基于PLUS-InVEST模型的安徽省碳储量时空变化预测

[目的]分析安徽省2000年以来碳储量的时空变化及空间分布特征,为未来该区土地管理决策和生态系统碳库管理提供有效指导。[方法]以安徽省为例,基于2000,2005,2010,2015,2020年5期土地利用数据,采用PLUS模型模拟2030,2040年不同情景下土地利用格局,并运用InVEST模型定量评估不同情景下陆地生态系统碳储量的空间变化。[结果](1)2000—2020年安徽省约有8.03%土地发生了转移,耕地与建设用地之间的转化是该省土地利用变化的主要特征。(2)2000—2020年陆地生态系统碳储量总体呈下降趋势,下降了1.01×10⁸ t。空间格局上呈现“南高北低”的特征,碳密度高值区主要分布在皖南、皖西山区。(3)2020—2040年自然发展情景下碳储量下降趋势明显,耕地保护情景下降速度有所减缓,生态保护情景下碳储量明显增加,增量为3.07×10⁷ t。[结论]实施生态保护政策能够有效提高区域生态系统碳储量,增强生态系统服务功能。未来在进行土地利用管理决策时应统筹考虑生态保护和耕地保护,促进区域生态系统良性可持续发展。     

半干旱采煤塌陷区植被土壤碳循环及源、汇功能转换特征

以大柳塔矿区采煤塌陷前后不同草地为研究对象,以区域实测数据为基础,分析了0—80cm土层土壤有机碳储量变化以及春季、夏季、冬季3个季节不同植被部位以及土壤碳循环差异及碳源/汇功能转换特征。结果表明:(1)对照区和沉陷区不同季节土壤碳储量都具有明显的垂直分布特征,采煤沉陷造成春季草地生态系统土壤碳储量显著下降(P=0.001),随季节变化呈现出冬季夏季春季的趋势;(2)采煤沉陷造成草地生态系统春季地上立枯和枯落物碳储量显著上升(P=0.000,P=0.004),冬季枯落物和根系碳储量下降(P=0.016,P=0.015),沉陷区不同植被部位碳储量随季节变化均呈现出春季夏季冬季的趋势;(3)相较对照区,沉陷区植被碳储量随季节变化均表现为碳源过程,土壤碳储量随季节变化由碳源—碳汇过程转变为碳汇过程;(4)相关分析显示,对照区地上新鲜植被碳储量和立枯碳储量呈现出显著的负相关性(P0.05),而沉陷区地上新鲜植被碳储量和立枯碳储量呈现出极显著的正相关性(P0.01)。     

林龄和立地条件对北京山区油松人工林碳储量的影响

以北京密云红门川流域典型造林树种油松为研究对象,运用林木相对生长方程和全收获法,研究了不同林龄油松人工林生态系统碳储量及其对影响因素的响应。结果表明:(1)油松林植被碳储量随着林龄的增大呈显著增长趋势,57a油松林植被碳储量较35a增加了90.28%,各林龄均较灌丛(4.48±0.23t/hm~2)增加显著。(2)北京山区35a和40a油松林土壤有机碳储量较灌丛并无明显增加,甚至略有下降,而57a油松林较灌丛土壤有机碳增加了61.66%,可见,造林固碳是一个漫长的过程。(3)油松林生态系统碳储量随着林龄的增大呈增加的趋势,35a和40a油松林生态系统碳储量分别为(73.84±5.61)t/hm~2和(84.52±14.79)t/hm~2,分别较灌丛[(64.67±12.23)t/hm~2]增加了19.72%和30.94%。而57a油松林生态系统碳储量进一步增加至(141.50±3.42)t/hm2,较灌丛增加了118.80%。油松林生态系统碳储量空间分配格局表现为土壤层(57.70%)植被层(32.36%)枯落物层(9.94%)。(4)油松林生态系统碳储量主要受林龄和土壤质地影响,两者共解释有机碳储量变化的65.6%。其中,土壤储量变化可被林龄和土壤质地解释75.9%,而植被碳储量主要与林龄有关。     

2005-2020年淮海经济区耕地碳储量时空演变特征及碳汇区识别

淮海经济区垦殖率约70%，是中国粮食主产区之一，掌握其耕地碳储量时空变化规律、识别耕地碳汇碳源区，对保护区域耕地质量和发挥耕地生态系统碳汇功能，助力"双碳"目标实现有重要意义。该研究基于淮海经济区土壤类型碳密度计算耕地土壤碳储量，再运用NEP（Net Ecosystem Productivity）模型计算耕地植被固碳量，同时借助ArcGIS空间分析和地理探测器等方法研究2005-2020年淮海经济区耕地碳储量时空演变特征、耕地"碳"属性及其驱动因子。结果表明：1）2005-2020年淮海经济区耕地土壤碳储量由于地类转移总体减少了1.393×107 t，在空间上呈"东高西低"分布；耕地植被固碳量则呈现出以2015年为拐点"先增加后减少"变化趋势，NEP在空间上呈现出"东南高，西北低"分布特征；随时间推移，耕地总碳储量空间分布集聚性呈下降趋势，其"高-高"类型区数量也逐渐减少，主要向不显著区和"低-高"离散区转变；2）淮海经济区耕地碳汇区县数32个，中强度碳汇区21个主要分布于淮海经济区西部，高强度碳汇区5个集中分布于东北部；3）驱动淮海经济区耕地碳储量时空分异的因子中，主要因子是交通通达度、粮食产量、归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index, NDVI）、高程、坡度和坡向，次要因子是人口。未来耕地保护过程中，耕地碳源区县可借鉴碳汇区耕地保护政策和管理措施，以减少耕地碳储量的流失、维持耕地质量，同时也让更多区县的耕地生态系统发挥碳汇作用。     

基于生态格局视角的三峡库区土地生态系统服务价值

以三峡库区重庆段为研究对象,以TM解译数据为基础,采用生态系统服务价值测算、空间分析等方法,分析了研究区2000—2015年4个时期的土地生态系统服务价值演变特征及空间分布特征。结果表明:(1)研究区土地利用变化"三增三减",以耕地、林地、草地向建设用地和水域的转变占据主导,建设用地沿城区外廓扩展速度快,研究区生态系统服务价值呈先增后减的趋势,耕、林、草前期向水域转变较多,生态系统服务维持稳定甚至有所提高,后期向建设用地转变较多,生态系统被割裂,服务价值降低;(2)研究区生态系统服务价值及服务价值变化率的空间相关性逐渐增强,空间集聚效应明显,城区以狭长形态集聚扩展;(3)研究区生态系统服务价值的空间分布为北部地区高于南部,东部高于西部,且此趋势在向北、向东扩展,空间分布异质程度不断提高,与研究区内建设用地增加的趋势一致。研究为三峡库区区域生态环境改善与改善土地利用格局提供参考。     

基于InVEST-PLUS模型的郑州市碳储量时空演变及空间自相关分析

[目的] 陆地生态系统碳储量的主要驱动因素之一是土地利用变化,以“过去—现在—未来”的逻辑,分析河南省郑州市土地利用与碳储量时空演变之间响应关系,为实现城市的生态安全可持续发展提供参考。[方法] 首先基于GIS和InVEST模型,对2005—2020年碳储量时空分布进行定量评估,然后结合PLUS模型,模拟2050年自然发展情景和生态保护情景下土地利用和碳储量时空变化特征;并辅以莫兰指数和热点分析在格网尺度下评估其空间关联程度。[结果] ①2005—2020年,耕地不断调整为建设用地,累计转入1 004.98 km²,致使郑州市土地利用结构发生显著变化,生态保护情景下生态用地减少趋势相对自然发展情景得到较好改善。②受城镇化快速扩张的影响,2005,2020年郑州市碳储量分别为6.59×10⁷,5.67×10⁷ t,15 a间高碳密度地类用地转移,碳储量空间分布呈“西高东低,南北中等,中部低”的特点,自然发展情景和生态保护情景下碳储量变化分别减少了8.27×10⁶ t和1.80×10⁶ t,其中耕地发挥着重要碳汇作用。③碳储量空间分布上具有集聚性,冷热点分布不均,生态保护情景下热点破碎化程度缓和。巩义市和登封市始终为碳储量集聚程度较高区域。[结论] 碳储量时空分布特征与土地利用结构变化密切相关,郑州市未来土地利用规划应适当采取生态保护措施,优化土地利用格局,增强生态系统固碳能力。     

滇桂黔石漠化片区生态系统碳储量时空演变及其驱动因子

[目的]探究特殊生态脆弱区——滇桂黔石漠化片区的生态系统碳储量时空演变规律及其驱动因子，为科学评估其生态治理效果、优化土地利用格局、提高生态系统碳储量、提升生态系统碳汇能力等提供理论参考。[方法]综合运用土地利用转移矩阵、InVEST模型和地理探测器等方法，分析滇桂黔石漠化片区1990—2018年土地利用变化特征、生态系统碳储量时空演变规律及空间分异驱动因子。[结果]滇桂黔石漠化片区城市建设蓬勃发展，石漠化治理效果良好。研究期内，建设用地和水域面积分别增加116.38%和76.40%,以石漠化裸岩石质地为主的未利用地则减少47.45%并主要转化为草地和林地；滇桂黔石漠化片区生态系统碳储量呈波动下降趋势，2018年降至30.61亿t,较1990年减少了0.52%。建设用地扩张对耕地和林地的侵占是碳储量减少的主要原因；滇桂黔石漠化片区生态系统碳储量空间分布差异明显，始终维持西南较高、南部次之、北部较低的空间分异特征，整体依次对应云南片区、广西片区以及贵州片区；滇桂黔石漠化片区生态系统碳储量空间分布差异受自然地理要素和社会经济要素共同作用，但人类活动影响最为显著。“距离县中心”始终是影响力最...     

基于贵州省土地变化的碳储量演变及其脆弱性特征分析

[目的]分析贵州省生态系统碳储量时空分布格局、演变特征及其对土地利用转移的响应,研究各县域生态系统碳储量服务的脆弱性,为贵州省区域土地利用管理决策及“双碳”目标的实现提供科学依据和参考。[方法]运用InVEST模型和潜在影响指数(PI)分析贵州省2000—2020年碳储量变化特征和生态系统碳储存服务的脆弱性。[结果](1)近20 a间贵州省土地利用结构发生显著变化,前10 a和后10 a分别有14.10%,17.29%的土地发生转移,耕地是建设用地扩张的主要来源。(2)贵州省20 a间生态系统碳储量减少2.40×10⁷ t,林地的缩减和建设用地的扩张是碳储量减少的主要原因。(3)贵州省碳储量Moran’s I指数均大于0,空间分布具有显著的空间正相关性和集聚性。冷热点分析显示碳储量热点分布较为分散,冷点分布集中稳定。(4)贵州省前10 a和后10 a PI指数分别为-1.27和-0.15,脆弱性有所改善。县域间脆弱性存在空间差异,边缘县域负向影响显著,20 a间81.82%的县脆弱性降低。[结论]贵州省林地的转出和建设用地的扩张对碳储量和碳储量服务脆弱性影响显著,...     

喀斯特地区贵州省绥阳县土地利用/覆被变化对陆地植被碳储量的影响

土地利用/覆被变化是影响陆地生态系统碳储量变化的重要驱动因素。利用绥阳县2000年、2005年、2010年3期ETM/SPOT影像解译获得的2000—2010年土地利用变化数据,估算了该县土地利用变化对生态系统中植被碳储量的影响。结果表明:2000—2005年研究区耕地面积增加了22.87hm2,林地、牧草地分别减少了15.78,8.28hm2,植被碳储量2005年比2000年减少了2 945.11t;2005—2010年研究区耕地、牧草地分别减少26.28,4.09hm2,林地增加29.07hm2,植被碳储量2010年比2005年增加了1 786.17t。综上,该县植被碳储量总体呈减少趋势,且退耕还林还草、天然林保护工程和城镇建设用地增加等是影响该地区植被碳储量变化的重要因素。     

不同放牧强度对锡林郭勒典型草原生产力及碳储量的影响

以典型草原羊草群落为研究目标,以1979年围封样地为参照(NG),选择轻度(LG)、中度(MG)、重度(HG)放牧样地开展了放牧强度对典型群落生产力及碳储量的研究。结果表明:随着放牧强度的增加,物种丰富度指数、均匀度指数、多样性指数、优势度指数均降低,其中LG,MG和HG均与NG达到显著差异水平(p0.05),并且均表现出NGLGMGHG变化趋势;随着放牧强度增加,地上生物量和凋落物量呈递减趋势,NG地上植被和凋落物碳储量最高,其大小依次为NGLGMGHG,放牧显著降低了群落的地上植物有机碳储量;随着土层深度的增加,根系有机碳储量呈现减少的趋势,从地下0—60cm根系有机碳储量来看,大小表现为NGLGMGHG,根系总有机碳储量在不同放牧强度间的变化主要受0—20cm根系有机碳储量的影响;土壤有机碳含量随放牧强度的增加呈先增加后减少趋势,随土层深度的增加呈降低趋势,不同放牧强度只对0—40cm土层有机碳含量影响差异显著(p0.05),在40cm以下土层,其影响不显著(p0.05),0—60cm土壤有机碳储量序列为MGLGNGHG,MG的固碳能力最强,说明放牧对植被—土壤系统有机碳储量的影响具有非同步性,轻度和中度放牧有助于生态系统有机碳储量的积累,而重度放牧草原生态系统有机碳储量显著降低。土壤碳贮量占总碳贮量的80%以上,是草原碳储量的主体部分,各生态系统有机碳储量比例均表现为土壤根系地上植物凋落物;植被地上碳储量与0—20cm土壤碳储量存在着显著的相关性(p0.05),回归分析结果表明土壤有机碳储量与土层深度具有较好的相关关系。     

稀土铽对辣根的生态毒性

研究了稀土铽(Tb)对辣根生理毒性的影响。结果表明,Tb在低浓度范围内,可以诱导叶绿素的合成,高浓度时对其产生破坏作用;对于辣根过氧化物酶,酶活性先升后降;质膜透性、丙二醛含量则呈现先减后增的变化趋势。TbCl3浓度为3mg/kg时各指标达到最值;辣根中毒阈限为10mg/kg左右。通过分析,辣根过氧化物酶对Tb反应敏感,这表明过氧化物酶可能成为研究稀土毒理的生物监测手段。     

人工纳米材料对植物—微生物影响的研究进展

随着纳米科技的快速发展和纳米产品的广泛使用,人工纳米材料(ENMs)的环境生态效应研究逐渐成为国内外关注的热点。本文整合了ENMs的毒性机制,综述了ENMs对植物和微生物影响方面的研究进展。此外,鉴于植物与微生物之间存在的密切联系,进一步概述了植物和微生物对ENMs生态效应的反馈作用,揭示了植物和微生物的相互作用可影响ENMs对植物-微生物体系的生态效应。因此,将植物-微生物以及土壤作为一个整体是全面评价ENMs生态效应的关键,也是未来研究的发展方向。最后分析了目前研究中方法和技术等方面中存在的不足,提出了以后研究中应关注的重点。     

Cs对菠菜叶片光合作用影响的研究

为了揭示Cs对植物光合作用的影响机理,本文采用不同浓度的CsCl(0、1、5、10、20 mmol·L-1)和石英砂培处理菠菜幼苗15 d,分析测定了Cs在菠菜中的积累分布以及Cs对菠菜叶片叶绿素含量、光合气体交换参数、叶绿素荧光参数、类囊体膜电子传递速率、类囊体膜吸收光谱和77k低温荧光光谱的影响.结果表明:Cs处理显著降低菠菜叶片的叶绿素含量;随着Cs处理浓度的增加,尤其在处理浓度大于10 mmol·L-1时,叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)以及蒸腾速率(Tr)显著下降;叶片叶绿素荧光参数分析表明,Cs处理浓度大于10 mmol· L-1时,光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心遭到破坏;类囊体膜电子传递活性分析表明高浓度Cs处理抑制PSⅡ放氧侧的电子传递活性;类囊体膜室温吸收光谱和77K低温荧光光谱分析表明高浓度Cs会破坏类囊体膜的结构,导致叶绿素的结合状态受损,从而使类囊体膜光能的吸收、传递和分配受到抑制,并且会导致类囊体膜上PSⅡ和PSⅠ的色素蛋白发生不同程度的降解.本研究可为Cs污染的植物修复提供一定理论依据.     

农膜污染的防治对策

论述了我国残膜污染的原因、现状及残膜给环境和农业带来的危害 ,并针对目前存在的问题提出了治理对策。     

基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响

土地整治通过对土地资源及其利用方式再组织和再优化影响生境斑块之间物质流、能量流的循环过程,从而改变区域生境质量和分布格局。该文以大安市土地整治重大项目为例,采用InVEST模型分析了土地整治对生境质量的影响。研究表明:1)土地整治前(2008年)、整治中(2011年)、整治后(2014年),耕地、草地和盐碱地均为项目区的主要土地利用类型;2)土地整治后,大量的盐碱地和草地转变为耕地,耕地面积由整治前的14.43%上升到71.19%;3)土地整治中,项目区的生境质量得分由整治前的0.194下降到0.189,整治后又上升到0.214;4)土地整治工程改善了项目区的生境质量,但整治完成后生境质量改善效果经历了先下降后上升的过程,在整治完成3~4 a时,生境质量仅比整治前提高了0.06左右,整治完成4 a之后,生境质量开始逐渐好转。研究结果可为土地整治工作中的生境及生物多样性保护工作提供科学依据。     

基于IHA-RVA法的生态治理对径流演变情势的影响评估

研究流域径流演变情势及其对生态治理的响应,可为流域水资源合理利用和水生态治理提供重要指导。该文依据北洛河上游1964—2014年逐日平均流量和年降水量资料,采用双累积曲线法、双滑动平均法(MASH)和Mann-Kendall趋势检验法对径流过程变化进行了分析研究,采用水文指标变化范围法(IHA-RVA)对5组30个径流指标及其改变度进行了评估,对径流演变成因做了初步分析。结果表明：研究期内年径流呈现减少趋势,且以1979年和2002年为界可划分为基准期、水土保持治理期和生态恢复影响期;汛期流量下降较非汛期明显,减少幅度为35.6%;生态治理影响下径流指标整体水文改变度为74.35%,属于高度改变;5组30个径流指标中发生高度改变的指标占比增加,其中年极端流量组变化度最大,为94.77%。人类活动使得流域河川径流显著减少且波动性减弱,而水土保持、退耕还林(草)措施是核心驱动力。     

汞在泥炭上的吸附动力学研究

采用批次法研究了汞在三江平原泥炭和吉林双阳泥炭上的吸附动力学特征及温度、pH值对吸附的影响,实验表明:在相同的实验条件下,三江平原泥炭对汞的吸附速率小于吉林双阳泥炭;温度升高加快泥炭吸附汞的反应速度;两种泥炭对汞的吸附速率受pH值的影响明显且都在pH6.0左右具有最大的吸附量;在酸性介质内,介质的pH值升高,利于泥炭对汞的吸附;两种泥炭对汞的吸附动力学用Hill方程描述最为合适。湿地泥炭土壤较高的吸附容量,以及湿地低温和适当的pH都利于湿地对汞的累积。     

果胶对脂类和类胡萝卜素消化利用影响研究进展

果胶已经被证实可以影响脂类的消化,脂溶性的类胡萝卜素在消化阶段需要被脂滴包裹才能进入小肠形成胶束,因此果胶对类胡萝卜素的消化利用也会存在潜在影响。该文综述了近年来果胶对脂类和类胡萝卜素消化利用影响研究进展,主要分为果胶对消化液黏度的影响、对消化酶的影响、与钙离子的相互作用、与胆盐的结合作用以及对脂滴的包裹作用这5个方面。该文为后续分析如何提高果蔬中类胡萝卜素生物利用度提供理论依据。     

黄土沟壑丘陵区退耕对土壤侵蚀影响的模拟研究

随着在黄土沟壑丘陵区退耕政策的实施,退耕必将对该地区的水土流失特征产生重大影响。对退耕的水土保持效益进行模拟研究,可为退耕政策的合理实施提供理论依据。选定位于黄土沟壑丘陵区的安塞研究区,在RS和GIS支持下,采用USLE,模拟研究了不同退耕方案对土壤侵蚀的影响。在2001年土地利用的遥感解译图和GIS计算分析基础上设计了8种不同的退耕方案,模拟结果显示,各种退耕方案对土壤侵蚀的减少主要发生在强度及强度以上侵蚀区,退耕后研究区已没有发生剧烈侵蚀的区域,强度和极强度侵蚀明显减少;土壤侵蚀量的减少主要发生在≥25°退耕和≥15°退耕,≥25°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了19.9%和23.2%,≥15°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了36.6%和42.6%。≥8°退耕方案和全部退耕方案与≥15°退耕方案相比,水保效益并没有显著差别。     

施加PAM条件下土壤养分淋溶试验研究

通过室内模拟试验,研究了关中(?)土经PAM处理后,土壤中氮、磷、钾的淋溶状况,试验结果表明,经PAM处理后,土壤淋溶液中N,P,K累积量分别较对照减少了42.40％,43.85％和68.19％。同时,不同浓度PAM的试验结果发现,增加PAM浓度能使土壤淋溶液中N,P,K累积量进一步减少。