陕西省森林生态系统净化大气环境功能价值评估

依据中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721-2008),以及陕西省森林资源数据和我国权威机构公布的社会公共数据,依托国家林业局黄龙山和秦岭森林生态国家定位观测研究站长期、连续、定位观测研究数据集,利用气溶胶在悬浮法测定叶片滞纳颗粒物物质量,采用分布式测算方法评价陕西省森林生态系统潜在的净化大气环境功能。结果表明,陕西省森林生态系统滞纳大气颗粒物TSP、PM10、PM2.5分别为1.37、27.07万t/a和8.42万t/a,提供负离子总量为1.03×1026个/a,吸收二氧化硫、氟化物和氮氧化物分别为10.68、3.72万t/a和5.95万t/a;陕西省森林生态系统净化环境总价值为4 064.98亿元/a,其中滞纳颗粒物、提供负离子、吸收污染物产生的价值分别为4 045.94、5.29、13.75亿元/a。

济南市森林生态系统服务功能空间格局研究

森林生态系统服务同人类福祉密不可分,日益成为全球经济的重要组成部分。依据《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721—2008),以济南市森林生态系统为研究对象,对济南市森林生态系统服务功能进行量化评估,得出济南市年森林生态系统涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护、森林游憩的价值为264.41亿元,其中涵养水源、固碳释氧、生物多样性保护排在前3位;各区/县年森林生态系统服务功能价值量排序为:历城区>长清区>章丘市>平阴县>商河县>济阳县>市中区>天桥区>历下区>槐荫区;除森林防护功能以外,其他各项森林生态系统服务功能价值量的空间格局分布大体上均呈现南部>北部>中部的趋势。

济南市森林生态系统服务功能的维持机制

森林作为陆地生态系统的重要组成部分,在维持生物多样性、固碳、水源涵养和木材供应等方面起着不可替代的作用。依据《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721—2008),以济南市12个林分类型为研究对象,对济南市森林生态系统服务功能维持机制进行研究,得出济南市年森林生态系统涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质、净化大气环境、生物多样性保护的价值为251.80亿元。其中,涵养水源、固碳释氧、生物多样性保护排在前3位;不同林分类型生态系统服务功能价值量中黑杨类和柏类占绝对优势,而泡桐、落叶松和竹林生态系统服务功能较弱;不同林龄生态系统服务功能价值量以中幼龄林为主;济南市森林生态系统服务功能的维持机制,受到森林资源面积、林龄结构、森林起源以及自然保护区建设等诸多因素的影响。

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。

晋西黄土区不同密度刺槐林枯落物层水文生态功能研究

为对比分析林分密度对枯落物层水文生态功能的影响,以晋西黄土区6种不同密度(475,900,1 200,1 575,1 825,2 350株/hm^2)刺槐(Robinia pseucdoacacia)人工林为对象,采用样地调查与室内试验相结合的方法,对其枯落物层总厚度、总蓄积量、最大持水量、有效拦蓄量、枯落物持水量与浸水时间的关系、枯落物吸水速率与浸水时间的关系等水文特征进行研究,以期从中提出该区刺槐林经营的合理密度,为充分发挥水土保持功能、实现功能导向型植被调控与优化配置提供理论依据。结果表明:(1)研究区6种密度刺槐人工林枯落物总厚度变化范围为28.67~54.33mm,总蓄积量为2.98~10.65t/hm^2,且在一定范围内,随林分密度增大,枯落物蓄积量出现先增加后减少的变化趋势,6种密度枯落物蓄积量由大到小依次为1 575株/hm^2>1 825株/hm^2>1 200株/hm^2>900株/hm^2>2 350株/hm^2>475株/hm^2;(2)枯落物最大持水率的变动范围为295.35%~427.84%,无明显的规律性;最大持水量为11.16~37.01t/hm^2,在一些林分间差异显著,表现为随密度的增加呈先增大后减小的趋势,密度为1 575株/hm^2的林分枯落物持水性能表现最好,达37.01t/hm^2;半分解层枯落物持水量均高于未分解层;不同密度刺槐林枯落物的吸水速率与密度关系不显著;(3)各林分枯落物有效拦蓄量为7.22~23.64t/hm^2,其中以1 575株/hm^2的有效拦蓄能力最强,为23.64t/hm^2;(4)枯落物持水量与浸水时间之间存在明显的对数函数关系:Q=aln t+b,R2>0.95;枯落物吸水速率与浸水时间之间存在明显的幂函数关系:V=ktn,R2>0.99。综上所述,在本研究范围内,林分密度在1 575株/hm^2时枯落物层表现出较好的水文生态功能,当密度低于1 200株/hm^2,枯落物层水文效应急剧下降;从枯落物水文功能角度,建议今后研究区刺槐林的经营密度以1 200~1 800株/hm^2为适宜调控范围。

大兴安岭南麓山区退耕还林工程生态系统服务功能空间格局研究

【目的】对大兴安岭南麓山区退耕还林工程进行生态系统服务功能评估和空间格局研究,并分析其影响因素,为大兴安岭南麓山区退耕还林工程结果的巩固及可持续发展提供科学依据。【方法】以截至2017年底大兴安岭南麓山区退耕还林工程资源数据集和退耕还林工程生态连清数据集为基础,依据《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721—2008)和《退耕还林工程生态效益监测与评估规范》(LY/T 2573—2016),采用分布式测算方法进行生态系统服务功能量化评估,在此基础上,结合大兴安岭南麓山区地形、多年平均降水和气温数据进行影响因素分析。【结果】大兴安岭南麓山区退耕还林工程生态效益价值为134.47亿元·a^-1,其中涵养水源、净化大气环境、固碳释氧和森林防护功能排在前列;空间分布格局整体趋势为由西向东逐渐递减,区内3个省份以内蒙古各项功能最佳;大兴安岭南麓山区退耕还林工程主要生态系统服务功能均与3个环境因子成显著相关关系。【结论】大兴安岭南麓山区退耕还林工程各项生态系统服务功能发挥了明显的生态效益,为区域生态安全和可持续发展提供了保障;大兴安岭南麓山区退耕还林工程生态系统服务功能空间格局,不仅受退耕还林工程资源面积影响,同时还受到地形、降水和气温的影响,其中,多数功能生态效益的发挥主要受到地形条件的制约。

东北和内蒙古重点国有林区天然林保护工程生态效益分析

依据LY/T1721—2008《森林生态服务功能评估规范》,应用分布式测算方法,从涵养水源、保育土壤、固碳释氧、林木积累营养物质、净化大气环境和生物多样性保护等6个方面,对东北和内蒙古重点国有林区天然林保护工程实施带来的生态效益及价值进行分析。结果表明:1)天保工程实施期间,调节水量和固土量分别增加157.57亿和2.38亿t,保肥物质量、固碳量、释氧量及林木积累营养物质量分别增加1 717.74万、1 573.03万、3 808.19万和127.83万t,提供负离子增加6.70×1025个,吸收污染物(SO_2、HF、NOx)增加4.29亿kg,吸滞TSP增加1 473.32亿kg;2)每年天保工程生态效益总价值增加6 366.45亿元,相当于天保工程总投资的3.53倍。东北和内蒙古重点国有林区天保工程的实施,显现出巨大的生态效益和可持续发展的潜力,以期为后续天保工程的实施提供科学参考。

基于森林生态连清体系的中国森林生态系统服务特征分析

森林生态系统服务全指标体系连续观测与定期清查(简称"森林生态连清")体系将森林资源连续清查系统,森林生态系统定位观测研究网络(CFERN)有机结合在一起;前者可以提供森林资源数据信息,通过后者获得森林生态系统各要素生态结构、过程和功能的机理机制和服务研究所需参数。基于第八次(2009—2013年)全国森林资源清查数据,本文采用森林生态连清体系,对涵养水源、保育土壤、固碳释氧等7类13项森林生态系统服务进行物质量和价值量两方面的评估,并分析了不同地区和不同服务项生态效益特点。结果表明:中国森林生态系统服务总价值为12.68万亿元/a,相当于2013年全国GDP的22.3%,是当年全国林业产业总产值的2.68倍,每年为每位国民提供了约0.94万元的生态系统服务。在总价值量中,生物多样性保护价值量最高(占总价值量的34.20%),其次为涵养水源价值量。各项服务的物质量和价值量西部地区均最高,主要原因是该地区森林资源面积较大,降水、温度、土壤类型和树种等也有重要影响。东部和西部地区森林资源占有比例和产生生态系统服务价值比例对比,森林资源面积相近的东部和东北地区产生生态系统服务价值对比,均体现出中国森林资源分布变化、温度梯度变化和水分梯度变化的基本规律。

北京部分树种吸滞重金属Cr、Pb生态转化率研究

以4种盆栽树种桧柏、白皮松、国槐和白蜡为研究对象,利用微波消解仪进行样品处理,并用感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定植物叶片中重金属含量,测算放置在不同地点的4种盆栽树叶片吸滞Cr和Pb的生态转化率。结果表明:不同树种吸滞Cr和Pb的生态转化率存在显著差异。其中,北京植物园内吸滞Cr和Pb生态转化率最高的树种分别为白蜡(99.4%)和白皮松(98.3%);西山国家森林公园中,生态转化率最高的树种分别是桧柏和白皮松,转化率分别为96.4%和94.9%;松山国家级自然保护区对Cr转化率最高的为桧柏(89.0%),对Pb转化率最高的则是2种阔叶树国槐和白蜡,转化率均为79.1%。各树种在不同地点的生态转化率基本规律为高污染区>低污染区。树种对某一元素吸滞量大其生态转化率不一定大。

北京市常见经济林水分利用及固碳释氧功能

以7种经济林为研究对象,于5—10月利用CI-340手持光合仪进行全天光合速率和蒸腾速率测定,计算其水分利用效率和固碳释氧量。结果显示:经济林树种的水分利用率日变化为上午时段高于下午时段,其中水分利用率最大的树种为苹果(8.73μmol/mmol),最小的为梨(3.99μmol/mmol);各树种的固碳释氧量月变化规律相同,均在5、6月最高,且各树种年均日固碳、释氧量分别在10.12~19.76、7.36~14.37 g/(m2·d)之间,且释氧量明显低于固碳量;各树种的单位叶面积年固碳释氧量(枣>桃>苹果>梨>杏>核桃>樱桃)与单位面积果园内各树种的年固碳释氧量(桃>枣>苹果>梨>核桃>杏>樱桃)排序不一致。根据7种经济林树种水分利用率发现,北京地区苹果的抗寒性较高,易成活。本研究表明,经济林的固碳释氧功能在森林生态功能中同样具有重要意义。

大兴安岭林业集团天然林资源保护工程生态产能价值分析

为了直观反映我国天然林保护工程取得的生态效益,客观量化天保工程生态产能价值,运用分布式测算方法,基于大兴安岭林业集团二类调查数据,依据国家林业行业标准LY/T 1721—2008《森林生态系统服务功能评估规范》,对其主要植被类型天然林资源保护工程的生态产能进行分析。结果表明:1)天保工程实施期间,生态产能总价值增加1 851.62亿元/a,各生态产能增加值从大到小依次为生物多样性保护、固碳释氧、保育土壤、涵养水源、净化大气环境和林木积累营养物质;2)不同林分类型生态产能价值量均呈增长趋势,其中,落叶松生态产能价值量增幅最高,为53.29%;3)中龄林生态产能价值量增幅最多达66.05%,其次是幼龄林,生态产能价值量增幅为17.22%;4)合理有效地对森林实施保护,使得森林的蓄积量及各项生态产能具有很大的增长空间,林区生态产能发展潜力巨大。该研究可为评估我国天保工程区森林生态服务功能变化,以及分析后续天保工程产生的生态效益提供科学参考。

天保工程对东北和内蒙古重点国有林区保育土壤生态效益的影响

为了直观地反映天然林资源保护工程所带来的生态效益,体现重大生态工程的巨大作用,实现林业及生态的可持续发展,依据LY/T1721—2008《森林生态服务功能评估规范》,应用分布式测算方法,对东北和内蒙古重点国有林区天保工程保育土壤物质量及价值量进行评估。结果表明:1)截至2015年,9个优势树种固土和保肥总量分别为13.17亿t/a和8 203.72万t/a,比天保工程实施前分别增加2.36亿t/a和1 738.23万t/a;2)9个优势树种固土和保肥总价值分别为905.29和2 408.92亿元/a,比天保工程实施前分别增加455.44和699.69亿元/a;3)桦木林和阔叶混交林固土效益突出,而红松林和樟子松林固土效益不显著;落叶松林和阔叶混交林保肥效益均最好,樟子松林保肥效益较差;4)对森林实施保护,能有效改善其生态系统服务功能,使森林保育土壤生态效益得到相应的提升。研究为评估天保工程区森林的其他生态服务功能,以及后续天保工程的实施提供科学依据。

基于京津翼一体化的农田生态系统碳足迹年际变化规律研究

基于京津冀一体化背景下,以农田生态系统作为研究对象,对2005—2014年农田生态系统的碳汇、碳源、碳足迹的年际变化进行了研究,为京津冀一体化的规划和产业布局提供理论依据。结果表明:京津冀地区农田生态系统的碳汇功能呈下降趋势,近10年降幅为6.6%,年均固碳量为485.5万t·a^(-1),碳汇功能的主要决定因素是粮食作物中玉米与小麦的经济产量及种植面积。京津冀地区农田生态系统碳排放量年均727.8万t·a^(-1),基本上呈现出逐年降低的趋势,碳排放量的主要决定因素为农业化学品中氮素化肥的施用量。京津冀地区农田生态系统碳足迹年均为161.2万hm^2·a^(-1),呈现出逐年减少趋势,处于碳生态盈余状态。

北京市部分树种吸滞重金属的生态转化率

为了研究绿化树种吸滞重金属的净化潜力及有效利用率,以油松、侧柏、白皮松、银杏、雪松5种常见绿化树种为研究对象,采集不同污染区林木叶片,利用HNO_3-H_2O_2消解法和原子荧光法测定重金属含量,计算不同地点不同树种吸滞重金属的生态转化率。结果表明,不同树种对各金属元素的生态转化率存在明显差异,针叶树种对铜(Cu)、锌(Zn)的生态转化率较高,而阔叶树种银杏则对铬(Cr)、铅(Pb)、锌(Zn)有较高的转化率,尤其在污染程度较高的南海子公园,各针叶树种对Cu、Zn的生态转化率最高分别达到(94.32±3.65)%、(96.82±3.24)%,最低生态转化率也分别达到(61.81±2.29)%、(59.93±19.65)%,银杏对Cr、Pb、Zn的生态转化率分别为(77.43±10.98)%、(65.09±7.35)%、(72.84±6.42)%。不同地点各树种的重金属吸滞功能生态转化率也存在差异,但整体转化率变化规律为按高污染区(市中心和城区)—中等污染区(近郊公园区)—低污染区(近郊浅山区)—较清洁区(远郊)逐渐降低。

7种经济林树种降温增湿功能研究

为探究经济林树种的降温增湿能力,研究应用CI-340手持光合仪,于5-10月对北京市7种常见经济林(苹果、桃、杏、樱桃、梨、枣和核桃)进行光合指标等测定,并计算其日蒸腾总量、日释水量和日吸热量等。结果显示:(1)各经济林树种在不同月份单位叶面积蒸腾速率日变化基本为:从7:00-17:00呈先增加后减小的变化趋势,最大值大部分出现于11:00-13:00左右;(2)各树种的日蒸腾总量为梨(78.26 mol H_2O/(m^2·d))>枣(67.71 mol H_2O/(m^2·d))>杏(64.46 mol H_2O/(m^2·d))>桃(57.81 mol H_2O/(m^2·d))>核桃(49.21 mol H_2O/(m^2·d))>樱桃(47.18 mol H_2O/(m^2·d))>苹果(44.91 mol H_2O/(m^2·d));(3)各经济林树种的降温增湿能力大小与其日蒸腾总量排序相同,且月变化均表现为9、10月较弱,6、7月出现明显升高,日降温度数均值介于0.13~0.23℃之间,日释水量均值介于808.38~1 408.75 g/(m^2·d)之间。

东北重点国有林区天然林生态区划

东北重点国有林区是构建"两屏三带"为主体生态安全战略格局的重要组成部分,为了对该区域天然林资源保护工程(简称"天保工程")的生态效益进行全面、系统和科学地定量化评估,对东北重点国有林区天然林的生态区划是不可或缺的。结合天保工程实施范围、中国生态地理区域系统、中国植被、中国土壤侵蚀区划以及中国行政区划,应用地理信息系统空间分析,区划出东北重点国有林区天保工程生态区。分别选取水热条件、植被类型、土壤侵蚀类型及强度作为3个级别的区划指标,一级区域3个,二级区域4个,三级区域12个。基于能够表征其特性的多重指标,对东北重点国有林区天保工程范围进行区划,直观地反映该区域的实际地理分域规律,用分区特征来印证生态效益的评估结果,为其生态效益监测与评估奠定基础。

RNA-Seq高通量测序技术在果树功能基因组学研究的应用进展

RNA-Seq又称为"转录组测序技术",它能够从整体水平研究物种基因功能以及基因结构,揭示特定生物学过程。应用该项技术能有效地解决因果树基因组庞大等问题,有效地揭示和阐明植物体内次生代谢生物合成途径及代谢机制。主要论述了RNA-Seq技术的应用方法与流程,通过对测序数据的处理分析与比对等方法,分析了RNA-Seq技术在果树新基因挖掘、次生代谢产物合成途径的应用进展,基于RNA-Seq的高通量测序技术对于发现和揭示具有重要生物学功能和经济价值的次生代谢产物合成关键基因及其调控机制提供了可能。

基于分布式测算方法的森林生态效益研究——以龙江森工集团天保工程为例

基于分布式测算方法对龙江森工集团天保工程生态效益进行评价,探讨森林生态效益的消长变化,为后续天保工程生态效益评价提供技术支撑。基于龙江森工集团二类调查数据,采用分布式测算方法,依据林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范(LY/T1721-2008)》,对龙江森工集团主要植被类型天然林资源保护工程生态效益进行评价。在天保工程实施期间:(1)生态系统服务功能价值量增加1 582.36亿元·a^(-1),各项生态系统服务功能增加值从大到小排序依次为:生物多样性保护、涵养水源、保育土壤、净化大气环境、固碳释氧和林木积累营养物质;(2)其中,8种林分类型生态系统服务价值量呈减少趋势,12种林分类型呈增加趋势,但研究区生态系统服务价值总体呈增加趋势;(3)近熟林生态系统服务功能价值量增幅最多,达122.44%;其次是中龄林,生态系统服务功能价值量增幅为56.39%。龙江森工集团天保工程为恢复、保护和发展生态环境进行巨大的投入,天保工程区所产生的森林生态效益给当地乃至全国提供了服务。

黄土残塬沟壑区3种林地枯落物和土壤水源涵养功能

为了研究黄土残塬沟壑区典型林地枯落物和土壤水文特性,并对黄土残塬沟壑区造林树种的选择及功能导向型林分改造提供依据,于2017年在山西省吉县蔡家川流域选择刺槐林、油松林、刺槐×油松混交林为研究对象,分别采用浸泡法、环刀法对林地枯落物层和土壤层持水性能进行定量化研究,探究其水源涵养功能。结果表明:(1)3种林地枯落物总储量在105.49~148.38t/hm^2之间变动,且半分解层储量大于未分解层储量;油松×刺槐混交林地枯落物总厚度最大(3.8cm),刺槐林次之(3.6cm),油松林最小(3.4cm);(2)枯落物最大持水量(率)均为油松×刺槐混交林最大,刺槐纯林次之,油松纯林最小,分别为117.99t/hm^2(387.12%),106.19t/hm^2(324.31%),82.86t/hm^2(305.76%);(3)枯落物有效拦蓄量与持水量(率)表现一致,均为阔叶林优于针叶林,有效拦蓄量为83.66~195.72t/hm^2,有效拦蓄率为121.75%~292.21%;枯落物持水量、吸水速率与浸水时间分别符合对数函数和指数函数;(4)3种林地土壤容重均值在0.99~1.01g/cm^3浮动,总孔隙度为49.39%~50.09%,土壤有效持水量为32.99~81.73t/hm^2,林地土壤入渗速率与入渗时间呈幂函数关系。综合3种林地枯落物层和土壤层的涵养水源能力表现为油松×刺槐混交林较高,油松纯林较差。建议在现有林分改造中,宜将刺槐纯林和油松纯林逐渐向混交林模式改进。

典型区域退耕还林工程生态区划

【目的】退耕还林工程作为我国乃至全世界最大的生态建设工程,发挥着重要的社会、经济和生态效益。长江流域中上游地区是我国重要的生态区,也是退耕还林工程实施和生态效益监测的重点地区,工程实施面积占到全国退耕面积的33.60%。为了对该区域退耕还林工程的生态效益进行全面、系统、科学地定量化监测和评估,对长江中上游地区退耕还林工程进行生态区划十分必要。【方法】结合退耕还林工程实施范围、年平均降水量、≥10℃积温、地貌数据以及中国行政区划,应用地理信息系统空间分析中叠加分析法,区划得出长江流域中上游地区退耕还林工程生态区。【结果】分别选取地貌、水热条件和退耕还林工程水土保持功能强度作为3个级别的区划指标,得到1级区域4个,2级区域19个,3级区域31个。【结论】基于能够表征其特性的多重指标对长江流域中上游地区退耕还林工程范围进行区划,直观地反映了该区域的实际地理分域规律,为其生态效益监测与评估奠定基础,便于对相应生态区的生态效益结合其所属的区划指标进行合理的分析,用分区特征来印证生态效益的评估结果。