热带亚热带土壤氮素反硝化研究进展

热带亚热带独特的土壤性质可能使得反硝化机理有别于温带土壤.文章综述了热带亚热带地区土壤氮素生物反硝化的研究进展,试图更好地了解该地区土壤反硝化在全球氮（N）循环以及在全球环境变化和生态系统响应互作中的角色.热带亚热带土壤反硝化强度普遍较温带地区弱,且随着土地利用方式和耕作管理措施的不同而呈现较大的时空变异性.影响土壤水分状况和土壤碳（C）、N 转化特性和速率的因素即为区域和农田尺度上的反硝化影响因素.湿润型热带亚热带土壤由于含有丰富的氧化物而致使土壤氧化还原势较高,这也是导致该地区土壤反硝化势较温带地区较低的关键土壤因素之-.然而土壤pH 值不是该地区土壤反硝化势较低的主要限制因素.有机C 矿化过程较土壤全氮含量和土壤C/N 比在决定湿润型亚热带土壤反硝化势方面更为重要.愈来愈多的证据表明热带亚热带土壤反硝化的生态环境效应不同于温带地区,热带亚热带地区土壤反硝化对全球变暖的贡献应综合考虑其对其它温室气体（如CH4,CO2）排放和氮沉降的影响.热带亚热带土壤生态系统具有-些防止土壤氮素反硝化损失的机制和保氮策略.然而,热带亚热带生态系统对全球变化的响应机制及其生物地球化学调控机制仍然不清楚,这些研究对于反硝化和其它同时发生的氮转化过程模型的精确构建至关重要.     

资源型城市土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响

东营市是新兴的石油资源城市,土地利用/覆被变化剧烈且具有独特的区域特征。探讨该地区的土地利用变化及其对生态系统服务价值的影响有着重要的现实意义。为此,基于RS和GIS技术,利用Costanza提出的生态系统服务价值评估方法,研究了东营市1986—2008年间的土地利用变化及其引起的生态系统服务价值动态变化。研究结果表明：（1）耕地是东营市主要的土地利用类型,面积有所减少;未利用地和次生盐碱地所占比重较大,居民点及工矿用地大幅增加,油田生产建设和生态环境保护矛盾非常突出。（2）生态系统服务价值减少了6.68%。2008年东营市提供的生态服务仍然以维护原材料、气体调节、食物生产、气候等为主,而废物处理、水源涵养、生物多样性保护、土壤形成与保护和娱乐文化功能是比较弱的。今后应维护生物多样性保护和水源涵养功能,防止土壤盐渍化,提升区域生态系统服务功能;（3）生态系统服务价值对生态价值系数的敏感性指数均小于1,说明研究区内的生态系统服务价值缺乏弹性,研究结果是可信的。     

土地利用变化对生物多样性的影响

土地利用变化对生物多样性影响是生物多样性受到威胁的重要因素.文章对土地利用变化对基因多样性、物种多样性、生态系统多样性影响方面的研究进行了总结分析,并提出了新的展望.土地利用变化对基因多样性的影响涉及了对物种生境的隔离、农牧业活动对物种改良和生境条件的改变方面,目前还主要集中在对少数物种繁殖过程方面影响的研究;土地利用变化对物种多样性影响包括对物种优势度和丰富度、种间关系、物种分布格局、物种入侵和灭绝方面的影响,目前对物种丰富性和多样性影响方面研究较多,对物种灭绝、物种入侵和种间关系影响方面的研究极少,且还限于大型动物和植物,对微生物和小型动植物研究却很少;土地利用变化对生态系统的影响涉及了对生态系统结构组成及分布方面的影响.另外,目前缺少土地利用变化对基因多样性、物种多样性和生态系统多样性综合影响方面的研究,难以量化和预测土地利用变化对生物多样性影响效应.未来需要综合考虑基因多样性、物种多样性和生态系统多样性方面,系统开展土地利用变化对生物多样性影响的趋势和机制方面的研究,定量预测土地利用变化对生物多样性的影响.     

近50年来三江平原北部土地利用/土地覆被变化及生态效应分析

土地利用/覆被变化在全球变化中占有重要地位,对于综合模拟和评价环境问题非常重要。区域案例研究方法是土地利用/土地覆被的研究核心,以中尺度的三江平原北部作为研究区域,重建并分析了自1954年以来该地区4个时段的土地利用/土地覆被格局及其时空演化过程,在此基础上重点分析了20世纪50年代以来耕地的开发过程。结果表明1954年到2000年期间,以湿地、草地和林地转换成耕地为该区域土地利用/土地覆被变化的主要形式,耕地面积由占总面积的5.29%上升到51.81%,同时湿地占总面积的52.49%下降到15.71%,并指出人类的农垦活动是湿地减少和生态环境恶化的根本原因。     

湿地生态系统硅生物地球化学循环研究进展

硅在地壳中的丰度仅次于氧,是地球表面大多数土壤和岩石的一种基本成分,也是水生植物（特别是硅藻类）以及多种作物生长所必需的营养元素,还是控制陆地、海洋、沿海和内陆水生态系统机能的重要营养元素。目前关于全球硅的生物地球化学循环的研究多集中在陆地和海洋两大生态系统,而湿地生态系统中硅的循环过程、储存量尚不清楚。虽然在河口湿地开展一些关于硅的相关研究,但是硅在湿地的循环机制研究不够全面,尤其相比碳、氮、磷等元素,硅素研究甚少。而且,国内关于硅的相关研究更为匮乏。本文在总结国内外关于湿地生态系统硅素研究的基础上,综述硅在湿地生态系统的存在形态与分布特征,阐述硅在湿地生态系统中的基本循环过程,列举影响硅在湿地生态系统中循环的主要因素,如：湿地类型、水淹时间、季节变化、人类干扰等;提出在今后研究工作中应进一步探索硅在湿地生态系统中迁移、转化的机制,加深研究人类活动对湿地生态系统硅循环的影响,特别是应该加强研究河口潮汐湿地和沿海湿地生态系统硅的生物地球化学循环过程和储存量,有助于明确湿地生态系统对于硅的截留量;并弄清湿地中碳与硅含量之间的关系,从水文学角度分析湿地中排水、蒸发、洪期及滞留时间等因素对硅循环的影响,从而试图建立湿地硅循环模型,有助于预测湿地生态系统硅循环对沿海地区赤潮等富营养化现象和全球气候变化的影响。     

基于LUCC的密云水库上游流域人为干扰动态变化

人类活动对地球表层的干扰所造成的影响和变化正日益增强,正确估计人为干扰对现在和未来环境变化影响的程度以及叠加在自然变化上的幅度具有重大意义。选择生态系统服务功能突出、人地关系矛盾剧烈的北京市密云水库上游流域为研究区,基于2005和2013年2期SPOT 5遥感影像数据,借助人为干扰度指数和GIS空间分析方法,从结构变化、类型变化、空间变化和人为干扰度4个角度,探讨密云水库上游流域人为干扰时空动态分异及变化特征。结果表明:(1)2005—2013年间,密云水库上游流域景观以林地-耕地-园地格局为主导,土地利用变化速度加快,人类活动对土地资源的集约利用强度增加。(2)农业结构调整、土地开发整理、经济发展、建设占用以及生态恢复工程是流域内土地利用与土地覆被变化的主要因素;旱地、园地、有林地、灌木林地面积减少,菜地、草地、疏林地、建设用地和滩地增加,森林生态系统质量呈退化趋势;工矿用地和未利用土地主要转为园地、林地和草地,生态恢复工程略显成效。(3)半干扰是流域内主导的干扰景观类型,全干扰和半干扰型景观面积增加,无干扰型景观面积减少,流域内景观的人为干扰强度呈现由深山区向浅山区逐渐增强的空间分异特征,交通道路沿线及人类活动活跃地区是人为干扰强度增加最显著的地区。     

生态系统服务研究的问题与展望

生态系统服务的研究是当前资源经济学和生态经济学的研究热点之一。通过分析生态系统服务的概念辨析,认为从生态系统功能的定义过渡到生态系统服务定义的过程中,在关注生态系统整体性的同时忽略了生态系统要素之间的相互作用,导致生态系统服务的评估中可能存在着重复估值或者估值不全面等风险。针对目前的很多生态系统的评估对生态系统的耗损贬值和环境退化所造成的负效益的忽略,以及对人类活动的干扰和气候变化等对生态系统服务产生影响研究不足,提出在今后的研究中应该在深入理解生态系统的复杂生态学机制的基础上,结合数学模型模拟在不确定性下的各种风险损失,加强对生态系统服务的时空动态分析,重视在气候变化、经济发展、环境污染、城市化以及人类活动的过度放牧和过度开垦引起的水土流失、环境退化、荒漠化等土地利用变化的干扰时生态系统服务的变化和反馈,更进一步分析和预测生态系统服务的损益和响应研究;通过长期的试验监测揭示生物多样性和生态系统的关系,测度出土地利用和环境变化对生物多样性的影响和边际效益,及其对生态系统服务的影响的弹性值,实现生态系统服务的精确估值;关注生态系统服务对人类福利的影响,尤其重视贫困地区和生态脆弱区的生态系统服务对减小贫困的研究,建立科学的生态补偿机制,实现可持续发展。     

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。     

土地整治对生态系统服务影响研究综述

生态系统服务是人类直接或间接从生态系统获得的各种惠益,构建了人类与自然的桥梁和纽带,将科学与管理决策紧密相连。全面认识和深入理解人类活动对生态环境的影响,对实现区域协调和可持续发展具有重要意义。土地整治已成为中国最大规模改变土地利用方式和影响陆地生态系统的有组织的人类活动之一,深刻影响着区域乃至全国的土地利用格局和生态过程,也对生态系统服务产生了诸多影响。在分析土地整治与生态系统服务关系的基础上,阐明土地整治通过改变土地利用/覆被的类型、结构和格局间接影响生态系统服务;通过分析土地平整和农田水利等工程措施对生态系统供给、调节、支持和文化等服务功能的直接影响,指出其既有正向影响,又有负向影响。论述了土地整治对不同生态系统服务之间关系的影响,认为土地整治能影响其间的协同或者权衡关系。概括了土地整治对生态系统服务影响的尺度效应,指出土地整治对生态系统服务的影响具有较强的尺度依赖性。提出了未来重点研究内容:(1)加强土地整治对生态系统结构和过程影响的研究,构建土地整治对生态过程和功能影响的方法与模型;(2)围绕土地整治影响生态系统结构与功能—生态系统服务—调节调控这一主线,强化土地整治中生态系统服务及其相互关系的研究;(3)加强土地整治的区域生态系统服务集成和优化研究,科学调控土地整治所影响的关键生态系统服务和时空布局;(4)重视土地整治对生态系统服务影响的尺度效应,深入研究土地整治在不同时空尺度上影响生态系统服务的耦合机制。期望完善土地整治对生态系统服务影响的研究,为将生态系统服务评价纳入土地整治的管理决策提供科学依据。     

森林土地利用变化及其对碳循环的影响

由于人口剧增，人类活动的影响不断加大，在过去100年全球土地利用／土地覆被发生了巨大的变化。最常见的土地利用变化是由森林转变为农业用地。森林砍伐使森林生态系统地上部生物量大大减少，砍伐后作农业用地，降低了植被生产力，减少了土壤有机质的输入，增强了腐殖质的矿化作用，有机质分解速率增加，有机碳贮量随之降低，从而影响到森林生态系统的碳循环，使大量碳元素释放到大气中，引起温室效应，导致全球变暖。另一个常见的土地利用变化是植树造林和森林恢复，这一过程可以增加森林生态系统的碳储量，从而减缓大气CO2体积分数的上升。     

土地利用对湿地土壤活性有机碳的影响研究进展

湿地生态系统土壤碳库的周转及碳源/汇过程对全球气候变化起着极其重要的作用,而土壤碳库中的活性碳组分对环境因子变化响应最为敏感,湿地土壤活性有机碳在湿地土壤碳、氮、磷等养分元素的生物地球化学循环方面起着十分重要的作用。不同的土地利用方式对湿地土壤活性有机碳组分的特征分布影响显著,综述了土壤活性有机碳内涵、组分及土地利用方式变化对湿地土壤活性有机碳多种组分的影响研究进展,展望不同土地利用方式下湿地土壤活性碳库的未来研究方向,并提出今后应加强不同土地利用方式下湿地生态系统土壤活性碳库与土壤微生物及土壤酶活性的关系研究,以期为评估湿地生态系统碳源/汇功能提供理论基础。     

精河流域绿洲土地利用及生态系统服务价值时空变化研究

土地利用变化直接影响着生态系统服务功能及生态安全,在县域尺度上定量分析区域土地利用类型及生态环境效应变化,可为地处干旱生态脆弱区的精河流域绿洲水、土资源合理开发利用提供科学依据。利用1990、2000和2018年3期影像,采用梯次环方法对研究区各土地利用类型生态系统服务价值进行时空分析,并基于生态环境质量指数和生态贡献率对土地利用类型转变后的生态环境效应进行辨识。结果表明:(1)1990—2018年研究区土地利用变化明显,建设用地、耕地、水域和草地面积增加,林地和未利用地面积减少;(2)近28 a来,研究区生态系统服务价值整体变化较大,呈先降后增趋势,2018年生态系统服务价值优于1990和2000年。以城市为中心的梯次环方法分析结果显示,1990和2000年研究区南部地区生态系统服务价值整体高于北部地区,生态系统服务价值高值区出现在S5～S7梯次环;2018年北部地区生态系统服务价值高于南部地区,生态系统服务价值高值区出现在N6～N8梯次环;(3)1990、2000和2018研究区生态环境质量指数分别为0.147、0.120和0.194。研究区土地荒漠化以及林地、草地转为未利用地是在土地利用层面导致生态环境退化的主要原因,未利用地转为林地、草地以及艾比湖水面的恢复是促使研究区生态环境质量改善的主要原因。     

多情景下珠江三角洲地区土地利用变化对生态系统服务的影响预测

土地资源的有序开发是区域可持续发展的基础,针对未来不同情景下土地利用变化对区域生态系统服务的影响进行科学评估与预测,可以为城市可持续发展规划提供科学参考。以珠江三角洲(珠三角)地区为研究区域,采用PLUS模型模拟不同情景下土地利用变化,结合InVEST模型对各情景下产水量、土壤保持量、生境质量、碳储量和水质净化服务及其变化进行预测,构建综合生态系统服务指数从空间上反映各生态系统服务供给量,分析2040年不同情景下土地利用变化对生态系统服务的综合影响。结果表明：(1)PLUS模型模拟精度较高,可用于合理预测珠三角土地利用变化。(2)在自然发展情景下,仅土壤保持服务供给水平得到提高;在城市发展情景下,除水质净化服务损失严重外,其他服务供给损失变化与自然发展情景相似;在生态保护情景下,生境质量和碳储量提升幅度最大,而产水量下降幅度最大;在可持续发展情景下,水质净化能力损失最严重。(3)2040年不同情景下珠三角综合生态系统服务指数空间分布格局相似,与2020年相比,生态系统服务总体水平将有所提高,但整体上预测平均值较低。该研究可为未来珠三角土地利用规划提供参考建议,为协调土地利用与生态保护管...     

密云水库流域植被覆盖度变化对输沙量的影响

封闭流域中,泥沙的产生是多种因素相互作用,相互制约的结果,而在这些众多的环境影响因素中,植被是土壤侵蚀中最重要的环境控制因子,目前,植被覆盖度变化对输沙量的影响一直是区域生态环境研究中比较热门的话题。文章使用遥感（Remote Sensing（RS））、地理信息系统（Geographic In formmionSystem（GIS））与统计分析相结合的方法评价了密云水库流域内2个子流域出口处2002年至2005年植被覆盖度变化对输沙量的影响。密云水库流域多为山地,其降雨具有明显的季节性。本文的主要目的在于分析2002年至2005年植被覆盖度变化对流域输沙量的影响,并分析了植被覆盖度变化对气候改变及人类活动的综合影响,结果表明：在密云水库流域内,输沙量是降雨情况和人为因素引起的地表植被覆盖度变化情况的综合反映,人口增长、经济发展和城市化是密云水库流域内引起土地利用变化和地表植被覆盖度变化的主要驱动力。并且,输沙量可以被看作是一个很好的指标来定量分离出生物生理和人为的影响,并从中能够找出在流域生态系统中获得显著结果关键的临界点。研究结果对制定流域的合理开发和管理计划将有所帮助。     

川东地区生态系统服务价值时空演变及其驱动力分析

川东地区位于四川盆地东部,是长江上游重要生态屏障区。基于1990—2015年川东地区6期土地利用数据,采用空间统计分析法分析川东地区土地利用格局和生态系统服务价值时空演变特征,并结合社会经济因素,探究研究区生态系统服务价值时空差异驱动因素。结果表明:(1)川东地区主要土地利用类型为耕地和林地,土地利用综合活跃度低。(2)1990—2015年研究区生态系统服务价值持续增加,各土地利用类型对生态系统服务总价值的贡献率由大到小依次为林地(42%)、耕地(31%)、水域(22%)、草地(5%)和未利用地(0%);单位面积生态系统服务价值呈从东北、东南两翼向中西部地区逐级递减趋势。不同土地利用类型对生态系统服务价值具有不同程度的影响,其中林地、水域与生态系统服务价值高度相关。(3)生态系统服务价值时空差异主要驱动因素为农业人口数、人口密度、工业总产值和国内旅游收入。空间相关性分析结果表明,社会经济因素与生态系统服务价值变化率呈负相关关系,并且低-低和高-低型聚集在西部地区,低-高和高-高型聚集在南部地区。研究结果可为调控川东区域生态安全、优化土地资源和促进可持续发展提供科学依据。     

亚热带与温带森林小流域生态系统汞的生物地球化学循环及其同位素分馏

汞是通过大气进行长距离传输的全球污染物,引起国际社会和学术界高度关注.陆地森林生态系统是全球物质循环最为活跃的地方,但其对全球汞的生物地球化学循环影响的认识还不清楚.同时,森林生态系统汞的生物地球化学循环过程可能对全球大气汞同位素组成产生重要的影响,但目前这两方面的研究还非常缺乏,制约了对全球尺度汞的生物地球化学循环深化规律的把握.本课题组拟在我国温带和亚热带选择3个森林小流域,首先系统开展森林小流域汞的质量平衡研究工作,深入刻画森林流域汞的生物地球化学演化规律,在此基础上开展流域汞的生物地球化学循环过程中汞同位素的分馏特征研究,最终建立流域尺度森林系统汞及其同位素的生物地球化学模型.该项目将极大推进对森林流域尺度汞的生物地球化学循环的认识,探讨森林生态系统与大气汞交换过程对全球尺度汞生物地球化学循环和对大气汞同位素组成的影响,为最终建立基于汞同位素的全球汞生物地球化学循环模型提供基础数据.     

农业土地利用变化及原因、效应分析

利用航空遥感影像结合野外调查方法，获取了研究区域1979年和1999年土地利用类型图，并分析了该时段土地利用变化情况。通过农户调查，探讨了土地利用变化的原因。分析表明，技术水平提高和投入增加是耕地产量提高的重要因素，提高土地经济收益是旱地土地利用结构变化的直接动力。     

土地利用、覆被变化（LUCC）与环境变化关系研究进展

土地利用、覆被变化（LUCC）作为环境变化的主要原因之一,已成为全球变化研究的前沿和热点问题。文章总结了国内外 LUCC 与环境变化关系的主要研究成果和方法,继而从气候、碳循环、土壤环境、水环境以及生态环境对土地利用方式的限制等方面概括了 LUCC 与环境变化之间的关系。LUCC 通过改变大气成分和下垫面性质对气候造成影响;影响着陆地生态系统的碳循环;改变土壤的理化性质,带来土壤污染、土壤养分迁移等土壤质量问题;并且引起水体的非点源污染,影响区域的产水量和水循环。同时,环境变化对LUCC具有限制作用。不仅通过特定的气候环境直接限制土地的利用方式;还间接通过借助人类生态环境意识的改变,实现对区域土地利用强度与方式的约束。LUCC既是全球环境变化的原因,也是全球环境变化的结果。LUCC 与生态环境之间存在着复杂的、非线性的动态反馈关系。进一步探讨了当前 LUCC 与环境变化关系的主要研究方向和相关研究方法,针对目前存在的缺乏统一的指标体系,研究区域、时空尺度单一,以单要素静态研究为主,实验研究相对薄弱以及动态模拟不够等问题,提出加强跨学科综合交叉研究、注重多尺度探讨LUCC的环境效应、构建一个 LUCC 环境效应研究的统一指标体系及加强“3S”技术与模拟模型的融合等建议。为寻求更科学更合理的土地利用方式提供了基础信息。     

盐池北部风沙区土地利用格局变化对沙漠化的影响

以盐池北部风沙区为研究区域,利用1989、1995、2000、2007年土地利用现状图,借助地理信息系统软件提取有关格局分析的基础数据,基于景观生态学原理,构造主要土地利用类型和沙地景观格局指数,探讨不同时段内盐池北部风沙区土地利用格局变化对沙化景观的影响。结果表明：（1）沙地景观在1995年之前不断扩张,1995年以后开始减少,集中连片沙地被零星分布的小沙化斑块取代;（2）林地和草地经历了先减少后增大的过程,土地利用格局变化中,中、低覆盖度草地和灌木林地变动性大;中、低覆盖度草地、耕地、灌木林地不稳定性程度较高;（3）受农作活动影响,尤其在灌溉条件较好区域,草地沙化明显,而灌木林能起到很好的防沙作用;（4）盐池北部风沙区土地利用格局特征指标与沙地面积呈负相关,随着特征指标增大沙化面积减小。土地利用格局变化能够综合反映相应时段内的人类活动结果,以此为切入点研究其对沙漠化的影响,有利于揭示沙漠化的驱动机制。     

全氟化合物的生物富集效应研究进展

研究污染物的生物富集效应,对于预测污染物在生物体内的含量、建立环境标准以及评估污染物的生态风险具有重要的意义。结合近年来国内外报道的有关全氟化合物（PFCs）的生物浓缩因子（BCF）、生物富集因子（BAF）、生物放大因子（BMF）和营养级放大因子（TMF）等参数,对PFCs的生物富集效应及其影响因素进行了综述。研究结果表明,氟代碳原子数高于7的PFCs一般在生物体或食物链（网）上具有生物富集效应,而氟代碳原子数低于7的PFCs的生物富集效应较低。PFCs的理化性质（碳链长度、碳链末端基团类型和是否含有支链等）、生物的种类及其生理生化参数（体长、体重和性别等）和环境条件（生态系统的组成、水温和污染物含量等）等都影响PFCs在生物体内或食物链（网）上的富集。综观当前研究成果,PFCs在食物链（网）上生物放大效应研究主要集中于极地地区海洋食物网,应加强其他区域（特别是典型污染区域）、各种类型食物网（如淡水食物网和陆生食物网）上PFCs的生物富集效应及其影响因素研究,为全面评估PFCs的生态风险提供基础数据。