“生态平衡”析

什么是生态平衡?也就是说一个地区的生物与环境在长期适应的过程中,生物与生物、生物与环境成分之间建立了相对稳定的结构,有其相应功能的状态。通常生态平衡表现在:(1)生态系统的物质输出与输入维持着平衡;(2)生物与生物、生物与环境之间在结构上保持着相对稳定的比例关系;(3)食物链能量转化、物质循环保持正常运行。这三个平衡也就是生态系统物质输出输入收支平衡、结构平衡与功能平衡。 生态平衡是生态系统本身的自然规律,是     

复合农业生态系统分析综合方法研究(二)

2.流量指标体系 复合农业生态系统是一个复杂的总体,为了反映它的功能特征,需要应用各种形式的多项指标,这就构成了流量指标体系。 复合农业生态系统流量分析的指标体系,应当包括以下几个部分。 (1)反映各种流量大小的指标,其中最基本的有:各种流量的总投入;各种流量的总产出(有效产出);生物资源投入量;非生物资源投入量;生物能量投入量;非生物的经济能(商业能)投入量;生物资源的投入金额;经济的投入金额,其中应考虑把管理及其它摊入和国民收入分开。     

植物功能多样性及其与生态系统功能关系研究进展

生物多样性影响生态系统的多种功能。生物多样性的急剧丧失使得对其影响评定尤为重要和紧迫,因此,生物多样性与生态系统功能关系成为生态学研究的热点问题之一,其中功能多样性与生态系统功能关系的研究成为近十年该领域研究的重点。文章首先概括了植物功能多样性的多种定义,并详细介绍了目前被广泛接受的定义"功能多样性是某一群落内物种间功能特征的变化范围或指特定生态系统中所有物种功能特征的数值和范围"。其次重点阐述了围绕植物功能多样性开展的5个重要研究论题:(1)分别从功能丰富度、功能均匀度、功能离散度3个方面介绍了功能多样性算法,并强调要注重多指数相结合以综合描述功能多样性;(2)植物功能性状间主要体现为权衡关系,植物功能性状受到了气候、土壤、海拔、地形地貌、放牧、土地利用方式等一系列因素的影响;(3)基于植物功能性状更有利于探讨环境过滤和相似性限制对群落构建的驱动作用;(4)功能多样性与物种多样性间呈现正相关、负相关和饱和曲线等一系列关系,之所以呈现不同关系与资源状况和外界干扰密切相关;(5)尽管很多研究都证明了功能多样性对生态系统功能具有正效应,但依然存在两个主要的争议,一方面是物种多样性、功能多样性在生态系统功能维持中的相对重要性,另一方面是选择效应与互补效应在功能多样性与生态系统功能关系中的适用性。最后,提出了该领域需要进一步深入开展的4个研究方向:开展多尺度研究、重视多营养级研究,加强野外观测与受控实验相结合的研究、深化生态系统多功能性的研究。     

第五讲 土壤生态工程

第一节 土壤生态工程与土壤管理 在生态学看来,土壤是陆地生态系统的一部分。在这个意义上,它是天然生态系统或农业生态系统的一个子系统。在别的意义上,它本身又是一个生态系统。土壤是由通过能量和物质的变换而相互作用的生命成分和非生命成分构成的。在生命成分中,不仅有高等植物的根系,而且还有许多自养生物、消费者和还原者的群落。组成这些群落的成员有宏观的和微观的、有持久的和暂短的。在非生命成分中,有母质矿质粉粒,有机质、水、空气和少量的处于溶解状态中的有机质和无机质。土壤是一个适应复杂环境条件而     

森林净生态系统生产力及其生物影响因子研究进展

在全球大气二氧化碳浓度上升的背景下,陆地生态系统碳循环及碳汇功能研究得到了广泛的关注,日益成为今后的政治和外交的重大议题之一.净生态系统生产力(net ecosystem production, NEP)是生态系统光合固定的碳与生态系统呼吸损失的碳之间的差值;或者为生态系统净的碳积累速率.NEP 的研究整合生态系统地上和地下部分,把生态系统碳循环的影响因子有机地联系了起来.当NEP为正值时,说明生态系统为碳汇,NEP为负值则表明生态系统为碳源.随着植物和土壤相互联系及其对生态系统过程研究的深入,NEP已经成为生态系统碳循环研究的核心概念之一.以森林NEP为出发点,综述了国内外的最近的 NEP 研究进展,分析了 NEP 研究的科学意义;探讨了植物群落组成/生物多样性、土壤微生物群落、大型/土壤动物和人为的管理或干扰等生物因子对NEP的影响.根据综述研究提出未来研究应在:(1)土壤生物过程、土壤食物网及其与地上部分植物/动物相互作用对NEP的影响;(2)自然林生物多样性的竞争/共存机制与生态系统碳吸存稳定性;(3)人工林固碳潜力和不同植物功能群(灌草层)对生态系统碳动态影响等方面加强,以期为全面认识生物因子对森林生态系统系统固碳现状、机制和潜力提供理论基础.     

化学污染物对珊瑚礁生态系统的影响研究进展

化学污染物是影响珊瑚礁生态系统健康的重要因素之一。近年来,中国沿海地区农业活动、城市工业化以及旅游业发展迅速,珊瑚礁区的环境污染问题日趋严重。珊瑚礁生态系统长期处于化学污染物的联合毒性作用下,生态风险日益增加,已受到国内外研究者的广泛关注。本文综述了该领域的重要研究进展,并从个体、细胞和分子水平重点介绍了化学污染物对珊瑚的影响,主要包括:(1)珊瑚礁对重金属和多环芳烃有明显的富集作用,可以作为该海域化学污染物污染水平的外在反映;(2)化学污染物对珊瑚幼体的影响程度比成体大;(3)抗氧化酶和特定的功能基因可被用作生物标记物(biomarker)来监测珊瑚礁生态系统的健康状况。最后,本文对我国珊瑚礁生态系统未来的研究方向进行了展望,建议在典型的珊瑚礁海域进行长期的生态学监测,并结合室内毒理学实验,筛选出敏感的生物标志物,评价珊瑚礁生态系统可能存在的生态风险,为今后珊瑚礁生态系统的保护和管理提供科学依据。     

增温对高寒灌丛土壤呼吸不同组分的影响机制

陆地生态系统土壤呼吸对气候变暖的响应研究方面目前还没有一致的结论,其原因可能为土壤呼吸不同组分对土壤温度变化的敏感性及相应的非生物和生物机制存在显著差异。文章分别从非生物因素和生物因素系统地论述了增温对青藏高原东部窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)高寒灌丛土壤呼吸不同组分的影响机制,发现增温可通过提高土壤微生物群落和植物根系的生理活性直接促进土壤异养呼吸和根系呼吸。同时增温能通过改变非生物因子影响土壤呼吸各组分速率,如增温显著提高土壤养分含量和土壤酶活性,进而间接促进土壤呼吸;而增温引起土壤水分含量较小程度的降低不足以抑制土壤呼吸过程。增温还能通过改变植物群落生产和土壤微生物群落结构等生物因子影响土壤呼吸各组分速率,如增温导致植物细根生产量、死亡量和分解速率提高,非根际土壤微生物生物量与活性增加;增温还导致土壤微生物功能群向革兰氏阳性菌和放线菌群落转变,从而导致土壤微生物对土壤惰性有机碳的利用增加。受根际土壤可利用碳含量较高的影响,根际微生物呼吸对增温的响应不敏感,增温对根际微生物生物量的影响也不显著。由此可见,在青藏高原东部高寒灌丛生态系统中,气候变暖将通过改变非生物与生物因子影响土壤呼吸等碳释放过程。以上结果有利于更加全面地认识全球气候变暖背景下高寒灌丛土壤碳循环过程。     

环境中金属生物有效性的预测模型——生物配体模型研究进展

生物配体模型(BLM)是一种用于预测环境中金属生物毒性的机理性模型.模型理论起源于自由离子活度模型(FIAM)和鱼鳃络合模型(GSIM),考虑了自由金属离子的活度以及自然环境存在的其他离子(如Ca2+、Na+、Mg2+、H+)、非生物配体(如可溶性有机质、氯化物、碳酸盐、硫酸盐)和生物配体的竞争.目前,在水生生态系统中,基于鱼鳃络合模型的框架基础,通过生物化学实验手段并结合数学方法,建立了预测铜、锌、银、镍对Rainbowtrout(虹鳟鱼)、Fatheadminnow(黑头呆鱼)和Daphniamagna(水蚤)的急、慢性毒性的BLM版本,并积极探索其在陆地生态系统中的应用.虽然生物配体模型在实验室模拟条件下取得了较为满意的结果,但其中包含着一些假设,在实际应用中还具有一定的局限性,尤其是陆地生态系统生物配体模型的发展还需要做许多研究工作.本文主要论述了生物配体模型的理论基础、实现手段和应用情况,讨论了生物配体模型的优势和局限性并对其未来研究方向进行了展望.     

《农村生态环境》稿约

1　《农村生态环境》系国家环境保护总局南京环境科学研究所主办、中国环境科学出版社出版的学术期刊,是全国中文核心期刊,中国科学引文数据库来源期刊,中国学术期刊综合评价数据库来源期刊。本刊宗旨是及时报道生态环境领域学术研究的动态、理论、方法和成果。主要内容包括:(1)全球重大环境问题的生态学影响;(2)自然保护、自然资源开发和可持续发展的研究;(3)转基因生物产品的生物安全性研究;(4)生态破坏与环境污染控制的理论与方法;(5)农村与城镇生态系统的优化模式研制;(6)农村生态环境管理及相关政策的研究。欢迎从事生态、环境和资源研…     

红树林生态系统微生物学研究进展

红树林生态系统是复杂而独特的生态系统,是目前环境科学和生态学研究的热点领域,而对红树林生态系统微生物学的研究也越来越受到重视,目前研究的热点主要集中在红树林生态系统微生物的物种多样性、生理活性物质多样性以及环境修复功能上.未来的研究,除了现有的研究基础要加强,研究手段与方法要采用新技术外,还应该在探索红树林生态系统微生物与物质和能量平衡、微生物与其它生物及其与气候的关系等方面进一步深入研究.     

海南东寨港红树林土壤微生物功能多样性

为探讨微生物在红树林湿地生态系统中的作用,采用Biolog-ECO微平板技术分析东寨港红树林土壤微生物功能多样性在不同月份的变化特征.结果表明:红树林土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)值12月份最高,4月份最低.Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数在2月份差异极显著.对6类碳源的利用差异显著(P0.5),其中12月利用率最高,1月最低.氨基酸利用率最高,羧酸类利用率最低.主成分分析(PCA)表明,在31种因子种提取的2个主成分因子,分别可以解释所有方差变量的49.26%和22.26%,碳水化合物和氨基酸类为对PC1和PC2起分异作用的敏感碳源.红树林生态系统中,土壤微生物功能多样性随着时间尺度的变化而变化.说明红树林生态系统生物多样性丰富,蕴藏着丰富的微生物资源.     

长江上游生态功能区划研究

生态功能区划对于保障区域生态安全、推动经济社会与生态环境保护的协调发展具有十分重要的意义。长江上游是中国关键生态区域和整个长江流域生态安全的重要屏障,开展长江上游生态功能区划显得至关重要。以长江上游为研究区域,运用GIS空间分析技术,在揭示研究区生态环境敏感性与生态系统服务功能重要性空间分异规律的基础上,以子流域为基本区划单元,采用两步聚类法进行长江上游生态功能区划。研究结果表明:(1)长江上游生态环境整体上处于中度、高度敏感的状态,其中土壤侵蚀敏感性最为突出;(2)长江上游生态系统服务功能总体上呈现较重要、极重要的态势,其中水源涵养和生物多样性保护的贡献较大;(3)长江上游地区可划分为青藏高原生态区、云贵高原生态区和四川盆地生态区3个生态区,进而可细分为7个生态亚区和15个生态功能区。     

农业生态系统结构研究(一)

总论 一、提高农业生态系统功能的途径 现代化农业要求农业生态系统具有高功能(或称高效率)。而提高农业生态系统功能的途径,虽然种类繁多,但按其作用分类主要可归结成以下三方面: (一)环境控制 为了增加生物种群产出而进行的一系列建造良好生态环境的所有措     

生态系统多稳态研究进展

阐述了生态系统多稳态的定义及其生态学意义,总结了生态系统的多稳态现象的不同产生机制,综述了多稳态的存在性及稳态转换的研究现状,探讨了未来的理论及应用研究前景.多稳态指的是在相同条件下,系统可以存在结构和功能截然不同的稳定状态.不同的稳态对应于不同的生态系统结构和功能,并且可产生不同的生态系统服务价值.系统的稳态不仅仅包括稳定的点吸引子,也可能是周期吸引子或者混沌吸引子.多稳态现象广泛存在于多种生态系统(海洋生态系统、湿地生态系统、干旱生态系统等)中.较强的正反馈作用是系统产生多稳态的主要原因.生态系统中的正反馈循环主要包括易化作用、过度开发以及冰盖反射等.大量的理论研究证实多稳态是系统中的一个普遍现象,但从实验角度的研究成果较少.生态系统的不同稳态有不同的吸引域,吸引域之间存在阈值.当干扰强度大于恢复力时,系统有可能越过阈值发生稳态转换.生态系统发生转换的预警指标包括方差的增加、干扰后的恢复速率以及偏度的变化.多稳态的未来研究重点在于:(1)多稳态产生机制研究;(2)生态系统中多稳态的存在性检验;(3)生态系统恢复力及预警指标的定量评价研究;(4)多稳态理论在生态系统修复实践中的应用.     

改进的标准化呼吸法评估苏州河河水微生物自净能力

河流的自净能力是河流非常重要的系统功能,也是表征其生态系统功能的主要参数,通过物理、化学、生物等自净方式保证物质在系统中的循环与平衡.     

大连市森林生态系统服务功能评估

为客观度量森林生态系统服务功能,依据2003年大连市土地利用图形数据,参照国家林业局发布的《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T1721-2008)标准中的评估方法,基于G IS技术对大连市森林生态系统服务功能及其空间差异性进行定量评价。结果表明:(1)大连市森林生态系统服务功能的经济价值总计为197.91亿元/a,其中涵养水源、保育土壤、固碳释氧、净化大气4种生态服务功能的经济价值比例分别为35.3%、16.7%、43.0%、5.0%;(2)大连市的生态屏障庄河市、普兰店市和瓦房店市具有显著的森林生态系统服务功能,其价值比例分别为32.6%、21.8%和25.8%,而长海县、金州区、旅顺口区、甘井子区、沙河口区、中山区、西岗区森林生态系统服务功能的经济价值比例分别为0.9%、7.8%、5.7%、3.9%、0.2%、0.5%和0.7%。     

《农村生态环境》稿约

1　《农村生态环境》系国家环境保护总局南京环境科学研究所主办、中国环境科学出版社出版的学术期刊 ,是全国中文核心期刊 ,中国科学引文数据库来源期刊 ,中国学术期刊综合评价数据库来源期刊。本刊宗旨是及时报道生态环境保护领域研究的动态、理论、方法和成果。主要内容包括 :( 1)全球重大环境问题的生态影响 ;( 2 )生态功能区、自然保护区、生态示范区的建设和管理的研究 ;( 3 )自然资源开发和可持续发展理论与模式 ;( 4)生态破坏和环境污染控制的理论与方法 ;( 5 )生物多样性保护与生态安全性研究 ;( 6)农村和城镇生态系统的优化研究 ;…     

微生物在污染环境中的分子生态效应[综述]

生物与环境之间构成了一个开放的自我控制的生态系统,即是一个耗散结构系统．通过物质、能量以及信息的流动构成了系统在功能上的统一性和时间的多样性．生态系统最大的特点是自我调节,自维持其稳态．生物发展进化的过程中,外界环境因子成为生物进化的主要因素和特定的目的物,生物必要朝着这目的物,通过负反馈,不断进行自我调节,以缩小与环境压力之间的差距,当这个差距为零时生物就适应了新的环境．生物就是通过一次又一次的负反馈从环境中获得适应性．众所周知,微生物对于异常环境的适应和抗性能力是任何其它生物所莫及的．探索自…     

川西高山峡谷区暗针叶林粗木质残体金属元素贮量特征

普遍存在于森林地表的粗木质残体(Coarse woody debris,CWD)是森林生态系统的重要组成部分.金属元素不断在CWD中积累—释放—转移,是认识植物-土壤金属元素循环的关键纽带.因此以长江上游高山峡谷区暗针叶林不同类型不同腐烂等级CWD为研究对象,调查其金属元素含量及贮量特征.结果表明:CWD类型和腐烂等级显著影响金属元素含量.CWD中生物必需非重金属元素(K、Ca、Na和Mg)含量分别介于0.29-2.56、2.41-8.13、0.56-1.65和0.34-1.03 g/kg之间,生物必需重金属元素(Cu、Mn和Zn)含量分别介于1.71-6.00、0.03-1.01和0.06-0.73 g/kg之间,非生物必需重金属元素含量(Cr、Cd和Pb)分别介于3.74-34.54、0.07-3.60和0.73-36.10 mg/kg之间.高山峡谷区暗针叶林CWD生物必需非重金属(K、Ca、Na和Mg)总贮量分别为43.77、220.63、40.78和31.37 kg/hm~2,生物必需重金属元素(Cu、Mn和Zn)总贮量分别为0.12、16.11和9.91 kg/hm~2,非生物必需重金属元素(Cr、Cd和Pb)总贮量分别为0.10、0.16和0.72 kg/hm~2.不同类型CWD金属元素贮量表现为倒木根桩大枯枝枯立木,且不同金属元素在相同类型CWD不同腐烂等级之间基本具有相对一致的变化趋势.可见,CWD是高山峡谷区暗针叶林金属元素重要贮存场所之一,其降解过程中金属元素的释放可能是生态系统元素循环的重要途径.     

秦岭松栎林功能多样性与物种多样性和环境异质性的耦合关系

功能多样性是联结生物多样性和生态系统功能的关键性因素。通过在陕西省秦岭中段设置15块油松-锐齿槲栎混交林样地,分别计算了其乔木层、灌木层的5项功能多样性指数(FRic功能丰富度指数、FEve功能均匀度指数、FDis功能离散度指数、Rao二次熵指数和FDiv功能分离度指数)和4项α-物种多样性指数(Patick丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数),利用回归拟合、冗余分析等方法探讨了其功能多样性-物种多样性耦合关系,并探究环境因素对功能多样性的影响,旨在为秦岭松栎林生物多样性保育提供依据。结果显示:(1)灌木层的FEve指数、FDis指数和Rao指数均显著高于乔木层,而各层间的FRic指数、FDiv指数无显著性差异;(2)乔木层中,FRic指数与4项α-物种多样性之间均存在显著的负向拟合关系,而FDis指数、Rao指数与Patrick指数、Simpson指数和Shannon-wiener指数之间均具有显著的正向拟合关系;(3)灌木层中,仅FRic指数Patrick指数与之间、FDiv指数与Shannon-wiener指数之间存在显著的负向拟合关系,而其余的功能多样性指数与物种多样性指数之间均无明显相关性;(4)决定乔木层功能多样性的主导环境因素是坡位和土壤全氮含量,而决定灌木层功能多样性的主导环境因素是海拔和土壤pH值。该研究表明,秦岭松栎林群落不同层次功能多样性-物种多样性耦合关系及其功能多样性对山地异质性生境的响应均存在较大差异,这可能共同决定了该群落的生态系统功能。