应用生态学报

李春林, 刘淼, 胡远满, 睢晋玲, 吴义林, 刘冲, 孙凤云

2017, 28(8): 2405-2412. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.002

摘要 ( 484 )

PDF (1036KB) ( 200 )

为解决城市化过程中遇到的水生态、水安全和水环境问题,以低影响开发(LID)为核心理念,我国提出了海绵城市这一新型城市雨洪管理概念.本研究利用芝加哥雨型和沈阳暴雨强度公式构建了不同重现期的降雨过程线,然后利用暴雨径流管理模型(SWMM)模拟分析了城市化前、城市化后和LID措施后3种情景方案的水文水质过程.结果表明: 随着降雨重现期的增大,LID措施减少的径流量逐渐增大,研究区径流量基本达到城市化前的水平.LID措施对总悬浮颗粒物(TSS)、化学需氧量(COD)的去除量较大,但TSS和COD排放量仍然远远高于城市化前,总氮(TN)和总磷(TP)的污染物排放量接近于城市化前的自然状态.随着雨强的增大,径流流速增大,LID措施消减的TSS、TP和COD量逐渐减小.

中国东北多年冻土区植被生长季NDVI时空变化及其对气候变化的响应

郭金停, 胡远满, 熊在平, 闫晓露, 任百慧, 布仁仓

2017, 28(8): 2413-2422. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.005

摘要 ( 708 )

PDF (3060KB) ( 282 )

多年冻土对气候变化十分敏感,尤其是多年冻土上的植被,易受气候变化影响.东北多年冻土区位于北半球中、高纬度地区,是我国第二大多年冻土区,同时也是欧亚大陆多年冻土带的南缘.本文基于1981—2014年LTDR和MODIS 两种数据集对东北多年冻土区植被生长季归一化植被指数(NDVI)时空变化特征进行分析,同时结合气象数据,分析植被对气候变化的响应.结果表明: 研究期间,东北多年冻土区植被生长季平均NDVI呈显著增加趋势,年增加0.0036.空间逐像元NDVI变化趋势具有明显的空间异质性. 研究区80.6%区域的植被NDVI具有显著增加趋势(P<0.05),7.7%的区域呈显著减少趋势(P<0.05).不同类型多年冻土区的植被NDVI增加强度不同,依次为连续多年冻土区>不连续多年冻土区>稀疏岛状多年冻土区>季节冻土区,NDVI增加趋势最大值(>0.004)所占的面积比例依次为连续多年冻土区>不连续多年冻土区>稀疏岛状多年冻土区>季节冻土区.多年冻土全区尺度下,植被生长季NDVI与平均气温呈显著正相关关系(r=0.79,P<0.01),与降水呈较弱的负相关,表明气温是东北多年冻土区植被生长的主控因子.研究区的多年冻土退化对植被生长起到积极的促进作用,尤其是在连续多年冻土区和不连续多年冻土区,植被NDVI增加强度更为剧烈.尽管增加的地表温度可以加快植被生长、增加植被覆盖,但长期来看,多年冻土退化甚至消失会阻碍植被生长.

人工覆盖地表对北京典型绿化树光合特性的影响

汪旭明, 陈媛媛, 王效科

2017, 28(8): 2423-2430. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.014

摘要 ( 419 )

PDF (1005KB) ( 181 )

地表硬化影响城市绿化树生长及生态服务功能的发挥,研究人工覆盖地表下城市绿化树关键生理过程具有重要意义.采用田间模拟试验方法,布设对照(自然地表)、透水硬化和不透水硬化3种覆盖地表,栽植北京2种典型绿化树白蜡和元宝枫,栽植后第4年野外测定其叶片光合及相关生理生态参数,分析人工覆盖地表对北京典型绿化树光合特性的影响.结果表明:白蜡和元宝枫光合作用对不同人工覆盖地表的响应存在差异,对于白蜡而言,透水硬化和不透水硬化地表均使其净光合速率显著降低,对于元宝枫而言,仅不透水硬化地表导致其净光合速率显著降低,透水硬化地表并未对其造成显著影响.透水硬化和不透水硬化地表的空气相对湿度和土壤体积含水率低于对照,植物可利用水分减少,叶片气孔导度下降是白蜡和元宝枫净光合速率降低的主要原因.透水硬化和不透水硬化地表使白蜡PSⅡ有效光化学量子产量(F_v′/F_m′)下降,不透水硬化地表使元宝枫PSⅡ实际光化学量子效率(Φ_PSⅡ)和表观电子传递速率(ETR)升高.

喀斯特出露基岩生境两种典型乔木的树干液流特征

张慧玲, 丁亚丽, 陈洪松, 王克林, 聂云鹏

2017, 28(8): 2431-2437. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.013

摘要 ( 456 )

PDF (842KB) ( 183 )

以西南喀斯特地区常见的出露基岩生境为研究对象,应用TDP热扩散探针技术,分析2种典型乔木菜豆树和圆叶乌桕的树干液流特征.结果表明: 2树种树干液流对干、湿季均有明显响应;同为落叶乔木,菜豆树(约1个月)无液流特征的时长远小于圆叶乌桕(约4个月);圆叶乌桕单位胸高断面积年总蒸腾耗水量高于菜豆树,生长季内(4—9月) 2树种单位胸高断面积耗水量分别约占全年的90%和66%;2树种液流密度与光合有效辐射、水汽压亏缺、温度均呈极显著正相关,与相对湿度呈极显著负相关;2树种生长季内液流密度、日蒸腾耗水不仅小于同处于亚热带季风区的非喀斯特地区,而且小于邻近的喀斯特地区,甚至低于降水稀少的干旱地区典型树种同一参数的值.喀斯特出露基岩生境2种典型植物的蒸腾耗水量因特殊的水分环境而受到限制,同为落叶乔木却对应着不同的水分利用策略.

五针热脉冲探头在测定树干液流中的应用

杜梦鸽, 王胜, 樊军

2017, 28(8): 2438-2444. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.035

摘要 ( 463 )

PDF (566KB) ( 20 )

准确测量树干液流对研究树木耗水特性、植物生理和生态水文效应等具有重要意义.本文选用一种新型五针热脉冲多功能数字探头(PHPP),运用热脉冲理论,测量小叶杨树干液流,并与热扩散探针(TDP)进行对比分析,探究五针热脉冲探头测量树干液流的适用性和准确性.结果表明: 五针热脉冲探头能够准确揭示小叶杨树干液流昼夜变化规律,并且与热扩散探针测量结果呈显著的线性相关关系,R²达到0.90,均方根误差为2.75,平均相对误差为11%.PHPP探头能较为精确地识别低液流和逆液流,可以快速准确地拟合热参数,直接测得树干液流速率,应用潜力较大.

液流径向变化对尾巨桉单株日蒸腾量估算的影响

周翠鸣, 顾大形, 赵平, 黄科朝, 何文, 姚月锋, 朱丽薇, 黄玉清

2017, 28(8): 2445-2451. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.032

摘要 ( 414 )

PDF (995KB) ( 51 )

采用Granier热扩散方法(TDP)测定了尾巨桉2个径向深度(0～2和2～4 cm)的液流速率,探讨液流径向变化对树木蒸腾估算产生的影响、不同个体大小的估算误差以及估算误差与光合有效辐射(PAR)和水汽压亏缺(VPD)的关系.结果表明: 尾巨桉的日蒸腾量在单点径向深度0～2 cm条件下估算值最大,两点综合估算值次之,单点径向深度2～4 cm最小,单点径向0～2 cm和径向2～4 cm所得的日蒸腾量分别较两点综合估算值高估了32.9%和低估了58.7%;用单点径向0～2 cm估算蒸腾量时所产生的误差随胸径的递减而减少,胸径为17.7、12.9和9.8 cm的树木产生的估算误差分别为51.7%、33.0%、18.0%,而单点径向2～4 cm所产生的估算误差则没有明显的径级差异;PAR和VPD都与单点径向0～2 cm估算误差有较好的正相关性,相比较VPD而言,PAR与单点径向0～2 cm估算误差的相关性更好.相比传统的仅用单一深度液流速率估算单株蒸腾耗水量的方法,两点估算方法一定程度上提高了日蒸腾量计算的精度,为尾巨桉人工林森林耗水量估算提供了可靠依据.

中国森林凋落量时空分布特征

申广荣, 项巧巧, 陈冬梅, 吴裕, 刘春江

2017, 28(8): 2452-2460. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.026

摘要 ( 430 )

PDF (5206KB) ( 268 )

通过构建全国尺度上森林叶凋落量和总凋落量与年平均温度、年平均降雨量和实际蒸散量的关系模型,应用地统计学分析方法,并结合遥感解译的森林覆盖信息,分析2001、2006和2012年中国森林叶凋落量和总凋落量的空间分布及其变异格局.结果表明: 与年平均温度和降雨量相比,区域尺度上实际蒸散量对森林叶凋落量和总凋落量有更好的解释预测关系;分布于中南地区的常绿阔叶林的年凋落量最高,为636.2 g·m^-2,分布于东北地区的温带落叶阔叶林的年凋落量范围为339～385 g·m^-2,其中,森林叶凋落量约占总凋落量的70％.2001、2006和2012年,全国森林凋落总量分别为801、865和1032 Tg,呈明显增长趋势,而基于遥感图像解译的森林年覆盖率分别为18％、20％和24％,呈增长趋势.我国人工林面积的迅速增加和林分生长,极大影响了森林凋落物量及其动态变化,进而对森林生态系统物质循环产生重要影响.

PROSPECT5耦合4SAIL模型的亚热带典型森林冠层反射率时间序列模拟

张璐颖, 李雪建, 杜华强, 崔璐, 毛方杰, 刘玉莉, 李阳光,
朱迪恩

2017, 28(8): 2461-2469. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.024

摘要 ( 411 )

PDF (1237KB) ( 203 )

冠层反射率在森林植被类型精确解译、森林碳同化关键参数如叶面积指数(LAI)、叶绿素等遥感反演等方面具有重要意义.本研究以亚热带毛竹林、雷竹林和常绿落叶阔叶混交林3种典型森林类型为研究对象,通过耦合PROSPECT5和4SAIL模型模拟其冠层反射率时间序列.首先,对PROSPECT5和4SAIL模型参数进行敏感性分析,探讨模型参数对冠层反射率的影响;其次,利用实测反射率对不敏感参数进行优化,并确定其参数值;最后,耦合PROSPECT5和4SAIL模型模拟3种亚热带森林冠层反射率,并与MODIS反射率进行对比.结果表明:LAI对第1、2、3、5、7波段最敏感,各波段的总敏感指数分别为0.80、0.83、0.94、0.66、0.47;叶绿素含量对第4波段最敏感,总敏感指数为0.59;叶片含水量对第6波段的敏感性最大,总敏感性指数为0.54;叶子结构参数、类胡萝卜素、热点参数、干物质含量和土壤干湿比等参数对各个波段都不敏感或敏感性较小.优化后的PROSPECT5和4SAIL模型模拟得到的冠层反射率能够真实反映3种典型森林的季节性变化规律,通过与MODIS反射率对比分析发现,模拟冠层反射率和MODIS反射率之间具有较高的决定系数,分别为0.86、0.90、0.93,均方根误差(RMSE)也较小,分别为0.09、0.07、0.05,且模拟反射率能在一定程度上解决MODIS反射率数据冬季易受雨雪、混合像元影响等问题.

基于Vaganov-Shashkin模型的太白红杉径向生长对气候要素的响应

陈兰, 李书恒, 侯丽, 史阿荣, 白红英

2017, 28(8): 2470-2480. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.038

摘要 ( 506 )

PDF (1519KB) ( 47 )

利用采自太白山南坡药王殿、北坡上板寺的太白红杉树芯样品分别建立树轮宽度年表,运用Vaganov-Shashkin模型揭示秦岭太白红杉径向生长对各气候要素的响应.结果表明: 生长季(4—8月)的温度、生长初期的降水量以及7、8月的降水量是限制秦岭地区太白红杉生长的主要气候因子.良好的温度条件有利于太白红杉的生长,但生长初期的降水量会抑制太白红杉的生长;7、8月的降水量对秦岭南坡和北坡太白红杉的影响差异明显,该时段内丰富的降水量对北坡太白红杉的生长具有促进作用,而对南坡太白红杉的生长产生一定的限制作用;同一坡向、不同海拔采样点树木径向生长与气候因子的响应结果同样存在差异,高海拔采样点太白红杉的生长需要的温度条件低于低海拔采样点,但对土壤湿度的需求大于低海拔采样点.生长开始日的早晚对太白红杉树轮宽度的形成影响很大,而生长结束日仅与南坡采样点树轮宽度之间呈显著相关.

火干扰强度对大兴安岭森林地上植被碳储量的影响

洪娇娇, 陈宏伟, 齐淑艳, 刘娜, 许晶

2017, 28(8): 2481-2487. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.039

摘要 ( 405 )

PDF (811KB) ( 334 )

以大兴安岭呼中林区不同强度的火烧迹地为研究对象,对森林地上植被(乔木层、灌木层和草本层)碳储量进行分层采样,采用异速生长方程和生物量收获法获得各层生物量并转换为碳储量,分析了不同火烧强度下研究区地上植被碳储量的差异.结果表明: 火烧强度显著影响研究区森林地上植被碳储量,表现为未火烧＞轻度火烧＞中度火烧＞重度火烧.相同火烧强度下,各林层碳储量变化状况表现为乔木层＞灌木层＞草本层.乔木层碳储量在不同火烧强度下表现为未火烧＞轻度火烧＞中度火烧＞重度火烧;灌木层碳储量在不同火烧强度下表现为轻度火烧>未火烧>中度火烧>重度火烧;草本层的碳储量在不同火烧强度下表现为轻度火烧>未火烧>重度火烧>中度火烧.火烧强度显著影响森林生态系统乔木层和草本层的碳储量,对灌木层碳储量的影响不显著.

坡度和植被盖度对粉砂质河岸带坡面流侵蚀水动力特征的影响

张祎帆, 赵清贺, 丁圣彦, 曹梓豪, 刘璞, 吴长松, 卞子亓

2017, 28(8): 2488-2498. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.006

摘要 ( 401 )

PDF (1552KB) ( 253 )

揭示坡面水流水动力参数特征对于深入了解坡面土壤侵蚀的内在机制具有重要意义.本试验在黄河下游河岸带原生坡面上,采用野外模拟径流冲刷的方法,研究了4个坡度(5°、10°、15°、20°)和3个植被盖度(0%、15%、30%)在特定放水量(15 L·min^-1)条件下坡面薄层水流剥蚀土壤的水动力学过程,分析了径流剪应力(τ)、水流功率(ω)、径流能量(F)等水动力学参数的变化及其对坡度、植被盖度以及二者交互作用的响应差异.结果表明: 在坡度和植被盖度的影响下,τ、ω和F变化规律明显,坡度不变情况下,τ随着植被盖度的增加而增加,ω和F随着植被盖度的增加而减小;植被盖度不变情况下,τ、ω和F均随坡度的增加而增加.坡度小于10°时,坡度和植被盖度的变化对坡面土壤侵蚀的影响不明显;坡度大于10°时,相同坡度条件下植被盖度越大减蚀效果越明显,相同植被盖度下坡面侵蚀量随坡度的增大而增加.τ、ω均与土壤剥蚀率呈显著的线性关系,在土壤侵蚀发生时均存在临界剪应力和临界功率;F与土壤剥蚀率则呈现良好的对数关系.双因素方差分析表明,坡度和植被盖度对τ、ω和F的影响显著,两者的交互作用对ω影响显著,但对τ、F的影响不显著.

西南地区红花龙胆分布格局模拟与气候变化影响评价

沈涛, 张霁, 申仕康, 赵艳丽, 王元忠

2017, 28(8): 2499-2508. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.017

摘要 ( 453 )

PDF (2848KB) ( 85 )

应用最大熵(MaxEnt)模型,基于230条分布记录及33个气候因子数据,模拟全新世中期(约6000年前)、当前时期(1950—2000年)和未来(2050s、2070s)气候条件下,红花龙胆西南地区的潜在分布范围;结合多元统计分析和ArcGIS空间分析,筛选影响物种分布的关键气候因子,探讨不同分布区对气候变化的敏感性.结果表明: 模型训练集AUC值为0.942,验证集AUC值为0.849,表明模型预测的准确性较高.5个气候因子(7月最高气温、8月最低气温、昼夜温差与年温差比值、7月最低气温和6月最低气温)对模型贡献最大,累计贡献率达59.9%.随未来气候变化,红花龙胆适生区将呈现先减少后增加的变化趋势,在RCP 8.5情景下,至2070s阶段,西南地区红花龙胆适宜生境总面积与当前气候条件相比减少15.0%,但云南境内适生区和高适生区面积较当前分别增加32.8%和32.7%.红花龙胆适宜生长于温暖、湿润的气候条件下,气候变暖明显影响着适宜生境的面积和范围,尤其低海拔分布区对气候变化较敏感,适宜生境退缩严重,而高海拔地区由于降水、温度条件的改善适宜生境有所增加.随着全球气候的变化,未来西南地区红花龙胆主要分布区可能向西迁移,并向更高海拔扩张.

绿洲-荒漠过渡带土壤蓄水量的空间分布及其时间稳定性

张帅普, 邵明安, 李丹凤

2017, 28(8): 2509-2516. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.031

摘要 ( 371 )

PDF (1287KB) ( 221 )

掌握土壤水分动态变化规律是绿洲地区水资源管理与生态建设的关键.本文在黑河中游绿洲与荒漠交错地带设置面积约50 km²的研究区域,持续监测2012—2014年间植被生长季节土壤水分含量,利用地统计分析与时间稳定性分析探索土壤水分的时空分布特征.结果表明: 黑河北岸绿洲-荒漠过渡带土壤蓄水量8月最大、10月最小,0～2 m土层土壤平均蓄水厚度约367 mm.绿洲-荒漠过渡带土壤水分梯度除受河流影响外,还与土地利用方式密切相关.不同土地利用类型土壤蓄水量依次为农地>乔木林地>灌木林地>荒漠,农地土壤蓄水量平均高出外围荒漠土壤蓄水量300%以上.研究区内各采样点土壤水分时间稳定性具有明显的空间差异,不同土地利用类型土壤水分稳定程度依次为灌木林地>荒漠>农地>乔木林地.河流对沿岸绿洲土壤水分的直接影响集中在3 km以内,在河岸绿洲与新垦沙地农田之间存在一条土壤水分较为稳定的样带,可以用于指示绿洲生态系统的发展与演变.

从湿地到农田:围垦对生态系统碳排放的影响

侯颖, 李红, 赵敏, 熊俊, 戴圣骐, 赵斌, 胡静, 郭海强

2017, 28(8): 2517-2526. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.030

摘要 ( 543 )

PDF (1109KB) ( 193 )

湿地围垦转化为农田直接影响碳循环过程,但之前的众多研究忽略了相关人为活动如农资生产、农用器械使用等所产生的碳排放.为了更全面认识湿地围垦为农田所导致的这种变化,以崇明岛为研究地区,基于通量观测和生命周期评价,本文分别探讨当考虑和不考虑人为活动伴随的碳排放时,生态系统总碳排放的变化.结果表明: 如果只考虑生态系统与大气间的碳通量,农田仍表现为碳汇,但与自然湿地相比,其碳排放增加了10.47 t (CO₂-eq)·hm^-2;当将农业生产中人为活动碳排放纳入计算后,崇明岛自然湿地和围垦农田的碳排放总量分别为-15.38和6.54 t (CO₂-eq)·hm^-2,碳排放增加了21.92 t (CO₂-eq)·hm^-2,其中,人为活动碳排放为11.45 t (CO₂-eq)·hm^-2;田间种植和农资生产的碳排放共占农田生命周期碳排放总量的84.6%,化肥的生产施用是农田生命周期碳排放的主要来源之一.围垦使生态系统乃至区域尺度的碳源汇属性发生变化,需重新评估其影响;同时,为了达到低碳农业的目的,需减少化肥施用、提高化肥使用效率.

基于区域剖分算法的土壤碳通量空间采样策略

李楠, 莫路锋, 王国英, 周健, 高洪娣

2017, 28(8): 2527-2534. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.007

摘要 ( 383 )

PDF (1817KB) ( 316 )

由于土壤碳通量在空间分布上具有很强的异质性,传统的采样方法难以对区域土壤碳通量进行精确估算,因此确定适当的采样策略对区域土壤碳通量的估算具有重要意义.本文提出一种逐点递增式采样的区域剖分部署策略(RDPG):设定初始采样点,使用改进的凸包插值算法构造Delaunay三角网,根据邻近已知采样点插值计算三角形各边垂直平分线的交点的离散度,选择离散度最大的点作为新增采样点.采用该方法对变异系数为0.42～0.59的仿真试验区域进行多次试验,结果表明:在相同试验条件下,RDPG布局策略能够获得比随机采样和均匀采样策略更高的区域土壤碳通量估算准确度.RDPG方法考虑了区域土壤碳通量的空间异质性,提高了区域土壤碳通量拟合精度.

定量评价人类活动对净初级生产力的影响

吴艳艳, 吴志峰, 余世孝

2017, 28(8): 2535-2544. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.019

摘要 ( 517 )

PDF (4070KB) ( 199 )

以人类活动为主导的城市扩张和土地覆被变化对城市生态环境产生了重要影响,并与气候变化共同影响植被净初级生产力(NPP),但目前从时空尺度上脱离气候干扰仅以人类活动为主导因素来定量分析其对植被NPP影响的研究尚不充分.本研究以广州市为研究区,利用CASA模型估算2001—2013年实际净初级生产力(NPP_act),结合CHIKUGO模型估算得到的潜在净初级生产力(NPP_p)计算因土地覆被变化导致的NPP损失(NPP_lulc),并建立相对贡献指数(RCI)定量分析和评价在城市扩张过程中人类活动对NPP的影响.结果表明:2001—2013年间,广州总体及其5片区NPP_act和NPP_lulc分别呈减少和增加趋势,并存在明显的空间差异性;RCI呈明显增加趋势,东北片区RCI值最低,为0.31,表明气候变化是其NPP变化的主要原因,其他4个片区的RCI值均高于0.5,说明4个片区人为干扰严重,人类活动是其NPP减少的主导因素;广州市及其5片区的RCI变化斜率均大于0,人类活动对植被的干扰逐年增强,北部片区RCI变化斜率值最大(0.693),人为干扰增加趋势最明显.

基于“氮补偿”机制及数据包络分析的活性氮减排评价——以京津冀区域为例

冼超凡, 王莉雁, 逯非, 郑华, 欧阳志云

2017, 28(8): 2545-2553. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.020

摘要 ( 399 )

PDF (1109KB) ( 264 )

快速城市化在消耗营养氮元素的同时,直接或间接导致大量人为活性氮流失到大气与水环境中,带来了巨大的生态环境压力和严重的污染问题.本文在定量分析京津冀区域活性氮排放量的基础上,借助数据包络模型分析此区域的氮减排效率,并提出基于氮补偿机制的低氮发展对策.结果表明: 2004—2014年,随着城市化程度的提高,活性氮排放呈波动缓慢降低的趋势.河北省一直是京津冀区域的主要氮排放源,其气态与水体氮排放量分别占整个区域的79%～84%和74%～79%.研究期间,京津冀区域活性氮主要来源于农业活动,逐渐转为工业生产与居民生活.城市化对区域各地氮排放强度的影响并不一致,区域年均氮排放强度为5.8 t N·km^-2.北京市氮减排效率相对最高,河北省次之,天津市最低.降低河北省氮排放强度与提高天津市氮减排效率是研究区城市低氮化的关键.采用基于协同氮补偿机制的减排策略,有助于三地在氮减排方面上实现互助互补的可持续发展战略.

水文变异下长江荆南三口河道内生态需水量变化及贡献因素

何蒙, 吕殿青, 李景保, 代稳, 徐志

2017, 28(8): 2554-2562. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.029

摘要 ( 394 )

PDF (1099KB) ( 151 )

基于1951—2015年长江荆南三口5站实测原型年径流量序列,采用Mann-Kendall等方法检测其径流序列的突变年份.在此基础上,运用GEV概率密度最大流量法计算荆南三口河道内生态需水量,并从多时空尺度视角分析河道内生态需水量的时空差异及其贡献因素.结果表明: 研究期间,新江口、沙道观、康家岗、管家铺和弥陀寺水文站的第一次径流突变年份分别为1990、1959、1959、1972和1972年,并将第一次突变以前的月均流量序列作为水文变异前的水文序列.在水文变异条件下,长江荆南三口1—12月的各月生态需水量分别为69.63、26.15、55.65、452.65、2166.44、4660.83、10875.66、9966.49、7868.38、4773.60、1655.01和338.49 m³·s^-1.新江口、沙道观、康家岗、管家铺和弥陀寺5个水文站的年均生态需水量分别为901.57、507.00、221.30、1438.03和581.62 m³·s^-1.水文变异后,荆南三口满足河道内生态需水的频率大幅下降,由变异前的55%以上下降至变异后的20%以下,生态需水缺乏现象严重.影响荆南三口河道内生态需水时空变化的因素主要为不同时期水利工程、各行业用水量等人类活动.

陕北安塞县黄土丘陵区露水凝结时间与频率

王浩, 贾志峰, 卢玉东, 何自立, 汪有科, 陈云明, 王智

2017, 28(8): 2563-2568. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.015

摘要 ( 417 )

PDF (1273KB) ( 159 )

露水凝结时间和频率是开发利用气态水资源的基本参数.根据2015和2016年黄土丘陵典型地区陕西安塞县的实地近地表露水监测数据,分析露水凝结时间和发生频率及其大气影响因子.结果表明: 研究区露水凝结时间长且具有周期性.就日周期而言,露水呈现“昼伏夜出”的典型特点,主要凝结时段为21:00至次日8:00,其中,4:00—6:00是露水最易凝结时段;就季周期而言,夏秋季是露水的频发期,春冬季是露水低发期;就年周期而言,6—11月是露水最易凝结时段.相比降雨,露水具有发生频率高、稳定性强的特点.露水的形成是下垫面和多种气象因素综合作用的结果,在相对湿度>80%、气温-露点差为1～3 ℃及风速为0～1 m·s^-1时露水发生频率更高.单就安塞地区而言,风向为120°～150°和240°～300°时更有利于露水凝结.

基于GIS的秋季连阴雨对农业生产影响的风险评估——以四川省盆地区为例

张菡, 郑昊, 王明田, 游超

2017, 28(8): 2569-2576. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.027

摘要 ( 484 )

PDF (1147KB) ( 177 )

为探索秋季连阴雨对四川省盆地区农业生产的影响,利用盆地区102个气象台站1961—2014年逐日降水、日照时数、水文地形、作物种植面积等资料,从气象灾害要素、区域环境条件和承灾体特征几个角度构建灾害风险评估模型,进而获得能综合体现风险程度的评估指数,并以此为分区指标将四川省盆地区划分为5个风险区域.结果表明: 四川省盆地区秋季连阴雨风险最高的区域位于西南部的平坝和坡台地区、南部的浅丘地区、东北部的丘陵地区,以及嘉陵江和渠江的沿江地区,这些区域需要加强秋季连阴雨天气及其影响的预测和防御;盆周山区因地势起伏较大,耕地面积较少,连阴雨危害不重,属于低风险区;盆地其余地区大部介于较低风险与较高风险之间.

中国农作物生产碳足迹及其空间分布特征

刘宇峰, 原志华, 郭玲霞, 孙铂, 孔伟, 唐淑慧

2017, 28(8): 2577-2587. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.004

摘要 ( 627 )

PDF (8170KB) ( 294 )

基于中国1993—2013年的农业统计数据,采用生命周期评价、重心模型以及GIS等方法分析农作物生产碳排放及碳足迹的时序变化、碳足迹重心的移动轨迹、碳排放和碳足迹的空间分布特征以及影响碳排放的主导因素.结果表明: 研究期间,中国农作物生产碳排放量(GHGe)、单位播种面积碳足迹(CFs)和单位耕地面积碳足迹(CFc)均显著增加,而单位产量碳足迹(CFy)和单位产值碳足迹(CFv)显著减少.CFs重心一直分布在河南,且逐渐移向西南;CFc重心位于湖北或河南,并向西北方向移动;CFy重心位于陕西或河南,且整体移向东南;CFv重心始终在河南,并逐渐移向西南.GHGe和碳足迹存在显著的省域差异,GHGe具有南北低、中部高的特点,CFs是东西两翼高、中间低,CFc高值区主要集中在中部及东部沿海省份,CFy在西北-东南方向上表现为“高-低-高”,CFv在西北-东南方向上则是由高走低.农业生产过程中不同投入占农作物碳足迹的比例以化肥最为突出,化肥投入构成中以氮肥和复合肥所占比例较大.通过分析GHGe与各影响因素的关联度,得出化肥尤其是磷肥和氮肥、灌溉以及农田N₂O排放是导致GHGe显著增加的主导因素,并据此提出发展低碳农业的对策建议.

等渗NaCl、干旱胁迫对番茄幼苗光合特性及叶绿体超微结构的影响

杨凤军, 李天来, 臧忠婧, 吴瑕

2017, 28(8): 2588-2596. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.041

摘要 ( 401 )

PDF (1556KB) ( 159 )

为分析等渗盐分和水分胁迫对番茄叶片光合功能的影响,选用耐盐性不同的4种基因型番茄(小果型的辽园红玛瑙、野生醋栗番茄、大果型的金田粉冠、超402)进行等渗的140 mmol·L^-1NaCl和15%PEG6000模拟盐分和水分胁迫.结果表明: 在光合特性方面,处理12 d后,两种胁迫导致4种不同基因型番茄的叶绿素含量(叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量)、光合速率、气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾效率降低,气孔限制值升高.两种胁迫导致的光合下降由气孔性因素所致.等渗的盐分胁迫对番茄的光合系统损伤大于水分胁迫,这是因为盐分胁迫除了渗透胁迫还会导致离子伤害.4种不同基因型番茄中,耐盐型的辽园红玛瑙具有高光合特性,金田粉冠光合效率最差.在叶绿体超微结构方面,两种胁迫会造成番茄叶片的气孔密度增加,气孔张开率降低,叶绿体长度增加,宽度变小,长宽比增大,叶绿体内基粒数减少,嗜锇颗粒数增多.盐分胁迫下两种番茄叶绿体结构的影响大于水分胁迫,耐盐种醋栗番茄气孔变化小于盐敏感品种金田粉冠.

茶树幼苗钾累积利用特性模型的构建

龚雪蛟, 罗凡, 唐晓波, 王小萍, 李春华, 王迎春, 王云, 杜晓

2017, 28(8): 2597-2604. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.016

摘要 ( 319 )

PDF (1116KB) ( 75 )

通过水培试验和建立数学模型,定量研究了茶树幼苗新梢发育期间树体钾含量与培养液钾浓度、新梢与树体钾含量之间的关系,并探讨了钾促进茶树幼苗叶绿素合成和提升光合作用的量效关系.结果表明:随培养液钾浓度增加,全株、新梢、茎部和根部钾含量先升后降,在6.82～8.65 mmol·L^-1范围达到最大,呈正态分布曲线模型,而成熟叶钾含量呈直线增加,试验范围内未出现下降;新梢、成熟叶和根部对全株钾累积贡献较大,其最大钾含量分别为20.04、16.02、12.03 mg·g^-1,全株的最大钾含量为10.53 mg·g^-1,茎部不同部位的最大钾含量在8.08～8.27 mg·g^-1;新梢在较低钾浓度(3.65 mmol·L^-1)可达到较高的钾累积效率(1.22),表现出较强的钾累积能力.新梢钾含量与成熟叶和全株钾含量呈直线关系,与茎部钾含量呈一阶指数关系,而与根部存在较强的钾竞争,在钾浓度＞5.13 mmol·L^-1时,根部钾累积效率开始下降,向新梢的钾供应减少.成熟叶片净光合速率(P_n)和新梢叶绿素含量随钾含量增加呈Boltzman曲线上升,并通过模型确立了提高P_n和促进叶绿素合成的最佳钾含量范围(成熟叶为10.03～10.83 mg·g^-1,新梢为17.72～19.11 mg·g^-1)和最佳水培钾浓度区间(4.69～5.96 mmol·L^-1).

旅游资源使用价值评估的ZTCM和TCIA方法比较——以北京奥林匹克森林公园为例

董天, 郑华, 肖燚, 欧阳志云

2017, 28(8): 2605-2610. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.034

摘要 ( 428 )

PDF (612KB) ( 68 )

分区旅行费用模型(ZTCM)和旅行费用区间模型(TCIA)是两种常用的旅游资源使用价值评估方法,但两种模型因构建的出发点不同而可能导致不同的研究结果.比较两种方法的评估结果对于准确评估旅游资源使用价值具有重要意义.本文采用问卷调查,应用ZTCM和TCIA对北京奥林匹克森林公园的使用价值进行评估.结果表明: 基于ZTCM,研究区的景观使用价值为162.36亿元;基于TCIA,景观使用价值为37.32亿元.与ZTCM相比,TCIA对追加费用和旅游人数的拟合度更高.对于同一出发地旅行费用差异较大的样本,TCIA可以有效改进ZTCM假设同一出发地平均消费一致的前提,研究结果更符合实际,更适合准确评估旅游资源的使用价值.

伊河流域景观格局变化及其驱动机制

任嘉衍, 刘慧敏, 丁圣彦, 王美娜, 卞子亓

2017, 28(8): 2611-2620. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.023

摘要 ( 486 )

PDF (1896KB) ( 223 )

以伊河流域1987、2000、2008和2013年4期土地覆被数据、同期气象资料及社会经济数据为基础,综合运用景观生态学原理及ArcGIS 10.2、Fragstats 4.2和SPSS 17等工具,从不同时空尺度分析伊河流域景观格局变化及其驱动机制.结果表明: 1987—2013年,研究区景观空间结构发生明显改变,伊河流域的林地、草地、库塘和建设用地面积增加,耕地、河渠面积呈现“减少-增加-减少”的趋势;1987—2008年,耕地主要转换为建设用地,2008—2013年,耕地、林地和草地之间的转移明显;景观空间格局的变化主要集中在海拔550 m以下的河谷平川和丘陵地带,山地景观格局随人类活动影响的加深也开始发生变化.景观格局指数分析表明:耕地与林地的最大斑块指数和聚集度指数最大;1987—2013年,伊河流域的斑块个数持续快速增长,分离度、Shannon均匀度指数和Shannon多样性指数呈“增大-略有减小-增大”的趋势,说明景观格局趋于不稳定,景观异质性增强.社会经济发展与人口增加是耕地、未利用地等景观类型向建设用地转化的主要驱动力;气温上升与蒸散发量增加是流域水域面积变化的直接原因;政策是流域林地、草地等景观结构发生变化的根本原因.

西安市景观格局与城市热岛效应的耦合关系

王耀斌, 赵永华, 韩磊, 奥勇, 蔡健

2017, 28(8): 2621-2628. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.022

摘要 ( 503 )

PDF (1344KB) ( 216 )

基于西安市2000、2006和2015年3期遥感数据,进行景观分类和温度反演,建立两者的回归模型,探讨景观格局对城市热岛效应的影响及预测作用.结果表明:不同尺度上的景观格局指数与温度具有不同的相关性,在景观尺度上,景观形状指数(LSI)、景观分割指数(DIVISION)和Shannon多样性指数(SHDI)与温度显著相关;在类型尺度上,CA₁、PD₁、LSI₁、AI₁、LPI₂、AI₂、CA₃、DIVISION₃、LPI₃、AI₄ (其中,1代表建设用地、2代表耕地、3代表林地、4代表草地;CA指斑块类型面积,PD指斑块密度,LSI指景观形状指数,AI指聚集指数,DIVISION指景观分割指数,LPI指最大斑块指数)与温度显著相关.景观格局是影响热岛效应的主要因子,对城市热岛效应响应明显.部分景观指数可以表征地表温度,合理的景观配置对缓解城市热岛效应具有长远意义.通过不同尺度上建立的多元线性回归模型预测,2030年的热岛效应同比2015年有所回落,但减幅不明显,依旧强于2006年的热岛状况.热岛效应先由主城区蔓延,以点向面扩展,随后主城区呈现减弱趋势,而周围区(县)热岛出现明显增幅.

西安市景观格局演变对生态系统服务价值的影响

邹月, 周忠学

2017, 28(8): 2629-2639. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.009

摘要 ( 392 )

PDF (2065KB) ( 147 )

研究快速城市化地区景观格局演变对生态系统服务价值的影响,对城市空间格局调控、健康稳定城市生态系统的构建、区域土地资源优化利用和生态环境的保护及区域可持续发展具有重要意义.本文基于西安市3期(1999、2006和2015年)TM遥感影像的解译结果和社会经济统计数据,利用景观生态学和生态系统服务相关理论,分析了城市化影响下西安市景观格局特征和生态系统服务价值的时空变化特征,并定量分析了景观格局演变对生态系统服务价值的影响.结果表明: 随着城市化进程的加快,西安市景观格局发生了很大变化,其中,建设用地和园地景观不断增加,耕地、林地、水域景观减少;研究区景观呈现出愈加破碎化、多样化和不规则化的趋势.1999—2015年,西安市生态系统服务总价值减少19.03亿元.耕地、林地和水域景观生态服务价值下降,园地景观生态服务价值增加;气候调节对生态系统服务的价值贡献率最大,气体调节的价值减少量最大,水源涵养的价值减少率最大.西安市生态系统服务价值中心城区低、南部山区高;1999—2015年,生态服务价值在空间上呈下降趋势,低值区的范围由中心城区逐渐向周边区县扩展.景观格局变化会对区域生态系统结构、功能及过程产生重要影响.城市建筑景观的扩张与蔓延、交通道路网的延伸与交织使各景观类型被严重分割,破碎化增强;对区域生态服务价值贡献率较大的林地、耕地、水域等生态型景观类型减少,最终导致区域生态系统服务价值减少.

基于分形理论的乡村聚落景观空间特征及演变——以厦门市为例

梁发超, 刘诗苑, 刘黎明

2017, 28(8): 2640-2648. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.037

摘要 ( 430 )

PDF (2014KB) ( 245 )

空间结构和空间形态共同构成乡村聚落景观空间特征,对二者的科学分析是乡村土地利用格局优化的基础.本研究采用分形理论,从全市与分乡镇两个尺度上对厦门市乡村聚落景观空间结构的特征和演变进行定量分析,并提出空间格局优化的相应对策.结果表明: 厦门市乡村聚落景观空间结构与形态的分形特征明显.在全市尺度上,聚集维数、交通网络直通度和空间形态维数随时间变化而增大,而空间关联维数持续减少;乡村聚落景观空间结构呈多中心聚集态分布,交通网络通达性变好,空间结构自组织不断优化,而乡村聚落景观空间形态日趋复杂,空间呈扩展的趋势.在分乡镇尺度上,乡村聚落景观空间特征差异显著,空间结构松散、通达性较弱等问题存在于部分乡镇.未来需加强交通等基础设施投入和中心村建设,提高乡村聚落内部各要素的关联度,促使其空间结构优化.本研究结果为优化乡村聚落空间布局、科学编制乡村土地利用规划提供了有力的技术手段和理论支撑.

内蒙古阿鲁科尔沁国家级自然保护区景观动态及保护成效

郭子良, 崔国发, 王小平, 那拉苏, 郑姚闽, 张曼胤, 崔丽娟

2017, 28(8): 2649-2656. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.028

摘要 ( 470 )

PDF (1046KB) ( 265 )

快速评估自然保护区的保护成效,对科学地制定管理决策具有重要意义.本文通过遥感解译进行景观分类和景观动态变化分析,使用保护性景观质量指数、人工景观干扰指数和景观保护成效综合指数等开展内蒙古阿鲁科尔沁国家级自然保护区2004—2014年的保护成效研究.结果表明: 2004—2014年,该自然保护区内自然景观所占比例由92.2%增加到92.8%,天然草地和灌木林面积显著增加,但湖泊、河流快速减少;景观格局变化较大,主要景观类型面积转出率和转入率高,景观转类指数为0.33.自然保护区内各功能区的保护性景观及其占比均明显增加,保护性景观质量指数由24.37增长为25.36,景观质量得到提升.各功能区均存在不同程度的人工干扰,人工干扰景观面积增大;2004和2014年人工景观干扰指数分别为-0.79和-0.96,人工干扰强度变大.研究期间,内蒙古阿鲁科尔沁自然保护区的景观保护成效综合指数为3.5%,其景观保护成效达到“很好”,野生动植物生境趋于好转.

基于生态系统服务簇的内蒙古自治区生态功能分区

李慧蕾, 彭建, 胡熠娜, 武文欢

2017, 28(8): 2657-2666. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.036

摘要 ( 754 )

PDF (6086KB) ( 221 )

生态功能分区是生态系统管理的重要环节,有助于维持生态可持续性.目前生态功能分区的框架复杂多样,但对多重生态系统服务之间关系的理解还不够深刻.生态系统服务簇可以识别多重生态系统服务间的交互作用,并依据簇的特征对区域进行生态功能分区,从而更好地进行社会-生态系统管理.本文以内蒙古自治区为例,定量评估了供给服务、调节服务和支持服务,以旗县(区)为基本空间单元,运用自组织特征映射网络(SOFM)得到生态系统服务簇、划分生态功能区.结果表明: 研究区各项生态系统服务分布整体上呈现从东北向西南递减的格局;供给服务和调节服务存在权衡关系,支持服务和调节服务存在协同关系;依据聚类结果将内蒙古自治区划分为4个生态功能区,分别为西部荒漠生态脆弱区、中部草原水土保持区、东部草原牧业盈余区、东部森林生态均衡区.本研究基于生态系统服务簇的概念,分析了内蒙古自治区多重生态系统服务的权衡与协同关系,为生态功能分区提供了新的视角和方法.

京津冀地区的生态质量定量评价

王静, 周伟奇, 许开鹏, 颜景理, 李伟峰, 韩立建

2017, 28(8): 2667-2676. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.008

摘要 ( 412 )

PDF (2604KB) ( 178 )

生态质量的好坏标志着区域经济社会可持续发展的能力以及社会生产和人居环境稳定可协调的程度,如何定量评价区域生态质量状况与变化,协调其与城镇化的关系,日益成为城市生态学研究的热点.本文选择城市化发展迅速、生态环境问题突出的京津冀城市群为研究对象,基于遥感技术反演京津冀城市群植被覆盖度、生物量和人工表面比例、植被面积百分比等生态参数,结合植被破碎化指数,采用主成分分析法,构建了基于遥感参数的生态质量指数综合模型,定量评价了2000—2010年京津冀城市群生态质量及动态变化.结果表明: 本文构建的生态模型可以更客观、综合地定量评估城市与区域的生态质量状况与变化.2000—2010年,京津冀城市群的生态质量指数从2.38上升到2.84,增幅达19.3%.其中,2000—2005年的增幅(12.2%)高于2006—2010年(7.2%).从空间分布来看,生态质量指数的高值区位于京津冀北部,西部、东南部较低.不同城市的生态质量状况及变化趋势不同.承德的生态质量状况最好,并显著高于其他城市;其次为北京、秦皇岛和保定;天津的生态质量最差.承德、北京、秦皇岛和保定的生态质量高于京津冀地区的平均水平;廊坊、天津和沧州的生态质量明显低于平均水平.2000—2010年间,除唐山外,其他城市的生态质量均呈好转趋势.其中,沧州、衡水的生态质量指数提升最显著,增幅分别达520.5%和171.8%.

生态贫困视角下的贫困县多维贫困综合度量

王艳慧, 钱乐毅, 陈烨烽, 胡卓玮

2017, 28(8): 2677-2686. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.003

摘要 ( 348 )

PDF (6926KB) ( 277 )

作为国家扶贫开发决策实施的重要单元,贫困县贫困程度及其致贫原因的识别和评估是国家“精准扶贫”战略实施的前提和保障.本文从生态贫困的视角,设计了顾及自然环境-经济-社会可持续协调发展的县级别多维贫困度量指标体系,构建基于贫困指数-最小方差模型(PI-MVM)的县级多维贫困度量模型,以6个连片特困区的249个县为典型研究区,系统揭示片区-县级层面上的贫困程度、致贫原因及其空间分布特征.结果显示: 各片区的综合贫困程度由北向南逐渐加重,各片区县存在“从北向南、从东到西,贫困程度逐渐加重”的趋势;乌蒙片区西部、秦巴片区西北部各县贫困程度的高-高聚集现象突出;秦巴中南部以及乌蒙片区受自然环境因素影响较大,贫困程度较深.一般致贫型片区县较多,主导致贫型片区县聚集在贫困程度较低的片区;经济因素对贫困的缓解作用逐渐下降,自然环境、社会发展因素的影响逐渐明显.研究结果可以更加精准地全面把握贫困县的贫困区划特征,为指导研究区早日脱贫提供辅助决策技术支撑.

江西省绿色发展区划

朱美青, 史文娇, 黄宏胜

2017, 28(8): 2687-2696. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.001

摘要 ( 440 )

PDF (4508KB) ( 345 )

江西省绿色发展区划研究,是江西省主动适应“绿色崛起”、“生态文明先行示范区”和“生态文明试验区”的新形势,实现从以“治山、治江、治湖、治穷”的应急抢救型为主的生态治理模式,转变为“富山、富水、富民、强生态”的减压增效型为主的可持续发展模式的前提和基础.以往的区划研究重生态保护理念、轻绿色发展.本文基于江西省地形、地貌、生态、农业、林业、草业、湿地、经济、旅游等空间数据,建立定性与定量、生态与经济、全面与重点相结合的44项指标体系,评价各研究单元的发展条件与方向,科学划分了4类一级区、17类二级区和51类三级区.首次实现以绿色发展为目标,以县域资源及其发展优势为基础,以各单元绿色发展途径为出口的区划.该区划结果有助于明确各县绿色发展方向,便于指导资源的优化利用与产业的合理布局,并可为推进江西省生态环境保护和可持续发展提供科学依据.

基于GIS和RS的沈阳城市潜在人口分布特征

赵冬, 李俊英, 闫红伟, 尹红岩, 杨婧荟, 付耀东, 李金鑫

2017, 28(8): 2697-2704. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.018

摘要 ( 379 )

PDF (1650KB) ( 216 )

基于QuickBird卫星影像,采用阴影长度法对城市居住建筑面积进行测算,结合社会经济统计数据对沈阳城市潜在人口分布特征进行分析.结果表明: 2015年,沈阳市三环内各行政区潜在人口分布不均;三环内潜在人口空间分布呈现典型的圈层结构特征;各行政区潜在人口数量为铁西区＞沈河区＞皇姑区＞于洪区＞和平区＞大东区＞东陵区;各行政区潜在人口密度为铁西区＞和平区＞沈河区＞皇姑区＞于洪区＞大东区＞东陵区;城市西部潜在人口密度高于东部,南部高于北部.居住建筑及人口的空间分布与区域的自然条件、经济状况以及基础设施建设等因素紧密相关.在未来城市规划建设中,应考虑加强铁西区以及中心城区的基础设施建设,适当增加公园绿地数量,合理开发城市南部的居住用地,适当控制居住人口数量,避免造成较大的环境压力.

不同营林面积情景下鹿科动物的潜在生境分布

吴文, 李月辉, 胡远满, 陈龙, 熊在平

2017, 28(8): 2705-2713. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.021

摘要 ( 391 )

PDF (1448KB) ( 193 )

在有人为干扰的森林景观中开展鹿科动物适宜生境分布研究,对于解决大尺度生境保护与小面积森林经营的矛盾问题有着重要的参考意义,也符合我国林区的现实需求.2013—2015年冬季进行的多次野外调查收集196处鹿科动物出现点信息,将这些点作为分布点数据,选取地形、景观类型、植被特征和人类干扰4类17种因子作为环境变量,利用最大熵模型方法,分析4种林下经营面积情景下小兴安岭铁力林业局马鹿和狍的潜在适宜生境分布特征及其对环境因子的响应.结果表明:模型预测精度达到优秀水平,稳定性好,鹿科动物的适宜生境主要集中在东部区域;不同情景下,两种鹿科动物的主要环境影响因子相似,均为距农田距离、距居民点距离、距河流距离、距营林区距离和海拔因子,其中,距营林区距离因子的贡献率稳定在4%～6%;两种鹿科动物躲避人类经营活动干扰的距离(1200～1300 m)较为接近.在无林下经营情景中,鹿科动物的适宜生境分布较广、面积较大;随着经营面积的增大,适宜生境面积减少;当经营面积扩大到现实情况的2～3倍时,鹿科动物栖息地面积缩减较为严重.

生态修复工程条件下污染河流水质模拟和应用

徐斌, 杨悦锁, 王咏, 张刚, 范伟, 路莹, 高翠萍

2017, 28(8): 2714-2722. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.040

摘要 ( 412 )

PDF (1843KB) ( 322 )

生态工程是改善河流水质的重要手段,利用数学模型可以有效模拟水环境治理和预测生态修复工程效益.本文根据实际河流资料,应用WASP水质模型进行建模和验证,模拟和评估了河流的主要化学参数,进而研究了人工湿地和曝气复氧对河流水质的生态改善作用.结果表明: WASP水质模拟结果与实测水质数据拟合良好,可以对不同生态修复情景方案进行预测分析.合理减排、人工湿地、曝气复氧均可以降低河流水体中的污染物浓度、有效改善水质.在人工湿地系统中增加曝气复氧装置,将进一步提升河流水体的生态修复效率.以吉林省伊通河曝气条件下的人工湿地工程为例,分析了其生态修复效率.结果表明: 夏季的污染物去除效果最好,可能的原因为夏季气温较高,水体中的微生物活性较强.本研究对于污染河流环境的生态修复工程设计和运行具有指导意义.

生态系统服务流定量化研究进展

刘慧敏, 刘绿怡, 任嘉衍, 卞子亓, 丁圣彦

2017, 28(8): 2723-2730. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.025

摘要 ( 503 )

PDF (1099KB) ( 218 )

生态系统服务流对生态系统服务的形成、输送、转化和维持等均有重要作用,且能够在生态系统服务的供需之间建立时空连接,对生态系统服务流的量化有利于生态系统服务的准确评估,对生态系统保育和管理以及制定积极有效的生态补偿等具有重要意义.本文阐述了生态系统服务流的理论基础,在总结不同学者对生态系统服务流定义的前提下,分析了定量化服务流的侧重点,并对生态系统服务流进行分类;探讨了影响生态系统服务流定量化的关键因素,分析了生态系统服务供给、流和需求之间的相互作用关系;提出了生态系统服务流定量化的具体过程,并详细介绍了各个步骤.

生态系统服务形成机制研究进展

刘绿怡, 刘慧敏, 任嘉衍, 卞子亓, 丁圣彦

2017, 28(8): 2731-2738. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.010

摘要 ( 493 )

PDF (754KB) ( 319 )

近年来,生态系统服务的形成及其机制已成为生态学的研究热点之一.在2005年举行的千年生态系统评估之后,生态系统服务的衍生研究,如生态系统服务分类、评估、权衡与协同、传递和生态系统服务流等也迅速增加,使生态系统服务的研究步入崭新阶段.为更好地了解生态系统服务并加深对其的研究,及时梳理生态系统服务的形成机制很有必要,然而目前对这方面的研究仍未形成一个恰当的研究范式.本文在查阅大量中、英文文献的基础上,主要总结了近10余年与生态系统服务形成机制相关的研究;并从“内因”和“外因”两个方面出发,重点对生物多样性及人类参与活动在生态系统服务形成过程中所起到的作用进行分析和梳理,并提出了研究展望.

生态系统核算研究进展

石薇, 李金昌

2017, 28(8): 2739-2748. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.012

摘要 ( 385 )

PDF (949KB) ( 140 )

生态系统核算的本质是通过对生态系统服务、生态系统资产的实物量和价值量进行计算,将生态系统的数量信息纳入国民经济核算体系,将生态系统的保护目标融入经济社会决策,以更好地实现生态环境与经济社会协调发展的战略构想.本文对生态系统核算基本问题、生态系统核算账户设计、生态系统估价方法等方面展开综述.首先,通过对生态系统服务理解的阐述和归类,立足于最终生态系统服务观阐明了生态系统的运行过程,扩展了国民账户体系(SNA)的生产范围.其次,梳理并设计了生态系统资产账户、生产账户和供给使用账户,就生产范围扩展方法对生产账户的不同影响进行对比.再次,区分了基于交换价值的核算方法和基于福利经济理论的核算方法,并指出基于交换价值的核算方法与SNA理论基础更为匹配.最后,对当前研究存在的不足进行分析,并对未来研究予以展望.

土壤可蚀性研究述评

魏慧, 赵文武, 王晶

2017, 28(8): 2749-2759. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.011

摘要 ( 539 )

PDF (601KB) ( 280 )

土壤可蚀性是土壤对侵蚀营力分散和搬运作用的抵抗能力,是建立土壤流失方程和侵蚀模型的必要参数.土壤可蚀性研究是认识土壤侵蚀机理的一个重要环节.本研究基于土壤可蚀性已有成果,总结评述了土壤可蚀性的相关研究进展.其中,土壤可蚀性的相关指标有土壤抗冲抗蚀性、K因子等;土壤可蚀性包括水蚀可蚀性、风蚀可蚀性、重力可蚀性和冻融可蚀性等不同类型;其评价指标体系可以分为基于土壤内在性质和外在侵蚀营力的两类评价指标体系;土壤理化性质测定法、仪器测定法、小区测定法、数学模型和图解法、水动力学模型求解法是目前常用的5种土壤可蚀性测定和估算方法;土壤可蚀性具有明显的时空分异特征,其影响因素主要包括土壤性质、气候、植被、地形和土地利用等不同方面.在土壤可蚀性的进一步研究中,应注重土壤可蚀性概念的界定、评价指标体系的规范统一、土壤可蚀性估算模型的区域适用性、土壤可蚀性动态变化作用机理等方面.

DNDC模型在中国的改进及其应用进展

谢海宽, 江雨倩, 李虎, 张婧, 常乃杰, 王立刚

2017, 28(8): 2760-2770. doi:10.13287/j.1001-9332.201708.033

摘要 ( 628 )

PDF (573KB) ( 448 )

DNDC模型是目前国际上最成功的生物地球化学模型之一,可以被发展为适合一个特定国家或地区环境条件的模型.我国科学家经过不断的改进和扩充,发展了适用于中国特有的农业生态系统的版本.通过修改土壤水氮运移过程的缺省参数,引入了地表径流曲线和修正的通用土壤流失方程来控制和模拟地表径流,加入了薄膜覆盖管理模式的参数化模块,补充了种养结合的子模型.这些改动不仅增加了模型模拟土壤水氮运移、氮素淋失、地表径流的能力,而且提高了模型在不同生产管理模式下的应用范围.改进后的模型针对土壤有机碳变化、温室气体排放、氮素平衡等方面进行了大量验证,并在点位和区域尺度上进行了广泛应用;此外,对DNDC模型存在的问题,如模拟结果不准确、模型参数矫正困难、模型模块不足等进行了讨论;最后,明确了模型在中国农业生产中的贡献,以期为模型的研究和应用提供参考,更好地服务于中国农业生产.

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