基于InVEST模型的云南小江流域生态系统碳储量及空间格局研究

[目的]量化区域生态系统碳储量,为区域山地碳库的建立和管理,改善区域生态系统碳储量功能平衡,协调区域经济发展和生态环境保护提供科学依据。[方法]基于InVEST模型,利用小江流域DEM、土地利用、土壤等数据,对该流域生态系统碳储量进行评估,分析碳储量的空间差异。[结果]小江流域生态系统总碳储量为11.58 Mt,平均碳储量为37.84 t/hm~2,土壤碳含量较低,仅占流域总碳储量的1/3。碳储量空间分布差异较大,流域中部地区,即昆明市东川区的碳储量较低,东南部的寻甸回族彝族自治县整体碳储量较高,就垂直梯度上,在海拔1 800~2 900 m生态系统碳储量功能较强,而河谷低地和高山草地碳存储的能力最弱。[结论]针对不同区域采取不同的管理措施,能有效调节小江流域碳储量的平衡,更好地促进区域内生态系统固碳功能。     

模拟降水和氮沉降对准噶尔盆地南缘梭梭光合生理的影响

氮沉降和降水格局变化是目前全球气候变化背景备受关注的热点研究课题,也是荒漠生态系统的两个主要限制因子。因此,研究两者对荒漠植物的效应有助于深入了解荒漠生态系统对全球变化的响应。本文选择准噶尔盆地南缘荒漠地区的建群种梭梭(Haloxylon ammodendron)作为研究对象,设置自然降水(W0)与增加降水30%(W1)两个水分条件和自然氮沉降(N0)、增加氮素30 kg(N)·hm~(-2)·a~(-1)(N1)与增加氮素60kg(N)·hm~(-2)·a~(-1)(N2)3个施氮水平,连续处理2年,以探究降水、氮沉降及其交互作用对梭梭光合日变化及生理生态特征的影响。结果表明:降水、氮沉降及其交互作用对梭梭的净光合速率(Pn)日变化产生极显著正相关影响;同时根据梭梭Pn、胞间CO2浓度(Ci)及气孔限制值(Ls)的变化方向,推测梭梭光合"午休"主要由非气孔因素引起。此外,W0条件下,梭梭丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶(POD、CAT、SOD)活性、可溶性蛋白(Pr)和可溶性糖(SS)含量均随施氮量增加而显著降低,脯氨酸(Pro)含量则呈先降低后增加的趋势;而W1条件下,梭梭MDA含量、抗氧化酶(POD、CAT、SOD)活性及渗透调节物质(Pro、Pr、SS)含量均随施氮量增加呈显著先增加后降低的趋势。两种水分条件下,除W1N1处理梭梭的Pro含量高于对照组外,其余处理均显著低于对照组;同时梭梭的MDA含量、抗氧化酶活性、Pr及SS含量也均显著低于对照组。综合分析结果表明:降水、增氮及其交互作用均有利于梭梭的生长,但其交互作用效应的强弱则取决于二者间的比例。     

长江流域农民习惯施肥与推荐施肥的冬油菜产量与养分效率差异分析-基于大样本田间试验

【目的】合理施肥是保证和维持油菜产量的关键。面对目前集约化的种植管理模式,肥料的粗放管理和施用势必造成养分效率的下降,从而影响油菜产量。本研究通过比较长江流域冬油菜种植区域农民习惯施肥与推荐施肥的产量和养分利用效率差异,为冬油菜肥料合理施用、提高肥料利用效率提供策略。【方法】选取2005—2016年长江流域(包括四川、贵州、湖北、湖南、安徽、江苏和浙江7个省份)的535个油菜田间试验,分析不施肥(CK)、农民习惯施肥(FP)和推荐施肥(RF)处理间以及长江流域各区域间的油菜产量和产量分布特征,比较不同施肥处理的增产效果,以及氮、磷、钾肥料用量和偏生产力的差异,计算RF处理与FP处理间施肥量的差值,评估长江流域氮、磷、钾肥的减施潜力。【结果】长江流域CK处理冬油菜产量主要分布在500—1 500 kg·hm~(-2),FP处理主要分布在1 500—3 000 kg·hm~(-2),RF处理最高,集中在2 000—3 000 kg·hm~(-2),土壤基础地力对RF处理油菜产量的贡献率为45.1%—49.7%;3个不同处理在区域间油菜的平均产量均表现为长江下游中游上游。长江上、中、下游FP处理油菜产量均值分别为2 033、2 182和2 542 kg·hm~(-2),RF处理油菜产量较FP分别增产16.7%、16.5%和13.9%,增产点比例达77.5%—94.9%。随着地力水平的提升,各个处理油菜增产率均表现出逐渐下降的趋势,RF处理在不同地力水平下亦呈现出明显的优势。比较RF与FP处理施肥量发现,长江流域FP处理施肥量均值为162.5—239.5 kg N·hm~(-2)、58.6—82.0 kg P_2O_5·hm~(-2)和45.5—60.8 kg K_2O·hm~(-2),而RF处理施肥量均值则为162.2—233.6 kg N·hm~(-2)、67.2—94.1 kg P_2O_5·hm~(-2)和73.6—108.5 kg K_2O·hm~(-2),两种施肥处理氮肥用量未表现出显著的差异,FP处理磷、钾肥用量偏低。与RF处理相比,PF处理氮肥可减施的点位比例最大,长江流域45.6%的点位能够减氮,25.6%的点位可以减磷,钾肥减施点位的比例仅为13.2%。同时,需要增施氮、磷、钾肥的比例分别为37.8%、60.0%和75.9%。区域间肥料用量以长江下游适宜点位比例最大,氮、磷、钾肥适宜用量的点位比例分别为25.0%、22.8%和17.1%。长江流域FP处理的氮、磷、钾肥偏生产力均值分别为11.1—14.2、28.6—45.8和38.3—47.6 kg·kg~(-1)。RF在FP处理的基础上提高了氮肥偏生产力12.9%—15.9%,但与其他发达国家相比仍处于较低水平;而RF处理的磷、钾偏生产力与FP相比有所下降,平均降低幅度分别为6.9%和19.6%,也表明目前推荐的施肥量仍然存在减肥的空间。【结论】与农民习惯施肥相比,推荐施肥显著增加了油菜产量,且农民习惯的肥料用量存在较大的调整空间。     

四川凯江流域农村非点源污染特征分析

为探讨凯江流域农村非点源污染状况,防止区域非点源污染进一步加剧,本文选取农村生活源、畜禽养殖源、农田径流源3大污染源,以2015年为基准年,利用排污系数法估算了COD、NH₃-N和TP的污染入河负荷。结果表明,2015年凯江流域农村非点源污染入河COD、NH₃-N和TP总量分别为4 906.71、1 074.02、203.50 t;农村生活源对COD和NH₃-N的入河贡献率最大,畜禽养殖源对TP的入河贡献率最大;凯江流域入河污染物主要分布在中江县、三台县和罗江县,COD、NH₃-N和TP入河量之和分别占凯江流域该类污染物入河总量的84.52%、84.28%和89.72%,其中中江县的污染负荷入河量最大。研究表明,中江县、三台县和罗江县是凯江流域农村非点源污染产生的关键区域,需重点关注。     

新疆玛纳斯河流域绿洲景观生态脆弱性时空分异

以2000年、2005年和2014年3期Landsat TM影像为基础数据,运用景观敏感度和景观适应度指数构建景观生态脆弱度评价模型,采用空间分析方法和统计学方法研究其时空分异特征以及空间关联格局,结果表明:(1)2000—2014年,耕地、建设用地和未利用地增加、林地减少较快,水域和草地缓慢减少,流域景观生态脆弱性呈上升趋势。其中,2005年以后脆弱性上升明显,结构性因素对景观格局变化的影响逐渐增大,但非结构性因素始终居于主要地位。(2)流域景观生态脆弱性具有高度的空间自相关性,表现为明显的空间关联性和空间依赖性,呈高-高集聚和低-低集聚、趋同空间正相关格局。(3)脆弱性空间分异较为显著。2000年以较低和中等脆弱区为主,两者所占面积比例为57.36%,较高和高脆弱区分布在西北部;2005年大部分地区处于较低和中等脆弱区,流域中下游较高脆弱区向东部延伸;2014年脆弱度水平明显增大,高脆弱区所占面积比例为10.9%,较高和高脆弱区向中游以及中上游扩张,城市空间扩张和建设用地扩大是导致脆弱度增大的主要动因。(4)中上游脆弱性空间扩张强度、方向、趋势与中下游脆弱性变化密切相关,说明人工绿洲建设进入高强度集聚规模和大规模生态外部性的空间发展阶段,应加强全流域统筹、全要素规划、全过程管理的生态建设与重构。     

锡林河流域羊草草原植被分异的驱动力

植被与环境关系是群落生态学研究重要内容,阐明气候与放牧共同作用下草原植被分异,量化解析自然与人为干扰因子的影响具有理论与实践价值。本研究以锡林河流域羊草草原为例,采用除趋势典范对应分析法(detrended canonical correspondence analysis,DCCA)和结构方程模型(structural equation modeling,SEM),定量研究气候、海拔、土壤及放牧因子对羊草群落分异的作用。结果表明,1)DCCA前两个排序轴集中了67.63%的信息量,第1排序轴反映了放牧和水热因子的作用,第2排序轴为土壤养分的影响;2)结构方程模型分析发现,羊密度对植被分异的总影响最大,其次为气候因子;3)气候、海拔和放牧因子对植被分异也有间接作用,主要途径是影响土壤理化性质。本研究明晰了放牧与气候是主导锡林河流域羊草草原群落分异的关键因子,深入揭示了气候因子在局地尺度所发挥的作用。在草地管理实践中,结合气候特征制定具体措施,有助于促进草地资源的合理利用与保护。     

Intra‐annual patterns of coastal larval fish assemblages along environmental gradients in the northeastern Mediterranean

To date, little is known about the larval‐fish assemblages (LFAs) in the eastern Mediterranean. The purpose of this study is to investigate the intra‐annual variations of LFAs with an emphasis on the effects of physical, chemical, biological and meteorological conditions in the gulf of Iskenderun, which is a shallow (100 m maximum depth), semi‐enclosed bay located in the northeastern corner of the Mediterranean. The gulf is under the influence of offshore waters throughout the year. The study was based on an ichthyoplankton survey program performed at 28 stations over 12 months, between November 2009 and October 2010. During the study, a total of 11,411 larval individuals belonging to 177 taxa were sampled. The jackknife estimate of maximum species richness was 225 ± 19 for the study area. The maximum larval richness (84 species) and abundance (827 larvae/10 m²) values coincided with spring bloom in April. Gobiids dominated the ichthyoplankton of Iskenderun Bay by constituting 9% of species richness and 42% of total individuals. Four LFAs were identified which were in early winter (November to January), late winter (February and March), spring (April to June) and summer (July to October). The intra‐annual variations of richness, abundance and composition of ichthyoplankton were significantly correlated with the temperature and mesozooplankton biomass. The wind conditions and thermal stratification were also significantly correlated with the composition of LFAs. In conclusion, phenology of LFAs were formed under the influence of physical and tropho‐dynamic conditions in Iskenderun Bay, Northeastern Mediterranean.     

Model based decision support system for land use changes and socio-economic assessments

Hydrological models are often linked with other models in cognate sciences to understand the interactions among climate, earth, water, ecosystem, and human society. This paper presents the development and implementation of a decision support system(DSS) that links the outputs of hydrological models with real-time decision making on social-economic assessments and land use management. Discharge and glacier geometry changes were simulated with hydrological model, water availability in semiarid environments. Irrigation and ecological water were simulated by a new commercial software MIKE HYDRO. Groundwater was simulated by MODFLOW. All the outputs of theses hydrological models were taken as inputs into the DSS in three types of links: regression equations, stationary data inputs, or dynamic data inputs as the models running parallel in the simulation periods. The DSS integrates the hydrological data, geographic data, social and economic statistical data, and establishes the relationships with equations, conditional statements and fuzzy logics. The programming is realized in C++. The DSS has four remarkable features:(1) editable land use maps to assist decision-making;(2) conjunctive use of surface and groundwater resources;(3) interactions among water, earth, ecosystem, and humans; and(4) links with hydrological models. The overall goal of the DSS is to combine the outputs of scientific models, knowledge of experts, and perspectives of stakeholders, into a computer-based system, which allows sustainability impact assessment within regional planning; and to understand ecosystem services and integrate them into land and water management.     

四川盆地东南部气象因子对杂交中稻产量的影响

为了探明四川盆地东南部气象因子对杂交中稻产量的影响, 并提出相应的丰产技术对策。2015年和2016年, 以2个杂交中稻品种II优602和旌优127为材料, 在5个播种期和高氮低密与低氮高密2种栽培方式下, 研究了四川盆地东南部气象因子对杂交中稻产量的影响。结果表明, 随着播种期推迟, 平均全生育期从148.13 d逐渐缩短到123.25 d, 缩短了14.77%; 气象因子对水稻全生育期的影响主要在营养生长期, 生殖生长期受其影响较小。年度间、栽培方式间、品种间稻谷产量差异均不显著; 随着播种期推迟, 稻谷产量呈下降趋势, 从3月5日的8507.76 kg hm^-2下降到5月24日的6251.01 kg hm^-2, 降低了26.53%。播种-移栽、移栽-拔节、营养生长的日数和全生育期日数分别与穗粒数和产量呈极显著正相关。气象因子对产量的影响在不同年份和不同品种间的表现不一致: 优质稻旌优127 2015年的结实率、千粒重和产量分别与齐穗-成熟的日平均气温呈极显著正相关, 分别与拔节-齐穗的日照时数呈显著负相关; 2016年的穗粒数、产量分别与播种—移栽日最高气温、移栽—拔节的日平均气温呈极显著负相关。高产品种II优602, 2015年的有效穗、千粒重和产量分别与移栽—拔节的降雨量呈显著或极显著负相关, 2016年的穗粒数和产量分别与移栽-拔节的日最高气温呈显著或极显著负相关, 结实率、千粒重和产量分别与拔节-齐穗的日平均相对湿度呈显著正相关。生产上一季中稻模式的最佳播种期在3月5日至3月25日, 而中稻-再生稻模式则在3月5日至3月25日期间尽可能早播, 以利于提高再生稻安全齐穗保证率。     

准噶尔盆地柽柳科植物生物多样性及保护对策

从遗传、物种、群落、生态系统四个层次讨论了新疆准噶尔盆地柽柳科植物生物多样性特征、组成、结构、空间分布规律 ,分析了准噶尔盆地柽柳科植物多样性受破坏的自然因素和人为因素。以现代保护生物学理论为根据 ,提出新疆准噶尔盆地柽柳科植物生物多样性的保护战略和措施。