华北平原农业土地利用对生物多样性和土壤有机碳变化的影响研究

摘要

土地利用及其环境效应是当前国际上诸多研究的热点和焦点.该文分别以北京东北旺乡生物多样性状况和曲周县土壤有机碳变化为例展开研究,以期对黄淮海地区集约化土地利用的环境效应获得初步的了解,并就相关问题提出合理建议.生物多样性研究中,动物多样性研究部分以步甲作为指示生物展开,方法为陷阱法;植物多样性研究部分采用田间试验以及遥感影像配合下的样方记录法;对区域土壤有机碳变化的研究采用遥感、地理信息系统和生物地球化学循环模型模拟相结合的方法.其中农业资源环境信息系统的建立为该部分研究提供了数据基础.研究得到如下结论:1)土地利用类型对步甲的生活规律影响不大,不同土地利用类型下,步甲群落的个体数量的季节性动态基本一致.但是不同物种活动的高峰期不同.2)土地利用类型对步甲物种的空间分布有显著的影响.3)长期集约化的农业土地利用和城市化的快速发展使得东北旺地区植被类型单一,农作物是主要的植被覆盖类型;其次为人工种植的木本植物;自然植被所占比例很小,仅占整个调查区域面积的3.2﹪,并且主要出现在一些当前难于用作其它用途的地方(碎石地,废墟和土层薄的地方).但是由于城市化的快速发展,农业用地快速地向建筑用地转化,研究区域植被多样性的状况仍然不容乐观.4)在整个植被调查的过程中,共发现295种自然生长的维管植物,其中在所有调查植被中存在度≥10﹪的物种有18个;试验地共记录物种64个,其中存在度≥10﹪的物种仅有11个.调查记录的植被与潜在植被具有巨大的差距.只有种子数量多,能够适应不同环境的植物能够在农业用地中得以生存.5)灌溉、施肥、秸秆还田这些农业管理措施对农田生境中步甲群落个体数量并没有显著的影响,但是在农田边界上,每年秋季的翻耕却能够显著地提高步甲群落的个体数量,这说明某些情况下适度的干扰有利于生物多样性的保护.6)农业资源环境信息系统构建过程中收集了基础地理、土壤、土地利用、农作管理、气象和社会经济方面的信息,并通过VB数据库技术和Mapobject技术构建系统管理界面,实现对上述数据的统一管理和调用.7)比较曲周1980年和1999年区域调查的土壤有机质含量状况.8)在对DNDC模型进行验证和灵敏性分析的基础上,通过建立综合考虑土壤类型、土壤质地、反映种植作物信息和土地利用信息的模拟单元,根据土壤属性范围建立土壤属性的极大、极小方案,应用DNDC模型的点模式,对不同农作方案下县域土壤有机碳的状况进行了20年模拟.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究进展

1.3研究目标、内容及拟解决的关键问题

第二章农田景观不同土地利用方式下动物多样性研究

2.1研究地区与研究方法

2.2步甲群落物种组成分析

2.3步甲群落时间动态分析

2.4步甲分布的空间动态

2.5结论与讨论

第三章都市乡村景观植被状况分析

3.1试验设计和研究方法

3.2试验地植被覆盖状况

3.3土地利用与植被构成

3.4小结与讨论

第四章曲周农业资源环境信息系统的建立和信息采集

4.1农业资源环境信息系统的组成部分

4.2农作管理信息数据采集

4.3反映主要种植作物信息的土地利用信息的获取

4.4农业资源环境信息系统的构建

4.5小结与讨论

第五章DNDC模型简介与验证

5.1DNDC模型简介

5.2DNDC模型的验证与灵敏性检验

5.3DNDC模型灵敏性测试

5.4小结与讨论

第六章县域土壤有机碳长期动态变化及模拟

6.1过去近二十年曲周土壤有机质的动态变化

6.2农作管理方式对土壤有机质含量变化影响的探讨

6.3 DNDC模型对曲周县域土壤有机碳变化趋势模拟方法与方案

6.4模拟结果分析

6.5小结与讨论

第七章结论与展望

7.1农业土地利用对生物多样性影响研究基本结论

7.2模型与农业资源环境信息系统结合对县域土壤有机碳变化研究基本结论

7.3研究展望

参考文献

致谢

附录

作者简历