耕地重金属污染治理生态补偿标准条件估值法研究——以广西大环江流域为例

运用条件估值法,于2015年8月对广西环江县大环江流域重金属污染地区农户受偿意愿进行调查研究。结果表明,研究区农户对当地耕地重金属污染治理项目的参与意愿与投标额度(设计补偿标准)、家庭耕地面积和耕地受污染程度呈正相关关系;农户平均受偿意愿下限为12 630.75元·hm~(-2)·a~(-1),该测算值可为当地耕地重金属污染治理生态补偿标准的确定提供理论依据。认为广西环江县大环江流域耕地重金属污染治理及其配套生态补偿项目应首先选择耕地面积较大且污染较明显地区作为项目选址。建议在今后的生态补偿研究中注意补偿标准与客观条件之间的联系,并制定出一套具有普适性的生态补偿标准研究方法。     

2000—2020年北方农牧交错区植被生态功能变化及驱动因子分析

中国北方农牧交错区是种植业和草地畜牧业交错的生态过渡区,也是生态脆弱和生态敏感带,在中国生态环境保护中具有重要战略地位。为探讨2000—2020年中国北方农牧交错区植被生态功能变化趋势及其驱动因子,以北方农牧交错区的植被生态功能为研究对象,利用卫星遥感和气象观测数据,选择植被净初级生产力(NPP)、水源涵养能力和水土保持等指标来量化植被生态功能,采用空间叠加分析、趋势分析和相关分析等方法探索了植被生态功能长期变化趋势,分析气候和人为活动对植被生态功能变化的驱动作用。结果显示,2000—2020年北方农牧交错区95%以上区域的植被生态功能呈现变好趋势。其中,NPP、水土保持和水源涵养能力的提升幅度分别为57.1%、57.3%和86.7%。植被NPP由2000年的502.6 g·m~(-2)·a~(-1)(以C计,下同)增加到2020年的789.6 g·m~(-2)·a~(-1);水土保持量由2000年的473.5 t·hm~(-2)·a~(-1)增加到2020年的744.9 t·hm~(-2)·a~(-1);水源涵养能力指数由2000年的42.7增加到2020年的79.7。NPP、水土保持功能和水源涵养能力指数明显提高预示该区域生态系统向良性发展。其中,年降水量增加是驱动植被生态功能变化的关键气候因素。人类的生态保护措施使林地和草地等生态用地面积大幅度上升是促进生态功能提高的主要人为因素。     

基于氮磷农田利用的黄淮海地区畜禽粪尿土地承载力研究

为评估黄淮海地区畜禽粪尿土地承载力,以《畜禽养殖业源产排污系数手册》为基础,采用2018年国家及地方统计年鉴数据,测算了黄淮海地区畜禽粪尿总量、耕地畜禽粪尿氮磷负荷和畜禽养殖环境风险指数,并基于氮磷农田利用估算了该地区畜禽粪尿土地承载力及发展潜力。结果表明:(1)2017年黄淮海地区畜禽养殖的粪尿、氮和磷产生量分别为31 434.18万、172.90万和31.10万t,单位面积耕地的畜禽粪尿、氮和磷负荷分别为12.00 t·hm~(-2)、66.05 kg·hm~(-2)和11.88 kg·hm~(-2);(2)畜禽污染物耕地负荷总体上处于较低水平,81.82%的城市畜禽粪尿耕地负荷低于15 t·hm~(-2),70.91%的城市畜禽氮负荷低于75 kg·hm~(-2),78.18%的城市畜禽磷负荷低于15 kg·hm~(-2);(3)从畜禽养殖环境风险看,北京属削减养殖区,天津、秦皇岛、烟台属严格控制区,威海、日照、德州、滨州、洛阳、许昌、漯河属适当控制区,邢台、安阳、商丘、枣庄、亳州、淮北、徐州、连云港、盐城、淮安属重点发展区,其余地区属一般发展区;(4)黄淮海地区基于氮磷农田利用的土地承载力为42 262.70万头猪当量,畜禽养殖潜力值为26 469.82万头猪当量,其中北京需削减66.34万头猪当量,天津、安徽、江苏、河北、河南和山东畜禽发展潜力分别为104.56万、3 569.14万、3 691.77万、4 189.90万、8 371.26万和6 609.53万头猪当量。     

氮沉降对贝加尔针茅草原土壤酶活性的影响

草原土壤酶作为土壤中最活跃的组分,影响生态系统的物质循环过程,其活性能快速反映氮沉降对土壤环境的变化。以内蒙古贝加尔针茅草原为研究对象,于2010年开始实施模拟氮沉降试验,设置对照(N0,0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮(N30,30 kg·hm~(-2)·a~(-1);N50,50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、高氮(N100,100 kg·hm~(-2)·a~(-1);N150,150 kg·hm~(-2)·a~(-1);N200,200 kg·hm~(-2)·a~(-1))6种氮处理,研究不同氮沉降水平对贝加尔针茅草原土壤6种酶(脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶和蔗糖酶)活性影响。结果表明,0~10 cm土层,与对照相比,氮沉降处理均降低了土壤脲酶(1.32%~24.54%)、过氧化氢酶(10.34%~46.41%)、过氧化物酶(40.54%~271.43%)和蔗糖酶(2.88%~7.31%)活性。同一氮处理水平,不同深度土层的脲酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性表现为0~10 cm10~20 cm。相关分析表明,土壤含水量、p H、有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、微生物生物量碳和微生物生物量氮含量与酶活性具有显著相关性(P0.05)。以上结果表明,氮沉降通过改变草原土壤的环境因子,影响土壤酶活性。     

水土保持生态补偿优先区域的空间识别:以洞庭湖生态经济区为例

水土保持生态补偿是生态补偿在水土保持领域的具体实践,是预防和治理水土流失的重要举措。为有效识别水土保持生态补偿费支付的优先区域,优化专项资金使用,选取洞庭湖生态经济区为研究对象,运用InVEST模型,结合市场价值法、机会成本法和影子工程法,对水土保持价值进行评估;根据水土保持价值、经济发展水平和生态系统脆弱性的综合状况,从县(市、区)角度划分水土保持生态补偿的空间区域。研究结果表明:(1)2015年洞庭湖生态经济区水土保持价值高达641.988 7亿元,其空间分布差异明显,表现为东西部价值高,中部低;(2)以生态补偿优先级划分的1级和2级区多属于生态输出与经济受损区,而3级区则属于生态消费和经济受益区;(3)在生态补偿优先级基础上考虑生态系统脆弱性,可将洞庭湖生态经济区划分为优先补偿区、次级补偿区、一般补偿区和潜在补偿区。优先补偿区和次级补偿区是生态补偿的主要区域,应把有限的补偿资金优先或更多地分配到上述区域,这对提高区域水土保持服务和经济发展水平以及防治水土流失有重要意义。     

鼎湖山森林演替序列水文过程中总有机碳(TOC)变化规律及其对土壤碳平衡的贡献

森林水文过程中的总有机碳转运对土壤有机碳平衡起着重要的作用,但我们对于水文过程对碳平衡的贡献机理所知甚少.本研究针对鼎湖山季风常绿阔叶林演替序列不同森林生态系统(马尾松林、针阔混交林和季风常绿阔叶林(简称季风林))的大气降水、穿透水、树干流、凋落物淋洗水以及地表径流中的总有机碳(TOC)进行了三年(2002年4月-2005年5月)观测,以此来分析水文学过程中TOC的变化规律和水文学过程对不同成熟度森林生态系统土壤有机碳积累的贡献.每场雨后进行水样的采集,采集的水样装入棕色玻璃瓶中,加硫酸至pH值小于2,放置于实验室冰箱冷藏待测.TOC用日本岛津公司生产的5000A型TOC-V分析仪测定.研究结果及推论如下:鼎湖山森林水文学过程中TOC浓度和总量变化呈现规律性的变化.大气降水中的TOC浓度和总量分别为(3.65±0.59)mg·L~(-1)和51.8104 kg·hm~(-2)·a~(-1),大气降水是鼎湖山森林生态系统水文循环过程中TOC的主要来源.穿透水(DTF)中TOC浓度和总量均为:松林>混交林>季风林,其中季风林TOC浓度显著低于其他两种林型.松林树干流的TOC浓度显著高于混交林和季风林.凋落物淋洗水TOC浓度和总量大小依次均为:松林>混交林>季风林,且三林型间存在显著差异(p<0.05).径流中TOC浓度和总量均较小,且无明显差异.在湿季5月份,穿透水、树干流、凋落物淋洗水的TOC浓度呈现下降趋势.干季(10月)开始以后,穿透水、树干流、凋落物淋洗水中的TOC浓度又逐步回升.地表径流中TOC浓度干湿季变化趋势不明显.干季中各水文学分量TOC浓度大于湿季,但TOC总量呈现相反趋势.在森林水文学过程中,凋落物淋洗水所携带的有机碳量是土壤有机碳输入的最大项,季风林、混交林、松林中TOC总量分别为246.983 kg·hm~(-2)·a~(-1),255.187kg·hm~(-2)·a~(-1)和261.876kg·hm~(-2)·a~(-1);其次是直接到达土壤表面的穿透水,季风林、混交林、松林中TOC总量分别为28.152kg·hm~(-2)·a~(-1),37.410kg·hm~(-2)·a~(-1)和43.176kg·hm~(-2)·a~(-1);树干流中有机碳浓度虽高,但总量很微小,季风林、混交林、松林中TOC总量分别为4.663kg·hm~(-2)·a~(-1),5.910kg·hm~(-2)·a~(-1)和4.566kg·hm~(-2)·a~(-1),所以对土壤有机碳收入贡献不大.径流所携带的TOC总量很小,季风林、混交林、松林中分别为8.707kg·hm~(-2)·a~(-1),9.318kg·hm~(-2)·a~(-1),7.220kg·hm~(-2)·a~(-1).由此可知,水文过程输入土壤的TOC总量远大于径流所带走的TOC总量,导致了水文过程中的TOC存留在土壤中,对土壤有机碳(SOC)的积累起着重要作用.季风林、混交林和马尾松林土壤每年通过水文学过程净输入的有机碳量分别为(27.1+1.65)g·m~(-2),(28.9±2.79)g·m~(-2)和(30.2±2.65)g·m~(-2).水文学过程中的这部分有机碳由于占总有机碳比例较小往往被忽视,但是正是由于水分在土壤中的下渗使得有机碳的分布趋于均匀,这将更加利于SOC的积累和保存.     

湿地生态效益补偿机制研究:以鄱阳湖区为例

湿地生态效益补偿机制的建立与完善对保护湿地生态环境及推动生态文明建设具有重要意义.基于生态补偿一般理论框架,对鄱阳湖湿地生态效益补偿的补偿者、受偿者、补偿标准及差别化、补偿方式和补偿条件性等核心问题进行了综合分析.结果 表明,测算得到湿地生态效益补偿标准为2 503.39元·hm-2·a-1;补偿标准需要差别化,考虑因...     

农田生态系统大气氮、硫湿沉降通量的观测研究

2007年10月至2008年9月,借助自动降雨收集器(APS-2A)及自动气象观测站(VSALA-M52),在中国科学院红壤生态实验站(江西鹰潭)农田区内定位采集雨水样本,探讨了大气氮、硫湿沉降特征,估算了大气氮、硫的湿沉降向农田生态系统的输入通量.结果表明,雨水中氮、硫素的月质量浓度变异较大,全氮(T-N)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)和硫(SO_4~(2-)-S)的月质量浓度,即ρ(T-N)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(NO_3~-N)和ρ(SO_4~(2-)S)分别为1.09～7.84、0.64~6.25、0.34～1.83和0.95～7.64mg·L~(-1),均与降水呈负相关,其中ρ(T-N)、ρ(NH_4~+-N)、ρ(SO_4~(2-)-S)与降水的相关性达到比较显著水平(n=11,p<0.10).湿沉降月通量F(T-N)、F(NI_4~+N)、F(NO_3~--N)和F(SO_4~(2-)-S)分别为1.0～7.84、0.64～6.25、0.17～1.54和1.22～9.15 kg·hm~(-2),均与降水呈正相关,其中F(T-N)、F(NH_4~+-N)和F(SO_4~(2-)-S)与降水的相关性均达到显著水平(n=11,p<0.05).季节上,雨水氮、硫浓度及湿沉降氮、硫通量均呈冬春>夏秋的特性.湿沉降向农田生态系统输入N 35.94 kg·hm~(-2)·a~(-1)和S45.93 kg·hm~(-2)·a~(-1),其中NH4~+-N的年沉降通量为22.92 kg·hm~(-2),占湿沉降氮总量的63.75%.     

基于生态足迹模型的区域可持续发展定量评估——以东江流域东源县为例

可持续发展定量评价方法研究是当前可持续发展研究的前沿和热点.生态足迹分析模型是通过对区域人口对自然利用程度的测度,确定区域的发展是否处于生态承载力范围之内.运用生态足迹理论和计算方法,采用2004-2007年东源县统计年鉴、历年年初土地面积、2002世界粮农组织(FAO)和世界自然基金会(WWF)的相关数据,对重点饮用水源地--东源县14 a(1994-2007年)来人均生态足迹和人均生态承载力进行实证计算和分析.结果表明:2007年的东源县人均生态足迹需求为0.856 1 hm~2·cap~(-1),而实际人均生态空间面积(均衡承载力面积)为1.641 8 hm~2·cap~(-1),人均生态盈余为0.588 7hm~2·cap~(-1).14 a来东源县的生态承载力总体上几乎都是大于生态需求(除了1995年、1996年生态需求略大于生态供给外),处于生态盈余状态且生态盈余呈现稳中增长的趋势,区域生态系统处于一种相对可持续状态.其中,林地生态承载量最大,生态盈余最多,呈现逐年减少的态势;耕地生态承载量次之,生态足迹最大,生态赤字大,生态压力严重;水域和草地的生态压力逐年增大.     

滇中高原磨盘山云南松林凋落物输入动态及养分归还量研究

森林凋落物是森林生态系统的重要组成部分,是森林物质循环与能量流动的重要载体。为明确云南松林地凋落物输入动态与养分归还规律,以滇中高原磨盘山云南松天然次生林为研究对象,采用野外枯落物收集器法和室内试验分析的方法,对云南松林凋落物输入动态特征以及养分归还量进行了研究。结果表明,(1)云南松林凋落物年输入量为13 323.54kg·hm~(-2)·a~(-1),月凋落量的季节动态呈多峰型,其峰值分别出现在2月、5月、8月、10月和12月,而最小值则出现在9月。(2)云南松凋落物中叶的年凋落量为9 537.94 kg·hm~(-2)·a~(-1),占年总凋落量的71.59%,其次分别是枝和屑,其年凋落量分别为1 935.38 kg·hm~(-2)·a~(-1)和1 157.43 kg·hm~(-2)·a~(-1),分别占年总凋落量的14.53%和8.69%,花的年凋落量占年总凋落量的比例最小,为1.33%,枝和叶凋落物输入量,特别是叶凋落物输入量对其年输入总量和月凋落量动态贡献较大,并且在一定程度上决定了凋落物的月输入动态。(3)滇中高原云南松凋落物总氮、总磷、全钾和全碳的年归还总量分别为70.29、23.81、29.98、6 091.73 kg·hm~(-2)·a~(-1);各组分的养分归还量中以叶凋落物的养分归还量最大,是滇中云南松养分归还的主要形式。研究表明,云南松天然次生林各组分的输入与养分归还量受到树种本身生长节律与代谢过程影响的同时还受环境因素的影响,进一步了解森林凋落量的时空变化机制还需长期定位观测研究。     

稻-虾(克氏原螯虾)综合种养模式的碳足迹分析

探明稻-虾(克氏原螯虾)综合种养模式的碳足迹大小及其构成特征,对促进稻-虾综合种养低碳发展具有重要意义。该研究采用问卷调查法,运用碳足迹理论系统分析稻-虾生产模式碳足迹产生及其构成,并进一步分析其主要影响因素。结果表明:稻-虾生产模式下单位面积碳足迹为7 859 kg·hm~(-2)(以CO_2当量计,全文同),介于稻-麦(10 650 kg·hm~(-2))和单季稻生产模式(5 483 kg·hm~(-2))之间;单位产值和单位利润碳足迹分别为0.11和0.26 kg·元~(-1)(以CO_2当量计,全文同),分别比稻-麦和单季稻生产模式降低64.26%、60.65%和67.37%、45.02%。与稻-麦相比,稻-虾生产模式显著降低直接碳排放,间接碳排放无显著性差异;与单季稻相比,稻-虾生产模式显著提高间接碳排放,对直接碳排放无显著影响。稻-虾生产模式下,碳足迹大小与虾产量、产值和利润呈"抛物线"型变化趋势,在碳足迹为7 458、7 855和7 363 kg·hm~(-2)时能够分别获得产量、产值和利润最大化。生产规模对稻-虾生产模式碳足迹具有显著影响,小规模(5.00 hm~2)和大规模(20.00 hm~2)生产有利于降低碳足迹、提高产值和利润。总之,相对于传统稻田生产方式,稻-虾生产模式能够有效减排增效,但应关注碳足迹与经济效益之间的权衡点,促进稻-虾生产模式的绿色高效发展。     

基于生态足迹模型的贵州省仁怀市可持续发展及其影响因素研究

为探究仁怀市生态承载力变化特征,筛选影响可持续发展的关键因素,基于生态足迹模型分析了2010—2018年贵州仁怀市人均生态足迹、人均生态承载力及生态盈亏,同时选择生态足迹指数、生态压力指数、生态协调系数和万元GDP生态足迹4项指数和6项因子对仁怀市可持续发展状况与影响因素进行研究。结果表明,2010—2018年仁怀市处于生态赤字状态,人均生态足迹和人均生态承载力均呈先降后升趋势,人均生态足迹由1.5 hm~2·人~(-1)升至1.8 hm~2·人~(-1),增幅为20%,人均生态承载力由0.94 hm~2·人~(-1)升至1.08 hm~2·人~(-1),增幅为14.89%;仁怀市人均生态足迹和人均生态承载力分别以耕地和林地贡献为主,分别占人均生态足迹的81%和人均生态承载力的79%;仁怀市生态足迹指数为-76.96%～-59.22%,生态压力指数为1.59～1.77,生态足迹指数和生态压力指数分别处于第3和第5等级,区域可持续发展存在挑战;仁怀市生态足迹增长的驱动因素主要有人口数量、特色产业、污染排放等。该研究结果有助于了解仁怀市特色产业发展与生态足迹之间的内在联系,为同类型地区可持续发展提供借鉴。     

基于生态价值核算的重庆市区域生态补偿策略研究

生态系统服务功能是实施区域生态补偿最直接的依据.基于修正后的生态系统服务价值核算方法,对重庆市生态系统服务价值、生态补偿优先级及生态补偿额进行了核算,结果表明:1)重庆市2019年生态系统服务总价值8898.99亿元,水文调节和气候调节是最主要的生态系统服务价值类型;空间上,渝东北三峡库区城镇群生态系统服务价值占比达到...     

不同耕作模式对双季稻田生态系统净碳汇效应及收益的影响

耕作措施是影响稻田生态系统净碳汇效应和经济收益的关键因素。为探明南方双季稻区不同耕作模式下稻田耕层土壤(0—20 cm)固碳速率和土壤碳密度、年碳汇平衡和经济收益的变化特征,开展紫云英(Astragalus sinicus L.)-双季稻大田定位试验,设双季水稻翻耕+秸秆还田(CT)、双季水稻旋耕+秸秆还田(RT)、双季水稻免耕+秸秆还田(NT)、双季水稻旋耕+秸秆不还田(RTO,对照)4种耕作处理,系统分析了不同耕作方式对稻田耕层土壤固碳速率和土壤碳密度、年碳汇平衡和经济收益的影响。研究结果表明,各处理稻田耕层土壤的固碳速率变化范围为2.98—3.43 t·hm~(-2)·a~(-1),耕层土壤碳密度为29.77—34.33 t·hm~(-2),其大小顺序均表现为CTRTNTRTO。不同耕作处理稻田生态系统作物的净碳固定变化范围为5.27—7.43 t·hm~(-2)·a~(-1),其大小顺序表现为CTRTNTRTO;CT和RT处理土壤的净碳汇量分别比NT处理增加40.26%和3.90%。不同处理稻田生态系统物质投入的碳成本为0.03—0.85 t·hm~(-2)·a~(-1),年经济收益为7.11—8.81×10~3 CNY·hm~(-2)·a~(-1),稻田生态系统经济效益大小顺序表现为CTRTNTRTO。总之,翻耕、旋耕结合秸秆还田处理均有利于提高双季稻田耕层土壤的固碳速率、碳汇效应和经济收益,是增加耕层土壤有机碳库贮量的有效措施。     

京津冀固碳释氧生态服务供-受关系分析

固碳释氧是自然生态系统重要生态服务能力之一,对全球气候变化和人类社会发展都具有重要意义。以京津冀为研究区,利用净初级生产力(NPP)和京津冀碳排放、氧消耗数据,基于ArcGIS平台、供-受生态域理论与方法,研究像元尺度固碳释氧净生态服务能力,并对固碳释氧的生态服务供受关系进行研究。结果表明:(1)京津冀固碳释氧净生态服务能力呈现西北高东南低的趋势。净生态服务能力最强的区域主要分布在承德、张家口东部、北京西北部、秦皇岛北部和保定西北部地区。净生态服务能力负值区主要分布于研究区大部分地级市及其以上行政区的经济发展核心区和人口聚集区。(2)按固碳释氧服务价值量来衡量,净生态服务正值区面积占全区面积的64.32%,负值区面积占35.68%;但正值区单位面积供给能力不足,负值区单位面积需求量大。研究区整体上固碳释氧生态服务不能满足自身需求,京津冀单位面积固碳释氧净生态服务价值量为-0.93元·m~(-2)·a~(-1)。(3)研究区共有64个生态供体县域、33个平衡县域和82个受体县域,固碳释氧净生态服务价值量最高的是承德市丰宁满族自治县,价值量为1.01元·m~(-2)·a~(-1);最低的是天津市和平区,价值量为-339.46元·m~(-2)·a~(-1)。     

基于生态系统服务价值评估的东江流域生态补偿研究

生态补偿有利于协调区域经济发展与生态环境保护的关系。通过现场调研和数据分析,构建适用于东江流域的生态系统服务价值当量因子表,对东江流域生态系统服务价值进行评估,确定其生态补偿标准。引入生态补偿优先级(ECPS)指标对东江流域19县市生态补偿的迫切程度进行量化。结果表明:(1)东江流域生态系统服务总价值为1 711.41亿元,其中,森林生态系统价值占总价值的86.17%;一类生态服务中调节服务价值最显著;二类生态服务中水文调节功能价值最显著。(2)东江流域理论生态补偿总额度为1 047.26亿元,其中,森林生态系统补偿价值为880.21亿元,占总补偿额度的84.05%,是区域生态补偿的核心。(3)东江流域19县市生态补偿实际额度为68.73亿元,其中,东源县补偿额度最高,为16.76亿元。(4)东江流域19县市生态补偿优先级顺序为东源、安远、寻乌、紫金、新丰、连平、龙川、和平、定南、龙门、兴宁、惠东、博罗、惠阳、河源市区、惠州市区、增城市、东莞和深圳。     

南方红壤典型花岗岩侵蚀区主要治理模式的土壤碳汇效应

南方红壤花岗岩严重侵蚀区实施水土保持治理后的土壤碳汇效应尚不清晰。为揭示水土保持综合治理对退化土壤有机碳库的影响效应,该研究选取南方水土保持综合治理试点的样板——江西省兴国县塘背小流域为研究区,设置退化样地(BL)、水平竹节沟+乔灌草补植综合施策的生态恢复模式(F34)、前埂后沟+梯壁植草式反坡台地果园开发治理模式(GY)和周边未受扰动的次生林(UF)4种类型样地,分析不同层次土壤总有机碳(TOC)、土壤活性有机碳组分的变化情况,评价南方典型花岗岩侵蚀区综合治理的土壤碳汇效应。结果表明:F34和GY、UF模式下0—100 cm土壤TOC平均含量分别为5.54、6.05、10.22 g·kg~(-1),比BL增加145%、168%和352%;0—40 cm土壤DOC平均含量分别为46.29、45.91和116.85mg·kg~(-1),比BL增加410%、405%和465%;土壤MBC含量分别为112.34、73.20和251.99 mg·kg~(-1),比BL增加217%、106%和611%;F34和GY模式下0—100 cm土壤碳储量为39.65和53.91 t·hm~(-2),高于BL(19.86 t·hm~(-2)),但低于未受人为干扰的UF样地(75.90 t·hm~(-2)),生态恢复样地和果园开发样地的碳吸存量分别为19.79、34.05 t·hm~(-2),碳吸存速率分别为0.58、1.00 t·hm~(-2)·a~(-1);以当前F34、GY吸存速率推算,分别还需要62 a和22 a才能达到与UF相当的土壤有机碳库储量水平。综上,生态恢复模式和果园开发模式可有效促进土壤有机碳积累和恢复,且果园模式土壤碳素恢复效应更加明显,但距离周边未受扰动的次生林还存在一些差距;其次,侵蚀退化地经治理后,显著增加了土壤活性有机碳含量;同时退化裸地具有较高的碳汇潜力,即使通过F34、GY治理34 a后仍具有较大碳汇潜力。     

模拟氮沉降对武夷山亚热带常绿阔叶林土壤呼吸的影响

大气氮沉降是全球变化的焦点问题之一,为研究大气氮沉降对森林生态系统土壤呼吸的影响,在武夷山亚热带常绿阔叶林进行人工模拟氮沉降,设置对照(N0,0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮(N1,50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、中氮(N2,100 kg·hm~(-2)·a~(-1))和高氮(N3,150 kg·hm~(-2)·a~(-1)),采用Li-6400分析系统测定土壤呼吸速率,同时测定土壤温度和土壤含水量,探讨氮沉降的背景下土壤温度和土壤含水量与土壤呼吸的关系。结果表明,(1)亚热带常绿阔叶林土壤呼吸速率具有明显的季节动态变化,土壤呼吸速率均为1月最低,8月最高。(2)常绿阔叶林土壤总呼吸存在明显的季节格局,总体呈单峰型,其峰值均出现在8月,重复测量方差分析结果显示,在生长季,氮沉降对土壤总呼吸均无显著影响(P0.05)。(3)常绿阔叶林土壤总呼吸与土壤温度呈显著的指数关系,其响应具体表现在,低高氮(N1,N3)处理和中氮(N2)处理在一定程度上分别提高和降低了土壤呼吸Q_(10)。N0、N1、N2、N3处理下土壤总呼吸的Q_(10)分别为1.52、1.57、1.44、1.56;土壤呼吸速率与0~5 cm和5~10 cm土层土壤含水量之间的关系用二次曲线拟合的效果最好,其决定系数R~2分别为0.156~0.354和0.239~0.387,明显低于土壤呼吸速率与土壤温度关系方程的R~2值,这表明土壤呼吸速率与土壤含水量之间的相关性较弱,由此可知土壤含水量对土壤呼吸的影响远小于土壤温度对土壤呼吸的影响。(4)N0、N1、N2和N3处理的土壤总呼吸年碳排放量分别为5.67、5.98、6.22和4.22 t·hm~(-2)·a~(-1),低氮和中氮处理的排放比对照高出5.46%和9.70%,低氮促进了土壤呼吸年通量,而高氮抑制了土壤呼吸年通量;方差分析结果表明,氮沉降对土壤呼吸、异养呼吸年通量有显著影响,其中N2对土壤呼吸、异养呼吸年通量影响最大(P0.05)。     

模拟氮沉降对常绿阔叶林6种植物氮同化的影响

中国已成为世界第三大氮沉降区,其氮沉降水平会随着工业以及农业的发展继续增加。氮沉降直接影响森林植物氮元素的代谢,进而影响森林生态系统的稳定,但相关研究在热带和亚热带地区较少开展。本研究依托林冠模拟氮沉降野外实验平台,以常绿阔叶林小乔木/灌木粗叶木(Lasianthus chinensis)、柏拉木(Blastus cochinchinensis)、罗伞(Ardisia quinquegona)和大乔木锥栗(Castanea henryi)、荷木(Schima superba)、鸭脚木(Schefflera octophflla)为研究对象,测定其叶片硝态氮和铵态氮含量以及氮同化相关酶活性,分析2种模拟氮沉降方式(林冠喷施和林下喷施)对其产生的影响。结果显示,氮添加处理显著影响植物的氮同化过程,其中CN50(林冠喷氮N 50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、UN50(林下喷氮N kg·hm~(-2)·a~(-1))处理影响相对较大。在CN50、UN50处理下,罗伞叶片硝态氮含量显著降低,粗叶木叶内铵态氮含量显著升高。锥栗叶片的硝态氮含量在CN50、UN50处理下积累大于CN25(林冠喷氮N 25 kg·hm~(-2)·a~(-1))、UN25(林下喷氮N 25 kg·hm~(-2)·a~(-1))处理,硝酸还原酶(NR)活性也显著升高。在CN50下,粗叶木、柏拉木和罗伞的NR活性也显著降低。研究发现,氮添加处理导致植物氮同化水平受到一定程度的干扰,但这6种植物具有一定的抗氮能力,超出一定范围则会影响植物生长,对群落结构产生潜在影响。     

不同林龄云南松凋落叶分解及养分归还特征

为探讨不同林龄云南松的凋落叶产量及分解养分归还特征,以云南玉溪磨盘国家森林公园不同林龄(15 a、30 a和45a)云南松为对象,采用样地法及网袋法,经过1 a的定位观测,对云南松凋落叶产量、分解及养分(N、P、K、Ca和Mg)归还特征进行了研究。结果表明:(1)磨盘山地区不同林龄云南松凋落叶产量在11月至翌年1月最大,为1.92～3.30 t·hm~(-2),占全年凋落叶量48.98%～56.44%,而2—4月凋落叶产量最少,仅占全年的8.81%～10.50%;不同林龄年凋落叶产量表现为30 a(5.92 t·hm~(-2))45 a(5.05 t·hm~(-2))15 a(3.29 t·hm~(-2));(2)不同林龄云南松凋落叶在分解1 a内总失质量率表现为30 a(40.82%)15 a(40.41%)45 a(38.06%);随林龄的增加,凋落叶分解半衰期分别为1.11 a(15 a)、1.29 a(30 a)和1.39a(45 a),分解周期分别为4.82 a、5.23 a和5.60 a,分解系数分别为0.40 a~(-1)、0.41 a~(-1)和0.38 a~(-1);(3)凋落叶分解过程中N归还量在各时期均为30 a45 a15 a,并随时间推移呈现出不断增加的趋势,而其他养分元素归还量在分解过程中均呈现出不同的波动情况,N、Ca和Mg归还量均在11月至翌年1月期间达到最大值,P、K则在8—10月期间归还量达到最大;(4)经过1 a的分解,不同林龄所测定的5个养分元素归还总量为45 a(250.75 kg·hm~(-2))30 a(239.64 kg·hm~(-2))15 a(164.17kg·hm~(-2))。