赤峰市山水林田湖草沙项目申报对策研究

赤峰市位于西辽河上游,保障该区域生态安全意义重大,而其山水林田湖草沙等生态问题突出,亟待治理。本文从生态问题识别、功能定位分区和项目申报机制三个方面进行了分析,提出了聘请生态修复专业团队系统性开展赤峰市山水林田湖草沙等生态要素问题识别和生态胁迫指标诊断,紧盯国家“北方防沙带“”东北森林带”和自治区大兴安岭生态屏障及科尔沁、浑善达克沙地防治区等对该区域的生态功能定位,合理设置修复单元分区与修复工程,完善项目申报机制,争取“十四五”期间获得国家山水林田湖草沙项目资金支持等建议。为赤峰市及内蒙古自治区其他盟市开展山水林田湖草沙系统治理工作提供对策参考。     

汾河源区生态系统服务价值的时空变化

运用GIS和遥感技术分析了汾河源区宁武县1990、2000、2010年的土地利用/覆被时空变化特征,并参照中国不同陆地生态系统单位面积服务价值,分析了该区域生态系统服务价值的时空变化。结果表明:1990-2010年,研究区生态系统服务价值共损失0.34×10⁸元,且损失量和损失幅度呈增加趋势;研究区东北到西南方向上的大片低海拔区域生态系统服务价值减幅较大,主要与该区域频繁的人类活动有关,而高海拔山区减幅较小或略有增加。气候暖干化、过度放牧和建设用地增加引起的草地和水域减少是导致研究区生态系统服务价值减少的主要原因。     

“山水林田湖草沙生命共同体”理念下的科尔沁沙地生态治理

“山水林田湖草沙生命共同体”理念为沙地生态环境治理指明了新方向,但是在沙区开展什么研究却是新课题。本文基于生态建设面临的挑战,从山水林田湖草沙一体化治理的角度,探析了科尔沁沙地生态治理的研究方向及应重点关注的问题。     

青藏高原草地生态系统碳收支研究进展

陆地生态系统碳收支仍然是当前全球气候变化研究的重要内容,青藏高原作为全球气候变化的敏感区,使青藏高原草地生态系统在区域碳收支平衡中占有主导地位,但研究方法等不同使得碳收支估算结果存在很大的不确定性。气候变暖在一定程度上提高了高寒草地生态系统的植被初级生产力和生物量,由此补偿了气候变暖导致的土壤有机碳分解释量,使青藏高原草地植被仍然发挥着碳汇的功能。而人类放牧活动对草地生态系统的影响较为复杂。因此,如何区分气候变化和人类活动对生态系统的影响机制,定量评价未来气候变化和人类活动影响下,青藏高原生态系统碳源/汇格局的可能变化,是一个非常重要的研究方向,也是一个极大的挑战。     

基于InVEST模型的宁夏盐池县禁牧草地生态补偿标准空间识别

以农牧交错带宁夏盐池县草地为研究对象，综合集成草地植被与土壤调查、草地信息提取、遥感反演、空间分析等技术方法，基于本地化的InVEST模型，选取碳储存、土壤保持和水源涵养3项关键生态系统服务类型，对禁牧前后（2000年，2015年）草地生态系统服务物质量进行精准评估，在此基础上，采用市场价值法对其价值化，测算禁牧前后草地生态系统服务价值变化量，以此确定生态补偿标准，并借助冷热点、三维趋势分析对生态补偿标准进行不同尺度的空间识别。结果显示：① 禁牧以来，盐池县草地生态系统服务显著增强，其中碳储量增加45.66×10⁴ t、强度增加0.42 t/hm²，水源涵养量增加9 351×10⁴ t、强度增加211.14 t/hm²，土壤保持量增加2 091×10⁴ t，强度增加44.93 t/hm²；② 草地生态补偿标准县域为309.21元/hm²、乡镇尺度介于7.25~1 146.36元/hm²、村级介于3.04~2 074.56元/hm²，村级尺度更能体现草地的生态贡献；③ 补偿标准的三维趋势呈现由西向东提高、南北向呈“U”型分异的特征，补偿热点区集中于盐池县东南部和东北部。     

酒额铁路酒泉至东风段典型沙害区段风沙环境特征

酒额铁路(酒泉至额济纳旗铁路)酒泉至东风段沿线冲洪积戈壁广布,沙源丰富,风沙危害严重。为实现铁路风沙危害的精准防治,对酒额铁路酒泉至东风段沿线风沙环境进行了监测分析。结果表明：(1)酒额铁路酒泉至东风段以戈壁风沙路基为主,起沙风向以NW、W、NNW和WNW为主,存在偏东风起沙风向(ENE、E和NE),年起沙风频率5.58%～18.44%;(2)沿线输沙势31.4～176.2VU,均为低风能环境、中比率风况。从金塔至额济纳旗方向输沙势依次增大,且输沙势集中于春季;(3)根据2021年8月至2022年5月一个风季的观测,酒额铁路酒泉至东风段沿线输沙量1.3～3.5 m³·m^-1。根据铁路走向,主害风输沙量(偏西风)0.9～2.4 m³·m^-1,次害风输沙量(偏东风)0.5～1.5 m³·m^-1。     

1982—2019年中国陆地蒸散发变化的归因分析

蒸散发(ET)是水循环的关键变量之一,其长期变化直接影响区域水资源的时空分布格局。近几十年来,中国气候和下垫面特征发生了显著变化,但这些变化如何影响ET的时空分布仍缺乏清晰的认识。本文基于Penman-Monteith-Leuning模型和驱动要素去趋势实验定量揭示了降水、净辐射、水汽压差、风速和叶面积指数对中国陆地ET变化的贡献。研究结果表明,1982—2019年中国陆地ET呈显著增加(p <0.05)趋势,趋势值为1.25 mm a^-1。水汽压差、降水和叶面积指数主导了中国陆地ET变化,三者对ET趋势的贡献度分别为44%(0.54 mm a^-1)、29%(0.36 mm a^-1)和25%(0.31 mm a^-1)。ET变化的主导因素具有明显的区域分异规律,西北地区(干旱和半干旱区)ET变化受降水主导,长江大部以及东北北部(湿润区)受水汽压差主导,而黄土高原、华北平原和东北部分地区受叶面积指数主导。本文研究结果可为气候变化背景下中国水资源的差异化管理和规划提供参考。     

巴丹吉林沙漠南缘的植物固沙问题

在野外考察的基础上,选择13个典型样地,研究了巴丹吉林沙漠南缘植被组成、群落特征和植被格局。结果表明：调查的样地中有荒漠植物31种,其中灌木12种,多年生草本11种,一二年生草本8种。种群密度3 000—14 000株·hm^-2,优势种在群落中地位显著,群落稳定性较差;植被斑块面积小、最大斑块指数低。沙漠南缘年降水量虽然仅100 mm左右,但有霸王（Zygophyllum xanthoxylon）、红砂（Reaumuria soongarica）和沙蒿（Artemisia desertorum）等灌木和半灌木天然植物群落分布,有白刺（Nitraria tangutorum）和膜果麻黄（Ephedra przewalskii）灌丛沙堆,沙丘上生长着沙拐枣（Calligonum mongolicum）、沙鞭（Psammochloa villosa）等种群生存,且在沙漠延伸带流动沙丘上已成功建立了梭梭（Haloxylon ammodendron）人工固沙植被,表明在巴丹吉林沙漠南缘建立以乡土植物为主的固沙植被是可行的。在未来研究中,应在山水林田湖草沙生命共同体理念下加强从区域尺度上解析水、植被和沙的关系,系统了解生态系统的原真性、完整性和连通性及生态系统稳定性维持等问题,优化生态景观格局,确定生态保护目标和建设规模,同时要加强对乡土植物适应干旱风沙机制和扩繁保育技术研究,以便为区域生态建设和生态保护提供科技支撑。     

空间分辨率对总初级生产力模拟结果差异的影响

利用模型分析气候变化对陆地生态系统功能的影响,是当前全球变化生态学的研究热点,然而模型模拟不确定性来源之一就是空间异质性的问题。空间异质性是尺度的函数,基于气象和遥感数据驱动的生态系统过程模型（BEPS模型）,分别模拟2003-2005年中国生态系统通量观测与研究网络（ChinaFLUX）长白山站、千烟洲站、海北站及当雄站在1 km和8 km空间分辨率下的总初级生产力（GPP）的时间动态变化,并结合土地覆盖类型及叶面积指数(LAI)的差异,探讨两种空间分辨率输入数据对GPP模拟结果的影响。结果表明：① 差异性主要是由于8 km范围内混合像元导致LAI的不同,4个站点月均差异值分别为0.85、1.60、0.13及0.04;② 两种空间分辨率均能较好地反映各站点GPP的季节动态变化,与GPP观测值的相关性R²为0.79~0.97 (1 km)、0.69~0.97(8 km),月均差异值为11.46~29.65 gC/m²/month (1 km)、11.87~24.81 gC/m²/month (8 km);③ 4个通量站点在两种空间分辨率下的GPP月均差异值分别为14.43,12.05,4.79,3.22 gC/m²/month,不同空间分辨率的模拟结果在森林站的差异大于草地站,且生长季的差异大于非生长季。因此,模型在模拟大尺度、长时间序列GPP时,为了提高模型模拟效率,适度降低空间分辨率是可行的,但应尽量减小低空间分辨率对于森林生态系统以及生长季GPP模拟上的误差。     

中美港湾流域生态系统服务价值变化比较——以浙江象山港与佛罗里达坦帕湾为例

人类活动干扰下的生态系统服务价值变化的国别或区域差异与对比研究成果,可为海岸带综合管理和相关空间规划提供有效指引。以Landsat TM/OLI遥感影像为基础数据,运用GIS空间分析手段,对人类活动影响下的中美两个港湾生态系统服务价值时空变化格局进行了研究。结果表明：① 近30年来象山港流域生态系统类型以农田和森林为主,而坦帕湾流域则以城市和森林为主,两港湾非自然生态系统类型面积大于自然生态系统类型,是研究区生态格局分异的主要影响原因。② 随着人类活动强度增加与开发利用范围扩大,研究时段内象山港流域生态系统服务价值减少了397.64×10⁶元,而坦帕湾减少了1186.73×10⁶元。③ 两港湾流域生态系统服务价值空间分布与区域经济发展水平呈负相关,其中交通布局、农业生产、都市发展等因素对生态系统服务价值分布影响显著。④ 90年代以来坦帕湾海洋功能区划与滨海开发建设过程中遵循自然规律,尤其是“坦帕湾河口保护计划”的管理经验可供象山港开发利用借鉴,象山港需要细化符合其开发的管护方案与多规合一规划,加以启示国内相同级别港湾管理、增强邻里计划与合作交流。     

气候变化对中亚草地生态系统碳循环的影响研究

准确评估草地生产力、碳源/碳汇功能,分析气候变化对草地生态系统碳循环的影响,对于草地资源的合理开发和有效保护至关重要。选取对气候变化以及人类干扰高度敏感的中亚干旱区草地生态系统为研究对象,利用Biome-BGC模型,模拟分析其NPP、NEP的年际变化趋势及其空间分布格局。结果显示：（1）1979-2011年中亚地区草地生态系统NPP年平均值为135.6 gC·m^-2·a^-1,且随着时间的推移呈现出波动下降的趋势,下降速率为0.34 gC·m^-2·a^-1。（2）NEP的年平均值为-8.3 gC·m^-2·a^-1,表现为碳源,且该值随着时间的推移呈现出波动上升的趋势,上升速率为0.58 gC·m^-2·a^-1。（3）NPP高值区域在降水较为丰富的天山山脉附近以及哈萨克斯坦北部。（4）NPP的年际变化与降水量的年际变化趋势基本一致,相关系数为0.52;NPP与温度的相关系数为-0.28,未达到显著相关水平。本研究实现了Biome-BGC模型在中亚干旱区草地生态系统的应用,对评价干旱区草地生态系统碳源/碳汇功能及其在全球碳循环和全球变化中的作用、实现中亚草地生态系统的可持续利用、完善区域和全球碳循环理论体系具有重要意义。     

生态地理学概念界定及其经典案例分析

对生态地理学的概念进行了详细讨论和辨析,并将它与相近学科如生物地理学、生态地理区划、宏生态学等进行了比较分析,界定了生态地理学的概念。研究认为：生态地理学是生态学和地理学的交叉学科,是研究生态系统各组分关系和生态过程的地理空间分布格局或/和时间演变规律及其与地理环境耦合机制的学科。生态地理学的目的是揭示不同环境梯度下或不同时间尺度上生态系统各组分关系和生态过程的普适性规律及其成因。同时,结合国内外野外实验平台介绍,在全球变化等研究领域列举了经典案例进行分析：① 全球不同气候带森林凋落物分解和碳汇功能的研究;② 中国不同陆地生态系统碳通量和碳汇功能研究;③ 中国东北样带和南北样带陆地生态系统的脆弱性与适应性研究;④ 中国北方草地样带尺度的生态系统生态学研究。主要目的是在辨析生态地理学概念的基础上指出未来发展方向,推动生态地理学的发展。     

赣江流域森林生态系统服务空间格局及其影响因素（英文）

森林是陆地生态系统的重要组分,为人类社会提供着多种多样的服务产品。明确不同类型森林生态系统服务的空间特征和驱动机制对优化森林资源管理和提升服务综合效益具有重要意义。基于InVEST模型、CASA模型和GIS技术对赣江流域森林生态系统固碳、蓄积量、水源供给和土壤保持4种服务进行了价值评估和空间制图,并分析了各类自然和社会-经济因子梯度变化与生态系统服务生产之间的联系。结果表明:赣江流域4种森林生态系统服务具有空间异质性。赣江流域周边山地和高丘区域固碳和蓄积量服务较高,林型以阔叶林和竹林为主;水源供给服务较高的区域则为赣江流域东北部,林型以松林和杉木林为主;土壤保持服务空间分布较离散,赣江流域东北部区域略高于西南部区域。生态系统服务是自然过程和人类活动共同作用的结果:随海拔或坡度增加,人类活动干扰减少,森林固碳和蓄积量服务增加,但水源供给和土壤保持服务减小;随区域人均GDP增加或总人口减少,森林固碳和蓄积量服务表现出增加趋势。未来还需进一步评估各类自然和社会-经济因子对不同类型生态系统服务的限制作用和格局影响,以更好地应对区域生态问题。     

中国草畜平衡状态时空演变指示的草地生态保护格局

中国草原牧区作为重要生态安全屏障和草地畜牧业生产基地,其草畜平衡状态直接影响草地退化与恢复,进而影响草地生态系统服务能力的强弱。本文分析了2000—2015年主要草原牧区草地植被覆盖、牧草供给、草畜平衡状态的时空变化特征,深入探讨草地退化与恢复及载畜压力下草地生态系统保护与恢复空间格局。结果表明：过去16年主要草原牧区草地面积净减少约163万hm²,6.7%的草地出现植被覆盖退化,而5.4%的草地呈现植被覆盖明显恢复。天然草地牧草供给量以增加为主,年增率约0.3 kg/hm²,然而其载畜压力亦持续增加,不考虑补饲的载畜压力指数高达3.8,除内蒙古东北部、青藏高原中部仍有载畜潜力,其余多处于超载状态;考虑实际冷季补饲的载畜压力指数约3.1,内蒙古中东部有所缓解;假设冷季全额补饲则载畜压力指数减至1.9,内蒙古、青藏高原等区域明显缓解。叠加上述数据,本文针对自然保护地、牧区、半农半牧区和农区等不同区域的草地生态保护格局,提出了平衡草地生态保护与畜牧生产利用的不同发展策略。     

长江中游马口-田家镇河段40 年来河道演变

运用地理信息系统(GIS) 与数字高程模型(DEM) 分析了马口-田家镇河段1963 年、1972 年与2002 年河道地形数据, 较为系统地研究了该河段过去40 年冲淤时空变化。研究结 果认为, 1972 年与1963 相比冲刷量达到789.9 hm³, 冲刷面积为39.7×104 m²; 2002 年与1963 年相比冲刷量达到1196.5 hm³, 冲刷面积为59.4×10⁴ m²; 2002 年与1972 年相比冲刷量 达到960 hm³, 冲刷面积为54.3×10⁴ m²。由以上结果认为, 马口-田家镇河段近40 年来以冲刷为主; 河道冲淤变化以马口卡口与田家镇卡口等窄深河段最为剧烈, 宽浅河段与顺直河 段冲淤变化较为和缓, 冲淤变化幅度不大; 卡口上、下端以淤积过程为主, 而卡口顶冲水流的顶弯部位以冲刷过程为主。研究河段冲淤变化受上游来水来沙条件影响很大, 对未来三峡工程建成后, 三峡大坝下游来水来沙以及研究河段冲淤变化的影响研究提供借鉴。     

中美俄加陆域碳汇对人为增温的消减贡献

作为主要的气候强迫因子,CO₂与人类活动密切相关,但很多研究往往忽视了陆地生态系统碳汇对人为排放CO₂增温的消减作用。俄罗斯、加拿大、中国和美国是世界上地域面积最大、且社会经济处于不同发展阶段的4个国家,将短时期内CO₂排放所引起的辐射强迫进行量化分析,对于评估人为和自然因素对气候的影响非常重要。本文基于CO₂同化数据,利用“碳—气候”参数化方案,在分析人为碳排放及其气候效应的同时,考虑陆地生态系统碳汇的气候效应,进而得到4个国家的全球辐射强迫。结果显示：① 2000—2016年,4个国家人为排放的CO₂均呈明显增加趋势（0.125 Pg C a ^-1）,但陆地生态系统的碳汇作用也不断增强（0.003 Pg C a ^-1）;其中,中美两国总的人为碳排放占了4个国家的87.19%,而俄罗斯陆地生态系统的吸收碳能力最强,总量达14.69 Pg C。② 截至2016年,陆地生态系统的降温效应达-0.013 W m ^-2,可消减人为碳排放增温效应的45.06%。充分说明若不考虑陆地生态系统,将会明显高估人为碳排放的增温效应。③ 整体上,相对于2000年和工业革命前的CO₂浓度水平,4个国家总的人为碳排放分别贡献了0.32 W m ^-2和0.42 W m ^-2的全球辐射强迫。本文还进一步探讨了温度与辐射强迫的线性关系,相对于单一的人为或者自然因素而言,综合两者的辐射强迫,与相应时段的气温变化可解释度最高,达30.3%。     

塔里木河中上游土地利用变化的径流响应

为了定量分析塔里木河中上游土地利用变化对径流的影响程度,基于塔里木河流域1980-2015年土地利用数据及相关水文系列资料,利用MIKE SHE分布式水文模型客观模拟评价了流域中上游土地利用变化下的水文响应过程。结果表明：MIKE SHE模型可以较好的模拟塔里木河流域中上游的日流量过程,在研究区具有良好的适用性;1980-2015年间流域土地利用变化导致流域地表日径流量减少了4.2 m³·s^-1。通过仿真模拟分析草地、林地、耕地三种土地利用情景,得到日均流量分别为147.56 m³·s^-1、141.80 m³·s^-1,144.72 m³·s^-1由此可见,该流域径流对不同土地利用类型的响应差异较大,产流量的总体趋势为草地>耕地>林地。研究成果对于流域土地利用格局的合理规划及极端水文事件的控制具有重要意义。     

1980s-2010s中国陆地生态系统土壤碳储量的变化

土壤作为陆地生态系统有机碳库的主体,在全球碳循环中起着重要作用。然而,当前区域土壤有机碳储量的变化情况及其碳源/汇功能仍然不清楚。利用中国1980s （1979-1985年）第二次土壤普查数据,同时收集整理2010s（2004-2014年）已发表的有关中国土壤有机碳储量（0~20 cm和0~100 cm）的文献数据,综合评估了1980s-2010s中国土壤有机碳储量的变化情况,并分析森林、草地、农田和湿地等生态系统土壤碳源/汇功能;同时结合现有的中国植被碳储量变化研究,进一步探讨了1980s-2010s中国陆地生态系统的碳源/汇效应。研究发现：① 1980s-2010s中国土壤（0~100 cm）有机碳储量净增长3.04±1.65 Pg C,增长速率为0.101±0.055 Pg C yr^-1,其中表层土壤（0~20 cm）的碳汇效应明显;② 森林土壤是固碳主体,净增长2.52±0.77 Pg C,而草地和农田土壤增长有限,分别为0.40±0.78和0.07±0.31 Pg C;③ 湿地有机碳储量净减少0.76±0.29 Pg C;④ 中国陆地生态系统的碳汇效应较强,总碳汇量相当于同期（1980-2009年）化石燃料和水泥生产排放CO₂总量的14.85%~27.79%。随着中国森林和草地生态系统植被和土壤的进一步保护、恢复和重建,中国陆地生态系统具有较大的碳汇潜力,在未来全球碳平衡中将发挥更大的作用。     

差不嘎蒿在科尔沁沙地草场植被中的作用

差不嘎蒿是科尔沁沙地草场退化过程中的一个重要缓冲种。在草场退化过程中能够迅速占领退出植物种遗留下来的空间, 生物量由81.6g/m²增加到285g/m²; 但从半固定沙丘草场到半流动沙丘草场, 其生物量减少到了190g/m², 占总生物量的77.2%。差不嘎蒿在半流动沙丘草场中的繁殖力最高, 当年生幼苗数和果实生物量分别为59株/m²和17.6g/m²。差不嘎蒿以无性繁殖为主, 但是, 在流动沙丘草场则以种子繁殖为主。     

基于风廓线雷达的北京春季一次“先霾后沙”空气污染过程分析

利用NCEP再分析资料、逐小时污染物浓度数据、风廓线雷达及地面常规观测资料，对北京2018年3月26—29日一次“先霾后沙”的空气污染过程进行了分析。结果表明：霾污染期间PM_2.5峰值浓度为242 μg·m^-3，PM_2.5/PM₁₀值为0.86。受蒙古气旋影响，PM₁₀浓度出现爆发性增长，增长速率达到912 μg·m^-3·h^-1，PM_2.5/PM₁₀值下降至0.11。霾主要影响时段边界层内以西南风为主，平均通风量为15 907 m²·s^-1，大气边界层以稳定的弱上升或下沉运动为主；而沙尘影响时段平均通风量为9 226 m²·s^-1，沙尘天气爆发前边界层明显的下沉运动先于地面污染物浓度的变化。基于后向轨迹模式和潜在源贡献分析方法PSCF计算结果，霾影响时段河北中南部、山西中部等地对北京PM_2.5贡献较多；而沙尘影响时段，北京地区的PM₁₀主要来源于内蒙古中部和辽宁西部。