• 2023年第43卷第22期文章目次
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      2023, 43(22):0-0.

      摘要 (164) HTML (0) PDF 9.79 M (424) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >区域生态学:融合与创新专栏
    • 屋顶绿化生态系统调节服务与政策效应研究综述

      2023, 43(22):9107-9120. DOI: 10.20103/j.stxb.202212293698

      摘要 (339) HTML (263) PDF 2.57 M (628) 评论 (0) 收藏

      摘要:屋顶绿化作为基于自然解决方案的一种生态战略,可以有效缓解城市的一系列生态环境问题。为了更好的挖掘屋顶绿化在城市生态系统中的应用潜力,需要从屋顶绿化生态系统调节服务出发,全面且定量地认识屋顶绿化与城市生态系统的关联机制。阐述了屋顶绿化的构成要素,屋顶绿化生态系统调节服务的内在机制;回顾了屋顶绿化生态系统主要调节服务与政策推动建设效果;从屋顶绿化推行制约因素及生态系统调节服务研究等方面进行了展望。目前,屋顶绿化研究主要侧重于环境调节服务。在水环境调节方面,当前多针对屋顶绿化的水环境调节功能开展研究,还需进一步从屋顶绿化生态系统水循环的角度探究,明确屋顶绿化在什么条件下是径流的污染源。在热环境调控方面,多数研究集中在量化屋顶绿化对城市热环境的影响,而驱动屋顶绿化降温效应的内在机制与城市热环境调节服务之间的定量联系还尚需深入研究。在建筑能耗方面,目前仍然缺乏建筑物的能源性能建模所需的屋顶绿化物理参数,需要基于长时间观测数据构建能量传输模型,从建筑-基质-植被-大气耦合的角度,综合研究屋顶绿化能量流动的过程与机制,明晰屋顶绿化与裸露屋顶之间的能量流动差异。在政策推动效应方面,我国屋顶绿化政策类型相对单一,缺乏覆盖整个屋顶绿化生命周期的推广政策。建议多维度、大范围的推动屋顶绿化建设,以期更好的改善城市生境。

    • 顾及屋顶绿化的城市三维生态网络构建——以南京市中心城区为例

      2023, 43(22):9121-9132. DOI: 10.20103/j.stxb.202303140478

      摘要 (216) HTML (123) PDF 8.12 M (524) 评论 (0) 收藏

      摘要:屋顶绿化作为一种新型绿色基础设施与基于自然的解决方案,已成为提升城市生态韧性与维持生物多样性的重要生态路径。然而,目前城市生态网络研究多关注二维的地面生态空间,而顾及屋顶绿化的三维生态网络构建研究尚不多见。以南京市中心城区为例,基于LiDAR、高分辨率遥感及建筑属性等多源数据,采用多因子叠置与电路理论等方法,构建了顾及屋顶绿化的城市三维生态网络整合分析框架:即采用多因子叠置方法,从建筑高度、屋面坡度、建筑年代、历史文化属性四个方面分析了屋顶绿化建设的适宜性;其次,结合建筑与植被三维结构特征数据,采用电路理论构建了有无屋顶绿化两种情景下的生态网络;最后,通过比较生态廊道数量、长度、平均阻力等指标分析了屋顶绿化对城市三维生态网络结果的潜在影响。研究结果表明:1)研究区有46.59%的屋顶适宜进行绿化,表明屋顶绿化具有很大的发展潜力。2)顾及屋顶绿化的生态廊道数量由205条增加到209条,生态网络总长度增加,单位长度阻力值减小,表明屋顶绿化能够显著提高城市生态空间的景观连通性、增加生态廊道密度,为高流动性生物提供重要的栖息地和垫脚石。3)屋顶绿化对城市生态网络优化的作用存在显著的空间差异,在城市中心区的优化作用最大,工业区次之,在生态良好片区优化作用较小。研究结果可为实现城市高密度区域地面生态空间与屋顶绿化空间的整合分析与统筹规划提供决策参考。

    • 基于尺度嵌套与复合功能视角的高强度城市化地区生态网络体系研究——以江阴市为例

      2023, 43(22):9133-9147. DOI: 10.20103/j.stxb.202212283685

      摘要 (157) HTML (87) PDF 4.43 M (430) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市化进程带来经济社会快速发展的同时,也造成资源环境耗损和生态系统退化,对区域生态系统长久稳定产生威胁,针对性构建区域生态网络对缓解城市化的负面生态影响,提升区域生态安全水平具有重要意义。通过解析不同情形生态网络构建目标,以及高强度城市化地区生态需求和生态网络构建要点,基于尺度嵌套与复合功能视角,以江苏省江阴市为例,与环太湖地区和无锡市形成尺度嵌套生态网络,统筹考虑热岛效应、雨洪调节及景观游憩服务供给构建复合功能生态网络,形成高强度城市化地区生态网络体系。研究结果表明:(1)在尺度嵌套生态网络方面,江阴市核心生态源地共4个,保育生态源地共26个,两类生态源地总面积占比4.76%,大多分布于江阴市北部和中部;完全位于江阴市范围内的基础生态廊道共39条,通过与江阴市外部生态源地形成内外联结的无锡-江阴生态廊道共11条,环太湖-江阴生态廊道共3条,生态廊道总体分布均匀;(2)在复合功能生态网络方面,江阴市共有11个复合功能生态源地,总面积4755.31hm2,占市域面积的4.78%,主要分布于北部长江沿线以及中部的定山、花山;兼具复合功能的功能型生态战略点共88个;所提取的三类单一生态功能网络要素包括,热缓解生态源地31个,热缓解生态廊道51条,雨洪调节生态源地26个,雨洪调节生态廊道52条,游憩资源点56个,景观游憩廊道85条;(3)依托由尺度嵌套生态网络和复合功能生态网络构成的生态网络体系,建议江阴市采取包含保护建设、管控维护以及联动修复等多方面的生态保护修复措施。研究工作为高强度城市化地区进行差异化生态网络构建提供了思路,可为相关地区开展国土空间生态修复工作借鉴参考。

    • 基于LCA的传统农田与苜蓿草地生态效应分析

      2023, 43(22):9148-9163. DOI: 10.20103/j.stxb.202307191547

      摘要 (139) HTML (97) PDF 5.29 M (394) 评论 (0) 收藏

      摘要:为评估传统农田与苜蓿草地两种生态系统在资源投入和环境效应方面的差异,基于2019-2022年中国北方山东省、陕西省、山西省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、黑龙江省、河北省共14个县区的农牧户调研数据,应用生命周期评价(Life cycle assessment,LCA)方法,对中国北方传统农田和苜蓿草地生态系统全生命周期的能源消耗、土地利用、水资源消耗、全球变暖、环境酸化、富营养化这六类资源消耗和环境影响进行核算。将LCA方法应用于两类作物生产的环境影响分析,探究该方法在农业环境研究领域的有效性以及传统农田和苜蓿草地生态系统资源投入和环境效应的差异特征。结果表明:(1)传统农田和苜蓿草地生态系统环境综合影响指数分别为0.1569和0.1269,苜蓿草地生态系统的综合环境效应比传统农田生态系统低19.09%,对环境友好程度相对较高。(2)在整个区域范围内,传统农田的环境影响高于苜蓿草地的环境影响,且传统农田的环境影响效益差异显著,而苜蓿草地的环境影响整体波动较小。其中,在资源消耗方面,与传统农田生态系统相比,苜蓿草地生态系统的能源消耗减少了31.21%,所需土地面积减少了43.61%,水资源消耗减少了63.43%;在环境影响方面,与传统农田生态系统相比,苜蓿草地生态系统的气候变暖潜值降低了43.09%,环境酸化潜值降低了50.27%,富营养化潜值降低了46.78%。(3)中国北方地区传统农田和苜蓿草地生态系统在资源利用和环境代价在空间尺度上差异较明显,呈现出西部高于东部的特征。(4)影响两种生态系统的主要环境影响类型均为环境酸化和富营养化,与大量的化肥生产、施用和灌溉电力消耗密不可分,因而实施配方施肥、合理灌溉、秸秆还田是降低我国北方地区传统农田和苜蓿草地生态系统生命周期内生态环境负面影响的关键。

    • 社会-生态视角下乡村聚落系统脆弱性评价——以蒙洼行蓄洪区为例

      2023, 43(22):9164-9176. DOI: 10.20103/j.stxb.202304160774

      摘要 (157) HTML (113) PDF 2.87 M (383) 评论 (0) 收藏

      摘要:从社会生态视角对乡村聚落系统的脆弱性进行评估,有助于厘清影响乡村聚落发展的因素,建立起应对风险扰动的分析框架,引导乡村可持续发展。以蒙洼行蓄洪区为例,综合运用VSD (Vulnerability Scoping Diagram,VSD)框架、显式空间脆弱性模型(Spatially Explicit Resilience-Vulnerability,SERV)模型及贝叶斯网络模型测度区域脆弱性并探究影响脆弱性的主要因素。结果表明:(1)蒙洼地区乡村聚落系统暴露度呈现"两边低、中间高、局部突出"的空间格局特征,镇区周边的乡村聚落敏感性较为突出,同时镇区所在行政村表现出良好的适应力,而乡村聚落系统总体脆弱性较高且高低值差异较大,空间格局呈不均衡分布态势,且结构性差异特征显著。(2)采用定性定量相结合的方法将脆弱区划分为中低脆弱区、敏感-适应型高脆弱区和敏感型高脆弱区三种类型,基于贝叶斯网络分析高脆弱区的影响因素。蒙洼地区乡村聚落以高脆弱区类型居多,其中敏感-适应型高脆弱区主要位于蒙洼地区北部和中部,灾害防控因子对乡村聚落振兴概率的作用最为显著,其建设开发活动受自然环境条件限制较多,因而不宜展开乡村聚落布局,应划为生态保护空间,开展渐进式移民搬迁;而敏感型高脆弱区主要位于蒙洼地区南部河谷地带,建设发展基础相对良好,地形地貌因子对乡村振兴概率的影响最大,为避免该地区乡村衰退的态势加剧,应严格控制人口数量、经济规模和生产方式,尽可能平衡发展与保护之间的矛盾。

    • 生态美学视角下宁夏贺兰山国家级自然保护区视觉景观特征评估

      2023, 43(22):9177-9192. DOI: 10.20103/j.stxb.202304150773

      摘要 (155) HTML (100) PDF 15.18 M (434) 评论 (0) 收藏

      摘要:景观美学的理论维度已从风景美学延伸至生态美学,为促进生态美学理论在客观法和空间水平上向"数字化+可视化"发展,以宁夏贺兰山国家级自然保护区为例,创新性地提出了利用地理要素构建分类的数字景观模型并借用基于景观生态学的景观格局指数进行视觉景观特征评估的研究框架。在筛选地貌(自然和垂直要素)和土地利用(文化和水平要素)景观要素的基础上,构建了一套景观分类指标体系;通过GIS进行空间叠加分析,识别了研究区域中的440种景观斑块和类型,以此作为视觉景观特征评估的基本单元;基于生态美学理论,构建了视觉景观多样性、自然性和独特性3个视觉景观特征评估指标,借用景观格局指数进行度量并通过FRAGSTATs与GIS可视化;通过SPCA分析得到权重后绘制了视觉景观特征综合评估的空间分布。结果显示,诸多相互作用的景观要素"聚集"在一起产生了不同水平的视觉景观特征,与低水平视觉景观特征有关的景观类型在要素组成上较为复杂,而与高水平视觉景观特征有关的景观类型主要与坡度适中的东南向山谷地貌与荒草地、未成林封育地和乔木林等土地利用的共同作用有关。研究认为,可视化的视觉景观特征评估结果有助于识别需得到保护修复、规划利用及管理协调的景观斑块或类型,有利于增加保护地整体的生态美学价值。

    • 多类群水鸟共存栖息地网络结构稳定性及其优化方案——以盐城滨海湿地为例

      2023, 43(22):9193-9205. DOI: 10.20103/j.stxb.202211153293

      摘要 (123) HTML (99) PDF 6.49 M (433) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为新设立的世界自然遗产地,盐城滨海湿地水鸟栖息地保护受到广泛关注。鉴于该区域在全球生物多样性与水鸟栖息地保护中重要性,针对具有空间隔离特征的水鸟栖息地开展网络稳定性研究,对提高遗产地栖息地保护质量具有重要的示范意义。基于此,利用复杂网络理论、生态踏脚石原理和电流模型,分析了盐城滨海湿地多类群水鸟栖息地网络结构现状及不同情景下网络鲁棒性。研究结果显示,三类水鸟重要生境区主要分布在各栖息地内部以及大丰至条子泥栖息地一带,其中,北部生境区数量为18个,南部生境区6个。北部生境区总面积相当于南部生境区的1/2,而平均面积仅相当于1/6。从踏脚石分布来看,其主要分布在重要生境区附近,不同栖息地存在差异。研究区踏脚石网络由35个重要节点和153个一般节点组成,南北部网络结构要素存在差异。最佳保护情景下,网络鲁棒性表现较好,中心度值大的节点对整个网络连通性的支撑作用良好。提出了栖息地网络优化方案。

    • 基于鸟类栖息地季节性变化的自然保护区动态分区管理——以安徽升金湖国家级自然保护区为例

      2023, 43(22):9206-9217. DOI: 10.20103/j.stxb.202205111317

      摘要 (170) HTML (81) PDF 3.66 M (523) 评论 (0) 收藏

      摘要:鸟类栖息地会随着季节迁徙而改变,基于此对以珍稀濒危鸟类保护为主要目标的自然保护区进行动态分区管理,能够有效提高土地利用效率,协调生物多样性保护与其他生态系统服务功能利用。通过MaxEnt模型分析预测安徽升金湖国家级自然保护区鸟类繁殖季和越冬季的栖息地范围,并采用空间叠加分析方法得到动态分区方案。结果发现:繁殖季鸟类栖息地适宜性受到人口密度、丰水期土地利用类型、距居民点距离、距道路距离等环境因素的影响;越冬季鸟类受到距道路距离、人口密度、距枯水期水体距离、枯水期土地利用类型等环境因素的影响。运用ArcGIS水文工具分析出升金湖国家级自然保护区汇水单元作为其动态区划单元,根据鸟类栖息地季节性变化的特点结合分析结果叠加分析,将安徽升金湖国家级自然保护区划分为核心栖息地保护区、繁殖季栖息地保护区、越冬季栖息地保护区和一般控制区。核心栖息地保护区要进行全年严格保护,繁殖季栖息地保护区和越冬季栖息地保护区在相应鸟类栖息时段严格管控、非栖息时段可合理利用,一般控制区则全年可允许合理的行为活动。季节性动态分区方案注重解决安徽省升金湖国家级自然保护区生态环境保护和社区发展之间的矛盾问题,便于未来保护区生态保护规划决策的制定和实施,进一步丰富了以季节性栖息物种为主要保护对象的自然保护区的动态功能分区研究理论与方法体系,为制定提高自然保护区空间利用效率的生态管理策略提供了参考依据。综上,建议在升金湖国家级自然保护区生态环境保护和社区发展中,依据保护区季节性动态分区特征,实行分区管制,制定对应的生态环境保护和发展的措施。

    • 气候速度影响下中国周边海域鲨鱼保护优先区识别

      2023, 43(22):9218-9231. DOI: 10.20103/j.stxb.202211103233

      摘要 (124) HTML (213) PDF 6.25 M (478) 评论 (0) 收藏

      摘要:鲨鱼在气候变化和人类活动等因素的影响下面临着种群衰退的风险,开展鲨鱼保护优先区研究是鲨鱼保护行动的重要工作.将气候速度引入鲨鱼保护优先区的识别过程,旨在阐明中国周边海域鲨鱼现状保护成效和保护空缺,并预测气候速度影响下的鲨鱼保护优先区空间格局及其变化趋势.以集成物种分布模型模拟的146种鲨鱼栖息地作为保护对象,以2015年至2100年两种气候变化情景下的气候速度作为保护的机会成本,基于系统保护规划理论模拟现状和未来情景下的鲨鱼保护优先区选址方案.研究结果表明:(1)长江口以南至台湾海峡和北部湾近岸海域为鲨鱼多样性分布的主要区域,台湾海峡区域亦为珍稀濒危物种的重要分布区;(2)在两种气候情景下,南海中南部将面临较高的气候变化风险,而长江口以南至珠江口的近岸海域气候速度均相对较低,提示了这些区域或能成为气候变化影响下的生物避难所;(3)现有保护区仅保护了1.33%的海域和不到4%的鲨鱼物种,尚存在较大的保护空缺.当保护海域比例提升至10%时,可覆盖绝大多数鲨鱼物种.而当比例提升至30%时,珍稀濒危物种的栖息地将得到有效保护;(4)气候变化影响下保护优先区选址将发生不同程度的变化,尤其是在中国南海区域,如在保护规划时兼顾气候速度,可在满足相似保护目标的前提下减少保护优先区内25%以上的气候压力,以使其具有较强的应对气候变化潜力。

    • 黄河三角洲典型潮沟系统水文连通性对大型底栖动物群落结构的影响

      2023, 43(22):9232-9246. DOI: 10.20103/j.stxb.202211183338

      摘要 (188) HTML (118) PDF 2.95 M (442) 评论 (0) 收藏

      摘要:潮沟系统水文连通是滨海湿地的关键生态过程,也是维护和修复滨海湿地的重要途径。了解水文连通性如何影响生物在生境之间的扩散潜力,对于恢复和维持区域和局地生物多样性至关重要。分别于2021年春季(5月)和秋季(10月)对黄河三角洲湿地三条水文连通梯度明显的潮沟进行野外调查和原位观测,探讨不同水文连通梯度下大型底栖动物群落的时空变化特征及其影响因素。结果表明:调查共采集大型底栖动物50种,隶属4门8纲39科45属,包括环节动物23种、软体动物18种、节肢动物5种和纽形动物1种;大型底栖动物群落密度、生物量和多样性指数春季高于秋季,春季以体型小、适应能力较强的软甲类、多毛类和双壳类为主,秋季以活动能力较强的甲壳类、腹足类为主;大型底栖动物群落物种数、密度及生物量和多样性随水文连通性的升高有升高趋势,最高值出现在中等水文连通区域。研究表明潮沟系统水文连通性对大型底栖动物的栖息生境和群落结构及多样性均具有明显的影响,但群落结构及多样性随水文连通梯度的变动规律在季节间存在差异。研究结果有助于进一步了解滨海湿地水文连通对生物群落的影响机制,并为湿地环境保护和修复提供一定科学依据。

    • 若尔盖高寒草本沼泽土壤呼吸对水位下降的响应

      2023, 43(22):9247-9255. DOI: 10.20103/j.stxb.202211273419

      摘要 (103) HTML (70) PDF 3.48 M (469) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤呼吸会影响全球碳循环,而湿地水位与土壤呼吸息息相关。然而,由于原位观测有限,目前尚不清楚高寒沼泽土壤呼吸及其组分如何响应水位下降。在若尔盖高原纳勒乔沼泽建立了水位下降控制实验平台,定位监测土壤呼吸及其组分的变化,并初步探讨土壤呼吸及其组分与生物和非生物因素的潜在联系。结果发现,水位下降对高寒草本沼泽土壤呼吸(Rs)没有显著影响,但自养呼吸(Ra)和异氧呼吸(Rh)对水位下降表现出明显不同反应。其中,自养呼吸速率下降了67.2%,异养呼吸速率上升了67.3%。异养呼吸和自养呼吸在土壤呼吸中的占比发生显著变化,水位下降后,Rh/Rs较对照增加了88%,Ra/Rs减少了61%。水位下降引起的自养呼吸和异养呼吸变化的驱动因素不同,植株高度、地上及地下生物量解释了自养呼吸的变化,土壤温度、C:N则是异氧呼吸变化的关键影响因素。综上,在高寒草本沼泽生态系统中,水位下降对土壤呼吸组分的影响强度及其驱动因素存在明显差异,这需要在陆地表层碳循环模型中加以考虑,以便更好评估高寒草本沼泽碳循环对气候变化的反馈作用。

    • 我国森林土壤全磷密度分布特征

      2023, 43(22):9256-9265. DOI: 10.20103/j.stxb.202211183343

      摘要 (192) HTML (126) PDF 2.89 M (544) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤磷可利用性显著影响森林生产力和固碳能力。了解我国森林土壤全磷密度在土壤、气候和植被等不同环境条件下的分布特征,为我国森林质量提升和固碳增汇提供理论指导。收集全国森林土壤调查数据和文献数据中0-20 cm (2571个样地)、20-40 cm (1305个样地)、40-60 cm (701个样地)、60-80 cm (40个样地)和80-100 cm (31个样地)土层土壤全磷含量和容重以估算土壤全磷密度,采用单因素方差分析和Tukey HSD法(或Mann-Whitney U法)检验土壤全磷密度在不同土层、土壤类型、土壤风化程度、气候区、森林起源、森林结构、林龄组、森林类型和树种组之间的差异,利用线性回归分析探讨土壤全磷密度的纬度和经度变化趋势。结果表明:(1)我国森林40-60 cm土层(9.02 t/hm2)土壤全磷密度显著低于表层0-20 cm (13.81 t/hm2)和20-40 cm (10.84 t/hm2)以及深层60-80 cm (11.28 t/hm2)和80-100 cm (12.76 t/hm2)(P<0.001),0-60 cm土层土壤全磷密度表现为中度风化(11.89-18.86 t/hm2)>轻度风化(10.19-11.13 t/hm2)>重度风化(5.44-8.89 t/hm2),在土壤类型间差异显著(P<0.001),铁铝土的值最低(5.44-8.89 t/hm2);(2)土壤全磷密度随着纬度的增加线性增加,但随着经度的增加线性降低(除0-20 cm土层),自热带向北温带也呈增加趋势;(3)我国森林0-60 cm土层土壤全磷密度表现为人工林(11.54-15.49 t/hm2)显著高于天然林(7.14-11.93 t/hm2)及纯林(12.16-15.40 t/hm2)显著高于混交林(6.06-12.15 t/hm2),在林龄组和森林类型间差异显著(P<0.001),0-20 cm和20-40 cm土层中过熟林(23.10 t/hm2和12.54 t/hm2)和落叶针叶林(19.49 t/hm2和15.30 t/hm2)土壤全磷密度最高,40-60 cm土层土壤全磷密度随着林龄的增加而降低。总体来看,我国森林0-100 cm土层土壤全磷密度存在明显的空间分布规律,其在土壤、气候和植被类别间差异显著,这些生物与非生物因素是影响我国森林土壤全磷高低和分布特征的重要因子;延长轮伐期和种植混交林是维持和提高我国森林土壤全磷养分可持续利用的重要途径。

    • 东北三省碳源/汇和碳盈亏时空分布与影响因素

      2023, 43(22):9266-9280. DOI: 10.20103/j.stxb.202212153598

      摘要 (215) HTML (97) PDF 8.12 M (559) 评论 (0) 收藏

      摘要:碳循环是影响气候变化的关键环节。利用改进的CASA模型对东北三省2000-2020年间自然碳源\汇进行了估算;通过增加真实碳排放量对估算过程的约束,改进了夜间灯光数据和碳排放拟合方法,探究了区域碳源碳汇和碳盈亏的时空分布和影响因素。结果显示:(1)净生态系统生产力在时间上呈现波动上升趋势,空间上黑龙江省自然碳汇总量最高(164.61 Tg C/a),约占东北三省的60%;(2)能源消费碳排放总量呈现先上升,再下降,近年趋于稳定的时间变化趋势,空间上以辽宁省年均碳排放量增速最快,增速约为6.95 Tg C/a;(3)2005年为东北三省整体从碳盈余转变为碳亏损的转折点,近年来亏损速率有所下降;(4)东北三省碳盈亏与自然因素呈正相关,与人口规模、地区生产总值、碳排放强度、产业结构呈现负相关关系。辽宁省能源消费总量的攀升使能源结构的下降未能扭转其碳亏损的局面,并使其碳盈亏与能源结构呈现正相关关系;黑龙江省和吉林省农业人口流失较快一定程度上导致了城市化水平与碳盈亏呈现正相关关系。(5)东北三省均应降低碳排放强度,黑龙江省和吉林省应调整能源结构,辽宁省应调整产业结构。研究结果可为东北三省"双碳目标"的实现提供理论依据。

    • 不同火烈度对四川泸山林场云南松林土壤有机碳组分的影响

      2023, 43(22):9281-9293. DOI: 10.20103/j.stxb.202209292778

      摘要 (126) HTML (83) PDF 7.33 M (321) 评论 (0) 收藏

      摘要:林火通过改变土壤理化性质显著影响土壤固碳能力及土壤有机碳各组分含量。阐明不同火烈度对云南松林土壤有机碳的影响,对于云南松林火后生态系统恢复及土壤碳库管理具有重要意义。以火烧2年后四川泸山林场云南松林0-5、5-10、10-15、15-20cm层土壤为研究对象,根据不同火烈度(未过火、低烈度、中烈度、高烈度)设置3块20m×30m样地,共12块样地,野外采集土壤样品,室内测定土壤全氮、容重等理化性质和土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)、土壤活性有机碳(易氧化有机碳,Readily oxidizable carbon,ROC;颗粒有机碳,Particulate organic carbon,POC;微生物生物量碳,Microbial biomass carbon,MBC;水溶性有机碳,Water-soluble organic carbon,WSOC),采用方差分析研究不同火烈度下土壤有机碳各组分含量的差异性和变化趋势,并采用相关性分析和冗余分析从土壤理化性质角度探究林火对土壤有机碳的影响机制。研究结果表明:(1)不同火烈度显著影响土壤理化性质,其中土壤全氮、有效磷、阳离子交换量、毛管孔隙度、总孔隙度随火烈度增大而增加,而土壤pH、速效钾、碱解氮、容重随火烈度增大而减少。(2) SOC随火烈度增大而减少,其中5-10cm土层降幅最大为44.79%;4种土壤活性有机碳随火烈度增大而减小,其中0-5cm土层下降幅度最明显,各组分降幅大小依次为ROC (36.31%-61.31%) > POC (30.05%-53.61%) > MBC (20.60%-48.19%) > WSOC (13.47%-29.29%),不同组分对林火的不同响应显著影响了土壤ROC、POC、WSOC的占比。(3)土壤有机碳及其活性组分与阳离子交换量、毛管孔隙度、总孔隙度、有效磷、碱解氮呈显著正相关(P<0.05),与容重呈极显著负相关(P<0.01)。火烧后土壤有机碳的变化主要与阳离子交换量、容重、全氮、含水率有关,且阳离子交换量影响最大(解释率为61.7%)。

    • 模拟盐度脉冲耦合潮汐过程对闽江河口湿地土壤含碳温室气体排放的影响

      2023, 43(22):9294-9304. DOI: 10.20103/j.stxb.202208242421

      摘要 (97) HTML (75) PDF 3.24 M (316) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究台风风暴潮导致的盐度脉冲、潮汐涨落以及两者的耦合作用对河口湿地土壤二氧化碳(CO2)与甲烷(CH4)排放产生的影响,选取闽江河口道庆洲短叶茳芏湿地土壤为研究对象,通过室内模拟实验,研究不同潮汐过程情景下由于盐度和潮水涨落变化,河口湿地CO2与CH4排放特征并分析其主要影响因子。研究结果表明:(1)潮汐淹水显著抑制CO2排放,但促进CH4排放(P<0.05)。盐度增加(0-8‰)促进了土壤CO2排放(P>0.05);0-2‰盐度促进土壤CH4排放(P>0.05),2‰-8‰盐度抑制土壤CH4排放(P<0.05)。(2)盐度脉冲耦合潮汐过程显著抑制了CH4排放(P<0.05),且一定程度上抑制了CO2排放(P>0.05)。(3) CO2排放与孔隙水中的氨态氮(NH4+-N)呈极显著正相关(P<0.01),与硝态氮(NO3--N)、可溶性有机碳(DOC)和土壤pH呈显著负相关(P<0.05)。盐度脉冲耦合潮汐过程对CO2与CH4排放的影响是一个正负消长的博弈过程,在0-8‰的盐度内,潮汐淹水对CO2排放的影响更大,而盐度在CH4排放中起主导作用。相较于盐度,潮汐淹水是影响闽江河口湿地含碳温室气体全球增温潜势的主导因素。

    • 扎龙湿地不同生境芦苇功能性状变异及其对土壤因子的响应

      2023, 43(22):9305-9313. DOI: 10.20103/j.stxb.202208202387

      摘要 (133) HTML (113) PDF 1007.74 K (312) 评论 (0) 收藏

      摘要:物种的遗传特征和外在环境条件的差异共同决定了植物功能性状的表达,植物功能性状可以反映物种对环境条件的适应策略。采用大样本抽样调查与统计分析方法,比较研究扎龙湿地4种生境(盐碱生境、旱生生境、湿生生境和水生生境)芦苇分株和叶功能性状,分析不同生境芦苇功能性状的分异规律及其对土壤因子的响应。结果表明:(1)不同生境芦苇功能性状均表现出中等程度变异。其中分株和叶性状均以盐碱生境最低(P<0.05),分株及除叶面积和比叶面积以外的叶性状均以水生生境最高;株高和株重在种群内的变异系数为15.96%-48.61%和38.65%-87.82%,种群间的变异系数为46.58%和66.39%;叶性状在种群内的变异系数为13.21%-72.37%,种群间的变异系数为26.46%-57.03%;(2)不同生境芦苇功能性状间存在协同变化特征。芦苇的株高、株重、叶长、叶宽、叶面积和叶重之间均呈极显著正相关关系(P<0.01),比叶面积与其他性状的相关性因生境不同存在一定变化;(3)不同生境芦苇的原位土壤因子表现出异质性特征,芦苇功能性状的变异是含水量、pH、有机质和速效氮等土壤因子综合作用的结果。其中含水量、有机质和速效氮为正向驱动,而pH为负向驱动。因此,芦苇通过自我调节功能性状更好地适应不同的生存环境,局域尺度不同生境的土壤因子是引起芦苇功能性状产生分异的导因。

    • 小兴安岭不同耐荫性树种枝叶性状变异及权衡

      2023, 43(22):9314-9327. DOI: 10.20103/j.stxb.202208122290

      摘要 (205) HTML (75) PDF 7.42 M (491) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着植株生长,不同耐荫性树种枝叶性状对资源的响应策略存在差异。探究不同耐荫性树种在不同径级间枝叶性状变异及其相关关系,对理解植物功能性状种内和种间变异以及植物对资源的响应策略具有重要意义。以黑龙江凉水国家级自然保护区阔叶红松(Pinus koraiensis)林中不同径级(小树、中等树和大树)的喜光树种(白桦Betula platyphylla、枫桦Betula costata)和耐荫树种(春榆Ulmus japonica、紫椴Tilia amurensis、色木槭Acer mono)为研究对象,测定其出叶强度、枝横截面积、枝干重、单叶面积、总叶面积、总叶干重共6个枝叶性状。利用单因素方差(LSD)分析检验不同耐荫性树种在不同径级间其枝、叶性状是否存在显著差异;以标准化主轴估计(SMA)对不同耐荫性树种枝叶性状间相关关系进行分析。结果表明:除枝干重外,耐荫树种枝叶性状均大于喜光树种;不同耐荫性树种大树枝横截面积均最大,中等树叶面积均最小;喜光树种不同径级间枝干重、总叶干重和出叶强度无显著差异,而耐荫树种均存在显著差异。随径级增大,不同耐荫性树种枝横截面积与叶面积均呈正异速生长关系,且除耐荫树种枝横截面积与单叶面积外,均存在共同斜率;不同耐荫性树种出叶强度与单叶面积存在共同斜率为-0.51和0.47,小树和中等树枝横截面积与总叶面积和总叶干重的异速生长指数均与1存在显著差异,而大树与1无显著差异。结果表明:不同耐荫性树种在不同径级间对资源的获取策略存在差异,不同耐荫性树种小树阶段均表现出资源获取策略,大树阶段则表现出资源保守型策略。与耐荫树种相比,喜光树种表现为快速生长策略,而随着径级增大不同耐荫性树种这种差异逐渐消失,本研究结果为森林演替过程中种内和种间的相互作用提供了一个新的视角。

    • 基于PROSAIL混合反演模型的MODIS LAI产品改进及评估

      2023, 43(22):9328-9341. DOI: 10.20103/j.stxb.202208292458

      摘要 (153) HTML (181) PDF 11.27 M (284) 评论 (0) 收藏

      摘要:叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)是定量陆地生态系统中光合作用、呼吸作用、蒸腾、碳和养分循环等过程中物质与能量交换的重要结构参数。目前大、中尺度的气候和生态水文建模使用的LAI产品主要来源于中分辨率成像光谱仪(MODIS),但由于其反演过程中的不确定性因素导致MODIS LAI产品在部分地区存在质量问题。以青海省复杂植被地区为研究区域,基于实地考察与采样验证了区域内MODIS LAI所存在的质量问题分布,并揭示了不确定因素的影响。与此同时,提出了一种基于PROSAIL模型与深度神经网络(DNN)的混合建模技术,针对MODIS LAI生成机制中地表分类数据、地表反射率数据和反演算法的不确定性进行改进,并基于青海省大范围实测LAI数据评估了改进前后产品的准确度,实测数据的验证结果发现:改进模型的LAI准确度(RMSE=0.48,R2=0.64)显著高于MODIS LAI (RMSE=0.71,R2=0.56),预测结果与实测结果之间的偏差显著减少;区域尺度上,柴达木荒漠植被低覆盖典型区域、三江源高寒草甸中覆盖典型区域与青海湖牧场草地高覆盖典型区域的RMSE分别提高了0.19、0.10、0.54,改进方法有效解决了MODIS LAI产品中高覆盖植被饱和效应导致的高估以及低覆盖植被未检索导致低估的质量问题,改进结果分布连续,更符合真实植被状况。基于以上研究,充分证明了研究方法对MODIS LAI产品的改进具有可靠性,能够在缺少实测样本数据的情况下有效提高MODIS LAI的质量,为全球植被环境监测与生态建模提供重要的数据支持。

    • 温带森林乔木生物量估算:Logistic模型优于Allometric模型

      2023, 43(22):9342-9355. DOI: 10.20103/j.stxb.202210192977

      摘要 (170) HTML (265) PDF 5.44 M (393) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为研究森林生态系统结构与功能的基础要素,准确估算植被生物量关乎温室气体减排政策制定,以及区域气候稳定性评估,具有显著的科学意义和社会需求。Allometric模型提供了量化生物量与个体体型关系的简洁数学形式,但其幂函数结构描述了生物量持续加速且无限增长,与随植株增大而不断加剧的种内种间竞争和资源限制相悖。然而,当前严重缺失大体型植株的不合理样本结构部分掩盖了模型缺陷,是造成该模型获得重复验证的重要潜在原因。相较而言,通过引入限制因子,Logistic模型同时具备描述高速增长和后期渐趋收敛的模型特征,却鲜被用于植被生物量估算。因此,本研究搜集了典型植被类型--温带森林乔木生物量相关的197篇已发表文献(1945-2016年),基于198种针阔叶乔木物种总计26402个叶、茎和地上部分生物量数据,采用Logistic模型分析了生物量随胸径增长的变化规律。结果表明,较之Allometric模型(R2* 0.76、RMSE 0.44 g、AIC 7189.9),Logistic模型呈现更好的拟合优度(R2* 0.81、RMSE 0.39 g、AIC 5809.1)。此外,Logistic模型计算了平衡生物量与平衡生长率,以反映与生境资源相适应的植株生物量及其累积速率,通过识别生物量渐趋稳定的胸径阈值,发现超过该拐点的大体型样本占比不足0.71%,呈现显著的生态学意义。综上,Logistic模型估算温带森林乔木生物量具备统计效力和理论优势。研究显著改进了植被生物量估算模型,有助于揭示植物碳蓄积策略,了解森林能流规律和碳库动态,为制定气候变化应对政策提供依据。

    • 基于随机森林算法的中国西南地区林火发生预测模型构建及驱动因子

      2023, 43(22):9356-9370. DOI: 10.20103/j.stxb.202210082851

      摘要 (396) HTML (373) PDF 12.72 M (346) 评论 (0) 收藏

      摘要:林火直接破坏森林资源,改变森林的结构与功能,影响局地甚至全球气候状况并威胁人类生命和财产安全,在气候变暖背景下林火将更加频发,因此开展林火预测/预报研究至关重要。利用MODIS (Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)的温度异常/火产品(MOD14A1)获取逐日林火数据,分析了2001-2018年中国西南地区林火时空分布特征;采用随机森林算法,综合考虑气象、地形、可燃物状况及植被等林火驱动因子,构建了中国西南地区干、湿季林火发生预测模型,系统分析了西南地区干湿季林火发生的主要驱动因子。结果表明:(1)中国西南地区林火主要集中分布于云南大部、四川西南部及贵州南部地区,并呈集聚分布特征;林火多发于干季,占林火发生总次数的96.5%,年林火发生次数呈阶段性变化特征,2001-2014年呈现显著增加趋势,随后表现为不显著减少趋势;(2)构建的干、湿季林火发生预测模型能较准确地模拟林火发生状况:训练期模型准确率分别处于82.94%-83.99%与85.12%-90.31%之间,AUC (Area Under Curve)值分别处于0.908-0.914与0.922-0.965之间;测试期模型准确率分别为79.73%和83.27%,AUC值分别为0.886和0.855;(3)海拔是西南地区林火发生最关键的限制因子,林火多集中于中海拔区,而在低海拔和高海拔地区林火不易发生,这与人类活动密切相关。当日的气象条件是干季林火发生次重要的驱动因子,可燃物的温湿度状况则是湿季林火发生次重要的驱动因子。FWI系统指标(Fire Weather Index)在西南地区有较好的适用性且对于区域干湿季林火发生均有重要的影响,因此在西南地区林火预测/预报工作中有必要引入FWI系统指标。

    • 降水变化对高寒草甸土壤线虫群落的影响

      2023, 43(22):9371-9383. DOI: 10.20103/j.stxb.202212063515

      摘要 (118) HTML (97) PDF 5.26 M (398) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤线虫是土壤食物网结构和功能的重要指示生物,研究降水变化对高寒草甸土壤线虫群落的影响可以了解高寒草甸地下食物网结构和功能对气候变化的响应。2015年12月在川西北高寒草甸设置了3个减水处理(-90%、-50%、-30%)、1个自然降水(CK)和1个增水处理(+50%)共5个降水梯度的实验,各梯度对应的年降水量依次为88 mm、442 mm、618 mm、883 mm和1325 mm左右。2020年9月对各处理样地的土壤线虫群落、植物和土壤环境因子进行了调查,用Baermann法分离土壤线虫,并对土壤线虫的群落组成结构、密度、多样性和生态指数等进行了分析。结果表明:(1)随年降水量的增加,土壤线虫群落组成结构和密度发生显著变化,多样性指数无显著变化;食真菌线虫相对密度显著降低,而植物寄生线虫相对密度显著增加;(2)当年降水量小于442 mm时,线虫群落密度及各营养类群线虫密度均显著下降;年降水量大于442 mm时,食真菌线虫密度显著下降,植物寄生线虫密度显著增加,以食细菌和食真菌线虫为主的营养结构转变为以食细菌和植物寄生线虫为主;(3)当年降水量大于883 mm时,土壤线虫群落密度无显著变化,但0-10 cm土层的通道指数小于50,土壤有机质的细菌分解途径功能得到增强,不利于土壤碳及养分累积;(4)年降水量变化及其引起的土壤含水量、全氮和pH变化是影响土壤线虫群落的主要因子。研究结果表明,如果未来气候变化导致青藏高原东缘变得更湿润,对高寒草甸生态系统的线虫群落密度及多样性影响较弱,但对土壤食物网结构及功能影响较强。

    • 基于地域区划的广东省陆域生态系统服务簇与模式识别

      2023, 43(22):9384-9401. DOI: 10.20103/j.stxb.202208082258

      摘要 (98) HTML (84) PDF 8.38 M (346) 评论 (0) 收藏

      摘要:识别区域生态系统服务簇及其结构模式,是揭示人地系统客观规律的前提和基础。基于中国气候区划、农业自然区划和主体功能区划成果和三级流域单元,并遵循统一性、一致性、区域共轭性等规律,坚持尽可能保持自然与行政边界完整性的原则,对广东省陆域进行自上而下为主的地域区划,以最大化保持流域单元和生态系统的完整性;按照区划单元测算粮食供给、原料生产、水资源供给等12项区域典型生态系统服务价值量和z-score分值,最后运用K-均值聚类法,进行生态系统服务簇与模式识别。得到以下结果:广东省陆域涵盖中亚热带、南亚热带和边缘热带3个自然地带,可划分为9个经济片区共34个自然的流域单元,形成了"3+9+34"的三级地域区划方案;识别出水文调节保护型、水土保持调节型、生态保育公园型、生态宜居和谐型、综合协调供给型共5类生态系统服务簇的结构模式,展示出广东省陆域生态系统服务簇以珠三角为核心的空间对称分布模式;受地形、地貌等自然地理环境和土地利用等人类活动的影响,不同区域生态系统服务簇各具独特的地形和地理特征,承担着的生态系统服务功能各异。基于这些结果,研究提出生态系统服务簇模式的差异化生态系统管控措施,为省域国土空间规划的实践提供研究支撑。

    • 内生驱动因素对景感意愿度差异的影响——从城市公园斑块-廊道-基质景观角度

      2023, 43(22):9402-9415. DOI: 10.20103/j.stxb.202211303465

      摘要 (102) HTML (68) PDF 5.26 M (335) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市绿色空间与人的健康息息相关,新发展阶段人们对城市绿色空间建设提出了更高要求,来满足日益增长的美好生活需要。优化城市绿色空间,维持、提升和增加城市生态系统服务,是景感生态学研究的使命之一,然而以往研究鲜有从人自身的人格属性角度探讨内生驱动因素在景观感知和景观评价中的影响。以景感意愿度作为衡量景观感知和需求的指标,探究内生驱动因素对人的景观感知和行为偏好选择的影响,提出内生驱动因素对人在不同景观类型中的感受存在差异,而且这种差异影响到个体的行为偏好这一假设。以杭州市主城区5座城市公园的"斑块-廊道-基质"景观作为研究对象,以MBTI量表所得的人格类型作为内生驱动因素,将内生驱动因素与景观和行为偏好选择进行有序回归分析,探讨其对景感意愿度的影响。结果表明:基质景观中受访者景感意愿度最强烈,其次为斑块景观,廊道景观中景感意愿度最低;在斑块景观中,ESFP (外向-感官-感性-自然)型、ENFP (外向-畅想-感性-自然)型、ESFJ (外向-感官-感性-控制)型和INFP (内向-畅想-感性-自然)型的人格类型对景感意愿度具有显著相关关系;在廊道景观中,有14种人格类型对景感意愿度具有显著相关关系;在基质景观中,有9种人格类型对景感意愿度具有显著相关关系。研究结果证实了内生驱动因素影响着人们的景感意愿度。在城市景观生态评价、规划和景感营造,以及生态系统服务研究中,不仅需要考虑生态环境因素和人的社会属性,还应考虑到人的内在属性特征,将景感意愿度和内生驱动因素纳入生态规划中。

    • 基于城市化梯度的中国西南地区生态系统服务权衡与协同

      2023, 43(22):9416-9429. DOI: 10.20103/j.stxb.202210032804

      摘要 (126) HTML (87) PDF 7.73 M (351) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过构建生态系统服务量化模型与权衡协同模型,刻画中国西南地区关键生态系统服务的时空演变过程,并结合空间静态和时间动态尺度定量测度生态系统服务之间的相互关系,进一步探究西南地区不同城市化梯度下生态系统服务之间权衡协同作用的异质特征,揭示城市化梯度下生态系统服务权衡的形成机制。研究结果表明:①近20年西南地区耕地和草地面积显著减少,建设用地和水域面积分别增长了141.19%和34.6%,其中贵州省城市扩展特征突出,四川省耕地减少最为明显。研究区生境质量指数和产水量呈下降趋势,土壤保持、粮食生产和碳储存三种生态系统服务有所增加;②动态视角下研究区61%的面积土壤保持服务和产水量服务存在权衡关系,碳储存和另外四种生态系统服务之间有着大面积(>70%)的不显著关系;③静态视角下,不同的城市化梯度区生态系统服务呈现显著的异质特征。非城市化地区与整个研究区情况类似,但土壤保持和碳储存之间的相关性逐渐减弱。城市化快速地区生态系统服务之间的权衡协同关系最为显著,特别是碳储存和生境质量的相关性最高(R2=0.541),以往城市化地区生态系统服务的相互作用强度弱于其他两类区域,但两两生态系统服务之间均呈现正相关;④城市建设用地的快速扩张导致生态系统服务下降,尤其是对生境质量具有显著的负面效应,城市化快速地区生态服务之间的相互作用表现得更为剧烈。林地面积大幅增加使得土壤保持服务有所增加,在山区表现尤为明显,而城市化能够引起碳储存和生境质量强烈的协同下降。

    • 基于“水-能源-粮食”纽带的生态系统服务供需关系时空分布研究——以长三角生态绿色一体化发展示范区为例

      2023, 43(22):9430-9445. DOI: 10.20103/j.stxb.202209232716

      摘要 (209) HTML (98) PDF 9.01 M (450) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态系统服务供需平衡是区域可持续发展的重要环节,也是有效反映区域社会经济与自然是否能够协调发展的重要表征。以长三角生态绿色一体化发展示范区为例,以"水-能源-粮食"纽带为切入点,基于InVEST模型、CASA模型和Thornthwaite Memoriai模型,测度了示范区2000、2005、2010、2015及2020年产水、固碳、粮食生产服务的供需量,引入基尼系数、供需指数和相关系数,刻画区域生态系统服务供给和需求的空间特征,结果表明:(1)2000-2020年,除粮食生产服务供给量波动下降以外,产水和固碳的供给量均呈波动上升趋势。在需求量方面,三种生态系统服务均呈上升趋势;(2)空间上,产水和粮食服务供给量主要呈"东南、西南高"的特征,固碳供给量高值则集中于吴江区桃源镇,各项生态系统服务需求高值区主要以人口密度较大乡镇为中心呈环状分布;(3)示范区内各生态系统服务空间上呈均衡分布状态,各类生态系统服务供需指数均呈下降趋势;(4)在供给方面,产水-粮食生产呈现显著的协同关系,产水-固碳、固碳-粮食生产的权衡/协同关系不显著;在需求方面,三种生态系统服务呈现出两两协同关系。本研究探索示范区生态系统服务供需关系的时空分布,有利于构建区域生态安全格局,可为长三角地区生态系统服务供需研究提供借鉴。

    • 基于不同游客视角的百花山自然保护区生态系统服务社会价值评估

      2023, 43(22):9446-9458. DOI: 10.20103/j.stxb.202211153298

      摘要 (127) HTML (93) PDF 4.16 M (349) 评论 (0) 收藏

      摘要:自然保护区的生态系统服务(Ecosystem Service,ES)的社会文化价值,是支持自然保护区多元化发展、践行生态文明建设的重要路径。以北京市百花山自然保护区为例,结合社会调查数据和地理空间数据,在对生态旅游者和一般游客有效分类的基础上,使用SolVES模型、相关性分析和社会网络分析等方法探索二者对研究区ES社会文化价值的认同差异、空间差异、作用关系差异及影响因素差异。研究发现:(1)生态旅游者对ES社会价值的价值认同比一般游客高,特别体现在学习、生物多样性、精神和生命可持续价值这4种价值类型上;(2)百花草甸是两类游客ES社会价值分布的热点区域,生态旅游者感知的美学、学习、生物多样性、精神和生命可持续价值的高值区的分布范围较一般游客更广,一般游客感知的娱乐和康体健身价值的高值区的分布范围较生态旅游者更广;(3)两类游客均认为不同ES社会价值类型间为协同关系,其中学习价值对生态旅游者而言是最具影响力的社会价值类型,生物多样性、精神、生命可持续和未来价值对一般游客而言是最具影响力的社会价值类型;(4)对旅游设施的满意度显著影响两类游客对关键价值类型的评估,但影响方式不同。此外对环境教育的满意度和是否知道百花山是国家级自然保护区分别是影响生态旅游者和一般游客对关键价值类型评估的社会要素,NDVI和ELEV分别是影响生态旅游者和一般游客对关键价值类型评估的空间要素。建议在自然保护区生态旅游的规划建设中,需要考虑不同游客对ES社会价值的感知差异,积极探索协同ES社会价值的供给,支持自然保护区自然资源管理和生态旅游规划。

    • 黄河流域资源型城市土地利用转型及其对生态系统服务价值的影响

      2023, 43(22):9459-9470. DOI: 10.20103/j.stxb.202210313097

      摘要 (178) HTML (87) PDF 5.85 M (470) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析快速城镇化背景下黄河流域资源型城市土地利用转型趋势,探讨该区域土地利用转型对生态系统服务价值的影响,为资源型城市实现绿色转型发展提供科学依据。运用ArcGIS空间分析方法探索研究区土地利用结构与时空转型格局,构建黄河流域资源型城市生态系统服务价值评估方法,分析不同类型和不同区域资源型城市生态系统服务价值变化情况,并进一步探究不同土地利用转型类型对生态系统服务价值的影响程度。研究结果表明:(1)20年来,伴随着快速的城镇化过程,黄河流域资源型城市发生了明显的土地利用转型,草地、耕地和林地相互转换规模较大,建设用地不断扩张,耕地则持续减少;(2)2020年,研究区生态系统服务价值总量为1.222万亿元,呈增长趋势,且形成"中部高-东西低"的空间格局;(3)各资源型城市生态系统服务价值量表现出北高南低、中高东低的空间格局,成熟型和再生型资源型城市以及中游地区资源型城市的单位面积生态系统服务价值较大;(4)草地、耕地和林地之间的相互转换是导致生态系统服务价值变化的主要转型类型。为提升黄河流域资源型城市生态系统服务价值,有效发挥生态系统功能,构建区域生态安全体系,首先,应严格落实国土空间用途管制制度,保持林地、草地和耕地的稳定性;其次,从严控制建设用地扩张趋势,减缓因建设占用耕地或生态用地导致生态系统服务价值损失;再次,稳步提高对未利用地的生态化利用效率;最后,积极探索提升资源型城市生态系统服务价值的差异化管理方案。

    • 基于土地利用变化的喀斯特断陷盆地景观格局演变与生态安全评价

      2023, 43(22):9471-9485. DOI: 10.20103/j.stxb.202207212097

      摘要 (147) HTML (126) PDF 7.44 M (410) 评论 (0) 收藏

      摘要:喀斯特地区生态重要性与脆弱性并存,研究喀斯特断陷盆地景观生态安全格局演变对当地土地利用高效管理和生态修复具有重要意义。以云南、四川、贵州三省交界处的喀斯特断陷盆地为研究对象,基于2000-2020年土地利用数据,通过构建土地利用转移矩阵、计算景观格局指数和景观生态安全指数,系统分析土地利用、景观格局与景观生态安全水平的时空演变特征。结果如下:(1)林地、草地、耕地是研究区主要土地利用类型,面积占比超过96%。土地利用变化主要发生在2005-2010年和2015-2020年,空间上表现出整体稳定而局部变化剧烈的特点,以退耕还林还草和林地向草地转换为主,耕地面积在过去20年共减少了386.62 km2。(2)景观多样性与均匀度上升,景观蔓延度下降。林地的最大斑块面积比例下降而草地上升,多数用地的斑块密度上升而集聚度下降,土地利用结构整体优化,但破碎化趋势明显,尤其是林地、耕地和草地。此外,建设用地呈连片化扩张。(3)景观生态安全水平明显提升,一般安全及以上安全区面积占比由2000年的62.35%上升到2020年的98.11%。在石漠化治理和生态保护的推动下,南部的生态安全水平大幅提高,推动空间格局从"北高南低"逐步转向"南北相对均衡"。景观生态安全水平的空间集聚性明显,高-高值集聚区主要在北部而低-低值集聚区主要在南部,需进一步推动北部生态保护以保障其生态屏障功能的发挥,并加强南部生态修复来提升其生态安全水平。此外,需持续推进石漠化治理并合理调控当地经济发展与生态保护间的关系,来维持生态安全水平的长期稳定。

    • 耦合SOM-MCR模型的多特征生态安全格局构建——以武汉城市圈为例

      2023, 43(22):9486-9499. DOI: 10.20103/j.stxb.202210192969

      摘要 (134) HTML (112) PDF 11.68 M (318) 评论 (0) 收藏

      摘要:面向"绿色城市圈"发展理念,构建武汉城市圈生态安全格局是实现区域经济、社会和生态协同发展的重要途径。传统研究采用的多指标叠加分析丢失了各因子蕴含的原始信息,仅可以识别同质化生态源地。将自组织映射神经网络模型(SOM)融入"重要性-敏感性-连通性"框架,依据生态系统服务组合划分生态功能区→识别多类型生态源地;综合自然因素与人类影响修正生态阻力面,并应用最小累积阻力模型(MCR)构建多特征生态安全格局。主要结论如下:武汉城市圈存在两类典型"高重要-低敏感-高连通"的生态源地,包括9756km2的粮食供给区(孝感市、天门市、潜江市和仙桃市)和6791km2的固碳释氧区(黄冈市东北和咸宁市东南),应作为生态安全核心区;低连通粮产源地分布于武汉市近郊与鄂州市,低连通碳汇源地分布在黄石市东南,宜作为生态保护功能区;共识别39条生态廊道,按照两端源地属性可划分为粮产连通轴、碳汇连通轴和跨类连通轴;综合构建了"一环、三翼、多联通"的武汉城市圈多特征生态安全格局。该格局有机融入了生态功能区划理念,有助于城市圈"因地制宜"采取相应的保护与修复策略。

    • 生态脆弱区生态安全格局构建研究

      2023, 43(22):9500-9513. DOI: 10.20103/j.stxb.202210273050

      摘要 (167) HTML (96) PDF 9.72 M (390) 评论 (0) 收藏

      摘要:构建生态脆弱区生态安全格局对维护区域生态安全至关重要。传统的生态安全格局构建多以静态生态指示因子为基础指标,对重要物种的迁徙过程考虑较少,容易忽略生态服务和物种丰富度较低、但对物种迁徙具有重要意义的区域,造成栖息地功能性丧失。因此,以日喀则市为例,基于生境适宜性评价进行生态源地识别,从地形、土地利用等方面构建生态阻力评价指标体系,应用最小累积阻力模型(MCR)识别生态廊道,并将生态廊道与阻力脊线的交点作为生态节点,进而结合生态服务空间特征构建生态安全格局。结果表明:(1)生态源地以草地、未利用地、水域和林地为主,面积8.3万km2,主要集中在日喀则南部沟谷地区、中部雅江河谷地区和北部高山地区;(2)生态廊道累积长达5135 km,主要沿河流或者山体呈网状分布;(3)生态节点主要分布在南部边境地区,用地类型以未利用地为主,是未来需要加强保护的关键区域;(4)建议构建"两屏-一流域"的生态安全格局,保障全市生态安全。该区域总面积5.17万km2,约占市域总面积的29%,能够支持12种物种栖息及迁徙,并分别保护了全域72.0%的水源涵养极重要区、69.9%的土壤保持极重要区、57.5%的防风固沙极重要区和99.6%的碳固定极重要区。生态廊道和生态系统服务相结合构建区域生态安全格局可为脆弱区生态系统和物种保护提供决策工具。

    • 鄱阳湖水陆交错带生态韧性时空变化及影响因素

      2023, 43(22):9514-9526. DOI: 10.20103/j.stxb.202210253041

      摘要 (118) HTML (62) PDF 5.81 M (450) 评论 (0) 收藏

      摘要:鄱阳湖水陆交错带是一典型水陆相复杂生态系统,其人地关系矛盾和冲突强烈改变了区域生态韧性格局。基于适应性循环理论框架"潜力-连通度-恢复力"三维综合评价体系,以乡镇为研究单元,对鄱阳湖水陆交错带2000年、2010年、2020年的生态韧性进行评估;并运用地理探测器分析各因素在不同时期对生态韧性的影响强度及其相互作用机制,从而为地区生态韧性提升策略的制定提供指导。结果表明:(1)2000-2020年鄱阳湖水陆交错带综合韧性指数先增后减,整体呈上升趋势,韧性低值区经历了"小集聚大分散→大集聚小分散→整体分散"的空间演化特征;(2)鄱阳湖水陆交错带大部分乡镇经历了"释放→重组→开发"的演化交替,其中2020年各乡镇韧性演化处于开发(r)、保护(K)、释放(Ω)、重组(α)阶段的乡镇数量分别占49.4%、28.3%、8.2%、14.1%;(3)2000-2020年内的不同时期,鄱阳湖水陆交错带生态韧性驱动因子的影响强度存在差异,其中植被覆盖、夜间灯光强度、建设用地距离以及夜间灯光强度变化趋势成为研究区韧性变化的主导驱动力,且影响强度出现较为明显的逐年增强趋势。本研究可以在一定程度上剖析研究区域的韧性发展现状和趋势,推动形成具有地域特色且可持续的人地耦合系统。

    • 基于SDR模型的抚仙湖流域生态安全空间分异特征研究

      2023, 43(22):9527-9538. DOI: 10.20103/j.stxb.202211023129

      摘要 (98) HTML (77) PDF 4.71 M (295) 评论 (0) 收藏

      摘要:抚仙湖流域作为我国重要的战略水资源储备区,生态安全地位重要。本研究以该流域为研究对象,采用"状态-隐患-响应"模型,探索性空间分析法,基于格网尺度分析其1987-2020年生态安全空间分异特征。结果表明:(1)抚仙湖流域生态安全空间差异性明显,生态安全状况以中度安全(Ⅳ级)与高安全(Ⅴ级)状态为主,主要分布于流域四周,生态不安全(Ⅰ级)、较不安全(Ⅱ级)、临界安全(Ⅲ级)成片地集中于流域南北岸及东岸中部的人口农业密集区。(2)研究区生态安全空间集聚效应明显,全局空间自相关系数较高,且逐期上升,集聚效应增强,并以高高(HH),低低(LL)集聚为主,HH区域集中于流域西北,东南,西岸中部片区,LL区域分布于流域北岸人口密集区及南岸的农业地带。(3)研究区生态安全在不同土地利用类型、坡度、人口密度上空间分异规律明显,生态不安全(Ⅰ级)在建设用地分布居多,生态较不安全(Ⅱ级)和生态临界安全(Ⅲ级)以耕地分布为主,生态中度安全(Ⅳ)和高安全(Ⅴ级)主要分布在林地。生态安全分别与坡度、人口密度存在明显的分异特征,坡度增加,生态安全水平高,人口密度变大,生态安全质量越低。

    • >专论与综述
    • 森林土壤有机碳分解对模拟增温的响应

      2023, 43(22):9539-9554. DOI: 10.20103/j.stxb.202111093149

      摘要 (159) HTML (80) PDF 1.70 M (516) 评论 (0) 收藏

      摘要:由化石燃料燃烧和土地利用变化引起的全球气候变暖是地球上最严重的人为干扰之一,对陆地生态系统结构和功能产生重要的影响。土壤有机碳(SOC)是陆地生态系统最大的碳库,其微小变化都会影响全球碳平衡和气候变化。近30年来,国内外学者在不同森林生态系统相继开展了野外模拟增温对SOC分解的影响及其调控机制研究。基于在全球建立的26个野外模拟气候变暖实验平台,系统分析增温对森林生态系统SOC分解的影响格局和潜在机制,发现增温通常促进森林SOC的分解,对气候变暖产生正反馈作用。然而,因增温方式和持续时间、土壤微生物群落结构和功能的多样性、SOC结构和组成的复杂性、植物-土壤-微生物之间相互作用以及森林类型等不同而存在差异,导致人们对森林SOC分解响应气候变暖的程度及时空格局变化缺乏统一的认识,且各类生物和非生物因子的相对贡献尚不清楚。基于已有研究,从土壤微生物群落结构和功能、有机碳组分以及植物-土壤-微生物互作3个方面构建了气候变暖影响SOC分解的概念框架,并进一步阐述了今后的重点研究方向,以期深入理解森林生态系统碳-气候反馈效应,为制定森林生态系统管理措施和实现"碳中和"提供科学依据。1)加强模拟增温对不同森林生态系统(特别是热带亚热带森林生态系统) SOC分解的长期观测研究,查明SOC分解的时空动态特征;2)加强土壤微生物功能群与SOC分解之间关系的研究,揭示SOC分解对增温响应的微生物学机制;3)形成统一的SOC组分研究方法,揭示不同碳组分对增温的响应特征和机制;4)加强森林生态系统植物-土壤-微生物间相互作用对模拟增温的响应及其对SOC分解调控的研究;5)加强模拟增温与其他全球变化因子(例如降水格局变化、土地利用变化、大气氮沉降)对SOC分解的交互作用,为更好评估未来全球变化背景下森林土壤碳动态及碳汇功能的维持提供理论基础。

    • >学术信息与动态
    • 基于文献计量学的国家湿地公园研究

      2023, 43(22):9555-9563. DOI: 10.20103/j.stxb.202212043502

      摘要 (183) HTML (111) PDF 3.11 M (931) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析国家湿地公园研究的主要内容、现状特征和发展趋势,可以为我国保护与合理利用湿地、建设国家湿地公园提供理论依据。作者采用文献计量学方法和CiteSpace软件对从中国国家知识基础设施数据库检索到的发表于2004-2022年的1285篇国家湿地公园研究中文文献进行了关键词共现关系、关键词聚类、关键词时间线图、关键词突现分析,以及作者合作网络、研究机构合作网络定量分析。分析结果表明:国家湿地公园研究的主要内容包括国家湿地公园规划设计、湿地植被、水生植物和植物区系、植物和鸟类物种多样性、湿地生态系统服务价值估算、景观格局分析与评价、可持续发展模式、国家湿地公园生态旅游、湿地保护的现状特征及存在的问题、人类活动对湿地生物多样性保护的影响、湿地保护的生态措施和工程措施,促进国家湿地公园湿地保护与合理利用的科普宣教、自然教育措施等。湿地生物多样性、湿地景观格局分析、景观规划与管理优化、植物区系、鸟类多样性及动态变化等当前研究的热点问题。

    • 面向可持续发展目标的社会-生态系统研究进展——基于文献计量分析

      2023, 43(22):9564-9575. DOI: 10.20103/j.stxb.202212213634

      摘要 (247) HTML (129) PDF 3.27 M (574) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为探索可持续发展实现路径的关键工具,社会-生态系统理论研究框架的重要性日益凸显,但截至目前,对如何运用社会-生态系统理论研究框架解读各项可持续发展目标(SDGs)还缺乏比较清晰的认识。概述了社会-生态系统的主要研究框架,基于文献计量软件和可视化手段系统分析了面向SDGs的社会-生态系统研究的现状和特点。结果表明:"SDG1-无贫困"、"SDG2-零饥饿"、"SDG8-体面工作和经济增长"、"SDG13-气候行动"和"SDG14-水下生物"是目前研究中关注的热点,涉及了多尺度的农林、淡水、海洋、城乡等典型系统,呈现出跨学科、数据多元化和方法集成化的显著特征;而有关"SDG4-优质教育"、"SDG5-性别平等"、"SDG7-经济适用的清洁能源"和"SDG10-减少不平等"等目标的研究相对较少;SDGs研究热点与国家发展阶段密切相关,基于社会-生态系统视角的多项目标关联关系的研究较少,该领域研究主要为可持续发展目标提供了"分析框架、达标评估、趋势预测和管理决策"的支撑服务作用。未来亟需加强以下四个方面的研究:(1)基于社会-生态系统视角的SDGs关联关系研究;(2)构建因地制宜的社会-生态系统研究框架;(3) SDGs导向的社会-生态系统动态反馈机制研究;(4)学科融合和数据平台建设。为探索适宜中国SGDs的实现路径提供科学参考。

    • >封底
    • 封底

      2023, 43(22):9576-9576.

      摘要 (61) HTML (0) PDF 1.25 M (221) 评论 (0) 收藏

      摘要:

主编:傅伯杰

创刊:1981

国际标准刊号:ISSN 1000-0933

国内统一刊号:CN 11-2031/Q

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