黑河上游山地青海云杉林土壤有机碳特征及其影响因素

以黑河上游祁连山中段青海云杉林为研究对象,分析了不同林区云杉林表层(0~20 cm)土壤有机碳的分布特征及其与气候因子、植被特征和土壤特性的关系。结果表明：祁连山中段3个林区青海云杉林表层土壤有机碳含量为寺大隆林区[(9.38±0.72)%]>西水林区[(7.81±0.43)%]>大河口林区[(6.06±0.30)%],土壤有机碳含量平均值为(7.41±0.28)%,变异系数为37.9%。土壤有机碳含量与海拔、土壤含水量、土壤全氮呈显著正相关关系,而与土壤pH值呈显著负相关关系。经主成分分析表明,海拔和土壤pH值是影响土壤有机碳含量的第一主成分,土壤全氮是第二主成分,云杉林密度是第三主成分,累计解释率为72.47%。     

祁连山中段青海云杉林土壤肥力质量评价研究

以祁连山排露沟流域青海云杉林为研究对象,研究了海拔梯度上土壤肥力因子的分布特征及变化规律,并运用主成分分析法对青海云杉林土壤肥力状况进行了评价。结果表明：（1）研究区土壤呈碱性,pH值均大于8.0;高海拔地区（3 300 m）含水量达到过饱和状态,各土层含水量均大于100%;随海拔升高,全氮含量呈增大趋势,全钾含量呈减小趋势,而全磷含量呈先减小后增大趋势;不同海拔梯度速效磷含量差异不显著（P>0.05）,海拔3 300 m处速效钾含量显著高于其他海拔段（P<0.05）。（2） 不同海拔梯度下土壤有机质、全氮、全磷、全钾、速效磷和速效钾含量都有明显的“表聚效应”,其中3 300 m处0~10 cm土层有机质含量高达325.93 g·kg^-1,是本海拔段其他土层的1.6~1.8倍,是同土层其他海拔段的1.3~2.0倍。（3） 土壤肥力因子间关系密切,土壤含水量与有机质、全氮呈极显著正相关关系,与土壤容重、pH和全钾呈极显著负相关关系,土壤养分含量之间存在不同程度的显著正相关关系。（4） 不同海拔梯度土壤肥力质量为：3 300 m>3 200 m>3 100 m>3 000 m>2 900 m。     

祁连山北坡土壤特性与植被垂直分布的关系

祁连山垂直植被带沿海拔从低到高依次为荒漠草原带、干性灌丛草原带、山地森林草原带、亚高山灌丛草甸带、高山寒漠草甸带,在这些植被带上选择典型的植被类型设置样地,采用半微量凯氏、氢氧化钠-钼锑抗比色法、CaCO3分子式求法、土壤烘干法、环刀法等方法进行土壤特性相关因子调查分析.结果表明:1.荒漠草原带土壤有机质含量只有1.65％,全氮量和全磷量分别是0.14％和0.089％,含量最少,而干性灌丛草原带、山地森林草原带、亚高山灌丛草甸带土壤有机质含量相差不大,都在10％～12％之间变动.2.青海云杉林、高山灌丛林、祁连圆柏林、低山灌丛、牧坡草地、无林地其下0 ～60 cm的土壤容重依次增大,从0.53 g/cm3增大到1.02 g/cm3.相应地,其下土壤孔隙度依次减小,从72.64％减小到48.11％.3.祁连山北坡不同土壤类型上的优势种数量随海拔升高呈先逐渐增加而后逐渐减少,即呈倒U型分布趋势.了解和掌握土壤特性和植被垂直分布之间的响应关系,可为植被恢复提供科技支撑.     

念青唐古拉山东南坡高寒草原生态系统表层土壤有机碳分布特征及影响因素

对念青唐古拉山东南坡高寒草原生态系统表层(0~20 cm)土壤有机碳分布特征进行研究,结果表明:有机碳密度平均为5.002 8±1.103 7 kg/m2,变异系数21.96%;在拔4421~4598 m内,随海拔升高表现增加→减少→增加的分布特征;与地上及10~20 cm土层生物量、20~30 cm含水量、土壤有机质、速效N、全N和全P含量呈显著正相关,与20~40 cm容重呈显著负相关。影响其的第1因子是植被盖度、地上生物量、20~30 cm地下生物量和20~30 cm含水量,第2因子是0~20 cm和20~40 cm容重及全P量,第3因子是有机质含量和速效N含量,第4因子是0~10 cm地下生物量,累计贡献率92.83%。     

橡胶-大叶千斤拔复合生态系统中的植物生长与土壤水分养分动态

对橡胶-大叶千斤拔复合生态系统和橡胶纯林进行连续3 a的对比观测研究,结果表明在橡胶林里种植大叶千斤拔能促进橡胶生长,橡胶平均基径、平均胸径和平均树高分别比橡胶纯林高出11.0%、9.62%和3.78%.与橡胶纯林相比.混作后土壤含水量的季节变化较为缓和且旱季含水量较高;且0～10 cm和10～30 cm的土壤容重每年分别约下降0.03 g/cm3和0.01～0.02 g/cm3.随着种植年限的增加,土壤中有机质、全氮、全磷、全钾含量都呈现出先降后升的趋势,而在对照中土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量均呈现不断下降的趋势.表明混作后植物的生长及土壤养分状况比橡胶纯林都有所改善.     

青藏高原东缘红原地区三种不同草甸土壤活性碳特征

采用野外调查和室内分析结合的方法研究了青藏高原东部高寒草甸土壤活性碳含量特征,结果表明,在选取的浅丘山地灌丛、浅丘山地草甸、以及丘前阶地草甸三块样地中,活性碳沿土壤剖面整体呈下降趋势,中间有不同程度的波动.浅丘山地草甸土壤活性碳含量变化于8.19～17.41 mg,/g,浅丘山地灌丛变化于8.66～17.62mg/,g,丘前阶地草甸变化于9.63～17.68 me/g,浅丘山地草甸变化幅度为52.96%>浅丘山地灌丛(50.85%)>丘前阶地草甸(45.53%),三者间差异不显著.有机碳活度最大值都不是出现在最表层,浅丘山地草甸最高值为,0.395,出现在10～15 cm;浅丘山地灌丛和丘前阶地草甸最高值分别为0.407和0.435,出现在25～30 cm.     

贺兰山西坡不同海拔梯度上土壤氮素矿化作用的研究

采用封顶埋管法对贺兰山西坡不同海拔梯度上土壤铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)以及Ｎ净矿化速率进行了研究。结果表明：①在海拔1 370～2 940 m的范围内,土壤铵态氮和硝态氮含量随海拔高度的降低而降低。②土壤N净矿化速率随海拔高度的降低呈现出明显的“V”字型变化规律,在海拔2 940 m 处最高（平均为0.272 mg·kg-1·d-1）,在海拔2 100 m处最低（平均为0.001 mg·kg-1·d-1）,之后又随海拔高度的降低而上升,在海拔1 370 m处达到0.136 mg·kg-１·d-１的水平。③回归分析显示,土壤矿化氮含量（NH+4-N +NO-3-N）与土壤含水量、全氮、有机质、群落中植物密度、地上生物量呈极显著正相关,与土壤容重、pH值呈极显著负相关。但土壤N净矿化速率与土壤含水量、全氮、有机质、容重、pH值之间却没有相关性。     

祁连山青海云杉(Picea crassifolia)林浅层土壤碳、氮含量特征及其相互关系

为阐明祁连山青海云杉(Picea crassifolia)林分布带对其土壤碳、氮含量的影响,以分布在祁连山东段和西段的典型青海云杉林为研究对象,通过野外取样和室内分析,论述了青海云杉林浅层土壤碳、氮含量特征及其相互关系。结果表明:(1)祁连山东、西段土壤剖面有机碳含量均随土壤深度的增加而减小,但不同土层差异显著性不同,0~40cm含量分别为73.57±17.17g·kg-1和45.85±11.93g·kg-1;东、西段土壤剖面有机碳储量没有明显的变化规律,0~40cm有机碳储量分别为205.51±39.44t·hm-2和134.93±25.80t·hm-2。(2)祁连山东、西段土壤全氮含量随土层深度变化和不同土层差异显著性变化规律同土壤有机碳含量,0~40cm全氮含量分别为4.56±0.88g·kg-1和2.81±0.66g·kg-1;东、西段土壤全氮储量亦同土壤有机碳储量变化规律,0~40cm储量分别为12.77±2.08t·hm-2和8.38±1.56t·hm-2。(3)祁连山东、西段土壤剖面不同土层C/N比差异显著性变化规律相同,其C/N值分别为15.92±1.24和16.10±2.07;C/N比值大小主要取决于有机碳含量;线性分析表明,土壤有机碳与全氮含之间呈极显著的正相关关系,可用乘幂曲线模型Y=aXb较好地描述(p0.01)。上述研究结果可为祁连山水源涵养林建群种青海云杉林的经营和管理提供理论依据和数据支撑。     

广西土壤有机质空间变异特征及其影响因素研究

基于广西第二次土壤普查的270个土壤剖面资料,结合1∶50万数字化土壤类型图、土地利用类型图和气象监测数据等资料,利用地统计学和逐步回归分析等方法对广西表层土壤有机质空间变异特征及其影响因素进行了探究。结果表明：广西表层土壤有机质平均含量为3.11±2.19%,变异系数为70.72%,空间分布呈北高南低的趋势。广西表层土壤有机质空间分布受到自然和人为因素的共同影响,土壤类型、成土母质、海拔、土地利用、气候和坡度6个环境因子对全区土壤有机质含量变异的综合解释能力为47.9%。其中,土壤类型是最重要的影响因素,能独立解释其变异的36.0%,海拔和成土母质分别能独立解释28.5%和15.8%。气温对广西土壤有机质空间分布的影响比降水量更加显著,从而造成了广西土壤有机质整体呈南低北高的趋势。同时,土壤有机质对气温的敏感性在一定程度上受到降雨量的制约。此外,研究区农业耕作管理等因素对土壤有机质的影响也不容忽视。     

天山北坡三工河流域中山带森林发育与气候土壤的关系

开展干旱区山地森林发育状况及其土壤因素影响的分析,对干旱区乃至全球山地森林带的成因研究具有重要的理论意义。以天山北坡三工河流域为研究区,主要利用森林调查与遥感影像数据,确定该流域森林带的分布状况,并结合流域气象与土壤采样数据,重点分析气候土壤因素对森林发育的影响。结果表明:1.该流域森林带位于海拔1 510～2 720 m,胸径与树高随海拔增加呈双峰曲线;其中胸径两个峰值分别位于约海拔2 000 m与2 550m,而树高峰值分别为海拔2 100 m与2 600 m,均稍高于胸径的峰值海拔高度;2.在森林带内,年均温随海拔高度增加呈线性下降趋势,最冷月均温(1月)则表现先增加后减小趋势;与其他地区相比,该流域高山林线年均温较高,最冷月均温相差较大,而最热月均温差异不明显;年降水量呈先增加后减小的趋势,且在海拔2 000 m左右达到最大值。土壤属性随海拔递增呈规律性的变化趋势:森林带内海拔约2 000～2 700 m树木发育较好,其有机质、全磷及全氮含量较高;CaCO3,pH值及电导率最小值与海拔2 000 m的最大降水带恰好吻合;土壤A层(0～10 cm)有机质、全磷及全氮含量与B(10～30 cm)、C(>3...     

三峡水库消落带优势草本植物对土壤氮磷的吸收富集特征

三峡水库消落带春夏出露,植物生长茂盛,可能拦蓄提取大量库区营养盐,研究消落带植物对氮磷养分的富集特征及其种间差异将为三峡消落带高效截污植被的筛选与重建提供重要基础数据。本文通过三峡水库消落带实地调研,采集典型草本植物,测定生物量和养分含量,计算富集系数和养分累积吸收量,从生态计量角度分析种间差异。结果表明,(1)三峡水库消落带优势植物主要为草本植物,优势草本植物有苍耳、青蒿、籽粒苋、铁线蕨、鬼针草、水蓼、稗草、空心莲子草、狗牙根、牛鞭草等。地上生物量的种间差异显著,苍耳和青蒿的地上生物量最高,铁线蕨地上生物量最低。(2)不同种类草本植物的氮磷吸收富集能力差异显著,苍耳和水蓼的氮富集系数最高;狗牙根和青蒿对磷的富集系数最高,苍耳和青蒿氮磷累积吸收量最高。另据植物对氮磷的富集系数、累积吸收量和其地上生物量,可将消落带草本植物分为5类:强氮磷富集型(苍耳和青蒿)、氮富集型(籽粒苋)、磷富集型(狗牙根)、弱磷富集型(水蓼和空心莲子草)、弱氮磷富集型(稗草、鬼针草、铁线蕨和牛鞭草)。(3)若仅考虑植物对消落带土壤(底泥)的养分吸收,强富集型和富集型植被具有更强的光合吸收提取效率,生态截污能力强,因此,消落带截污植被恢复草本可选苍耳、青蒿、籽粒苋、狗牙根等。     

1992–2015全球耕地时空变化（英文）

人口和人均食物需求的增加对全球耕地产生了显著的影响。利用欧空局提供的精度为300m的最新土地覆被产品,文章分析了1992-2015年全球耕地的时空变化趋势和耕地转化特征。结果显示:1)在1992-2004年间全球耕地面积增长迅速,而在2004-2012年间耕地增长缓慢,2012年后耕地有缓慢减少的趋势。2)在洲尺度上,非洲耕地有一直增长的态势,而其他洲耕地都经历了耕地转型,有先增长后下降的趋势;在收入较高的国家,耕地多有下降的趋势。3)全球耕地增长的热点区域主要分布在亚马逊林地、欧亚大草原和撒哈拉沙漠边缘。全球耕地减少的中心从欧洲转移到亚洲。由于迅速的城市化,亚洲耕地扩张侵占了大量农田。     

太行山区“三生空间”的功能分类与空间分布（英文）

为促进人类、资源、生态、环境、经济和社会的协调发展,科学界定生态、生产和生活空间是关键。太行山区作为华北平原和京津冀地区的生态屏障和水源保障,存在生态环境脆弱、土地利用不合理和人地关系紧张等问题,但其"三生空间"的研究至今仍是空白。因此,本研究以太行山作为研究区,基于多源数据,构建了"三生空间"的功能分类体系,并绘制了生态、生产和生活空间的分布图。结果表明,太行山区生态、生产和生活空间的面积分别为7.84万km^2、5.19万km^2和0.66万km^2,各占全区总面积的57.28%、37.87%和4.85%。其中,生态空间占主导,以林草地为主,主要分布在海拔较高的山地,承载调节和维持生态安全的功能;生产空间以耕地为主,主要分布在海拔较低的平原丘陵和地势低缓的山间盆地,维系域内及域外的生计;生活空间比重最小,多数集中在地势平坦、交通便利的地区,保障人类居住。     

基于遥感指数的中国南亚热带常绿林光合作用季节动态变化研究（英文）

准确监测中国南亚热带常绿林生态系统光合作用动态变化对全球陆地生态系统碳吸收估计及其对气候变化的响应至关重要。涡动协方差技术一直被认为是评估生态系统碳通量最直接的方法,虽然具有较高的时间分辨率,但在空间上有其自身的局限性。近10年,光谱观测和卫星遥感技术在植被生产力监测方面的应用大大提高了对碳通量的时空评估能力。本研究基于长时间序列光谱观测数据,提取叶绿素荧光指数(FRI)和光化学植被指数(PRI),进而评价两个生理遥感指数跟踪亚热带常绿林光合作用季节动态变化的能力。结果表明,传统NDVI指数受光照条件影响较大(R^2=0.88,p<0.001),并呈现出饱和现象,而FRI和PRI指数则能较好地跟踪植物光和功能季节性变化,且在季节尺度上两者受光照条件的影响相对较弱(FRI指数R^2=0.13;PRI指数R^2=0.51);相比PRI指数与光能利用效率(LUE)在午间具有较强的相关性,FRI指数与GPP的相关性则在早上优于午间时段;而这两种相关关系均在植被衰退季优于植被生长季。另外,通过考虑光合有效辐射因子,基于FRI指数监测GPP的能力得到显著提高,R 2从0.22提高到0.69,呈显著正相关关系(p<0.001);同时,在植被衰退季也呈现出更强的相关性(R^2=0.79,p<0.001)。研究成果表明,FRI和PRI两个生理遥感指数能够准确地监测亚热带常绿林光合作用季节动态变化,建议把其引入碳循环模型中以改进区域碳收支估计。     

国家重点研发项目:中国陆地生态系统生态质量综合监测技术与规范研究（英文）

生态质量是指一定时空范围内生态系统要素、结构和功能的综合特征,具体表现为生态系统的状况、生产能力、结构和功能的稳定性、抗干扰和恢复能力。生态系统的质量是我国生态文明建设和生态环境监测的重要内容,多时空尺度观测技术的发展为生态系统质量监测与评价提供了新机遇,但同时也对国家尺度生态要素、生物多样性和生态功能的观测标准与技术规范提出了新的要求。本国家重点研发项目自2017年7月立项以来,围绕国家尺度生态质量监测技术与规范,开展了生态系统网络观测技术规范、台站生态要素监测、区域生物多样性和区域生态功能监测技术与规范的研究,在典型农林草湿地生态系统开展应用示范。项目在生态质量综合监测指标体系构建、生态系统研究网络观测技术、区域生物多样性和区域生态功能监测、基于无人机和机器学习的荒漠植被监测等方面取得了重要进展,促进了生态质量监测技术的发展。我们组织本专辑从不同视野集中系统介绍本项目已取得的生态质量监测技术和评价方法,以期促进生态学及其观测技术的发展。     

未来气候变化情景下横断山北部灾害易发区极端降水时空特征

极端降水是导致气候变化下滑坡、泥石流等山地灾害变化的重要因素。极端降水的时空特征作为气候变化下山地灾害风险的研究热点之一,为滑坡等山地灾害危险性评价和构建山地社会安全空间奠定了重要基础。尤其对于地形复杂、灾害频发的横断山地区,高精度的极端降水时空特征研究有利于优化国土空间,促进当地减轻灾害风险与加强气候变化适应相结合。本研究以横断山北部岷山、邛崃山和大雪山为例,充分考虑区域复杂地形的影响,在全球气候模式降水数据的基础上,采用统计降尺度的方法,获取该区域2010—2060时段的逐日降水数据(空间分辨率1×1km);并充分考虑极端降水可能对物理事件造成的影响,构建包括绝对量指数、频度指数和强度指数的极端降水评价指标体系。研究结果表明,未来气候变化下,研究区极端降水总体呈现增加—减少—增加的趋势,短时极端降水和持续性极端降水的空间分布相对一致。就短时极端降水而言,大部分区域发生50mm以上极端降水事件的次数较多,而研究区中部邛崃山区甚至会发生超过100mm的极端降水事件。持续性事件的分布受地形阻隔作用影响,主要发生在大雪山高山区域和邛崃山区。结合研究区地理环境条件,地质灾害风险在未来气候变化情景下可能增加。     

丘陵区典型小流域地下水化学特征与补给来源分析

川中紫色土丘陵区频发的季节性干旱严重制约区域农村经济和社会可持续发展。地下水是丘陵区农村居民饮用和灌溉的主要水源,但迄今该区域地下水补给循环过程的相关研究报道极少。本研究选取盐亭大兴小流域(480 hm 2)为典型小流域进行综合水文观测与取样,比较了小流域内浅层地下水(2口泉水、14口井水)在不同覆被条件下雨季和旱季的水化学特征(包括D、 18 O)及水岩作用过程,并通过氯离子平衡法和二元混合模型法对比分析区域降水补给地下水规律。结果表明:(1)研究区内浅层地下水水化学类型为HCO 3 ·SO 4-Ca,主要控制因素为岩石风化水解;(2)由地下水同位素峰值响应特征可知该区域浅层地下水对雨季降水补给响应时间约为50~ 85 d;雨季浅层地下水交换作用比旱季强烈;(3)氯离子平衡法受人为干扰较大,计算结果可能偏小,二元混合模型法未包含更多水源,计算结果可能偏大;(4)优化估算结果表明浅层地下水全年接受降水补给率在12%~38%间变化,雨季单次降水补给地下水比例在4.3%~58.0%间变化。本研究通过揭示丘陵区浅层地下水水化学性质变化规律,初步估算了浅层地下水补给来源及比例,可为区域地下水资源评估提供科学基础。     

基于Forest-DNDC的长白山阔叶红松林土壤碳氮温室气体通量的模拟研究（英文）

土壤温室气体排放是土壤与大气之间的温室气体交换的重要途径,但对土壤温室气体排放动态变化的理解和收支水平的估算仍存在较大的不确定性。基于动态箱原位监测的高频、连续土壤温室气体通量数据,本研究初步检验了生物地球化学模型(Forest-DNDC)对长白山阔叶红松林(CBF)土壤CH_4、CO_2和N_2O温室气体通量的模拟效果。结果显示,当前版本的Forest-DNDC可以反演得到土壤温度、土壤湿度和积雪等主要环境要素的总体变化趋势,但是对于环境要素季节变化的准确模拟尚存在较明显偏差,特别是在非生长季节。模拟得到的土壤CH_4通量与监测结果相当接近,并且受到了土壤温度和积雪变化的显著调控。受温度变化的影响,模拟CO_2通量的季节变化与测定值相似,均在夏季达到高峰,但模拟的土壤CO_2排放量明显小于实际测定结果。与监测的土壤N_2O通量在春季冻融期间出现排放高峰的变化显著不同的是,模拟土壤N_2O通量主要受温度变化的影响,其最大值出现在夏季。因此,有必要结合更长时段的土壤温室气体监测数据,进一步优化模型参数与过程,特别是土壤水热传导和温室气体的产生过程等,为模拟改进和生态系统碳氮收支评估,以及从站点到区域的扩展提供支撑。     

盐胁迫对枸杞(Lycium barbarum)叶片生理的影响

枸杞(Lycium barbarum)耐盐碱能力强,在盐渍化土壤中种植枸杞具有一定程度改良土壤的功效。然而对枸杞在不同盐渍生境和不同盐渍化程度下的生理适应基础研究较少。选取扦插的"宁杞5号"一年实生苗为材料,分别在渗透势为-0.48、-0.82、-1.18 MPa下采用单盐(NaCl或Na_2SO_4)和混合盐NaCl+Na_2SO_4进行处理,对比分析不同处理时段内枸杞生理活性的响应。结果表明:随着渗透势降低,叶绿素(Chl)含量呈下降趋势;代表膜脂过氧化程度的丙二醛(MDA)、渗透调节物质脯氨酸(Pro)和可溶性糖(SS)含量明显增加;抗氧化酶系统超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性增加;渗透势为-1.18 MPa盐处理则抑制了过氧化物酶(POD)的活性。相同渗透势的不同盐处理之间,Chl、Pro、MDA和SS含量以及SOD和CAT活性在混合盐处理下或多或少都有增加;随着处理时间的延长,MDA、Pro、SS含量和CAT活性增加。这说明盐渍化程度增加,渗透调节物质和抗氧化酶系统的保护加强;不同盐渍环境下枸杞的生理响应不同,-1.18 MPa下混合盐胁迫相对于单盐影响更大;胁迫时间延长,渗透调节物质的累积增加,枸杞的适应性增强。