广西壮族自治区森林生态系统服务功能研究

利用广西2009年二次资源调查数据和森林生态站长期、连续观测数据及社会公共数据,采用森林生态系统服务功能评估规范(LY/T1721-2008),评估了广西森林生态系统服务功能的总价值。结果表明:广西森林生态系统服务功能总价值为8388.93亿元/每年,每公顷森林提供的价值平均为6.070万元/每年,7项服务功能的价值量排序:涵养水源>固碳制氧>保护生物多样性>净化大气环境>保育土壤>林木营养积累>森林游憩。不同林分类型由大到小的顺序为软阔类(37.86%)>松类(14.79%)>桉树(12.07%)>杉木(10.61%)>石山灌木林(7.71%)>灌木经济林(3.60%)>栎类(3.25%)>硬阔类(2.98%)>乔木经济林(2.69%)>竹林(2.55%)>土山灌木林(1.88%)>红树林(0.02%)。研究结果可为广西生态环境保护和核算绿色GDP以及森林资源的生态价值量化提供科学依据。

农林复合流域非点源污染调控的景观生态学研究现状

农业生产活动产生的非点源污染已成为三峡库区等农林复合流域较为严重的生态环境问题。景观生态学强调景观格局对生态过程中物质流、能量流的控制和影响。本研究以三峡库区农林复合流域为研究对象,从斑块类型水平、景观水平,综述非点源污染调控的景观生态学途径研究进展:第一阶段为景观生态调查。了解流域景观格局特征,判定造成非点源污染的主要原因和关键环节,明晰非点源污染产生的"源"斑块及其生态过程,确定景观格局与非点源污染的反馈关系;第二阶段为景观生态规划。斑块水平上,选取最佳管理措施(BMPs),评定应用效果;景观水平上,增加新的景观要素,调整"源"、"汇"景观斑块类型,评估景观水平调控效果;第三阶段景观生态管理。从斑块和景观两种水平进行小流域景观生态建设,逐步实施BMPs,实现景观生态规划与管理的有机结合,增强景观异质性,有效控制非点源污染强度,达到小流域的可持续发展。

施用城市污泥对土壤生态系统影响的研究进展

城市污泥的合理处置已成为目前环境科学研究领域中的重要课题。因污泥富含有机质和有效营养成分,对土壤改良有积极的促进作用,所以污泥的土地利用普遍被认为是一种积极、有效的处置方式。鉴于此,本文就国内外施用城市污泥对土壤生态系统的-影响及相关的过程和机理进行了综述。结果显示,施用污泥可改善土壤理化性质,提高土壤有机质和氮、磷等养分元素的含量,其改良作用因污泥类型而异。污泥对土壤重金属的积累有所影响,特别是在酸雨频发地区或者长期施用污泥,可能会带来重金属Gu污染的环境风险。污泥普遍有利于提高土壤酶活性,譬如土壤淀粉酶、脲酶和蔗糖酶活性,但污泥施用过量或时间延长,则会抑制多酚氧化酶和磷酸酶的活性,而污泥对过氧化氢酶的影响则不大。污泥对土壤微生物特性短期内有积极的影响,但长期则有负面作用。施用污泥可导致土壤动物活性的增加,但也会对一些土壤动物产生毒性,譬如异壳介虫属和弹尾目昆虫,而且污泥毒性不仅取决于污泥用量,土壤类型也起着重要作用。基于上述分析和评述,提出了未来研究展望如下:⑴针对污泥施用后土壤生态系统生物、物理和化学过程和机理进行系统、综合的基础研究;⑵对污泥土地利用进行长期的系统定位试验和环境监测,并对之进行环境风险评价;⑶对污泥稳定化处理技术的创新及其应用研究。

植物对低温环境的响应及其抗寒性研究综述

低温是影响植物生长发育及分布范围的重要环境因子。本文从生理生态学的角度综述了植物形态结构、内含物质和光合作用等对低温环境的响应,并从光、水分、温度等方面综合评述了植物抗寒性与环境因子的关系,最后就该领域未来的研究重点给出了建议。

北方沙化土地退耕还林工程区域生态系统服务功能研究

我国是世界上受沙化危害最严重的国家之一,北方地区土地沙化尤为严重,该区自然生态环境极为脆弱,量化该区植被恢复的生态环境影响具有极为重要的意义。以该区内退耕还林工程为研究对象,基于退耕还林工程生态效益专项监测站和中国森林生态系统定位研究网络所属森林生态站等的数据资源,参照中华人民共和国林业行业标准《退耕还林工程生态效益监测与评估规范》(LY/T 2573-2016),应用分布式测算方法评估了北方沙化土地退耕还林工程的生态系统服务功能。研究得到北方沙化土地退耕还林工程生态效益总价值量为1263.07×108元·a-1,其中森林防护(34.86%)和净化大气环境功能(29.92%)的相对比例较高。区内退耕还林工程生态系统服务功能空间异质性强,内蒙古自治区、新疆生产建设兵团和河北省的生态系统服务功能各分项物质量均较高;不同生态功能区退耕还林工程生态系统服务功能均呈现明显的差异,其中风蚀主导型生态功能区退耕还林工程发挥的森林生态系统服务功能最强,且各生态功能区生态系统服务的主导功能亦具有显著差异;灌木林生态系统服务功能各分项物质量最大,生态林次之,经济林最小。退耕还林工程的实施改善了北方土地沙化等生态问题,尤其是为我国西北地区沙化严重的省份构筑起了生态安全屏障,促进实现"生态、民生和经济"平衡驱动模式,推动生态文明建设和经济社会可持续发展。

长江三峡库区生态环境变化遥感研究进展

长江三峡库区是我国最重要的生态敏感区之一,受三峡水利工程和相关人类活动影响,其生态环境变化显著.揭示三峡库区生态系统结构、功能和生态过程的变化对于维护库区生态安全具有重要意义.生态环境遥感为此提供了关键途径,并在三峡库区生态环境研究中受到重视.现有的三峡库区生态环境变化遥感研究往往存在较大差异,难以有效反映生态环境变化和响应特征,加之生态本底和人类干扰活动的复杂性,三峡库区生态环境变化遥感研究仍面临诸多挑战.本文对库区环境变化遥感研究的发展阶段、研究尺度、遥感数据和方法等进行了系统总结,并从土地利用/覆盖变化、植被变化、水土安全、生态服务价值评价、生态系统健康与生态规划5个方面对库区生态环境变化遥感研究进展进行综述,在此基础上探讨了当前三峡库区生态环境变化遥感研究存在的问题,并提出未来研究中需重点关注的主要科学问题,以期为三峡库区生态环境管理和类似地区生态环境变化遥感研究提供参考.

三峡库区兰陵溪流域森林土壤有机碳、有机质与容重间的回归模型

【目的】建立三峡库区兰陵溪流域森林土壤有机碳、有机质与容重之间的回归模型,完善土壤属性数据库。【方法】利用该流域森林土壤调查数据库,确立土壤有机质(SOM)与有机碳(SOC)间的转换系数,构建土壤容重(BD)与SOM(SOC)含量之间的回归模型,并使用决定系数(R2)、Nash-Sutcliffe效率系数(E)、百分误差(Pe)等统计参量进行检验。【结果】Van Bemmelen转换系数(0.58)不适合该研究区(R2=0.62,E=0.51、Pe=-31.16%),SOC-SOD转换系数应该为0.455(R2=0.85,E=0.86、Pe=-3.0%),不同深度SOC-SOD转换系数并不相同,随土壤深度的增加迅速降低;其他地区构建的BD-SOM(SOC)回归模型不能直接应用于该区域,BD-SOM模型参数优化后可应用于该区域;BD-SOC模型参数优化后,对数多项式模型可以用于该区域。【结论】BD-SOM回归模型模拟值优于BD-SOC模型,建议使用BD-SOM回归模型进行土壤数据库完善。其中效率最高、误差最小的模型为Federer有机密度模型(R2=0.75,E=0.81,Pe=5.4%),可以在该地区推广应用。

三峡库区典型退耕还林模式水土保持功能研究

为评估退耕还林工程对流域水土流失的控制效应,选择三峡库区典型退耕还林模式(茶园、柑橘园、板栗林),以坡耕地为对照,观测和分析不同退耕模式下土壤物理性质及径流泥沙输出情况,结果表明:茶园、板栗林、柑橘园与坡耕地比较,年径流输出量平均减少了17.92%,大小关系为板栗林(110.71 m^3/hm^2)<柑橘园(164.16 m3/hm^2)<茶园(171.74 m3/hm^2)<坡耕地(181.38 m3/hm^2),板栗林径流量显著小于其他三种模式;年泥沙输出量大小关系同样为板栗林(141.92 kg/hm^2)<柑橘园(343.78 kg/hm^2)<茶园(394.79 kg/hm^2)<坡耕地(1 210.77 kg/hm^2),退耕模式相对于坡耕地泥沙输出量显著减少,平均减少了75.76%;退耕后土壤水分物理性质得到很大改善,退耕还林模式土壤容重降低,毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度增加,有利于水土保持功能的发挥。说明退耕还林后新形成的林地和园地具有较好的蓄水保土效益,对小流域的水土流失控制和土壤改良作用明显。

基于Fishnet网格的小流域生态系统健康评价体系构建

以三峡库区典型小流域——兰陵溪小流域为例,在遥感影像和野外调查数据的支持下,基于压力-状态-响应模型,通过专家咨询法和层次分析法确定评价指标和权重,运用Fishnet网格法构建小流域生态系统健康评价指标体系和分析模型。结果显示,共筛选出12个相对独立的生态指标,运用生态系统健康综合评价模型,生成了基于Fishnet网格的兰陵溪小流域生态系统健康综合评价等级分布图,能直观反映兰陵溪小流域生态系统健康状况的空间特征。

重大森林恢复计划下的碳增汇效应——基于石柱县两次森林资源二类清查的分析

利用两次森林资源二类调查数据和林业工程数据,运用换算因子连续函数法,基于林分(小班)尺度测定森林含碳量,估算2002—2012年的10年间样区恢复计划实现的碳增汇贡献。结果表明:(1)近10年样区森林资源碳贮量和碳密度均获得较大程度的增加,碳贮量增加1.00TgC,平均碳密度增加2.13MgC/hm2;(2)森林碳贮量和碳密度的增加因重大森林恢复计划实施的非均衡性在空间上呈现显著差异,尤其方斗-七曜所夹槽谷区和七曜山南部中山区增幅较快;(3)关键林分因子,碳增汇能力最强的是松、杉、柏及针阔混,累计达1.36TgC,且主要集中于中、幼龄林阶段,累计碳增量0.94TgC;(4)近10年样区重大森林恢复计划共实现碳增汇0.97TgC,占同期森林碳增量的97.66%;平均碳密度增量7.64MgC/hm2,明显高于恢复计划未覆盖范围的森林碳密度增加值,尤其是天然林保护工程碳增量最大,占恢复计划实现碳增汇总量的85.57%;(5)更为重要的,因碳增汇主要发生在中、幼龄林阶段,在中、幼龄林向近、成熟林演化过程中,伴随森林碳密度的增加,仍会展现出较大的碳增汇潜力;(6)研究有助于丰富人们对现已开展的重大森林恢复计划成效的理解和认识,为未来应对和减缓气候变化适应性对策的制定提供科学依据。

基于“二类调查”的三峡库区重点生态恢复县森林资源空间特征的遥感分析

以高分辨率SPOT-5影像为基础数据源,结合1∶1万地形图计算地形位综合指数,利用ArcGIS的空间叠加和缓冲分析功能,识别三峡库区重点生态恢复县不同地形位与不同道路、水体和聚落缓冲半径下的林地分布特征.结果表明:研究区林地资源总量丰富,且以乔木林和灌木林地为主,受地形制约和林地自然基础影响,林地主要分布在"两山"(方斗山、七曜山)区;林地地形位分布指数随地形位梯度的增大而呈整体上升趋势,乔木林和灌木林地表现尤为明显,其他林地类型则相反;不同缓冲半径内林地面积占缓冲范围面积的比例在道路、水体和聚落周围随缓冲半径的变化,与林地地形位分布指数有很强的相似性;不同缓冲半径内各林地类型占样区相应林地面积的比例仅在聚落周围呈现竹林、疏林地和未成林造林地高于乔木林和灌木林地;样区林地分布首先受以山地为特征的大地貌格局所左右,而不同地形位以及不同道路、水体和聚落缓冲半径下的林地分布则主要受大地貌格局主导下样区人为活动的胁迫所驱动.

利用非损伤性方法评估神农架保护区川金丝猴种群遗传多样性

湖北神农架国家级自然保护区是中国川金丝猴(Rhinopithecus roxellana)的重要分布区之一,为了更好地了解神农架川金丝猴种群遗传结构,并制定有效的保护对策,采集了该保护区2个川金丝猴种群126份样品,其中分布在大龙潭的人工补食种群粪便样品60份,分布在千家坪的一个小种群粪便样品63份、肌肉样品3份。通过应用线粒体DNA(mtDNA)引物和筛选出的9对近缘微卫星位点成功地进行了川金丝猴种群的遗传多样性和遗传结构分析,同时使用Y染色体相关标记方法进行性别鉴定。结果显示:在24份川金丝猴mtDNA D-loop区401bp序列中,共检测出27个变异位点,定义了20个单倍型,单倍型多样性(h)为0.9820,核苷酸多样性(π)为0.0129;其中有9对微卫星位点能够在117份粪便样品DNA中稳定扩增,2对位点可能偏离Hardy-Weinberg平衡,平均有效等位基因数(Ne)为3.85,遗传杂合度(Ho)为0.7450;多态信息含量(PIC)为0.5950。使用Y染色体标记方法,在58个特有的基因型中检测到18个雄性和40个雌性川金丝猴。微卫星标记和mtDNA D-loop区基因序列均表明神农架川金丝猴存在较丰富的遗传多样性,同时2个取样点川金丝猴种群间出现了明显的遗传分化。

基于物元模型和小班尺度的兰陵溪流域森林生态系统健康评价

评价了三峡库区兰陵溪流域257个小班的森林生态系统健康水平,为林地小班的空间对位配置和结构调整提供理论依据。构建植被结构、生态服务和生态环境等3项一级指标,林龄结构、郁闭度、灌木层盖度等16项二级指标,利用物元模型和二类调查数据评价兰陵溪流域小班尺度的森林生态系统健康水平。结果表明:综合评价等级为"优良"的小班有83个,占32.30%;"一般"的小班有115个,占44.75%;"较差"的小班有59个,占22.96%;土壤有机质密度、郁闭度与小班综合生态系统健康水平呈极显著正相关(P<0.01),裸岩率、土壤孔隙度与小班生态系统健康水平相关性显著(P<0.05)。植被类型间差异明显,小班综合生态系统健康水平排序为:阔叶林、乔灌林>针叶林>经济林;通过可拓变换,在单项指标评价的基础上,物元模型综合评价信息更为丰富,评价结果更为客观,物元模型适用于小班生态系统健康水平的评价。

林地景观点格局的样带梯度分布与空间聚集特征——以重庆三峡库区生态屏障区为例

从点格局角度研究林地及其不同类型景观格局的空间分布特征,以探求空间异质性在林地景观中的连续变化和分布趋势。选取点格局密度和Ripley K函数,建立重庆库区生态屏障区不同样带和1997-2005年间林地景观的点格局数据库,以此分析林地及其3种不同类型景观的样带梯度分布和空间聚集特征变化。结果表明:①研究区林地景观点格局的样带梯度分布在整体上表现出空间极不均衡特征,中心点上游林地景观点格局密度呈"双峰"梯度空间分布特征,下游呈"阶梯"梯度空间分布特征;②在各级空间尺度和时间变化上,屏障区林地景观格局都表现出局部空间聚集分布,与1997年相比,2005年林地分布范围在扩张,且空间分布均匀程度在提高,而空间聚集分布的特征在减弱;③有林地景观空间聚集特征与整体林地景观接近一致,有林地的基质优势在减弱。灌木林地分布在空间上比有林地更为集聚,在时间上聚集程度也在加强。疏林地由于在空间上扩张速度快致使其空间聚集发生减弱,空间分散性更大。

利用红外相机调查青海三江源国家级自然保护区中铁—军功分区兽类资源

三江源国家级自然保护区中铁-军功分区位于青海省玛沁、同德、兴海3县交界处的黄河干流峡谷地带（99°14′–101°13′E,34°18′–35°29′N）,是一个以保护和恢复区域自然生态环境,维持和增强水源涵养能力,保护生物多样性为主要功能的自然保护区,总面积77.1万ha。

南北样带落叶乔木功能性状及其与气象因子的关系

基于南北样带温带区11个地点55种落叶乔木功能性状的采集数据,分析了植物功能性状及其与气象因子间的关系。结果表明:叶片干物质含量、比叶重及树皮胸径比等功能性状间均呈现不同程度的正相关关系(比叶重与叶片干物质含量间,r=0.367,P<0.001;比叶重与树皮胸径比间,r=0.363,P<0.001;叶片干物质含量与树皮胸径比间,r=0.208,P<0.001)。温度和降水对植物功能性状起主导作用,随着年平均温度的升高,树皮胸径比呈下降趋势(r=-0.194,P=0.043),而随着1月、7月平均温度的升高,叶片干物质含量呈下降趋势(r=-0.480,P<0.001;r=-0.483,P<0.001);随着年均降水量的增加,叶片干物质含量(r=-0.391,P<0.001)、比叶重(r=-0.192,P=0.036)均呈现下降趋势。随着环境条件的变化,植物通过调节自身的功能性状来适应所处的环境,不同环境条件下的植物通过形成不同的功能性状组合来适应各自的生境。

不同林龄陈山红心杉根际与非根际土壤碳、氮、磷化学计量特征

生态化学计量在研究生态系统动态变化和功能方面具有重要作用。为阐明林龄对土壤养分含量的影响及为森林经营提供科学依据,研究了不同林龄(5、10、20和40年)陈山红心杉根际和非根际土壤有机碳、全氮和全磷含量及其生态化学计量比。结果表明:根际和非根际土中,有机碳分别介于13.05~37.00、9.18~33.06 g/kg,全氮分别介于1.20~3.22、1.40~3.89 g/kg,全磷分别介于0.23~0.68、0.28~0.84 g/kg,C∶N分别介于9.60~15.70、6.54~8.87,C∶P分别介于33.90~95.84、23.31~56.13,N∶P分别介于3.14~8.78、3.56~6.74。根际有机碳、C∶N和C∶P大于非根际,其余在根际和非根际间无显著差异。随着林龄的增加,有机碳、全氮含量及C、N、P生态化学计量比均先降低后升高,土壤全磷含量呈下降趋势。相关性表明C∶N和C∶P主要受有机碳的影响,而N∶P受全氮的影响大于全磷。因此,在森林经营过程中,须注意监测土壤养分含量及生态化学计量特征的动态变化,并应考虑根际和非根际土壤的差异性。

堆肥污泥对杨树幼苗主要抗逆生理动态变化的影响

采用温室盆栽实验研究堆肥污泥对两个杨树品种[凌丰三号(Populus×euramaricanacl.‘Lingfeng 3’)和欧美杨108号(Populus×euramericana‘Guariento’)]幼苗叶片的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、脯氨酸(Pro)及丙二醛(MDA)含量在不同生长季(污泥施用后的4周、9周、16周和21周)动态变化的影响,分别设置低量污泥(15 t hm-2,LS)、中量污泥(30 t hm-2,MS)、高量污泥(60 t hm-2,HS)和对照(不施污泥,CK)4个处理。结果表明:施用堆肥污泥对2个杨树品种幼苗叶片的SOD、POD及CAT活性的影响在不同生长季均为显著,其中POD活性普遍有所降低,SOD活性基本呈现降低趋势,而CAT活性则因不同品种、污泥用量和生长季而异。施用堆肥污泥对两个品种叶片Pro含量的影响除了污泥施用前期(4周后)外,其他生长季均为显著。污泥对2个品种叶片的膜质过氧化的影响在不同生长季有所差异,在4周和21周后的影响均显著,而在9周和16周后的影响均不显著,并且在污泥施用前、中期(即4周和16周后),叶片的MDA含量基本呈现增加趋势,而在21周后MDA含量则普遍有所降低。由此说明,杨树幼苗对污泥施用有一个适应过程,但因品种和污泥用量而异。

基于斑块尺度的神农架川金丝猴生境适宜性评价

基于斑块尺度的生境适宜性研究,可以通过物种分布的景观格局特征,推导出研究区的景观适宜性,有利于景观规划决策。研究首先分析农业用地对神农架川金丝干扰的阈值,其次采用泊松回归构建基于斑块尺度的包含植被类型、斑块特征和人为干扰特征的猴群分布模型,依据模型结果叠加道路适宜性分级图对川金丝猴适宜生境进行评价。结果显示:(1)农业用地干扰阈值为2000 m;(2)最优模型显示猴群偏好面积大、形状简单的寒温性针叶林、寒温性针叶-落叶阔叶混交林、温性针叶-落叶阔叶混交林斑块,对农业用地具有回避性;(3)道路干扰已成为川金丝猴迁移的主要障碍,川金丝猴分布区受到的农业干扰较小,但其成为阻碍川金丝猴扩张分布区的屏障。建议神农架保护区全面开展道路与旅游景点对野生动物干扰的监测。

陈山红心杉土壤养分、酶活性的根际效应及肥力评价

【目的】陈山红心杉是国家级林木良种,获国家地理标志保护。土壤肥力状况影响林木的生长,根际是植物与土壤物质直接交换的场所,研究不同林龄陈山红心杉根际和非根际土养分含量、酶活性及综合肥力状况,可进一步了解土壤养分状况随林龄的演变规律,为陈山红心杉的养分管理和合理经营提供理论依据。【方法】以江西省安福县陈山林场不同林龄陈山红心杉为试验对象,测定了根际和非根际土壤养分(有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾)含量和酶活性(过氧化氢酶、蛋白酶、蔗糖酶、脲酶和磷酸酶),分析了根际效应随林龄的变化规律,并进一步通过主成分分析对土壤肥力进行了综合评价。【结果】林龄对土壤养分、酶活性具有显著影响,仅碱解氮、全氮和全磷在根际和非根际间无显著差异。养分和酶活性在根际和非根际土中随林龄变化趋势一致,反映了根际受植物根系和林地土壤的共同影响。随着林龄的增加,有机质、氮素养分(碱解氮和全氮)、钾素养分(速效钾和全钾)、蛋白酶、脲酶和磷酸酶活性先下降后上升,总体以10年最低;有效磷变化趋势与之相反,全磷呈下降的趋势;蔗糖酶活性呈"下降–升高–下降"的趋势,过氧化氢酶活性变化趋势与蔗糖酶相反。有机质、碱解氮和酶活性的根际效应为正效应(RE>0),其余均为负效应(RE<0,除20年全氮和40年有效磷外),有机质和有效磷的根际效应在林龄间差异显著(P<0.05)。陈山红心杉根际和非根际土壤肥力综合指数(IFI)介于–1.408~2.238,不同林龄土壤(根际和非根际)IFI变化趋势为5年(2.238、2.413)>40年(–0.313、0.065)>20 a(–0.773、–1.019)>10 a(–1.203、–1.408)。5年和40年土壤肥力综合指数表现为根际<非根际,主要由第二(蔗糖酶)、第三(速效磷和全磷)主成分得分导致;而10年和20年土壤肥力综合指数表现为根际>非根际,主要是由第一主成分(有机质、碱解氮、全氮、脲酶和蛋白酶等)得分导致。【结论】随着林龄的增加,土壤肥力下降,尤其是10年前后最低,后虽有所恢复,但不能恢复到第5年水平。因此,在林木生长过程中,应在树龄10年左右适当补充林地土壤氮、磷养分。