草地生态农业与产品革新是西北地区农业的出路

针对西北地区农业越来越依赖化肥、农药来提高产量以及污染问题日趋严重的现状 ,提出将发展草地生态农业与革新产品作为该地区农业可持续发展的出路。建议先主抓多途径开辟有机肥源 ,大田作物资源化增值 ,快速解决奶牛牛源与增加系统生物多样性 4项 ,可改善生态环境 ,使农民增收 ,将农业生态系统导入良性循环     

草地生态农业与产品革新是西北地区农业的出路

针对西北地区农业越来越依赖化肥、农药来提高产量以及污染问题日趋 严重的现状，提出将发展草地生态农业与革新产品作为该地区农业可持续发展的出路。建议先主抓多途径开辟有机肥源，大田作物资源化增值，快速解决奶牛牛源与增加系统生物多样性4项，可改善生态环境，使农民增收，将农业生态系统导入良性循环。     

中国草地生态系统碳储量及碳过程研究进展

草地为陆地生态系统的主体,是陆地上最主要的碳储库和碳吸收汇之一。近年来,随着“草原承包责任制”、“退耕还林还草”和“封育禁牧”等重大生态工程项目的实施及草地生态系统的恢复和草地生产力的提升,草地生态系统碳储量、固持潜力、土壤碳循环机制及稳定性机制越来越受到学术界的关切。文章全面综述了近年来我国草地生态系统碳储量及其碳过程的研究工作,总结了不同研究中,我国不同草地类型碳库的特征及其储量、分析了草地生态系统碳过程等,评述了土壤碳过程相关科学问题的研究进展,指出了当前草地生态系统土壤碳储量及碳过程的研究进展、存在的问题,分析了未来草地生态系统土壤碳研究的重点研究方向和发展趋势。研究表明：草地生态系统在调节碳循环和减缓全球气候变化中起着重要作用。但是,由于草地类型的多样性、结构的复杂性以及草地对干扰和变化环境响应的时空动态变化,至今对草地生态系统碳储量和变率的科学估算,以及草地生态系统土壤关键碳过程及其稳定性维持机制的认识还十分有限,随着高分辨率的MODIS、TM数据、数学模型及不同草地类型实测点的建立,以及通过枯落物碳库将植物碳库与土壤碳库的有机连接,草地生态系统的土壤碳储量及固持潜力取得了重要进展;土壤有机碳来源、组成,有机碳化学结构以及环境因子是影响土壤有机碳稳定性的重要因素,而固体赫兹共振、碳同位素示踪等对破解有机碳稳定性提供了重要手段。未来,还将进一步厘清草地生态系统土壤固碳的驱动机制,构建草地生态系统土壤固碳量化方法体系等。     

草地生态系统生物和功能多样性及其优化管理

草地生态系统作为陆地生态系统的主要类型之一,能够为人类提供丰富多样的生产和服务功能,在维持和保护生物多样性、提供生产力、土壤碳库、养分循环、防风固沙、保持水土、涵养水源、调节气候等方面发挥着重要功能。然而,随着城市化和工业化进程的加快,人类对自然界进行了高强度掠夺式开发利用,为谋求经济发展而不惜以牺牲环境与自然资源为代价,致使社会经济的发展同资源与环境保护之间的矛盾日益突出,如越来越多的生物面临灭绝、生态系统服务功能下降、全球气候变化等,而这些问题反过来又影响了社会经济的可持续发展。在人类活动附加于自然草地生态系统后,草地的利用与经营管理方式以依赖实践和经验为主导,而关于草地生态系统结构和功能的理论研究一直处于探索积累阶段而不能很好地指导实践,致使草地利用与发展经历了缺乏科学指导和合理调控的盲目发展模式。随着数学方法和信息技术等在生态学中的广泛应用,对生态系统结构、组分之间机理联系的深入认识,生态学家正试图利用信息科学、系统科学和网络分析技术,准确模拟生物多样性、多元生态功能网络,分析多功能之间的权衡关系,优化生态系统服务,实现对草地发展趋势的科学预警,加强草地良性发展的人为调控,以最终实现生物多样性保护、优化生态功能和可持续发展的科学管理系统。文章综述了生物多样性和草地生态系统功能与管理的重要研究进展,提出了促进草地生态系统可持续发展的建议与研究展望。     

西藏中部草地及农田生态系统的退化及其机制

西藏中部农田，特别是兼具草地与林地两大功能的草地生态系统对区域生态环境具有重要的调节和控制作用。近年来，草地及农田生态系统呈现出整体退化及日趋严重的态势，并逐步成为西藏风蚀沙化、水土流失等最为严重的地区。文章在阐述退化生态系统的内在特征及其环境效应的基础上，就草地及农田生态系统退化的发生机制进行了深入分析。     

科尔沁沙地东南缘不同生态恢复模式下生态系统服务经济价值估算

植被恢复与重建是遏制沙化过程的有效措施,生态恢复的最终目标是使退化生态系统恢复并维持生态系统的服务功能。基于生态系统服务价值的植被恢复工程效益分析研究有助于提高植被恢复工程的评估水平,以及植被恢复工程的进一步开展。该研究采用市场价值法、替代市场法、影子工程法、碳税法等手段对科尔沁沙地4种典型退化草地恢复方式下的生态系统服务经济价值进行了估算。结果表明,4种恢复方式下,有机质生产价值和生态系统碳贮存价值排序为北京杨(Populus×beijingensis)围草地樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)疏林草地榆树(Ulmus pumila)疏林草地撂荒草地;土壤保持价值和营养物质循环价值排序为北京杨围草地榆树疏林草地樟子松疏林草地撂荒草地;四项生态系统服务的总价值排序为北京杨围草地(8 109.78 yuan?hm~(-2)?a~(-1))樟子松疏林草地(7 774.52 yuan?hm~(-2)?a~(-1))榆树疏林草地(5 941.34yuan?hm~(-2)?a~(-1))撂荒草地(1 893.46 yuan?hm~(-2)?a~(-1)),与撂荒草地比较,3种恢复方式均显著提升了生态系统服务价值,平均增幅为57.92%,其中土壤保持价值与生态系统碳贮存价值占总价值的比例较高,分别为11.38%~12.78%,82.30%~83.28%。综上,科尔沁沙地东南缘营造防护林和稀疏林地有效提高了生态系统服务价值,是较适合降水不足和土壤有效营养元素缺乏的科尔沁沙地的植被恢复模式。     

基于MODIS GPP/NPP数据的三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量时空变化研究

陆地生态系统碳循环研究是全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,准确地评估陆地生态系统碳储量和碳汇量是估算未来大气 CO2浓度,预测气候变化及其对陆地生态系统影响的关键。已有相关研究多集中于对区域生态系统碳储量和碳汇量的量的估算,而缺乏针对时间尺度上的变化过程的分析,以及对变化特征空间差异性的分析。本研究基于MODIS NPP数据,结合土地利用数据及土壤有机碳密度分布数据,对三江源地区2000─2010年草地生态系统碳储量时空变化特征进行了分析,同时,基于MODIS GPP数据及China FLUX和America FLUX数据,建立草地生态系统呼吸估算模型,对其碳汇量的时空变化特征进行了分析,以期明确该地区的碳储存能力及其变化过程,为该区域草地生态系统保护和管理提供科学依据。研究结果表明：（1）三江源地区草地生态系统总碳储量为53.38×108 t,平均碳密度为14.94 kg·m-2（以C计）。土壤和植被碳储量分别为53.07×108 t和0.31×108 t,平均碳密度分别为14.85 kg·m-2和86.77 g·m-2。（2）近10多年来,三江源地区草地生态系统多年平均碳汇量为0.4×108 t,单位面积平均碳汇量为86.80 g·m-2·a-1（以C计）,表明该地区草地生态体统是一个碳汇。（3）2000年以来,三江源地区草地生态系统总碳储量及总碳汇量均呈波动增加趋势,碳汇功能有所增强。（4）三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量的空间分布格局及其变化趋势的空间分布均呈现明显的空间差异性。（5）MODIS GPP/NPP数据能够支撑较大尺度草地生态系统碳储量及碳汇量格局与变化趋势分析,较传统方法更为便捷高效。     

露天煤矿复垦生态系统碳库研究进展

露天煤矿开采作为世界范围内的主要采煤方式,在满足人类能源需求和促进社会经济发展的同时,也造成矿区生态环境破坏和生态系统固碳能力退化。研究露天煤矿土地复垦过程中生态系统碳库动态变化不仅对认识区域碳平衡具有重要意义,该变化过程还可以作为露天煤矿土地复垦效果的重要判断指标。综述了国内外露天煤矿复垦林地、复垦草地以及复垦耕地生态系统碳库动态变化的研究。已有的研究成果表明,(1)露天煤矿复垦林地、复垦草地和复垦耕地生态系统土壤碳库均较自然恢复地要高,有的矿区甚至比原地貌要高。干旱区煤矿土地复垦初期以草地固碳效果较好,而半干旱和湿润区煤矿复垦以林地效果较好。同一生态系统,碳储量随植物物种及植物配置方式而异。(2)矿区土壤碳库呈现"U"型动态恢复过程。林地土壤有机碳年均增长量为0.20~6.27 Mg·hm-2;草地为0.30~3.37 Mg·hm-2;林草混合复垦模式为0.31~2.80 Mg·hm-2。(3)复垦林地生态系统碳库主要存储在植被中,而复垦草地则主要存储在土壤中。(4)土壤碳库主要受土壤理化性质、地上植被、复垦年限、立地条件以及复垦工艺等因素影响。因此,矿区土地复垦中应注重排土场微地形优化,筛选适宜物种,优化植被配置模式和改进复垦措施,以加快矿区复垦生态系统碳库恢复。针对露天煤矿生态系统碳库研究现状,提出未来我国露天煤矿复垦生态系统碳库的研究重点,包括加强植被碳库、土壤无机碳库及总碳库全生命周期研究,加强荒漠区露天煤矿碳库研究,以期为全面认识我国露天煤矿复垦生态系统碳库研究提供科学依据。     

基于土地利用的喀斯特地区生态系统服务功能价值评估——以贵州省为例

为探讨喀斯特地区生态系统服务功能价值特征,对贵州省生态系统服务功能价值进行评估,结果表明生态系统服务功能价值在2005、2010、2020年分别为1 610.43亿、2 357.86亿、4 328.89亿元.贵州省各类生态系统服务功能单价顺序为湿地>水体>森林>草地>农田>荒漠,其中湿地生态系统是荒漠生态系统服务功能价值的149.31倍.2005～2020年贵州省生态服务功能价值结构和土地利用结构以森林生态系统占绝对优势,各类型生态系统服务功能价值顺序为森林>农田>草地>水体>荒漠>湿地,各类型生态系统面积大小顺序为森林>农田>荒漠>草地>水体>湿地.2005、2010、2020年贵州省单位面积生态系统服务功能价值分别为9 142、13 385、24 573元/hm2.根据至2020年的土地利用规划,贵州省生态系统服务功能将持续增加.     

若尔盖高寒草地沙化过程碳通量的变化特征北大核心CSCD

为了解若尔盖高原高寒草地沙化过程生态系统中CO2的收支变化,利用Li-840静态箱法于2013年生长季(5-10月),在一处典型沙化区域,分别调查未沙化(UN)、中度沙化(MO)和重度沙化(SE)草地的生态系统净通量(NEE)、生态系统呼吸(ER)和土壤呼吸(SR)的季节和日动态变化.结果显示:若尔盖高寒草地未沙化草地和中度沙化草地NEE季节变化呈单峰状,中度沙化草地波动性增强,而重度沙化草地在整个生长季节变化不明显.未沙化草地在生长季节日间瞬时NEE为-3.33μmol m-2 s-1,中度沙化草地为-2.06μmol m-2 s-1,是未沙化草地的61.86%,严重沙化草地为-0.62μmol m-2 s-1,是未沙化草地的18.61%.在沙化过程中,土壤所贡献给生态系统整体的呼吸占比,从72.90%增加到79.28%,季节变化动态呈现出与系统呼吸相似的变化规律.未沙化草地在生长季节的初期和中期均呈现出较强的碳汇特性,固碳速率分别为9.05 g m-2 d-1和28.70 g m-2 d-1,而在末期呈现出微弱碳源.本研究表明,沙化使得高寒草地在生长季节由微弱的碳汇转变成为碳源,固碳能力严重削弱.     

海南岛天然草地有机碳分布格局及碳储量估算

海南岛草地在全球碳循环中具有重要作用,但该区域的草地碳储量尚不明确。以海南岛主要的3种草地类型(低地盐化草甸、热性灌草丛、热性草丛)为研究对象,共设置26个1 hm2的大样地,采用收获法收集地上活体植物、凋落物样品,采用根钻和土钻分7层分别采集地下生物量和土壤样品,经室内样品测定,分析草地的地上活体、凋落物、根系生物量以及各生物量和土壤的碳密度,并结合海南岛草地分布图,研究海南岛草地的碳密度分布格局及碳储量现状。结果表明:3种草地类型地上活体、土壤及生态系统碳密度表现为热性灌草丛热性草丛低地盐化草甸;凋落物、根系碳密度表现为热性草丛热性灌草丛低地盐化草甸,其中,低地盐化草甸的土壤有机碳密度和生态系统碳密度显著低于其他两类草地(P0.05),3类草地其他指标差异不显著。植被碳密度为407.8-478.7 g·m~(-2),占生态系统碳密度的9.5%-13.2%,土壤有机碳密度对生态系统碳密度的贡献最大,为2694.8-4539.3 g·m~(-2),占86.9%-90.5%。估算海南岛2 333 km2草地面积的碳储量约为11.4 Tg。     

草地枯落物分解研究进展及展望

草地枯落物是草地生态系统中生物组分枯死后所有有机物质的总称,是草地生态系统重要的组成部分,是除冠层外,大气与矿质土壤层、植物根系层进行物质与能量交换的另一介质,在生态学中起着不可替代的作用。随着西部大开发战略和退耕还林还草工程的实施,大型家畜等草食性动物退出草地生态系统后,枯落物成为草地生态系统物质和能量循环的重要调节枢纽。近年来,随着全球应对气候变化、节能减排和低碳经济所面临的压力,作为全球碳循环的重要组成部分,草地枯落物的研究被越来越多的学者所重视。文章在综述国内外大量文献的基础上,对草地枯落物的概念进行了比较分析,对其进行了准确定义;归纳出了尼龙网袋法、室内分解培养法、现量估算法和同位素法等多种草地枯落物分解方法,并就枯落物分解过程中经常采用的分解率概算模型、时间衰减模型、影响因子关系模型等进行了比较分析,总结出枯落物的分解是由淋溶、自然粉碎和代谢等3个主要作用,碎屑食物链、腐食食物链等2种不同的食物链共同组成的复杂过程。开展长期定位监测、形成统一的研究方法,探索枯落物分解过程中碳循环微观机理,以及影响因子之间的交互作用是未来草地枯落物研究工作的重点。     

气候变化背景下未来中国草地生态系统服务价值时空动态格局

气候变化已经并将继续对中国自然生态系统和人类社会产生广泛而深远的影响,成为人类经济社会发展的风险。为了解未来中国草地生态系统服务价值的时空动态格局以及揭示气候变化的可能影响,以采用CEVS模型计算得出的NPP为基础,根据Costanza等提出的生态系统服务价值计算方法,分析了基准期(1971—2000年)及未来(2021—2050年)RCP 4.5(中低排放)和RCP 8.5(高排放)情景下中国草地生态系统服务价值时空动态变化特征。结果表明,基准期及未来RCP 4.5和RCP 8.5情景下中国草地生态系统服务总价值均呈增加趋势,年平均值分别为1.93万亿、2.26万亿、2.27万亿元。其空间分布状况与水热条件的分布趋势一致,均表现出从西北向东南逐渐递增的分布格局。未来总价值除了在西藏西北部及新疆中部小范围内表现为减少外,在其他地区均呈增加趋势。增幅分布模式与中国人口分布以胡焕庸线划定的基本格局相似,表现为西北增幅小,东南增幅大;大部分地区增幅比例在30%以内,少数为30%~60%,60%以上非常稀少。中国草地生态系统服务各功能构成项对总价值的贡献率依次为:土壤形成与保护(26.9%)废物处理(18.1%)生物多样性保护(15.1%)气候调节(12.4%)气体调节=水源涵养(11.0%)食物生产(4.1%)原材料生产(0.7%)娱乐文化(0.6%),即物质产品产出价值仅占4.8%,非物质价值占95.2%。该研究揭示了未来30年中国草地生态系统服务价值的时空格局动态演化及其对气候变化的可能响应,在一定程度上填补中国在生态系统服务价值动态、定量预估方面的空白现状,这对于未来科学应对气候变化、合理利用草地资源、加强生态环境建设具有一定的指导意义。     

冻融作用对高寒草地土壤理化和生物学性质的影响

冻融作用是高纬度和高海拔地区常见的土壤随温度变化反复冻结-融解的自然现象,频繁的冻融过程将对土壤理化和生物学性质产生不同程度的重要影响。对于脆弱且敏感的高寒草地生态系统而言,冻融作用将可能更为复杂地影响其土壤生态环境及生物地球化学循环过程。文章系统地论述了冻融过程对高寒草地土壤物理结构、化学和生物学特性、主要养分转化以及植被生长等方面的作用特征,指出冻融过程及其格局变化将导致草地土壤养分迁移转化和植被生产力的复杂和差异性响应,进而可能对草地生态系统服务功能发挥及高寒区生态环境产生不容忽视的重要作用。建议未来研究应当立足于土壤冻融过程的复杂性及高寒生态系统对气候变化响应的敏感性,重视区域尺度长期定位监测及技术创新,优化冻融作用下土壤生态环境变化研究内容,加强关于气候变化背景下高寒冻土区土壤冻融格局时空变化规律及作用机制理论研究,明确土壤冻融格局变化对不同类型冻土区和草地土壤剖面生化特性及其植被生理生态效应等的影响。重点关注冻融格局和多年冻土退化下植被生态系统演替及服务功能变化状况,探索减少冻融期土壤养分流失的优化条件和技术措施,这对于指导制定高寒区生态安全调控策略,维持草地生态系统平衡和可持续发展具有至关重要的作用。     

气候变化背景下中国陆地生态系统碳储量及碳通量研究进展

全球气候变化对全球生态系统的结构、功能和过程产生了重要影响,成为各国政府、社会公众以及科学界共同关心的焦点问题。陆地生态系统碳循环又是当前气候变化和区域可持续发展研究的核心内容之一,影响到经济和社会发展的各个方面。因此,开展陆地生态系统碳储量和碳通量的研究仍将是气候变化研究中的重点内容。总结了近年来国内森林、土壤、草地、农田四种陆地生态系统在碳储量、碳通量方面取得的研究成果和不足：随着遥感、GIS及模型的发展和应用,森林、草地生态系统碳储量的研究精度和范围要高于农田和土壤,而农田和土壤生态系统碳储量的研究多基于典型性样地和大量实验数据,结果受制于样点布设和采样密度;目前,土壤生态系统碳储量结果多基于上世纪80年代全国二次土壤普查数据计算所得,且总有机碳库的估算存在较大差异,土壤有机碳的组分研究中易氧化有机碳库研究滞后于总有机碳,迫切需要对我国现有土壤有机碳进行研究;农田生态系统受人类活动干扰强烈,从一个或几个站点到全国尺度都有对农田土壤有机碳贮量的研究成果,与国外相比,我国试验田的设置时间短,资料积累较少,更多侧重不同施肥方式下农作物产量和农田合理的施肥培肥模式研究,农田土壤有机碳含量关系我国农业生产和粮食安全,对农田土壤固碳机理的研究仍将是今后关注的焦点。各生态系统碳通量的监测取得了一定成果,近年来涡度相关系统在森林、土壤、草地、农田生态系统中得到了广泛的应用。并从气候、人类活动两个因素分析了其对生态系统碳储量、碳通量的影响。针对目前存在的问题,进一步指出了目前国内不同生态系统中碳循环在现状研究、有机碳变化机制、模型建立及气候变化和人类活动影响下的碳库时空格局方面得到加强。     

西北黄土高原农业生态系统状况考察与调整生态结构方向的问题

本文对黄土高原的自然地理概貌、农业生态系统状况与存在的问题,以及调整生态结构的方向与潜力作了较为深入的考察与论述,从而提出了调整黄土高原农业生态系统结构的一些原则。     

农业生态系统结构研究(五)

本文分析了农业生态系统工程中食物链结构及其类型,提出通过调整食物链结构提高农业生态系统所产出的供人类直接需要的高能量、高蛋白产品,从而提高农业生态系统的生态效益和经济效益。此外,还探讨了农业生态系统工程中平面结构、垂直结构、时间结构和食物链结构的综合调控问题。     

农业生态系统与农业景观刍议

本文从生态系统和景观的基本概念出发,探讨了农业生态系统和农业景观的关系,特别从农业生态系统的等级特征出发,探讨了农业景观的等级特征和不同等级农业景观的基本结构特点,进而探讨了农业生态系统研究和农业景观生态研究的主要异同之处,强调了农业生态系统研究与农业景观生态研究相结合,必将使农业生态学研究提高到更新的水平。     

长沙市生态系统服务价值对土地利用变化的响应研究

基于谢高地等确立的中国陆地生态系统服务价值系数,通过价值系数修正,分析长沙市24年间土地利用变化对生态系统服务价值的影响.研究表明:耕地、林地、草地、水域、未利用土地的面积逐渐减少,城镇建设用地逐渐增加.1900~2014年的生态系统服务总价值逐渐减少,价值损失量为169 329.89万元,损失率为5.44%.各生态系统服务功能对长沙市生态系统服务价值的贡献率排在前三位是土壤形成与保护,水源涵养,生物多样性保护.食物生产的生态系统服务价值的贡献率最小.生态系统服务价值敏感性指数由大到小依次为:林地、耕地、水域、城镇建设用地、草地、未利用土地,敏感性指数均小于1,研究结果合理可信.     

外来入侵植物紫茎泽兰对昆明地区土壤动物群落的影响

2005年雨季前后的6月至9月,共布设144个样方,采样分析了外来入侵植物紫茎泽兰(Eupatorium adeno-phorum)对云南昆明地区针叶林、阔叶林和草地3种主要生态系统类型地表腐叶层土壤动物群落的影响。研究结果表明,紫茎泽兰入侵后土壤动物类群总数显著减少,其中针叶林减少41.3%,阔叶林减少29.0%,草地减少36.7%;土壤动物群落个体总数下降,其中针叶林减少63.5%,阔叶林减少20.4%,草地减少43.2%。紫茎泽兰入侵影响土壤动物群落多样性和均匀度。6月至8月,在没有紫茎泽兰入侵情况下,针叶林和草地生态系统土壤动物群落多样性、均匀度逐步升高;紫茎泽兰入侵后,由于土壤动物类群数量及部分类群个体数量减少,针叶林和草地土壤动物群落多样性、均匀度有所降低。