岷江上游典型生态系统水源涵养量及价值评估

岷江上游自然生态系统由于具有重要的水源涵养功能,被誉为长江流域"水塔"的重要组成部分.通过野外实地调查和已有文献资料收集分析,初步核算了岷江上游典型生态系统的水源涵养量;并利用生态经济学价值量评估方法,分别估算了该区典型生态系统的水源涵养价值.岷江上游森林、灌从和草地3种典型生态系统的水源涵养量分别为21.23×108 m3、17.92×108 m3和14.00×108 m3,价值6.34×108元、5.36x10s元和4.19×108元.植被冠层和土壤层是水源涵养的主要作用层,而枯枝落叶层水源涵养量和价值均较小.3种典型生态系统中以森林生态系统水源涵养价值最大.占总价值的39.92%,灌从和草地生态系统分别占33.73%和26.35%.森林生态系统中以冷杉林的水源涵养最和价值为最高,占整个森林系统涵养水源价值的51.22%,整个研究区价值的20.48%,在涵养水源过程中占据主导地位.图2表4参31     

岷江上游茂县半干旱河谷灌丛优势种间关系的研究

采用２×２列联表，通过方差分析、Ｘ２检验、Ｏｃｈｉｎｉ关联指数和Ｐｅａｒｓｏｎ积矩相关系数，分别对岷江上游茂县半干旱柯谷灌丛的１０个主要优势种的种间关联和种间协变进行了定量分析．研究结果表明：茂县半干旱河谷灌丛的优势种间关系较复杂．多物种间里显著的复合正相关关系，４５个种对中的７个种对具有显著的正关联，其关联程度较高（Ｏｃｈｉａｉ指数为０．６４５～０．８５８），这些关联的种对分别对环境的要求相同；５个种对存在显著的正协变，它们都是非显著关联的种对，表明在某一具体的植被类型中，种间关联与协变并无明显的内在联系．小角柱花（Ｃｅｒａｔｏｓｔｉｇｍａｍｉｎｕｓ）与其它优势种间的关联性最广泛，而刺族花（Ｃｏｎｖｏｌｖｕｌｕｓｔｒａｇａｃａｎｔｈｏｉｄｅｓ）则无显著的关联和协变，是一个相对独立的成分．     

岷江上游干旱河谷荒坡植物群落种-面积曲线拟合及最小面积确定

采用由3种曲线方程拟合的群落种-面积曲线来确定岷江上游干旱河谷荒坡植物群落的最小取样面积,结果表明:对于岷江上游干旱河谷荒坡植物群落类型而言,利用方程S=c-ae-bA拟合所得的种-面积曲线好于其他方程.当比例因子ρ取0.6、0.7、0.8时,群落最小面积均小于2 m2,样方可设置为1 m × 2 m,即样地面积为2 m2,能够满足精度60%～80%的研究要求;当ρ取0.9时,群落最小面积均明显小于4 m2,样方可设置为2 m × 2 m,即样地面积为4 m2,能够满足精度90%的研究要求.     

岷江上游典型村落资源利用与影响动因分析

从耕地占有数量及利用效率、土地资源构成、村落农业生产技术以及村落布局4个方面,研究岷江上游4个典型村落农业资源利用变化特点,认为农业资源禀赋条件、科技进步程度、民族文化和历史因素、制度政策、市场因子以及生态环境状况是形成村落资源利用的基本动因。     

长江上游不同植物篱系统土壤抗冲、抗蚀特征

在对长江上游现有植物篱-坡耕地系统中土壤抗冲、抗蚀性及土壤理化性质的测定的基础上,对坡耕地-植物篱系统抗冲性和抗蚀性特征及其与土壤理化性质的关系进行了研究,结果表明：（1）3种不同植物篱带内土壤抗蚀性和抗冲性指数得到显著改善,土壤抗蚀性在植物篱系统中、植物篱带上、带内、带下和植物篱带间坡耕地表现出一定的差异性;（2）土壤抗冲性与总孔隙度、土壤体积含水量、饱和导水率、水稳性团聚体、土壤粘粒含量、土壤有机质、土壤容重、土壤抗蚀指数等土壤理化性质指标呈显著的相关关系。利用回归方法建立了土壤抗冲性（即土壤抗冲性指数）模型,土壤抗冲性指数与土壤性质各指标的模型具有极显（P〈0.01）著相关性。     

不同类型植物篱对长江上游坡耕地土壤养分含量及坡面分布的影响

在调查分析长江上游现有坡耕地植物篱的配置方式、生长状况和室内分析植物篱-坡耕地系统中土壤养分含量和颗粒组成的基础上,对3种坡耕地-植物篱系统中土壤养分含量及其分布特征进行了研究,结果表明：在坡耕地-植物篱系统中,植物篱能显著改善和提高植物篱带内表层土壤的养分含量,不同植物篱带内土壤有机质、全氮、水解氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾平均质量分数比带间坡耕地土壤分别提高了59.1%、83.5%、56.2%、83.3%、149.6%、14.0%、153.1%,植物篱带内土壤阳离子交换量比带间坡耕地土壤提高了21.6%。植物篱带内比带间坡耕地土壤沙粒质量分数减小了9.4%,粘粒质量分数增加了21.6%,在植物篱系统中土壤粘粒质量分数与土壤养分含量在3种植物篱系统内表现出一致的规律性,自篱间坡耕地至植物篱带呈增加的趋势,至植物篱带下土壤粘粒和土壤养分含量减小。     

岷江上游高山森林溪流非木质残体现存量与碳储量及其分配特征

森林溪流非木质残体的特征直接关系到流域源头水质环境以及森林生态系统碳及养分等物质的输出格局.为了解岷江上游水源源头高山森林生态系统溪流非木质残体的储量特征,于2013 年8 月高山森林溪流水量最大的季节,在研究区域海拔3 600 m 典型高山森林范围内,沿主河道两岸调查每条森林溪流的非木质残体储量,共找到18 条森林溪流汇入主河道,根据实地采样的可操作性和典型性,选择其中12 条溪流详细调查非木质残体储量,每条森林溪流从尽头到源头每隔10 m 设置一个长度为1 m,溪流实际宽度的样方（源头作为最后一个样方）.将样方内所有非木质残体全部采集,低温保存,迅速带回实验室,分别按照树皮、树叶和直径小于1 cm 树枝分离,65 ℃烘干至恒重,测定各组分现存量.然后,将样品粉碎过筛,采用重铬酸钾氧化法测定凋落物有机碳含量,以不同组分现存量与其碳含量计算各组分的碳储量.结果表明：（1）该区域森林溪流非木质残体总现存量和总碳储量分别为657.25 kg 和262.96 kg,单位面积现存量和碳储量为439.70 g·m^-2 和175.92g·m^-2;（2）各溪流中直径小于1 cm 树枝占非木质残体总现存量和总碳储量的69.76%和73.41%,其次为树叶,树皮比例最小且不足10%;（3）尽管溪流长度、面积和流量与非木质残体各组分单位面积现存量和碳储量均无显著相关关系,但显著影响溪流非木质残体总现存量和总碳储量及其在各组分的分配比例;（4）相对于树皮,凋落树叶现存量和碳储量所占比例在流量较小溪流中相对较大.这些结果为深入认识高山森林流域水环境及其在森林生态系统中的重要作用提供新的思路和一定的科学依据.     

长江上游重点流域土地利用变化过程对比研究

在分析了目前广泛使用的土地利用动态度模型存在的不足的基础上,提出了转出速度、转入速度、综合动态度、状态指数模型,并指出只有综合运用这些模型才能全面的描述单一土地利用类型的动态变化情况.在遥感和GIS技术的支持下,以上世纪50年代中期1∶5万地形图、1972年MSS图像、1986年和2000年TM图像为信息源,分1955-1972年、1972-1986年和1986-2000年三个时段,运用所建立的数学模型定量研究了自上世纪50年代中期以来长江上游两个重点流域(岷江上游和嘉陵江中下游)土地利用/覆被变化过程. 结果表明,近50年间的三个时段内岷江上游(前者)和嘉陵江中下游地区(后者)土地利用结构均发生了明显变化.岷江上游林地面积持续减少,减幅分别为2.18%、2.43%和0.60%,目前该区毁林现象得到明显遏制.嘉陵江中下游林地面积变化呈现减-减-增的态势,变化幅度分别为-6.90%、-0.15%和3.30%,"天然林保护"和"退耕还林还草"工程在该流域已初见成效.前者草地面积持续增加,增幅分别为2.16%、2.13%和0.54%;后者草地面积呈现出增-减-减的态势,变化幅度分别为16.89%、-8.27%、-3.70%.前者耕地面积呈现减-增-增的状态,变幅分别为-1.41%、1.67%和0.77%;后者则呈现增-增-减的态势,变幅分别为0.67%、0.88%和-1.21%;两流域建设用地面积均持续增加,前者三个时段增幅分别为1.85%、1.02%和10.34%,后者则为7.27%、5.16%和32.89%,后者三个时段建设用地增幅均远高于岷江上游.最后作者对长江上游生态环境的恢复与重建提出了相应的建议.     

赣江流域中下游底泥中有机氯农药污染特征

为了解赣江流域有机氯农药污染状况,采用索氏提取方法（Soxhlet Extraction,SE）和气相色谱法（GC-ECD）,对所采集的18个底泥样品中10种有机氯农药（OCPs）的残留进行测定,并对其组分分布和来源进行了分析。结果表明,所有样品均检出10种有机氯农药,底泥中∑OCPs质量分数范围为11.813-39.197μg·kg-1,HCHs、DDTs质量分数范围分别为1.636-20.877μg·kg-1和5.590-14.092μg·kg-1,HCHs的质量分数低于DDTs,六氯苯（HCB）和七氯（Heptachlor）的质量分数相对较低,分别为0.229-6.940μg·kg-1和0.507-3.936μg·kg-1。组分分布特征分析表明,它们除了来自环境中的早期残留外,仍然具有大量新的外源HCHs和DDTs的输入,可能是新的林丹输入以及三氯杀螨醇的使用,这可能与近年来沿江农业的发展有关。     

Ecological and health risks of DDTs and HCHs in surface water from the upper reaches of the Huaihe River

Based on the available toxicity data and the concentrations of DDTs and HCHs in surface water from the upper reaches of the Huaihe River, overlapping areas of probability density and margin of safety (MOS₁₀) were used to estimate the risk levels of DDTs and HCHs to aquatic organisms. The overlapping areas of α-HCH, γ-HCH, p,p′-DDE, p,p′-DDD, and p,p′-DDT were found to be 9.3 × 10^?5, 4.6 × 10^?3, 4.3 × 10^?2, 2.2 × 10^?2, and 4.2 × 10^?2, respectively. The risks from DDTs were higher than those from HCHs, the risk from α-HCH being the smallest. The MOS₁₀ values of α-HCH, γ-HCH, p,p′-DDE, p,p′-DDD, and p,p′-DDT were 2.6 × 10³, 97, 5.9, 15, and 8.6, respectively, i.e. greater than 1.0, indicating limited overlaps between the distributions of exposure concentrations and of toxicity data, and thus minimal ecological risk. Health risk calculations based on incremental lifetime risks for HCHs and DDTs were conducted to evaluate human cancer risk and non-carcinogenic hazard. The total cancer risks from organochlorine pesticides (OCPs) in the studied area were in the range of 10^?8–10^?7, lower than the baseline value of acceptable risk (10^?6). Non-carcinogenic hazard indices of OCPs ranging from 10^?6 to 10^?5 were much lower than the threshold values (1.0). These results suggest that the water from the upper reaches of the Huaihe River does not pose any health risk for local residents using river water as a source for drinking water.     

黄河上中游表层沉积物磷的赋存形态特征

利用淡水沉积物中磷形态的标准测试程序（SMT）,研究了黄河上中游10个沉积物样品中磷的赋存形态变化规律和分布特征,并分析了沉积物中磷的来源和释放潜力。研究结果表明,黄河上中游沉积物中总磷（OP）的含量为82.0～113.5mg·kg-1,无机磷（IP）的含量范围在45.3～76.6mg·kg-1,有机磷（OP）的含量范围在27.6～56.6mg·kg-1。其中主要以无机磷的形式存在,而无机磷中以钙结合态磷为主。线性回归分析结果表明,NaOH-P的含量与活性态Fe、Al含量总和有一定的线性关系。黄河沉积物向上覆水体释放磷的潜力不大。     

东江中上游主要造林树种光合生理特征

在东江中上游,以6年生造林树种木荷Schima superba、红锥Castanopsis hystrix、火力楠Michelia macclurei和藜蒴Castanopsis fissa为材料,利用Li-6400光合作用测定系统,对东江中上游水源林主要造林树种木荷、红锥、火力楠和藜蒴叶片光合日变化和光响应进行了测定,探讨了4种树种在当地自然生境下的光合生理特征。结果表明：木荷和藜蒴净光合速率（Pn）日变化呈＂单峰＂曲线,火力楠和红锥净光合速率（Pn）日变化呈＂双峰＂曲线,4种树种净光合速率（Pn）最大值均出现在10：00左右,分别为8.73、6.00、6.68和7.91μmol.m-1.s-1;4种树种净光合速率（Pn）日均值表现为木荷〉火力楠〉红锥〉藜蒴,蒸腾速率（Tr）日均值表现为红锥〉木荷〉火力楠〉藜蒴,水分利用效率（WUE）日均值表现为木荷〉藜蒴〉火力楠〉红锥,木荷具有高光合、高水分利用效率的生理特性,对环境适应能力强。4种树种光响应曲线均符合非直角双曲线模型（R2〉0.98）和指数模型（R2〉0.98）,采用非直角双曲线模型拟合的4种树种最大净光合速率（P,max）、暗呼吸速率（Rd）和表观量子效率（a）基本高于指数模型相应拟合值,且接近实测值,但2种模型拟合的光饱和点低于实际观测值。在中幼龄阶段,木荷、红锥、火力楠和藜蒴表现出较高的光饱和点（LSP）、较低的光补偿点（LCP）和较低表观量子效率,具有较强的耐阴喜光特性,对光照强度表现出一定的适应性和可塑性,对弱光与强光的利用能力较高。这些研究结果为东江流域水源林造林设计、树种筛选和抚育提供理论参考。     

Natural flow regimes, nonnative fishes, and native fish persistence in arid-land river systems

Escalating demands for water have led to substantial modifications of river systems in arid regions, which coupled with the widespread invasion of nonnative organisms, have increased the vulnerability of native aquatic species to extirpation. Whereas a number of studies have evaluated the role of modified flow regimes and nonnative species on native aquatic assemblages, few have been conducted where the compounding effects of modified flow regimes and established nonnatives do not confound interpretations, particularly at spatial and temporal scales that are relevant to conservation of species at a range-wide level. By evaluating a 19-year data set across six sites in the relatively unaltered upper Gila River basin, New Mexico, USA, we tested how natural flow regimes and presence of nonnative species affected long-term stability of native fish assemblages. Overall, we found that native fish density was greatest during a wet period at the beginning of our study and declined during a dry period near the end of the study. Nonnative fishes, particularly predators, generally responded in opposite directions to these climatic cycles. Our data suggested that chronic presence of nonnative fishes, coupled with naturally low flows reduced abundance of individual species and compromised persistence of native fish assemblages. We also found that a natural flow regime alone was unlikely to ensure persistence of native fish assemblages. Rather, active management that maintains natural flow regimes while concurrently suppressing or excluding nonnative fishes from remaining native fish strongholds is critical to conservation of native fish assemblages in a system, such as the upper Gila River drainage, with comparatively little anthropogenic modification.