琼江河流域森林生态系统水源涵养能力估算

森林生态系统的水源涵养功能是其生态功能的重要组成部分.琼江流域森林生态系统是长江上游生态屏障的重要组成部分,其森林生态系统的水源涵养功能将极大地影响当地的生产生活.文章以四川省遂宁地区琼江河流域2007年森林资源二类调查数据为基础,运用综合蓄水能力法,比较了研究区不同森林类型、林龄、海拔、坡度下的林冠降雨截留能力,枯落物最大持水量和土壤蓄水能力,评估了区域尺度森林生态系统的水源涵养能力.结果表明,2007年,研究区内森林生态系统涵养水源总量为1125.02×104 m3.其中,林冠层截留占总涵养水源量的18.07%,枯枝落叶层持水量占3.34%,土壤蓄水量达到78.59%,是森林涵养水源的主体.柏木因其面积上的优势,使得其水源涵养贡献率最大,达到92.44%;阔叶混交林单位面积涵养水源量最大,达到1568.39 t·hm-2,其次是针阔混交林(1517.10 t·hm-2),经济林(1461.99 t·hm-2),针叶混交林的水源涵养能力最弱,仅1045.39 t·hm-2,主要是因为研究区内针叶混交林土壤的非毛管孔隙度较小.因绝大多数有林地的海拔都处在300~500 m处,使得其水源涵养贡献率最大,达到98.65%.同时,平坡森林生态系统的水源涵养能力最强,达到1171.92 t·hm-2,其次是缓坡,可达1150.59 t·hm-2,能力最小的是陡坡森林生态系统,仅1147.34 t·hm-2.近50 a来,研究区内森林覆盖率变化较大,按照其“十二五”规划,研究区在2015年森林覆盖率将达到45%,根据其森林面积的变化估计其森林涵养水源量可达1511.2×104 m3.在对研究区水源涵养功能及其差异认识的基础上,进行合理经营与管理,可以最大限度地发挥森林生态系统服务功能.     

基于水源涵养功能的生态红线划定方法研究

生态红线是2011年首次被提出的全新概念,如何科学划定区域生态红线是一个亟待探讨解决的新课题。该研究以四川省为调查对象,采用多源遥感数据、气象站点数据以及太阳辐射站点等数据,综合运用GIS技术、区域水量平衡法等研究手段,从水源涵养功能价值的角度探讨生态红线的划定方法。结果表明:四川省水源涵养量在5.38~1 187.29 mm之间,各地区分布差异显著。四川盆地水源涵养量最高,平均达200 mm以上;川西南山区和四川盆周山区次之,其值在100~200 mm之间;川西北高山高原地区最低,水源涵养量普遍低于100 mm。根据四川省各地水源涵养功能价值差异,将其划分为5个等级生态功能区,即一般重要、轻度重要、中度重要、高度重要和极重要功能区。其中,一般重要和轻度重要功能区的水源涵养量低于150 mm,生态价值不高,面积总和298 911 km~2,占四川省总面积61.63%;中度重要功能区面积95 992 km~2,占四川省总面积19.79%,该功能区水源涵养量为150~200 mm,生态价值一般;高度重要和极重要功能区的水源涵养量高于200 mm,生态价值较高,面积总计90 107 km~2,占四川省总面积18.57%。四川生态红线区水源涵养量达250 mm以上,总面积6 715 km~2,占四川国土总面积1.38%,集中分布于四川盆地的雅安市东部、眉山市西南部和乐山市西北部地区。实地调查显示,该研究划定的生态红线区内不仅水源涵养量丰富,而且水源保护区和水源补给区分布众多,属四川水源涵养极重要的生态功能区。该研究提出的水源涵养生态红线划定方法具有一定的参考价值,研究成果对于中国其他地区生态保护红线的划定工作具有借鉴意义。     

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     

黄果柑果园不同坡位土壤水文生态功能及其影响因子

坡地果园是大渡河干暖河谷两岸一种常见的土地利用方式.大面积坡地果园垦殖导致了严重的水土流失.为了解坡位是否以及如何影响果园土壤的水源涵养能力,选择大渡河流域典型的2类黄果柑坡地果园为研究对象,比较不同坡位间(下坡、中坡、上坡)的土壤物理性质与持水能力的差异,并探讨土壤颗粒组成、孔隙度、容重以及细根生物量与土壤水源涵养能力的关系.结果显示:与下坡位相比,中坡位和上坡位黏粉粒质量分数分别降低4%-30%和20%-42%,而0.1-2 mm砂粒的质量分数分别增加7%-10%和7%-16%,表明上坡位的土壤有粗骨化的趋势;中坡位和上坡位土壤容重分别增加7%-10%和11%-16%,土壤总孔隙度分别减少3%-12%和19%-25%,最大持水量分别减少2%-12%和4%-13%.在同一坡位,土壤容重随着土层的加深而增加,而土壤总孔隙度和最大持水量呈相反趋势.进一步分析发现,坡位通过影响土壤容重和总孔隙度是决定坡地果园表层土壤持水量的主要因素,而细根生物量对总持水能力也有一定的影响.坡地开垦导致上坡位土壤粗骨化,而下坡位土壤具有良好的水文生态功能;这些结果对于指导坡地种植时控制坡度和坡地的水土流失有一定的理论与实践意义.(图2表7参49)     

大兴安岭生态功能区生态系统服务功能动态及权衡协同关系研究

大兴安岭水源涵养与生物多样性保护区是我国北方重要的生态屏障,定量分析其生态系统服务功能动态及内在关系,对于实现该区自然资源的合理利用与可持续发展具有重要的科学意义。基于多源数据和生态系统服务功能评估模型,实现了2000—2015年大兴安岭生态功能区水源供给、碳储存和生境质量服务功能的动态评估,并结合相关性分析和权衡协同度模型探讨各服务功能之间的权衡协同关系。结果表明：(1)林地是该区优势生态系统类型,占功能区总面积的67.80%,湿地和草地次之,3种类型面积之和占功能区总面积的92.35%。2000—2015年,林地面积增加2 080 km²,草地和湿地面积分别减少1 365和1 265 km²,其他类型面积变化较小。(2)2000—2015年研究区水源供给服务功能明显减弱,碳储存服务功能有所增强,生境质量改善显著。其中,水源供给量减少15.10亿m³,碳储量增加16.79 Tg,良好及以上生境面积增加5 746 km²,占生态功能区总面积的85.41%,生物栖息活动区生境质量显著提高。(3)在区域...     

黄土丘陵沟壑区不同土地利用类型对坡地产流、产沙的影响

于甘肃省安家沟流域选择设计15个径流小区,通过对径流小区1986-1999年的水文监测资料进行年尺度上的方差分析、多重比较和相关分析,研究不同土地利用类型对坡地产流、产沙的影响,同时分析年降雨量与坡地单位面积年产流、产沙量的相关关系.结果表明,相同坡度等级下5种土地利用类型坡地的单位面积年产流量之间及单位面积年产沙量之间都存在显著差异,大小顺序均表现为:坡耕地>人工草地>乔木林地>自然草地>灌木林地;在研究的坡度(10°～20°)范围内,同一土地利用类型、不同坡度径流小区的单位面积年产流量差异不显著,坡耕地和人工草地的单位面积年产沙量差异显著;年降雨量分别与坡地单位面积年产流量、产沙量无显著相关性.     

我国重点生态功能区生态状况变化

重点生态功能区对于保障国家和地方生态安全具有重要意义。以生态状况为指标,通过生态功能指数、生态结构指数和生态胁迫指数分析2000—2010年我国重点生态功能区的生态状况变化态势。结果表明,水源涵养型重点生态功能区中,大小兴安岭森林生态功能区、阿尔泰山地森林草原生态功能区和南岭山地森林及生物多样性生态功能区生态状况表现为转差态势,其余5个区的生态状况表现为转好态势;水土保持型重点生态功能区的生态状况均有所好转,特别是黄土高原丘陵沟壑水土保持生态功能区;防风固沙型重点生态功能区中,呼伦贝尔草原草甸生态功能区和阿尔金草原荒漠化防治区生态状况表现为转好态势,其余4个功能区的生态状况表现为转差态势;生物多样性维护型重点生态功能区的生态状况均有所好转。     

阿尔泰山小东沟林区植被随地形分布规律

在高度异质性的山区景观中,地形通过不同生态因子时空分布的影响而成为植被分布的决定性因素.在野外调查的基础上,将植被遥感影像分类图基本像元分别与由DEM推算出来的坡度、坡向、海拔和剖面曲率图相叠加,定量分析新疆阿尔泰山小东沟林区不同植被类型分布与地形因子之间的关系.通过遥感影像并结合地面调查数据,可将阿尔泰山小东沟林区的植被划分为针叶林、阔叶林、针阔混交林、灌木林和草地5种类型.该区域的地形特征如下:坡度以斜陡坡为主,占总面积的64.32%;坡向以西南坡最多,其次是东北坡,分别占总面积的15.02%和14.78%,东南坡和南坡所占面积较少,分别占总面积的9.30%和10.20%;海拔以1 200-2 000 m居多,占总面积的87.19%,是整个研究区的主要海拔分布范围;剖面曲率以5-10°面积最多,占总面积33.31%,其次是剖面曲率3-5°和0-3°,分别占总面积的22.84%和22.44%.剖面曲率>10°的区域占总面积比例较小.各植被类型分布频率最高的地形生境因子组合分别为:针叶林是坡度15-35°的斜陡坡,西北坡,海拔1 800-2 000 m,剖面曲率0-3°;阔叶林是坡度15-35°的斜陡坡,西北坡,海拔1 400-1 600 m,剖面曲率5°-10°;针阔混交林是坡度15-35°的斜陡坡,北坡,海拔1 600-1 800 m,剖面曲率5-10°;灌木林是坡度15-35°的斜陡坡,西坡,海拔1 400-1 600 m,剖面曲率5-10°;草地是坡度15-35°的斜陡坡,南坡,海拔1 200-1 400 m,剖面曲率5-10°.研究不同植被类型随地形生境的变化规律可为生物多样性保育宏观规划和森林可持续经营提供重要科学依据.     

广东鹤山三种南亚热带人工林的生态系统服务价值动态

在鹤山国家森林生态系统定位研究站长期定位研究的基础上,参照和修订了我国LY/T 1721-2008《森林生态系统服务功能评估规范》给出的生态系统服务价值量化方法与服务价格,分析揭示了三种人工林生态系统0~22龄间的服务价值结构特点及其动态规律。结果显示：南亚热带人工林各生态系统服务呈现非线性、不同步的动态发展特征：涵养水源和总服务价值动态特征为先大幅上涨,然后上升速度减缓,最终维持在一定价值高度出现小幅波动;固碳释氧和林木积累营养物质价值动态特征为迅速增长,然后趋于缓慢下降;生物保育价值和保育土壤价值动态特征为一直处于上升态势,但上升过程中变幅较大。0~22龄间,涵养水源始终是三种人工林生态系统服务价值组成中的最大组分,其次是固碳释氧和生物保育。三种人工林相比,在12龄以前马占相思林生态系统服务总价值最高,之后三者生态系统服务总值差异明显变小,乡土混交林生态系统服务功能总价值逐渐超越马占相思林。     

祁连山5种典型灌木林枯落物蓄积量及其持水特性

灌木林是祁连山森林的重要组成部分。以往的枯落物持水特性研究多集中在青海云杉(Picea crassifolia)林,对灌丛研究报道较少。因此,本文选择了祁连山区5种灌木林(箭叶锦鸡儿、吉拉柳、金露梅、鲜黄小檗、甘青锦鸡儿),研究其枯落物层持水特性,以期为该区域水源涵养型植被建设、植被生态水文效应评价、水资源综合管理提供理论与技术指导。结果表明:(1)不同灌木林林下枯落物半分解层蓄积量、最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量与有效拦蓄深均大于未分解层。(2)吉拉柳枯落物层(未分解层和半分解层)的最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量与有效拦蓄深最大,分别为155.46 t·hm-2、144.99 t·hm-2、91.68 t·hm-2、9.17 mm,其次为鲜黄小檗、箭叶锦鸡儿、金露梅、甘青锦鸡儿。(3)不同灌木林林下枯落物持水量、吸水速率与浸水时间的动态变化规律基本相似。枯落物持水量随浸泡时间延长而增长,在水中浸泡16 h时,其持水量基本达到最大值;未分解层和半分解层吸水速率在1.0 h最快,随时间延长吸水速率逐渐减缓,6 h后明显减缓,未分解层和半分解层吸水速率基本趋向一致。在枯落物持水作用较强的前2.5 h内,吸水速率最快的为吉拉柳,其次为鲜黄小檗。(4)未分解层和半分解层持水量和吸水速率与浸泡时间分别呈显著对数关系和显著幂函数关系。     

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。     

雅鲁藏布江源区土壤侵蚀特征

以雅鲁藏布江源区所在的马泉河流域为研究区域,运用遥感和G IS技术对土壤侵蚀及其空间分布的地貌特征进行研究,结果表明:轻度及其以上强度土壤侵蚀面积为18 933.33 km2,占源区面积的71.86%;冻融侵蚀是土壤侵蚀的主要形式,占源区面积的82.53%;风力侵蚀占5.33%,集中分布在河谷宽谷段;水力侵蚀面积所占比例较小,以微度侵蚀为主。土壤侵蚀的地理分布规律受海拔高度的影响较大,垂直分异明显,主要发生在坡度等级较低、地势较平坦的地区。轻度以上冻融侵蚀主要分布在海拔4 600~5 200 m,且有20%以上集中在0°~5°坡地;风力侵蚀主要分布在海拔4 600~5 600 m、0°~25°坡地。极强烈风力侵蚀以西南坡向最大,南、西、东南坡和平地分布较少。强烈风力侵蚀以平地所占比例最大,东北和西2个坡向次之。坡向对冻融侵蚀影响较小。     

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.     

小陇山森林生态系统服务功能价值评估

小陇山林区位于秦岭西端,甘肃省东南部,是黄河、长江中上游地区重要的水源涵养林,对维护黄河、长江流域水生态安全具有重要的战略地位.采用市场价值法、替代费用法等对小陇山林区森林生态系统服务功能价值进行定量评估.结果表明,小陇山林区森林生态系统服务功能年均总价值为40.236亿元,其中直接经济价值为2.204亿元,水源涵养、水土保持、大气组分调节、生物多样性保护及病虫害防治、休闲娱乐等生态功能价值为38.032亿元,直接经济价值与生态功能价值的比值为1∶ 17.26.在发展当地经济的过程中,必须从整个生态系统的角度出发,优先认识到该地区森林的生态功能价值,从而科学、合理地保护和利用森林资源.     

长江经济带生态系统宏观结构变化特征分析

长江经济带是我国重要的生态安全屏障区。根据2000、2010和2015年3期生态系统宏观结构数据,通过生态系统转类途径和幅度与生态系统类型变化动态度分析评价了研究区近15 a来生态系统宏观结构的变化特征。结果表明:2015年,森林、农田、草地、聚落、水体与湿地、荒漠及其他生态系统面积分别占该区总面积的45.96%、30.31%、16.58%、3.29%、3.06%和0.80%。在2000—2010和2010—2015年2个时段内,农田生态系统面积持续减少,聚落生态系统面积持续增加,且2010—2015年综合生态系统的变化动态度高于2000—2010年,退耕还林还草工程、建设用地扩张和国家战略实施是引起区域土地利用变化的主要原因。     

鼎湖山南亚热带森林生态系统服务价值动态

以鼎湖山3个南亚热带森林演替典型阶段生态系统为对象,采用我国《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721—2008)标准化计算公式与服务价格,量化揭示南亚热带森林生态系统演替过程中生态系统服务功能价值动态。结果表明:随着演替的进行,南亚热带森林生态系统服务功能总价值不断增大;但各分项服务功能价值则表现出不同的动态规律与变化幅度,从而使得森林生态系统服务结构呈现非线性演化特征。在南亚热带森林生态系统演替的早期阶段,生态系统服务价值的最大组分是涵养水源的功能价值,而中、后期则是保育土壤。人工林营造可以有效增强区域生态系统的水源涵养能力,而保育演替中、后期森林则对于大气CO2收和土壤保育而言尤为重要。     

鼎湖山南亚热带森林生态系统服务价值动态

以鼎湖山3个南亚热带森林演替典型阶段生态系统为对象,采用我国《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721—2008）标准化计算公式与服务价格,量化揭示南亚热带森林生态系统演替过程中生态系统服务功能价值动态。结果表明：随着演替的进行,南亚热带森林生态系统服务功能总价值不断增大;但各分项服务功能价值则表现出不同的动态规律与变化幅度,从而使得森林生态系统服务结构呈现非线性演化特征。在南亚热带森林生态系统演替的早期阶段,生态系统服务价值的最大组分是涵养水源的功能价值,而中、后期则是保育土壤。人工林营造可以有效增强区域生态系统的水源涵养能力,而保育演替中、后期森林则对于大气CO2收和土壤保育而言尤为重要。     

苏南丘陵区典型森林生态系统服务价值估算

针对苏南丘陵区杉木、马尾松、毛竹、栎林等4种典型森林生态系统,实测了其主要的生态系统服务功能,运用多种生态经济学方法估算了4种林分的生态服务价值。生态服务价值包括直接使用价值和间接使用价值,间接使用价值包括气体调节、涵养水源、保土固肥、防止水库淤积、营养物质循环、净化环境价值等。研究区杉木、马尾松、栎林、毛竹4种林分的生态系统服务价值中,间接经济价值分别是其直接经济服务价值的1.82、2.12、3.16、4.04倍,单位面积的森林生态系统服务价值分别为192397.30、113262.69、88350.51、103289.69元·hm-2·a-1。在区域研究中,根据地方实测的数据进行估算,能提高计量森林生态服务功能价值的精度。     

半干旱黄土区退耕还林十年植被恢复变化分析——以陕西吴起县为例

黄土高原退耕还林（草）政策实施已逾10 a,了解植被恢复变化状况及存在的问题,对于制定和完善生态环境治理方略具有重要意义。以吴起县为例,基于实地调查及遥感等数据,对退耕还林（草）以来植被覆盖度、主要植被类型变化及不同立地条件下植被恢复变化的差异进行了定量分析。结果表明：2000年至2009年,植被覆盖度大于30%的面积在全县总面积中的比例由不足1%上升至91.96%;其中缓坡立地类型上的乔灌林地类型面积增长最为显著,而阳向陡坡等恶劣生境下的植被恢复缓慢;有林地、灌木林地及疏林地均呈现规模增大趋势,属扩张状态;中覆盖度草地、低覆盖度草地、坡耕地及耕地呈现规模减少趋势,属缩减状态。     

基于遥感和FORCCHN的中国森林生态系统NPP及生态服务功能评估

气候变化背景下定量评估中国森林生态系统净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)及生态服务功能,对于更好地理解全球变化背景下中国森林生态系统碳循环的演变规律以及正确评价森林在中国生态环境建设中的作用具有重要意义。以中国森林生态系统为研究对象,应用遥感数据和基于个体的中国森林生态系统碳收支模型FORCCHN,模拟了1981—2017年中国森林生态系统净初级生产力NPP,并对其固碳释氧生态服务功能进行了评估。结果表明,(1)1981—2017年期间,中国森林生态系统单位面积NPP量和NPP总量年际变化呈现较为明显的增长趋势。其中,NPP总量在2.02~2.53 Pg·a~(-1)之间波动,平均为2.36 Pg·a~(-1),最大值出现在2004年,最小值出现在2010年。(2)NPP年代际增长十分明显,其中,21世纪00年代和21世纪10年代之间的增加幅度最大。(3)NPP空间分布的基本特点是南高北低,且近36年各地森林生态系统单位面积NPP增加量差异显著,其中,西南林区单位面积NPP量增幅最为明显,最大增幅超过666.7 g·m~(-2)·a~(-1);东南林区单位面积NPP量增幅也很明显,最大增幅超过444.4 g·m~(-2)·a~(-1)。(4)近36年来,中国森林生态系统固碳价值和释放氧气价值均呈波动增加趋势,固碳释氧总价值140 883.3×10~9 yuan,且释放氧气价值为固碳价值的2.82倍。