极端干旱对温带草地生态系统CO2、CH4、N2O通量特征的影响

2001年6月～9月,利用静态暗箱法,对内蒙古锡林河流域的草甸草原(包括农田和休耕地)、羊草草原、大针茅草原等典型温带草地生态系统的CO2、CH4、N2O等温室气体的通量进行了实地观测.但恰逢内蒙古地区的大旱之年,年降水量仅相当于历史正常年份的约1/6,致使干旱对温带草原生态系统的CO2、CH4、N2O通量变化影响显著.通过数据分析发现:从草原群落整个活跃生长期来看,CO2排放通量由于干旱明显减少,大约相当于1998年同期排放通量的1/5,且表现出递减趋势;温带草原对大气CH4表现为弱汇,但干旱使吸收趋于减弱,特别是草原被开垦为耕地后,干旱对其影响更明显;干旱使得大部分温带草原群落在夏季作为大气N2O源表现不明显,只有在水分状况较好的草甸草原及其被开垦的耕地和休耕地N2O排放较明显,甚至极端干旱使得温带草地生态系统对大气N2O表现出吸收特性.     

层次分析法在江河源区高寒草地退化研究中的应用

以江河源区退化高寒草甸为对象,利用层次分析法,探讨了高寒草地的退化原因和恢复治理措施的有效性.结果表明:长期超载过牧和暖干化气候是导致高寒草甸退化的主导因子,贡献率为65.99%;伴随草地初始退化出现的鼠虫和毒杂草泛滥危害是加速高寒草甸退化的重要因子,贡献率为15.03%;人类不合理干扰造成的高寒草甸退化也不应忽视,贡献率为9.64%.各个恢复治理措施组合权重的分配格局相对均衡,其中围栏封育和划区轮牧(E2)与控制放牧强度(E1),效益较好,组合权重达0.3007.层次分析法可为草原管理,防止草地退化、恢复治理退化草地、优化利用草地资源提供定量依据.     

高寒草地健康定量评价及生产——生态功能提升技术集成与示范

本项目以青海省高寒草地(高寒草甸、高寒草原)为研究对象,针对高寒草地健康定量评价及生产—生态功能提升的科学问题及技术需求,统筹考虑草地生态系统的特殊性和生态—生产—生活承载力,从人—草—畜—环境的综合系统出发,以草地生态保护为前提,以发展草地生态畜牧业为抓手,结合全国生态文明先行区、全国草地生态畜牧业示范区、三江源区二期工程建设以及三江源国家公园体制试点方案,开展了高寒草地健康评价及生产—生态功能衰退与结构失调的整合提升研究。通过机制揭示—技术研发—示范应用的全链条设计和一体化实施,在实验点、示范区和区域3个层面上结合高寒草地健康评价与退化草地治理工程,可视化诊断了高寒草地健康状态,定量分析了高寒草地退化成因及因子贡献率,揭示了退化演替的生态过程及其特征,阐明了退化高寒草地生态恢复的生理生态学及繁殖生态学机理,驯化选育出适宜高寒草地恢复治理的牧草新品种,研发出不同类型退化草地生态—生产功能提升技术、高寒人工草地生产—生态群落稳定性调控技术,创建了人工草地分类经营与管理技术模式,对退化草地修复治理进行信息化管理,量化了不同恢复措施的生产、生态效益,系统开展了技术体系的示范与推广,兼顾基础理论探析、健康诊断评价、信息技术管理、关键技术突破及创新模式集成,形成适宜该地区的生产—生态功能提升技术体系,为高寒草地生态系统管理和生态畜牧业产业经济发展提供科学依据、技术支撑和示范样板。     

放牧对温带典型草原含碳温室气体CO2、CH4通量特征的影响

利用静态暗箱法于2001年～2003年对内蒙古羊草和大针茅围栏禁牧草原及其放牧草原主要含碳温贩室气体CO2、CH4通量进行了野外连续定位试验研究,结果表明:与对照围栏禁牧草原相比,自由放牧和轮牧均没有改变土壤与大气间原有的CO2、CH4气体通量的源汇方向,也没有改变土壤通量的季节变化形式;2001年～2003年不同统计时段羊草围栏禁牧草原土壤平均CO2通量比羊草轮牧草原高9.6%～67.7%,大针茅围栏禁牧草原也比对应自由放牧草原CO2通量高约22.7%～59.4%,而在植物非生长季,自由放牧草原(或轮牧草原)土壤呼吸同对应的围栏禁牧草原相差不大;大针茅自由放牧草原和羊草轮牧草原土壤对CH4的年平均吸收通量均低于对应的围栏禁牧草原,放牧减弱了草原土壤对CH4的氧化吸收作用,但羊草轮牧和大针茅自由放牧草原与对应围栏禁牧草地土壤CH4平均通量的差异均未达到O.05的显著性水平,研究时段的干旱气候弱化了放牧草原与围栏禁牧草原间的差异;在植物生长季,放牧促进了土壤对CH4的氧化吸收,而在非生长季的部分时段尤其是春季冻融期又加大了CH4的正排放,放牧增加了土壤CH4通量的年变幅.     

中国生态系统碳汇功能提升的技术途径：基于自然解决方案

2030年前碳达峰、2060年前碳中和已被确定为中国经济社会发展的重要战略目标。当前,中国陆地生态系统碳汇能力约为每年10亿—13亿吨二氧化碳（CO₂）。巩固和提升生态碳汇功能,需要与国土空间规划和生态保护等相结合,稳定现有森林、草原、湿地、滨海碳碳汇,进而实施生态保护与修复等重大增汇工程,同时还需要推动生态系统管理及新型生物/生态碳捕集、利用与封存技术（Bio-CCUS/Eco-CCUS）的开发应用。通过统筹陆地-河流-海洋国土空间规划和各种增汇技术,有望实现中国区域生态系统自然和人为碳汇功能倍增目标,即在2050—2060年实现每年20亿—25亿吨CO₂的碳汇贡献。当前,亟待系统梳理生态系统碳汇提升关键技术,科学评估其增汇效应、经济可行性和时间可持续性,集成不同区域增汇技术并开展区域示范。     

有效防止草地退化实现三江源区草地畜牧业的可持续发展--“三江源区退化草地恢复与生态畜牧业发展技术及应用”项目成果展示

编者按：三江源是长江、黄河和澜沧江发源地,被誉为“中华水塔”。同时这一地区也是我国重要的畜牧业基地,由于受自然和人为因素的共同作用,三江源区草地近年呈现全面退化趋势。由中国科学院西北高原生物研究所和青海畜牧兽医科学院共同完成的“三江源区退化草地恢复与生态畜牧业发展技术及应用”项目针对青藏高原生态安全的重大国家战略需求,研究草地退化成因和形成机理,揭示高寒草甸退化生态过程,     

青海湖流域及周边地区的草地资源与生态保护

青海湖流域内的巨大水体、高山和草地是阻挡西部荒漠东侵的重要生态屏障，对维系区域生态稳定和可持续发展发挥着重大作用。青海湖流域及周边地区总面积5.09×10⁴km²，畜牧业经济占有较大比重，草地占土地总面积的75%以上。通过资料整理、实地考察和GIS手段，主要依据1984年厦门会议分类系统，青海湖流域及周边地区的草地资源类型可分为74个小类，纳入山地疏林草地、山地灌丛草地、温性草原草地、高寒草甸草地和荒漠草地5个大类。近年来，受气候变化和不合理人类活动的影响，青海湖流域及周边地区水位下降、土地沙化和草地退化问题变得十分突出，高寒型、荒漠化生态特点愈加突出，生物多样性锐减，已引起人们愈来愈多的关注；本文系统探讨了青海湖流域及周边地区的草地资源特征和生态现状，提出了增加草被覆盖、治理草地荒漠化、优化畜牧业生产、强化鼠虫害防治和控制旅游经济规模等保护草地资源的相应对策。     

青海省陆地生态系统碳汇潜力及空间特征

青藏高原是中国陆地生态系统的一个重要的碳汇功能区，但其碳汇强度及潜力的估算存在很大的差异，不利于区域碳中和目标的实现。基于涡度相关技术观测的原生高寒草地生态系统CO₂通量的40个站点年数据，结合2000年～2018年的年均气温、年均降水和年最大归一化植被指数(NDVI_m)等因子，构建增强回归树模型以研究青海省陆地生态系统碳汇潜力及空间特征。结果表明增强回归树模型能够较好地模拟原生高寒草地碳汇强度的时空变异(R²=0.61)，碳汇强度的观测值与模拟值的均方根误差和平均绝对误差分别为33.78 g C/m²和26.63 g C/m²。年均气温和NDVI_m是高寒草地碳汇强度时空变异的主要影响因子，二者的相对贡献分别为48.6%和39.0%。青海省陆地生态系统每年的碳汇潜力平均为44.82±22.57 g C/m²(平均值±标准差)，高值区集中在海北州的中部及黄南州、果洛州和玉树州的东南部，低值区分布在海西州、海南州和海东市。青海省陆地生态系...     

三江源区生态保护加速行动

<正>三江源区是长江、黄河、澜沧江的源头,位于青藏高原腹地的青海省南部,是名副其实的"中华水塔",也是世界上海拔最高、跨流域最广、湿地面积最大的国家级自然保护区。三江源区生态保护的重要意义三江源是我国重要的生态功能区,对全国乃至全球的大气、水量循环都有重要的影响。长江总水量的25%、黄河总水量的49%、澜沧江总水量的15%都来自这一地区。三大江河流域面积达347640平方千米,占全青海省总土地面积的49%。因此,建设三江源自然保护区,对于保护世界屋脊地区的湖泊湿地、原始森林、高寒灌丛、草甸草原、珍稀动植物,以及"世界第三极"景观都具     

三江源区草地生态恢复及可持续管理技术创新和应用

该项目瞄准青藏高原生态安全的国家战略需求,针对区域植被退化严重、生态治理技术薄弱和生态畜牧业发展滞后的现状,以生态系统可持续发展为前提,以植被恢复为主线,以生态—生产—生活系统集成为核心内容,科学认知了气候变化及人类活动对草地生态系统的影响及其响应,系统研发和集成了退化草地生态恢复重建技术,创建了兼顾生态保护和生产发展的管理新范式,为国家生态安全战略及生态文明建设提供了理论依据、技术支撑和创新模式。项目育成牧草新品种11个,获得发明及实用新型专利5件,编制技术规程40项,发表论文451篇,完成咨询报告1份,建议1份。累计生产牧草良种36.6万t,用于青藏高原及北方草地退化治理面积达267万hm~2。研发集成退化草地3大类综合恢复治理技术体系,建植黑土滩退化草地治理示范区1.4万hm~2,指导完成黑土滩退化草地治理35万hm~2,天然草地补播改良112万hm~2,退牧还草733万hm~2。建立饲草料生产示范总面积38万hm~2,牛羊营养均衡养殖基地2个,近三年健康养殖牛羊75万只羊单位。牧草良种及牛羊营养均衡饲养累计销售收入达到2.37亿元。完成科技培训2000人次。通过成果推广,有效促进了三江源区生态功能恢复、生态移民后续产业发展和社会和谐稳定,推动区域草牧业生产方式转变,实现了区域生态保护和社会发展的共赢。该项研究历时长,涉及领域广,成果内容丰富,生态、社会和经济效益明显,为国家三江源生态保护与恢复建设工程提供了有力的理论依据和技术支撑。     

围栏封育对祁连山高寒沼泽湿地植被生长状况的影响

祁连山高寒沼泽湿地是我国西北乃至北方重要的生态安全屏障,支持着黄河下游各省区经济社会的可持续发展。近年来,人为因素和自然因素等致使高寒沼泽湿地及沼泽化草甸健康状况受损、分布面积逐年减少,其中超载过牧是导致草场退化的主要因素之一。因此,本研究通过探究围栏封育对祁连山地区退化高寒沼泽湿地植被构成及生长状况的影响,为高寒沼泽湿地可持续利用及保护提供理论依据。结果表明:植物生长季7、8、9三个月中围栏封育样地内主要植物种华扁穗草、草地早熟禾、大花嵩草、藏嵩草的株高及植被盖度和单位样方内地上生物量均大于自由放牧样地,其中8月份和9月份,围栏封育样地的植被盖度比自由放牧样地分别提高了29.61%、27.33%;9月份围栏封育样地的生物量达到533g/cm2,比自由放牧样地增加99.63%。     

拉萨河流域湿地生态系统服务功能价值变化

基于三期遥感影像解译数据和地理信息系统空间分析方法研究了拉萨河流域湿地30年(1976年-2006年)的动态变化过程,并评价分析了湿地生态系统服务功能的价值变化。研究结果表明:30年来拉萨河流域湿地总面积减少了2.02×104hm2,达8.8%,其中水域、高寒草甸以及沼泽湿地呈减少趋势,森林湿地和滩地呈增加趋势;湿地生态服务功能总价值损失41.20×108元,年均损失1.37×108元,以气体交换功能价值损失量最大。生态价值的损失主要是由对环境调节起主要作用的水域、草甸和沼泽湿地的减少造成的。     

青藏高原生态安全屏障状况与保护对策

青藏高原是我国乃至亚洲的重要生态安全屏障区和全球生物多样性保护的热点地区，保障生态安全是青藏高原生态保护的核心任务。青藏高原物种丰富但受威胁物种多。近15年来青藏高原生态安全屏障生态系统格局稳定，生态系统质量整体趋好，水源涵养、土壤保持和防风固沙服务均得以提升，生态退化趋势得到遏制，自然保护地建设和生态保护建设工程对提升生态屏障功能发挥了关键作用。然而，受气候暖湿化和人类活动影响，青藏高原生态安全屏障仍然面临退化草地面积大，以及冻土面积萎缩、沼泽湿地减少、部分生物栖息地退化、外来物种入侵、局部生态系统退化等生态风险。为了进一步保护青藏高原生态安全屏障功能，建议优化调整自然保护地空间格局，建立以国家公园群为主体的自然保护地体系和加快实施青藏高原生态安全屏障保护修复工程。     

内蒙古未来气候变化及其对温性草原分布的影响

本研究分析PRECIS区域气候模式系统构建的中国区域高分辨率(50km×50km)SRES气候变化情景下内蒙古自治区年均温度和降水量的变化趋势,并用伊万诺夫湿润度指数作为草地地理分布的划分依据,模拟了气候变化情景下内蒙古温性草原分布的空间变化格局。未来气候变化使内蒙古自治区的年均温度普遍升高,A2情景下的升高幅度大于B2情景;年均降水量在东北部地区和中部偏东南地区下降,在西部地区上升,全区平均降水量有所下降,且B2情景的下降幅度大于A2情景。在未来温度普遍升高、降水量西南部增加显著而东北部减少的气候变化背景下,内蒙古温性草原的总面积有所增加。其中内蒙古草甸草原的南北边界都有北移趋势,但面积将有所减少,到本世纪末,A2、B2两种情景下草甸草原分别可能减少6.4%和8.5%。而典型草原和荒漠草原则分别向北部和西部扩张,面积都有增加趋势,到本世纪末两种情景下典型草原面积可能会分别增加22.8%和16.1%,荒漠草原面积增幅更明显,可能会分别增加48.1%和36.5%。     

黄河流域河源区土地利用变化及其影响研究综述

黄河流域河源区是国家生态屏障和“中华水塔”的重要组成部分,是生态保护优先的践行区。本文梳理了近40年来对黄河流域河源区土地利用格局和过程研究的相关文献,从土地利用现状、变化、效应及政策启示等方面进行了全面分析。研究发现：①黄河流域河源区土地利用格局相对稳定,草地面积占绝对优势。2000年是土地利用及其效应变化的重要转折点。2000年之前,草地、林地和湿地等生态用地减少,草地退化、沙化、土壤侵蚀等效应加剧。2000年之后,生态用地增加,植被指数增加,生态系统逐渐向良性方向转变,碳汇功能增强。②生态工程实施和气候变化使该区域土地利用及其效应极具复杂性。整体上土地退化面积有所减少,程度趋缓,草畜基本实现平衡。东部河湟谷地耕地面积减少,集约度提高,种植结构逐步优化;但局部恶化的态势依旧严峻,土壤侵蚀尤其高寒地带的冻融侵蚀加剧。建议应加强土地利用格局变化的影响因素、土地利用变化的生态效应以及生态保育区溢出价值与自然资产的评估研究,为黄河流域河源保护区可持续发展以供有力的科技支撑。     

1970 年代以来锡林郭勒盟草地资源空间分布格局的变化

在多期遥感影像与GIS的支持下,构建了内蒙古锡林郭勒盟1975年-2009年的草地现状和动态变化时空数据集,进而开展了锡林郭勒盟草地资源空间分布格局、时空变化及其驱动机制的研究。研究表明：①草地是锡林郭勒盟的主导生态系统,总面积约17.6万km2,占全区国土面积的86%;在空间分布上,自东向西,草地覆盖度逐渐降低,草地类型依次为温性草甸草原、温性草原、温性荒漠草原;②锡林郭勒盟草地生态系统动态演变的基本特征为：以2000年为界,2000年之前,草地生态系统面积持续减少;2000年之后,草地生态系统的面积减少态势得到遏制和逆转,草地资源面积开始增加;③该区草地资源时空变化受到气候变化、人类土地利用活动以及生态保护和建设工程的影响：区域气候变化是本区生态系统变化的基本驱动力,人类不合理的土地利用活动对于草地退化起了推动和促进作用,而生态保护和建设工程的介入则缓解、遏制和逆转了本区长期以来的草地退化态势。     

长期生态学研究和试验示范为草原生态保护和草牧业可持续发展提供科技支撑

长期以来,我国在畜牧业生产中过度利用草地的生产功能,忽视其生态功能,造成草地大面积退化,草–畜关系失衡,传统草原畜牧业难以为继,亟须探索适宜于牧区特点的生态保护与草牧业发展新模式,依靠科技创新推动草牧业发展。中科院内蒙古草原生态系统定位研究站(以下简称"内蒙古站")自建站以来,立足于我国温带草原,长期开展草原生态系统水、土、气、生等要素监测,草原生态学基础研究,以及退化草地恢复、人工草地建设和生态系统管理等方面的应用研究,并通过示范推广为内蒙古草原的保护和可持续利用提供科技支撑。基于长期监测、养分添加和放牧控制试验,揭示了内蒙古草原生物多样性和生态系统稳定性的维持机制,主要发现:(1)不同物种和功能群之间的补偿效应是生态系统稳定性维持的重要机制;(2)物种和群落水平的化学计量内稳性是生态系统稳定性维持的基础,由化学计量内稳性高的物种占优势的群落,具有更高的生产力和稳定性;(3)混合利用方式(放牧和打草轮换)有利于多样性、生产力和生态系统稳定性的维持。基于以上基础研究和长期试验示范,内蒙古草原站研发了多年生混播人工草地的草种配置及高效人工草地建植技术体系。该体系提高了多年生人工草地的生产力和稳定性,延长了人工草地的利用年限,提高了牧草品质。为了进一步探索适宜于牧区特点的生态保护与草业发展新模式,内蒙古站提出了草地生产功能与生态功能合理配置技术体系。该体系通过建设高效人工草地和基本草牧场,解决饲草的生产问题,同时通过退化草地恢复和天然草地合理利用,提升草地的生态功能。这些研究成果不仅使我国的草地生态学研究达到国际先进水平,也使得内蒙古站成为草原科技成果转化的基地和开展国内外合作研究的重要平台。     

青海省海西州种植苜蓿的经济与生态价值

青海省海西州主要农牧业发展模式为半农半牧，生态系统类型多样但较为敏感和脆弱，草畜矛盾突出。2022年海西州草产量与近10年、近5年及2021年产量相比，分别下降3.36%、8.96%和11.24%。在畜牧业生产过程中，补饲适宜的苜蓿草，可提升肉质、产奶量、蛋鸡产量，增加经济收入；苜蓿草根瘤菌可增加土壤微生物数量，从而提高土壤肥力，提升土壤水源涵养能力。因此，海西州发展人工种植苜蓿产业，可平衡自然放牧对草地生态的压力，对提升畜牧业品质和生产性能、改善土壤肥力、提高草地生态系统的碳汇等具有重要意义。     

嫩江中下游沼泽湿地景观空间格局变化

基于TM遥感数据,在GIS空间分析功能支持下,分析了1986年～2000年嫩江中下游沼泽湿地变化特征及其生态环境效应.研究表明,在人类活动和自然因素的共同驱动下,15年来嫩江中下游沼泽湿地景观变化显著,湿地面积趋于萎缩和破碎化,以-0.849%的年变化率递减,面积共减少了5.43×104hm2.湿地宽块数量和斑块规模趋于缩小,最大面积和平均面积分别减少了4.50×104hm2和29 hm2,沼泽斑块形状越来越不规则.沼泽湿地景观主要与旱地、草地、湖泊、河滩地和盐碱地景观类型之间转化,各时段特征有一定差异.沼泽湿地减少的主要去向是旱地和草地,面积分别达到4.56×104hm2和6.35×104hm2.湖泊对沼泽面积增加贡献最大,约有3.57×104hm2的湖泊转化为沼泽,占沼泽增加总面积的46%.沼泽湿地的排水围垦和过度放牧等,引起了湿地荒漠化程度加重,旱涝灾害频率加大,生物多样性损失,生态功能下降等环境效应,区域生态环境脆弱性加重.必须采取有效措施,改善嫩江中下游沼泽景观现状,恢复和重建沼泽湿地生态环境.     

中国陆地生态系统固碳效应——中国科学院战略性先导科技专项“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”之生态系统固碳任务群研究进展

气候变化是当前人类生存和发展所面临的共同挑战,受到世界各国人民和政府的高度关注。陆地生态系统固碳被认为是最经济可行和环境友好的减缓大气CO2浓度升高的重要途径之一,因此,如何提高陆地生态系统碳储量及其固碳能力,是近年来全球变化研究的热点领域。2011年,中科院启动了"应对气候变化的碳收支认证及相关问题"的战略性先导科技专项;其中,生态系统固碳任务群在中国森林、灌丛、草地和农田生态系统约16 000个野外样地进行了系统的野外调查,并开展了6大国家重大生态工程固碳效应评估和4个典型区域固碳增汇技术体系和示范的综合研究。在全国尺度上准确评估了森林、灌丛、草地和农田生态系统的固碳现状、速率和潜力,科学评估了中国重大生态工程的固碳效应,并发展了兼顾社会经济和固碳效应需求的区域可持续新模式。此外,生态系统固碳任务群首次在国家尺度构建了科学的、可核查的陆地生态系统碳清查实体数据库,不仅可为中国应对气候变化的国际间谈判提供重要数据,还将在中国生态文明建设中发挥重要作用。