摘要:

摘要:目前,花粉过敏性疾病在国内外城市中均具有较高发病率。作为城市居民生活的基本单元,社区对居民健康有重要的影响。因此,社区尺度的花粉致敏风险评估研究是提升居民健康的重要抓手。鉴于此,研究从花粉产生的植物本体角度和影响花粉传播的空间环境角度系统地综述了影响社区花粉致敏风险的相关因素,并进一步梳理了花粉致敏风险的评估方法。研究发现:在空间尺度上,目前国内外评估花粉致敏风险相关方法主要应用于微观的植物尺度与宏观的城市尺度,在中观尺度的应用仅局限于校园、公园中的绿地,尚未对社区进行研究;在评估因素上,现有评估方法多关注植物自身因素,如树木高度、冠幅等因素,而较少涉及诸如通风、温湿度等环境因素;然而社区中环境条件复杂,建筑环境不容忽视,因此了解植物与环境的综合作用对于社区花粉致敏风险的评估至关重要。基于上述发现,提出未来建立适宜社区尺度的致敏评估方法的可能途径:首先应建立适用于评估社区常用植物的统一标准数据集,在综合考虑植物因子、社区环境因子和临床患病率等各类因子的基础上建立社区花粉致敏风险评估方法,还可利用可视化技术建立包含社区三维特征的模型来模拟社区花粉分布及扩散规律,确立社区尺度下花粉致敏风险评估方法,降低社区花粉致病率,进一步提升居民健康水平。

摘要:塑料的广泛应用导致大量微塑料进入环境,尤其是水环境,从而产生环境风险。浮游植物等自养生物是湖泊系统的主要初级生产者,是湖泊食物链的关键组成部分,为食物链的上游提供能量和物质基础。同时,浮游植物也是对微塑料响应最敏感的类群。了解湖泊浮游植物等初级生产者对微塑料的响应是探究微塑料对湖泊生态系统功能影响的重要基础。总结了全球湖泊生态系统微塑料的丰度、类型、尺寸、来源等分布特征,系统分析了微塑料暴露对浮游植物等初级生产者细胞结构、基因表达和生长,以及对浮游植物叶绿素a含量、光合活性的影响,并总结了其中的影响机制。总体而言,微塑料会降低初级生产者的叶绿素a含量,剂量越高、尺寸越小,这种抑制作用越强烈;同时,微塑料也会作用于初级生产者,造成细胞膜损伤、DNA损伤,调控其相关功能基因表达,抑制其生长和光合活性等。然而,湖泊生态系统微塑料的实际检出浓度远低于室内暴露实验中的添加剂量,微塑料结构和组分也更为复杂,野外观测结果与室内培养实验之间还不能建立直接的对应关系。因此,未来的相关研究应集中在如何有效联系野外观测结果与室内培养实验结果,进一步聚焦建立可靠的、可应用推广的微塑料浓度与初级生产者之间的剂量-效应关系模型,探究微塑料对湖泊初级生产者的作用机制,为刻画微塑料对湖泊生态系统初级生产者及其功能的作用机制提供科学支撑。

摘要:当昆虫类群表现为长生命周期k(k > 1)年时,成虫的羽化表现为非周期性、周期性和过渡周期性3种形式。非周期性即为成虫每年均羽化,周期性即为成虫每k年才羽化1次,过渡周期性为非周期昆虫逐渐进化为羽化周期性的必经阶段,不同年份羽化的同生群在密度上产生了显著差异,形成了小同生群和优势同生群。自然界中表现出完全羽化周期性的昆虫种类是较少的,但由于其高种群密度的成虫同步性羽化现象,对比非周期性昆虫更易暴发成灾。为明确周期性昆虫演化进程并为林区虫害防控提供理论指导,总结了周期性昆虫的种类和生活特性,不同年间的气候异质性、自然灾害、扩散到未分布区域、天敌、种间和种内竞争等因素均有可能成为过渡周期现象形成的最初驱动力,生活史延长、寄主-天敌互作、低温驱动效应、天敌不敏感-捕食者饱足效应、种间和种内竞争等是促使昆虫羽化周期性形成的可能机制。在林区管理实践中,应提前评估害虫羽化周期性产生的趋势和程度。当成虫表现出完全羽化周期性,应在集中羽化年份内采取见效快的综合防控策略,降低唯一同生群密度至经济阈值以下。当成虫表现出过渡周期性,应加大优势同生群防治力度、降低小同生群防治频率,以及采取天敌林间释放和保育技术以平衡天敌对目标害虫的不同发育阶段种群的控制作用大小,遏制或减缓天敌-寄主互作驱动下的周期性演化进程,逐渐实现由过渡周期阶段向非周期性的逆转。当成虫表现出非周期性,应减少专化性天敌的释放和针对害虫特定阶段的防治措施使用频率,优先选择作用于所有发育阶段且致死率不存在显著差异的防治手段,避免因人为干扰产生的周期性演化和进一步的成灾。

摘要:城市气候与人居环境交互影响。局地气候分区(Local Climate Zone, LCZ)推动了城市形态刻画与气候演变规律探索,为城市气候与人居环境研究提供了统一框架。学术界对其研究大多聚焦在城市热环境和气候风险方面,正在向多要素气候模拟和考虑社会经济因素方向发展。审查了主题、方法和主要结论,发现"局地气候分区"、"城市热岛"、"地表温度"、"管理"和"社区"出现频率最高。采用文献计量和专题分析方法,梳理并总结了2012-2023年6月LCZ城市气候与人居环境研究在LCZ制图、相互作用和适应性策略三方面的进展,并展望了未来的研究重点。结果表明,① 全球已在超过280座城市开展了LCZ研究,LCZ全球数据集的推广扩大了研究尺度且丰富了研究内容;② 大多研究分析了风热环境为主的气候要素在局地尺度上的时空特征,探讨产生异质性的原因及其对人居环境的作用机理,揭示了城市蓝绿空间对于优化冷却效果、防范和治理热源等缓解性策略的重要性。其中自2018年起LCZ热环境研究向多元化发展,研究区域开始出现大都市圈或城市群;③ LCZ能够辅助识别人居环境中高度暴露和脆弱的地区,近年来的研究趋向于在气候/生态风险评估中寻找适应性策略,且更加关注易感人群和低收入者。综述将有利于LCZ框架下城市气候与人居环境研究现状和发展趋势的宏观把握,为后续研究提供思路。

摘要:协同生物多样性保护和生态系统服务功能维持对制定系统性保护规划具有重要意义。研究以青藏高原为研究区,应用Maxent模型模拟了重点植物的空间分布,结合世界保护联盟(IUCN)重点动物空间分布数据和生态系统服务空间分布,利用Zonation模型依次识别了基于单一因素的保护优先区以及集成生物多样性和生态系统服务的保护优先区,评估了青藏高原现有自然保护地对保护优先区、重要物种及生态系统服务的保护状况和保护空缺。结果表明:(1)青藏高原保护优先区保护价值呈现由东南向西北递减趋势,优先区主要分布在青藏高原东南缘喜马拉雅山地、雅鲁藏布江中游河谷及横断山区等区域,生物多样性保护优先区和生态系统服务保护优先区分布略有差异,存在43.2%的空间重叠;(2)在重要物种保护上,自然保护地对两栖动物的保护率最高,平均保护了38.2%,哺乳动物次之(24%),爬行动物的保护率较低,仅为10.2%。对生态系统服务功能覆盖率分别是44.1%(防风固沙)、27.1%(水源涵养)、22.3%(土壤保持)、17.1%(碳固定)和16.6%(洪水调蓄);(3)自然保护地对研究识别的保护优先区存在保护空缺,仅覆盖了26.8%的集成保护优先区,Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级优先区保护空缺面积占青藏高原面积的7.2%、6.9%和7.7%。研究结果可为青藏高原以国家公园为主体的自然保护地体系优化提供科学依据与理论支撑。

摘要:粮食生产服务与土壤保持服务的供给矛盾是制约怒江流域可持续发展的一大阻碍。以流域中心的施甸县为例,使用均方根偏差(Root Mean Square Error, RMSE)方法评估了2000-2020年粮食生产和土壤保持服务权衡强度的空间特征变化。然后将2020年作为基准年,以坡耕地生态恢复作为决策变量,使用多目标线性规划提取了高生态恢复优先的区域,进而识别了权衡强度与恢复潜力的空间分布异同。研究结果表明,(1)两项生态系统服务权衡的空间分异明显,研究期间权衡强度呈增加趋势,RMSE平均值由2000年的0.466增加至2020年的0.499;高权衡强度区域主要集中在研究区的低海拔坝区,而低权衡强度区域分布零散,且高/低权衡强度区域在空间上都表现出聚集的特征。(2)根据线性规划绘制的效率前沿曲线,在土壤保持服务收益达到13.35×10⁶t hm^-2 a^-1时需要转出3388.51hm²坡耕地,同时粮食生产服务损失达9.59×10⁶kg,而继续提升会显著增加成本。(3)各权衡强度等级坡耕地的生态恢复潜力为:中权衡>低权衡>高权衡,其中权衡强度在0.4-0.5区间的坡耕地最适宜进行生态恢复。这一研究结果可以为山地区域坡耕地利用模式提供参考,推进可持续发展目标的实现。

摘要:既有生态城市和智慧城市建设评价研究颇丰,但针对区域内城市生态环境设施智慧化建设类型分异及其复杂驱动机制的解析相对缺乏。以江苏省为研究范围,共划分53个研究单元,聚焦于与信通技术和数字基础设施相关的生态环境指标,从智慧生态环境监管平台、智慧生态环境信息传播平台、智慧生活、智慧生态环境创新潜力四个维度构建评价指标体系,采用加权TOPSIS对城市生态环境设施智慧化建设水平进行评价,并基于自组织映射神经网络划分建设类型,随后从人口规模、经济发展、基础设施、生态环境、居民生活与政府投入6个维度建立城市生态环境设施智慧化建设水平影响因素指标库,进而构建BP-DEMATEL-ISM复合多级递阶结构模型,探讨城市生态环境设施智慧化建设水平的直接和间接影响机制。研究发现:①江苏省城市生态环境设施智慧化建设水平表现出明显的市区>县级市>县现象;②建设类型可分为智慧发展引领型、智慧创新不足型、智慧生活特色型和智慧发展滞后型4类,且市区多为智慧发展引领型和智慧创新不足型,县级市和县多为智慧生活特色型和智慧发展滞后型;③城市生态环境设施智慧化整体建设水平的影响因素划分为4级,其中恩格尔系数和绿化覆盖率是最根本的深层影响指标,宽带用户数和人均电信业务量是最有效的直接影响指标;④分维度影响因素作用机制中人口规模、经济发展和居民生活三个维度的指标为城市生态环境设施智慧化建设水平的根本因素,是"经济基础决定上层建筑"哲学观的体现,三者直接作用并通过政府投入间接作用于基础设施和生态环境,进而影响最终的城市生态环境设施智慧化建设水平。研究可为提升城市生态环境设施智慧化建设水平提供科学参考。

摘要:生态系统服务簇的识别是区域生态系统服务管理与优化的关键。量化了2000、2010、2020年淮河流域产水量(WY),水源涵养(WC),土壤保持(SC),生境质量(HQ),水质净化(WP),净初级生产力(NPP)和碳储量(CS)7种生态系统服务。并基于自组织映射神经网络(SOFM)识别了生态系统服务簇,探讨了生态系统服务簇的时空变化特征。结果表明:(1)2000-2020年,WP,NPP与WC呈上升趋势,WC的增幅最大;CS与HQ呈下降趋势。淮河流域各生态系统服务具有时空异质性,生态系统服务高值区多位于西南部山区与东北部丘陵山地地区。(2)识别了5个生态系统服务簇:核心生态服务簇,WP服务簇,WY服务簇,NPP服务簇与生态过渡服务簇。核心生态服务簇与生态过渡服务簇的面积总体增加,流域西南部山区与东北部丘陵山地地区生态系统服务提升,2000-2020年,WY服务簇与NPP服务簇间的转移面积较大,WY服务簇面积减少达60.09%,NPP服务簇面积显著增加,2020年占整个流域面积的57.02%。研究结果不仅有助于清晰认识淮河流域生态系统服务簇的空间分布格局及动态变化,也为探索淮河流域可持续的生态系统管理与规划决策奠定了基础。

摘要:中国碳排放的时空格局对全球气候治理极为重要,其驱动机制是"减排"的关键所在。对中国省域碳排放时空特征和驱动模式进行聚类研究,揭示不同省域的模式相似性与差异性,对于各省域的 "双碳"目标达成和路径安排具有重要影响和现实支撑。研究采用1997-2019年碳排放量及社会经济数据,从聚类分析角度探讨了中国省域碳排放的趋势及驱动模式,基于偏最小二乘法(PLS)模型的归因结果,识别不同省域碳排放的驱动因素的贡献度和敏感性,进一步探寻省域减排方案。研究表明:①研究期内中国碳排放以499.25mt/a的速率上升,呈低位平缓波动-大幅上升-高位缓慢波动的趋势变化,省域碳排放呈北高南低、东高西低格局。②省域碳排放模式具有差异性,北京、天津等为低起点低速发展类,趋势呈扁平"S"型;吉林、新疆等为低起点高速发展类,呈上升"S"型;河南、广东等为中起点高速发展类,呈扩张"S"型。山东、山西为高起点超高速发展类,呈指数"S"型。③中国省域碳排放驱动因子的贡献度和敏感性存在空间差异。经济发展、产业结构、城市化水平与能源消耗等对碳排放的贡献度较高,其中地区GDP、人均GDP、第二产业占比GDP、年底非农人口比例、地区能源消耗总量等是碳排放的主要贡献因子。碳排放对产业结构、科技发展、环境规制的敏感性较强。④中国省域碳排放驱动模式的分异性较为明显,同类驱动模式省域多在地理空间范围内形成"集聚"现象。因此,不同省域政府减排策略的落实应考虑其碳排放的发展规模及驱动机制的差异,实现地区发展和减排 "两手抓"的同时利用地区优势,资源互通、交流合作,加强省域间碳排放的"共治",进一步促进高质量发展。

摘要:农作物生产过程既是碳源,也是碳汇。研究作物生产过程中碳吸收、碳排放特征对区域农业碳减排具有重要意义。以陕北区域为例,采用高分辨率遥感数据,结合GEE遥感云平台和随机森林算法,获取了作物种植分布信息,并建立碳吸收排放测算模型,分析了陕北地区2021年农田作物的碳源/汇效应、碳足迹及其空间分布格局。结果表明:①陕北种植的粮食作物主要为玉米、稻谷、薯类、豆类,经济作物主要为蔬菜、苹果、枣树,这七类作物集中分布在延安南部河谷区域和榆林西北部区域。②除枣类外,陕北地区其余作物的碳吸收量均高于碳排放量,以碳汇功能为主,其中,玉米和苹果分别对该地区碳吸收、碳排放的贡献率最高,碳吸收、排放量分别达到了189.74×10⁴ t和11.41×10⁴ t,苹果、薯类和枣类碳足迹较高,分别达到了9.92×10⁴ hm²、8.77×10⁴ hm²和21.65×10⁴ hm²,其余作物碳足迹处于0.26-1.49×10⁴ hm²之间。③从空间上看,研究区单位面积农田碳吸收量呈现西北高、南部低的分布格局,而碳排放量、碳足迹分布正好相反,南部高、西北低。④研究区可通过培育高产品种、优化施肥量、控制农膜农药用量、调整作物种植结构等措施,提高作物固碳效应,促进农业生产碳减排。

摘要:为探索喀斯特湖泊-河流系统溶解性有机质(DOM)光谱特征空间格局,该研究以我国贵州红枫湖、百花湖和老马河为对象,分析了表层水体DOM紫外参数(SUVA₂₅₄、SUVA₂₈₀、S_275-295、S_350-400、S_R和E2/E3),利用三维荧光-平行因子(EEM-PARAFAC)解析DOM主要成分,同时基于荧光参数(HIX、FI、BIX和β：α)揭示其来源信息。该研究运用Spearman相关性分析及主成分分析(PCA)方法,揭示DOM参数的内在联系及重要组分贡献。结果显示,红枫湖、百花湖和老马河SUVA₂₅₄和SUVA₂₈₀值较低,而E2/E3、S_275-295和S_350-400值较高,说明芳香类成分占比较少且DOM整体分子量较小。水体DOM主要成分为:红枫湖/百花湖(C1:微生物代谢类腐殖质;C2:可见光范围腐殖质;C3:色氨酸),老马河(C1:色氨酸;C2:富里酸;C3:陆源类腐殖质)。水体BIX范围在0.77-1.12之间,说明生物源和陆源输入共同贡献DOM。红枫湖与百花湖FI值小于1.4,而老马河在1.4-1.9间,说明河流内源DOM贡献率高于湖泊。水体β：α值范围在0.73-1.10之间,说明新生DOM具有显著贡献。湖泊与河流HIX值低于4,表明水体腐殖化程度低。老马河HIX与S_R和S_275-295呈正相关(P ＜ 0.05)且与FI呈负相关(P ＜ 0.05),说明DOM腐殖化程度与分子大小和来源密切联系。芳香类DOM的同质性导致SUVA₂₅₄和SUVA₂₈₀相互耦合。研究发现新生DOM多具有生物降解性,表现为BIX和β：α强相关。相对于激流系统,湖泊具有更多的水力停留时间,这可能进一步促进内源微生物的代谢,导致生物驱动的有机质快速循环,因此不同DOM生物讯号相互耦合。研究阐明了喀斯特湖泊-河流系统DOM成分与来源特征,有望为研究全球碳循环过程提供数据支撑。

摘要:近年来,黄河中游许多流域径流量呈现减少的趋势,这与区域大规模的植被恢复密切相关。但是,汾河源区径流量却呈现了增加的相反趋势,有关变化环境对该区域径流及其组分的影响机制尚不明晰。因此,研究选取汾河源区北石河流域为研究区域,利用9种数值模拟法对1962-2018年河川径流进行分割并分析其适用性,采用Mann-Kendall检验法和累积距平法对径流、地表径流及基流进行了趋势分析和突变检验,评价了植被恢复和气候变化对径流及其组分的影响。结果表明:(1)在9种数值模拟法中,Lyne-Hollick滤波法的估算精度相对较高,其日基流过程线能较好地反映基流的滞后性和稳定性,因此更适用于研究区的基流估算;(2)流域多年平均径流深、地表径流深、基流深和基流指数分别为181.2 mm、67.4 mm、113.8 mm和0.68,基流是径流的主要组成部分。流域年径流和年地表径流均呈现不显著的增加趋势,而年基流呈现显著的增加趋势,基流的增加是径流变化的主要直接原因,三者的突变时间均出现在1994年左右;(3)降水的变化引起了径流、地表径流及基流的增加,降水增加是径流变化的主导因素(贡献率为78.1%-79.4%),而植被恢复引起了径流和基流的增加以及地表径流的减少,其主要原因在于植被恢复能够促进降水入渗,减少地表径流,同时北石河流域的土壤和地貌条件使增加的降水入渗量更多地形成了基流,植被恢复的基流增加效应超过了地表径流减少效应,从而最终增加了径流总量。研究结果可为汾河源区植被合理恢复及水资源可持续利用提供科学依据。

摘要:三江源区是青藏高原生态屏障的重要组成部分,科学构建生态安全格局对筑牢三江源区生态安全屏障、维护可持续发展具有重要意义。耦合层次分析法(AHP)与熵权法,基于生态系统服务、形态学空间格局分析(MSPA)、景观连通性等方法识别不同等级生态源地,利用土地利用类型并综合生态敏感性与地形位指数构建生态阻力面,基于Linkage Mapper工具识别不同类别生态廊道,构建三江源区生态安全格局。结果表明:(1)三江源区生态源地约52371.30km²,占研究区总面积13.70%,多为大尺度不规则斑块,呈现东多西少的空间分布格局;其中一级生态源地面积约为48290.06km²,占生态源地总面积的92.21%,集中分布在生态系统服务重要性较高的中部与东南部地区。(2)识别生态廊道共328条,廊道分布呈现中东部密集,西部稀疏的蜘蛛网状空间格局,整体呈东西向波状延伸态势。 (3) 识别生态夹点1796km²、生态障碍点2490km²,主要分布于研究区中南部的杂多县;提取生态断裂点61处,集中分布于治多县东南部。(4) 构建"三区三带多点"生态安全格局,以生态维育发展区、中部修复关键区、西部生态保护区为"三区",以绿水青山维护带、生物保护关键带、河源安全建设带为"三带",识别核心修复点为"多点",考虑不同小区域内的生态状况,因地制宜进行生态建设。研究结果可以为三江源区生态保护地优化提供科学建议。

摘要:近些年黄河治理卓有成效,但因黄河生态底子薄弱,还存在生物多样性降低、生态系统不稳定和退化等问题。以区域协同视角构建黄河流域生态安全格局,主要贡献在于融合生态、经济和社会层面的集成数据为基础,从自然环境(地)、人类活动(人)和地物阻隔(人地耦合)三方面构建流域综合阻力评价体系,提出一个在黄河全流域地区构建生态安全格局的新框架。具体内容包括:①基于形态学空间格局和景观连通性进行黄河流域生态源地识别;②从自然环境、人类活动和地物阻隔三方面构建流域综合阻力评价体系,并对黄河流域生态安全进行分级;③结合最小累积阻力模型进行黄河流域生态廊道提取及战略点识别。结果表明黄河流域生态源地斑块数量为75个,面积为23.13万km²,占流域总面积的29.09%;流域高度安全区域面积为17.83万km²、中度安全区域面积为27.83万km²、较低与低安全区域面积为33.84万km²,占流域总面积的比例分别为22.43%、35.00%和42.57%;流域具有94条生态廊道,平均长度为37503 m,主要用地类型为草地和森林;流域生态战略点共有12个,主要分布于黄河流域东部,阻力值相对较高,容易成为影响黄河流域连通性的"瓶颈"。最后探讨生态安全格局构建对黄河流域整体生态保护以及现有《黄河流域生态环境保护规划》的影响,并从利用水资源评估体系优化生态源地的识别、基于电路理论结合指示性物种的迁移优化生态廊道和战略点识别,提出未来黄河流域生态安全格局优化建议,以期为构建面向流域国土空间生态修复的黄河流域资源时空配置,提供评价与优化的策略和方法;同时也为协同推动黄河流域经济高质量发展和生态环境高水平保护,提供有效保证。

摘要:明晰耕地利用生态效率的驱动机理是深化土地科学前沿探索、优化粮食安全发展格局的关键基础。建构"边境-粮食-生态"安全框架,采用非期望产出的超效率SBM模型测算2000-2020年中越边境地区耕地利用生态效率,通过泰尔指数研究其演变特征和区域差异,并运用动态面板系统GMM模型揭示耕地利用生态效率的驱动机制。结果表明:(1)中越边境地区耕地利用生态效率指数总体呈现"先升-后降-再升"的变化趋势,整体处在中等效率水平,空间表现为"北高-南低"分布格局,省际差异是造成区域差异的主要原因。(2)化肥使用过量、劳动力过剩和碳排放增加是造成中越边境地区耕地投入产出要素松弛、耕地利用生态效率损失的重要因素。(3)中越边境地区耕地利用生态效率由多因子交互作用驱动,地形坡度、城镇化、边境贸易水平、财政支农水平是提高耕地利用生态效率的积极因素,水土流失率、工业化和劳均耕地规模对耕地利用生态效率具有抑制效应。中越边境地区亟需优化耕地经营投入结构,向"投入优-产出高-排放低"方向转型,构建边境粮农稳态格局,促进边境地区长足稳定高质量发展。

摘要:构建生态安全格局对于保障区域生态安全、优化国土生态空间具有重要意义,科学评估生态韧性是城市高质量发展的重要议题之一。以长株潭城市群为研究对象,基于"源地识别-阻力面构建-廊道提取"的生态安全格局构建模式,定量评估固碳释氧、土壤保持和水源涵养三项生态系统服务功能以识别源地,结合自然和人为因素构建阻力面,使用Linkage Mapper工具基于最小成本路径理论识别生态廊道,提出了一套基于生态安全格局构建过程的生态韧性评估框架,并结合Fragstats和Conefor Sensinode软件对其进行综合评价。研究结果显示:(1)长株潭城市群共55块生态源地,面积为7747.75km²,占城市群总面积的27.58%,东部和南部源地较为集中,西部较分散,林地是生态源地的主要组成部分;生态廊道共113条,廊道总长度为1458.97km,平均长度为12.91km,主要分布于研究区西部和北部。(2)结合生态源地和生态廊道构建了长株潭城市群"一心一环"生态安全格局,可有效缓解长株潭城市群中部生态用地 "空心化"的格局。(3)研究区55块生态源地的韧性指数介于0.1265-0.4682之间,空间上呈现出东高西低,南高北低的特征;113条生态廊道的韧性指数介于0.0027-0.8002之间,韧性指数较高的廊道主要分布在研究区东部和南部,韧性指数较低的廊道分布在西部、中部和北部。西部和中部或将成为影响长株潭城市群生态安全的关键区域,在城市规划过程中应重点关注。研究结果对优化城市空间布局、维护区域生态安全和促进区域一体化发展具有重要意义,并为区域生态韧性的评估提供了新的思路。

摘要:协调生态建设与城镇化是实现区域可持续发展的保证,对科学引导城镇化并实现高质量发展具有重大意义。为探究我国中部地区生态环境脆弱程度与城镇化水平整体进程之间的关系,以湖南省为例,各县区为评价单元,基于生态敏感性-生态恢复力-生态压力度模型构建生态脆弱性评价指标体系,通过人口-经济-社会-空间模型构建城镇化水平评价指标体系,通过耦合协调度模型多维度测算湖南省2000—2020年生态脆弱性和城镇化水平的空间耦合关系,并运用双变量空间自相关、时空地理加权回归模型探究其交互影响效应。结果表明:(1)研究期间,湖南省生态脆弱程度呈先加重后减轻的趋势,以长株潭为核心重度脆弱区,向南北方向扩散,形成南北地区脆弱程度高、中西部生态脆弱程度低的格局;(2)城镇化水平差异较大,总体呈现上升的趋势,高水平城镇化区域从2000年以各地级市行政中心向外发散的散点式布局,到2020形成以长株潭为核心高值区,东部整体较高,西部偏低的空间分布格局;(3)湖南省严重失调区县明显减少,基本协调区县明显增加的趋势,且城镇化水平是制约湖南省生态环境与城镇化均衡高质量发展的主要因素。(4)交互作用结果表明,城镇化发展导致地区生态脆弱程度加深,而地区生态状况又反向制约城镇化水平可持续、高质量发展。研究表明,湖南省需着力推进生态环境建设和城镇化水平的健康发展,缓解城镇化发展和生态环境的矛盾,以期实现区域城镇化与生态协同发展。

摘要:景观格局的定量分析是评价其对生态过程影响的先决条件,也是生态系统规划和管理的重要依据。当前的景观格局分析软件都仅提供基于"斑块-廊道-基质"景观分析范式的格局指数计算,不包含基于"源-流-汇"的范式的指数计算。这不仅无法适应景观生态学理论的发展,也无法满足大数据时代对计算场景和速率的需求。针对该问题,在研发基于"源-流-汇"的范式的指数算法的基础上,开发了景观生态学工具箱(Landscape Ecology Toolbox,LET)。不仅同时提供基于两种分析范式下的景观格局指数计算,也提供了图形用户界面和命令行两种运行方式。在对LET主要功能进行介绍的基础上,将LET同现有景观分析软件在操作逻辑、景观指数计算范围、特色功能等方面进行了详细的对比,最后对软件未来的发展方向进行了讨论。

摘要:旨在探讨南亚热带常绿阔叶林地上碳储量空间分布特征及其影响因素,为了解该区域森林的碳汇功能提供理论依据。通过对鼎湖山南亚热带常绿阔叶林20 hm²固定森林样地调查数据,采用一元线性回归分析和主成分分析方法,划分优势种和非优势种,研究地上碳储量的空间分布和生物/非生物因素的影响,获取了以下结果:(1)优势种对鼎湖山南亚热带常绿阔叶林地上碳储量贡献更大(1533.85 Mg,74.72%),尤其是大径级物种(1389.68 Mg,67.69%)。优势种地上碳储量(CV=0.635)的空间分布较非优势种(CV=0.690)更加均匀。(2)物种多样性与优势种和总体地上碳储量负相关,而与非优势种正相关。(3)群落总体、优势种和非优势种的地上碳储量均与结构多样性显著正相关。然而,结构多样性对非优势种地上碳储量的影响程度高于优势种。(4)群落中的土壤营养度、凹凸度与地上碳储量正相关。综上所述,通过提升非优势种的物种多样性可以增加鼎湖山南亚热带常绿阔叶林地上碳储量。此外,改善土壤营养条件也有助于提升南亚热带森林的碳汇功能。

摘要:为了探究长期干旱胁迫下连翘不同器官的非结构性碳水化合物(NSC)含量与水力特性的协调及响应机制。以连续3年不同水分条件处理后的连翘幼苗为研究对象,设置3个水分处理(适宜供水、中度干旱胁迫和重度干旱胁迫),研究长期干旱胁迫后连翘幼苗的光合特性、生物量的分配、NSC各组分含量、水力特性的变化及其碳水两者之间的相关关系。结果表明:(1)适宜供水、中度干旱、重度干旱胁迫下,枝条的栓塞程度分别为30.7%、41.8%和42.3%,枝条导水率分别为0.95、0.71、0.65 kg m^-1 s^-1 MPa^-1。(2)重度干旱胁迫显著降低了净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、水分利用效率。(3)重度干旱胁迫导致地上和粗根生物量显著降低,细根生物量和根冠比显著增加。此外,各器官的NSC含量显著降低,其根系NSC消耗量最高,根系的可溶性总糖和淀粉含量显著降低,枝条的可溶性总糖、葡萄糖和蔗糖含量增加了12.9%、31.1%和45.7%,而淀粉含量降低了40.7%。(4)枝条栓塞程度和导水率与可溶性总糖、淀粉、蔗糖和葡萄糖含量显著相关,其栓塞程度与可溶性总糖、葡萄糖和蔗糖呈正相关,而与淀粉呈负相关(P ＜ 0.01)。综上所述,干旱导致连翘枝条木质部的栓塞程度增加,导水率、光合作用和水分运输效率均显著降低,但连翘通过提高枝条内可溶性总糖、葡萄糖、蔗糖含量和降低淀粉、NSC含量以提高植物在干旱条件下的存活机率及旱后水分恢复能力,研究为半干旱区连翘培育和经营提供理论依据。

摘要:研究建立了祁连山东部青海云杉(Picea crassifolia)存活个体与死亡个体的树轮宽度年表和断面生长增量(BAI)序列,对青海云杉存活个体与死亡个体的径向生长特征及其对气候要素的响应关系进行了比较,尝试厘清青海云杉径向生长与气候要素之间的响应机制。结果表明:青海云杉死亡个体的径向生长速率明显低于存活个体(P ＜ 0.001),尤其是在20世纪80年代快速升温后,这一差距进一步加大,青海云杉死亡率也大幅增加。在1951-1986年期间,青海云杉径向生长主要受生长季前(上一年9月到当年2月)干湿状况的影响;而在1987-2020年期间,青海云杉径向生长则更多受生长季(当年6-8月)干湿状况的影响。并且与活树相比,死树对区域干湿状况表现出更高的敏感性,对气温的负响应也更强。随着气候变暖加剧,高温及其带来的干旱胁迫已成为区域内限制青海云杉径向生长的主要气候因素,青海云杉的死亡率可能会继续升高。

摘要:集中连片特困地区作为我国生态环境脆弱区是退耕还林还草的主战场,其退耕成效直接反映了退耕还林还草工程的整体实施效果,为新征程中巩固和拓展退耕还林还草成果提供经验镜鉴。以《中国农村扶贫开发纲要(2011-2020年)》文件明确的14个集中连片特困地区作为研究区域,基于2000-2020年生态系统年总初级生产力(AGPP)数据集和归一化植被指数(NDVI)数据集,对比分析集中连片特困区的退耕区和未退耕区AGPP和NDVI的年际变化差异,以此来评估集中连片特困地区实施退耕还林还草工程的生态效应。研究发现:(1)2000-2020年,集中连片特困区退耕还林还草面积为178554km²,占2000年耕地总面积的44.71%;(2)研究期内,退耕区与未退耕区AGPP和NDVI整体表现出增长趋势,其中退耕区AGPP和NDVI呈现极显著和显著上升趋势的面积分别占总面积的69.07%和86.51%,未退耕区的占比分别为65.88%和72.61%,且退耕区AGPP和NDVI的年均值和相对变化率均高于未退耕区;(3)2000-2020年整个区域、退耕区以及未退耕区AGPP和NDVI年际变化趋势大体一致,均表现出线性递增态势,且退耕区AGPP和NDVI的增长始终高于整个集中连片特困区和未退耕区。因此,研究通过探讨原集中连片特困区退耕还林还草对AGPP和NDVI的影响,为进一步调整和优化退耕还林还草政策提供了参考依据。

摘要:亚热带次生常绿阔叶林普遍存在生长滞缓、固碳功能和经济价值低下等问题,迫切需要通过人工抚育提高其生态系统功能。对植物功能性状及其多样性的深入研究,能够找寻植物共存与群落稳定发展的内在机制,为提升森林生态系统功能的实践提供基础。为了探究人工抚育对亚热带次生常绿阔叶林质量提升的影响,以杭州午潮山国家森林公园内的次生常绿阔叶林为研究对象,实施了不同强度的抚育措施,通过群落植被复查,分析群落植物功能性状以及功能多样性对不同强度人工抚育的响应。结果发现:抚育2年后,群落最大潜在树高与叶片氮、磷、钾含量显著上升,而叶片干物质含量和叶片叶绿素含量均有显著下降,比叶面积有下降趋势,两种强度的抚育之间差异不显著;叶片干物质含量、叶绿素含量与叶片氮含量间的相关性由不显著变为了显著负相关,而叶片干物质含量与叶片叶绿素含量,叶片磷、钾含量与叶片氮含量,叶片磷含量与叶片钾含量间的相关性由不显著变为显著正相关;在20%强度抚育下,功能丰富度指数均值从对照的0.52显著下降为0.16,功能均匀度指数与功能分离度指数的均值则分别上升到0.61和0.67,显著高于对照组的0.51和0.56;在10%强度抚育下,功能丰富度有所下降,功能均匀度与功能分离度均有所上升,但差异不显著。研究表明,人工抚育在一定程度上改变了群落水平的植物功能性状与功能多样性,提高了群落植物利用资源的能力和效率;而适度的抚育强度更能解放资源空间,对群落产生的影响更加明显。该结果为亚热带次生常绿阔叶林的经营与管理提供依据与参考。

摘要:城市中自发生长的植物在生物多样性保护和支持中扮演着重要角色。这些自生植物广泛分布于绿地中并在不同生境下形成差异化的群落特征。研究自生植物群落的功能性状组成有助于理解特定生境中自生植物多样性的形成和维持过程。研究调查了北京城市绿地中常绿落叶林地、常绿林地、落叶林地、灌丛、草地、水边、行道树种植带、硬质铺装区域8类生境下自生植物的多样性特征与功能性状组成。研究结果表明,林地和水边自生植物群落具有较高的物种丰富度与功能丰富度。不同生境类型之间自生植物的功能性状组成存在显著差异(P ＜ 0.05),林地中分布有更丰富的自生乔、灌木植物与外来植物,草地中则以依靠自体扩散或动物扩散的自生一、二年生草本植物为主。生境中相对稀有的功能性状占比与群落水平的自生植物多样性之间存在显著相关性(P ＜ 0.05),灌丛、草地和水边自生植物群落的功能多样性均随着C₄光合途径型植物的增加而提高。研究结果有助于更好地理解不同生境类型中自生植物多样性的形成和维持机制,为基于生物多样性保护与提升的城市绿地植物景观营建提供重要的参考依据。

摘要:树木视觉形态性状是城市绿地微景观美学质量的重要影响因素之一,树木视觉形态性状的变化与其周围邻体木的竞争作用息息相关,但邻体竞争对树木视觉性状的作用机制尚不明确。研究于2022年8-10月对北京市城市公园中常见的针叶树种白皮松、侧柏、油松、圆柏展开调查,从树冠形态、干冠协调、树干形态3个方面构建了9个树木视觉形态性状指标,采用3个不同的竞争指标分析邻体竞争对针叶树种视觉形态性状的影响。结果表明,针叶树的树冠形态对邻体竞争的响应比较敏感,竞争中的白皮松、侧柏、油松、圆柏偏冠指数与孤立木相比分别提高了16.95%、28.95%、22.76%、17.67%;树冠缺失率分别提高了3.92%、6.09%、4.87%、4.95%。与孤立木相比,部分针叶树种高径比、分枝角变异度在多侧竞争环境中显著提高,而树冠舒展度则显著降低。邻体竞争强度越大,针叶树树冠的偏移与缺失程度越大。当针叶树受到强烈的侧方竞争时,对象木树冠和树干的径向生长显著受阻,表现为树冠舒展度大幅度下降、高径比显著提高,使树冠向细高方向发展。当针叶树上方的生长空间被占据时,其轴向生长同样受到严重阻碍,树木的冠径比和高径比维持较稳定状态。总体而言,四种针叶树种在视觉形态上对竞争胁迫的响应具有一定差异性,其中油松最为敏感,圆柏次之。综上,在城市森林微景观中,邻体竞争会导致针叶树种的树冠及树形发生明显变化,这种变化主要受综合资源竞争的影响,与其周围潜在生长空间的大小及对称性有关。在城市森林景观营建时,建议将针叶树栽植在对称的竞争环境中,但是其邻体木不宜过高,通过四周邻体木的适度竞争,能够促进针叶树的轴向生长,同时降低树冠偏移或变形的风险,提高其视觉美学效果。

摘要:单木分割对于森林资源调查具有重要的意义,不同结构复杂度的森林单木分割算法的选择以及分割参数的选取对分割精度有着很大的影响。以山东田横岛为研究区,基于无人机正射影像与激光雷达数据,首先提取海岛森林典型植被二维与三维特征,然后利用随机森林算法对不同树种的树木进行分类,最后基于分类后的点云数据,选取不同结构复杂度的森林样地,对比分析聚类算法、层堆叠算法、分水岭算法在不同复杂度林区的适用性。结果表明:(1)随机森林算法结合单木二维、三维特征可有效对混交林树木进行分类,模型总体的精度为94.51%,Kappa系数为0.9038;(2)聚类算法对结构简单的林区具有更高的分割精度(F=96.41),但依赖于分割参数的选取;面对复杂单木集群,分水岭算法总体得分波动最小(ΔF=14.56),表现出较强的稳定性;(3)混交林预先进行树种分类可有效改善单木分割环境,相比于直接进行单木分割,聚类算法、层堆叠算法、分水岭算法的分割精度均得到不同程度的提升(ΔF₁=10.06,ΔF₂=9.51,ΔF₃=12.6)。

摘要:参考作物蒸散(Reference crop evapotranspiration,ET₀)是生态水文过程中的关键因子,研究ET₀在干旱绿洲区的演变,不仅有助于理解气候变化背景下的绿洲水文过程响应,亦对绿洲水土资源高效配置和生态系统稳定性维持有指导意义。以宁夏沿黄绿洲为例,基于1960-2019年的气象资料和Penman-Monteith模型计算ET₀,利用Mann-kendall突变检验、相对敏感系数和Morlet小波分析等方法,对宁夏沿黄绿洲近60 a的ET₀演变特征及其归因进行研究。结果表明:(1)宁夏沿黄绿洲ET₀年内呈单峰形态,ET₀在5-7月间较高,累积ET₀占年总ET₀的43.6%;近60 a的ET₀年均值为1226.38 mm,并以1.66 mm/a(P ＜ 0.01)幅度上升,但年际波动特征明显,其中在1988年突变之前,ET₀无显著变化趋势,而突变之后则以每10 a左右的周期显著增加或降低。(2)年ET₀主要以20-40 a和50-60 a周期振荡,且有多重时间尺度的复杂嵌套现象,不同季节的周期振荡差异较大,夏、秋季振荡幅度较强,其周期接近于年ET₀规律,而冬、春季振荡幅度较弱。(3)虽然ET₀与6种气象因子均存在显著相关性,但ET₀对不同气象因子的敏感性存在差异,其中对最高温度和相对湿度的敏感性较高,敏感系数分别为11.58%和8.40%。(4)宁夏沿黄绿洲ET₀与区域气候变化特征有较强的耦合性,区域气候的持续升温和相对湿度持续降低、以及由此引发的饱和水汽压亏缺持续增强是推动ET₀上升的重要原因,而气候由湿润向干旱的突变和平均风速的异常波动是诱发ET₀突变的原因。

摘要:植物功能性状能表征其对资源的利用能力和对外界环境的响应,而水淹强度的不同使得三峡库区消落带不同高程的生境存在较大差异,因此开展不同水淹梯度下消落带植物群落生态策略及功能性状差异的研究,对全面理解植物对消落带不同生境的适应机理具有重要意义。研究选取受三峡水库水位变化影响的澎溪河流域,沿高程梯度对不同水淹强度下的植物群落及其功能性状指标进行分析。结果表明:(1)消落带植物群落处于演替的初级阶段,不同水淹梯度下的植物群落存在显著分化;(2)环境胁迫是决定消落带植物生态策略的主要因素,总体呈现较为集中的耐压策略,随着高程升高有逐渐向杂草策略转移的趋势;(3)随着高程升高,植物的高度、主茎干物质量、比根长及叶组织密度都有增大的趋势,比叶面积则相反。(4)各功能性状之间存在显著相关性,并通过形成不同的性状组合以适应不同强度水淹干扰的生境。消落带下部更倾向于投资于叶片使植物在出露期能快速获取资源和完成生活史,而消落带上部则更倾向于投资防御组织及根系以抵御干旱,研究结果可为消落带生物多样性保护及其生态系统修复提供理论依据。

摘要:旱地约占全球陆地面积的40%,而水分是旱地植被生长的一大限制要素。尽管土壤水分与饱和水汽压差对植被生长的重要性已经得到了广泛证实,然而目前二者对植被生产力影响的空间异质性及其形成因素仍未得到深入研究,这对研究旱地生态系统对气候变化的响应带来了挑战。为了填补这一认知空白,研究收集了多源气象、根区土壤含水率和总初级生产力产品,基于随机森林算法量化了植被总初级生产力对根区土壤含水率和饱和水汽压差的敏感性,结合土地覆盖数据和分档平均方法分析了敏感性空间异质性的形成机制。结果表明:全球旱地饱和水汽压差与植被生产力总体呈显著上升趋势;根区土壤水分对植被生长的影响以正效应主导,饱和水汽压差对植被生长的影响以负效应主导;相较于森林和灌木,饱和水汽压差对植被生长的负效应及根区土壤含水率对植被生长的正效应在农田、草地和苔原及半干旱区更为强烈;植被生产力对饱和水汽压差和根区土壤水分的敏感性在数量上总体呈显著的线性负相关性。综上,植被种类和气候条件是导致全球旱地植被生产力对土壤水分和饱和水汽压差敏感性空间异质性的重要因素。

摘要:景观破碎化对物种的影响依赖于斑块属性,斑块属性体现了斑块的类型、面积、形状及其与周围斑块间关系。然而,在破碎化农业景观中这些斑块属性对关键物种的联合影响仍知之甚少。选取中国海南地区的典型农业破碎化景观,实测了180个斑块中三类关键物种,分别为害虫-橡胶材小蠹虫(Xyleborus affinis)、传粉昆虫-中华蜜蜂(Apis cerana)和天敌物种-玉米螟赤眼蜂(Trichogrammatid ostriniae Pang et Chen),刻画了各斑块属性,包括斑块类型、斑块面积、形状指数、距天然林距离、是否与橡胶接触、景观中天然林所占比例、是否有林下植物,并使用3种机器学习模型(神经网络、随机森林、支持向量机)拟合斑块属性与三类物种丰富度关系,解析斑块属性的相对重要性。结果表明,与支持向量机和神经网络相比,随机森林模型对三个物种的丰富度预测效果均最好,其R²在橡胶材小蠹虫、中华蜜蜂和赤眼蜂中分别达到0.785、0.845和0.798;基于随机森林模型的结果表明,斑块类型对橡胶材小蠹虫和中华蜜蜂丰富度相对重要性高于其他斑块属性;斑块面积对赤眼蜂丰富度影响高于其他斑块属性,且与斑块类型存在交互作用;橡胶林中橡胶材小蠹虫与中华蜜蜂丰富度高于天然林和其他斑块类型,玉米螟赤眼蜂丰富度则在天然林与农田中最高。研究揭示了斑块属性对不同物种丰富度的相对影响,阐明了斑块类型在不同物种中的重要作用,并证实了机器学习是推导斑块属性对物种影响的有效方法。

摘要:选择闽江河口短叶茳芏(Cyperus malaccensis)湿地为研究对象,基于野外氮负荷增强模拟实验,探讨了不同氮负荷水平下(NNT对照处理,0 g N m^-2 a^-1;LNT低氮处理,12.5 g N m^-2 a^-1;MNT中氮处理,25.0 g N m^-2 a^-1;HNT高氮处理,75.0 g N m^-2 a^-1)湿地植物-土壤系统的氮累积与分配特征。结果表明,不同氮负荷处理下湿地土壤(TN)、NH⁺₄-N和NO^-₃-N含量均发生了明显改变。相较于NNT,LNT和MNT的TN、NH⁺₄-N和NO^-₃-N含量均明显增加,增幅分别为9.44%、3.57%、11.99%(LNT)和6.71%、9.37%、46.50%(MNT)。与之不同,HNT的TN含量相比NNT增幅不大,而其NH⁺₄-N、NO^-₃-N含量均显著降低,降幅分别为9.26%和40.77%。不同氮负荷处理下土壤氮含量的垂直分布特征亦发生了明显变化。除HNT外,LNT和MNT的TN、NH⁺₄-N和NO^-₃-N含量均以表层土壤最高。不同氮负荷处理下的TN和NH⁺₄-N含量分布主要受SOM的影响,而NO^-₃-N含量分布主要受植物吸收和垂直淋失的影响。氮负荷增强条件下植物不同器官的TN含量整体表现为叶 ＞ 茎 ＞ 根。不同氮负荷处理下植物-土壤系统的氮储量整体以LNT和MNT较高,而HNT最低。研究发现,短叶茳芏在中低氮负荷条件下可能将更多的氮优先分配给根系,进而以拓展地下空间和提高地下生物量的方式来适应环境;而在高氮负荷条件下,其可能通过增强"自疏效应",并通过拓展地上空间的方式来适应环境。

摘要:古尔班通古特沙漠梭梭与齿肋赤藓共生区域中,梭梭冠下常形成藓类结皮裸露斑块。为研究梭梭冠下裸斑形成机理,以裸斑内土壤、裸斑外藓类结皮土壤、背景裸地土壤以及背景藓类结皮土壤为研究对象,测定四类土壤营养物质含量和理化因子,并测定土壤代谢组以及分析其之间差异。结果表明,裸斑内土壤养分及生态化学计量比与裸斑外藓类结皮和背景藓类结皮土壤并无显著性差异,土壤养分及生态化学计量并非造成梭梭冠下藓类裸斑的原因。裸斑内土壤Na⁺、K⁺、Mg²⁺、SO^2-₄、CO^2-₃、HCO^-₃含量显著高于裸斑外土壤、背景裸地土壤和背景结皮土壤,总盐含量最高为1.705 g/kg。这个含量不足以对齿肋赤藓正常生长造成影响,因此裸斑内土壤中较高的离子浓度也并非藓类裸斑产生的原因。土壤代谢组结果显示不同土壤代谢物具有极显著差异,油酰胺等酰胺类化合物相对丰度最高,占总代谢物的72.68%,且在裸斑内土壤中相对丰度显著高于裸斑藓类结皮土壤、裸地土壤和背景结皮土壤,因此推测裸斑内土壤中油酰胺等酰胺类化合物可能是抑制齿肋赤藓生长的主要原因,是造成古尔班通古特沙漠梭梭冠下藓类裸斑产生的主要土壤学机制。

摘要:大气氮沉降会影响植物功能性状的变异和进化,进而作用于植物个体和生态系统功能。研究草地生态系统植物功能性状在不同氮添加模式下的响应差异,对更准确地评估植物对环境变化的适应性至关重要。基于内蒙古草原野外长期氮沉降模拟实验平台,研究氮添加频率对优势物种羊草和冰草叶绿素含量的影响,结果表明每年一次氮添加使羊草叶绿素含量增加最多(15.21%),而每月一次氮添加对冰草叶绿素含量影响最大(增加了14.74%)。氮添加尤其是每年一次氮添加显著增加了土壤铵态氮、硝态氮和无机氮含量,并使土壤pH显著降低。这些结果表明:羊草叶绿素含量对低频率氮添加响应更明显,而高频率氮添加对冰草叶绿素含量的影响更显著,这两类物种间养分吸收策略存在明显差异。启示低频率氮添加可能高估了氮沉降对羊草叶绿素含量的影响,而低估了对冰草叶绿素含量的影响,这对准确预测植物叶片功能性状对大气氮沉降的变异具有重要意义,并将有助于应用到植物功能性状预测生态系统功能和过程响应未来全球变化的模型中。

摘要:青藏高原海拔高、面积广,是全球范围内最典型的高寒地区之一,探究青藏高原高寒草地植物和土壤碳稳定同位素组成(δ¹³C)特征及其控制要素,对深刻理解高寒生态系统碳循环过程具有重要意义。研究采集并测定了青藏高原不同区域135个草地样点中的植物和土壤碳稳定同位素自然丰度,探讨了不同植物功能群和表层(0-10 cm)土壤δ¹³C特征及其与气候、土壤因素的关系。结果表明:(1)杂类草δ¹³C显著低于禾本科、莎草科和豆科植物δ¹³C(P ＜ 0.05)。表层土壤δ¹³C与禾本科、莎草科、豆科植物δ¹³C呈显著正相关(P ＜ 0.05),与杂类草δ¹³C无显著相关关系,且表层土壤δ¹³C对三种植物功能群δ¹³C的敏感性为禾本科>豆科>莎草科。(2)在影响禾本科、莎草科、豆科植物和表层土壤δ¹³C的环境因子中,气候因子的相对贡献率均大于土壤因子,气候因子中太阳辐射相对贡献率最大,杂类草δ¹³C与气候和土壤因子均不存在显著相关关系。研究表明,太阳辐射是决定高寒草地生态系统植物和表层土壤δ¹³C的主要因子。研究可为青藏高原高寒草地植物和土壤δ¹³C特征与有机碳动态循环提供数据支撑和理论参考。

摘要:树龄是影响树木生长的最重要因素之一。在气候变暖背景下,利用树干木质部解剖特征,分析不同树龄生长-气候关系,对准确评估树木对气候变化的响应和适应策略、预测气候变化下的森林动态至关重要。利用木材解剖学方法,比较了小兴安岭溪水地区针阔混交林内大、小龄红松(Pinus koraiensis)木质部解剖特征及其对气候变化的响应异同。结果表明:大龄红松主要管胞特征值随年龄增加而呈上升趋势,但小龄红松的变化趋势并不明显,两者均在1840-1890年和1980-2010年间出现剧烈的波动。大、小年龄红松部分管胞特征与气候因子的关系具有一致性,管胞数量和理论导水率分别与月最高温度负相关和正相关;总管胞面积(负相关)、理论导水率(正相关)、平均水力直径(正相关)与月最低温度的关系一致;理论导水率与月总降水正相关;管胞占比、平均管胞面积、理论导水率、平均水力直径均与平均相对湿度正相关,且大龄红松相关性更强。大、小年龄红松管胞特征与气候因子的关系的不一致表现在,大龄红松管胞占比、平均管胞面积、总管胞面积和平均水力直径与月最高温度正相关,而这些关系在小龄红松则表现为负相关。大龄红松管胞数量与7-9月最低温度正相关,而在小龄红松表现为显著负相关;大、小龄红松除理论导水率外其他管胞特征与降水关系基本相反,其中管胞数量的相关性更强;大龄红松与7月、9月、年总降水量显著正相关,而小龄红松与6月和年总降水显著负相关;与月平均相对湿度的相关关系大龄红松表现为正相关或不显著,而小龄红松呈负相关关系。温度是限制大、小龄红松管胞特征生长的主要气候因子,降水的影响相对较弱,平均相对湿度对大小龄红松的影响差异不大。近几十年,小兴安岭地区气候暖干化趋势逐渐增强,这种暖干化会造成大、小龄红松生长的响应差异。若气候持续变暖或加剧,小龄红松会出现严重生长衰退。

摘要:为揭示神农架南坡代表性常绿阔叶林主要木本植物的种间生态联系及群落演替趋势,以小叶青冈+曼青冈群系20个主要木本植物的190组种对为研究对象,通过生态位测定并区分生态位特化种和生态位泛化种以及种间联结性检验,分析该群落主要物种生态位与种间联结特征。主要结果:(1)该常绿阔叶林群落物种丰富,群落组成复杂,小叶青冈(Cyclobalanopsis myrsinifolia)的重要值(11.13%)和生态位宽度(58.3)均最大,占绝对优势,生态位宽度排序和重要值排序不一致,分布频度对生态位宽度影响较大。(2)将20种主要木本植物划分为生态位特化种(6种)、生态位泛化种(3种)、中性类群(11种),生态位分化程度较高,资源利用差异以及生境适应性是影响生态位分化的主要因素。(3)生态位宽度大的物种其生态位重叠和相似度较高,生态位重叠指数总体略低,大部分物种对环境或资源需求相似,但相似度不高,种间竞争较弱,种间关系比较稳定。(4)主要木本植物总体正联结显著(P ＜ 0.05),χ²检验、联结系数AC、Spearman秩相关检验结果均显示种间正联结作用占优势,但大多数种对联结不显著,物种趋于独立分布。(5)通过聚类分析,将20种主要木本植物划分三大生态种组:建群种组,共生种组和边缘种组。研究表明,神农架南坡小叶青冈+曼青冈常绿阔叶林目前正处于相对稳定的演替中后期阶段,群落发育较成熟,生态位分化、生境选择以及资源需求互补或互利是影响该群落物种共存的主要原因。研究阐明了神农架南坡代表性常绿阔叶林主要物种之间实际相互作用以及群落特征,为深入理解群落物种共存原因以及群落演替规律提供依据。

摘要:海南岛是与周边大陆存在地理隔离的大陆性岛屿,探索该岛屿与邻近大陆上生物的遗传分化有助于理解地理隔离对生物遗传分化的影响。在海南岛及其周边大陆15个地点采集两种鳞翅目天蛾科(Lepidoptera: Sphingidae)昆虫(绿带闭目天蛾Callambulyx rubricosa 88头和构月天蛾Parum colligata 57头),选择线粒体基因COI、Cytb和核基因 EF-1α作为分子标记开展遗传多样性研究。基于COI-Cytb分析的结果表明,两物种的核苷酸多样性均较低(分别为0.00434和0.00818),且均在广东广西、越南和海南岛群体之间存在明显的谱系地理结构。两个物种在三个群体间均检测出低水平的基因流(N_m分别为0.09-1.22和0.18-0.57)和高水平的遗传分化(F_ST分别为0.29-0.84和0.47-0.73)。两个物种最高的遗传分化都发生在海南岛与大陆群体之间,且海南岛群体的单倍型数量少于周边大陆群体。Mantel检验结果表明遗传距离与地理距离之间存在显著正相关关系,中性检验结果表明两个物种均未经历显著的种群扩张。综上,研究认为绿带闭目天蛾(C. rubricosa)和构月天蛾(P. colligata)的海南岛群体与邻近大陆群体间的基因交流较少,遗传分化程度较高,推测地理隔离可能是其产生遗传分化的重要原因之一,这一结果将为海南岛生物多样性的保护提供宝贵的建议。

摘要:为合理保护和利用自然天敌,明确害虫与天敌个体数量比值对天敌竞争作用指数(竞争系数和竞争强度指数)的影响。运用竞争系数分析法、灰色关联度分析法、竞争强度指数分析法和Pearson相关系数法对2020年、2021年三种茶园花蓟马与主要天敌个体数比值对主要天敌竞争作用指数的影响。三种茶园两年数据汇总分析得出,竞争系数和竞争强度指数均值与花蓟马-天敌比值的Pearson相关系数分别为-0.7858和-0.8199;2020年三种茶园数据综合分析得出,竞争系数和竞争强度指数均值与花蓟马-天敌比值的Pearson相关系数分别为-0.7391和-0.7819;2021年三种茶园竞争作用指数与比值的跟随关系不明显,主要是平阳特早茶园9种主要天敌以外的其他天敌影响了竞争作用趋势。综合多种分析结果得出,9种主要天敌的竞争作用指数与花蓟马-天敌比值呈显著负相关,其中三突花蟹蛛(-0.9936)负相关性最显著,鞍型花蟹蛛是高比值组竞争作用指数最高的天敌。研究结果为利用天敌开展花蓟马生物防治提供参考。

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