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  • 2001年, 23卷, 第6期
    刊出日期:2001-11-15
      

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    于贵瑞
    2001, 23(6): 1-4.
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    该《专集》汇集了在“百人计划”生态系统管理学研究项目支持下,以生态系统管理的基础学过程研究为主题的部分首次公开发表的阶段性成果,包括了生态系统管理的综合理论问题、生态系统服务功能评估、农业和森林生态系统管理、植被蒸散与水资源管理、区域资源生态系统数字化方法等研究内容。此作为《生态系统管理的基础生态学过程研究专集》的序,论述了生态系统管理学研究小组近2a来研究工作的主要进展。
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    成升魁, 鲁春霞, 谢高地
    2001, 23(6): 2-9.
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    随着人类对生态系统功能不可替代性的认识愈来愈深刻,生态系统服务功能研究愈来愈受到人们的重视。近年来,这一领域的研究已经取得了令人注目的进展。研究的重点主要集中在采用各种方法对自然资本的边际服务价值进行估计。评估的方法大都直接或间接地基于对生态系统服务的个人偿付意愿进行计量。对全球生态系统服务价值评估的代表是基于全球静态总平衡输入输出模型的评估和基于全球静态部分平衡的评估,中国对区域生态系统服务价值也进行了初步估算。生态系统功能与服务的复杂性、价值的多重认识、市场失效及价格空缺、实证的困难与自然资本总价值得无限至今还制约着生态系统服务价值研究的发展,今后需要研究的领域及发展趋势是:1、不同生态类型的各种服务价值研究;2、生态系统服务空间异质性研究;3、包含非线性及阈值的动态地区模型和全球模型;4、改变账户系统和制定相应政策;5、考虑生态系统服务损失的项目评估;6、大规模的小幅度变化和小规模的大幅度变化边际研究.
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    牛栋, 王秋凤, 于贵瑞
    2001, 23(6): 10-16.
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    大气中CO2等温室气体浓度的不断升高所引起的全球气候变化,可能会对人类的健康、食物和水资源的安全、社会稳定与经济发展等产生一系列的负面影响。为了通过全世界的共同努力来遏制或制止地球变暖的进程,在世界各国的政治努力下,已经缔约了《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》。尽管就《公约》和《议定书》的具体实施细则还没有达成协议,但它标志着地球村的人们已经迈出了保护全球环境的重要一步。该文在回顾《联合国气候变化框架公约》谈判进程和争论中的焦点问题的基础上,指出了我国为履行国际义务和保护国家利益亟需开展综合的科学问题和必要的知识与技术储备。
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    胡炳清, 鲁春霞, 肖玉, 谢高地
    2001, 23(6): 17-19.
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    区域生态环境质量是区域生态经济系统是否协调的直接表现。为了研究在目前经济发展形势下,四川“温、郫、都”生态示范区的环境质量状况,该文应用SD模型,通过改变固定资产投资率模拟不同经济增长情景下其对生态系统及环境质量所产生的影响。结果表明,在目前投资率(0.238)情境下,系统运行的1992年-1998年的大气和水体污染物以及土地面积变化与现实状况基本一致,表明模型基本上是合理可行的。当提高固定投资率(0.338)即经济增长速度加快时,水体和大气中的污染物含量迅速增大,表明随着经济增长速度加快,对生态系统和生态环境的压力也迅速增大,这与研究区近几年来经济发展以及环境质量的变化状况是相符的。由此表明,在经济增长的同时,必须切实加强生态环境和生态系统的保护,否则生态环境的损害最终将阻碍社会经济的发展。
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    成升魁, 鲁春霞, 谢高地, 郑度
    2001, 23(6): 20-23.
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    生态空间占用是由生态经济学家提出的一种衡量人类对自然资源的利用程度以及自然界为人类提供的生命支持服务功能的方法。它根据维持人类的自然资源消费量和同化人类产生的废气物所需要的生产性空间进行估算。并与给定区域实际生物承载力进行比较,衡量区域的可持续发展状况。该文评估了中国自然资产利用的生态空间占用情况,计算结果表明,中国人均占用生态空间为1.848hm2,中国实际人均生物承载力为0.65hm2,有1.198hm2的生态空间赤字。这一结果大致可以反映我国的自然资产利用状况,说明我国目前的人均生态空间占用已超出实际可利用的生物承载能力。
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    成升魁, 苏筠, 谢高地
    2001, 23(6): 24-28.
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    生态占用方法是通过跟踪人类利用的大多数消费品和产生的废弃物,来计算生产和维持这些消费及同化废弃物所需要的生物生产性土地面积,并与生态承载力进行比较,以此衡量可持续发展的程度。该文运用生态占用分析方法,以北京市、上海市为例,估计了1999年两市居民的食物、衣着、生活用品、生活用能等主要生活消费占用的生态空间。两市居民人均生态占用面积分别为1.62hm2和1.33hm2,其中存在由于地方生活习惯差异造成的生态占用面积及类型的差异。虽然估计相对保守,但全市居民生态占用的总面积已经数十倍于城市实际面积。城市显然是“生态赤字”区,城市居民依赖于城市边界之外的生态系统满足基本生活需求。随着我国今后城市化步伐的加快,城市可持续发展问题将越来越重要,开展城市生态占用这一科学问题的研究也变得十分紧迫和重要。
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    成升魁, 鲁春霞, 谢高地, 张镱锂
    2001, 23(6): 29-35.
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    生态空间占用是衡量人类对自然资源的利用程度以及自然界为人类提供的生命支持服务功能的一种方法。它根据维持人类的自然资源消费量和同化人类产生的废气物所需要的生产性空间进行估算。并与给定区域实际生物承载力进行比较,衡量区域的持续发展状况。青藏高原作为世界的第三级,有其独特的生物资源和自然景观。本文以青海省为例,评估了青海省自然资产利用的生态空间占用状况。计算结果表明,青海省的人均占用世界平均产量的生态空间为1.8hm2,青海省的自然资产利用程度尚在其实际生物承载力范围之内。青海省的工业生产占青藏高原的3/4,人口占青藏高原总人口的一半左右,因此,原材料和能源消费应该高于青藏高原的平均水平。由此推知,青藏高原的人均生态空间占用小于1.8hm2,而青藏高原实际生物承载力人均8hm2,应该有较大的生态盈余。
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    陈振武, 刘新生, 王伯伦, 王术
    2001, 23(6): 36-40.
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    为了掌握稻田生态系统的特征,改进系统结构,增强系统功能,增加水稻产量,1985年以来,以辽粳5号、沈农91为试材,采用规范化设计,研究了氮、磷、钾施用量,播种量和移栽秘密度对水稻生长发育的影响。试验结果名表明,处理条件不同,稻田生态系统结构和功能不同。群体中的个体数和叶面积指数存在适宜范围。群体中的光强度、湿度和温度都受叶面积指数制约。后期冠层结构理想、群体生长率高的群体容易成为群体。高效稻田生态系统的建立和调节措施是选用高产品种、旱育稀播、合理稀植、平衡措施、节水灌溉、综合防治病虫草害和生育调节。
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    齐华, 王香河, 肖祖荫, 于贵瑞
    2001, 23(6): 41-45.
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    连续2a采用4因子二次通用旋转组合设计,研究了辽河平原中部地区米麦间套作产量与田间结构因子中的玉米播期X1、玉米株距X2、玉米幅宽X3、和小麦幅宽X4关系。结果表明:作物产量Y与试验所设田间结构因子符合二次多项式回归方程;田间结构单因子,对产量作用大小依玉米幅宽、玉米播期、小麦幅宽对产量则呈极显著的正交互效应。玉米株距和幅宽〉玉米播期和小麦幅宽〉玉米播期和株距;利用频数分析法可分别确定米麦间套作不同产量水平田间结构的优化配置。指出了研究区域目前米麦间套作普遍存在的主要问题,根据该研究提出了解决问题的途径。
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    程一松, 胡春胜, 于贵瑞
    2001, 23(6): 46-48.
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    该文通过采集土壤溶液并测定其硝态氮(N03ˉ-N),对不同施N处理下40cm-220cm土层的N03ˉ-N累积特征进行了研究。结果表明,太行山前平原褐土农田80cm和140cm-160cm处土层为N03ˉ-N浓度显著增加;200kg.hm-2的氮肥施入水平,2m-2.2m土层中土壤溶液中硝态氮浓度呈持续增长,且增加量主要发生在7月-9月份玉米生育期。
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    李家永, 刘允芬, 宋霞, 于贵瑞
    2001, 23(6): 49-53.
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    亚热带红壤丘陵地区水稻叶片净光合速率与蒸腾速率在夏季晴天中午有降低现象,其日变化曲线呈双峰型。PAR和温度的日变化是形成光合速率日变化的主要环境因子。较高的温度会导致蒸腾强度降低,而水分亏缺引起的气孔导度降低气孔阻力增大则造成光合速率的降低。水稻上部叶片的光补偿点低于下部叶片,而光饱和点则是下部叶片低于上部。表观初始光能利用效率第2片叶为0.049-0.068,第4片叶为0.044-0.060。光能利用率第2片叶在2.6%-5.7%,第4片叶在2.0%-5.8%。水稻叶片的最大光合速率早稻和晚稻旗叶、2叶、4叶分别可达到19.58μmol CO2m-2、17.78μmol CO2m-2、14.4μmol CO2m-2 s-1和26.46和17.27μmol CO2m-2 s-1
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    程一松, 胡春胜, 王成, 于贵瑞
    2001, 23(6): 54-58.
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    在夏玉米整个生育期的不同阶段,测定其叶片光谱反射率,并结合其生物物理参数的变化进行分析。结果表明,叶绿素浓度、叶面积指数等生物物理参数,可以反映作物生长发育的特征动态,也是反映物质生产和反射光谱关系的中间枢纽,通过叶绿素浓度含量与叶片反射率光谱和一阶导数光谱数据的相关分析,可以看出全生育期和不同生育阶段的叶绿素敏感波段范围。
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    Steve Garman, 于贵瑞, 于振良, 赵士洞
    2001, 23(6): 59-63.
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    该文以ZELLG模型的框架为基础,结合长白山阔叶红松林的特点,建立了模拟长白山阔叶林届
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    王秋凤, 延晓冬, 于贵瑞, 于振良, 赵士洞
    2001, 23(6): 64-68.
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    长白山阔叶红松林实际林隙面积小于250m2的林隙数量占被调查林隙的70以上,扩展林隙面积大部分分布在100m2-500m2之间(70%左右),林隙最大面积大部分分布在300m2-900m2之间,林隙模型所模拟的面积应在500m2-900m2之间。40%的阔叶红松林林隙是风干扰形成的。每个林隙的平均林隙形成木的数量是2.65株。最大林隙形成木集中分布在50cm-60cm和60cm-70cm两个径级内,占总数量的50%以上,红松、紫椴、蒙古栎和春榆在最大林隙形成木中占95%以上,其中紫椴(40%)所占比例最大,红松(34.5%)次之。林隙内的树种更新密度比林冠下提高了30%左右。根据树种对林隙的反应可分为4类:鱼鳞云杉、水曲柳、青楷、白扭、红松、臭冷杉、胡桃楸和色木对林隙反应中等;紫椴、裂叶榆和春榆对林隙有强烈反应;白桦、山杨、蒙古栎和落叶松需要强烈林隙干扰才能引起树种更新。
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    郭忠玲, 牛栋, 延晓冬, 于贵瑞, 于振良, 赵士洞
    2001, 23(6): 69-71.
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    长白山暗针叶林实际林隙面积大多小于80m2,扩展林隙面积主要集中在50m2-200m2之间(75%左右);随着海拔高度增加,平均林隙面积变小,每公顷林隙数量有增加的趋势。长白山暗针叶林林隙形成的类型主要是掘根风倒、干基折断和掘根风倒形成的,分别占34%和30.6%。风干扰是长白山暗针叶林维持和发展的重要因素。暗针叶林每个林隙内林隙形成目的数量以2株-3株居多,共占林隙总数的61%;并且每个林隙内形成目的数量随海拔高度增加呈现减少趋势。林隙形成主要由云杉、冷杉等树种组成,其中云杉所占比例为62%;长白山暗针叶林林隙形成分布最多的径级是20cm-40cm,占林隙形成木数的61%,云杉在暗针叶林的林隙形成中起主导作用。长白山暗针叶林各个时期林隙形成的速度不是均等的。
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    于贵瑞
    2001, 23(6): 72-84.
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    科学的水资源管理必须准确地估算陆地生态系统的植被蒸发散量及其水分平衡。因此,植被蒸发散量的估算模型开发一直是陆地生态系统的生态学过程和水资源管理研究的重要领域。该文在依据植被冠层结构特征对自然陆地生态系统的植被类型进行分类的基础上,综合地评述了不同植被冠层类型、不同区域尺度的植被蒸发散模型的研究进展。依据自然陆地生态系统植被冠层的垂直结构和群落的覆被程度,我们将其划分为单层封闭冠层(OLCC)、单层疏松冠层(OLS/CC)、多层封闭型冠层(MLCC)及多层疏松冠层(MLS/CC)4种类型。进而,我们给出了适用于估算这4种类型植被冠层蒸发散的单涌源模型(SSMs)、双涌源模型(DSMs)和多涌源模型(MSMs),并进一步阐述了这些模型中所使用的各种表面阻力的概念及其相互关系,还详细地讨论了植被蒸发散模型中各种阻力的测量和估算方法。
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    吕厚荃, 于贵瑞
    2001, 23(6): 85-90.
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    在田间试验的基础上,将较为常用的Penman和Priestley-Taylor参考蒸散模式的修正模型、实际蒸散模式中常用密集植被状况下的Penman-Menteith模式和稀疏植被状况下的Shuttleworth-Wallace模式计算的玉米蒸散结果进行比较,并利用不同气候年型的土壤水分观测资料对土壤水分变化进行模型,发现干燥年型几种蒸散模型和模拟效果均好于湿润年型,尤其是动力模型。在湿润年份Penman修正模型的模拟效果好于Priestley-Taylor修正模型;在干燥年份玉米旺盛生长季Shuttleworth-Wallace模式的拟合效果好于Penman-Menteith模式;但在湿润年份Penman-Menteith模型在叶面积较大时模拟效果较好。相对而言,参考蒸发修正模型中含有土壤水分参数,对土壤水分变化较大时模拟的稳定性较差。模拟结果表明,使用环境要素模拟土壤水分变化在一定时间长度内效果较好,时间过长可造成较大的累积误差。
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    于振良, 张娜, 赵士洞
    2001, 23(6): 91-96.
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    该研究运用以建立的EPPML生物地球化学循环模型,对长白山各类植被年蒸腾量的空间分布格局进行了模拟,模拟值平均为0.638m/a,与实测值比较吻合。年蒸腾量在空间上随海拔升高呈现明显降低的趋势,其中阔叶红松林最高(0.885m/a),高山流砾滩草类最低(0.0994m/a)。此外,还对影响该格局的植被因子(叶面积指数LAI)和环境因子(气象因子和土壤含水量)进行了分析。结果表明,蒸腾量与LAI高度正相关(R=0.77),但两者并不呈简单的正比关系,当LAI大于2m2/m2时,大多数植物的蒸腾量达到饱和;蒸腾量受土壤含水量的影响最大,其它依次为相对湿度、气温、降水量、风度和总辐射。