放牧强度对高寒草甸群落碳氮磷化学计量特征的影响

植被生态化学计量特征是高寒草甸生态系统稳定性的基础,但其对放牧管理的响应仍不清楚。为此,以2011年在青海海北高寒矮嵩草(Kobresia humilis)草甸建立的不同放牧强度试验地为研究对象,于2014年植物生长季的5月-9月,通过测定禁牧(对照,CK)、轻度放牧(light grazing,LG)、中度放牧(moderate grazing,MG)和重度放牧(heavy grazing,HG)样地的地上植被生产力和植被群落结构及群落叶片碳(carbon,C)、氮(nitrogen,N)、磷(phosphorus,P)含量,研究放牧强度对高寒草甸群落生态化学计量的影响。结果表明,MG能显著提高地上生物量和优良牧草禾草类植物的生物量比例,C含量的变异均在MG处理下最大,此结果支持了中度干扰理论;重牧能显著提高群落叶片的N含量(P0.05);放牧管理对叶片P含量的影响无明显规律;禁牧有利于系统N和P的周转。本研究结果显示,适度的放牧强度有利于高寒草甸生产力的提高,而禁牧可能通过改变群落优势种增强系统的N、P循环强度。     

西藏天然草原生态保护补助奖励政策对农牧民家庭收入的影响

西藏高寒草地生态保护不仅关系当地人民生活水平的提升,而且关乎我国东部地区的生态和经济安全,是我国重要的生态安全屏障之一。为遏止高寒草地退化,恢复已退化草地的生态功能,保护未退化高寒草地资源,在2011年国家启动天然草原生态保护补助奖励政策(以下简称“草奖”政策)。2014年我们深入西藏3类地区(纯牧区、半农半牧区、纯农区)的农、牧家庭进行问卷调查,从家庭牧业生产、家庭收入与构成及农牧户间收入差距3方面剖析了政策实施3年(2011-2013年)的社会经济影响。研究发现,1)草原生态保护补助奖励机制的政策福利存在地域间的不均衡性,纯牧区家庭享有更多经济福利;2)“草奖”政策改变了牧区家庭的收入结构,转移性收入超过家庭经营性收入,成为牧民家庭的重要收入来源;3)“草奖”政策有利于缩小牧区和农区贫富差距,但对于半农半牧区效果不明显。因此,政策措施需要进行适时适度地调整,从补偿标准、方式、力度等方面进行优化,体现高寒草地生态功能的地域性差异,使其符合各地域农牧家庭的实际生产,促使西藏高原草地畜牧业的可持续发展。     

太行山区主要森林生态系统水源涵养能力

森林生态系统水源涵养功能是林冠层、枯落物层和土壤层对大气降水进行再分配的过程。本文通过文献收集整理太行山地区森林植被林冠一次降水截留量、枯落物层持水量和土壤层贮水量数据,分析该地区主要森林植被对降水的截留和贮蓄能力,采用综合蓄水能力法对森林植被的综合涵养水源能力进行评价,旨在为合理经营和管理森林生态系统提供依据。结果表明:1)土壤非毛管孔隙度与生态系统综合持水量呈正相关,且最大持水量占整个森林生态系统综合持水量的90%以上,表明土壤层作为森林生态系统水文效应最重要的一层,是整个森林系统水分循环的主要贮蓄库和调节器;2)针叶林中油松和侧柏的冠层一次降水截留量显著高于其他林型,其林冠结构更加适应该地区气象条件,林冠层降水再分配能力也优于其他林型;3)混交林郁闭度低,有利于林下灌、草丛的生长,其枯落物现存量比纯林和人工林更高,虽然林冠一次截留量低但林下具有丰富的枯落物层而更易涵养水源;4)天然林综合蓄水能力整体高于人工林,侧柏人工林和油松人工林综合蓄水能力仅次于刺槐、侧柏和油松天然林。综上可见,合理利用森林资源防止水土流失、天然林长期封育和合理控制优势树种密度及增加植被覆盖率对太行山地区植被恢复和生态建设具有重要意义。为提高该区综合水源涵养能力,可增加乡土树种油松和侧柏人工林的种植面积。     

滨海盐渍区不同土地利用方式土壤-植被系统碳储量研究

盐渍区土地利用变化与土壤-植被系统固碳潜力耦合关系的研究对以植被建设、增加碳汇为目的的盐渍区最优土地利用方式的实施具有重要的理论和实际意义。本研究以滨海撂荒盐碱裸地为对照,连续观测和定量描述栽植3年和10年的柽柳林、栽植2年和8年的人工枸杞林及冬季咸水结冰灌溉结合地膜覆盖下的棉田的土壤有机碳和植被生物量的动态变化过程,探讨滨海盐渍区不同土地利用方式下土壤-植被系统固碳能力,为进一步提升区域碳储量提供理论依据。研究表明:1)柽柳、枸杞的栽植及结冰灌溉结合覆膜等土地利用方式在撂荒盐碱地实施后,土壤-植被系统固碳能力明显增强,且土壤容重显著减小;栽植10年的柽柳林和栽植8年的枸杞林土壤-植被系统碳储量最高,分别为118.24 t·hm~(-2)和96.27 t·hm~(-2),比冬季咸水结冰灌溉结合地膜覆盖棉田增加58.51 t·hm~(-2)和36.54 t·hm~(-2),比撂荒盐碱裸地增加83.39 t·hm~(-2)和61.42 t·hm~(-2)。2)对不同土地利用方式固碳趋势研究发现,栽植3年的柽柳林和栽植2年的枸杞林土壤-植物系统固碳速率较高,分别为10.08t·hm~(-2)·a~(-1)和2.71 t·hm~(-2)·a~(-1)。冬季咸水结冰灌溉结合地膜覆盖棉田固碳速率较低,仅为0.53 t·hm~(-2)·a~(-1)。栽植10年的柽柳和栽植8年的枸杞样地,植株固碳速率明显减慢,土壤-植被系统表现为一个弱的碳源。春季地表覆膜处理棉花存活率低且植株成熟后秸秆被移除,碳储量每年净减少0.86 t·hm~(-2)。撂荒盐碱裸地在无外源碳补充的条件下表现为碳源,土壤-植被系统碳储量减少速率为1.42 t·hm~(-2)·a~(-1)。综上所述,滨海盐渍区人工栽植柽柳和枸杞是提高区域碳储量的有效途径。     

化肥和饲料添加剂生产磷流动特征研究

磷是作物和畜禽生长必需的营养元素,同时也是不可再生资源。为了提高农牧业生产力,80%左右的磷矿石用于生产磷肥与磷饲料添加剂,因此提高磷肥和磷饲料添加剂生产效率至关重要。然而关于磷肥和磷饲料添加剂"采矿—选矿—磷酸—磷肥/磷饲料添加剂"整个链条的磷流动特征和各个环节效率的定量研究却很少。本研究通过企业实地调研,建立企业流动数据库,利用物质流分析的方法扩展了NUFER(NUtrient flows in Food chains,Environment and Resources use)模型的磷肥和饲料磷添加剂生产模块。以我国某大型磷化工企业为例,定量揭示磷化工企业"采矿—选矿—磷酸—磷肥/磷饲料添加剂"整个链条磷流动特征、损失和利用效率;分析各种磷肥和饲料添加剂产品生产磷流动、利用效率和磷足迹;并利用情景分析提出提高磷利用效率的策略和优化潜力。结果表明:2015年该企业利用含3.902?106 t P2O5的自然矿石,生产了2.426?106 t(折纯P2O5,下同)磷复肥和磷饲料添加剂,其中磷酸二铵和磷酸一铵是最主要的产品,分别为156万t和54万t。磷酸二铵、磷酸一铵、重过磷酸钙、磷酸一二钙、普通过磷酸钙、复合肥、硫肥和磷酸二氢钾产品的生产效率分别为98%、98%、93%、95%、91%、99%、98%和91%,整个生产链条的生产效率为80%。大多数的磷资源在矿石加工部门损失掉,占磷损失量的51%;其次是矿石开采部门(25%)和磷酸生产部门(14%)。通过提高生产效率和废弃物利用率,磷资源损失预计可以减少42%。研究企业的磷利用效率在国内已达先进水平,但仍有提升潜力。     

古尔班通古特沙漠人工梭梭林群落生态特征研究

为探究古尔班通古特沙漠南缘莫索湾地区33年来人工梭梭林群落(依靠天然降水)的生态特征,本文对两种造林技术(积雪-客沙造林和秋灌造林)人工梭梭林地梭梭的长势、草本植物、土壤水分进行了调查和监测。结果表明:(1)积雪-客沙造林和秋灌造林梭梭至今生长良好,目前植株高度和冠幅均大于2 m和2 m~2,当年新生枝条长度均大于20 cm;初始造林梭梭存活率较高,分别为40%和63%;经过自然更新,现有密度均有所提高,人工林形成异龄复层混交林,林下生长有不同优势种的草本植物;土壤含水量均2.00%,能够满足梭梭生长。(2)由于两种造林技术的土地处理方式和初期水分供给量不同,导致两种林地梭梭生长、林下草本植物盖度和多样性以及天然更新梭梭植株数量均有很大差异,整体秋灌造林地的状况优于积雪-客沙造林地。(3)两种造林技术对于当地生态条件均有很好的适应性,虽然积雪-客沙造林密度相对较低,但优于自然植被状况,且造林成本低;秋灌造林密度较大,天然更新植株数量较多,但造林成本高,后期生长较缓慢,需要采取一定的人工措施调整密度。综上可知,积雪-客沙造林和秋灌造林梭梭目前生长均较稳定,后者对该区生态条件适应性更强。     

开都河水理化性质的空间分布特征

为了解开都河水理化性质的空间分布特征,沿河选取了15个采样点,对各采样点的水温、pH、电导率(EC)、溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)、氯离子(Cl-)和五日生化需氧量(BOD5)等9项河水理化指标进行了测定,并运用主成分分析和聚类分析对测定结果进行了评估。结果表明:开都河水体整体水质较佳,自净能力较强,但仍有一定的差异;空间上,中上游水理化性质较好,但上游水体活力较差,因此,应加强上游水源的保护;黄水沟水文站与其他观测点相比水质较差,可能是因为汇入此处的各支流水质较差。主成分分析表明,pH、EC、DO、ORP、Cl-、NH_4~+-N和BOD5主要影响中上游河水理化性质,下游水质则主要受NO_3~--N的影响。聚类分析将河流分为中上游与下游2类,下游的高人口密度及污染物的不断积累,是造成下游水质差的主要原因。     

CFSR降水数据在干旱山区水文模型中的应用——以新疆开都河流域为例

西北干旱山区雨量站稀少且分布不均,降水资料难以满足水文模拟的需求。CFSR(climate forecast system reanalysis)再分析数据覆盖范围广、时空分辨率高,是很有潜力的降水数据替代品,但其在干旱山区水文模型中的适用性还有待深入探究。本文以开都河流域为研究区,采用LOCI法、Gamma分布映射法以及以上两种方法相耦合(gam LOCI法)对CFSR降水数据进行偏差校正,分别用校正前和校正后的降水数据驱动已根据观测数据率定好的水文模型,比较流域日径流模拟结果差异。结果表明:由于CFSR原始数据与观测数据偏差较大,导致模拟的径流量与实测径流相对偏差大于40%,并且春季洪峰提前、洪峰峰值提高;与雨量站实测数据相比,gam LOCI法兼具了LOCI法和Gamma分布映射法的优点,既能校正湿日频率和湿日降水强度,又能校正反映离散程度的标准差和分位数,在高海拔山区校正效果更优,但在平原区,3种校正方法无显著差别;与水文站实测数据相比,LOCI、Gam和gam LOCI法校正后的降水数据驱动水文模型得到的径流模拟结果有很大提升,3种校正方法虽各有特点,但径流模拟结果差别不大,都能获得较为满意的校正效果。     

基于克里金插值的耕地表层土壤有机质空间预测

基于环境变量与耕地表层土壤有机质的相关分析,分别采用普通克里金(OK)、逐步回归克里金(SWRK)和地理加权回归克里金(GWRK),对吉林省扶余市耕地表层土壤有机质进行了空间预测。结果表明:扶余市耕地表层土壤有机质分布存在中等空间自相关性,受资源开发、耕作方式等随机因素影响较小;受曲率和植被长势影响大,受一阶微观地形、复合宏观地形及汇流和沉积物运移影响小;在海拔高、植被少且土壤水分不足的阳面通风山丘区含量低;空间分布以西南部为低值中心向四周升高,高值区出现在东部边界。GWRK中环境变量参与了局部回归,其模拟精度最高且揭示了更多空间变化细节。本研究的结果可为较大空间尺度的耕地表层土壤有机质空间变异与预测研究提供可靠的方法借鉴。     

基于RS和GIS的塔里木河干流生态环境状况评价

干旱区内陆河流域生态环境的变化关系到人类的生存和社会的发展。针对塔里木河干流区域在综合治理前后的环境变化状况,以1990、2000年和2010年7—8月的3期Landsat-TM和中巴资源卫星遥感数据为基础,借助RS、GIS手段和生态环境状况指数方法,对比分析了综合治理前后生态环境的特点,得知塔里木河干流的生态环境在综合治理前处于最差的级别,综合治理后有明显改善。虽然,综合治理遏制了生态退化的趋势,但是流域内生态脆弱的现状并没有发生根本扭转,仍需要进一步地增加治理投入,巩固和增强综合治理的效果。