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17种常用除草剂对蚯蚓的急性毒性
李涛, 孟丹丹, 郭水良, 袁国徽, 钱振官, 吕卫光
2021, 30 (6): 1269-1275. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2021.06.018
摘要1275)   HTML5)    PDF (3383KB)(186)   

蚯蚓在改良土壤、消解农业废弃物、提高土壤养分和作物产量方面发挥着重要的作用。为了评价除草剂对蚯蚓的毒性,采用滤纸接触法和人工土壤法测定了17种除草剂对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的急性毒性。滤纸接触法染毒48 h,噁唑酰草胺对赤子爱胜蚓的毒性最高,半数致死浓度LC50(median lethal concentration)为7.6 μg∙cm-2,属高毒级;其次为丙草胺、高效氟吡甲禾灵和灭草松,LC50分别为10.7、12.7、61.3 μg∙cm-2,属中毒级;二氯喹啉酸、2甲4氯钠、苯唑草酮、草铵膦、烟嘧磺隆和双草醚对赤子爱胜蚓的LC50分别为143.0、198.2、211.1、466.9、433.7、649.2 μg∙cm-2,属低毒级;吡嘧磺隆、五氟磺草胺、嘧啶肟草醚、氰氟草酯、乙羧氟草醚、二甲戊灵和硝磺草酮对赤子爱胜蚓的LC50均大于1000 μg∙cm-2,属微毒级。人工土壤法染毒14 d,高效氟吡甲禾灵对赤子爱胜蚓的毒性最高,LC50为148.9 mg∙kg-1;其次为丙草胺、2甲4氯钠、二甲戊灵和噁唑酰草胺,LC50分别为211.5、335.0、342.4、345.7 mg∙kg-1;此外,其他供试除草剂对赤子爱胜蚓的LC50均大于500 mg∙kg-1。根据《化学农药环境安全评价试验准则》中的分级标准,采用人工土壤法测定的17种除草剂对赤子爱胜蚓的毒性均为低毒级。该研究可为评估除草剂对蚯蚓的生态风险提供新的数据信息,同时可为农业生产中安全使用除草剂提供技术指导。

基于GEE平台的1986-2021年黄土高原植被覆盖度时空演变及影响因素
赵安周, 田新乐
2022, 31 (11): 2124-2133. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.11.003
摘要630)   HTML26)    PDF (2591KB)(279)   

基于Google Earth Engine(GEE)云平台,对1986-2021年黄土高原的Landsat地表反射率数据进行去云和融合处理,计算得到归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI),并利用像元二分模型估算植被覆盖度(Fractional Vegetation Coverage,FVC),在此基础上,辅以趋势分析、偏相关和残差分析等方法分析了不同时间段(1986-1999、2000-2021和1986-2021年)黄土高原FVC时空变化及其影响因素。结果表明,(1)时间上,1986-2021年黄土高原FVC呈显著增加的趋势(Trend=0.0044 a-1P<0.01)。从不同时间段看,2000-2021年FVC的增加趋势(Trend=0.0058 a-1P<0.01)快于1986-1999年(Trend=0.0038 a-1P<0.01)。黄土高原所有植被类型的FVC均呈显著上升的趋势(P<0.01),其中草地的上升趋势最大(Trend=0.0066 a-1P<0.01)。(2)空间上,黄土高原FVC呈东南向西北递减的趋势,1986-2021、1986-1999和2000-2021年FVC呈显著上升的面积分别为53.65%、18.38%和48.12%。(3)地形因子中,高程和坡度对FVC的影响较显著。FVC值随高程呈“下降-上升-下降”的变化趋势,最大值(0.7790)出现在3000-3500 m。FVC随坡度的增加呈上升的趋势,最大值(0.7025)出现在25°-45°。中高等级FVC和高等级FVC比例随坡度呈正相关关系,其中15°-25°面积占比最大(73.93%)。(4)1986-2021年黄土高原FVC与年降水量、年平均气温和太阳辐射(Solar Radiation,RAD)的偏相关系数分别为0.239、0.093和-0.006,其中呈显著正相关(P<0.05)的像元占比分别为48.50%、22.51%和5.96%。残差分析结果表明,人类活动是黄土高原植被动态变化的主要驱动因素,且起正向作用的像元比例为73.20%。

中国退化草地生态修复措施综述与展望
古琛, 贾志清, 杜波波, 何凌仙子, 李清雪
2022, 31 (7): 1465-1475. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.07.020
摘要535)   HTML47)    PDF (2339KB)(1325)   

草地是面积最大的陆地生态系统,具有极其重要的生产和生态功能,但长期的过度利用和气候变化导致草地生态系统在全球范围内出现不同程度的退化。退化草地的自然恢复需要相当长的时间,人为的修复措施是加快草地恢复必不可少的手段。中国草地生态修复的研究已经进行了几十年,但一直以来对生态功能的重视程度不够,导致先退化—后治理—再退化—再治理的现象普遍,草地退化状况仍未得到全面改善。近年来,在强调生态优先、绿色发展的大背景下,中国对草地保护和生态修复的重视程度不断提高,退化草地生态修复是中国当前亟待解决的重大难题和艰巨任务。通过综述草地生态修复的研究进展以及主要的技术和政策措施,分析了国内外草地生态修复主要技术措施(免耕补播、合理放牧、人工草地建植、围栏封育、耕翻和施肥)的恢复效果、限制因素和存在的不足,旨在为退化草地生态修复提供理论参考。论文在以上分析的基础上提出中国草地生态系统修复未来的研究方向和发展建议:(1)建立健全现代草牧业体系和管理模式,从根本上解决草畜矛盾,是解决草地退化和生态修复问题的根本途径;(2)完善草地退化分类分级体系,进一步为生态修复提供理论依据;(3)加强乡土种质资源和土壤微生物的挖掘利用,为生态修复提供物质保障;(4)突破毒草化草地恢复的理论与技术瓶颈;(5)建立分区—分类—分级的生态修复理论技术体系和评价体系。草地生态修复是一项复杂的跨学科的系统工程,加强多领域协作是解决问题的关键。

微塑料模拟老化及其对污染物吸附行为影响研究进展
姜晶, 阮呈杰, 陈霄宇, 吴仪, 汪永创
2022, 31 (11): 2263-2274. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.11.018
摘要524)   HTML17)    PDF (716KB)(214)   

微塑料在环境中被广泛检出,进入环境中的微塑料普遍发生着缓慢而复杂的老化过程,影响其与环境中其他污染物的相互作用。该文从微塑料的老化方法、理化性质变化、污染物吸附能力及相互作用机制等几个方面进行了归纳总结。微塑料的老化方法主要涉及物理方法、化学方法、生物方法等。物理老化方法有人为作用、光催化老化、侵蚀作用等;化学老化方法主要包括酸、碱、氧化处理等;生物老化方法主要是动植物、微生物、降解酶等对微塑料的作用。不同方法具有各自的特点和适用性。各种老化处理对微塑料表面物理性质都有不同程度的影响。老化后的微塑料表面出现更多褶皱,比表面积增加,孔隙度、结晶度等都发生变化;大多老化方法对微塑料的化学性质无明显影响,但UV(紫外光)老化、自然风化等对微塑料的性质影响较大,表面含氧官能团增加,促进了其对污染物的吸附作用。老化微塑料能与环境中的重金属、有机污染物发生吸附作用,微塑料性质、老化方法、污染物性质和环境因素等都会影响微塑料的吸附行为。老化后微塑料吸附性能普遍增强,主要通过疏水作用、静电作用、络合作用、氢键、范德华力、π-π相互作用吸附其他污染物。针对目前微塑料老化及其与污染物的相互作用研究中存在的不足,提出了复合条件下微塑料老化及其对污染物的吸附、老化微塑料对重金属-有机共存污染物的吸附机制、生物体内微塑料老化及其对污染物的载体作用和生物毒害作用、微塑料老化过程中添加剂的释放及其与污染物的相互作用、老化微塑料与环境中溶解性有机质、矿物相互作用等可能的研究方向。

黄河源植被覆盖度变化及空间分布自然驱动力分析
高思琦, 董国涛, 蒋晓辉, 聂桐, 郭欣伟, 党素珍, 李心宇, 李昊洋
2022, 31 (3): 429-439. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.03.001
摘要484)   HTML78)    PDF (1963KB)(329)   

归一化植被指数(NDVI)可以有效地反映地表植被的生长状况,研究植被NDVI空间分布的驱动因素有助于区域生态环境保护。该研究基于2000—2018年黄河源区MODIS-NDVI数据和同时期8种自然因子数据,运用趋势分析法分析黄河源区植被NDVI时空变化特征,并利用地理探测器分析其空间分布的自然驱动因子。研究表明,黄河源区植被覆盖总体较高,2018年区域内74%的面积NDVI大于0.6。NDVI分布特点为东南高西北低,变化格局为北部增加,中部减少。2000—2018年NDVI均值总体上呈增加趋势,但变化趋势不明显,增长率为0.013/10 a;除高植被覆盖区面积增加外,其他等级植被覆盖区面积均减小。年降水量对NDVI空间分布的影响力最大,达到0.602;高程影响力为0.385,年均温影响力为0.296,也很好地解释了黄河源区的植被覆盖状况;其他自然因子对NDVI空间分布的影响力较小。自然因子对植被NDVI的影响呈现相互增强和非线性增强关系,使地貌类型、坡度及坡向等影响较小的单因子对植被NDVI也有了较大的影响,其中,年降水量与其他因子之间的交互作用的影响力普遍较高,年降水量与海拔的交互作用影响力最大,达到0.682。研究表明,2000—2018年黄河源植被覆盖度呈不显著增加,年降水量是影响植被NDVI空间分布的主导因子,自然因子对植被NDVI的影响具有交互作用。该研究有助于更好地认识黄河源区植被覆盖情况以及植被空间分布的影响机制。

不同经营模式对蒙古栎天然次生林碳储量的影响
何亚婷, 谢和生, 何友均
2022, 31 (2): 215-223. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.02.001
摘要483)   HTML88)    PDF (888KB)(269)   

栎类是中国第一大树种,固碳潜力巨大。以黑龙江省哈尔滨市丹清河实验林场蒙古栎(Quercus mongolica)天然次生林为研究对象,研究了目标树经营(经营强度45%、40%、70%)、综合抚育经营(经营强度45%、40%)、无干扰经营对林分碳储量及其分布的影响,为评估蒙古栎天然次生林的碳汇潜力提供理论依据。结果表明,(1)经过17年的经营实践,无干扰模式下蒙古栎天然次生林林分碳储量(279.01 t∙hm-2)显著(P<0.05)高于目标树经营(183.01 t∙hm-2)和综合抚育经营(218.81 t∙hm-2),但后两者之间差异不显著。(2)土壤层碳储量占林分碳储量的比重最大(82.71%—89.56%),乔木层次之(9.53%—16.41%),灌木层、草本层和凋落物层合计占1%左右。(3)乔木层碳储量在3种经营模式之间差异显著(P<0.05),碳储量大小顺序为无干扰经营 (45.78 t∙hm-2)>综合抚育经营 (27.17 t∙hm-2)>目标树经营 (17.44 t∙hm-2)。(4)灌木层碳储量在综合抚育经营下显著大于目标树经营(P<0.05),凋落物层碳储量在无干扰经营下显著大于综合抚育经营和目标树经营(P<0.05),草本层碳储量在3种经营模式之间无显著差异。(5)土壤层碳储量在无干扰经营模式下显著大于目标树经营(P<0.05),但与综合抚育经营差异不显著。从提升林分固碳潜力和可持续经营的角度,建议对类似林分降低经营强度,优化经营技术措施,达到固碳增汇和提高林分质量的多目标经营。

广东省植被固碳量时空变化及气象贡献率研究
邓玉娇, 王捷纯, 徐杰, 吴永琪, 陈靖扬
2022, 31 (1): 1-8. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.01.001
摘要481)   HTML71)    PDF (567KB)(671)   

植被固碳能力对气象条件十分敏感,研究植被固碳量变化的气象贡献率,对提升生态环境质量、实现“碳中和”目标具有重要意义。文章基于植被净初级生产力数据和地面气象观测数据,利用相关性分析和模型模拟方法,分析广东省植被固碳量的时空分布特征及其对气象条件的响应规律,并定量研究植被固碳量变化的气象贡献率。结果表明,从空间分布而言,广东省大部分地区植被固碳能力强,多年平均固碳量按从高到低顺序分区域排序为:粤北、粤西、粤东、珠三角。从时间变化而言,2001—2020年广东省植被固碳量呈波动上升趋势,年植被固碳量介于838.7—1070.8 g∙m-2,近20年平均年固碳量达981.2 g∙m-2。植被固碳量季节变化规律明显,夏季最大、冬季最小,秋季、春季介于两者之间,冬季、春季植被固碳量年际波动大,而夏季、秋季植被固碳量年际变化平缓。植被月固碳量最低值出现在1月,最高值出现在7月。从集成生物圈模型(IBIS)模型的定量模拟可知,近20年气象要素对植被固碳量的影响以正向驱动为主,植被固碳量变化的气象贡献率为48.4%。其中,气温对植被固碳量的影响最为显著,其次为降水,再次为日照。植被固碳量对日照、气温的响应不存在滞后,对降水的响应存在1—2个月的滞后。

生态安全格局构建:概念、框架与展望
易浪, 孙颖, 尹少华, 魏晓
2022, 31 (4): 845-856. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.04.023
摘要447)   HTML31)    PDF (477KB)(428)   

生态安全格局是保障区域生态安全的基础,是人类维护绿色、健康与可持续发展的重要手段。在全球生态问题日益凸显的背景下,生态安全格局业已成为生态系统研究的热点领域。加强生态安全格局研究对维护生态系统结构与功能完整、保护生物多样性、保障区域生态安全和提升人类福祉具有重要意义。该文从“概念辨析、基础框架、研究进展与展望”等方面入手,全面系统梳理了国内外生态安全格局的相关研究成果,并从“研究方法、研究尺度、研究内容”等方面进行归纳总结,得出以下结论:(1)“源地识别—阻力面构建—廊道提取”的基本研究框架有待发展;(2)生态源地识别缺乏统一的科学标准,对生态系统服务供需关系的考虑未能兼顾;(3)生态廊道提取方法有待进一步优化;(4)地理空间联动性和生态系统功能的相互性考虑欠缺;(5)自然生态系统与社会经济系统间耦合关系研究较为薄弱。未来研究趋势可关注以下方面:(1)多模型、多方法、多技术的集成研究;(2)动态考量生态安全标准的量化研究;(3)各方利益博弈的现实执行研究;(4)生态安全预测、预警与调控管理的强化研究;(5)服务国家战略的生态安全格局构建研究。

微塑料对有机污染物的吸附-解吸特性及其复合毒性效应研究进展
刘沙沙, 陈诺, 杨晓茵
2022, 31 (3): 610-620. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.03.020
摘要430)   HTML40)    PDF (632KB)(503)   

微塑料能与有机污染物发生相互作用,可改变有机污染物对生物的毒性效应。已有的文献主要总结微塑料对有机污染物吸附/解吸或二者对生物的复合毒性效应某一方面的研究,缺乏对这两部分内容的系统归纳。文章概括了微塑料特性、环境因素和有机污染物的种类/性质对吸附-解吸的影响:微塑料的分子结构、官能团和结晶度等影响其对有机污染物的吸附和解吸行为;微塑料对有机污染物的吸附/解吸量随粒径的减小而增大;老化过程分别增强和降低微塑料对亲水性和疏水性有机污染物的吸附-解吸效果;微塑料对有机污染物的吸附量随温度、pH和盐度的升高呈现先增加后降低的趋势;含有苯环结构、疏水性强的有机污染物容易吸附在微塑料表面。文章还归纳了微塑料-有机污染物在生物个体、细胞和分子层面上诱发的毒性效应:微塑料会增强或削减有机污染物对水生生物的生长繁殖、免疫系统、活性氧和基因表达等的影响;微塑料的载体作用可促进植物对有机污染物的吸收和转运,对植物的生长、光合作用和防御系统具有协同毒性效应;微塑料与有机污染物联合作用下,微生物的胞外分泌物、细胞生长、结构和功能都会发生变化;微塑料会增强或减弱有机污染物在蚯蚓体内的富集,并诱发蚯蚓的基因表达异常、氧化应激反应和代谢产物的变化等。未来需结合实际环境状况来分析微塑料对有机污染物的吸附-解吸行为,从基因、蛋白质及代谢水平上研究微塑料-有机污染物的联合毒性作用,并探讨塑料添加剂在毒性效应中的贡献。

2001-2020年中国植被净初级生产力时空变化及其驱动机制分析
石智宇, 王雅婷, 赵清, 张连蓬, 朱长明
2022, 31 (11): 2111-2123. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.11.002
摘要417)   HTML40)    PDF (5124KB)(387)   

植被净初级生产力(NPP)是表征生态系统物质和能量循环的基础,也是区域和全球碳循环的重要组成部分。为揭示2001-2020年中国净初级生产力时空变化特征及其驱动机制,基于MOD17A3HGF数据产品,运用Sen趋势分析、Mann-Kendall检验以及Hurst指数等方法分析了中国植被NPP时空变化与未来发展趋势,并通过相关性、残差分析等方法定量分析了气候变化和人类活动在植被NPP变化过程中的相对作用。研究结果表明,(1)中国植被NPP空间上呈现东南高西北低的分布格局,时间上呈波动增加趋势,变化速率为2.86 g·m-2·a-1;空间变化以基本不变为主,NPP呈显著增加的面积明显大于显著减少的面积,未来中国84.38%的地区植被NPP将持续增加或由减少转为增加。(2)植被NPP与降水、气温总体上均呈正相关,其中降水对植被NPP影响更为显著;植被NPP与降水显著正相关的区域主要分布在长江以北地区,与气温显著正相关的区域主要分布在青藏高原中部和北部、云贵高原东南部、东南沿海地区以及山东南部等地。(3)气候变化和人类活动对中国植被NPP的增加均产生了重要作用,但两者在植被NPP改善区中的相对作用存在显著的空间差异性;气候变化主导的植被改善区主要集中在东北、华北、四川盆地及长江中下游平原等地区,人类活动主导植被改善区主要集中在华中、西南以及西北地区;而气候变化和人类活动对植被退化的影响在空间分布上较为一致,且气候变化对NPP退化区的影响较小,人类活动是植被NPP退化的主要因素。

青海湖水位变化成因分析及其未来趋势预估研究
周丹, 张娟, 罗静, 郭广, 李宝华
2021, 30 (7): 1482-1491. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2021.07.017
摘要412)   HTML18)    PDF (1581KB)(243)   

青海湖是维系青藏高原东北部生态安全的重要屏障,其水位变化更是青藏高原气候和生态环境变化的指示器和调节器。利用1961—2020年下社水文站水位观测资料分析青海湖水位变化特征,基于青海湖流域气象观测资料揭示其水位变化成因,并结合水位回升期气象影响因素及未来气候变化预估数据,对青海湖2021—2050年水位变化进行了模拟预测,旨在为湖区生态环境保护规划与管理提供科学的依据和参考。主要结论,(1)1961—2020年青海湖年平均水位为3194.36 m。1961—2004年青海湖年平均水位呈显著下降趋势,下降变化率为0.76 m/10 a。从2005年开始,青海湖年平均水位止跌回升,上升变化率为2.01 m/10 a,2020年平均水位达3196.34 m。(2)青海湖水位变化主要受气候干湿交替因素控制,降水量是最主要的因素,2005年以来水位持续上升主要取决于全球增暖情形下夏季降水量和降水强度同时增加。地表径流和地下水补给也起着一定作用。此外,人类积极的环境保护活动对青海湖水位上升也十分有利。(3)温室气体中等排放情景下,预测2021—2050年青海湖水位呈持续增加趋势,其中2021—2030年增加1.63 m,2031—2040年增加1.86 m,2041—2050年增加2.02 m。2041年青海湖水位将达到3200.0 m,2050年将达到3201.85 m。

黄河流域净生态系统生产力的时空分异特征及其驱动因子分析
曹云, 孙应龙, 姜月清, 万君
2022, 31 (11): 2101-2110. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.11.001
摘要404)   HTML55)    PDF (5674KB)(393)   

净生态系统初级生产力(Net Ecosystem Productivity,NEP)及影响因素的定量评估研究,有助于深入理解区域碳循环及其驱动机制。作为气候变化敏感区域,黄河流域净生态系统生产力的时空变化特征及其气候驱动因子的研究,对阐明中国北方陆地碳汇格局特征具有重要意义。因此,该研究基于NEP的估算模型,采用趋势分析、相关分析、聚类分析等分析方法,对2000-2020年黄河流域NEP时空演变特征及其驱动机制进行分析。结果表明,(1)黄河流域年均NEP为92.7 g·m-2,总体上表现为碳汇。在空间分布上,NEP呈现从西向东逐步递增的分布特征,并存在明显的空间聚集效应,高值和低值聚集区域分别占流域面积的32.6%、41.7%。(2)2000年以来黄河流域NEP总体呈增加趋势,平均每年增加4.7 g·m-2,其中有62.4%的地区NEP增加趋势达到显著水平,植被固碳能力提升明显。在不同分区中,黄河中游地区NEP增加速率最大,平均每年增加7.8 g·m-2;在不同植被类型中,常绿林NEP提升最为显著,具有显著增加趋势的面积占比最高,达到82.8%。(3)从未来变化特征看,黄河流域NEP的Hurst指数平均为0.74,未来变化趋势具有强可持续性特征。其中NEP呈显著增加趋势,且未来保持强持续性的区域面积占比达到56.2%,说明未来黄河流域大部地区固碳能力仍将保持提升趋势。(4)从气候相关分析看,流域NEP多与降水呈正相关性,与日照时数呈负相关性,而气温影响不显著。在关键气候因子的影响范围方面,降水影响面积最大,占比达到70%;日照时数次之(19.3%);气温影响范围最小(10.7%)。因此,降水是影响黄河流域NEP空间分布的最主要气候因子。

气候变化和人类活动对松辽流域植被覆盖的影响
贾志峰, 刘鹏程, 刘宇, 吴博博, 陈丹姿, 张向飞
2023, 32 (1): 1-10. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2023.01.001
摘要377)   HTML67)    PDF (3879KB)(351)   

探究植被变化及其对气候变化和人类活动的响应,对科学高效管理区域生态系统具有重要意义。基于年归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)、年降水量和年平均气温数据,采用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall趋势检验、残差分析等方法,定量分析了松辽流域1998—2018年NDVI时空变化特征及其驱动因素。结果表明,流域年均NDVI在0.72—0.82之间,呈极显著增加趋势,总体增长速率为0.0041/a;在2000—2005年和2009—2014年期间增速较快,平均增长速率分别为0.0137/a和0.0092/a。流域NDVI空间变化率在 (-0.44—0.44)/(10 a)之间,92.85%区域植被呈改善趋势,极显著改善区域面积占比达72.26%;而7.15%的区域植被呈退化趋势,极显著退化的区域面积占比仅为0.91%,退化区域主要集中在大兴安岭西部地区、渤海湾及东北各省会城市区。气候因素对流域NDVI影响在 (-1.4×10-3—1.6×10-3)/a之间,人类活动对流域NDVI影响在(-3.6×10-3—4.0×10-3)/a之间;气候驱动和人类活动驱动下流域植被呈极显著改善区域的面积占比分别为3.77%,62.84%。流域内有79.40%的区域人类活动贡献率超过了70%。气候变化对NDVI抑制的区域主要分布在海拉尔河左岸及大兴安岭西南侧区域;人类活动对NDVI抑制区域主要分布于东北城市群及大兴安岭西部区域。对于不同的土地利用类型,人类活动对NDVI的贡献率均明显高于气候变化的贡献率。在植被改善区域,人类活动对林地植被变化的贡献率最大,其次为耕地、未利用土地、草地。在植被退化区域,人类活动对草地植被变化的贡献率最大,其次为未利用土地、林地、耕地。建议在东北地区高质量发展战略规划中应更加重视对草地、未利用地的保护。

近20 a环渤海地区GS_NDVI时空分异及其对气候变化和LUCC的响应
黄栋, 李鹏, 董南
2021, 30 (12): 2275-2284. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2021.12.001
摘要365)   HTML83)    PDF (3755KB)(281)   

植被是全球或区域生态环境变化监测的“指示器”,利用NDVI(Normal Difference Vegetation Index,归一化植被指数)作为表征植被生长状况的指示因子,监测其动态变化并探讨其与相关因素间的关系,对区域生态环境可持续发展具有重要意义。选取2000—2018年环渤海地区SPOT/VEGETATION NDVI数据集,采用相关分析、稳定性评价和变化趋势分析等方法,从区域和像元尺度获取GS_NDVI(Growing Season NDVI,植被生长季NDVI)动态变化和空间分异及其对气候和LUCC的响应。得到以下主要结论:从区域尺度来看,近20 a以来环渤海地区植被覆盖状况有较为明显的改善,区域平均GS_NDVI由0.6267提升至0.6755;从像元尺度来看,62.23%的像元GS_NDVI呈改善趋势,24.63%的像元NDVI呈退化趋势,环渤海“C”型带北部城市改善趋势最为明显且稳定性较高;华北地区(天津市、唐山市)、临海区和城镇扩张区域植被退化严重且稳定性差,并且越邻近岸线,GS_NDVI随时间变化的稳定性越差;气候因素对GS_NDVI变化的影响十分有限(显著相关的像元数量不超过10%),其中GS_NDVI变化与降水的相关关系相较于气温更为密切;区域土地利用基本格局决定了环渤海地区GS_NDVI的空间格局,建设用地的扩张是导致区域植被退化的关键因素;人类活动驱动下土地利用变化是主导GS_NDVI退化以及不稳定变化的关键因素。

皖南不同种植模式碳汇效应及经济效益评价
姜超强, 李晨, 朱启法, 徐海清, 刘炎红, 沈嘉, 阎轶峰, 余飞, 祖朝龙
2022, 31 (7): 1285-1292. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.07.001
摘要357)   HTML46)    PDF (410KB)(279)   

种植模式是影响农田生态系统碳汇效应和经济效益的关键因素。探明不同种植模式碳汇特征及经济效益,对于优化当地种植模式、发展低碳绿色农业和保障农业可持续发展具有重要意义。该研究在安徽皖南地区2020—2021年设置单季稻、烟稻轮作、稻麦轮作、再生稻种植等4种种植模式,采用生命周期评价法评价了各种植模式的净碳汇效应和经济效益,系统地分析了各模式及作物的碳足迹构成、大小及其影响因素。结果表明,(1)各处理经济净收益的大小表现为烟稻>再生稻>稻麦>单季稻。烟叶高产值保障烟稻轮作的高经济效益;再生稻种植的水稻(Oryza sativa L.)产量为各种植模式中最高,其头季和再生季产量合计为12921.5 kg∙hm-2。(2)各处理净碳汇大小表现为稻麦>再生稻>单季稻>烟稻。再生稻N2O排放量和碳排放总量比稻麦轮作分别显著降低37.2%和9.2%,再生稻生态系统的CH4和N2O分别占碳足迹构成的54.5%和18.0%。(3)通过控制农田水分、提高肥料利用率以及对再生稻适当高留桩等方式降低CH4排放是再生稻种植模式减少碳排放的关键。烤烟(Nicotiana tabacum L.)生态系统碳足迹构成中N2O、肥料和农膜所占总排放的比例均超过了20%,并且其劳动力(11.7%)和燃油(12.7%)所占比例远大于水稻和小麦(Triticum aestivum L.)。(4)各种植模式中,烟稻轮作具有较高的经济效益,是保障烟粮双丰收的高效种植模式,但是呈现负碳汇效应,因此,应重点加强该模式机械化生产和烟叶烘烤节能减耗方面的研究。而再生稻水稻产量高,且成本投入和碳排放较低,符合中国倡导的“双碳”理念,应在该区和类似区域大力推广。综上,该研究定量评价了皖南地区4种种植模式的经济效益和碳汇效应,为该区和类似区域农业节能减排和绿色高效生产提供了技术模式及理论依据。

2000—2020年黄河流域土地利用变化特征及影响因素分析
付乐, 迟妍妍, 于洋, 张丽苹, 刘斯洋, 王夏晖, 许开鹏, 王晶晶, 张信
2022, 31 (10): 1927-1938. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.10.001
摘要350)   HTML33)    PDF (4604KB)(386)   

土地利用变化是人类与自然相互作用的重要表征。研究黄河流域土地利用变化特征及其驱动因素,可为黄河流域生态保护和高质量发展战略的实施提供参考。根据黄河流域2000、2010和2020年3期土地利用数据,运用空间分析与数理统计方法定量分析了流域不同尺度下的土地利用变化特征,分析了影响土地利用类型变化的主要因素。结果表明,(1)黄河流域草地和农田占比多年平均值分别为47.9%±0.38%、26.5%±0.69%,草地广泛分布于中上游,农田集中分布于下游,表明黄河上中下游分别承担着保障国家生态安全和粮食安全的重任。(2)2010—2020年的土地利用变化强度远高于2000—2010年,土地利用发生转变的面积和综合土地利用动态度分别增加了约8倍和15倍。(3)2000—2020年黄河流域土地利用类型变化以城镇、草地和森林增加和农田减少为主,城镇扩张了1.08×104 km2,主要发生在黄河中下游的城市群,新增规模的58%是农田;草地和森林等生态用地增加了0.91×104 km2,主要发生在黄河源头区和上游地区的青海和甘肃,新增规模的75%是农田;农田缩减了1.30×104 km2,主要发生在黄河中、下游地区的平原地带,48%和37%的农田转换成城镇和草地。(4)气候变化、社会经济和政策实施是影响黄河流域土地利用变化的主要因素。在气候变暖变湿、生态保护修复政策和工程实施的双重驱动下,林草植被和水域湿地等面积有所增加,生态系统质量有所改善。同时,在人口规模和经济快速发展的背景下,城镇建设用地对农田的侵占非常严重,人地矛盾更加突出。

气候变化和人类活动对陕西省植被NPP影响的定量分析
李登科, 王钊
2022, 31 (6): 1071-1079. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.06.001
摘要346)   HTML43)    PDF (1758KB)(368)   

定量评估气候变化和人类活动对陆地生态系统碳循环的影响,对于深入理解植被变化驱动机制和生态建设与保护具有重要意义。基于2000—2019年生态过程模型BIOME-BGC计算的实际净初级生产力和气候模型计算的潜在净初级生产力,定量分析气候变化和人类活动对陕西植被生态系统的影响。结果表明,2000—2019年间,陕西省植被NPP的变化主要由气候驱动的区域占总面积的11.96%;叠加上人类活动影响,且后者作用更强的区域占比为86.93%。陕西省的植被NPP增加的区域占总面积的98.06%,其中有11.93%的区域是由气候因素驱动,主要分布在关中地区和汉中盆地的农作区;86.13%是由人类活动驱动,主要分布在陕北、陕南地区,说明了这两个地区退耕还林、天然林保护等生态建设工程取得了显著成效。减少的区域占总面积的0.83%,其中有0.03%的区域是由气候因素驱动,零星分布在全省各地;而0.8%的区域是由人类活动,尤其是城镇建设所致,分布在城镇周边区域。还有1.11%的面积NPP没有发生变化。陕西省植被NPP的变化受到气候和人类活动两种驱动力的作用,而主要驱动力是人类活动。

鼎湖山季风常绿阔叶林演替系列土壤细菌群落的变化特征
杨世福, 马玲玲, 陈芸芝, 唐旭利
2022, 31 (12): 2275-2282. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.12.001
摘要342)   HTML67)    PDF (1169KB)(284)   

阐明土壤细菌群落变化对于理解土壤细菌在森林生产力维持和养分循环中的关键作用至关重要。以鼎湖山国家级自然保护区内的南亚热带地带性植被——季风常绿阔叶林及其演替阶段的马尾松林(演替初期阶段)和针阔叶混交林(演替中期阶段)为研究对象,基于Illumina Miseq测序技术,分析季风常绿阔叶林不同演替阶段森林土壤细菌群落的组成、结构和多样性。结果表明:土壤养分含量随演替的正向进行而增加,处于演替顶级阶段的季风常绿阔叶林中土壤含水量及有机碳、全氮、铵态氮、全磷和有效磷的含量均显著高于演替初期阶段的马尾松林(P<0.05)。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)为鼎湖山各演替阶段森林共有的土壤细菌群落优势门。不同演替阶段森林土壤细菌群落结构差异显著(P<0.05)。随着森林演替的正向进行,变形菌门和放线菌门的相对丰度变化不显著,但酸杆菌门和浮霉菌门(Planctomycetes)的相对丰度显著增加(P<0.05),绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度呈降低趋势。适宜在稳定环境中生长的k策略细菌(如酸杆菌门)的相对丰度在演替顶级阶段显著高于初期阶段(P<0.05),而适宜在养分充足环境中快速生长繁殖的r策略细菌(如变形菌门)的相对丰度在不同演替阶段森林土壤中无显著变化。土壤细菌群落的多样性指数(Shannon指数)随着演替的正向进行呈先增加后降低的趋势,而丰富度指数(Chao 1指数)呈现逐渐增加的趋势。土壤有机碳含量、含水量、pH以及硝态氮含量的差异是导致土壤细菌群落随演替阶段发生变化的主要原因。综上所述,随着演替的进行,土壤细菌群落由r策略细菌占优势转变为k策略细菌占优势,其多样性指数和丰富度指数呈现不同的变化趋势,并且其结构和组成发生显著改变。

黑龙江大兴安岭重点国有林区森林碳储量及固碳潜力评估
陈科屹, 王建军, 何友均, 张立文
2022, 31 (9): 1725-1734. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2022.09.002
摘要331)   HTML32)    PDF (482KB)(226)   

国有林区是中国实施碳中和行动的重要区域,准确估算其森林植被碳储量及固碳潜力,对于指导制定应对气候变化策略,统筹区域生态-经济-社会协调发展具有重要意义。以黑龙江大兴安岭重点国有林区为研究对象,基于森林资源二类调查数据,在分树种(组)且分龄组的基础上,采用材积源生物量法对其森林植被碳储量和碳密度进行了测算。运用空间代替时间法,并结合林区植被生态区划情况和地带性顶级群落类型,对林区森林植被固碳潜力进行了评估。结果表明,(1)黑龙江大兴安岭重点国有林区森林植被总碳储量为2.7246×108 Mg,平均碳密度为39.46 Mg∙hm-2。乔木林碳储量占比高达99.93%,其平均碳密度是灌木林的4.00倍、疏林的3.72倍。(2)不同区域森林植被碳储量和碳密度差异悬殊,碳储量最多和最少的区域分别是新林林业局(3.4497×107 Mg)和盘中自然保护区(1.0936×106 Mg),碳密度最大和最小的区域分别是双河自然保护区(59.68 Mg∙hm-2)和盘中自然保护区(22.11 Mg∙hm-2);自然保护区的设立和合理有序的人为干预对于提升森林植被固碳能力具有一定的积极作用。(3)落叶松林(Larix gmelinii)碳储量占比接近林区总碳储量的1/2,樟子松林(Pinus sylvestris var. mongolica)平均碳密度远高于其他森林类型。(4)碳储量最多和平均碳密度最大的林种分别是一般用材林和母树林。(5)中龄林是碳储量最多的龄组,平均碳密度随龄组的增加而增大。(6)林区总固碳潜力为1.9367×108 Mg,主体贡献源于现存森林植被的生长。建议加强天然次生林保护与修复的理论研究和技术研发,提高森林生态系统质量和稳定性,增强其固碳增汇能力。创新森林植被固碳增汇管理,拓展林业碳汇生态产品价值实现路径。

河西走廊荒漠植物多样性及其对环境因子的响应
李善家, 王兴敏, 刘海锋, 孙梦格, 雷雨昕
2023, 32 (3): 429-438. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2023.03.001
摘要327)   HTML50)    PDF (767KB)(273)   

研究河西走廊荒漠植物多样性结构特征及其对环境因子的响应有利于保护干旱区植物多样性、维持荒漠生态系统稳定。沿河西走廊由东南至西北方向自然降水递减梯度设置样带,探讨荒漠植物α、β多样性的变化规律及其对环境因子的响应。研究结果显示,(1)Margalef丰富度指数(R)范围为1.22-8.22,Simpson优势度指数(D)范围为0.25-0.97,Shannon-Wiener多样性指数(H')范围为0.05-1.52,Pielou均匀度指数(E)范围为0.08—0.90。河西走廊荒漠植物物种数少且分布不均,少数物种占据较大优势。(2)表征β多样性的Bray-Curtis距离指数(dBC)普遍较高,河西走廊东、中部样带间dBC平均值为0.91,西部样带间dBC平均值为0.78。东、中部样带(年均降水量大于50 mm)与西部样带(年均降水量约50 mm)之间dBC大都为1.00,说明东中部与西部之间荒漠植物相似性极低。(3)α多样性和环境因子的Spearman分析和冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)表明,α多样性的变化由比湿、年均风速、年均降水量、短波辐射总强度、土壤含水量、土壤氮磷等因素解释,其中比湿、年均风速的解释率较高,分别为35.4%、19.8%。(4)β多样性和环境因子的Mantel检验表明,β多样性与土壤、气候和经纬度都显著相关,其中表征水分的比湿、年均降水量相关系数较高,分别为0.40、0.36。综上所述,水分是影响河西走廊荒漠植物多样性的主要因子,年均风速、年均温度、辐射总强度、土壤养分等也会影响植物多样性。