Investigation of environmental and land use impacts in forested permafrost headwaters of the Selenga-Baikal river system,Mongolia - Effects on discharge,water quality and macroinvertebrate diversity

Headwater streams play a major role for provision of ecosystem services, e.g. drinking water. We investigated a high-altitude headwater catchment of the Kharaa River (including 41 1st-order rivers) to understand the impact of land cover (especially forest cover), environment and human usage on runoff, chemical water quality and macroinvertebrate fauna in a river basin under discontinuous permafrost conditions in an arid, sparsely populated region of Mongolia. To verify our hypotheses that different landuses and environmental impacts in permafrost headwaters influence water quality, we investigated 105 sampling sites, 37 of them at intermittent stream sections without water flow. Discharge was positively impacted by land cover types steppe, grassland and forest and negatively by shrubland, forest burnt by wild fires (indicating a reduction of permafrost) and slope. Water quality was affected by altitude, longitude and latitude, shrub growth and water temperature. Shannon diversity of macroinvertebrates was driven by water temperature, iron content of the water, flow velocity, and subbasin size (adjusted R² = 0.54). Sample plots clustered in three groups that differed in water chemistry, macroinvertebrate diversity, species composition and bio-indicators. Our study confirms that steppes and grasslands have a higher contribution to runoff than forests, forest cover has a positive impact on water quality, and diversity of macroinvertebrates is higher in sites with less nutrients and pollutants. The excellent ecological status of the upper reaches of the Kharaa is severely threatened by forest fires and human-induced climate change and urgently needs to be conserved.     

生态系统服务权衡最新研究进展

生态系统服务权衡研究对协调生态环境保护和社会经济发展至关重要。为推动生态系统服务管理和提升人类福祉,本文以Web of Science核心合集(WOS)和中国科学引文数据库(CSCD)为数据源,运用文献计量分析法,系统梳理和总结生态系统服务权衡研究的学科知识基础、科学领域结构和热点变化等发展现状以及最新研究进展。研究表明:1)不同研究层面上,生态系统服务间的权衡关系受外部风险和人类需求、参数选取和服务提供者及区域差异性和不均衡性的影响。2)研究方法主要有基于关系识别和具体表征的权衡分析、权衡模拟和预测的模型量化分析和生态系统服务权衡管理优化的多准则分析3类。3)生态系统服务权衡关键驱动因子为城市化、生态工程和气候变化。基于此,我们认为把握生态系统服务权衡不同研究层面的关联特征、创新和优化生态系统服务权衡研究方法、准确甄别生态系统服务权衡关键驱动因子以及充分整合多维生态系统服务权衡资源搭建数据共享平台是未来研究的重点。     

土壤氮素内循环对生态覆被变化响应的研究进展

随着人口增长对粮食需求的不断提高,人类对自然生态系统扰动频繁,生态覆被/土地利用变化伴随着土壤活性氮库、氮形态组分及氮素内循环过程的改变,直接影响生态系统的持续与稳定,进而引起全球气候变暖,生物多样性减少等诸多生态环境问题。生态覆被/土地利用变化是全球生态系统变化的重要内容。本综述探讨了活性氮的基本概念及其引发的环境效应,国内外自然生态系统中森林与草地间转换、自然生态系统开垦为农田、弃耕撂荒或退耕还林还草、城市化发展等生态覆被/土地利用变化对土壤氮库消长、氮矿化产物形态变化以及影响氮循环的关键土壤微生物影响等,并探讨了制约氮循环的土壤微生物研究进展。指出农业开垦或农田弃耕撂荒会导致土壤全氮大幅度下降,同时引起土壤硝态氮(NO3--N)增加,造成环境活性氮增加的风险;退耕还林修复生态覆被过程中氮库完全恢复需要漫长的时间;运用现代微生物分子生态学的前沿技术是研究土壤氮循环对生态覆被/土地利用变化响应机理的关键。本综述为自然生态系统的保护与开发利用、退化生态系统的修复与重建以及人工生态系统的科学规划等提供了理论依据。     

水旱轮作对土壤微生物群落构建过程的影响机制

为探究稻田生态系统微生物学机制,采集水旱轮作稻田土壤,并以相同土壤母质下长期淹水的藕田土壤以及旱作的果树土壤为对照,研究了稻田生态系统细菌群落结构以及基于零模型的群落构建机制。结果表明:旱作和水旱轮作两个生态系统,由于频繁耕作以及施肥管理等农业措施形成特定的生态位格局,确定性过程主导群落构建。旱作生态系统下确定性过程占78.6%,随机性过程占10.7%;相对于旱作,由于水旱轮作的淹水条件,土壤肥力积累,水体连通性较好等特性导致内部环境变化缓和,其随机性过程(39.3%)影响增加,确定性过程(50.0%)下降;同理,长期淹水的水生生态系统中随机性群落构建(50.0%)成为主导过程。群落构建影响细菌群落结构和功能,因此随机性生态过程的增强进一步增加了细菌多样性以及物种生态网络的交互度和稳定性,增强了微生物抵抗外部环境扰动的能力,该过程有助于维持农田生态系统功能的稳定性和可持续性。     

生态系统健康理论与评价方法探析

阐述了生态系统健康理论的形成与发展以及评价生态系统健康的方法和指标 ,并简介了我国生态系统健康理论在温室生态系统的应用。     

生物多样性与生态系统功能的关系研究进展

在国内外研究生物多样性与生态系统功能的关系基础上 ,系统分析了物种多样性与生产力之间相互作用关系及其影响因子 ,探讨了生物多样性与稳定性的关系。     

三峡库区果园生态系统效益探析 — — 以重庆市“黄新”移民高效生态农业产业带为例

简析了三峡库区果园生态系统结构和功能 ,指出库区果树分布规律和群落结构较合理 ,但果树种类面积比例和品种结构已不适应现代果业发展所需。并提出优化库区果树群落结构、品种构成及其面积比例等对策     

生态系统健康研究现状及其定量化研究初探

阐述了健康的生态系统定义及其研究瓶颈与途径 ,健康的生态系统可以活力、组织性和恢复力等定性指标描述和衡量。中尺度生态系统定量化健康评价研究的主要瓶颈是确立健康生态系统标准。生态系统健康评价研究的途径可从生态系统受胁迫压力角度、系统恢复力或系统反作用力角度以及生态系统受到潜在“威胁”预测和健康预防的角度考虑 ,而系统结构和功能相结合是生态系统健康评价的基础     

UV-B辐射增强对木本植物的影响研究进展

阐述了UV B辐射增强对木本植物的影响研究进展 ,并指出UV B辐射增强对植物生态系统影响的研究方向。     

畜菜共生型日光温室CO2传输机理与生态系统优化

通过对以畜舍、蔬菜温室和沼气池构成的畜菜共生型日光温室生态系统CO2传输机理的模拟与分析，建立了畜菜共生系统CO2传递的数学模型，以模拟分析与实测结果为依据，提出了畜菜共生型日光温室生态系统畜禽养殖与蔬菜种植之间优化配比的推荐设计参数。