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2000—2020年青藏高原产水服务时空分布格局及影响因素

西北师范大学学报（自然科学版） 2024年第4期60卷 1-11页

作者：戴尔阜路荣荣中国科学院地理科学与资源研究所/生态系统网络观测与模拟重点实验室/拉萨高原生态系统研究站北京100101 中国科学院大学北京100049

产水服务是生态系统服务的重要组成部分,对生态系统平衡和区域可持续发展具有重要意义.青藏高原是“亚洲水塔”,是我国和亚洲的“江河源”,它提供了大量的淡水资源和产水服务.基于InVEST模型分析2000—2020年青藏高原产水服务时空分布... 详细信息

产水服务是生态系统服务的重要组成部分,对生态系统平衡和区域可持续发展具有重要意义.青藏高原是“亚洲水塔”,是我国和亚洲的“江河源”,它提供了大量的淡水资源和产水服务.基于InVEST模型分析2000—2020年青藏高原产水服务时空分布及时空演变特征,利用地理探测器方法探究气候、植被、土壤、地形、土地利用等不同因素对青藏高原产水服务空间分异的驱动机制.结果表明,近20年来青藏高原产水量和降水量年际变化呈波动增加的趋势,且具有明显的空间分异性,产水量高值集中分布在青藏高原东南部,低值区主要分布在柴达木盆地和西部的阿里地区;青藏高原产水服务呈增加趋势、减少趋势和无明显变化的面积分别占79.08%,16.45%和4.47%,年降水量与实际蒸散量的交互作用对产水保持服务空间分异的影响最强.研究结果可以为区域水资源综合利用及合理配置提供科学支撑.

关键词：产水服务 InVEST模型时空格局地理探测器青藏高原

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藏北高寒草甸根系生物量与碳氮分布格局及关联特征

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生态学报 2021年第9期41卷 3625-3633页

作者：张豪睿付刚中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室拉萨高原生态系统研究站北京100101 中国科学院大学北京100049

根系生物量的分布格局及其与土壤环境因子的关系对草地保护与退化草地恢复研究有重要意义。以藏北当雄县的高寒草甸为研究对象,在三个海拔上(4300、4500、4700 m)对2011年0—50 cm的群落根系生物量、根碳氮含量、土壤碳含量(SOC、DOC、M... 详细信息

根系生物量的分布格局及其与土壤环境因子的关系对草地保护与退化草地恢复研究有重要意义。以藏北当雄县的高寒草甸为研究对象,在三个海拔上(4300、4500、4700 m)对2011年0—50 cm的群落根系生物量、根碳氮含量、土壤碳含量(SOC、DOC、MBC)、氮含量(DTN、MBN、TN)、碳氮比(MBC/MBN、SOC/TN)、pH、电导率进行了测定,以期探讨藏北高寒草甸根系生物量与碳氮的分布格局及其关联特征。结果表明:(1)土壤中所测量的各种形式的碳氮含量均随着土壤深度的增大呈下降趋势,0—50 cm的DOC和SOC都随海拔的升高呈上升趋势。(2)随土壤深度的增加,根系生物量呈指数下降。随海拔的增加,根系生物量越集中分布于上层土壤,下层土壤根系生物量分布越少且变化趋于平缓。(3)根系生物量与所测的碳氮指标、电导率呈正相关关系,与pH呈负相关关系。根系氮库是影响根系生物量分布格局的主要因素,而pH值、电导率及土壤碳氮指标是影响根系生物量分布格局的重要因素。

关键词：根系生物量土壤碳氮根系碳氮海拔土壤深度高寒草甸

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垫状点地梅对生长季土壤净氮矿化和酶活性的影响

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Journal of Resources and Ecology 2024年第2期15卷 422-430页

作者：邢硕何永涛牛犇徐兴良宋茜王英凡中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室拉萨高原生态试验站北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院大学资源与环境学院北京100190 辽宁师范大学辽宁大连116029

垫状植物是高寒生态系统中一类独特的物种,具有厚实的多年生垫状体,可以改善局部微环境,从而对生长于其内部的其他物种起到保育作用,被称为高寒生态系统的工程师,其中对土壤养分有效性的改变是其保育作用的重要途径,但关于这一过程的研... 详细信息

垫状植物是高寒生态系统中一类独特的物种,具有厚实的多年生垫状体,可以改善局部微环境,从而对生长于其内部的其他物种起到保育作用,被称为高寒生态系统的工程师,其中对土壤养分有效性的改变是其保育作用的重要途径,但关于这一过程的研究目前还很少。本研究选择青藏高原广泛分布的垫状点地梅(Androsace tapete),在西藏当雄念青唐古拉山脉南坡4500 m和4800 m两个海拔设置样地,通过动态测定垫状点地梅覆盖下土壤和无垫状点地梅生长的对照草地土壤在生长季中的无机氮含量、净氮矿化速率以及土壤酶活性,对比分析垫状点地梅对土壤氮素有效性的影响。结果表明:(1)土壤中硝态氮和铵态氮含量在4500 m样地无显著差异,但在4800 m样地,垫状点地梅覆盖下土壤的硝态氮与无机氮含量在生长季中期有显著增加,其中硝态氮比对照草地增加了56%,无机氮则增加了74.5%;(2)垫状点地梅还改变了土壤中氮的矿化趋势和速率。在4500 m样地,垫状点地梅覆盖下土壤净氮矿化在生长季中期为负值(氮固定),速率为-0.11μg g^(-1)d^(-1),而对照草地土壤则为正值(氮矿化),速率为0.61μg g^(-1)d^(-1),二者差异显著;在生长季初期和末期二者均为正值,但差异未达到显著水平;在4800 m样地,垫状点地梅覆盖下的土壤在生长季初期的净氮矿化为正值,速率为0.07μg g^(-1)d^(-1),而对照草地土壤则为负值,速率为-1.17μg g^(-1)d^(-1),差异达到了显著水平;生长季中期二者均为负值,但垫状点地梅覆盖下土壤净氮矿化速率(-1.95μg g^(-1)d^(-1))显著低于对照草地土壤(-0.02μg g^(-1)d^(-1));在生长季末期二者也均为负值,且差异不显著。(3)垫状点地梅覆盖下土壤中的硝酸还原酶与亚硝酸还原酶活性显著提高。与对照草地土壤相比,4500 m样地垫状点地梅覆盖下土壤中的硝酸还原酶活性提高了9.1%,亚硝酸还原酶活性提高了15.7%;4800 m样地两种酶的活性则分别提高了22.5%和16.1%,而这两种酶的活性与土壤中无机氮的动态变化显著相关。以上结果表明,与对照草地相比较,垫状点地梅会改变土壤中的氮矿化过程和无机氮含量,但存在着季节上的动态变化,且不同样地之间也存在差异,说明这种作用不仅受垫状植物生态工程师效应的影响,还会受到外部环境变化的影响。并且垫状点地梅的工程师效应在整个生长季出现了不同程度的变化,尤其是在如今全球变暖的大背景下,青藏高原也正在加速变化,因此需要更多的研究来阐明其变化过程。

关键词：垫状植物垫状点地梅无机氮净氮矿化青藏高原

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大气CO_(2)浓度升高对土壤碳库稳定性的影响

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生态学报 2023年第20期43卷 8493-8503页

作者：赵广张扬建中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室拉萨高原生态试验站北京100101 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100190

工业革命以来,大气CO_(2)浓度持续上升,升高的CO_(2)浓度会改变植物光合产物积累、土壤碳库的碳输入和碳输出过程,进而通过影响有机碳组成和周转特征来调控土壤碳库动态变化。土壤碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,其碳储量的微小... 详细信息

工业革命以来,大气CO_(2)浓度持续上升,升高的CO_(2)浓度会改变植物光合产物积累、土壤碳库的碳输入和碳输出过程,进而通过影响有机碳组成和周转特征来调控土壤碳库动态变化。土壤碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,其碳储量的微小变化都会对大气CO_(2)浓度和气候变化产生巨大影响。但目前关于CO_(2)浓度升高对土壤碳库动态和稳定性的影响还不清楚,很大程度上限制了预测陆地生态系统碳循环对气候变化的反馈。系统综述国内外大气CO_(2)浓度升高对植被生产力、植被碳输入和土壤碳库影响的研究进展,旨在揭示土壤碳库物理、化学组成以及周转特征对CO_(2)浓度升高的响应过程和机理,探讨CO_(2)升高情境下土壤微生物特征对土壤碳库稳定性的影响和驱动机制,为深入理解全球变化下的土壤碳循环特征提供理论支撑。

关键词：气候变化土壤有机质碳循环土壤微生物

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干旱河谷区草坡防火工程对坡面径流侵蚀的影响

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水土保持学报 2023年第1期37卷 37-44页

作者：张泽洪贾立志余建平陈小南西华师范大学地理科学学院四川南充637000 四川省干旱河谷土壤侵蚀监测与控制工程实验室四川南充637000 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室拉萨高原生态系统研究站北京100101 钱江源国家公园管理局浙江开化324300

为探究干旱河谷区草坡防火工程对坡面径流侵蚀的影响,以四川省凉山州的3个27.5°的草地坡面为研究对象,进行流量分别为6,9,12 L/min的模拟冲刷试验。3个坡面的处理为:(1)移除植被地上地下部分,平整坡面代表草坡防火通道;(2)移除植... 详细信息

为探究干旱河谷区草坡防火工程对坡面径流侵蚀的影响,以四川省凉山州的3个27.5°的草地坡面为研究对象,进行流量分别为6,9,12 L/min的模拟冲刷试验。3个坡面的处理为:(1)移除植被地上地下部分,平整坡面代表草坡防火通道;(2)移除植被地上部分代表草坡防火隔离带;(3)未进行处理作为对照。通过收集坡面出口的产流量和产沙量,研究不同的防火工程在不同的放水冲刷流量下分别对坡面径流侵蚀的影响。结果表明:(1)草坡由于修建防火通道导致坡面土质松散,水分入渗量增加,初始产流时间表现为草坡防火通道(20.33 min)>对照坡面(7.62 min)>草坡防火隔离带(5.22 min);(2)3个流量下的累计产流量和累计产沙量均表现为草坡防火通道>草坡防火隔离带>对照坡面,并且随着放水流量的增加3个坡面之间的差异显著增加,表明草坡防火工程的修建加剧陡坡水蚀;(3)对照坡面的产流量和产沙量之间呈线性关系,而草坡防火通道坡面的产流量与产沙量之间的关系呈指数、对数或线性关系,草坡防火隔离带坡面的产流量和产沙量之间呈对数或线性关系,表明草坡防火工程的修建改变水沙之间原有的线性关系。因此,草坡防火工程建设后要特别重视坡面的水土流失问题,研究结果可为干旱河谷区草坡防火工程对水土流失影响及防治措施的实施提供科学参考。

关键词：干旱河谷区防火工程产流产沙草坡

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藏北高寒草甸根系生物量与碳氮分布格局及关联特征研究

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生态学报 2021年

作者：张豪睿付刚中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室拉萨高原生态系统研究站中国科学院大学

根系生物量的分布格局及其与土壤环境因子的关系对草地保护与退化草地恢复研究有重要意义。本研究以藏北当雄县的高寒草甸为研究对象,在三个海拔上（4300 m、4500 m、4700 m）对2011年0—50 cm的群落根系生物量、根碳氮含量、土壤碳含量... 详细信息

根系生物量的分布格局及其与土壤环境因子的关系对草地保护与退化草地恢复研究有重要意义。本研究以藏北当雄县的高寒草甸为研究对象,在三个海拔上（4300 m、4500 m、4700 m）对2011年0—50 cm的群落根系生物量、根碳氮含量、土壤碳含量（SOC、DOC、MBC）、氮含量（DTN、MBN、TN）、碳氮比（MBC/MBN、SOC/TN）、pH、电导率进行了测定,以期探讨藏北高寒草甸根系生物量与碳氮的分布格局及其关联特征。结果表明:（1）土壤中所测量的各种形式的碳氮含量均随着土壤深度的增大呈下降趋势,0—50 cm的DOC和SOC都随海拔的升高呈上升趋势。（2）随土壤深度的增加,根系生物量呈指数下降。随海拔的增加,根系生物量越集中分布于上层土壤,下层土壤根系生物量分布越少且变化趋于平缓。（3）根系生物量与所测的碳氮指标、电导率呈正相关关系,与pH呈负相关关系。根系氮库是影响根系生物量分布格局的主要因素,而pH值、电导率及土壤碳氮指标是影响根系生物量分布格局的重要因素。

关键词：根系生物量土壤碳氮根系碳氮海拔土壤深度高寒草甸

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钱江源国家公园2000~2019年土壤侵蚀变化动态研究

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土壤通报 2022年第5期53卷 1163-1171页

作者：贾立志余建平陈小南周晓莹中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室拉萨高原生态系统研究站北京100101 钱江源国家公园管理局浙江开化324300 中央民族大学生命与环境科学学院北京100081

【目的】揭示钱江源国家公园2000~2019年间的土壤侵蚀变化规律以及不同功能分区、坡度范围的差异。【方法】基于RUSLE模型得到钱江源国家公园2000~2019年土壤侵蚀的动态变化情况,并对不同功能分区及不同坡度范围的多年平均模拟土壤侵蚀... 详细信息

【目的】揭示钱江源国家公园2000~2019年间的土壤侵蚀变化规律以及不同功能分区、坡度范围的差异。【方法】基于RUSLE模型得到钱江源国家公园2000~2019年土壤侵蚀的动态变化情况,并对不同功能分区及不同坡度范围的多年平均模拟土壤侵蚀速率进行分析。【结果】基于RUSLE模型模拟得出,钱江源国家公园2000~2019年间的模拟土壤侵蚀速率呈线性减小趋势。其中,80%区域处于微度侵蚀,并且微度侵蚀面积呈增加趋势。由于雪灾影响,2008年的模拟土壤侵蚀速率为424.83 t km^(-2)a^(-1),显著高于其它年份。不同功能分区的多年平均模拟土壤侵蚀速率具有显著性差异,其中游憩展示区>传统利用区>核心保护区>生态保育区,核心保护区的土壤侵蚀几乎没有受到雪灾影响。5°~8°与8°~15°两个坡度范围的多年模拟土壤侵蚀速率不存在显著差异,其他坡度范围的多年平均模拟土壤侵蚀速率差异性显著,并且各个坡度的模拟土壤侵蚀速率呈逐年降低趋势。【结论】2000~2019年间,钱江源国家公园总体、各功能分区以及各坡度范围的模拟土壤侵蚀速率呈线性减少趋势,而多年平均模拟土壤侵蚀速率在不同功能分区之间和不同的坡度范围之间有显著差异,该研究可为钱江源国家公园的土壤侵蚀防治以及水土保持措施规划提供参考。

关键词： RUSLE模型钱江源国家公园变化动态功能分区

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1980s—2010s东北农田土壤养分时空变化特征

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应用生态学报 2023年第4期34卷 865-875页

作者：王世豪徐新良黄麟赵广中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟重点实验室北京100101 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室拉萨高原生态试验站北京100101

近年来,东北地区农田土壤“变薄、变瘦、变硬”等退化问题日趋严峻,严重影响了东北农业的可持续发展。本研究基于1980年代(1980s)《中国土种志》和2010年代(2010s)《中国土系志》土壤样点的土壤剖面属性数据,通过大样本统计分析,揭示了3... 详细信息

近年来,东北地区农田土壤“变薄、变瘦、变硬”等退化问题日趋严峻,严重影响了东北农业的可持续发展。本研究基于1980年代(1980s)《中国土种志》和2010年代(2010s)《中国土系志》土壤样点的土壤剖面属性数据,通过大样本统计分析,揭示了30年来东北不同地区、不同土壤类型的土壤养分状况变化规律。结果表明:1)1980s—2010s,东北地区各土壤养分指标变化程度不同,土壤pH总体下降0.03,土壤有机质(SOM)含量下降最突出,下降了8.99 g·kg^(-1),降幅为23.6%,土壤全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量呈现出不同程度的上升趋势,增幅分别为17.1%、46.8%和4.9%。2)各省市土壤养分指标变化表现出较大差异,辽宁土壤酸化最明显,pH降低了0.32,SOM含量下降最明显,降低31.0%,土壤TN、TP、TK含量上升最显著,增幅分别为73.8%、248.1%和44.0%。3)不同土壤类型土壤养分变化差异较大,棕壤和栗钙土pH下降最多,几乎所有类型土壤的SOM含量均为下降趋势,其中棕壤、暗棕壤和黑钙土分别下降了35.4%、33.8%和26.0%,而TN、TP、TK含量上升最多的为棕壤,增幅分别为89.1%、232.8%和48.5%。综上,有机质含量下降和土壤酸化是1980s—2010s东北土壤退化的核心问题,探索合理的耕作方式,制定针对性的保护策略,是保证东北地区农业可持续发展的迫切需求。

关键词：东北地区农田土壤养分时空变化

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横断山区产水服务空间异质性及归因分析

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地理学报 2020年第3期75卷 607-619页

作者：戴尔阜王亚慧中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室拉萨高原生态系统研究站北京100101 中国科学院大学北京100049

包括产水服务在内的生态系统服务已被纳入区域土地利用规划以及可持续发展决策中,识别其空间分异特征及影响因素是进行决策的基础,而空间分异的定量归因研究仍需进一步加强。以空间异质性明显的中国横断山区为研究区,借助InVEST模型模... 详细信息

包括产水服务在内的生态系统服务已被纳入区域土地利用规划以及可持续发展决策中,识别其空间分异特征及影响因素是进行决策的基础,而空间分异的定量归因研究仍需进一步加强。以空间异质性明显的中国横断山区为研究区,借助InVEST模型模拟产水服务空间分布,选择气候、地形、土壤、植被、土地利用等因子,采用地理探测器开展产水服务空间异质性归因分析。结果表明,①气候类因子是产水服务空间异质性的主要控制因子,其中以降水量和蒸散量为主。②在不同地貌及气候分区中,各因子对产水的空间分异的解释能力存在显著差异:平缓地区,蒸散量解释能力远高于降水量,随着起伏度的增大,降水量解释能力逐步增强,最终成为主要因子;在高原气候区,以蒸散量解释能力最强,而在中亚热带气候区,降水量为主要的控制因子。③值得注意的是,平缓地区土地利用类型因子的解释能力较为突出,在山区发展中应注意土地利用的合理规划,以减轻土地利用变化对产水服务空间变化的影响。④风险探测识别的产水服务重要区主要为初育土及人为土分布区、灌木林区以及坡度在≤5°和25°~35°区域,而其对应的高程值则在不同区域之间存在差异,因此,在横断山区产水服务的维持与保护工作中应充分考虑不同分区的具体情况。

关键词：产水服务 InVEST模型地理探测器归因分析横断山区

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南方红壤丘陵区采伐变量对森林面积和生物量影响模拟

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地理学报 2021年第1期76卷 223-234页

作者：汪晓帆戴尔阜郑度吴卓中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室拉萨高原生态系统研究站北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地表层格局与模拟院重点实验室北京100101 广州大学地理科学学院广州510006

在优化森林结构的同时保障其木材生产功能和生态功能,实现森林可持续经营,如何采取科学、合理的森林管理措施越来越受到人们的关注。本文选取采伐年龄、采伐斑块大小、采伐频率、采伐面积比例作为变量,以江西省泰和县为研究区,设定多种... 详细信息

在优化森林结构的同时保障其木材生产功能和生态功能,实现森林可持续经营,如何采取科学、合理的森林管理措施越来越受到人们的关注。本文选取采伐年龄、采伐斑块大小、采伐频率、采伐面积比例作为变量,以江西省泰和县为研究区,设定多种强度和方式的森林管理方案,耦合生态过程模型(PnET-Ⅱ)和景观模型(LANDIS-Ⅱ)模拟初始年(2009年)起,未来100年森林面积和生物量的动态变化情况。研究发现:①森林对不同采伐变量的响应差异明显,采伐年龄对森林面积影响较小,采伐斑块面积仅对生物量有影响,采伐频率对面积和生物量均有较大影响,采伐面积比例是采伐变量中对森林影响最大的变量;②每10 a以20%的采伐面积比例,5 hm2的采伐斑块,采伐21 a以上的杉木、26 a以上的松林、41 a以上的阔叶树种的采伐情景能够保证有林地的生物量较初始年有所增加,有效地保障红壤丘陵区人工林在木材生产的同时保持一定的生态功能。

关键词：森林管理地上生物量 LANDIS-Ⅱ模型红壤丘陵区人工林

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