湖北大别山区土地资源生产力估算

本文以湖北大别山区为例,提出了自然条件复杂,资料缺乏的山区土地资源第一性生产力的估算方法,并计算了湖北大别山区土地资源的生产力。即在土地资源带及类型(组合)区划分的基础上,以资源类型(组合)区为基本单元,通过典型地区抽样获取资料,运用多种数学模型测算,并经过综合判定,求得各类型(组合)区,资源带主要作物的第一性生产力。     

基于RS和GIS的内蒙古多伦县土地利用变化对生态服务价值的影响

采用内蒙古多伦县1987年、1995年、2000年和2005年的TM影像,运用GIS方法提取了各年的多伦县土地利用动态变化数据。采用中国陆地生态系统的服务价值测算方法对多伦县土地利用数据进行分析处理,测算了多伦县土地利用变化引起的生态系统服务价值变化。结果表明,1987~2005年间多伦县土地利用变化十分剧烈,耕地、林地、城镇用地、水域面积呈增加趋势,草地、未利用地面积呈减少趋势。土地利用类型主要由未利用地和草地向林地、耕地变更,并且草地和未利用地面积持续减少,林地和城镇用地面积呈持续增加趋势;多伦县生态系统服务价值1987~1995年间呈下降趋势,而1995~2005年间呈增加趋势,其生态系统服务价值处于可持续发展状态;耕地、林地和草地生态系统服务价值占多伦县总生态系统服务价值的比例较大,耕地、林地和水域的生态系统服务价值均呈增加趋势,而草地和未利用地生态系统服务价值呈减少趋势;各土地利用类型生态系统服务价值敏感性指数都小于1,表明多伦县生态系统服务价值对服务价值指数缺乏弹性,研究结果可信。     

Ecological compensation for desertification control: A review

Desertification control is a crucial way to enhancing the ecological conditions of arid and semi-arid regions, and maintaining sustainable development globally. Designing and improving an ecological compensation mechanism for desertification control has great significance related to achieving balance amongst the needs of different economic subjects and the assurance of a sustained and stable supply of desert ecosystem services. In this paper, (1) the theoretical bases of ecological compensation for desertification control were re-analyzed; (2) the research status and challenges of three important topics related to ecological compensation for desertification control were systemically discussed, including compensation standards, ecosystem service supply-consumption process and multi-scale effects, and resource- environment basis and policy orientation; (3) a research framework of ecological compensation for desertification control based on the process of desert ecosystem service supply–flow–consumption was proposed; (4) and finally, seven priority research issues were discussed, which aimed to support ecological compensation policy-making and ecological engineering implementation for desertification control.     

小尺度地形因子对农地土壤质量的影响研究

地形差异是土地利用结构和空间分布格局分异的重要影响因子,也是土地质量的重要参评因素.选择泰山东麓多种地貌类型过渡区,利用数字高程模型(DEM)提取研究区坡度、高程等地形因子信息,通过GIS空间分析划分研究区农地土壤质量等级,利用SPSS统计分析高程、坡度等地形因子对土壤质量的影响.结果表明:土壤质量等级随地形变化呈规律性演替,坡度和高程与土壤质量呈极显著相关关系,且坡度对土壤质量的影响大于高程;随着坡度的上升,土壤质量分值呈抛物线趋势,而随着高程的上升,土壤质量呈降低趋势,且各高程段内不同坡度等级土壤质量分值也呈抛物线走势;土壤质量的最高分值位于坡度2°～5°、高程0～150 m的地形部位.     

生态系统科学研究与生态系统管理

中国科学院地理科学与资源研究所生态系统学科以生态系统生态学研究为核心,通过研制生态系统观测和模拟分析的技术和方法,探索解决区域性/大尺度生态学问题的理论和方法,监测生态系统变化,认知生态系统变化规律,推动生态系统生态学、生物地理生态学、全球变化生态学和生态信息科学技术的发展,创新生态系统管理模式,服务于国家和地方的生态建设、应对全球变化及区域可持续发展。面向国家重大需求,在中国华北平原农业区、南方红壤丘陵林业区、青藏高原农牧区以及黄土高原区等典型区域开展生态系统管理技术与模式的集成与创新研究,着力解决国家生态文明建设和应对全球气候变化中的重大生态学问题,推动区域生态系统管理领域的科技进步。围绕生态系统生态学学科前沿,着重在① 生态系统联网观测、模拟与信息管理,② 生态系统结构、过程与功能,③ 生态系统空间格局与机制,④ 生态系统对全球变化的响应与适应,⑤ 生态系统管理与生态系统服务等五大主要研究方向,系统开展生态系统生态学前沿理论和实践的创新研究,研究成果处于国内和国际生态学研究的科学前沿。     

河岸带生态系统管理研究概念框架及其关键问题

河岸带生态系统作为河流-陆地生态系统的生态过渡区,具有一系列的环境、社会和经济功能加以考虑。加强河岸带生态系统的资源、生态、环境管理,已成为流域生态学、生态系统生态学等学科研究的重要问题之一。在对国内外河岸带生态系统管理研究进展进行综述的基础上,从生态系统管理的角度出发,结合河岸带生态系统特征,界定了河岸带生态系统管理的概念及其要素。提出了河岸带生态系统管理的概念框架,主要从范围界定、问题诊断、目标设定、综合评价、管理策略、监测评估和反馈调整7个方面展开具体研究。识别出河岸带生态系统管理中的4个关键问题:①研究尺度问题;②河岸带管理宽度问题;③协调生态价值冲突问题;④国内河岸带生态系统管理问题,并对其进行了详细阐述,以期为国内开展相关研究提供参考。     

Analysis of nonstationarity in low flow in the Loess Plateau of China

An approach for nonstationary low‐flow frequency analysis is developed and demonstrated on a dataset from the rivers on the Loess Plateau of China. Nonstationary low‐flow frequency analysis has drawn significant attention in recent years by establishing relationships between low‐flow series and explanatory variables series, but few studies have tested whether the time‐varying moments of low flow can be fully described by the time‐varying moments of the explanatory variables. In this research, the low‐flow distributions are analytically derived from the 2 basic explanatory variables—the recession duration and the recession coefficient—with the assumption that the recession duration and recession coefficient variables follow exponential and gamma distributions, respectively; the derived low‐flow distributions are applied to test whether the time‐varying moments of explanatory variables can explain the nonstationarities found in the low‐flow variable. The effects of ecosystem construction measures, that is, check dam, terrace, forest, and grassland, on the recession duration and recession coefficient are further discussed. Daily flow series from 11 hydrological stations from the Loess Plateau are used and processed with a moving average technique. Low‐flow data are extracted following the pit under threshold approach. Six of the 11 low‐flow series show significant nonstationarities at the 5% significance level, and the trend curves of the moments of low flow are in close agreement with the curves estimated from the derived distribution with time‐dependent moments of the recession duration and time‐constant moments of the recession coefficient. It is indicated that the nonstationarity in the low‐flow distribution results from the nonstationarity in the recession duration in all 6 cases, and the increase in the recession duration is resulted from large‐scale ecosystem constructions rather than climate change. The large‐scale ecosystem constructions are found to have more influence on the decrease in streamflow than on the increase in watershed storage, thus resulting in the reduction of low flow. A high return period for the initial fixed design value decreases dramatically with an increasing recession duration.     

华北地区农业干旱预测模型及其应用研究

对华北地区冬小麦进行了水分胁迫实验,确定了冬小麦光合作用速率对水分胁迫的响应曲线,提出了农业干旱指数和农业干旱预警指数两个基本概念,在此基础上建立了具有明确生物学机理的华北农业干旱预测数值模式。对北京、石家庄、郑州和济南1998年至2000年432旬的农业干旱模拟结果表明：农业干旱预警定性准确率为90.7%,定量准确率在87.5%左右;此外,模拟表明模式也可以对区域农业干旱进行准确有效的预测。利用1961~2000年气象资料对北京等地区历年农业干旱进行数值分析,结果表明：不同于大气干旱,在自然气象条件下,北京等地区作物生长期内几乎每年都存在农业干旱现象,特别是冬小麦灌浆至成熟期每年均存在一次较为严重的农业干旱胁迫过程,但农业干旱胁迫程度年际间存在一定波动,功率谱分析表明其具有3~6年的周期变化规律。对平均气候状况下华北地区农业干旱进行了时空动态分析,结果发现在自然条件下,华北大部分地区冬小麦4月下旬至5月下旬,即大约在冬小麦开花、灌浆至成熟期,农业干旱胁迫指数存在一种自然的逐渐加强的动态过程,这与华北地区的农业生产实践是基本一致的。     

全球气候变化背景下生态系统的脆弱性评价

未来100年气候变暖速度将比上一世纪提高2－10倍,势必对生态系统的格局、过程和服务功能产生巨大影响,威胁生态系统和社会经济的持续发展。因此评价全球气候变化背景下生态系统脆弱性是当前全球变化和生态系统研究的主要内容。由于气候变化以及生态系统对其响应和适应的复杂性,生态系统脆弱性评价进展缓慢。本文在阐明生态系统脆弱性概念的基础上,综述了近年来国内外关于气候变化对生态系统影响及其脆弱性评价研究的现状、方法,归纳和介绍了脆弱性评价研究的三种主要方法——模型模拟研究、指标评价研究以及类比研究,指出气候变化的脆弱性评价研究中存在的问题、不足以及今后的发展方向。     

陆地生态系统氮状态对碳循环的限制作用研究进展

陆地生态系统碳循环和氮循环密切相关, 碳贮量与碳通量在很大程度上受氮循环的影响 和限制。由于氮循环的复杂性, 在以往的大多数碳循环研究中, 更多考虑水分、温度和大气CO2 浓 度等因子的影响, 考虑碳氮相互作用的研究较少。氮素可限制植物光合、有机质分解、同化产物的 分配以及生态系统对大气CO2 浓度升高的响应。根据目前有关碳氮模型的发展状况可将碳氮耦 合循环模型分为三大类: 一是静态模型, 它的土壤养分水平或者叶氮含量不变, 是常数, 这类模型 适合于在站点或氮素浓度变化不大的区域应用; 二是土壤氮限制模型, 能够保持稳定的生态系统 氮收支, 在NPP(Net Primary Productivity, 净初级生产力)的模拟中考虑土壤氮有效性的动态变化 的影响, 使模拟结果更为合理; 三是叶氮限制模型, 在NPP 的模拟中考虑叶片氮浓度的动态变化 的影响。这三类模型虽然都考虑了氮对碳循环的限制作用, 但在氮碳循环机理方面尚有不少欠 缺, 所以在研究中可能会带来很大的不确定性。在以后的研究中, 应通过加强碳氮相互作用的实 验研究, 增进对碳氮过程的深入了解, 进而建立综合动态的碳氮耦合模型, 以减少目前碳循环研 究中的不确定性。