要因子,水体N含量可以作为景观水体N_(2)O排放强度的有效指示因子;同时水生植物分布对水体N_(2)O排放影响显著,有植物分布的水域比开敞水域高1.4倍;4)漂浮箱法和边界层模型法对小型景观水体N_(2)O排放通量的监测结果呈较好的线性关系,但不同季节仍存在着一定差异,需要进一步优化模型估算方法;5)水体N_(2)O排放通量对温度的季节性变化较为敏感,呈夏季最高,春、秋季次之,冬季最低的季节模式。本研究强调,城市小型景观水体具有较高的N_(2)O排放速率,在区域氮循环及全球淡水系统温室气体排放清单中具有不可忽视的作用,在未来研究中应得到更多关注。

中国内陆水体CO_(2)排放的主要特征及影响因素分析

内陆水体作为最活跃的生物地球化学循环场所,在全球碳循环及CO_(2)预算中具有重要作用.本研究通过整合中国境内河流、湖泊、水库CO_(2)通量(f CO_(2))的观测数据,探讨了中国内陆水体碳排放的时空格局、关键影响因素及区域贡献.结果表明:中国河流、湖泊、水库fCO_(2)变异性极强,变化范围分别为-379.3~4947.6、-160.1~785.0及-74.0~1603.1mg CO_(2)m^(-2)h^(-1),中值分别为228.5、26.0和28.3mg CO_(2)m^(-2)h^(-1),河流远高于湖泊和水库;受气候条件的影响,河流与水库f CO_(2)表现为自南向北降低的趋势,珠江、长江流域最高,东北诸河最低;湖泊水体fCO_(2)表现为蒙新湖区和东北湖区略高,青藏湖区略低,东部、云贵湖区最低,湖区自然特征及人类活动导致湖泊水体初级生产的增强是造成湖区间差异的主要驱动因素;从季节模式看,河流f CO_(2)雨季高于旱季,而湖泊和水库f CO_(2)则是旱季高于雨季,温度、降水及水体初级生产等的季节分异是主要调控因素.从全国来看, pH变化是各类型内陆水体f CO_(2)分异的关键因素;同时,湖泊f CO_(2)与水体叶绿素含量及DO关系密切,而河流fCO_(2)则主要与有机碳及总氮显著相关,揭示了不同类型水体f CO_(2)的调控机制差异;河流、湖泊、水库的f CO_(2)均与水体大小有关,表现出一定的尺度效应,小型水体是排放热点;此外,大范围的城市化与农业活动增强了河流CO_(2)排放潜势,但可能减弱湖泊的排放,其对内陆水体碳排放的综合影响仍待进一步评估.基于外推法,估算中国内陆水体CO_(2)排放总量约为117.3Tg a^(-1),可能抵消我国陆地碳汇总量的4.6%~12.8%,在区域碳平衡中贡献不容小觑.