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第十一届全国第四纪学术大会

作者：王云强邵明安张晨成刘志鹏邹俊亮肖劲锋中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室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西北农林科技大学资源环境学院中国科学院水利部水土保持研究所 University of New Hampshire Durham

植物可以通过根系吸收和利用20 m或者更深层次的土壤水分和养分.在植物根系系统以及土壤优先流过程的影响下,深层土壤的有机碳过程在全球碳循环和陆地生物地球化学过程中可能具有重要作用,但相关机制尚不明确.当前,已有深剖面(本文定义... 详细信息

植物可以通过根系吸收和利用20 m或者更深层次的土壤水分和养分.在植物根系系统以及土壤优先流过程的影响下,深层土壤的有机碳过程在全球碳循环和陆地生物地球化学过程中可能具有重要作用,但相关机制尚不明确.当前,已有深剖面(本文定义为5 m以下)土壤有机碳(SOC)的研究大都集中在古环境重建方面,对其储量、垂直分布规律及影响因素的研究较少.我们假设：长期土地利用方式及其相应根系特征对深剖面SOC的数量与分布具有显著影响.为验证这一假设,我们利用自制深剖面土壤样品采集系统,在黄土高原6个区域共选择33个典型样点,采集深剖面土壤与植物根系样品(取样深度介于12 m到21 m之间),对SOC、颗粒组成及根系指标进行分析测定.结果表明,黄土高原21 m剖面SOC的分布可以划分为三个显著不同的层次：0-2 m(3.28 ±2.39 g kg-1),2-14 m(2.07±0.79 g kg-1)和14-21 m(1.56±0.57 gkg-1).与其他每米土层相比,表层1 m土层的SOC储量最高(5.34±2.13 kgm-2),但仅占整个21m剖面的9％.对于深层土壤(5m-21 m),林地的SOC储量(47±0.43 kg m-2)显著(P＜0.01)高于永久性农地(38±0.44 kgm-2).在根区,农地、草地和林地三种土地利用方式下SOC的主控因素是根长、pH和粘粒含量;在根区以下,为土壤含水量、pH和粘粒含量.土地利用和根系特性显著影响深剖面土壤有机碳的数量与垂直分布特征.黄土高原大规模的退耕还林(草)工程对于增加深层有机碳储量具有重要意义.科学的土地利用管理措施能够增加深层有机碳的储量,进而对全球变暖形成负反馈.

关键词：深层土壤土地利用根系分布土壤有机碳管理黄土高原

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近10a青藏高原干湿状况及其与植被变化的关系研究

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干旱区地理 2013年第1期36卷 49-56页

作者：王敏周才平吴良徐兴良欧阳华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北京100101 中国科学院研究生院北京100049

植被是陆地生态系统中最重要、同时也是气候变化最敏感的组分,而高原植被系统行为往往比其他地区能更早、更明显地预兆全球变化。探讨青藏高原区域干湿状况及其与植被变化的关系有助于更好地认识和理解陆地生态系统对气候变化的响应和... 详细信息

植被是陆地生态系统中最重要、同时也是气候变化最敏感的组分,而高原植被系统行为往往比其他地区能更早、更明显地预兆全球变化。探讨青藏高原区域干湿状况及其与植被变化的关系有助于更好地认识和理解陆地生态系统对气候变化的响应和适应机理,对高原生态安全屏障计划的实施以及全球生态建设有重要意义。基于地面气象台站观测数据和MODIS EVI数据集,2001-2010年生长季干湿状况和植被覆盖的时空变化格局,对青藏高原干湿状况与植被覆盖变化的关系进行了分析与探讨。结果表明:(1)高原整体上呈现由东南向西北渐干的趋势,干旱及半干旱区占高原总面积的67%。10 a间高原有25%的区域在逐渐变干,且南北差异明显;(2)高原生长季EVI的空间格局与干湿格局相近,且东西部界线分明。10 a间高原植被活动由东南向西北整体上呈现"退化-增强-变化不大"的规律;(3)区域干湿程度对EVI空间格局差异有显著影响,特别是在占高原面积44%的半干旱区,两者相关性最大。人为干扰对高原EVI变化的作用不明显,但EVI与干湿程度相关性相对偏小的区域人为干扰程度往往较大;(4)从高原96个气象站点生长季EVI对干燥度指数变化的敏感性来看,敏感程度较大的气象站点主要集中在高原东北部、高原中部及雅鲁藏布江中上游区域,60%以上的气象站点随着干旱程度的加深植被呈退化趋势。

关键词：青藏高原干湿状况干燥度指数 EVI 人为干扰

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当雄念青唐古拉山脉南坡不同海拔垫状点地梅分布特征

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山地学报 2013年第6期31卷 641-646页

作者：何永涛石培礼张宪洲杜明远闫巍孙维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站北京100101 日本农业环境技术研究所日本筑波3050053

垫状点地梅（Androsace tapete）是广义青藏高原的特有种，是西藏垫状植被中分布面积最大、最重要的一个群系。通过调查垫状点地梅在西藏当雄念青唐古拉山脉南坡沿海拔梯度（4500～5200m）的分布格局，并结合垂直样带上的小气候观测数... 详细信息

垫状点地梅（Androsace tapete）是广义青藏高原的特有种，是西藏垫状植被中分布面积最大、最重要的一个群系。通过调查垫状点地梅在西藏当雄念青唐古拉山脉南坡沿海拔梯度（4500～5200m）的分布格局，并结合垂直样带上的小气候观测数据，初步分析了影响垫状点地梅分布的主要因素。结果表明，垫状点地梅主要分布在海拔4750～5200m间，在海拔4500m处有零星分布。其最大盖度出现在山坡中部的海拔4900m处，其他海拔的垫状点地梅盖度则明显减少。垫状点地梅的大小分布在数量上以面积〈100cm。的个体为主，在盖度上则以面积〉100cm。的个体占优势，且在海拔〉4900m个体较大的垫状点地梅所占比例较高。垫状点地梅的分布有一个适宜的水热因子区域，而草地的退化则可能导致了垫状点地梅在海拔4500m处的零星分布。

关键词：垫状点地梅海拔梯度盖度青藏高原

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不同区域森林火灾对生态因子的响应及其概率模型

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生态学报 2013年第4期33卷 1219-1229页

作者：李晓炜赵刚于秀波于强中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101 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生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101

火灾是影响森林生态系统过程的重要干扰之一,其对森林生态系统内各生态因子的响应各不相同。由于植被状况及生态环境的不同,森林火灾的时空分布特征在中国不同植被气候类型内表现不同,根据植被气候类型分类系统,将中国主要森林火灾地区... 详细信息

火灾是影响森林生态系统过程的重要干扰之一,其对森林生态系统内各生态因子的响应各不相同。由于植被状况及生态环境的不同,森林火灾的时空分布特征在中国不同植被气候类型内表现不同,根据植被气候类型分类系统,将中国主要森林火灾地区划分为4个区域:东北(冷温带松林)、华北(落叶阔叶林)、东南(常绿阔叶林)和西南(热带雨林),应用遥感监测数据和地面环境数据,以时空变量、生态因子(植被生长变化指数、湿度等)为可选自变量,应用半参数化Logistic回归模型,就森林火险对不同生态影响因子的响应规律进行了分析,建立了基于生态因子的着火概率模型和大火蔓延概率模型,通过模拟及实际数据散点图、火险概率图,评估了模型应用价值。结果表明,土壤湿度及植被含水量在落叶阔叶林、常绿阔叶林、热带雨林地区对着火概率影响显著。在4个植被气候区内,土壤及凋落物湿度对大火蔓延的作用较小。在冷温带松林、落叶阔叶林、常绿阔叶林地区,植被生长的年内变化对火灾发生的影响显著,在常绿阔叶林地区,年内植被生长变化对大火蔓延的作用较小。森林火险概率与各生态因子的相关关系主要呈现出非线性。不同植被气候区内,火险概率受不同生态因子组合的影响,这与不同区域的植被状况及生态环境不同有关。在不同植被气候类型,应用时空变量、生态因子建立半参数化logistic回归模型,进行着火概率和大火蔓延概率的模拟具有可行性和实际应用能力。为进一步分析森林生态系统与火灾之间的动态关系、展开生态系统火灾干扰研究提供了理论基础。

关键词：植被气候区生态影响因子归一化植被指数(NDVI) 森林火险概率半参数化Logistic回归模型

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中国耕地资源开发强度及其演化阶段

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地理科学 2013年第2期33卷 135-142页

作者：宋小青欧阳竹柏林川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禹城综合试验站北京100101 中国科学院大学北京100049

地域资源禀赋差异及经济社会发展阶段性决定了耕地资源开发强度理应存在结构演化的阶段性。基于粮食生产角度提出了涵盖开发广度、开发深度、开发频度的耕地资源开发强度评价方法。据此,通过评价分析全国及区域开发强度演化特征,论证了... 详细信息

地域资源禀赋差异及经济社会发展阶段性决定了耕地资源开发强度理应存在结构演化的阶段性。基于粮食生产角度提出了涵盖开发广度、开发深度、开发频度的耕地资源开发强度评价方法。据此,通过评价分析全国及区域开发强度演化特征,论证了耕地资源开发强度阶段性结构演化假设。结果表明:耕地资源开发强度评价能准确判断耕地资源开发状态;中国耕地资源开发已基本完成以提高开发广度为主要特点的外延式开发历程,当前正值以提高开发深度为主要特点,同时面临开发频度降低问题的内涵式开发阶段;2004年,中国耕地资源开发强度为25.064%,区域开发强度及其结构演化差异显著。最后,在明确耕地资源管理政策转型基本导向的基础上,探讨了区域差别化的开发强度管控政策。

关键词：耕地资源开发强度评价演化中国

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晋北地区生态环境脆弱性的GIS综合评价

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地球信息科学学报 2013年第5期15卷 705-711页

作者：徐庆勇黄玫李雷唐磊王军邦北京市地质工程设计研究院北京100505 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北京100101

生态环境脆弱性评估可以为退化系统的综合整治提供策略依据。晋北地区作为我国北方农牧交错带的组成部分,在自然和人为因素的综合作用下,表现出脆弱性的特征。本文利用空间主成分分析和层次分析法,结合遥感数据和地理信息系统技术,评价... 详细信息

生态环境脆弱性评估可以为退化系统的综合整治提供策略依据。晋北地区作为我国北方农牧交错带的组成部分,在自然和人为因素的综合作用下,表现出脆弱性的特征。本文利用空间主成分分析和层次分析法,结合遥感数据和地理信息系统技术,评价了晋北地区生态环境的脆弱性。结果表明:在自然和人为因素综合作用下,晋北地区生态环境脆弱性呈现不平衡的空间分布特征,东北部重,西南部轻。极度和重度脆弱区主要分布在东北部,占整个研究区面积的33.1%;微度和中度脆弱区主要分布在西南部,占41.9%;轻度脆弱区在整个研究区几乎均有分布,占24.9%。轻度和中度脆弱区占整个研究区面积的55.5%。总体来看,晋北地区大部分区域处于中度和轻度脆弱性水平。自然因素是晋北地区生态环境脆弱性的主导因素,人为因素是其脆弱性变化的关键外在因素。影响晋北地区生态环境脆弱性的自然因素主要有干旱、NDVI、水土流失比率;人为因素主要有土地利用、第二产业占GDP比重、环保投资指数、水资源量。研究结果为晋北地区合理调控人类活动,保护和治理生态环境提供一定的依据。

关键词：生态环境脆弱性遥感地理信息系统晋北地区

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北京城市地表河流硝酸盐氮来源的氮氧同位素示踪研究

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环境工程学报 2013年第5期7卷 1636-1640页

作者：任玉芬张心昱王效科贺成武侯培强徐志伟欧阳志云中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 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北京100101 河南理工大学资源环境学院焦作454003

为了有效防治城市地表河流硝酸盐氮的污染并进行针对性水体治理,利用δ15N和δ18O双同位素示踪技术,对北京城区地表河流硝酸盐污染进行了溯源。选取北京9条河流的10个监测点,分析了硝酸盐氮污染的浓度分布特征,并运用MAT253氮氧双同位... 详细信息

为了有效防治城市地表河流硝酸盐氮的污染并进行针对性水体治理,利用δ15N和δ18O双同位素示踪技术,对北京城区地表河流硝酸盐污染进行了溯源。选取北京9条河流的10个监测点,分析了硝酸盐氮污染的浓度分布特征,并运用MAT253氮氧双同位素技术解析了硝酸盐的各种来源。研究结果表明,北京城区地表河流硝酸盐氮污染自上游至下游逐渐加重,上游8个监测点的硝酸盐氮平均浓度在0.7～3.4 mg/L之间,下游东护城河和通惠河2处硝酸盐氮的浓度均值分别达7.6 mg/L和7.0 mg/L。利用同位素质谱MAT253分析,得知北京城区地表河流δ15N值总体分布范围为-1.2‰～+28.88‰,δ18O值分布范围为+0.09‰～+6.62‰,依据δ15N和δ18O的特征范围,得出北京城区地表河流硝酸盐来源主要是粪肥和污水。

关键词：城市地表河流硝酸盐污染氮氧同位素来源示踪

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生态指标研究的若干问题

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生态环境学报 2013年第3期22卷 541-546页

作者：周杨明于秀波鄢帮有江西省山江湖开发治理委员会办公室江西南昌330046 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北京100101

随着全球生态与环境问题的日益严峻,各国政府和公众对生态系统状况的关注程度日益增加,如何度量生态系统状况成为了生态学者和管理者面临的重大课题。生态指标是生态系统的组成、结构和功能方面的可度量的特征,它是监测生态系统状态变... 详细信息

随着全球生态与环境问题的日益严峻,各国政府和公众对生态系统状况的关注程度日益增加,如何度量生态系统状况成为了生态学者和管理者面临的重大课题。生态指标是生态系统的组成、结构和功能方面的可度量的特征,它是监测生态系统状态变化和评价相关生态与环境政策的基础,也是联系生态科学与决策管理的重要纽带。简要回顾了生态指标的概念、应用与研究进展,探讨了生态指标的监测目标与选择标准、指标适用的时空尺度、指标的敏感性与稳定性、指标与社会经济因素的结合等几个重要问题。文章认为,有效地使用生态指标必须符合如下要求:监测目标清楚;时空尺度明确;参考状态清晰;了解指标定量化过程中的精度和准确性;与具体的胁迫因子相联系;与社会经济指标相结合。实际上,由生态学家和决策者共同参与开发出来的生态指标能够以一种易于公众和决策者的理解和交流的方式来提供生态信息,能够使生态科学知识更好地服务于可持续发展的相关决策。这种生态指标不仅可以用于监测生态系统状态变化,而且可以用于评估相关政策的得失。从生态科学到决策管理,生态指标都具有广阔的发展空间和应用前景。可以预见,像经济指标指导经济发展的作用一样,生态指标将在维持生态系统可持续发展方面发挥越来越重要的作用。

关键词：生态指标生态系统监测生态政策

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氮沉降强度和频率对羊草叶绿素含量的影响

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生态学报 2013年第21期33卷 6786-6794页

作者：张云海何念鹏张光明黄建辉韩兴国植被与环境变化国家重点实验室中国科学院植物研究所北京100093 中国科学院大学北京100049 中国科学院生态系统网络观测与模拟重点实验室中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 森林与土壤国家重点实验室沈阳应用生态研究所沈阳110016

氮沉降强度和沉降频率是决定其对陆地生态系统影响的重要决定因素。结合当前世界上各地区的氮沉降状况,设计了包括9个氮沉降梯度的长期控制实验,并将氮沉降分为两种沉降频率(1年2次和每月1次)、草原管理方式分为封育和割草两种。基于上... 详细信息

氮沉降强度和沉降频率是决定其对陆地生态系统影响的重要决定因素。结合当前世界上各地区的氮沉降状况,设计了包括9个氮沉降梯度的长期控制实验,并将氮沉降分为两种沉降频率(1年2次和每月1次)、草原管理方式分为封育和割草两种。基于上述实验平台的优势植物(羊草)叶片叶绿素含量来探讨氮沉降方式(强度和频度)和草原管理方式(封育和打草)对草地生态系统结构和功能的影响。实验结果表明:1)氮沉降显著增加了植物叶片叶绿素含量(P<0.001);2)每月1次模拟氮沉降处理的植物叶绿素含量显著低于1年2次氮沉降的处理(P=0.026);3)在相同的氮沉降强度处理下,打草地相对于封育草地具有更高的叶绿素含量(P=0.012);4)羊草叶绿素含量与其叶片氮浓度显著正相关(P<0.001);5)羊草叶绿素含量与该植株高度极显著正相关(P<0.001)。结果表明1年1次或1年2次的模拟氮沉降(类似于施肥处理或低频率的氮素添加实验)可能会夸大真实氮沉降对草地生态系统结构和功能的影响,今后在外推类似实验结论时应更加谨慎。此外,氮沉降下打草管理有利于增加了植物叶片叶绿素含量,可提高植物的光合作用,因此在未来氮沉降加剧状况下,打草可以保持或提高内蒙古草地生产力,有利于该地区草地的可持续利用。

关键词：草原管理氮沉降割草内蒙古羊草叶绿素

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江西退化红壤区枫香液流特征及其与气象因子的关系

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浙江大学学报（农业与生命科学版） 2013年第5期39卷 575-581页

作者：涂洁裴青宝王辉民廖迎春李燕燕南昌工程学院生态与环境科学研究所南昌330099 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千烟洲生态站北京100101

采用Granier热扩散式探针和自动气象站对江西退化红壤区枫香树干液流与气象因子进行同步观测,建立描述树干液流速率与气象因子相关关系的多元线性回归模型,为枫香人工林的可持续经营和林地水资源的有效管理提供理论依据.结果表明:1)晴... 详细信息

采用Granier热扩散式探针和自动气象站对江西退化红壤区枫香树干液流与气象因子进行同步观测,建立描述树干液流速率与气象因子相关关系的多元线性回归模型,为枫香人工林的可持续经营和林地水资源的有效管理提供理论依据.结果表明:1)晴天液流为典型的宽峰型变化,呈明显的季节变化规律,表现为开始启动、到达峰值时间和保持较大速率时间的不同.不同月份平均液流速率(v,cm/s)大小依次为7月(0.002 131)>6月(0.001 937)>8月(0.001 932)>9月(0.001 861)>5月(0.001 593)>4月(0.001 423)>10月(0.001 123);2)雨天枫香液流明显低于同时期晴天液流水平,但液流变化节律因降雨时段和降雨强度不同存在差异;3)液流速率对平均净辐射的响应存在逆时针方向1h的时滞,对空气温度和相对湿度的响应存在顺时针方向1.5h的时滞.在考虑与不考虑时滞效应2种情况下,与枫香液流速率相关性从大到小的气象因子分别依次为:平均净辐射(0.398)>相对湿度(-0.258)>空气温度(0.231);平均净辐射(0.595)>相对湿度(-0.401)>空气温度(0.028).液流速率与气象因子的多元线性回归方程拟合效果良好,决定系数R2均达到0.85;所有回归方程和回归系数的相关性检验均达到极显著水平.

关键词：江西退化红壤区枫香液流气象因子时滞效应

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