植物是陆地生态系统中主要的碳汇载体,对维持生态平衡具有重要意义。系统分析整植物碳汇的测量方法(样地清查法、同化量法、遥感估算法、微气象法)及其优缺点和适用范围。基于目前应用最为广泛的同化量法,从植物的生长类型、习性以及环境因素等方面,对比分析中国的6个植被区植物的碳汇能力。研究发现,不同植被区的植物碳汇能力存在显著差异,在温带针叶阔叶混交林区和暖温带落叶阔叶林区,乔木的碳汇能力略高于灌木;在热带雨林季雨林区和温带草原区,灌木的碳汇能力明显高于乔木。此外,针叶树和阔叶树在碳汇能力上存在显著差异。水生植物和地被植物的碳汇潜力较大,具有进一步开发的可能性。研究还表明,碳汇测量方法和环境因素会对植物碳汇能力评价产生较大影响。基于此,建议制定统一的碳汇能力评价标准、扩大测量植物种类和研究范围,以便全面地评估和提升不同植被区的碳汇能力,为生态修复、园林绿化树种选择及碳中和目标实现等提供基于碳汇维度的科学参考。
叶绿素含量对于植物的光合作用能力至关重要,是评估植被生长状况的重要指标。叶绿素含量的测定对植物的健康状况、施肥管理以及产量评估具有显著意义。然而,传统的测量方法费时费力。近年来,高光谱遥感技术作为一种前沿技术,得到了迅速发展,利用高光谱数据进行叶绿素含量估算已成为一种重要手段。全面回顾国内外典型机载星载高光谱成像仪发展历程及其数据应用,通过查阅国内外相关文献,分析光谱植被指数构建、高光谱红边位置参数和机器学习算法3种方法在高光谱数据反演叶绿素中的优势与局限性,并指出当前高光谱遥感发展及植被叶绿素定量反演研究中存在的不足,提出未来的研究方向。
花卉产业作为助力我国乡村振兴事业的朝阳产业,在促进经济繁荣、提升社会福祉、加强生态文明建设中发挥着重要作用。我国花卉产业正处于由高速发展向高质量发展转变的战略性机遇期,但面临着产业链不完整、质量监管较弱、科技创新水平低、政策扶持力度不足等严峻挑战。荷兰作为全球花卉产业的领军者,其先进的发展模式和经验对促进我国花卉产业繁荣发展具有重要的借鉴意义。梳理荷兰花卉产业的发展现状与成功实践经验,提出适用于我国花卉产业的发展建议。通过加快花卉产业优化升级、健全质量管理体系、提升科技支撑力、加强政府支持等措施,可助力我国花卉产业的高质量可持续发展。
精确评估森林损失对于遏制森林面积减少、保证森林生态系统服务供给至关重要。系统梳理森林损失评估领域的研究进展,将现有的数据集分为森林资源清查数据集和卫星遥感影像数据集,深入分析这两类数据集的优缺点、局限性及其评估效能。提出3种改进策略:1)对数据集进行内生优化,提高其评估精度;2)建议采用数据集融合方法,整合多种数据集的优势,实现优势互补;3)引入地理信息数据,增强森林损失评估的全面性与准确性。全面审视森林损失评估数据集不仅丰富了该研究领域的理论基础,还为森林资源的高效保护和管理提供了科学依据。
随着“沙”要素被列入“山水林田湖草沙生命共同体”,国家沙漠公园已经成为自然保护地体系中备受关注的领域之一。将我国国家沙漠公园建设历程划分为试点探索阶段、快速发展阶段、高质量发展阶段,梳理国家沙漠公园发展现状,从保护荒漠生态系统、充实自然保护地体系、巩固防沙治沙成果、促进当地经济发展、提升社会参与和公众生态保护意识等方面总结建设成效,分析国家沙漠公园建设和管理中面临的挑战,指出为加强我国国家沙漠公园建设应建立完善治理体系、优化空间布局、树立沙漠公园特色品牌、增强科技投入力量等。
森林生态效益补偿机制是维护森林利用主体与保护主体关系的重要手段。自我国初步建立森林生态效益补偿机制以来,相关政策不断完善,各项措施积极推进,有效增强了森林生态效益补偿能力和成效。通过系统梳理多年来我国在森林生态效益补偿领域制定的相关政策和措施,全面总结森林生态效益补偿领域的主要进展:补偿主体不断扩展、补偿对象基本明晰和补偿标准有序提高。未来我国应从制定分类与动态补贴、深化碳汇交易和增强多元生态产品、优化补偿管理模式等方面持续深化森林生态效益补偿政策,促进形成与经济社会发展相适应的生态效益补偿机制,从而实现森林资源高水平生态保护和高质量发展。
对1997—2021年中国30个省(区、市)(不包括香港、澳门、台湾和西藏)的碳排放情况和森林植被碳吸收能力进行分析。结果表明:1)中国大部分省(区、市)的碳排放呈增长趋势。截至2021年,已有8个省(区、市)实现或接近碳达峰。2)中国碳减排已初步取得成效,技术进步在碳减排过程中发挥了重要作用,各省(区、市)碳强度呈逐年下降趋势。与2005年相比,2021年18个省(区、市)的碳强度下降幅度超过65%。总体来看,经济较发达的省(区、市)碳强度普遍较低。3)各省(区、市)碳排放量与当年GDP之间具有显著相关性。2021年,碳强度最低的5个省(区、市)碳排放总量占全国的5.11%,其GDP总和却占全国的16.25%;碳强度最高的5个省(区、市)碳排放总量占全国的33.51%,但其GDP总量仅占全国的6.98%。4)当前,中国能源消耗结构仍以煤炭和石油为主。2021年全国煤炭和石油能源消耗占比高达91%.能源消耗增量对GDP增长的影响具有一定的滞后性,但这种滞后性正逐步减弱,单位能耗的经济产出效益显著提高。5)全国森林植被的年均固碳能力持续增强。2021年,全国森林植被碳汇量达到4.51亿t,吸收二氧化碳当量达16.55亿t,2017—2021年全国碳汇年均增长率为4.02%,但同期碳排放年均增长率达10.7%,固碳能力的增长速度显著低于碳排放增长速度。6)各省(区、市)的碳汇能力均有所提升,但多数省(区、市)的森林碳汇量不足本省(区、市)当年碳排放量的10%;其中,江西、广西、吉林和湖南的碳汇能力超过30%;云南和四川的森林植被年固碳量分别为省(区、市)年均碳排放量的2.16倍和1.13倍,表现出较强的固碳能力。7)2021年,全国森林植被固碳量占当年碳排放量的12.63%,而全国陆地生态系统植被总碳汇量占当年碳排放量的23%。尽管碳排放的增长速度仍快于森林植被碳吸收能力的增长速度,但以森林生态系统为主体的陆地生态系统仍是我国实现碳中和的关键要素。保护并提升森林生态系统的生产力,是碳减排潜力接近峰值后进一步增强碳汇能力、实现碳中和的关键环节。
研究可燃物载量模型可为四川省森林火灾风险的科学评估与防控提供理论支持,同时为森林经营和防火管护提供参考。基于四川省森林火灾风险普查的6 848个乔木标准地数据,按照植被区域和植被类型,将乔木林划分为5种植被类型,分析不同植被类型的可燃物载量特征。通过Pearson相关性分析筛选出影响可燃物载量的关键因子,并结合多种函数拟合方法,确定关键因子与可燃物载量的最佳表达式。对这些表达式进行线性组合,构建基于组合变量的回归模型,并与多元逐步回归模型进行对比,确定最优可燃物载量模型。结果表明:1)不同植被类型的可燃物载量特征存在显著差异,其中乔木层可燃物载量占比最高,枯落物层占比最低。2)影响可燃物载量的关键因子因植被类型不同而有所差异,其中,平均树高、平均胸径和龄组是多个植被类型的主要影响因子,海拔、郁闭度和林分密度在特定植被类型中也具有显著影响。3)基于组合变量的回归模型和多元逐步回归模型均具有较好的模拟结果,但最佳模型因林分类型的不同而存在差异。其中,组合模型对寒冷针叶林的可燃物载量预测效果更优,而多元逐步回归模型对寒冷阔叶林、亚热带针叶林、亚热带阔叶林和亚热带混交林的预测效果更优。构建的模型可较为准确地预测四川省不同植被类型的可燃物载量,为火灾风险评估与防控措施制定提供依据。
探究平地与坡地森林土壤微生物对不同火烈度的响应,以及土壤微生物群落组成及其影响因素,对于火烧迹地生态恢复具有重要意义。以内蒙古毕拉河林业局内经历低烈度、中烈度及高烈度火干扰后恢复1年的落叶松林火烧迹地为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析法测定0~5 cm土层深度的土壤微生物量及群落组成,分析不同火烈度干扰下平地与坡地土壤微生物量、群落组成及多样性的差异。通过冗余分析(RDA)和结构方程模型(SEM),进一步探讨火烈度、坡度和土壤养分指标对土壤微生物量的综合影响。结果表明:1)在对照样地和不同火烈度干扰后的样地中,平地与坡地土壤中革兰氏阴性菌生物量最高,其次为细菌和革兰氏阳性菌,真菌和放线菌的生物量较低,丛枝菌根真菌的生物量最小。2)火干扰对丛枝菌根真菌生物量的影响有限。除丛枝菌根真菌外,火干扰后平地土壤微生物类群的生物量及群落多样性指数略有增加但不显著,而坡地土壤微生物类群的生物量显著增加(P<0.05)。在低烈度火干扰后,坡地土壤微生物类群的生物量和群落多样性指数达到最高。革兰氏阳性菌生物量的变化是坡地土壤微生物群落对火烈度响应的主要驱动力。3)火烈度、坡度和土壤养分指标均显著影响(P<0.01)微生物类群的生物量,其直接影响程度由大到小依次为土壤养分指标、火烈度、坡度。在土壤养分指标中,水溶性有机碳含量与真菌生物量呈强正相关,铵态氮含量与革兰氏阳性菌的生物量呈正相关。因此,火烈度和坡度不仅直接影响土壤微生物量及群落组成,还通过调节土壤养分指标间接影响土壤微生物类群的生物量。
分析海南岛热带森林火灾的驱动因素,构建适用性强的预测模型,为森林火灾的精准预防提供技术支撑。基于地面调查的历史森林火灾数据和MOD14A火灾数据集,结合气候、植被、地形及人类活动等数据,利用随机森林模型构建森林火灾发生概率预测模型。结果表明:1)月均气温是影响海南岛森林火灾发生风险的最强因子,其次为月均降水量。2)随机森林模型预测森林火灾发生概率的曲线下面积(AUC)值为1.00,高于地理加权逻辑斯蒂回归模型的AUC值(0.88),表明随机森林模型在海南岛的热带森林火灾风险预测中表现更高的适用性。3)海南岛森林火灾风险的高发区域主要集中在西部。总体来看,随机森林模型在构建热带森林火灾风险预测模型方面,比地理加权逻辑斯蒂回归模型具有更高的适用性。
林业是生态文明建设中不可或缺的主体,对实现“双碳”目标具有重要作用。尽管我国林业已经取得了显著成就,但不同地区对于森林火灾风险的管理能力存在差异。降低森林火灾风险、提高管理效率,是林业管理中亟需解决的关键问题。基于森林保险火灾受损数据,采用损失分布法对我国31个省(区、市)(除港澳台)的森林火灾风险的管理效率进行评估,并将评估结果与林业常用的灾因分析法结果进行比较。研究表明,内蒙古、黑龙江、四川、云南4个省(区)的火灾风险较高,但其保险损失率却显著低于灾因损失率,表明这些地区的火灾风险管理能够有效抑制致火灾因子的影响,从而显著降低森林火灾风险带来的实际损失。构建高效的林业管理制度,建立与先进地区和重点林区的合作机制,加强各地的经验交流与合作,进一步提升全国森林火灾风险管理效率。
乌梁素海流域作为第三批山水林田湖草沙一体化保护和修复工程项目,其生态环境质量时空变化及影响因素的探索,对生态环境恢复的监测具有重要意义。基于Google Earth Engine(GEE)平台,利用MODIS数据集构建2000年、2005年、2010年、2015年和2020年乌梁素海流域的遥感生态环境状况指数(RSEI)数据集,运用趋势分析和Hurst指数分析,揭示该区域的RSEI时空变化及可持续变化特征。结果表明:1)乌梁素海流域年均RSEI呈现波动上升趋势,整体植被状况表现为缓慢恢复。2)未来存在持续退化及不确定变化的区域主要集中在流域北部。3)磴口地区及矿山治理区的生态环境质量明显改善,森林、灌木地的面积呈增加趋势。4)乌梁素海流域生态环境的改善和维持仍需长期监测和精细化管理。通过GEE平台快速构建RSEI数据集,分析和监测区域生态环境质量的变化状态,为生态工程治理管理和决策提供参考。
样本结构和估计方法对数学模型的拟合结果均具有重要影响。估计方法的重要性已得到广泛认可,而样本结构的重要性却未得到足够重视。综合考虑模型复杂性、方差异同性、样本均质性等多种因素,设计了8套模拟数据;通过采用普通回归和加权回归方法,利用这8套模拟数据及其分段样本,分别对生物量模型和树高生长模型进行拟合,并使用6项基本指标[确定系数(R2)、估计值的标准差(SEE)、总体相对误差(TRE)、平均系统误差(ASE)、平均预估误差(MPE)和平均百分标准误差(MPSE)]对模型拟合效果进行评价。结果表明:1)在理想的建模样本条件下,不论是异方差模型还是等方差模型,采用普通回归和加权回归均可取得相同的结果,使得模型的TRE和ASE都趋于0。2)样本结构是影响建模结果的关键因素,获取理想的建模样本比选择参数估计方法更为重要。3)样本结构质量的决定因素,既不是划分径阶或龄级(自变量等级)的个数,也不是样本量是否分布均匀于各自变量等级,而是每个等级内的样本是否均匀分布。因此,在收集建模样本时,应尽可能涵盖自变量和因变量的变化范围,合理划分自变量等级,并按等级科学分配样本数量;在完善建模样本结构的基础上,再进一步提高样本数据的质量。
揭示木质藤本叶片在喀斯特石漠化生境中的适应策略,可为石漠化地区的植被恢复和重建提供基础数据和理论依据。以贵州茂兰喀斯特石漠化生境的8种常见木质藤本为研究对象,采集其叶片样本,并测定形态、解剖特征和元素含量,分析叶片性状的种内和种间变异特征,探究木质藤本在喀斯特石漠化生境下的资源利用策略。结果表明:1)叶片的形态、解剖特征和化学元素性状在种内和种间均存在不同程度的变异,种内变异范围为0.07%~34.56%,种间变异范围为4.30%~70.05%;2)叶片氮含量与磷含量、钾含量显著正相关,磷含量与钾含量显著正相关;3)主成分分析表明,粗叶悬钩子、三叶地锦、多花勾儿茶和灰毛鸡血藤具有较高的比叶面积、氮含量、磷含量和镁含量,主要聚集在第一主成分的负相关一侧,表现出资源获取策略倾向;而金樱子、长叶胡颓子、菝葜和箭羽龙须藤具有较高的叶片组织厚度、钙含量、碳氮比和氮磷比,主要聚集在第一主成分的正相关一侧,表现出资源保守策略倾向。综上所述,喀斯特石漠化生境中,木质藤本叶片在形态、解剖特征和元素含量上表现出显著的种间和种内变异;不同叶片功能性状之间具有显著关联,且具有相似叶片功能性状组合的物种在资源获取策略上具有较高的一致性。
森林损失是当代社会发展的重大威胁之一,探讨华东地区长期的森林损失模式对于森林管理和保护具有重要意义。基于高分辨率森林变化数据集(GFC),采用趋势分析与新兴时空热点分析等空间分析技术,系统分析华东地区森林损失的时空动态特征。结果表明:1)2001—2023年,华东地区森林损失总面积约为382.82万hm2,其中2001—2008年森林损失面积与斑块数量均快速增长,此后则表现为波动性变化。2)将研究区细分为10 km网格统计发现,森林损失主要表现为轻度和中度2种类型,呈现出小规模破碎化的空间分布特征。3)华东地区大部分区域的森林损失整体呈上升趋势,其中安徽省新出现的森林损失热点区域尤为明显。2001—2023年,华东地区的森林面积显著减少,特别是在福建省、江西省和安徽省的部分区域,森林损失以小规模破碎化形式逐年增加,亟需加强森林监测和保护。
毛乌素沙地治理是三北防护林工程的重要内容之一,运用生态系统单位面积生态服务价值当量表和敏感性系数模型,评价分析毛乌素沙地土地利用与生态服务价值之间的动态变化和特征,揭示生态服务价值受地类变化的响应情况。结果表明:1)2000—2020年毛乌素沙地的土地利用结构发生了明显的改变,集中表现为动态度为负值的草地与水域面积的不断减少和相应的建设用地面积的增加,这是造成总生态服务价值减少的关键因素;2)除水文调节、食物生产外,各项生态服务所产生的价值均呈现不同程度的下降趋势。对毛乌素沙地而言,草地在整体生态系统中的贡献率不容忽视。
平原森林是城市生态的重要保障,探讨京津冀平原森林经营发展路径,有助于巩固森林经营成果,建设稳定、健康、优质、高效、多功能的平原森林生态系统,推动京津冀协同发展战略和生态文明建设向纵深发展。通过分析京津冀地区平原森林经营现状和成效,探讨经营发展过程中面临的森林系统稳定性差、经营管理仍需完善、经营技术有待提高等多方面问题,提出优化森林结构、重视土壤经营、应用生态辅助措施和促进天然更新等具体经营措施,同时在精准定位经营思路、提升管理水平和科技应用与人才培养等森林经营管理方面提出建议,以期为提升京津冀平原森林经营发展水平提供依据。
