湖泊生态系统稳态转换理论与驱动因子研究进展

湖泊生态系统会在长期的人为胁迫和短期的强扰动下发生稳态转换,稳态转换前后湖泊生态系统的结构和关键过程会发生明显的变化,探求浅水湖泊稳态转换驱动因子是科学合理确定湖泊管理策略的关键所在。对湖泊生态系统稳态转换的理论内涵、驱动机制进行了总结和探讨。湖泊生态系统稳态转换的概念主要含有发生的突然性和难以预知性、系统的结构与功能发生明显变化以及存在多稳态现象等内涵;具有非线性、多阈值、多稳态,以及修复过程中的迟滞效应等特征。湖泊生态系统稳态转换的驱动因子可分为外部驱动和内部驱动两种类型。外部驱动包括外源性氮磷负荷、气候变化、风浪、湖泊水位等因子;外源性氮磷负荷和气候变化的影响具有长期性和累积性,通过逐步削弱湖泊生态系统恢复力进而引发稳态转换;风浪、湖泊水位等为突发性因子,往往表现为稳态转换的直接诱因。内部驱动包括鱼类、水生植物等因子;鱼类主要通过对水生植物、湖泊底质、浮游动物等生态组分的影响引发湖泊生态系统稳态转换;水生植物对湖泊清水稳态可能不仅存在正反馈作用,也会在一定条件下存在负反馈作用。今后应加强沉水植物生长消亡的主要环境与生物要素综合作用机理、湖泊稳态类型与主控因素等方面的研究。     

南四湖湿地景观格局变化的生态系统服务价值响应

利用1987-2010年5期卫星遥感影像监测南四湖湿地景观格局变化,并且采用市场比较法、影子工程法、工业制氧成本法、碳税法和价值替代法等多种评估方法对南四湖湿地景观格局变化的生态系统服务功能价值响应进行深入探讨.结果表明,南四湖湿地中大量芦苇、荷田等自然湿地景观转化为养殖水域、水稻田等人工湿地,景观格局趋于破碎化;湖泊湿地景观格局变化对于湿地的供给功能、调节功能、文化功能和支持功能均有影响,其中对供给功能和调节功能影响最大.以2010年不变价计算,南四湖湿地景观格局变化导致2010年湿地生态系统服务功能价值比1987年减少3.06亿元,其中大气成分调节功能价值损失11.7亿元,净化功能价值损失3.77亿元,涵养水源功能损失0.65亿元,物质生产功能价值增加13.06亿元,其他功能价值对湿地景观格局变化的响应不明显.     

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.     

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。     

土壤中稀土元素的生态毒性研究进展

为了解稀土元素对农田生态系统的影响,综述了近几十年来国内外有关土壤稀土元素生态毒性的研究进展,包括土壤稀土元素的主要来源途径,稀土元素对农田生态系统中植物、动物和微生物生长、发育、繁殖的影响。高浓度的稀土元素会破坏植物细胞膜的性质和结构,影响植物的抗氧化系统,扰乱植物对矿质营养元素的正常吸收和利用,诱使植物细胞发育不良、染色体畸变等现象发生。稀土元素可影响动物的消化、呼吸、生殖、神经、血液和免疫系统等。稀土元素对土壤微生物数量、种类、群落结构与功能多样性等均有影响。探讨了土壤稀土元素的生态毒性诊断方法,目前常见的植物毒性诊断法、蚯蚓毒性诊断法、土壤微生物诊断法、生物标记物诊断法和遗传毒性诊断法等可用来诊断土壤中稀土元素的生态毒性。提出了以后开展土壤稀土元素生态毒性研究应加强的方面:在群落、个体和细胞水平上研究稀土元素对土壤动物和微生物的影响,加强稀土元素生态毒性诊断新方法和新技术的探讨,进行稀土元素生物有效性与土壤因素关系的研究等。     

元谋干热河谷生态交错带森林生态系统服务价值空间分异特征

以具有干热河谷生态交错带典型环境特征的云南省元谋县大哨林场为例,以当量因子生态系统服务价值化法为基本评价方法,采用材积源生物量法确定各林种的森林生态系统服务当量因子,以GIS技术分析森林生态系统服务价值(ESV)在海拔、坡度和坡向方面的空间分异特征.结果表明:(1)栎类的单位面积森林ESV最高,为21 017.23元/...     

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...     

三水市农业生态系统经济能值投入产出分析

进行生态学与经济学系统分析方法的交叉探索,将能值这一全新的生态经济度量尺度引入经济学投入产出分析表,对广东省珠江三角洲三水市农业生态系统经济能值的直接消耗系统和完全消耗系统分析,弥补经济学分析中自然环境投入价值缺失的同时,为复合系统能值分析中各系统间互作分析的量化评价探索了新的途径。分析结果表明:三水市农业生态系统中种植业、渔业、畜牧业和林业之间存在经济能值的依存关系,有着直接的相互作用。种植业、渔业和畜牧业子系统间的经济能值交流网络较为发达。在种植业、渔业、畜牧业和林业中,渔业对种植业的完全消耗系数最大,达到3.461×10-2,畜牧业对种植业的完全消耗系数也最大,达到了8.423×10-2;种植业对渔业的完全消耗系数最大,达到了7.685×10-2。林业与种植业、渔业、畜牧业互相的完全消耗系数都比较小,林业和其它三个子系统的经济能值交流较弱。种植业子系统是整个三水市农业生态系统的基础,渔业和畜牧业在种植业的基础上发展,对物质和能量的再利用起了重要作用。林业子系统是三水市农业生态系统内部物质能量交流网络的薄弱环节。三水市农业生态系统的内部结构有待进一步调整,以加强各子系统间的互作,提高物质与能量的使用效率。     

对长江上中游流域生态重建问题的思考

长江中上游流域灾后生态重建的重点是：在上游恢复与重建森林生态系统,实行“封山育林,退耕还林”的方针,加强定位试验研究,完善森林自然保护区网络,控制水土流失,在中游重湖泊生态系统提高调蓄功能,整治河道圩垸增强泄洪能力,落实水利工程措施确保安全度汛。     

黄河源区气候变化及其对草原荒漠化的影响

根据黄河源区１９５９－１９９９年的气象资料分析发现：①黄河源区自进入８０年代中后期后,年平均气温上升趋势非常明显,特别是１９９８年的年平均气温竟达到－２．１℃,是４０年来年平均气温最高的一年,进入９０年代,春季和夏季温度急剧回升,特别是１９９８年３－５月期间的平均温度达到了－２．０℃,１９９８年是黄河源区夏季异常高温年,与最低年（１９７６年）相比偏高幅度达到４．０℃②黄河源区春季降水呈明显增多趋势