Sustainability Assessment of Future Scenarios: Methodology and Application to Mountain Areas of Europe

BioScene (scenarios for reconciling biodiversity conservation with declining agriculture use in mountain areas in Europe) was a three-year project (2002–2005) funded by the European Union’s Fifth Framework Programme, and aimed to investigate the implications of agricultural restructuring and decline for biodiversity conservation in the mountain areas of Europe. The research took a case study approach to the analysis of the biodiversity processes and outcomes of different scenarios of agri-environmental change in six countries (France, Greece, Norway, Slovakia, Switzerland, and the United Kingdom) covering the major biogeographical regions of Europe. The project was coordinated by Imperial College London, and each study area had a multidisciplinary team including ecologists and social and economic experts, which sought a comprehensive understanding of the drivers for change and their implications for sustainability. A key component was the sustainability assessment (SA) of the alternative scenarios. This article discusses the development and application of the SA methodology developed for BioScene. While the methodology was objectives-led, it was also strongly grounded in baseline ecological and socio-economic data. This article also describes the engagement of stakeholder panels in each study area and the use of causal chain analysis for understanding the likely implications for land use and biodiversity of strategic drivers of change under alternative scenarios for agriculture and rural policy and for biodiversity management. Finally, this article draws conclusions for the application of SA more widely, its use with scenarios, and the benefits of stakeholder engagement in the SA process.     

黄土深基坑降水诱发的地基附加应力和沉降简化计算

为预测黄土地区深基坑降水导致的地层不均匀沉降,确保坑周建筑物安全,基于弦线模量法、弹性半无限体理论和剪切位移法,将坑周土体以降水曲线为界分为疏干区和饱和区,综合考虑绕渗区内渗流力在水平方向的分量和桩-土界面侧摩阻力对土体的约束作用,推导降水引起地基附加应力和地面沉降的理论计算公式,将理论计算值与工程实际监测数据对比分析。研究结果表明：改进后的计算方法能反应出浸润曲线以下土层所受附加应力的衰减效应;地面沉降受侧摩阻力的约束作用主要局限于1倍的最大水位沉降范围内;弦线模量计算得到的沉降值精度高于规范算法,能够较好地预测黄土地区降水期间坑周地面沉降量。研究结果可为计算类似黄土深基坑潜水层降水诱发地面沉降提供参考。     

Effect of temperature and moisture on soil organic carbon mineralization of predominantly permafrost peatland in the Great Hing’an Mountains, Northeastern China

Boreal peatlands represent a large global carbon pool.The relationships between carbon mineralization,soil temperature and moisture in the permafrost peatlands of the Great Hing'an Mountains,China,were examined.The CO2 emissions were measured during laboratory incubations of samples from four sites under different temperatures(5,10,15,and 20°C) and moisture contents(0%,30%,60%,100% water holding capacity(WHC) and completely water saturated).Total carbon mineralization ranged from 15.51 to 112.92 mg C under the treatments for all sites.Carbon mineralization rates decreased with soil depth,increased with temperature,and reached the highest at 60% WHC at the same temperature.The calculated temperature coefficient(Q10) values ranged from 1.84 to 2.51 with the soil depths and moisture.However,the values were not significantly affected by soil moisture and depth for all sites due to the different peat properties(P 0.05).We found that the carbon mineralization could be successfully predicted as a two-compartment function with temperature and moisture(R2 0.96) and total carbon mineralization was significantly affected by temperature and moisture(P 0.05).Thus,temperature and moisture would play important roles in carbon mineralization of permafrost peatlands in the Great Hing'an Mountains,indicating that the permafrost peatlands would be sensitive to the environment change,and the permafrost peatlands would be potentially mineralized under future climate change.     

陇东黄土高原石油污染土壤环境因子对金盏菊(Calendula officinalis)-微生物联合修复的响应

为筛选适合陇东黄土高原石油污染土壤修复植物,选取当地"适生"植物金盏菊(Calendula officinalis)联合微生物菌剂开展了为期5个月的原位修复实验.采用常规方法和PCR-DGGE技术分析了修复过程中土壤理化性质、酶活性及土壤微生物群落遗传多样性等15项土壤环境因子的动态变化情况及其对金盏菊生态修复的响应.结果表明,随着原位修复的进行,1土壤脲酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶及脱氢酶活性均不同程度呈增加的趋势(p0.05).2土壤TPHs、p H、有机质、含盐率的变化情况不尽相同,但总体呈下降的趋势(p0.05);土壤碱解氮、速效磷及速效钾含量总体呈上升趋势(p0.05).3土壤微生物群落遗传多样性结果显示,Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数整体呈逐步增加的趋势.4PCA分析结果显示,土壤脲酶、脱氢酶及碱解氮等环境因子对金盏菊修复表现为促进作用,而有机质含量过高将不利于金盏菊的植物修复.金盏菊和微生物菌剂联合修复过程中,土壤多酚氧化酶、速效磷、脱氢酶及速效钾发挥主要作用,而土壤TPHs和含盐率过高则影响了联合修复效果.本研究旨在分析金盏菊用于陇东地区油污土壤的生态响应,结果有助于筛选出适合陇东黄土高原土壤类别-适生植物-土著降解菌群的组合,利用乡土物种的适生性降低修复成本,为陇东地区油污土壤生态修复提供新的技术方案和背景资料.     

湖南南岭草地植被类型的数量分类、排序及其合理利用

湖南南岭山区的地带性植被是常绿阔叶林,由于不合理的利用,森林遭受严重破坏而出现了大面积的草山,面积约1497.2万亩(99.8万ha),占土地总面积的1/4强。本文运用二元指示种分析TWINSPAN和无倾向对应分析DCA的数学方法对草地植被进行分类与排序。利用48个样方和150个植物种的资料进行计算,在第4级水平上划分出12个主要草地植被类型,其中将近似的类型合并成10个类型。在第1级水平上明显地将海拔1000m以上的与600m以下的分成2大组;在其它水平上则根据其他不同生态因子(岩性、pH值等)将出现的区别种逐级分开。所得结果与定性分类基本相同,说明该方法是适用于亚热带草地分类的。 不同类型在开发利用上有很大差异,高海拔的植被类型应以造林或封山育林为主,并可适当发展木本药材;在平缓的山原上虽可开辟人工草地发展畜牧业,但必须要防止水土流失,坡度在25。以上的应封育;15—20°的地方可以发展林业与畜牧业;在海拔300—600m的丘陵岗地类型上可以发展薪炭林、经济林;在海拔300m以下,水源充足的地方可以发展果木林(柑桔等),缓坡丘陵地类型可建立人工草地,但应与林业相结合,在农区可进行粮草轮作。总之,应该建立人工生态系统,以提高经济效益和生态效益。     

黑水河干旱河谷沿程土壤物理参数梯度变化特征研究

横断山区干旱河谷是具有典型的旱季和雨季的特殊气候特征的区域,本区域土壤退化和荒漠化极大制约了区域农业的发展。本文研究了金沙江干热河谷区支流黑水河从源头到河口未扰动土壤的物理参数变化特征。结果表明,沿河土壤物理呈现不同变化趋势,砾石在中游部分河段和河口段高,而〉5mm团聚体的变化则相反;5～1mm的团聚体变化不大;〈1mm团聚体河口和源头段高于其余地段;土壤容重沿程增大,非饱和导水率源头地段土壤最高。本研究初步揭示了干旱河谷土壤不均匀,不同水热条件及其组合可能对退化程度有至关重要的影响。这表明横断山区不同的干旱河谷地段土壤和植被退化途径、退化特征和退化过程不同,开发和治理途径与方式也应当不同。     

黄土丘陵区不同植被恢复模式对沟谷地植物群落生物量和物种多样性的影响

对黄土丘陵区3个不同植被恢复模式沟谷地植被群落的生物量和物种多样性特征进行样方调查,统计分析了不同植被恢复模式沟谷地植物群落的盖度、生物量、物种多样性、植物种群相似系数。调查共记录植物82种,隶属32个科;其中,乔木植物5科,6种;灌木植物8科,11种。经过20 a左右的植被恢复重建,不同植被恢复模式沟谷地的植被群落均呈现良好演替趋势;人工植被柠条灌丛和刺槐林恢复模式对沟谷地草本层盖度和群落枯落物盖度及生物量方面作用效果较好;而天然草地对沟谷地草本层生物量方面作用效果较好;沟谷地物种多样性指数表现出人工植被恢复模式效果优于自然恢复,而且人工柠条灌丛植被恢复模式优于人工刺槐林植被恢复模式。柠条灌丛沟谷地不同坡位植物种群相似系数较高,而刺槐林沟谷地和天然草地沟谷地不同坡位植物种群相似系数略低;沟谷地的种群相似系数在沟坡上部略高于沟坡下部和沟底,东坡略高于西坡。人工植被建设可以促进黄土丘陵区沟谷地的植被恢复进程。论文建议在今后黄土丘陵区沟谷地人工植被建设过程中,需要加大乡土树种的引入、提高树种的多样性、合理树种的空间配置和注意灌/乔树种的比例。     

马兰黄土中与三氮有关的微生物的分布及其反硝化能力

选择关中盆地马兰黄土为研究对象,采用平板菌落计数法研究了与三氮转化有关的微生物在0～9 m剖面上的垂直分布.结果表明,剖面上氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌、固氮菌分别为克土106～1010、101～103、103～108、103～105个.在试验区剖面7 m处的土壤中存在着反硝化菌富集区,数量达克土108个.对此层位土壤进行了反硝化能力实验,结果表明,马兰黄土反硝化作用最适宜温度为22 ℃和37 ℃,碳源的存在可大大提高反硝化速率,但改变碳氮比对反硝化速率影响不大.在15 ℃、无外界供给碳源、硝酸根初始质量浓度为56 mg/L情况下,反硝化菌对硝酸根的降解作用符合方程y=-2.682 8x 60.979,回归系数R=0.960 9.该反硝化菌富集区的存在为研究包气带中三氮转化提供了重要信息.     

黄土高原住区生活垃圾处理与资源化研究

以延安市为示范点对黄土高原住区生活垃圾的处理与资源化进行了研究。在对目前延安市生活垃圾特点和处理与资源化现状进行调查和分析的基础上 ,提出了以垃圾分类收集为关键 ,分别进行卫生填埋和焚烧的生活垃圾处理系统 ,并对卫生填埋和焚烧工艺的重要部分进行了设计     

黄土丘陵沟壑区小流域植被恢复对土壤稳定入渗的影响

经过20多年的退耕还林还草和封禁措施,纸坊沟流域植被得到良好恢复,并对土壤产生正面影响。流域内11种主要植物群落下以及不同生活型下土壤稳定入渗速率均有显著差异,其中灌木和草本群落下土壤稳定入渗速率较大,乔木林下较小。土壤稳定入渗速率与其影响因子之间存在相关关系,其中土壤稳定入渗速率与土壤容重、土壤总孔隙度及土壤活性孔隙度存在极显著的相关关系;与枯枝落叶层厚度也有一定的相关关系;还与土壤水稳性团聚体重量百分含量、土壤有机质含量有一定的相关关系。结果表明,黄土丘陵沟壑区进行植被建设选择灌草群落较好,天然群落可优先选择铁杆蒿、茭蒿、长芒草和白羊草等,人工灌木群落可优先选择柠条等。由于该区属森林向草原的过渡区,尽管也能种植刺槐等乔木树种,但营造乔木林应考虑林灌草隔带混交和垂直配置,并注意微地形的影响。