酸雨对森林植被的影响及在贵州龙里的初步研究——代“酸雨胁迫影响森林植被及其生态效益的评估”专栏序言

酸雨胁迫条件下森林生态效益评估是亟待解决的环境问题之一.酸雨对森林生态系统的危害可分为直接危害和间接危害.在贵州省龙里建立生态水文实验站,自2005年起开展酸雨监测,对森林植被冠层遭受酸雨直接伤害及其对酸雨的缓冲作用进行模拟实验和分析,结果表明研究区酸雨的直接危害有限;为此,依据生态水文过程理论,利用遥感和地理信息系统技术,建立了土壤酸化、土壤酸化-植被生产力和森林生态效益评价3个空间信息模型;模拟计算了研究区酸沉降对土壤化学性质、植被生产力和森林固碳、保肥方面的生态效益的影响,构建了酸雨对森林植被的间接危害评价方法体系.     

土壤酸化-植被生产力空间信息模型构建及贵州典型森林对酸沉降的生态效应响应

将遥感数据驱动的土壤水平衡模型、植被生产力光能利用率模型与基于过程的土壤酸化模型、营养元素循环模型相耦合,建立森林土壤酸化-植被生产力空间信息模型,定量表达土壤和土壤水离子浓度、植被生产力、营养元素循环空间分异.将模型模块化,耦合于自主开发的EcoHAT系统(Ecohydrolgy Assessment Tools),并以贵州典型森林群落为研究对象,运用模型对群落土壤化学性质、植被生产力和营养元素生物循环的关键过程的时空演变模式进行了模拟和研究,与实验数据进行验证,取得良好的效果.运用情景设定的方式,定量模拟研究区酸雨的强度变化导致土壤中植被可吸收的盐基离子变化,以及对森林植被净第一性生产力(NPP)的间接影响.     

重庆市重要生态功能区生态系统服务动态变化

借助遥感数据和GIS空间分析技术,选取生物多样性维持、土壤保持、水源涵养和固碳4种生态系统服务建立评估模型,对2000—2010年重庆市域内3个重要生态功能区——三峡库区水源涵养重要区(下称三峡重要区)、秦巴山区水源涵养重要区(下称秦巴重要区)和都市区“四山”生态屏障重要区(下称“四山”重要区)生态系统服务的时空变异特征进行综合研究. 结果表明:①2000—2010年,三峡重要区4种生态系统服务均呈增强趋势. ②秦巴重要区内,生物多样性维持和水源涵养功能总体较好,并且持续增强;固碳功能有所减弱,该时段内固碳功能高等级面积减少了931.90 km2. ③“四山”重要区土壤保持和水源涵养功能有所增强,生物多样性维持和固碳功能略有减弱. ④重庆市重要生态功能区生态系统服务以中和较高等级分布为主,空间差异较大,异质性明显. 生态系统服务较好区域主要分布在渝东北秦巴山区以及中西部植被覆盖较好的山脊;市域中部长寿、垫江、涪陵等区县生态系统服务相对较弱. 10 a间,重庆市重要生态功能区生态系统服务总体呈变好趋势,但局部地区有所减弱,主要表现为秦巴和“四山”重要区固碳功能的降低.      

酸性降水对我国森林的影响

综述了近几年来酸雨对我国森林影响的主要调查和实验研究成果,所涉及的内容包括酸雨对木本植物的直接伤害,酸雨对森林生长和生产力的影响,以及对森林土壤、土壤微生物、病虫害的影响等方面。      

西宁市城市植被生态系统服务功能价值研究

以西宁市为例,运用生态经济学原理和方法对城市植被生态系统服务功能进行评估,结果表明,2007年西宁市植被生态系统服务功能价值为2306．82×10^6元。西宁市不同类型植被生态系统的价值排序为：森林〉耕地〉草地〉园地,各项生态服务价值大小依次为：固碳释氧〉净化环境〉生物多样性保护〉调节气候〉涵养水源〉原材料生产〉保持土壤〉食物生产〉休闲娱乐,各植被类型生态服务价值的弹性系数都小于1,林地和园地的变化对生态服务价值变化起到放大作用。     

贵州省主要森林类型土壤有机碳密度特征及其影响因素

森林土壤有机碳是全球土壤有机碳库的重要组成部分,研究森林土壤有机碳对于减缓大气中CO2浓度持续升高具有重要的意义。本研究采用野外调查和室内分析相结合的方法,以贵州桦木、栎类、柏木、云南松、杉木、马尾松、华山松等7种主要森林类型为主要对象,分析贵州主要森林类型土壤有机碳密度特征,探讨不同植被类型和环境因子对其的影响。结果表明:(1)贵州森林土壤有机碳密度约为180.62Mg/hm2,高于同纬度地区江西省森林土壤平均有机碳密度102.1Mg/hm2,表现出贵州森林土壤具有较高的固碳能力;(2)不同森林类型土壤有机碳密度变化范围为:114.52~388.29Mg/hm2,且差异显著(P0.05)。各种森林类型土壤有机碳密度大小为:华山松林杉木林柏木林栎类林马尾松林桦木林云南松林;(3)不同植被类型下各层土壤有机碳密度大小均以表层土壤为最大,且随土壤深度增加而降低;(4)在立地条件上,贵州森林土壤有机碳密度与海拔显著相关,与坡度、经度、纬度相关关系均不显著。     

中国森林生态系统服务功能及其价值评价

森林生态系统对维持我国自然生态系统格局、功能和过程具有特殊的生态意义。客观衡量森林生态系统的服务效能,对于森林资源保护及其科学利用具有重要意义。论文在分析森林生态系统服务功能的基础上,根据其提供服务的机制、类型和效用,把森林生态系统的服务功能划分为提供产品、调节功能、文化功能和生命支持功能四大类,建立了由林木产品、林副产品、气候调节、光合固C、涵养水源、土壤保持、净化环境、养分循环、防风固沙、文化多样性、休闲旅游、释放氧气、维持生物多样性13项功能指标构成的森林生态系统评价指标体系,并对其中的10项功能指标以2000年为评价基准年份进行了初步评价。结果表明,森林生态系统10类生态系统服务功能的总生态经济价值为14060.05×108元/a,其中直接价值和间接价值分别为2519.45×108元和11540.60×108元,间接价值是直接价值的4.6倍。研究认为,森林生态系统服务功能及其价值评价工作应进一步加强森林生态系统服务功能机制的基础研究和不同尺度下空间数据的耦合和应用方法研究。     

漓江流域喀斯特森林土壤有机碳空间分布格局及其驱动因子

喀斯特森林生态系统脆弱,为了探明漓江流域喀斯特森林土壤的碳储潜力,揭示漓江流域喀斯特森林土壤有机碳（SOC）的空间分布格局,探寻各驱动因子对土壤有机碳空间分布的驱动作用途径及贡献,为评估该区域喀斯特森林的碳循环功能提供科学依据.以漓江流域喀斯特森林土壤为对象,研究漓江不同流域段（上、中、下游）、不同深度土层的森林土壤有机碳的空间分布特征,通过相关性分析和构建分段结构方程模型,揭示漓江流域喀斯特森林土壤有机碳空间分布的驱动因子及其作用途径,并量化了各类因子的直接或间接作用比例.结果表明,漓江流域喀斯特森林土壤整体土层较浅,土壤有机碳具有表聚性.在不同流域段土壤有机碳含量的分布为：上游>下游>中游,易氧化有机碳（ROC）和可溶性有机碳（DOC）的分布与之相一致,而微生物碳（MBC）的分布为：上游>中游>下游.各类驱动因子对流域喀斯特森林土壤有机碳空间分布驱动作用途径和贡献不同,其贡献按从大到小排序为：土壤理化因子>土壤有机碳活性组分>样地海拔>样地物种多样性,总效应分别为：1.148、 0.574、 0.284和-0.013.其中,样地海拔对土壤有...     

模拟酸雨对土壤金属离子的淋溶和植物有效性的影响

酸雨是当今最重要的环境问题之一,酸雨使森林枯萎、湖泊中鱼群减少和影响农作物生长,酸雨对土壤的影响中,最重要的是可能引起土壤pH和盐基饱和度的降低以及金属阳离子淋溶强度增大,影响程度与土壤性质密切相关,酸雨的降落能由于土壤中离子代换作用的增强而加速离子淋溶,并造     

模拟酸雨对北亚热带天然次生林土壤呼吸的影响

于2009年3月～2010年1月在南京市郊龙王山北亚热带天然次生林进行模拟酸雨试验,以便携式土壤CO2通量观测仪对不同酸雨强度处理下的林地土壤呼吸速率进行原位测定,研究酸雨对森林土壤呼吸的影响.结果表明,在本试验阶段,4个酸雨强度处理CK(pH值6.4,去离子水)、T1(pH值4.5)、T2(pH值3.5)、T3(pH值2.5)的平均土壤呼吸速率分别为(3.20±0.21)、(3.34±0.30)、(3.51±0.06)、(2.99± 0.23)μmol/(m2·s),酸雨各处理的土壤呼吸季节变化规律显著.由于森林植被生长期季节变化明显,将其分为非生长季1(2~4月)、生长季(5~10月)、非生长季2(11月~次年1月)3个阶段.配对t检验分析各阶段土壤呼吸速率的结果表明,在非生长季1,模拟酸雨未抑制土壤呼吸作用,T1和T2酸雨处理反而促进了土壤呼吸作用;在生长季,高强度模拟酸雨T3显著抑制了土壤呼吸作用;在非生长季2,也出现了模拟酸雨促进土壤呼吸作用的现象;对于整个观测阶段而言,低强度模拟酸雨处理未显著改变北亚热带天然次生林的土壤呼吸,仅高强度模拟酸雨T3显著抑制了土壤呼吸作用.不同酸雨强度处理下的土壤呼吸速率与土壤温度的指数回归关系均达显著水平(P<0.01),CK、T1、T2、T3处理的Q10值分别为3.04,2.73,2.83,2.51,模拟酸雨处理降低了北亚热带天然次生林土壤呼吸的温度敏感性.     

黄土高原延河流域不同植被类型下土壤生态化学计量学特征

植被类型对黄土高原土壤质量的改善具有重要的作用,而土壤碳、氮、磷生态化学计量比是体现生态系统变化过程的重要依据。研究森林、森林草原、草原植被类型对土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征的影响,对于深入认识黄土高原植被恢复对土壤质量的改良、完善生态化学计量学理论和准确评价植被恢复的生态环境效益具有重要的现实意义。延河流域是黄河的一级支流,自然环境脆弱,植被破坏和土壤侵蚀严重,因此,论文选取延河流域为研究对象,分析不同植被类型对土壤碳、氮、磷养分和生态化学计量学特征的影响。结果表明：3种植被带下,表层土壤有机碳、全氮含量显著高于下层土壤,森林带>森林草原带>草原带;森林草原带、草原带下土壤全磷含量在两层土壤中差异不显著,森林植被对土壤碳、氮、磷具有显著的累积作用,对于提高土壤碳、氮、磷含量具有重要的意义。土壤C∶N在3种植被带下较为稳定,土壤有机碳与全氮存在极显著的正相关关系（P<0.01）;土壤C∶P、N∶P受植被类型的影响较大,森林带显著高于森林草原带和草原带,土壤C∶P、N∶P和C∶N之间存在极显著的正相关关系（P<0.01）。总体来说,植被恢复对土壤质量的改善作用明显,森林植被对该区土壤碳、氮、磷等养分含量的累积作用较好,森林植被具有较大的N∶P,其植被生长主要受P含量的限制;草原植被与森林草原植被N∶P比较低,其植被生长主要受N含量的限制。     

西南喀斯特山地的土壤硅酸盐矿物物质平衡与土壤流失

本文阐明了西南喀斯特山地土壤的流失方式,给出了土壤硅酸盐矿物的物质平衡框图。主要利用西南喀斯特山地区地质、土壤、岩溶、地球化学、植物化学、水文、植被、土壤侵蚀等多学科的前人研究成果,以茂兰喀斯特森林自然保护区为例,给出了无人类干扰的纯碳酸盐岩山地的土壤硅酸盐矿物物质平衡;在此基础上分析了岩石组成和人类活动对土壤硅酸盐矿物物质平衡的影响,并进行了粗略计算。     

龙江县景星镇十年退耕还林生态影响分析

退耕还林工程是我国生态环境保护建设的一项重大措施,景星镇从2002年实施退耕还林工程以来,森林覆盖率显著提高,生态环境明显变化。主要表现在:水土流失得到有效控制、土壤有机质提高,土壤肥力得以修复;林地涵养水源、固碳释氧的功能得到发挥,生境改善,生物多样性恢复。     

我国土壤和沉积物中富里酸标准样品的提取和表征

参照国际腐殖酸协会(IHSS)推荐的方法,从北京鹫峰森林土壤和太湖竺山湖区表层沉积物中分别提取FA(富里酸)样品.采用元素分析、紫外-可见光谱、三维荧光光谱、傅里叶红外光谱以及13C NMR分析对FA样品进行了表征,并与IHSS FA进行比较.结果表明:土壤FA和沉积物FA与IHSS FA在元素组成、灰分含量及结构上基本相似,与IHSS FA具有一定的可比性,可以作为我国FA的标准样品.由于FA的来源及其形成环境的不同,各FA之间在组成和结构上存在一定的差异.IHSS FA和沉积物FA的芳香性均略高于土壤FA,这可能是由于水环境系统中含有大量的水生植物以及微生物降解作用所致.3种FA的极性排序为土壤FA>沉积物FA> IHSS FA.      

Characterization of soil fauna under the influence of mercury atmospheric deposition in Atlantic Forest, Rio de Janeiro, Brazil

The increasing levels of mercury (Hg) found in the atmosphere arising from anthropogenic sources, have been the object of great concern in the past two decades in industrialized countries. Brazil is the seventh country with the highest rate of mercury in the atmosphere. The major input of Hg to ecosystems is through atmospheric deposition (wet and dry), being transported in the atmosphere over large distances. The forest biomes are of strong importance in the atmosphere/soil cycling of elemental Hg through foliar uptake and subsequent transference to the soil through litter, playing an important role as sink of this element. Soil microarthropods are keys to understanding the soil ecosystem, and for such purpose were characterized by the soil fauna of two Units of Forest Conservation of the state of the Rio de Janeiro, inwhich one of the areas suffer quite interference from petrochemicals and industrial anthropogenic activities and other area almost exempts of these perturbations. The results showed that soil and litter of the Atlantic Forest in Brazil tend to stock high mercury concentrations, which could affect the abundance and richness of soil fauna, endangering its biodiversity and thereby the functioning of ecosystems.     

Characterization of soil fauna under the influence of mercury atmospheric deposition in Atlantic Forest,Rio de Janeiro,Brazil

The increasing levels of mercury (Hg) found in the atmosphere arising from anthropogenic sources, have been the object of great concern in the past two decades in industrialized countries. Brazil is the seventh country with the highest rate of mercury in the atmosphere. The major input of Hg to ecosystems is through atmospheric deposition (wet and dry), being transported in the atmosphere over large distances. The forest biomes are of strong importance in the atmosphere/soil cycling of elemental Hg through foliar uptake and subsequent transference to the soil through litter, playing an important role as sink of this element. Soil microarthropods are keys to understanding the soil ecosystem, and for such purpose were characterized by the soil fauna of two Units of Forest Conservation of the state of the Rio de Janeiro, inwhich one of the areas suffer quite interference from petrochemicals and industrial anthropogenic activities and other area almost exempts of these perturbations. The results showed that soil and litter of the Atlantic Forest in Brazil tend to stock high mercury concentrations, which could affect the abundance and richness of soil fauna, endangering its biodiversity and thereby the functioning of ecosystems.     

Response of soil microorganisms to vegetational succession in Ziwuling Forest

This study investigates the changes in soil microbial populations as vegetational succession progress from abandoned farmland to climax forest in the Ziwuling Forest, which is located in the northern part of the Loess Plateau, China. Different organic C and total extractable N between the fumigated and non-fumigated soils were assumed to be released from soil microorganisms. Soil microbial C was calculated using Kec = 0.38 and microbial N was calculated using Ken = 0.45. The released P was converted to microbial biomass P using Kep = 0.40. Soil bacteria, fungi, and actinomycetes increased as the vegetational succession progressed. Microbial C was of the highest amount in farmland. Microbial C, N, and P generally increased from abandoned land to climax community. The results indicated significant (P < 0.05) diversities of soil microbial biomass under different vegetation. There was a significant correlation between microbial biomass and soil nutrients. Knowledge about soil microbial populations is important for forecasting vegetational succession and determining the ecological condition of the environment.     

AnnAGNPS模型在潋水河流域产水、产沙的模拟评价

日益严重的土壤侵蚀造成了土地退化、水体污染等一系列的环境和生态问题,利用基于过程的数学模型已成为流域土壤侵蚀状况定量评价和控制的有效方法.利用美国农业部开发的流域尺度AnnAGNPS模型,设计了基于地形特征的cell离散方案,在多种地理数据采集和参数化的基础上,对江西兴国潋水河流域1991～2005年的径流、产沙过程进行了分布式计算机模拟.在对产水量进行径流滤波分析的基础上,分别对模型模拟的地表径流和产沙量进行了校正和验证.地表径流模拟结果多年平均相对误差为11.8%,确定性系数R2为0.94,产沙量模拟结果的多年平均相对误差为19.71%,确定性系数R2为0.77.表明AnnAGNPS能较好地模拟潋水流域年、月尺度的地表径流和产沙过程.地下径流模拟结果误差较大,其原因和地下径流模拟模块在潋水流域的适用性有待进一步研究检验.对潋水流域土壤侵蚀定量分析表明,潋水流域的年平均侵蚀模数为1 150.29.t(km2.a)-1,属于轻度侵蚀等级,流域内侵蚀较严重的区域集中分布于居民地附近和公路沿线,其水土流失与人类活动有很大关系.     

我国14种典型土壤脲酶、脱氢酶活性对汞胁迫的响应

Hg作为环境的主要污染重金属之一,其对土壤酶的影响是表征其环境效应的重要方面,结果可为土壤环境监测等提供生物学依据.因此,本文通过室内模拟试验,较系统地分析了全国14种主要类型18个土样的脲酶和脱氢酶活性在Hg胁迫下的响应.结果表明,Hg会抑制土壤酶活性,其降幅随土壤类型的不同有明显差异;随着Hg含量的升高,土壤脲酶和脱氢酶活性均显著降低;模型U=A/(1+B×C)可较好地拟合酶活性(U)与汞含量(C)之间的关系,揭示出土壤脲酶和脱氢酶在一定程度上可监测土壤Hg污染的程度,且机理为完全抑制(包括竞争性抑制和非竞争性抑制)作用.同时,实验获得的供试土样脲酶的生态剂量(ED10)范围为0.08~0.77 mg·kg-1,脱氢酶ED10范围为0.11~2.58mg·kg-1,从土壤酶角度获得的土壤汞轻度污染临界值为0.08 mg·kg-1,此值要小于国家土壤质量标准中的二级标准.有机质、pH、CEC和粘粒显著影响了汞与土壤脱氢酶的关系,上述4个土壤性状参数值越高,汞对土壤酶的毒害作用就越弱;酸性土壤中汞的毒害作用强于碱性土壤.表明在我国主要土壤类型上,土壤脲酶、脱氢酶对Hg毒性均较为敏感,可在更广范围内作为Hg污染程度的监测指标之一.     

门头沟生态系统土壤保持功能及其生态经济价值分析

在遥感和地理信息系统的支持下,利用通用土壤流失方程(USLE)和风力侵蚀模型,研究了门头沟生态系统土壤保持能力,并评价了其生态经济价值.结果表明:门头沟生态系统每年可以减少土壤的水蚀量为14.93×104 t/a,风蚀量为2 254.38×104 t/a;土壤保持能力在空间上呈现很大的差异性,总体上植被覆盖度高且坡度小的地区土壤保持能力最强,而植被覆盖度低且坡度较大的山地土壤保持能力最弱.土壤保持功能总价值为58 198.83×104　元/a,其中减少水蚀功能价值为442.83×104　元/a,减少风蚀功能价值为57 756×104　元/a.