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山地学报 2023年第1期41卷 103-114页

作者：苗培培赵筱青普军伟李思楠王茜谭琨云南大学地球科学学院

人类活动影响喀斯特山区生态系统服务功能。喀斯特山区生态系统服务权衡/协同作用及时空差异特征分析,是指导山区生态恢复及保护的重要依据。当前针对中国喀斯特山区的相关研究多以生态系统服务权衡/协同关系的时间变化为主,较少对权衡... 详细信息

人类活动影响喀斯特山区生态系统服务功能。喀斯特山区生态系统服务权衡/协同作用及时空差异特征分析,是指导山区生态恢复及保护的重要依据。当前针对中国喀斯特山区的相关研究多以生态系统服务权衡/协同关系的时间变化为主,较少对权衡/协同关系变化的空间异质性及空间可视化进行研究,难以全面揭示各类服务间的复杂关系。本研究以云南喀斯特山区广南县为例,采用模型评估及相关分析等方法对六种生态系统服务进行评估,分析其时空变化、空间异质性和权衡/协同变化关系。结果表明:(1)2000—2018年,年均食物供给量和文化价值量呈逐年增加趋势,年均产水量、土壤保持量和固碳价值量呈先减少后增加趋势,年均生境质量呈逐年下降趋势。(2)空间上,食物供给量、文化价值量和产水量呈中部和中南部增加较多的特征,而土壤保持量与其呈大致相反的趋势,固碳价值量和生境质量空间上呈东部增加较多的趋势。(3)自相关关系上,各生态系统服务全局Moran’s I指数大小为:固碳>食物供给>土壤保持>产水>文化>生境支持服务,生境支持服务在空间上呈离散化状态,而其他服务均呈集聚分布特征,且空间分异以不显著区和低-低区集群分布为主。(4)权衡/协同关系的时间变化格局上,生境支持服务-固碳释氧相关性为高度正相关,协同性系数最高,而产水-土壤保持相关性为中度负相关,权衡性系数最低;空间变化格局上,食物供给-产水、文化-固碳间空间分布均为协同关系,产水-土壤保持、固碳-产水均为权衡关系。空间格局整体以协同关系为主,权衡区与协同区空间分布有所差异。生态系统服务相关性及权衡/协同分析,有助于对研究区自然资源进行宏观调控,缓解经济发展与生态保护的矛盾。研究结果丰富了喀斯特山区生态系统恢复这一领域研究内容,有利于促进广南县资源环境的协调发展。

关键词：生态系统服务权衡/协同时空分异空间异质性中国喀斯特山区

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喀斯特山区不同土地利用方式对土壤微生物生物量、酶活性及其化学计量的影响

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山地学报 2023年第1期41卷 28-40页

作者：巢林曾鑫欧梦菲黄忻婷张建兵刘艳艳南宁师范大学北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室南宁师范大学广西地表过程与智能模拟重点实验室中国科学院华南植物园中国科学院退化生态系统植被恢复与管理重点实验室湖南会同森林生态系统国家野外科学观测研究站南宁师范大学地理科学与规划学院

土地利用改变土壤理化性质,显著影响土壤微生物属性。在中国喀斯特地区,针对不同土地利用方式下土壤酶活性及其化学计量特征与土壤环境因子之间的关系,仍缺乏精确的定量认知,无法科学指导土地利用结构的优化与生态系统功能的维持。本文... 详细信息

土地利用改变土壤理化性质,显著影响土壤微生物属性。在中国喀斯特地区,针对不同土地利用方式下土壤酶活性及其化学计量特征与土壤环境因子之间的关系,仍缺乏精确的定量认知,无法科学指导土地利用结构的优化与生态系统功能的维持。本文选取中国广西弄岗自然保护区4种土地利用方式(农田、草地、灌木林和森林)地块,采用土壤生物化学、酶学等方法,探讨不同土地利用方式对喀斯特土壤基本理化性质、微生物生物量、微生物熵、酶活性和酶化学计量的影响。结果表明:(1)土地利用方式显著影响土壤基础理化性质,土壤pH、有机碳(SOC)和全氮(N)含量表现为灌木林和森林显著高于农田和草地,而农田和草地土壤有效磷(AP)含量则显著高于森林和灌木林;(2)土壤微生物碳(MBC)和微生物氮(MBN)表现为灌木林>农田>森林>草地,且灌木林MBC和MBN显著高于其他土地利用方式,微生物磷(MBP)在农田土壤中最高;冗余分析(RDA)表明有效氮(AN)和pH是驱动土壤微生物生物量变化的主要环境因子;(3)微生物熵碳(qMBC)和微生物熵氮(qMBN)均表现为农田>灌木林>草地>森林,且农田土壤qMBC和qMBN显著高于森林,而不同土地利用方式土壤微生物熵磷(qMBP)无显著差异;(4)不同土地利用方式显著影响N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、β-葡萄糖苷酶(BG)和酚氧化酶(PHO)活性,土壤酶活性变化受土壤C:N、SOC、pH和P含量调控;(5)不同土地利用方式对土壤酶化学计量碳氮比(eC:N)、碳磷比(eC:P)、氮磷比(eN:P)和微生物资源限制程度具有显著影响,磷是喀斯特地区土壤微生物最为受限的元素,由农田、草地到灌木林,微生物碳限制逐步增加,森林土壤碳限制程度最低。喀斯特地区不同土地利用方式引起土壤理化性质的改变是土壤微生物生物量、酶活性和酶化学计量变化的主要驱动力。研究结果可为喀斯特地区土地利用的科学规划提供参考,对预测喀斯特地区土壤微生物属性如何响应全球变化背景下土地利用与覆被变化具有重要作用。

关键词：土地利用土壤性质土壤养分微生物熵冗余分析中国喀斯特山区

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喀斯特山区生态服务功能的权衡研究

喀斯特山区生态服务功能的权衡研究

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作者：郎焱卿重庆交通大学

学位级别：硕士

生态服务功能的多样性与人类使用的选择性,导致了生态服务功能之间此消彼长的权衡关系或协同增益关系。解析自然与人文因素作用下,中国喀斯特山区生态系服务功能的权衡关系,对于制定喀斯特山区区域发展与生态保护的“双赢”政策措施有... 详细信息

生态服务功能的多样性与人类使用的选择性,导致了生态服务功能之间此消彼长的权衡关系或协同增益关系。解析自然与人文因素作用下,中国喀斯特山区生态系服务功能的权衡关系,对于制定喀斯特山区区域发展与生态保护的“双赢”政策措施有重要意义。本文以喀斯特山区作为研究区,利用In VEST模型与生产可能性边界分析方法,评估了该区域生态服务功能的时空变化,分析不同梯度,各项生态服务功能的变化,解析了生态服务功能的权衡协同关系,模拟不同情景下生态服务功能。研究表明:1)从1990-2010年,喀斯特山区除了土壤保持量在增加之外,产水量、营养截留量和碳储量均有不同程度的减小。其中,平均产水量减少了24.50mm(2.47%)平均土壤保持量增长29295.05 t/km2(39.43%),平均碳储量减少了10.34 kg/km2(0.34%),平均营养截留量减少了7.12 kg/km2(1.16%)。2)耕地和林地的各项生态服务功能相对均衡,林地的各项生态服务功能除产水能力外其他3项均较大,水域的4项生态服务功能均较小,而建设用地和未利用地仅产水能力相对较大。耕地和草地的各项生态服务功能相对均衡,营养截留能力最大分别为:0.2659、0.2690,产水能力最小分别为:0.1623、0.1653;而林地的各项生态服务功能除产水能力外其他3项供给能力均较大,皆在0.2以上,产水能力(0.4867)最大;水域的4项生态服务供给能力均较小,都不超过0.2,碳储能力几乎为0;而建设用地和未利用地的产水能力相对较大,分别为0.1996、0.1731,其他3项供给能力均较小,均不超过0.15,碳储能力几乎为0。3)生态服务功能存在明显的梯度效应,海拔越高,产水量越小,从低到高四个梯度多年平均产水量分别为:1077.32 mm、947.28 mm、827.42 mm、799.29 mm;碳储量和营养截留量则呈现出波动减少的趋势,从低到高四个梯度多年平均碳储量分别为:2981.04 t/km2、3297.80 t/km2、3022.75 t/km2、2939.60 t/km2,多年平均营养截留量分别为:678.02 kg/km2、566.56 kg/km2、628.15 kg/km2、460.40 kg/km2;土壤保持量随海拔升高变化不显著,海拔从低到高四个梯度多年平均土壤保持量分别为:77926.57 t/km2、100627.01 t/km2、81485.69 t/km2、91442.87 t/km2。4)在空间尺度上,产水量和土壤保持、产水量和营养截留、产水量和碳储量、土壤保持和营养截留均存在权衡关系。土壤保持量、营养截留量、碳储量的增加均不利于产水量的增加,根据各生态服务功能的生产可能性边界曲线可知:要实现20000 t的土壤保持量的增量,不同阶段产水量的减少量分别为:80.00 mm、144.00mm、208.00 mm;要实现100×102 kg营养截留量的增长,不同阶段产水量的减少量分别为:59.18 mm、95.18 mm、131.18 mm;要实现1000 t碳储量的增长,不同阶段产水量减少的量分别为:3.38 mm、15.02 mm、26.67 mm;土壤保持量的增加亦不利用营养截留量的增加,要实现20000 t土壤保持量的增加,不同阶段营养截留量减少的量分别为:80×102kg、49×102kg、42×102kg。碳储量和营养截留、碳储量和土壤保持存在协同关系,增加1000 t碳储量,不同阶段土壤保持量的增量分别为:45137.00 t、25346.00 t、5555.00 t,营养截留量的增量分别为:61.29×102kg、100.67×102kg、140.05×102kg。5)模拟喀斯特山区自然增长情景、经济发展情景和生态保护情景下生态服务功能,经济发展情景下喀斯特山区生态系统总体效益最佳。根据生态服务功能情景模拟标准化数据,经济发展情景下,喀斯特山区生态服务功能总量最大(2.2668),总体效益最佳,实际情景与自然增长情景生态服务功能总量相当,分别为:2.0279、2.0272,而生态保护情景生态服务功能总量最小(2.0000),总体效益最少。

关键词：生态服务功能权衡土地利用 InVEST模型情景模拟中国喀斯特山区

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