基于模型模拟的中国秸秆还田固碳潜力空间格局分析（英文）

农作物秸秆还田作为农田土壤和养分管理的推荐做法之一,对于土壤有机碳(SOC)固定和CO_2减排具有重要意义。本研究利用环境政策综合气候模型(EPIC)模拟了4种作物秸秆还田情形下2001年至2010年中国农田表层土壤有机碳变化及其空间格局。模拟结果显示,秸秆完全移除(CR0%)下的土壤有机碳损失为28.89 Tg yr^–1,当前30%的秸秆还田(CR30%)能够减缓22.38 Tg C yr^–1的碳损失。若秸秆还田率从30%提高至50%(CR50%)乃至75%(CR75%),中国农田表层土壤将变为净碳汇。中国农田表层土壤固碳潜力在CR50%和CR75%情形下分别可达25.53 Tg C yr^–1和52.85 Tg C yr^–1,且在不同农业区存在空间异质性。单位面积土壤固碳潜力在西北和华北地区最高,而华东最低。华北地区具有最高的区域固碳潜力。在这十年间,CR50%和CR75%情形下增加的土壤表层有机碳相当于减少了1.4%和2.9%的中国CO_2排放总量。总之,我们建议鼓励我国农民将原本直接焚烧或用作家用燃料的秸秆返还田间以改善土壤性质和减缓大气CO_2增加,尤其是华北地区更应推行这一举措。     

开垦对荒漠土壤微生物群落结构特征的影响

以古尔班通古特沙漠南缘典型流域（玛纳斯河、吉木萨尔河、三工河、四工河、水磨河）的绿洲农田与毗邻荒漠土壤为研究对象,采用磷脂脂肪酸（PLFA）方法分析不同开垦年限的土壤微生物生物量、群落结构、多样性变化特征。结果表明：荒漠开垦后,土壤微生物总PLFA含量、真菌PLFA、细菌PLFA、革兰氏阳性菌（G⁺）和革兰氏阴性菌（G^-）PLFA含量均显著增加。荒漠开垦5 a内,细菌PLFA与G^-PLFA增长更强烈,使得真菌PLFA/细菌PLFA比值降低了48%,G⁺PLFA/G^-PLFA比值（革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的PLFA比值）降低了67%。但随着开垦年限的延长,这两个比值没有显著变化,表明与开垦年限相比,荒漠的开垦行为对土壤微生物群落结构有着更加强烈的影响。随着开垦年限的增加,土壤微生物群落多样性总体呈上升趋势。虽然荒漠在开垦50 a后多样性指数略有下降,但仍远高于荒漠土壤。土壤微生物总PLFA含量和大部分菌群PLFA含量与土壤电导率显著负相关,与全氮和有机碳显著正相关。荒漠在开垦过程中灌溉增加了土壤水分且降低了土壤盐分,全氮和有机碳含量增加,这些改变是土壤微生物群落变化的主要原因。荒漠开垦有助于提高土壤微生物PLFA含量、改善土壤微生物的群落结构、丰富土壤微生物群落多样性,有利于土壤质量的提高。     

氮和枯落物添加对闽江河口湿地土壤CO_2释放的影响

土壤CO_2释放是土壤碳转化的关键过程。氮(N)添加及植物枯落物的分解对湿地土壤CO_2释放速率有显著影响,在全球大气CO_2浓度和气候变化中具有重要作用。本研究选取闽江河口湿地土壤为研究对象,通过24 d的短期培养实验,研究不同氮浓度和不同枯落物添加对闽江河口湿地土壤CO_2释放速率的影响。结果表明:(1)短叶茳芏(Cyperus malaccensis)和互花米草(Spartina alterniflora)两种植物枯落物添加处理显著促进了湿地土壤CO_2释放速率(P0.05),也显著增加了闽江河口湿地土壤溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和pH(P0.05)。两种枯落物添加处理下,培养初期(0～9 d)枯落物可溶性有机碳快速释放和pH升高可能是导致土壤CO_2释放峰值时间提前的主要因素。(2)枯落物添加后不同浓度氮输入对湿地土壤CO_2释放速率均具有显著影响(P0.001),但两种枯落物对土壤CO_2释放速率的影响并无显著差异(P0.05)。土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)的变化是影响不同枯落物在氮添加后培养前、后期土壤CO_2释放差异的重要原因。     

有机肥和无机肥对土壤微生物群落影响的整合分析（英文）

为了研究土壤微生物群落对肥料响应的一般趋势,采用整合分析方法综合了与无机和有机肥料添加对土壤微生物群落影响有关的观察结果(N:氮;P:磷;NP:氮和磷;PK:磷和钾:NPK:氮磷钾;OF:有机肥;OF+NPK:有机肥和氮磷钾)。PK、NPK、OF和OF+NPK的添加分别使总磷脂脂质脂肪酸(PLFA)增长了52.0%、19.5%、334.3%和58.3%。NP、OF和OF+NPK的添加分别使真菌增加了5.6%、21.0%和8.2%。NP,NPK和OF的添加分别使细菌增加6.4%、9.8%和13.3%。NP和NPK添加分别使放线菌增加7.0%和14.8%。硝酸铵添加减少了革兰氏阴性菌(G–)。氮添加增加了农田中总PLFA、细菌和放线菌,减少了森林中的细菌和真菌,以及草地中的F/B比值。氮磷钾添加增加了森林而不是农田中的总PLFA。氮的添加速率与氮的添加对革兰氏阳性细菌(G+)和G–的影响呈正相关。因此,不同肥料对土壤微生物群落的影响可能不同。有机肥料比无机肥料对土壤微生物群落具有更大的积极作用。肥料对土壤微生物群落的影响因生态系统类型而异。氮添加对土壤微生物群落的影响与氮添加形式和氮添加速率有关。     

氮添加降低了半干旱草原土壤呼吸但未改变其温度敏感性

半干旱生态系统土壤呼吸(Rs)对氮添加的响应机制仍有待探索。本研究在中国半干旱草原设置不同氮添加水平(0、2、4、8、16、32 gN m-2 yr-1),测定土壤呼吸速率、土壤温湿度、微生物磷脂脂肪酸、土壤理化性质与地上生物量等指标,探讨氮添加对土壤呼吸及其温度敏感性(Q10)的影响。结果表明:氮添加显著增加了土壤可溶性有机碳(DOC)和无机氮(IN)的含量,降低了土壤pH值,对地上生物量(ABM)无显著影响。氮添加降低了磷脂脂肪酸(PLFAs)的总量,降低了真菌细菌比(F:B),提高了革兰氏阳性阴性菌比(G+:G–)。氮添加显著降低了土壤呼吸,N2、N4、N8、N16和N32处理下的土壤呼吸分别比对照N0变化了–2.58%、14.86%、22.62%、23.97%和19.87%,结构方程模型表明,氮添加通过降低PLFAs总量和改变微生物组成降低土壤呼吸。氮添加对温度敏感性(Q10)、土壤总有机碳(TOC)和总氮(TN)的影响均不显著,表明氮添加减轻了土壤碳的损失,且不会改变全球变暖背景下土壤有机碳矿化的潜力。     

氮添加降低了半干旱草原土壤呼吸但未改变其温度敏感性（英文）

半干旱生态系统土壤呼吸(Rs)对氮添加的响应机制仍有待探索。本研究在中国半干旱草原设置不同氮添加水平(0、2、4、8、16、32 gN m~(-2) yr~(-1)),测定土壤呼吸速率、土壤温湿度、微生物磷脂脂肪酸、土壤理化性质与地上生物量等指标,探讨氮添加对土壤呼吸及其温度敏感性(Q_(10))的影响。结果表明:氮添加显著增加了土壤可溶性有机碳(DOC)和无机氮(IN)的含量,降低了土壤pH值,对地上生物量(ABM)无显著影响。氮添加降低了磷脂脂肪酸(PLFAs)的总量,降低了真菌细菌比(F:B),提高了革兰氏阳性阴性菌比(G+:G–)。氮添加显著降低了土壤呼吸,N2、N4、N8、N16和N32处理下的土壤呼吸分别比对照N0变化了–2.58%、14.86%、22.62%、23.97%和19.87%,结构方程模型表明,氮添加通过降低PLFAs总量和改变微生物组成降低土壤呼吸。氮添加对温度敏感性(Q_(10))、土壤总有机碳(TOC)和总氮(TN)的影响均不显著,表明氮添加减轻了土壤碳的损失,且不会改变全球变暖背景下土壤有机碳矿化的潜力。     

基于30m归一化植被指数的近30年三江源高寒草地植被时空变化及气候影响研究（英文）

植被长期变化及其对气候变化的响应一直是生态学研究的热点。本研究应用前期基于Landsat数据融合得到的青藏高原三江源区1990–2018年近30年30 m空间分辨率归一化植被指数(NDVI),以Theil-Sen中值法和线性回归,分析了近30年高寒草地时空变化及气候变化影响。结果表明：(1)研究区NDVI呈从东南到西北逐渐降低的空间格局,全区平均NDVI为0.39,其中澜沧江源NDVI最高(0.43),其次是黄河源(0.38)和长江源(0.23)。(2)研究期间,全区NDVI以0.0031yr^–1的速率呈上升趋势(R²=0.62,P<0.01),后期(2005–2018年)增长速度为0.00649 yr^–1(R²=0.71,P<0.01),是前期(1990–2005年间)速率0.00284 yr^–1(R²=0.31,P<0.01)的近2.3倍,说明后期(2005–2018年)植被变绿加速,且不同流域间增速在2.3至63倍间。(3)NDVI...     

长期不同氮添加条件下内蒙古典型草原土壤呼吸动态特征及其影响因素（英文）

为了探讨不同氮(N)添加条件下内蒙古典型草原土壤呼吸(Rs)动态特征及其影响因素。我们选取内蒙古典型草原样地,设置不同氮添加水平(0、2、4、8、16、32 g m~(–2) yr~(–1)),测定土壤呼吸及土壤温、湿度,土壤养分。结果表明:(1)氮添加不改变土壤呼吸的动态变化规律,其日动态与季节动态均呈单峰曲线;(2)氮添加降低了生长季的土壤呼吸,N2、N4、N8、N16和N32处理下的Rs分别比对照N0降低了24.00%、21.93%、23.49%、30.78%和28.20%,然而非生长季各个月份的土壤呼吸在不同氮梯度下均无显著差异;(3)土壤呼吸与土壤温度、湿度均呈显著正相关,温度和湿度分别可解释土壤呼吸速率的72%–97%变异和74%–82%变异。不同氮添加处理的土壤呼吸温度敏感性Q_(10)在2.27–4.16之间,除N8处理下土壤呼吸Q_(10)值略高于对照,其它氮添加水平均降低了Q_(10)。     

施肥对橡胶人工林土壤呼吸、土壤微生物生物量碳和土壤养分的影响

为探讨施肥处理对橡胶人工林的影响,对施用氮、磷化肥处理(对照:CK;N1:100 kg Nha-1;N2:200 kg Nha-1;P:75 kgPha-1)对橡胶林土壤呼吸、微生物生物量碳和养分的影响进行为期1 a的研究。结果表明:土壤呼吸的季节变化基本上呈单峰曲线,土壤呼吸速率在雨季(平均为2.77μmol CO2m-2s-1)大于旱季(平均2.55μmol CO2m-2s-1);台地土壤呼吸受测定前降水影响明显,呈显著负相关(按CK、N1、N2和P排列相关系数分别为-0.757、-0.630、-0.659和-0.586),而边坡土壤呼吸与土壤温度有极显著正相关(按CK、N1、N2和P排列相关系数分别为0.638、0.635、0.712和0.694);高氮处理N2(200 kg Nha-1)在雨季时显著抑制台地异养呼吸和边坡土壤呼吸;通过测定土壤微生物生物量碳发现,高氮处理样地在雨季和雾凉季显著抑制台地和边坡土壤微生物生物量碳;在土壤养分方面,除施磷样地内台地土壤有效磷含量显著增大外(P样地内有效磷含量为85.43 mg/kg,CK样地为9.77 mg/kg),施肥处理并未对橡胶林土壤养分造成显著影响。     

升金湖枯水期滩地土壤CO2-C释放通量及有机碳稳定性研究

湿地是陆地生态系统的重要组成部分,在陆地碳库和固碳中具有重要作用。全球湿地碳库的稳定对减少土地利用变化引起的温室气体释放及减缓气候变化具有重要意义。以升金湖国家级自然保护区的典型滩地为研究对象,采用静态箱—气相色谱法对土壤CO₂释放通量进行观测和测定,并进一步分析土壤有机碳库的分布,探讨了滩地土壤呼吸动态和碳库稳定性。研究结果表明,升金湖0～20 cm滩地土壤有机碳含量为11.47～22.25 g/kg,有机碳密度为3.78～4.58 kg/m²,平均有机碳密度为4.11 kg/m²,土壤CO₂-C释放通量为111.7～499.5mg/（m².h）;滩地土壤有机碳密度和CO₂-C释放通量高于周边地区的水稻土土壤,且其有机碳稳定系数偏低,这表明升金湖滩地土壤有机碳库自身具有较高的稳定性,这是滩地土壤有机碳保持的一种机制,在气候变暖背景下,滩地土壤有机碳库的脆弱性将增加。     

基于三维量化与因子聚类方法的山地传统聚落形态分类:以黔东南苗族聚落为例

传统聚落空间形态是聚落地域性景观与文脉价值的集中载体,对其形态的保护与延续是乡村聚落规划设计的重要原则与策略。其中,山地传统聚落因所处地形复杂而具有区别于平原聚落的突出的竖向形态特征,但当前研究普遍缺少针对聚落三维形态的综合量化方法。本文在已有的聚落二维平面空间形态研究基础上,创新性引入竖向空间和建筑混乱度两方面指标,构建山地传统聚落三维形态量化指标体系,以黔东南苗族山地传统聚落为例,运用因子分析和聚类分析方法研究苗族聚落形态特征与类型。主要结论如下:(1)因子聚类将聚落形态指标综合提取为三维空间因子、规模形态因子、空间结构因子三大主要因子;(2)聚类分析实现了对所涉及苗族聚落形态的有效划分;(3)在此基础上,本文结合自然环境等其他质性因素,将苗族聚落形态划分为深谷山腰型松散指状聚落、缓坡型松散团带状聚落、平坡型致密团状聚落、复合地形松散指状聚落4种典型类型,并进一步解释了不同类型聚落形态的异同与生成逻辑,实现了对苗族聚落三维形态的科学表征与分类。这一方法科学有效地揭示了山地聚落形态的三维本质特征,对未来聚落形态规划与分类保护提供了有益的量化导引。     

基于CiteSpace的北极研究综述

以北极研究为中心,基于CNKI和Web of Sciences Core Collection数据库2000—2017数据,采用CiteSpace,系统展示了中国和国际(含中国)在北极科研领域的发展趋势、前沿、热点和机构合作特征。研究表明,国内的北极研究经历了由气候海冰—航运—北极治理的研究过程,发文量以北极航运为主导。国际针对北极的研究经历了三个逐步加速阶段:1990、2000和2005,北极八国和德、英、法是北极研究的主力军。北极科技合作仍主要以国家内部合作为主,但科研机构合作频率高度爆发且出现一批以“Helmholtz Centrefor Polar and Marine Research(德国)、The Arctic University of Norway(挪威)、Aarhus University(丹麦)和KoreaPolar Research Institute(韩国)”为代表的北极研究合作爆发单位;北极研究领域多样,呈现出以“arcticocean”、“climate”、“arctic temperature”、“variability”、“sea ice”、“model”等为重点的关键词,表明近年国际北极研究主要热点在气候变化、海冰、洋流等领域,这些领域相互交叉。通过对国内外北极通航经济性的系统综述分析得出:国内外学者均认为与北极海冰有关因素是制约北极通航的关键;国内学者对北极通航的经济效益较为乐观,而国外学者则较为辨证且谨慎。这与研究所考虑的角度有关,国内学者较多考虑北极通航的技术管理、人力资源、能耗、时间和政治等因素,而国外学者在这些因素的基础上,还侧重于贸易需求、通航意愿性和通航对气候的影响等因素。     

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。     

滇中高原主要森林土壤发生特性及系统分类

为明确滇中高原主要森林土壤系统分类地位,并为云南森林土壤合理利用提供科学依据,本文以中国土壤系统分类为基础,研究了滇中高原8个典型土壤的剖面特征和发生性状,通过分析土壤发生特性,划分其诊断层和诊断特性,对土壤进行系统分类。结果表明:不同土壤剖面发育层次较明显,且均发育有淀积层,土体颜色以暗棕色和紫色为主,质地为偏砂质黏壤土;砾石含量在0.7%~42.4%之间,粘化率在0.53~2.56之间,淋溶作用较强。有机质含量在32.87~208.14g/kg之间,CEC含量在4.75~49.36cmol/kg之间,盐基离子以Mg^2+、Ca^2+为主,盐基饱和度在6.27%~90.74%之间;铁游离度在41%~95%之间。土壤风化程度一般,大部分剖面处于脱硅富铁铝化阶段。8个土壤剖面具有2个诊断表层、3个诊断表下层和6个诊断特性。8个土壤剖面(黄棕壤、山地红壤、紫色土)在发生分类上划分为3个土纲分别为淋溶土、铁铝土、初育土。在土壤系统分类方案中检索出3个土纲,3个亚纲,3个土类,3个亚类,分别为铁质干润雏形土、粘化干润富铁土、简育干润富铁土、铁质干润淋溶土。     

基于证据权模型的川藏铁路加查——朗县段滑坡易发性评价

川藏铁路加查至朗县段地处西藏自治区东南部,该区新构造活动强烈,地质构造复杂且历史强震频发,一系列大型—巨型滑坡在该区密集分布。本文基于滑坡遥感解译和野外地质灾害调查,建立了川藏铁路加查—朗县段的滑坡空间数据库,选取高程、坡度、坡向、平面曲率、地层岩性、距河流距离、距断裂带距离、距道路距离、植被归一化指数(NDVI)以及年平均降雨量等10个滑坡影响因子,基于ArcGIS软件平台和证据权模型,进行滑坡易发性评价。根据滑坡易发性指数(LSI)的分布特征,结合野外地质调查的认识,将研究区内的滑坡易发程度划分为4个级别,即极高易发区、高易发区、中易发区和低易发区,分别占研究区总面积的17.43%、22.64%、32.21%和27.72%。分析表明,极高易发区和高易发区主要分布在人类工程活动较多的研究区西南部,沿着雅鲁藏布江及其支流呈带状分布,中、低易发区主要分布在植被覆盖率较高、人类工程活动相对较少的东北部。极高易发区和高易发区内发育的滑坡数量约占已调查识别滑坡总数的88%,研究结果与已知滑坡的分布情况较吻合,采用成功率曲线对易发性评价结果进行检验,正确率达到了83%,具有较高的精度。易发性评价结果较好地反映了研究区内滑坡发育分布现状,可以为该区重大工程规划建设和防灾减灾提供理论指导和参考依据。     

北川震后滑坡体表层土壤颗粒组成及团聚体空间变化特征

滑坡作为西南地区常见的地质灾害,对坡面土壤结构和植被扰动极大。本文以北川擂鼓镇凤凰山震后滑坡体表层土壤为研究对象,选取滑坡区(Ⅰ)、过渡区(Ⅱ)和未破坏区(Ⅲ) 3个样地,结合网格取样和室内分析,运用地统计学和经典统计学方法对其颗粒组成和土壤团聚体特征进行分析。结果表明:(1) 3样地的土壤颗粒组成均以砂粒为主,显著大于黏粒和粉粒。土壤颗粒组成分形维数与砂粒含量呈极显著性负相关,与黏粒和粉粒含量均呈极显著性正相关。(2)Ⅰ样地中>5 mm的风干性团聚体含量最低,Ⅲ最高。3样地的土壤水稳性团聚体均以>2 mm的粒径为主,总体上呈现出团聚体数量随粒径的减小而减小的趋势。风干和水稳性土壤团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值均表现为Ⅰ样地<Ⅱ样地<Ⅲ样地,风干性团聚体分形维数表现为Ⅰ样地≈Ⅱ样地>Ⅲ样地,水稳性团聚体分形维数表现为Ⅰ样地>Ⅱ样地>Ⅲ样地。(3)风干和水稳性团聚体稳定性参数和土壤颗粒组成的半方差函数理论模型拟合程度均较好。除水稳性土壤团聚体MWD表现为中等强度空间自相关外,其他团聚体稳定性参数均表现为强烈空间自相关性;黏粒表现为中等空间自相关性,粉粒和砂粒表现为强烈的空间自相关。(4)风干和水稳性土壤团聚体MWD和GMD值从Ⅰ样地至Ⅲ样地大致呈逐渐增加趋势,而土壤团聚体分形维数则呈相反分布规律;土壤颗粒组成从Ⅰ样地至Ⅲ样地呈砂粒含量逐渐减少而黏粒含量逐渐增加的规律。综上,滑坡体表层黏粒土壤大量流失后,表层土壤沙砾化,土壤团聚体的稳定性降低,表现出较强的结构性空间自相关。     

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。