第六次全国荒漠化和沙化调查以第三次全国国土调查成果为底板,以2019年为基准年,全面查清了我国荒漠化和沙化的状况。通过简要介绍第六次全国荒漠化和沙化调查的基本情况,全国荒漠化和沙化土地状况和动态变化,结合相关资料分析了目前的防治形势并提出了对策建议。调查结果显示,截至2019年,我国荒漠化土地面积为25 737.13万hm2,沙化土地面积为16 878.23万hm2。与2014年相比,5年间全国荒漠化土地面积净减少378.80万hm2,年均减少75.76万hm2。沙化土地面积净减少333.52万hm2,年均减少66.70万hm2。
为了解我国近20多年来林火主要致灾诱因以及伤亡原因,根据林火扑救伤亡事故案例以及2000—2022年相关气象因素(年平均气温、年平均降水量、年平均风速)的统计数据,采用统计分析与相关性分析等方法,分析林火主要致灾因素和扑救伤亡的主要原因。结果显示:1)2000—2022年,我国共计发生林火灾害134 671次。其中,2003—2010年是林火灾害的高发期,严峻的气候条件是这一时期林火事故的主要原因;2010—2020年的林火事故中,人为原因致灾占97%以上,广西、云南、贵州等农林结合密切地区的林火灾害事故较为频繁。2)典型林火扑救案例分析表明,由地理环境、可燃物情况、气象条件、林火行为等导致的直接伤亡事故占主导部分,由窒息、意外事故、扑火设备操作不当等非间接原因造成的伤亡也偶有发生。研究表明,我国林火灾害的致灾因素以气象因素和人为因素为主,火灾发生地恶劣的自然条件是引发伤亡的主要原因。分析林火主要致灾因素与扑救伤亡原因,可为火灾高效扑救、科学精准指挥提供参考。
岩溶地区第四次石漠化调查以第三次全国国土调查成果为底版,以2021年为基准年,全面查清了我国石漠化土地状况及变化。通过简要介绍第四次石漠化调查基本情况、石漠化土地现状及动态变化状况,分析目前的石漠化防治形势,提出防治对策建议。调查结果显示,截至2021年底,我国石漠化土地面积722.3万hm2,与2016年同口径相比,石漠化土地面积净减少333.1万hm2,年均减少66.6万hm2,表明我国石漠化土地总体向“面积减少、程度减轻、生态状况稳定向好”的方向转变。
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。
查清野生植物资源的种群数量及生存状况是植物多样性保护的基础。《中华人民共和国野生植物保护条例》中明确指出,野生植物行政主管部门应当定期组织国家重点保护野生植物和地方重点保护野生植物资源调查,建立资源档案。为此,我国于2012年启动第二次全国重点保护野生植物资源调查。基于此次调查数据,介绍了283种我国重点保护野生植物的种群数量、群落面积、就地保护状况等,并通过与第一次全国重点保护野生植物资源调查数据的对比分析,讨论了近十年野生植物资源变化的原因。从建立野生植物资源监管平台、完善植物多样性保护体系、开展野生植物拯救保护工程建设等方面提出整体提升我国野生植物保护管理水平的对策建议。
从森林可燃物载量调查工作的复杂性、专业性等角度出发,选用植被区域、树种(组)、森林起源、龄组、郁闭度等级等5项指标,设计了全国和省域尺度森林可燃物载量样地调查的分层抽样技术体系。在每个样地内,对乔木层可燃物载量,采用每木调查数据结合异速生物量模型或生物量扩展因子方法进行估计,并通过样方调查和样品含水率对灌木层、草本层、枯落物层和腐殖质层进行联合估计。该方法对科学指导全国或区域尺度森林可燃物载量调查与估算具有重要指导和借鉴意义。
探讨祁连山典型植被土壤有机碳空间分布特征及其影响因素,可为评估该地区森林土壤固碳效应提供科学依据。以退耕地为对照,以草地、天然乔木(青海云杉、祁连圆柏)、人工乔木(落叶松)和灌木5种典型植被为研究对象,测定0~100 cm深度土壤有机碳含量、有机碳密度、土壤粒度、pH、电导率、全氮、全钾和全磷含量,比较分析不同植被土壤有机碳组分的分布差异及其主要影响因素。结果表明:1)不同植被类型平均土壤有机碳含量排序为青海云杉(5.99 g/kg)>祁连圆柏(5.59 g/kg)>落叶松(2.91 g/kg)>灌木(1.83 g/kg)>草地(1.66 g/kg)>退耕地(1.16 g/kg);平均土壤有机碳密度排序为青海云杉(3.43 kg/m2)>祁连圆柏(2.76 kg/m2)>落叶松(2.16 kg/m2)>灌木(2.08 kg/m2)>草地(2.00 kg/m2)>退耕地(1.33 kg/m2)。2)随着土层的加深,不同植被土壤有机碳含量整体上呈减小的趋势,土壤有机碳密度呈先增后减的趋势。3)不同植被类型土壤C/N为9.30~15.73,均值表现为青海云杉(14.96)>草地(11.66)>退耕地(11.54)>灌木(10.83)>落叶松(10.69)>祁连圆柏(10.63)。4)不同植被类型土壤有机碳和全氮含量均呈极显著正相关(P<0.01),有机碳与全磷、黏粒、粉粒呈极显著或显著正相关(P<0.01,P<0.05),有机碳与砂粒含量呈极显著或显著负相关(P<0.01,P<0.05),有机碳与pH均呈显著负相关(P<0.05)。祁连山自然生长的乔木土壤有机碳固持能力较好,在建设碳汇林时应充分考虑土壤有机碳的影响,优先选择乔木植被。
基于2005—2020年北京地区NDVI数据,采用NDVI等级划分、差值分析等方法,分析植被空间分布特征、时间分布特征和时空特征,揭示北京地区NDVI变化的时空规律,分析近15年北京地区植被覆盖变化和变化原因。研究结果表明:北京地区整体植被覆盖处于较高水平,从区域上看,2005—2020年北京地区NDVI平均值为极高覆盖等级的区域都分布在军都山和西山两个山脉,门头沟区、怀柔区、延庆区、房山区、昌平区、平谷区的植被覆盖处于北京地区最高水平等级;从时间上看,植被覆盖水平从2005—2020年发生了巨大变化,NDVI年均值由0.659 0上升到0.756 6,提高了14.81%;极高覆盖等级的面积比例由5.31%提高到47.79%,等级低的面积比例由5.91%下降到1.25%;从植被时空变化特征看,明显改善和轻度改善的面积比例超过了80%。两个“百万亩造林”和山区森林经营是提升北京地区植被覆盖质量的主要驱动力。
采用文献分析和野外植物调查法,对海南省古榕树(Ficus microcarpa)资源进行系统调查研究,分析古榕树的资源现状、分布格局和生长特征,构建树龄-树高模型,揭示海南省古榕树的衰老机制,为古榕树的日常养护管理和复壮提供理论和实践依据。结果表明:此次调查共记录到海南省古榕树3 715株,呈集群分布,海口市和临高县分布株数较多,占总株数的48.7%;乡村是海南省古榕树的主要分布地点,占总株数的92.84%。大部分海南省古榕树生长状况和立地条件良好,树龄、胸径及树高结构均呈正态分布,拟合结果表明,逻辑斯蒂模型y=1.369/(1+7.053e-2.852x)(R2=0.998)适用于表示海南省古榕树的树龄与树高间的关系。叶片生理检测结果显示:古榕树正常株的叶绿素含量和SOD活性均高于衰弱株,但MDA含量低于衰弱株。这表明植物的叶绿素含量、SOD活性、MDA含量可作为判断古榕树衰老的生理指标。
针对传统森林资源二类调查方法周期长且费时费力,难以满足新形势下森林资源动态监测需求的问题,以南京市六合区内3个林场为研究区,利用平均点密度1点/m2的激光雷达数据提取特征变量,结合二类调查数据,使用SMLR与Boruta两种算法进行因子筛选,对比SMLR,SVM与RF这3种建模方法,估测森林蓄积量。结果表明:1)高度因子是影响森林蓄积量的主要特征参数;2)SVM和RF这算法在模型拟合与验证精度方面均表现较优,SVM算法在混交林方面表现略逊色于RF这算法,SMLR方法表现不佳。结果表明,利用激光雷达提取因子与森林蓄积量进行建模有较好的结果,稀疏性机载激光雷达对森林资源调查有较好的适用性,为今后森林资源调查提供了新的思路。
随着我国经济建设持续快速发展,木材刚性需求不断增加,木材安全问题受到广泛关注。基于历次全国森林资源清查结果,对我国用材林资源的权属、起源、龄组、树种等基本情况及分布特点和发展趋势进行了阐述,对我国近70年的木材产量、目前的木材需求及木材安全进行了分析。从建设国家储备林基地、大力培育珍贵用材和大径材、加强森林科学经营、提倡木材节约代用、引导规范木材进口等5个方面,提出了保障木材安全的建议。
综合利用森林火灾致灾危险性、承灾体暴露度、承灾体脆弱性,构建森林火灾风险评估指标体系。致灾危险性选取可燃物、气象条件、野外火源、地形地势等方面的内容为评估指标,承灾体暴露度选取地上活生物量、房屋建筑数量、人口数量、GDP等方面的内容为评估指标,承灾体脆弱性选取易燃林地比例、易燃建筑面积比例、老幼人口数比例、经济活动脆弱性等方面的内容为评估指标。采用层次分析法,通过专家打分的方式,确定各评估指标的权重。将森林火灾风险评估精度细化到小班、30弧秒地理格网,乡镇级、县级等多空间尺度,以满足国家、省、市、县不同行政级别森林防火管理精度需求,同时也为不同地区、不同时期的森林火灾风险识别提出最佳解决方案。
立木材积表是森林资源调查监测的重要基础数表。一元立木材积表在国家森林资源连续清查中已经应用了40多年,目前的适用性如何一直未进行过系统检验。对现行一元立木材积表的基本现状,从数量、分区、树种及材积式类型等方面进行分析,并利用138 911株测高样木数据对大部分一元立木材积表进行检验。结果表明:国家森林资源连续清查中应用的一元立木材积表总数达到707个,按省级行政区分布数量相差悬殊,从3~171个不等;有18个省级行政区划分了若干个编表总体,而其它省级行政区则是以行政区范围为总体;各省级行政区编表树种组数量也存在较大差异,最少的才3个,最多的达到31个;编表所用模型达到25个,但近九成的一元立木材积表是基于其中5个模型编制的;全部一元立木材积表约七成超出了±5%的允许误差限,31个省级行政区及四大森工集团的材积估计误差有10个超出了±10%的范围,其中负偏最大的为-14.86%,正偏最大的为23.22%。基于分析结果,建议在本次清查期末对现行的一元立木材积表进行一次全面而系统的适用性检验,并对已存在显著偏差的一元立木材积表进行统一修订,从编表总体划分、树种分组、材积式类型等方面进行优化调整,同时还应积极推进材积估计方法从一元表向二元表转变。
利用“压力-状态-响应(PSR)”模型,按照红树林湿地退化的因果逻辑关系,构建了海南红树林湿地生态系统退化程度评价指标体系,结合海南红树林湿地生态系统现状与特点,筛选出23个评价指标,并选择海南3处典型红树林湿地生态系统进行退化程度评价。结果表明:海南3处红树林湿地生态系统均出现不同程度的退化,其中东寨港红树林和八门湾红树林处于轻度退化,而花场湾红树林处于中度退化。
森林地上生物量是反映森林生态系统状况的关键性指标之一,对全球气候变化、以及我国实现碳达峰和碳中和目标具有重要意义。遥感技术快速发展并日益成熟,已成为大区域尺度森林地上生物量反演的主要技术手段。通过系统梳理国内外相关文献资料,从数据源和反演模型两方面对森林地上生物量遥感反演研究进展进行讨论:从数据源角度,阐述分析光学遥感数据、合成孔径雷达数据、激光雷达数据等3种数据源提供的有效信息、优势及局限;从反演模型角度,结合实际应用案例讨论分析多元回归模型、机器学习算法、机理模型等3种模型的特点及适用范围。在总结现阶段利用遥感手段反演森林地上生物量存在问题的基础上,分析探讨未来森林地上生物量遥感反演的方向和热点。
森林生态系统服务价值评估及其变化对森林生态系统的保护和管理具有重要实践意义,可为实现区域经济-社会-生态协同发展提供参考。基于遥感数据和相关测绘数据,利用生态系统服务价值(ESV)核算方法,评估1980—2020年祁连山国家级自然保护区森林生态系统服务功能并预测其变化热点。结果表明:1)祁连山国家级自然保护区森林资源丰富,森林总面积约63.66万hm2,森林覆盖率为14.44%。40年来总体上森林面积呈增加趋势,共增加约1.13万hm2,增长率约1.81%。2)自然保护区森林拥有巨大的生态系统服务价值,从时间变化看,1980—2020年ESV由454.44亿元增长到606.28亿元,增长率达33.41%,呈显著增加趋势;从不同生态系统类型的ESV贡献度看,有林地>灌木林地>疏林地>其他林地;从具体生态系统服务价值看,土壤保持>水源涵养>洪水调蓄>旅游文化服务>固碳>防风固沙>林产品生产。3)从自然保护区生态系统服务功能及价值变化热点区域预测看,调节服务的价值极易受到生态系统变化的影响,易减少的区域约占自然保护区总面积的44.21%,需要引起高度重视。供给服务和文化服务价值变化的热点区域总体上保持稳定。研究结果对祁连山国家级自然保护区森林生态系统评估提供重要的科学参考。
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。
2005年我国正式启动国家湿地公园建设。作为我国湿地保护体系的重要组成部分,近20年来国家湿地公园在生物多样性保护中发挥着重要作用。通过分析国家湿地公园生物多样性保护面临的形势和挑战,探讨国家湿地公园生物多样性保护策略,并以杭州西溪国家湿地公园生物多样性保护实践为研究案例,从珍稀濒危物种保护、流域生物多样性保护示范、自然教育等3个维度,在保护恢复湿地生物本底资源、提高生物种群和群落恢复力、加强生态监测与风险预警、科学与合理利用生物资源等4个具体保护目标层面,分析国家湿地公园生物多样性保护的重点方向,包括加强严格保护湿地野生植物生境、科学修复野生动物栖息地、精细化动态防治外来入侵物种、完善湿地感知设施建设和拓展自然教育宣传体系等,旨在更好地促进新时期我国国家湿地公园建设和提高湿地生物多样性保护质量。
生态现状野外调查是生态影响预测和评价的基本前提和依据,但目前的野外调查方法主要适用于评价区生态环境现状调查,对建设项目建设期及运营期潜在影响的定量预测方法较少。在全面加强野生动物保护的新形势下,针对野生动物及其栖息地相关的野生动物活跃度、野生动物物种丰富度、国家重点保护野生动物数量、野生动物栖息地连通性、植被覆盖度以及重点保护野生植物数量等6个指标,创新性地引入“相对值”,结合定性和定量的技术措施,对生态现状调查的内容、方法以及数据计算方法进行优化。优化后的调查方法不仅为客观预测建设项目对野生动物及其栖息地的潜在影响奠定了基础,还能为建设项目的前期立项、审批决策提供有效的技术支撑。
为了阐明林龄对华山松人工林土壤养分以及碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量特征的影响,在贵州省毕节市境内的乌蒙山选取4个林龄(10,16,22,47a)的华山松人工林为研究对象,在每个林分内选择具有代表性的地段分别设置3块20 m×20 m样地,每块样地内按“S”形设置5个采样点,测定0~20 cm土层土壤的pH、总碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TP)、全钙(TCa)、有机碳(SOC)、速效氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK),并计算土壤C:N:P化学计量比,分析它们随林龄的变化及其与C:N:P化学计量比之间的关系。结果表明:1)不同林龄华山松人工林土壤SOC含量23.624~65.093g/kg,TN含量1.533~5.157g/kg,远高于全国土壤的平均水平;TP含量0.327~1.097g/kg,与全国土壤平均水平相当,说明研究区内土壤C,N含量较高;2)林龄对华山松人工林土壤养分和C:N:P生态化学计量比均有显著影响;随着林龄增长,华山松人工林土壤TC,SOC含量,C:N和C:P先降低后增加,TN,TP,AN,AP和AK含量逐渐增加,土壤pH,TK和TCa含量先增加后降低,N:P呈波浪形变化趋势;3)土壤C:N,C:P与TK,TCa的相关性大于与TN,TP的相关性,说明华山松人工林土壤C:N和C:P主要受钾和钙的影响。因此,在华山松人工林经营管理过程中,如何科学调控土壤中钾(K)和钙(Ca)含量显得尤为重要。研究结果可以为华山松人工林的可持续经营和科学管理提供理论依据。
