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红壤侵蚀区不同植被恢复模式土壤碳储量特征及其影响因素

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浙江农林大学学报 2024年第1期41卷 12-21页

作者：李鹏刘晓君刘苑秋陶凌剑付小斌毛梦蕾李文琴汪晨江西农业大学鄱阳湖流域森林生态系统保护与修复国家林业和草原局重点实验室江西南昌330045 江西农业大学江西省森林培育重点实验室江西南昌330045 宁夏大学农学院宁夏银川750021

【目的】探讨江西红壤侵蚀区植被恢复过程中不同植被恢复模式的土壤碳储量特征,为揭示植被恢复对土壤碳汇的影响机制和江西红壤侵蚀区生态修复及碳库管理提供科学支撑。【方法】以经过27 a植被恢复与重建后的6种人工植被恢复模式(马尾松... 详细信息

【目的】探讨江西红壤侵蚀区植被恢复过程中不同植被恢复模式的土壤碳储量特征,为揭示植被恢复对土壤碳汇的影响机制和江西红壤侵蚀区生态修复及碳库管理提供科学支撑。【方法】以经过27 a植被恢复与重建后的6种人工植被恢复模式(马尾松Pinus massoniana纯林、湿地松***纯林、木荷Schima superba纯林、湿地松-木荷混交林、马尾松补植木荷林、湿地松补植木荷林)为研究对象,以未加人工干扰的自然恢复地为对照,比较不同植被恢复模式土壤有机碳质量分数、储量的变化特征,并分析其影响因素。【结果】①相较于对照,在0-20 cm土层中,6种人工植被恢复模式土壤有机碳质量分数均有显著增加(P<0.05);在20-30 cm土层中,除了马尾松纯林和湿地松纯林外,其余4种人工植被恢复模式土壤有机碳质量分数均显著高于对照(P<0.05);在30-40 cm土层中,仅有木荷纯林和湿地松-木荷混交林的土壤有机碳质量分数显著高于对照(P<0.05)。②研究区7种植被恢复模式的土壤有机碳质量分数均表现出较强的表聚效应,但不同植被恢复模式土层间差异不同,其中木荷纯林最大,0-10 cm土层土壤有机碳质量分数与30-40 cm土层相差33.26 g·kg^(-1),对照最小,仅相差4.90 g·kg^(-1)。③土壤有机碳密度变化规律与质量分数变化规律基本一致,均是植被因子与土壤理化性状共同作用的结果。植被因子中凋落物氮质量分数与土壤有机碳密度的相关系数最大(r=0.322,P<0.01),土壤理化性状中土壤有机碳质量分数与土壤有机碳密度的相关系数最大(r=0.932,P<0.01)。④土壤有机碳储量从高到低依次表现为木荷纯林、湿地松-木荷混交林、马尾松补植木荷林、湿地松补植木荷林、湿地松纯林、马尾松纯林,与对照相比,分别增加了50.12、42.73、38.20、33.03、26.93和20.85 Mg·hm^(-2),最大提升了2.46倍,最小提升了1.02倍。【结论】人工植被恢复与重建在红壤侵蚀区效果显著,在研究区今后的建设中可继续推广,以促进植物群落恢复,提高和维持土壤碳库的稳定。

关键词：红壤侵蚀区植被恢复碳密度分布特征土壤固碳

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根系分泌物提高土壤磷有效性研究概述

林业科学研究 2024年第4期37卷 193-203页

作者：黄雨轩游欣张林平吴斐张扬黄绍华江西农业大学鄱阳湖流域森林生态系统保护与修复国家林业和草原局重点实验室江西南昌330045 保护生物学江西省重点实验室江西南昌330045 西北师范大学生命科学学院甘肃兰州730070

磷是植物生长过程中所必需的矿质营养元素,在植物生长发育过程起重要作用。尽管大多数土壤具有足够的总磷储量,但土壤中的有机磷与无机磷大多表现出了低溶解度和低有效性,导致土壤可利用磷含量极低。植物根系分泌物是土壤界面能量、物... 详细信息

磷是植物生长过程中所必需的矿质营养元素,在植物生长发育过程起重要作用。尽管大多数土壤具有足够的总磷储量,但土壤中的有机磷与无机磷大多表现出了低溶解度和低有效性,导致土壤可利用磷含量极低。植物根系分泌物是土壤界面能量、物质和信息传递的重要媒介,可以直接活化土壤无效态磷,也可以通过招募根际微生物间接提高土壤磷的生物有效性。本文结合国内外已有研究,阐明不同根系分泌物提高土壤磷有效性的潜在作用机制,论述根系分泌物如何招募根际微生物促进土壤磷活化,并对未来研究方向进行展望。以期为解析植物磷高效利用机理和培育磷高效利用品种提供理论基础。

关键词：土壤磷根系分泌物有机酸根际微生物

江西省湿地生态系统生产总值(GEP)核算及时空动态分析

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生态与农村环境学报 2024年第6期40卷 738-748页

作者：李一解璐萌莫雪周士钧张振明张明祥北京林业大学生态与自然保护学院/黄河流域生态保护国家林业和草原局重点实验室北京100083

生态系统服务是人类社会赖以生存和发展的基础,对生态系统生产总值(GEP)开展精确评估,在协调生态保护与经济增长方面发挥着至关重要的作用。江西省湿地类型丰富,为了更好地掌握湿地生态系统服务价值及其变化规律,增强湿地保护意识,笔者... 详细信息

生态系统服务是人类社会赖以生存和发展的基础,对生态系统生产总值(GEP)开展精确评估,在协调生态保护与经济增长方面发挥着至关重要的作用。江西省湿地类型丰富,为了更好地掌握湿地生态系统服务价值及其变化规律,增强湿地保护意识,笔者基于江西省2005—2020年4期遥感影像,结合统计数据和地理信息技术,构建了湿地GEP核算指标体系,使用InVEST模型对江西省湿地GEP进行核算并分析其时空动态规律。结果表明:(1)2005—2020年江西省湿地GEP呈现稳定增长态势,至2020年达74336.27亿元,主要得益于气候调节、固碳释氧和洪水调蓄等核心生态系统服务功能的显著贡献。(2)从结构组成分析来看,调节服务始终占据最大比重,尽管文化服务的初始贡献较小,其增长速度却最为显著。具体到服务价值的变化趋势,供给服务价值经历了一个先升后降的过程,调节服务价值则是先降后升,而文化服务价值持续增长;在众多湿地类型中,水田对于湿地调节服务的贡献最为显著;同时,土地利用/覆被及气候变化对湿地生态系统服务的影响最大。(3)2005—2020年江西省湿地单位面积GEP逐年增长,绿金指数(GEP/GDP比)呈逐年下降趋势,表明江西省湿地生态优势正逐渐转变为经济优势。未来应因地制宜提升GEP,以促进生态与经济的耦合发展。

关键词：湿地生态系统土地利用变化生态系统生产总值江西省时空演变

氮负荷增强对闽江河口短叶茳芏湿地近地气层CH4浓度变化的影响

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环境科学学报 2024年第1期44卷 503-515页

作者：方冠荣孙志高胡星云李亚瑾宋振阳贺攀霏夏星辰武慧慧姚钦予福建师范大学福建省亚热带资源与环境重点实验室福州350007 福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建闽江河口湿地生态系统国家定位观测研究站(国家林业和草原局) 福州350215

2021年3月—2022年2月,选择闽江河口鳝鱼滩的短叶茳芏湿地为研究对象,基于野外原位氮负荷增强模拟试验,探讨了不同氮负荷水平(N0,无氮负荷处理,0g·m^(-2)·a^(-1);NL,低氮负荷处理,12.5 g·m^(-2)·a^(-1);NM,中氮负荷处理,25.0g·m^(... 详细信息

2021年3月—2022年2月,选择闽江河口鳝鱼滩的短叶茳芏湿地为研究对象,基于野外原位氮负荷增强模拟试验,探讨了不同氮负荷水平(N0,无氮负荷处理,0g·m^(-2)·a^(-1);NL,低氮负荷处理,12.5 g·m^(-2)·a^(-1);NM,中氮负荷处理,25.0g·m^(-2)·a^(-1);NH,高氮负荷处理,75.0 g·m^(-2)·a^(-1))对湿地近地气层甲烷(CH_(4))浓度时空变化的影响.结果表明,不同氮负荷增强条件下湿地近地气层的CH_(4)浓度呈现出不同的月动态变化特征;不同处理下的CH_(4)浓度均在氮负荷持续5个月后最低,在持续9个月后最高.随着氮负荷时间的延长,近地气层的CH_(4)浓度整体以NH处理最高((2.032±0.554)mL·L^(-1)),NL((1.937±0.618)mL·L^(-1))和NM((1.889±0.589)mL·L^(-1))处理次之,而N0处理最低((1.830±0.647)mL·L^(-1)).不同氮负荷处理下湿地近地气层的CH_(4)浓度在每次氮负荷后的1 h和3h整体低于氮负荷前,原因可能与每次氮负荷时的铵态氮(NH_(4)^(+)-N)与硝态氮(NO_(3)^(-)-N)输入比例以及输入时间有关.不同氮负荷水平下湿地近地气层的CH_(4)浓度整体均随高度增加而降低;除NL处理的CH_(4)平均浓度在0.3 m取得最高值外,其他处理的CH_(4)浓度均在0m最高.研究发现,氮负荷增强条件下湿地近地气层CH_(4)浓度的时间变化主要与土壤氮养分状况改变以及温度、Eh等主要因子的变化有关,而其垂直变化可能主要受风速和植物生态特征(株高、密度)的显著影响.

关键词： CH4 氮负荷垂直变化短叶茳芏湿地闽江河口

基于耦合推断的时间外延性辅助数据偏倚修正——以森林蓄积量估计为例

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林业科学 2024年第8期60卷 79-94页

作者：梅安琪侯正阳徐晴陈芳婷齐元浩贾东瑾北京林业大学森林培育与保护教育部重点实验室北京100083 国家林业和草原局黑龙江三江平原沼泽草甸生态系统定位观测研究站双鸭山518000 国际竹藤中心竹藤资源与环境研究所北京100102 国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室北京100102 西安绿环林业技术服务有限责任公司西安710048

【目的】1)量化“过期”模型对推断总体参数(总体均值、方差)的影响;2)提出利用基于模型辅助的估计量修正模型保质期引起的推断偏倚;3)评估度量误差模型对推断偏倚的修正作用。【方法】在基于设计、基于模型和基于模型辅助3种推断框架下... 详细信息

【目的】1)量化“过期”模型对推断总体参数(总体均值、方差)的影响;2)提出利用基于模型辅助的估计量修正模型保质期引起的推断偏倚;3)评估度量误差模型对推断偏倚的修正作用。【方法】在基于设计、基于模型和基于模型辅助3种推断框架下,应用度量误差模型,修正“过期”模型对总体参数(总体均值、方差)的影响。【结果】1)将二阶抽样的估计值作为参照,对比基于模型的统计推断估计值,无论是线性回归模型还是度量误差模型,其均值估计值与二阶抽样下总体均值估计值6.774 m^(3)·hm^(−2)接近,其方差估计值的平均值为0.117,远小于基于设计的方差估计值0.965,精度提升平均为87.93%;2)遥感数据“过期”引起模型失效,对总体均值估计产生较大偏差,总体均值估计值的偏移程度随着遥感数据获取时间的推移加剧;3)在基于模型辅助推断框架下,线性回归模型和度量误差模型的总体均值估计值均在6.5~6.8波动,波动范围较小,变化趋势相同,二者均值估计值差异较小,后者推断精度更高,精度提升范围为5.71%~22.50%,平均为13.34%。【结论】1)遥感数据作为辅助信息可有效提高估计精度;2)当遥感数据“过期”时模型失效,总体均值估计值偏倚增大,方差估计值被低估;3)基于模型辅助的统计推断可解决模型“过期”造成的推断偏倚问题,保持估计量近似无偏性,且精度与概率样本的样本量呈正相关;4)度量误差模型可降低总体方差估计值,但仅使用度量误差模型无法消除时间外延性遥感数据产生的推断偏倚。

关键词：统计推断森林资源调查抽样设计遥感数据 “过期”模型

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碳中和目标下中国森林碳储量、碳汇变化预估与潜力提升途径

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林业科学 2024年第4期60卷 157-172页

作者：刘世荣王晖李海奎余振栾军伟中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 中国林业科学研究院资源信息研究所国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室北京100091 南京信息工程大学应用气象学院南京210044 国际竹藤中心竹藤资源与环境研究所国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室北京100102

增强森林固碳增汇功能是减缓大气二氧化碳浓度上升和全球气候变暖的重要手段,也是实现碳中和国家战略目标的有效途径。本研究基于文献分析法和模型模拟,系统阐述中国森林碳储量和碳汇现状、动态变化与潜力提升途径。根据国家森林资源连... 详细信息

增强森林固碳增汇功能是减缓大气二氧化碳浓度上升和全球气候变暖的重要手段,也是实现碳中和国家战略目标的有效途径。本研究基于文献分析法和模型模拟,系统阐述中国森林碳储量和碳汇现状、动态变化与潜力提升途径。根据国家森林资源连续清查数据测算的森林植被碳储量近5年平均年增长0.152 Pg(以C计),2000s—2010s中国陆地生态系统碳汇量约229.7 Tg·a^(-1)(以C计),其中森林植被(指乔木林)碳储量约增加150.6 Tg·a^(-1)(以C计),约占整个陆地生态系统植被碳汇量的65.6%。过去70年,中国森林已从碳源转变为逐渐增强的碳汇。在森林面积保持不变的情景下,相比2000s—2010s时段,2030年后现有乔木林的生物量碳汇将有所下降;如果森林面积未来持续增加,2030—2050年中国新增乔木林的碳汇量仍将呈增加趋势。在全球变化背景下,气候变化及其引发的风险(极端干旱与热浪事件、森林火灾、病虫害等)可能会削弱森林碳汇功能。为维持并提升森林碳储量和碳汇潜力,需要采取森林碳储与碳汇双增以及森林碳汇与木质林产品碳库协同提升的策略,从保碳、增碳、扩碳和碳资源化利用的汇转移4个途径对森林资源实施保护修复、精准绿化、科学经营与合理利用以及多时空尺度的优化布局,同时重视森林土壤碳库增汇的长期效应。在林业减缓和适应气候变化框架下,森林碳汇潜力提升未来研究重点是科学推进国土绿化适宜造林地和树种选择,森林经营增汇技术,森林碳储、碳汇协同提升与木质产品库的碳汇转移与存续的时空配置优化模式,森林土壤固碳增汇机制以及潜力研究,准确评估森林碳汇对实现国家碳中和目标的贡献及其时间表和路线图。

关键词：森林碳储量碳汇森林面积固碳潜力碳增汇技术

土壤微生物膜对沙生植物幼苗光合和荧光特性的影响

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干旱区研究 2024年第2期41卷 272-283页

作者：吴玮婷王雨高广磊张英丁国栋曹红雨北京林业大学水土保持学院北京100083 宁夏盐池毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站宁夏盐池751500 林业生态工程教育部工程研究中心北京100083 水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083 林木资源高效生产全国重点实验室北京100083

为揭示土壤微生物膜对沙生植物幼苗光合和荧光特性的影响,以沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)和沙打旺(Astragalus laxmannii)幼苗为研究对象,设置不同菌剂施用方式(喷施、混施)和施用量(0、1、3、5、7 g·kg^(-1)和10g·kg^(-1))开... 详细信息

为揭示土壤微生物膜对沙生植物幼苗光合和荧光特性的影响,以沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)和沙打旺(Astragalus laxmannii)幼苗为研究对象,设置不同菌剂施用方式(喷施、混施)和施用量(0、1、3、5、7 g·kg^(-1)和10g·kg^(-1))开展盆栽试验,比较分析土壤微生物膜形成后植物气体交换和叶绿素荧光特征。结果表明:(1)当菌剂施用量>3 g·kg^(-1)时,固结层硬度、厚度和土壤脲酶、蔗糖酶活性均显著高于对照组(P5 g·kg^(-1)时沙打旺最大光化学效率(F_(v)/F_(m))显著高于对照组(P<0.05)。除3 g·kg^(-1)处理组之外,沙冬青F_(v)/F_(m)和光化学猝灭系数(QP)均高于沙打旺。(4)土壤特性、光合气体交换和叶绿素荧光三者为部分中介模型,土壤特性的改变能直接影响沙冬青和沙打旺叶绿素荧光特性。土壤微生物膜使固结层硬度和厚度平均提高3.84%和152.85%,土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性平均增强93.37%、170.68%和256.03%。其通过改善土壤质量、提高叶片气孔导度从而增强沙冬青和沙打旺光合效率和能力,使沙打旺和沙冬青净光合速率平均提高28.48%,F_(v)/F_(m)平均提高0.84%。

关键词：土壤微生物膜沙生植物光合作用叶绿素荧光

基于改进遥感生态指数的青藏公路那(曲)安(多)段生态环境评估及驱动机制分析

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环境科学 2024年第3期45卷 1586-1597页

作者：傅楷翔贾国栋余新晓王旭北京林业大学水土保持学院北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

青藏公路沿线生态环境是西藏地区生态文明建设的重要组成部分,目前研究青藏高原独特的地理环境普遍存在数据获取困难、时效性过低及未考虑研究区独特的“高寒盐碱”环境状况等问题.基于GEE平台及研究区独特地理环境,对遥感生态指数(RSEI... 详细信息

青藏公路沿线生态环境是西藏地区生态文明建设的重要组成部分,目前研究青藏高原独特的地理环境普遍存在数据获取困难、时效性过低及未考虑研究区独特的“高寒盐碱”环境状况等问题.基于GEE平台及研究区独特地理环境,对遥感生态指数(RSEI)进行改进,采用主成分分析法构建一种新的适用于高寒盐碱地区的盐碱遥感生态指数(SRSEI)作为生态环境质量评价指标,利用Arc GIS 10.3平台、地理探测器等方法在多时空尺度下分析青藏公路那曲至安多段沿线生态环境质量空间分布格局与时间变异趋势,并探究自然和人为等8个控制因子对SRSEI时空变化的驱动机制.结果表明:(1)相较于RSEI,SRSEI对植被更加敏感,对植被稀疏和盐碱化严重地区的分辨能力更强,适合高寒盐碱区生态质量评价.(2)研究区生态环境质量空间尺度上存在明显的地理分异性,生态质量较差的区域主要集中在北部安多县城,质量等级为优和良地区主要分布在中西部和东南部那曲地区;时间尺度上32年间研究区生态环境整体呈改善趋势,中西部和东南部植被覆盖度明显增加,对生态环境有很强的改善作用,改善面积1 425.98 km^(2),占比99.82%.SRSEI均值为0.49,总体呈波动上升趋势,平均增幅为0.015 7 a^(-1).(3)土地利用方式是研究区生态环境质量变化中驱动力最大的影响因子,多年份平均q值0.1576,环境因子的影响力较低;多因子交互结果显示,研究区的生态环境现状是多重因素共同作用的结果,所有因子在交互作用下均有协同增强的作用,且人为因素的影响力在逐步上升,植被净初级生产力(NPP)和土地利用方式交互作用是研究区生态环境质量的主要交互控制因子.该研究可为那曲至安多段沿线生态环境保护和可持续发展提供理论依据.

关键词：生态环境质量遥感生态指数(RSEI) 地理探测器 GEE平台青藏公路沿线

氮和水分添加对黑沙蒿群落优势植物叶片氮磷化学计量特征的影响

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植物生态学报 2024年第5期48卷 590-600页

作者：张文瑾佘维维秦树高乔艳桂张宇清北京林业大学水土保持学院宁夏盐池毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站北京100083 北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室北京100083

为了解典型沙生半灌木群落植物在氮(N)沉降和降水增加下的响应机制和适应策略,以毛乌素沙地黑沙蒿(别名油蒿,Artemisia ordosica)群落为对象,研究了N、水分添加及其交互作用下土壤与优势植物黑沙蒿和赖草(Leymus secalinus)叶片N含量、... 详细信息

为了解典型沙生半灌木群落植物在氮(N)沉降和降水增加下的响应机制和适应策略,以毛乌素沙地黑沙蒿(别名油蒿,Artemisia ordosica)群落为对象,研究了N、水分添加及其交互作用下土壤与优势植物黑沙蒿和赖草(Leymus secalinus)叶片N含量、磷(P)含量、N:P及相应的内稳性指数。结果显示:(1)土壤速效N、P养分供应状况和植物养分吸收的内在属性共同影响黑沙蒿和赖草叶片N含量、P含量、N:P对N和水分添加的响应,黑沙蒿和赖草叶片N含量对N和水分添加的响应存在种间差异;(2)黑沙蒿和赖草叶片P内稳性均强于叶片N内稳性,与黑沙蒿和赖草生长均受N限制密切关联;(3)黑沙蒿叶片N、P化学计量内稳性相对较高且养分利用策略较为保守,赖草叶片N、P化学计量内稳性相对较低且养分利用策略较为灵活。结果表明,黑沙蒿在干旱贫瘠的环境中更具竞争力和生长优势。在N沉降和降水持续增加的情景下,黑沙蒿群落物种组成可能因优势植物黑沙蒿和赖草竞争力和养分利用策略的不同而发生变化。

关键词：毛乌素沙地氮沉降降水变化生态化学计量学养分限制内稳性