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2010—2021年中国森林生态系统服务功能价值评估研究进展

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生态学杂志 2024年第1期43卷 244-253页

作者：杨海江勾晓华唐呈瑞薛冰兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室兰州730000 兰州大学甘肃连城森林生态系统野外科学观测研究站兰州730333 中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态与环境工程重点实验室沈阳110016

科学评估森林生态系统服务功能价值有利于实现森林资源资产化、优化森林资源保护和管理模式。通过对2010—2021年相关文献进行梳理,总结了中国森林生态系统服务功能价值评估研究进展。中国森林生态系统不同服务功能的价值量存在显著差异... 详细信息

科学评估森林生态系统服务功能价值有利于实现森林资源资产化、优化森林资源保护和管理模式。通过对2010—2021年相关文献进行梳理,总结了中国森林生态系统服务功能价值评估研究进展。中国森林生态系统不同服务功能的价值量存在显著差异,从大到小依次为涵养水源、保育土壤、固碳释氧、生物多样性保护、净化空气、森林游憩、林木产品供给、森林防护和林木养分固持。山地森林生态系统和城市森林生态系统的服务功能具有异质性,山地森林的主要贡献为涵养水源(36.94%)、保育土壤(18.68%)、生物多样性保护(17.67%)和固碳释氧(12.44%),而城市森林的主要贡献为固碳释氧(29.37%)、涵养水源(22.49%)、净化空气(16.93%)和保育土壤(11.68%)。不同类型森林的生态系统服务功能价值从大到小依次为常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林和针叶林。2010—2021年,中国森林生态系统服务价值评估的方法体系和评估指标在不断充实和完善,但仍然存在很多不足,尤其是在指标体系一致性构建方面。未来,需进一步优化计量方法和技术手段,提高数据获取能力,提升生态系统服务功能评估的完整性和科学性,从而为森林生态系统可持续经营与生态环境建设提供科学依据,为生态系统服务价值的实现路径研究奠定基础。

关键词：森林生态系统生态系统服务价值评估指标体系生态系统管理

基于无人机多光谱与纹理特征的饲用大豆地上生物量估算研究

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草地学报 2024年

作者：李贵鑫安东于应文沈禹颖兰州大学草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室兰州大学草地农业科技学院兰州大学甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站

本研究利用无人机获取了饲用大豆(Glycine max (L.) Merr.)主要生育时期的多光谱遥感影像，并基于多光谱影像提取的40个纹理特征和光谱反射率构建的12个植被指数，通过多元线性回归(Multiple linear regression， MLR)、人工神经网络(Ar... 详细信息

本研究利用无人机获取了饲用大豆(Glycine max (L.) Merr.)主要生育时期的多光谱遥感影像，并基于多光谱影像提取的40个纹理特征和光谱反射率构建的12个植被指数，通过多元线性回归(Multiple linear regression， MLR)、人工神经网络(Artificial neural networks， ANN)、随机森林(Random forest， RF)、支持向量机(Support vector regression， SVR)等算法，对饲用大豆营养体生长过程的地上生物量进行了估测。结果表明：450 nm、560 nm、650 nm和730 nm这4个波段的光谱反射率随饲用大豆生育进程而变化，具体表现为分枝前期下降、分枝后期上升至峰值、开花期下降的变化趋势。840 nm波段的光谱反射率表现为分枝期上升并在后期达到峰值、开花期下降的变化趋势。方差(Variance)、对比度(Contrast)、相异性(Dissimilarity)和信息熵(Entropy)等纹理特征在各波段下数值变化基本趋于一致，表现出红边波段最大，红光波段最小。综合来看，基于植被指数与纹理特征作为输入参数的ANN模型对于饲用大豆各生育时期地上部生物量的估测效果最好(R2= 0.71，RMSE = 1.81 t·hm-2)。研究结果可为饲用大豆地上生物量快速精准估测以及高效栽培管理提供技术支撑。

关键词：无人机多光谱影像饲用大豆地上生物量机器学习纹理特征

甘肃南部地区中华松针蚧的发生规律及其天敌种类

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甘肃农业大学学报 2024年第3期59卷 180-187页

作者：李丹春付作霖刘锦乾张文宇杨静甘肃省白龙江林业科学研究所甘肃兰州730000 甘肃白龙江森林生态系统国家定位观测研究站甘肃舟曲746300

【目的】研究中华松针蚧M.sinensis各虫态在甘肃南部的发生时间、生活习性、各龄期形态变化及天敌昆虫种类,为有效监测中华松针蚧种群动态变化提供可靠依据。【方法】根据中华松针蚧在甘肃南部的分布现状,选择甘肃南部小陇山林区、康县... 详细信息

【目的】研究中华松针蚧M.sinensis各虫态在甘肃南部的发生时间、生活习性、各龄期形态变化及天敌昆虫种类,为有效监测中华松针蚧种群动态变化提供可靠依据。【方法】根据中华松针蚧在甘肃南部的分布现状,选择甘肃南部小陇山林区、康县林区、白龙江林区3个油松生长监测样地,采用野外连续调查和室内饲养、观察及镜检相结合的方法进行研究。【结果】该虫初孵若虫具有发达的触角和足,1龄若虫后期开始形成黑色介壳,2龄若虫在介壳内越冬后为3龄若虫。3龄雄若虫从蚧壳爬出后爬向树干基部的树皮层内,经过化蛹,羽化为雄成虫,3龄雌若虫在蚧壳内羽化为雌成虫。中华松针蚧在甘肃南部均为1年发生1代,其初孵若虫在以上3个林区出现的时期分别为5月中旬、下旬及6月上旬;且均以2龄若虫进行越冬。甘肃南部林区中华松针蚧的天敌昆虫有松蚧益蛉Sympherobiusmatsucocciphagus、卫松褐蛉Sympherobius.weisong、牯蛉草蛉Chrysopakulingensis、红点唇瓢虫Chilocoruskuwanae、双七瓢虫Coccinulaquatuordecimpustulata、红环瓢虫Rodolialimbata、十二斑和瓢虫Synharmonia bissexnotata及大黑蚂蚁Polyrhachis vicina 8种天敌。【结论】通过系统描述中华松针蚧各虫态的形态特征变化及发育过程,持续拍摄获得特别是初孵若虫及雌成虫显露、交尾和产卵等形态特征图,为该蚧虫的野外快速准确识别、虫口调查、预测预报及检验检疫等方面提供参考依据。

关键词：中华松针蚧形态特征生物学习性天敌发生规律

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翻耕和植物残体覆盖对“黑土滩”型退化草地土壤氧化亚氮排放的影响

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草业学报 2024年

作者：冯娅斯蒋文婷刘益宏王燕李渊陈有超蔡延江浙江农林大学省部共建亚热带森林培育国家重点实验室浙江农林大学环境与资源学院碳中和学院兰州大学草地农业科技学院草种创新与草地农业生态系统全国重点实验室甘肃庆阳草地农业生态系统国家野外科学观测研究站

草地修复是推动草地生态系统恢复和实现可持续发展的关键。为了探究翻耕和植物残体覆盖对极度退化高寒草地土壤氧化亚氮（N2O）排放的影响，以青藏高原东缘高寒草甸为研究对象，设置了移除草地地上和地下（0～20cm）全部植物以模拟“黑... 详细信息

草地修复是推动草地生态系统恢复和实现可持续发展的关键。为了探究翻耕和植物残体覆盖对极度退化高寒草地土壤氧化亚氮（N2O）排放的影响，以青藏高原东缘高寒草甸为研究对象，设置了移除草地地上和地下（0～20cm）全部植物以模拟“黑土滩”型退化草地（CK）、退化草地进行翻耕（PL）、退化草地进行植物残体覆盖（MR）、退化草地进行翻耕和植物残体覆盖（PL+MR）4种处理，并测定不同处理下的土壤基础理化指标、微生物生物量、胞外酶活性、硝化和反硝化酶活性、功能微生物基因丰度和28 d N2O累积排放量。结果显示：翻耕较对照显著增加了土壤N2O累积排放量，增加了44.2%，翻耕后进行植物残体覆盖显著抑制了N2O排放，减少了29.1%。翻耕后，土壤pH、可溶性有机碳（DOC）和微生物生物量碳（MBC）含量、β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）活性、氨氧化古菌（AOA）和氨氧化细菌（AOB）amoA基因丰度显著增大，增幅分别为2.6%、209.5%、23.8%、180.4%、233.9%、74.6%和68.0%，土壤C/N、有机碳（SOC）和微生物生物量氮（MBN）含量显著降低，降幅分别为11.3%、13.6%和72.8%。翻耕后覆盖植物残体较翻耕显著降低了土壤DOC含量，抑制了BG、NAG、亮氨酸氨基肽酶（LAP）、酸性磷酸酶（AP）活性及AOA-amoA、AOB-amoA和nosZⅠ基因丰度，降幅分别为12.8%、49.1%、59.9%、31.6%、25.0%、46.5%、59.5%、23.1%，显著增加了MBN含量，增幅为29.1%。相关性分析表明，土壤N2O累积排放量与pH、DOC含量、胞外酶活性、氮循环基因丰度（除nirS以外）均呈显著正相关，而与C/N、SOC和MBN含量显著负相关。AOA-amoA和AOB-amoA丰度是影响N2O排放的关键因子。综上，翻耕会增加土壤胞外酶活性和amoA基因丰度，但会导致SOC分解消耗和N2O增排，而植物残体覆盖能够有效缓解这些负面影响，是一种可行的改良措施。

关键词：翻耕植物残体覆盖高寒草甸氮循环功能基因土壤氧化亚氮排放

变暖背景下砾石换填对多年冻土区机场跑道下地温场的影响

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气候变化研究进展 2024年第3期20卷 291-303页

作者：王娇娇张虎金晓颖黄帅王宏伟王文辉詹涛周刚义车富强李艳李新宇何瑞霞张泽张圣嵘李国玉童长江王逊金会军东北林业大学土木与交通学院冻土研究所/教育部东北冻土地质系统与环境观测试验研究站哈尔滨150040 黑龙江省自然资源调查院大兴安岭漠河冻土与寒区环境野外科学观测研究站(自然资源部) 哈尔滨150036 中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃遥感重点实验室和黑河遥感试验研究站兰州730000 国家林业和草原局重点国有林区森林资源监测中心加格达奇165100 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室兰州730000 哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

受气候变暖影响,东北北部地区冻融灾害频发,对寒区工程设施造成了重要影响。地基温度场的研究是分析与解决工程基础冻融灾害的重要手段。文中我们以漠河机场跑道为对象,通过有限单元法研究了洁净砾石换填对机场道基温度场的影响,并对运... 详细信息

受气候变暖影响,东北北部地区冻融灾害频发,对寒区工程设施造成了重要影响。地基温度场的研究是分析与解决工程基础冻融灾害的重要手段。文中我们以漠河机场跑道为对象,通过有限单元法研究了洁净砾石换填对机场道基温度场的影响,并对运行30年内道基温度场进行预测。结果表明,换填使季节最大冻结深度(MSF)增加,且换填对道基下MSF的水平影响范围在道面中心线两侧30 m左右。之后,通过比较不同换填深度(1.5(顶)~3.5(底)、1.5~4.5、1.5~5.5和1.5~6.5 m)的道基温度场变化,发现:换填底部深度达到4.5 m时,MSF变化的速率开始减小。最后,根据IPCC第六次评估报告(AR6)未来100年间不同气候变暖速率模型模拟研究了无换填与不同换填深度下的MSF可能变化。结果发现,到2100年,在SSP2-4.5情景下,未换填及不同换填深度的道基下MSF分别为1.63、1.86、1.84、1.84和1.84 m。因此,利用换填法来减少跑道冻融灾害时换填深度应至少达到4.5 m。同时,应加强漠河机场道基地表水与该跑道区地下水的防排水设施建设与维运。研究结果有助于进一步认识换填对多年冻土和活动层水热状态的影响,可为解决道基冻胀和融沉问题提供重要科学依据。

关键词：多年冻土机场跑道地温季节最大冻结深度(MSF) 数值模拟

近10年中国森林生态系统服务功能价值评估研究进展

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生态学杂志 2023年

作者：杨海江勾晓华马维兢唐呈瑞薛冰中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态与环境工程重点实验室兰州大学甘肃连城森林生态系统野外科学观测研究站兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室

科学评估森林生态系统服务功能价值有利于实现森林资源资产化、优化森林资源保护和管理模式。通过对近10年相关文献进行梳理，总结了我国森林生态系统服务功能价值评估研究进展。结果表明：（1）我国森林生态系统不同服务功能的价值量... 详细信息

科学评估森林生态系统服务功能价值有利于实现森林资源资产化、优化森林资源保护和管理模式。通过对近10年相关文献进行梳理，总结了我国森林生态系统服务功能价值评估研究进展。结果表明：（1）我国森林生态系统不同服务功能的价值量存在显著差异，从大到小依次为：涵养水源、保育土壤、固碳释氧、生物多样性保护、净化空气、森林游憩、林木产品供给、森林防护和林木养分固持。（2）山地森林生态系统和城市森林生态系统的服务功能具有异质性，山地森林的主要贡献为涵养水源（36.94%）、保育土壤（18.68%）、生物多样性保护（17.67%）和固碳释氧（12.44%），而城市森林的主要贡献为固碳释氧（29.37%）、涵养水源（22.49%）、净化空气（16.93%）和保育土壤（11.68%）。不同类型森林的生态系统服务功能价值从大到小依次为常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林和针叶林。（3）近10年，我国森林生态系统服务价值评估的方法体系和评估指标在不断充实和完善，但仍然存在很多不足，尤其是在指标体系一致性构建方面。未来，需进一步优化计量方法和技术手段，提高数据获取能力，提升生态系统服务功能评估的完整性和科学性，从而为森林生态系统可持续经营与生态环境建设提供科学依据，为生态系统服务价值的实现路径研究奠定基础。

关键词：森林生态系统生态系统服务价值评估指标体系生态系统管理

祁连山东段退化高寒草地修复过程中土壤微生物生物量变化

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草地学报 2023年第12期31卷 3668-3675页

作者：李双雄姚拓王理德韩江茹宋达成赵赫然杨继杰李雪梅吉凌鹤姬如欣甘肃农业大学草业学院草业生态系统教育部重点实验室甘肃兰州730070 甘肃省治沙研究所甘肃兰州730070 甘肃河西走廊森林生态系统国家定位观测研究站甘肃武威733000 甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站甘肃民勤733300

为探究退化高寒草地修复过程中土壤微生物生物量的变化规律和最佳修复年限,本研究以人工沙棘林(Hippophae rhamnoides Linn.)修复的祁连山东段哈溪双龙沟废弃矿区不同修复年限(2 a,5 a,10 a)及未修复治理(CK)的12个样地为研究对象,采用... 详细信息

为探究退化高寒草地修复过程中土壤微生物生物量的变化规律和最佳修复年限,本研究以人工沙棘林(Hippophae rhamnoides Linn.)修复的祁连山东段哈溪双龙沟废弃矿区不同修复年限(2 a,5 a,10 a)及未修复治理(CK)的12个样地为研究对象,采用时空替代法,研究分析了土壤微生物生物量的季节变化特征及动态转变规律。结果表明:表层土壤微生物生物量整体高于深层土壤;土壤微生物量碳(Soil microbial biomass carbon,SMBC)含量随修复年限增加而显著增加,土壤微生物量氮(Soil microbial biomass nitrogen,SMBN)含量在极小范围内波动式变化,含量最高分别为194.38 mg·kg^(-1)和51.90 mg·kg^(-1),同0 a相比增加91.36%和90.70%,土壤微生物量磷(Soil microbial biomass phosphorus,SMBP)含量先急剧变化后趋于稳定;不同土层的SMBC含量随修复年限的增加其季节变化规律大致相似,秋季含量最高,冬季次之,春夏季较低,SMBN的季节性变化规律基本与之相似且整体处于相对稳定状态,SMBP处在漫长的累积过程中且冬季含量较高。本研究结果表明,修复5 a左右是该区域土地修复利用及综合治理的关键时期。

关键词：高寒草地修复年限土壤微生物生物量季节动态变化

民勤绿洲不同退耕年限土壤微生物量的变化特性

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生态与农村环境学报 2022年第10期38卷 1338-1346页

作者：王理德何洪盛韩福贵陈思航宋达成王梓璇闫沛迎甘肃省治沙研究所甘肃兰州730070 甘肃省河西走廊森林生态系统国家定位观测研究站甘肃武威733000 甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外观测研究站甘肃民勤733300 甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070

为探讨不同退耕年限对土壤微生物特性的影响,以民勤绿洲不同年代退耕地(1、2、3、4、5、8、15、24及31 a)9个样地为研究对象,采用空间尺度代替时间尺度的方法,对民勤绿洲不同年限(1~31 a)退耕地土壤微生物生物量的变化特征及季节动态变... 详细信息

为探讨不同退耕年限对土壤微生物特性的影响,以民勤绿洲不同年代退耕地(1、2、3、4、5、8、15、24及31 a)9个样地为研究对象,采用空间尺度代替时间尺度的方法,对民勤绿洲不同年限(1~31 a)退耕地土壤微生物生物量的变化特征及季节动态变化规律进行系统分析与研究。结果表明:(1)同一年限退耕地的土壤微生物量变化规律均为表层高于深层。表层土壤微生物生物量碳含量最高可达979.13 mg·kg^(-1),而10~20、>20~30和>30~40 cm土层土壤最高只有610、480和327.74 mg·kg^(-1),分别占表层含量的62%、49%和33%。土壤微生物生物量氮和生物量磷具有类似的规律,土壤微生物量表聚现象明显。(2)土壤微生物生物量碳与生物量氮总体上随着退耕年限的增加呈波动减小的状态,土壤微生物生物量磷呈波动式上升的趋势。(3)土壤微生物生物量碳含量随季节的动态变化规律比较明显:冬季最小,秋季最大,夏季与春季居中,表层(0~10 cm)土壤变化幅度较大。(4)微生物生物量氮的季节动态呈现出倒“V”型分布的状态,总体变化规律与微生物生物量碳相似。(5)土壤微生物生物量磷含量基本为秋季、夏季较大,春季居中,冬季最小。3月土壤微生物生物量磷居中,6或9月达到峰值,12月下降到最低值。(6)通过研究可以推断,退耕5 a左右是民勤绿洲退耕地恢复治理过程中的关键时期。

关键词：民勤绿洲退耕地微生物生物量变化特征季节动态变化

双龙沟矸石治理过程中植物群落演替及物种多样性研究

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干旱区研究 2023年第8期40卷 1294-1303页

作者：王理德宋达成李广宇赵赫然郑克文甘肃省治沙研究所甘肃兰州730070 甘肃河西走廊森林生态系统国家定位观测研究站甘肃武威733000 甘肃民勤荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站甘肃民勤733300 甘肃农业大学林学院甘肃兰州730070 天祝藏族自治县哈溪镇畜牧兽医站甘肃天祝733206

为了探讨矸石治理过程中植物群落演替及物种多样性,本文运用时空替代法,选择甘肃省天祝藏族自治县双龙沟矸石治理不同年限(2 a、5 a、10 a)和未治理的矸石作为对照(CK)样地,通过对植被调查,分析研究了植物群落演替特征及物种多样性,并... 详细信息

为了探讨矸石治理过程中植物群落演替及物种多样性,本文运用时空替代法,选择甘肃省天祝藏族自治县双龙沟矸石治理不同年限(2 a、5 a、10 a)和未治理的矸石作为对照(CK)样地,通过对植被调查,分析研究了植物群落演替特征及物种多样性,并揭示其随着矸石治理年限的增加呈现出的变化规律,为祁连山东段双龙沟及其相似地区矸石治理、生态系统修复及生态环境建设提供科学理论基础。研究表明:(1)双龙沟矸石治理过程中,4个样地共出现24科40属55种植物,其中有15科是单科、单属及单种,菊科、禾本科、蔷薇科植物种数达到28种,占总科数的12.5%,总物种数达到50.91%。物种构成表现为:多数种属于少数科,大部分植物种为单科、单属。(2)随着矸石治理年限的增加,群落优势种由一年生或多年生草本植物逐渐转化为多年生草本植物及灌木植物,植物种由对照(CK)的11种,增加到矸石治理5 a时28种,再降到矸石治理10 a的18种,最后垂穗披碱草、早熟禾及沙棘成为该样地的优势种,这三种植物重要值的总和达到48.107。(3)随着矸石治理年限增加,物种数、Shannon多样性指数、Margalef丰富度指数从CK到矸石治理5 a时逐渐增加,分别达到最大值28、3.506及2.877;Pielou均匀度指数呈现“下降-上升-再下降”的变化趋势,变化幅度不大。Simpson优势度指数呈现出“上升-下降-再上升”变化趋势,矸石治理10 a时达到最大值0.359;(4)矸石治理年限对植物种群数量特征影响较大,株高从CK、2 a到10 a显著增高(P<0.05),盖度从CK到治理5 a、10 a显著增大(P<0.05),植物株数从CK到治理10 a显著增大(P<0.05)。综上所述,祁连山东段双龙沟矸石治理过程中,在人工干预下,矸石治理年限对植被演替及物种多样性影响较大,植物群落逐渐变得单一、稳定。

关键词：双龙沟矸石治理植物群落演替重要值物种多样性