黄土高原半干旱区土壤呼吸对土地利用变化的响应

明确土地利用方式变化条件下引起土壤呼吸差异性的因素,对预测黄土区退耕还草条件下土壤碳循环变化有重要意义。基于建立于1984 年的长期定位试验,于2011 年3 月至2012年12 月,利用Li-8100 系统(Li-COR,Lincoln,NE,USA)监测了退耕还草(苜蓿)处理和农田(冬小麦)土壤呼吸季节变化以及土壤表层(0~5 cm)温度和含水量,研究了土地利用变化下土壤呼吸变化特征及其与土壤温度、水分以及有机碳特性之间的关系。结果发现,退耕27 a 来(自1984年麦地转化为苜蓿地),土壤呼吸速率苜蓿地(3.55 μmol·m^-2·s^-1)达小麦地(1.36 μmol·m^-2·s^-1)的2.61 倍,累积呼吸量苜蓿地(981 g·m^-2)达小麦(357 g·m^-2)的2.75 倍。土壤呼吸温度敏感系数(Q₁₀)苜蓿地较小麦地2011 年提高24.5%,2012 年提高2.4%。苜蓿地SOC含量(10.5 g·kg^-1)较小麦地(6.5 g·kg^-1)提高61.5%,微生物量碳(204 mg·kg^-1)较小麦地(152 mg·kg^-1)提高34%,0~5 cm土壤水分含量同期高于小麦地,但二者土壤温度差异不显著。土壤水分、SOC、微生物量碳等是造成二者呼吸差异的因素。     

不同经营年限对柑橘果园土壤有机碳及其组分的影响

土壤有机碳库是全球碳循环的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。果园是我国重要的土地利用类型之一,果园面积占我国土地总面积的1.15%。因此,研究果园土壤有机碳库的演变规律,对于准确评估我国陆地生态系统的固碳潜力具有重要的科学意义。利用时空替代和物理、化学分组的方法比较研究不同经营年限对柑橘果园土壤有机碳库及其组分的影响,旨为果园土壤固碳增汇机理研究提供科学依据。利用时空替代法和物理化学分组的方法比较研究经营年限对柑橘果园土壤有机碳库及其组分的影响。结果表明：50年代柑橘果园0~20 cm和20~40 cm土层颗粒有机碳和轻组有机碳含量分别比80年代柑橘果园提高了9.6%和23.60%、2.57%和3.63%,其中对0~20 cm土层的影响显著高于20~40 cm,说明果园经营干扰对土壤活性有机碳的影响随着土层的加深而降低。50年代柑橘果园0~20 cm土层土壤有机碳含量比80年代果园提高27.2%,可溶性有机碳提高20.1%,微生物生物量碳提高5.3%;50年代柑橘园0~100 cm土层有机碳储量比80年代柑橘园提高30.3%,但50年代柑橘园的土壤颗粒有机碳、轻组有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳占总有机碳的比率均低于80年代柑橘园,说明当种植年限超过30年后,随着种植年限增加,果园土壤有机碳质量存在退化的风险。     

江河源区主要自然生物资源概述

广袤的草地、特有的高寒湿地以及丰富而有又独特的生物多样性是江河源区重要的自然生物资源。草地占江河源区总土地面积的84.53%,是源区畜牧业经济发展的基础,同时也是长江、黄河和澜沧江三大江河的源头区域,为江河中、下游地区生态环境稳定和经济持续发展提供无可替代的服务。江河源区是世界上海拔最高的高寒湿地主要分布区,湿地总面积达8 000 km2。江河源区独特的生态环境孕育了种类繁多的特有动、植物种类,源区约有哺乳动物、鸟类和鱼类133、249和219种,牧草植物、药用植物、食用植物和观赏植物约800、808、80和400种,是世界海拔最高的生物多样性集中分布区。然而,由于超载放牧、盲目采挖、盗猎等不合理的开发和利用以及气候变化等诸多因素的综合影响,江河源区草地生态系统退化、高寒湿地萎缩、生物多样性锐减等生态环境危机不断加剧。正确权衡江河源区自然生物资源的短期经济价值及其所拥有的巨大生态公益和潜在开发价值,科学决策,保护江河源区自然生物资源迫在眉睫。     

基于微藻养殖的沼液资源化利用与高价值生物质生产耦合技术研究

综述了微藻培养技术研究进展,并分析了沼液作为资源制备微藻生物质可行性,提出了沼液资源化利用与高价值生物质生产耦合工艺技术系统。结果表明,沼液预处理技术、目标藻种筛选技术、微藻规模化培养技术和藻渣高值利用技术是耦合系统的四大关键技术。基于微藻培养技术,该耦合系统促使沼液处理系统从"处理工艺"向"生产工艺"转化,实现了多元功能耦合,即沼液除磷脱氮耦合氮磷回收,沼液净化处理耦合生物能源生产以及CO2的固定耦合沼气净化。     

不同植被恢复模式沟谷地植被-土壤系统耦合关系评价

植被和土壤的耦合协调关系是沟谷地植被恢复进入良性演替发展阶段的重要标志。研究通过建立9个植被因子和11个土壤因子的2级层次指标体系,采用层次分析法确定各因子的权重,构建沟谷地植被-土壤系统耦合协调模型。结果表明：沟谷地经过20多年的植被恢复,不同植被恢复模式沟谷地的植被-土壤系统发展趋势均处于中级协调发展水平上;其中,刺槐林沟处于中级发展模式水平植被土壤同步型,柠条灌丛沟和天然草地沟为中级发展模式水平土壤滞后型;逐步回归线性分析表明,不同植被属性或土壤属性对其产生重要影响的环境因子（植被群落或土壤条件）存在差异。黄土丘陵区不同植被恢复模式沟谷地植被-土壤系统耦合协调关系存在一定差异,这可能与植物群落优势种的生物学特性密切相关。     

围栏封育在伊犁昭苏盆地退化草地生态恢复中的应用

目前新疆伊犁地区草地退化、生态环境恶化,严重影响到伊犁州区域的经济发展和生态安全。本文以伊犁昭苏盆地昭苏马场春秋草场围栏封育区为研究区,定量分析围栏封育技术对退化草场恢复作用及其机制,以期发现恢复程度与封育时间的相关关系。结果得出围栏封育后优良牧草增产幅度大,两年围栏分别比一年围栏和不围栏增产262．95kg/hm^2和7723．5kg/hm^2。围栏封育两年后的草地适做放牧利用,而围栏封育一年适做打草场利用。     

鄱阳湖草滩湿地植物群落响应水位变化的周年动态特征分析

水位变化影响湿地水生植物群落的初级生产力、物种多样性及群落结构. 鄱阳湖作为我国最大的吞吐型、季节性浅水通江湖,其水位季节性变化显著. 通过对2009—2010年鄱阳湖3个水情期(丰水期、平水期、枯水期)的湖泊生态学调查,分析水位波动对鄱阳湖植物群落及植物的影响特征. 结果表明:丰水期鄱阳湖高水位导致草滩湿地植被被完全淹没,潜水型湿生植物受高水位胁迫,多采取休眠或耐受的生存策略度过不利时期. 该时期沉水和浮叶植物占优势,优势种为竹叶眼子菜、微齿眼子菜、苦草、轮叶黑藻、金鱼藻和荇菜.2009年枯水期鄱阳湖低水位创历史新低且提前近1个月到来,湖洲滩地的湿生植被也提前近1个月萌发,洲滩以虉草、灰化苔草、蒌蒿、水蓼、千金子和蓼子草占优势,中高位草滩以中生-湿生植物类群占优势. 平水期鄱阳湖洲滩部分被淹没,形成较明显水位梯度,优势湿生植物苔草属植物和虉草的地上部分生物量在水位梯度上变化显著.      

天山北坡典型荒漠草地退化特征及其成因

以天山北坡典型荒漠草地为研究对象,利用"点-线-面"的方法,结合景观生态学的原理,以人类活动频繁的城市和农业为主要研究点,设置横竖样带分析典型荒漠草地19 a间的动态变化,进而从自然社会因子角度探讨荒漠草地退化成因。结果表明:1990-2008年间,研究区域荒漠草地面积急剧下降,而农业及其它用地面积增加。同时,荒漠草地覆盖度也明显下降,特别是中覆盖度和高覆盖度草地植被变化较大。从自然因素和社会因素角度分析草地退化原因,起主导作用的是人类的活动和不合理的资源利用导致草地面积减少、覆盖度降低。因此,通过对天山北坡草地退化特征及其成因分析的研究,以期为合理利用、科学管理天然草地提供理论基础。     

Modelling above-ground herbage mass for a wide range of grassland community types

Whereas it is recognized that management of plant diversity can be the key to reconciling production and environmental aims, most grassland models are tailored for high-value grass species. We proposed to adapt a mono-specific grass model to take into account specific features of species-rich permanent grasslands, especially over the reproductive phase. To this end, we used the concept of plant functional type (PFT), i.e. the grouping of plant species according to plant traits determined by the response of plant species to different management practices (land use and fertilization) and characterizing of agronomic properties of the corresponding species. In the model, weather and nutrient availability act upon rates of biophysical processes (radiation capture and use, plant senescence). These rates are modified over times due to PFT-specific parameters determined experimentally which represent the different strategies of plant species regarding growth. The integration of these parameters into the model made it possible to predict herbage biomass accumulation rate under different management practices for a wide range of plant communities differing in their PFT composition. The model was evaluated in two steps, first by analyzing separately the effects of PFT and an indicator of nutrient availability on herbage accumulation and then by conducting a sensitivity analysis. It was validated using two independent datasets; a cutting experiment running over the whole growing season to examine the consistency of the model outputs under different cutting regimes, and a monitoring of meadows and pastures in spring over a whole growth cycle to assess the model’s ability to reproduce growth curves. Although a good fit was observed between the simulated and observed data, the few discrepancies noticed between field data and predicted values were attributed mainly to the potential presence of non-grass species. More specifically, we noticed that nutrient (mainly nitrogen) availability is the main driver of plant growth rate, and that PFT determines the times at which this rate changes in relation to the phenological characteristics of species present. We concluded that integration of the PFT concept into the initial mono-specific growth model is especially suited to evaluating the consequences of management practices on species-rich permanent grasslands to meet feed production targets.     

The dynamics of shifting cultivation captured in an extended Constrained Cellular Automata land use model

This paper presents an extension to the Constrained Cellular Automata (CCA) land use model of White et al. [White, R., Engelen, G., Uljee, I., 1997. The use of constrained cellular automata for high-resolution modelling of urban land-use dynamics. Environment and Planning B: Planning and Design 24(3), 323–343] to make it better suited for modelling the dynamics of shifting cultivation. In the extended model the time passed since the last land use transition of a location is a factor of its land use potential. The model can now account for the gradual decrease in soil fertility after an area of forest has been cleared for cultivation and also capture the process of regeneration once the plot is fallowed. The model is applied for the Ruhunupura area of Sri Lanka where chena, a particular practice of shifting cultivation, is a common land use that dominates the landscape dynamics. The model is calibrated for the period 1985–2001 and the results are assessed in terms of location to location overlap as well as structural similarity at multiple scales. These results give confidence in the representation of land use dynamics for the main land use classes. On the basis of a long term scenario run for the period 2001–2030, it is verified that the model captures stylized facts related to chena dynamics, in particular shortening fallow periods and increasingly long cultivation periods of chena, as a result of increasing land use pressure.