摘要:

摘要:压力-状态-响应(Pressure-State-Response,PSR)模型在国内外生态环境研究领域中应用十分广泛,但有关该模型指标遴选的适宜性和科学性则较少受到重视,导致模型在实际应用中存在指标的套用、误用、混用等现象。通过对国内外100多篇PSR模型应用研究文献的梳理与分析,认为:(1)PSR模型的实质是对人地关系的适应、反应与响应的评估,压力(Pressure)更多源于人类活动对自然资源的利用方式与强度,状态(State)是人类活动压力下生态环境自身的质与量的表现,响应(Response)则是对谋求人地关系和谐所做出的制度安排,PSR模型指标遴选宜与之相契合。(2)目前国内外PSR模型应用主要存在内生性(Endogeneity)、矢量性(Vectority)、指示性(Indexicality)、针对性(Pertinence)等四个方面的缺憾。(3)忽视研究目标的指向性、科学问题的针对性、研究对象的特殊性、人地关系的复杂性以及研究者的主观性等,是造成PSR模型应用陷阱的主要因素。最后,本文提出PSR模型的优化与改善路径,以期为生态环境领域的PSR理论实证和实践应用提供参考。

摘要:森林火灾是大气中气体污染物和颗粒物的重要来源,可对全球气候系统、大气环境以及生态系统产生重要影响,对全球温室气体和含碳颗粒物释放具有重要的贡献,是推动全球气候变化的重要因素。森林火灾释放污染物已成为区域乃至全球范围内重要污染源之一,这些污染物质与辐射、能见度以及温室效应等问题直接相关。准确地描述森林火灾释放的气体和颗粒污染物释放机理、释放总量、时空分布特征、不同尺度的扩散过程模拟,以及对区域大气环境的影响,对于量化森林火灾释放污染物总量及区域影响具有重要意义。基于森林火灾污染物质释放方面的国内外文献,从火灾释放的污染物质对环境的影响、森林火灾释放污染物定量化和传输路径监测的研究方法、污染物质的扩散和运输模型以及跨区域影响等几个方面进行了综述。森林火灾释放的CO、PM₁₀和PM_2.5对环境和人的生命安全造成巨大威胁,而且森林火灾释放的污染物质能够随气流长距离传输,不仅对当地的空气造成污染,污染物也能够随着气团进行长距离传输,并在传输过程与当地气溶胶混合,形成跨区域污染。森林火灾释放污染物扩散、传输模拟通过不同模型相互耦合完成,包括可燃物载量估算模型、可燃物消耗和释放模型、污染物扩散传输模型,以及污染物预测和可视化模型等。总结了国内外森林火灾释放污染物质主要研究方法,并展望了今后研究重点:目前我国关于森林火灾释放物质相关的研究尚不足以支撑我国森林火灾温室气体释放、污染物释放等方面的研究,并且我国目前还没有发展出适合于我国的森林火灾污染物释放模型,以及污染物扩散、传输系统。森林火灾排放因子库大多数引用国外研究结果,在一定程度上增加不确定性,缺乏森林火灾对区域大气环境影响的定量化研究。因此,今后我国应加强对森林火灾污染物质释放与影响的研究,尤其是污染物质扩散和传输模型的预测和可视化研究以及排放因子的测量。

摘要:菌根真菌已被认为是土壤碳库的重要部分,陆地植物中至少78%与丛枝菌根真菌(AMF)形成共生关系,故研究AMF途径的土壤有机碳(SOC)固存机投对提高生态系统碳汇具有重要意义,但目前缺乏系统探讨AMF途径的SOC固碳机制。AMF具有显著的生态特性,包括较根系更高的周转速度、广泛的菌丝扩展范围以及将代谢产物转化为土壤中的稳定碳源等,这些特征共同构成了AMF在固碳机制中的作用路径。AMF从植物根系获得碳源,经过菌丝生长、代谢产物(尤其球囊霉素相关蛋白)和残体形成,将其转化为AMF源碳。AMF的根外菌丝还能与其他微生物共存并协同作用,通过分解凋落物、促进微生物的合成代谢及其物质周转,不仅增加植物源碳输入和微生物源碳积累,还促进团聚体形成,有效保护土壤中的碳不被分解,从而实现AMF途径的土壤碳固存。AMF途径的土壤固碳能力在森林、草地和农田依次减弱,这与气候变化、土壤的生物与非生物因素、地下的共生菌根网络及人类活动紧密相关。还探讨了这些因素对AMF途径SOC固存的影响,并针对现有研究的不足提出了未来的研究展望。本综述以期更深入地理解AMF途径的SOC固存机制,为菌根途径提升生态系统碳汇能力的研究提供理论支持。

摘要:流域是最为典型的生态区域,也是我国生态文明建设和山水林田湖草生命共同体的重要载体,流域可持续发展对国家经济社会发展和生态安全都具有十分重要的作用。日趋紧张的人地关系,对流域的生态文明建设和可持续发展提出新的挑战。引入区域生态学的理论及方法,在总结区域生态学的研究对象、研究内容、研究目标和研究尺度基础上,剖析了妨碍我国流域可持续发展的主要区域生态问题,并从流域生态格局-过程-功能协调发展、实现流域间地-地耦合、构建与生态承载力相适宜的人居环境和产业结构、建立生态补偿机制等四个方面提出了基于区域生态学理论和方法的应对策略,以引导我国新时期流域的可持续发展。

摘要:中国国家公园是指在具有显著自然生态价值、文化价值和科学研究价值的区域内,通过完善自然保护与利用体系,实现保护物种、维护生态系统完整性、保障基本生态需求、实现可持续利用等目的,逐步形成具有国际水平的大型自然保护地并发挥其积极作用的区域。中国国家公园建设是实践生态文明思想的有效途径,是中国自然保护地体系建设最重要的组成部分。自2015年发布《建立国家公园体制试点方案》以来,中国政府陆续开展了10个国家公园体制试点,最终在2021年正式建立了5个国家公园。收集了2015年以来国家公园相关政策资料,对中国国家公园建设现状进行深入分析。我们发现中国国家公园较好的实现了初始建设目标,但也有需要完善的地方。针对未来国家公园的建设,我们提出了以下建议:1)完善国家公园空间布局规划;2)以流域为单元进行规划整合;3)确定东部和西部国家公园最小面积;4)确定国家公园数量上限;5)建立跨境国家公园;6)将文化保护纳入国家公园;7)统一管理体制;8)统一国家公园内部管控区划;9)形成三类保护地差异化可持续发展模式。未来随着中国国家公园顶层设计的逐步完善,中国自然保护地体系体制建设将能提供更加全面、系统的生态保护和资源管理,推动生态文明建设的不断发展;实现生态保护、可持续利用和人与自然的和谐共生的目标。

摘要:青海湖流域是我国西北部的"气候调节器"和"空气加湿器",其生态风险管控对青藏高原乃至我国西部的生态保护和可持续发展都有着重要意义。基于InVEST模型对青海湖流域2005年、2010年、2015年、2020年产水量、土壤保持、生境质量和碳储存4项生态系统服务进行定量评估,借助熵权-TOPSIS法,以生态系统服务的相对损失量来构建区域生态风险指数,并运用地理探测器和地理加权回归模型分析自然-社会要素对青海湖流域生态风险空间异质性的影响。结果表明:(1)2005-2020年青海湖流域产水量、土壤保持、生境质量和碳储存均呈现波动增加的趋势,增幅分别为10.17%、18.36%、9.84%、3.47%,各项生态系统服务的高值区分布于河流上游的河源区和植被覆盖率高的林地区域;(2)2005-2020年青海湖流域生态风险较高,但呈现波动降低的趋势。高风险区主要位于湖区、环湖区、布哈河河谷以及流域西北部;(3)青海湖流域生态风险的空间格局受地形及高程因子主导,但人为干扰度的影响力呈逐年上升趋势。驱动因子交互作用的解释力显著高于单因子;(4)主要驱动因子对研究区生态风险的作用方向及强度存在明显的空间分异特征,坡度呈正相关,年平均气温呈负相关,归一化植被指数(NDVI)和人为干扰度呈现出正负两种效应,但以正向效应为主。研究结果对青海湖流域生态风险管控和高原生态环境保护有一定借鉴意义。

摘要:揭示城市化驱动下景观格局指数变化与生态系统服务供需匹配的交互关系,对于优化景观生态规划以及促进城市生态系统的可持续发展具有重要作用。以天津市为例,运用GIS空间分析、双变量空间自相关与随机森林回归等方法,评估了碳储量、生境质量与空气净化服务供需匹配度的空间分布特征,分析了景观格局指数沿城市化梯度的变化趋势,进而探讨了景观格局指数与生态系统服务供需匹配度的交互关系。结果表明:(1)天津市碳储量、生境质量与空气净化服务的供给和需求呈现出明显的空间错位关系,城市化综合发展水平对典型生态系统服务的供需匹配度具有显著负面影响;(2)景观水平上的景观格局指数沿城乡梯度呈现非线形的变化趋势,最大斑块指数、Shannon多样性指数以及斑块密度等多个指数在城市化综合发展水平20%-30%左右出现明显拐点;类型水平上的建设用地最大斑块指数与斑块内聚力指数等呈现增长态势,而林地与耕地的最大斑块指数等持续降低;(3)景观格局指数对生态系统服务供需匹配度的解释力度在类型水平上的贡献整体大于景观水平。研究结果可为天津市景观生态规划的管理与决策提供有益参考,有助于城市生态系统服务供需关系的协调与平衡。

摘要:黄河上游是我国重要的生态屏障和生态功能区,研究其生态系统服务的时空演化及其权衡协同关系对实现黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。基于土地利用、土壤、气象等数据,借助InVEST模型、相关性分析以及空间自相关分析等方法,定量分析了2000-2020年黄河上游生态系统服务的时空演化特征及其权衡与协同关系。结果表明:(1)黄河上游各项生态系统服务整体表现为"西南高,东北低"的分布格局,高值区主要分布于流域西南部,低值区主要分布于流域东北部;(2)研究期内,黄河上游各项生态系统服务均呈现波动变化的趋势,产水量和土壤保持呈现整体减少趋势,生境质量与碳储量呈现增加的趋势;(3)各项生态系统服务两两之间均存在不同程度的相关关系,产水量与生境质量、碳储量呈现此消彼长的权衡关系,产水量-土壤保持、生境质量-碳储量与土壤保持-碳储量之间呈现协同关系;(4)在空间分布格局上,各项生态系统服务间的权衡与协同关系表现出显著的空间异质性与尺度效应,不同分区之间差异较大。本文可为科学管理区域生态系统,促进流域可持续发展提供参考。

摘要:公众参与海洋生态修复对我国海洋环境保护与生态安全具有重要意义。利用单边界二分式引导技术评估青岛市居民海洋生态修复偏好,并从内疚和抵抗心理两方面就社会总体偏差与同伴效应对修复偏好的影响机理进行分析,为政府激发公众参与海洋生态修复的积极性提供理论依据与技术指导。结果表明:①青岛市居民平均每年愿意为海洋生态修复捐赠184.386元,考虑属性重要程度结果表明生物数量的改善可显著提高公众海洋生态修复支付意愿,而公众对改善海水水质和海岸环境并未表现出显著差异性偏好。②社会总体偏差和同伴效应均对公众海洋生态修复支付意愿表现出显著正向影响。③社会总体偏差和同伴效应可通过激发受访者的内疚感提高生态修复支付意愿,但也会导致抵抗心理抑制参与积极性;主观规范正向调节社会总体偏差和同伴效应对支付意愿的影响。研究揭示了公众在海洋生态修复中的偏好和竞争性心理对陈述偏好的影响,可为促进公众参与海洋生态修复和提高海洋环境资源价值评估准确性提供参考。

摘要:蒸散发在陆地水热循环过程中起着重要的纽带作用,青藏高原(QTP)因独特的地理环境,其蒸散发研究受到极大的关注。基于0.05°分辨率的气象格网数据集和MODIS遥感数据,利用互补相关理论估算了2002-2019年青藏高原逐日蒸散发,探讨了蒸散发的时空变化特征,及其与冻土类型、气象要素的关系。结果表明:(1)互补相关理论在青藏高原地区估算的蒸散发结果是可靠的。(2)青藏高原2002-2019年平均蒸散发量约371.54 mm/a, 具有明显的季节性差异,主要集中在夏季;蒸散发在青藏高原呈现出东南向西北递减的空间分布特征,趋势变化上在东部呈增加趋势,而西部呈减少趋势;蒸散发稳定性的空间差异显著,波动强度表现出从东南向西北递减的趋势。(3)蒸散发量与冻土类型空间分布密切相关,冻土水热状态越稳定,蒸散发量越小。(4)气象要素对蒸散发时空变化的影响具有明显的差异性,蒸散发对净辐射敏感性最高,风速的相对变化对蒸散发变化的贡献最大。本文结果加强了气候变化背景下青藏高原水循环的响应机制的研究,为区域生态环境保护措施的制定提供了依据。

摘要:城镇化与生态环境协调平衡是提升城市品质的重要举措,也是推进新型城市建设的内在要求。基于构建的城镇化与生态环境系统综合评价指标体系,引入耦合协调模型对2010-2020年中国市域城镇化与生态环境系统的耦合协调度进行测度并分析其影响因素。结果表明:(1)从空间分布格局来看,城镇化发展水平整体呈现京津冀、长三角、珠三角地区领先,成渝、中部地区中等,西南、西北地区相对落后的分布特征;生态环境建设水平呈现出"南高北低,多点开花"的分布特征。(2)从空间关联格局来看,城镇化发展水平和生态环境建设水平皆呈现明显的集聚现象,且以HH、LL区分布为主。其中城镇化发展水平显著LL区主要在西部地区集中分布,大范围低值集聚态势明显,反映出该地区城镇化有待进一步发展;生态环境建设水平显著HH区主要在东南地区集中分布,显著LL区主要在西部和东北地区,反映出广大西部和北方地区的生态环境欠佳。(3)从耦合协调度来看,两大系统之间的磨合作用持续向好,轻度失调及以下协调发展类型的城市数量不断下降,整体迈入转型发展阶段。在空间分布上东部沿海地区整体的耦合协调度水平高于内陆地区。从城镇化与生态环境耦合协调关系看,在研究期总体上呈均衡发展状态,但是有向生态环境滞后型发展趋势。在空间分布上呈南-北差异化格局,2020年生态环境滞后型南北方城市之比为4 ∶ 6。(4)从影响因素看,城镇化状态、城市和谐状态、城市总体生态状况、城市对生态环境治理投入程度、城市绿色低碳建设程度以及水资源利用情况这几个方面均有重要解释作用。

摘要:农业低碳转型背景下,准确把握粮食种植业碳效应时空演化及碳排放公平性特征对实现地区生态正义具有重要意义。基于2000-2021年省域面板数据,采用碳排放因子法测算中国30个省区的粮食种植业碳效应,利用核密度估计方法探析时空演化,运用Dagum基尼系数法刻画并解构全国粮食种植业碳排放公平性。研究表明:(1) 从时空特征看,粮食种植业碳效应呈现波动上升的净碳汇特征,具体表现为"东强西弱,北高南低"的空间格局,且伴随明显的"马太效应"。在碳效应结构上,秸秆燃烧与玉米种植分别是粮食种植业最主要的碳源与碳汇。(2) 从演化趋势来看,全国粮食种植业碳效应的非均衡性呈扩大趋势;在三大主粮中,水稻碳效应非均衡性有所减弱,小麦与玉米碳效应非均衡性均持续上升。(3) 从碳排放公平性来看,区域间碳排放差异已成为影响公平性的最主要因素,基尼系数呈"快速上升-波动震荡-缓慢回落"特征,全国粮食种植业碳排放始终处于较公平区间,整体公平性呈改善态势;在三大主粮中,水稻碳排放公平性最低,玉米碳排放公平性最高。最后,提出了采取差异化固碳减排策略、构建低碳发展跨区协作机制、完善碳排放责任分摊机制、探索粮食碳汇交易试点等建议,以期推动我国粮食种植业实现低碳转型发展。

摘要:如何识别水源供给服务在自然-人类社会系统中的空间流动过程和匹配特征,对于区域水资源管理和可持续利用具有重要意义。以重庆市为研究区域,基于InVEST模型和社会经济发展视角定量评估流域尺度下的水源供给量和需水量,结合水资源安全指数和热点分析构建水源供给服务流模型,揭示水源供给服务供需空间匹配关系,依据水源供给服务流空间属性特征划分供需匹配关系的区域类型,借助地理探测器从自然、社会和生态三个角度讨论影响各区域类型水源供给服务供需匹配关系的影响因素。结果表明:(1) 2000、2010、2020年重庆市流域水源供给量与需水量均先减少后上升,供需比平均值分别为1.17、1.08、0.9,整体供需不匹配的问题逐渐得到缓解,但局部仍有供需不匹配现象。空间上中高度赤字区域集中在主城区内,向外辐射为轻度赤字区域,盈余区域分布在东北和东南方向。(2) 2000、2010、2020年重庆市水源供需比冷、热点范围均在缩小,流域面积分别相对减少了25.34%、9.2%。水源供给服务流空间上整体呈现出自东北、东南方向向西流动的路径,同时冷点区内部呈边缘向中心流动。(3) 汇流区集中在西北部,经流区位于中部,外流区集中在东南和与东北部。影响汇流区供需匹配关系的主导因素是蒸散发,解释力为74.08%;影响经流区的主导因素是第三产业GDP,解释力为51.44%;外流区各影响因子的解释力均较低。不同影响因子之间蒸散发与其它因素的交互作用显著增强。研究可以为重庆市自然资源的管理与流域生态补偿机制的建立提供科学依据。

摘要:科学认知国土空间格局演化与生态服务的关联作用及主导影响因素,可为区域国土空间开发和生态环境保护提供决策支持。采用空间转移矩阵、InVEST模型分析1980-2020年海南岛国土空间格局及生态系统服务的时空演化特征,并在此基础上引入综合生态服务指数(CESI)和国土空间转型生态贡献率评估国土空间格局演化的生态效应,最后运用随机森林模型探究生态系统服务演化的主导因素及作用机制。结果表明:①近40年海南岛城镇空间持续扩张,农业空间不断缩减,生态空间先增后减,全域国土空间交叉转化总规模达到2717.11km²,其中以生态空间与农业空间的动态转换最为显著,生态空间和农业空间向城镇空间转换次之,城镇空间向生态空间和农业空间的转换最弱。②生态系统服务功能中产水量分布呈现"东北部高、西南低"的分布特征,土壤保持、碳储量、生境质量及综合生态服务指数分布则表现为"中部高、四周低",40年间各类生态系统服务功能均呈现不同的程度的下降趋势,这是海南岛生态系统服务功能恶化趋势大于改善趋势的结果,其中生态空间向农业空间和城镇空间的转换是区域生态服务功能恶化的重要原因。③海南岛生态服务功能受到自然地理、交通区位、社会经济和政策的综合作用,交通区位、社会经济以及自然地理类因素影响作用显著,政策类因素影响相对较弱,且各影响因素与生态系统服务功能间呈现非线性相关关系。

摘要:海岸带长期承受陆海生态风险的交互扰动,基于陆海统筹的系统性治理是提升其生态韧性的重要途径。海岸带生态管治条块分割的问题突出,生态系统具有相对独立性的海湾,作为陆海统筹的实施单元,为海岸带生态韧性测度与规划提供了新视角。在梳理海湾生态要素构成的基础上,分析陆海生态灾害诱因及其作用方式,进而厘清海湾生态系统的韧性响应机制。在陆海统筹目标下构建了海湾生态韧性测评指标体系,并以厦门湾为空间单元展开实例研究,采用相关模型剖析厦门湾陆域-海域生态韧性的耦合协调特征及演进驱动因子;聚焦厦门湾生态韧性薄弱之处,从构筑生态安全格局、分级整治韧性空间、联动管控韧性要素、建构跨界协同机制4个维度提出陆海统筹治理策略,以促进厦门湾生态系统可持续发展。该研究的理论建构及实践总结可为其他海湾单元生态文明建设提供参考。

摘要:全球气候变暖所导致的海平面上升和快速城镇化将对沿海生境的分布和景观格局造成重大影响。评估海平面上升影响下的滨海湿地的脆弱性是对区域生态环境进行修复治理的重要依据。以粤港澳大湾区为例,基于SLAMM模型和Fragstas模型,针对六种海平面上升和土地利用耦合情景,对红树林、盐沼和潮滩三类海岸生境在2100年的面积变化、分布状况和脆弱程度进行了预测和分析。结果表明:1) 随着海平面上升,红树林和潮滩生境遭受严重退化。其中,红树林高脆弱性区主要分布在西江口、珠江口和黄茅海东岸。潮滩高脆弱性区则平均分布在大湾区沿海地带。相比之下,盐沼生境受海平面上升的影响较小。2) 与红树林和潮滩相比,土地利用模式对盐沼生境的影响最为显著。在保护已开发用地的情景下,珠江口西侧的盐沼面积大幅增加,脆弱性程度低。在保护所有旱地的情景下,盐沼生境面积虽然基本维持,但景观格局破坏严重,脆弱性程度高。本研究建议针对高脆弱区,动态调整土地利用策略,清理沿海湿地向内迁移的空间,增强沿海生境应对海平面上升的适应性。本研究可为沿海湿地的管理和保护提供科学支持。

摘要:气候变化通过改变湿地水文过程等影响湿地的空间分布,城市化进程加剧了湿地破碎化程度并导致湿地生境退化,构建连续的湿地生态保护网络体系有利于应对气候变化和城市发展带来的负面影响、提高生物多样性保护水平。北京市现有湿地空间分布呈现斑块面积小、破碎化程度高等特点,为优化湿地保护区格局并应对气候变化和城市发展对北京市湿地生物多样性的影响,基于系统保护规划方法,以Marxan作为空间优化模型,结合PLUS模型和MaxEnt模型,模拟预测北京市湿地优先保护格局、识别湿地保护空缺并构建湿地分级保护区格局。研究表明:2020年北京市湿地存在80.15km²的保护空缺、2035年和2050年优化后湿地保护区占比分别为87.54%和85.95%,在满足本研究预设的生物多样性保护目标的前提下符合北京市湿地保护规划对湿地保护率的要求。为最优化资源分配,综合时空变化对湿地保护区空间分布的影响,构建了湿地分级保护区格局,将湿地保护区分为湿地永久保护区、湿地一级临时保护区和湿地二级临时保护区三个等级,以期为北京市分期建设湿地保护区、优化湿地生态保护网络体系和保护湿地生物多样性提供依据。

摘要:深入评估典型资源要素生态健康的时空异质性及其社会经济自然驱动机理,对实现可持续发展目标具有重要意义。然而,探究区域山水林田湖草(海)健康发展时空异质性及其驱动力的研究案例较少。广西北部湾经济区覆盖内陆与沿海6市,定位为生态环境综合治理先行区。以此为研究区,运用正态云模型、Dagum基尼系数、主成分分析和时空地理加权回归等模型,在综合评价的基础上,分析其2005-2020年山水林田湖草(海)健康发展的时空异质性,并依据系统论深入解析驱动力。结果表明:(1)除北海市的山水林田湖草(海)为亚健康外,其他均为健康状态,经济区内陆3市健康指数的基尼系数(0.095)高于沿海3市(0.016),存在时空非均衡性,超变密度(46.71%)和市域间差异(44.93%)是主要原因;(2)影响健康发展的驱动因子主要为:城镇土地利用率(0.427)>城乡居民可支配收入(0.397)>年均降水量(0.377)>房地产开发投资规模(-0.333)>建成区绿化覆盖度(0.261);(3)影响健康发展的驱动要素表现为:土地投入程度(0.611)>土地利用程度(0.442)>经济城镇化(-0.393)>自然条件(0.23),各因素均存在时空非平稳性。研究表明土地集约利用、城镇化发展和自然环境条件是广西北部湾经济区山水林田湖草(海)健康发展的主要驱动力,表现为自然环境条件起基础保障、土地集约利用起正向促进、经济城镇化起负向抑制的作用机理,提高城镇土地利用率、提升城乡居民可支配收入、扩大建成区绿化覆盖度并控制房地产开发规模是促进健康发展的关键抓手。

摘要:国家公园体制建设是我国生态文明建设的重大举措,旨在提升社区生态福祉、实现人与自然和谐共生。目前对自然保护地社区福祉测度研究多从社会经济福祉方面进行测度,较少考虑生态福祉及其空间关联。构建中国国家公园社区福祉综合评估框架,以武夷山国家公园内A村为例测度其12个村民小组的社会与生态福祉,探究二者之间的耦合协调关系及其影响因素,基于耦合协调度分析提出社区分类调控优化策略。结果显示:(1)A村的社会经济福祉呈现以村道向东西两侧递减的分布趋势;(2)自然生态福祉整体上呈现由北部向南部递减的空间分布趋势;(3)A村的社会与生态福祉的耦合关系呈现协调型、磨合型、拮抗型和失调型4种类型,以协调型和磨合型为主。(4)选择与行动的自由(0.747)、基础生活资料 (0.742)和家庭经济(0.732)是影响整体耦合协调度的主要因素,而不同耦合协调类型的主要影响因素存在差异。基于此,本研究针对拮抗型和失调型社区的主要影响因素提出优化建议。

摘要:游憩是国家公园重要的生态系统文化服务功能,国家公园游憩利用潜力评价是生态保护和国民游憩福利协同提升的关键。提出了国家公园游憩利用评价指标体系,包括游憩资源价值、游憩景观质量、游憩生态环境、游憩利用条件、国家公园社区、游憩利用管理6个维度,并开展多方法融合的国家公园游憩利用潜力评价研究。结果显示:国家公园游憩利用可以从游憩资源价值、游憩景观质量、游憩生态环境、游憩利用条件、国家公园社区、游憩利用管理六个维度进行评价;钱江源国家公园游憩利用的I-IV级潜力区域面积占比分别为8.99%、29.68%、39.72%、21.61%。其中,潜力相对较高的III级和IV级区域呈带状和块状分布在钱江源大峡谷、齐溪水库、高田坑-库坑-回台山、大源头-大横古村落五个区域;潜力相对低的I级和II级区域主要分布在国家公园生态保育区以及何田乡、苏庄镇的传统农业种植区。国家公园游憩利用价值与游憩展示区有较强的关联性,生态保育和传统农业生产对游憩利用价值发挥表现出较大的空间限制。本文能为钱江源国家公园生态旅游适宜区建设提供理论支撑。

摘要:航道整治期间为受扰动江豚提供临时庇护所,是在就地保护和迁地保护之外的一种尝试。2020年1月至2021年12月,在长江干线武汉至安庆段6 m水深航道整治过程中,选取马当圆水道建设长江江豚临时庇护所,通过禁止渔业捕捞,增殖放流和通航引导等措施来提升庇护所质量。监测结果表明,庇护所设立后其作为长江江豚栖息地的质量得到提高:夏季鱼类密度从(3361.2±1991.7)条/hm²上升到(12439.1±10734.5)条/hm²,冬季鱼类密度从(501.3±381.8)条/hm²上升至(1684.4±3770.9)条/hm²。通航船舶显著减少,水下噪声低于长江干流的平均水平。长江江豚临时庇护所建立后,枯水期庇护所水域内长江江豚的平均目击次数(4.3±0.6)、观察头次(6)和群体大小(1.4±0.5)都要显著高于庇护所建设前(P<0.05),丰水期则无显著性差异(P>0.05),说明庇护所在枯水期发挥了对长江江豚的保护作用。但长江江豚对庇护所的利用主要集中在进出水道两端,可能是枯水期部分水域过浅限制了江豚对庇护所的利用。分析认为,航道整治等涉水工程施工期间为江豚提供临时庇护所是一项可行措施,但要充分发挥庇护所对江豚的保护作用,必须全面考虑江豚对各项生态因子的需求,防止因关键因子带来的"木桶效应"制约庇护所的整体适合度。

摘要:目前全球变暖趋势的加剧对丹顶鹤等大型濒危水禽的栖息地造成了严重的威胁。由于监测方法和技术手段的限制,丹顶鹤在迁徙路线上潜在生境的分布范围尚不清楚,气候变化对丹顶鹤迁徙路线生境适宜性的影响机理有待进一步研究。基于138个丹顶鹤样本分布信息和19种环境变量数据,利用 BIOMOD2 软件包构建了丹顶鹤潜在生境评价的组合模型,对丹顶鹤在亚洲东部秋季迁徙路线上的生境适宜性进行数值模拟,并预测SSP1.2-6气候背景下2021-2040年、2041-2060年、2061-2080年、2081-2100年四个不同阶段的丹顶鹤潜在生境范围的变化趋势。研究结果表明:与单模型的模拟结果相比,集成9种单模型的BIOMOD2组合模型预测精度更高。集成模型的重要性分析表明,气温日较差是丹顶鹤生境适宜性变化的最重要的影响因子。受气候变化的影响2021-2040年、2041-2060年、2061-2080年、2081-2100年丹顶鹤潜在生境的面积将分别减少到2.60×10⁵km²、2.58×10⁵km²、2.75×10⁵km²、2.56×10⁵km²,迁徙路线上胶东半岛和环渤海地区适栖生境面积减少的最为显著。本研究对于迁徙路线上珍稀水禽潜在适宜生境的模拟及全球变化背景下珍稀水禽栖息地的保育和修复具有重要意义。

摘要:在大力推进生物多样性保护工作的背景下,亚洲象的活动范围与人类生产生活空间不断重叠,人象冲突矛盾日益严重,对物种栖息地生境网络进行优化能从源头缓解这一矛盾。在亚洲象国家公园建设之际,研究以西双版纳州为例,提出了一种基于InVEST-图论复合模型识别并优化生境网络的方法:即以土地利用数据为基础,结合亚洲象生活习性与栖息地偏好,通过海拔、坡度、距水源距离3个约束因子矫正生境质量数据,运用Graphab软件识别潜在生境网络,结合最小累积阻力模型理念与景观图论的分析方法,从"源地-廊道"角度定量化分析西双版纳州国家级亚洲象保护区的保护空缺,探讨保护区的空间布局优化策略与生境分级保护策略,以期为亚洲象国家公园的建设与西双版纳州国土空间规划提供新视角。结果表明,西双版纳州共识别出生态源地335个,总面积4595.60km²,总体上高质量生境分布较为均衡,连通性较好的生境网络集中分布在北部与东部区域,中部B4勐仑片区存在较为显著的生态孤岛现象,西南部高质量生境斑块小而破碎,联系紧密但缺少作为核心栖息地的大面积生境。保护空缺方面,国家级保护区范围内的生态源地仅占总源地面积的31.68%,大型保护空缺集中分布于B3勐养片区东北部;优化后的生境网络能形成以B3勐养片区为核心,以国家自然保护区为主的"B5-A-B3-B4-B1-B2"生物迁徙廊道。

摘要:胡瓜新小绥螨(Neoseiulus cucumeris)是一种商业化的广食性生防天敌,可以防治多种农业害螨和害虫,具有重要的经济和生态价值。但是作为一种外来引种的捕食螨,它在我国的适生区域分布以及气候变化对其分布的影响尚不明确。根据胡瓜新小绥螨的现有分布点和19个生物气候因子,利用刀切法评估关键气候因素的重要性,并采用Maxent生态位模型分别预测了目前和未来气候条件下它在中国分布情况,分析了其在中国的潜在适生区域的变化。结果表明模型预测得到的受试者工作特征曲线ROC曲线下的面积AUC(Area under curve)值为0.87,表明模型的准确度好。最冷季节的降水量(Bio_19)、等温性(Bio_3)和气温季节性(Bio_4)是影响胡瓜新小绥螨适生性的最重要的环境因子, 对模型的贡献率分别为36.2%、25% 和18.1%。目前胡瓜新小绥螨的适生区面积约占我国陆地面积的60%,在未来气候条件下,其适生区域有进一步扩大的趋势,在2050年其中高度适生区域扩张至63%。不同时期胡瓜新小绥螨的分布中心比较稳定,均分布于四川省内,但有向东北迁移的趋势。本研究明确了胡瓜新小绥螨在中国适宜的释放区域及可能定殖的区域,为该引种天敌的合理利用提供了理论依据。

摘要:土壤是生态系统中不可或缺的组成部分,同时也是植物生长与发育的依托。土壤含水量直接影响土壤-植被生态系统中的水分和养分循环,从而决定植物的生长状态。因此,植被的生长状况与土壤含水量之间存在密切的关联。为了深入了解这种关系,本研究选取昭苏县3种优质牧草(冷蒿草、牛筋草和高羊茅)的地面实测高光谱数据作为研究对象,运用倒数、导数、对数等14种光谱变换方法,通过相关性分析找出与土壤含水量高度相关的特征波段,进行植被高光谱的土壤含水量建模预测,目的是要筛选敏感波长和最佳的反演模型。同时,利用CASA模型计算草地实际净初级生产力(ANPP),以分析土壤含水量与植被生产力的关联程度。结果表明:(1)昭苏县3种优质牧草在可见光波段光谱反射特征相似,而近红外波段差异较大,并且除25%-30%土壤含水量区间外,随着土壤水分增加,植被光谱反射率呈现明显下降趋势。(2)经过14种光谱变换后,昭苏县3种优质牧草的光谱反射率与土壤含水量间的相关性得到提高,尤其在R″、(1/R)'、(log R)'、(log 1/R)'、(R^1/2)″ 等光谱变换形式下,相关性较高,且特征波段数量较多。(3)在(1/R)'、(1/R)″、(log 1/R)″、(R^1/2)″等8种高光谱变换形式中,(R^1/2)″和(log 1/R)″变换下土壤含水量估算模型精度较好。(4)在过去20年间,昭苏县草地ANPP呈明显下降趋势,草地退化主要集中在平原地带,而植被生产力的减少是多因素作用的结果,土壤含水量只是一个微弱的影响因子。总之,本研究为土壤含水量反演及其与植被生产力关系研究中提供新思路,为土地可持续利用和管理策略的指定提供重要参考。

摘要:江河源区是我国高寒生态安全屏障的重要区域,冻土的长期存在使其形成低温冻结环境,弱化了土壤微生物活性,抑制了土壤有机质的矿化过程,因而其近地表浅层土壤碳氮含量高。然而,土壤碳氮含量对不同冻土分区和环境因素响应的空间分异规律尚不清楚。为此,针对江河源4个不同冻土区(季节冻土区、岛状多年冻土区、不连续多年冻土区、片状连续多年冻土区)共11个样点进行植被样方调查、土壤分层采样。在分析碳氮含量的基础上,探讨了年均地温(MAGT)、活动层厚度(ALT)、海拔(ASL)、土壤深度(SD)、植被特征及土壤pH对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、碳氮比(C/N)的影响。结果表明:(1)SOC、TN、C/N在片状连续多年冻土区最高,在季节冻土区最低,且与年均地温负相关,和海拔正相关;(2)江河源区SOC、TN、C/N随土壤深度的增加而降低,自表层至40cm深度整体下降幅度分别为58.45%、36.96%、17.01%;(3)SOC、TN、C/N与植被覆盖度(FVC)显著正相关(P≤0.05),与土壤pH值显著负相关(P≤0.01);(4)冗余分析表明,土壤pH、MAGT、ALT、SD、FVC是影响江河源区SOC、TN、C/N空间分布的关键因素。研究结果可为厘清气候趋暖条件下江河源区土壤碳氮空间分异规律及多年冻土热稳定性对土壤碳氮排放的影响提供科学基础,同时也有助于预测多年冻土区土壤碳氮空间变化。

摘要:探究刺槐人工林土壤团聚体、有机碳及细菌群落的变化特征,可为提升土壤质量与功能提供理论依据。以黄土高原沟壑区不同林龄刺槐人工林(8年生、18年生和30年生)和刚撂荒的农耕地(CK)为研究对象,利用最适湿度筛分法获得不同粒径团聚体,测定其有机碳含量和细菌群落结构特征。结果表明:(1)各林龄土壤团聚体均以>0.25 mm粒径为主,含量为92.74%-95.78%。土壤团聚体稳定性随着林龄的增加显著提高,以30年生林地最高,团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)分别较CK显著增加48.19%和91.38%(P<0.05)。(2)各林龄均以<0.25 mm粒径有机碳含量最高。土壤有机碳含量和>2 mm粒径团聚体有机碳含量均随着林龄的增长而显著增加。(3)团聚体细菌群落主要由变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)组成。随着林龄的增加,各粒径团聚体中放线菌门相对丰度先降低后增加,18年生林地最低。酸杆菌门变化趋势与放线菌门相反。变形菌门无明显变化。土壤有机碳、pH、全氮和全磷是影响团聚体细菌群落的主要因素。(4)>2 mm和2-0.25 mm粒径团聚体中,己科河菌门(Rokubacteria)对团聚体稳定性影响最大,既对团聚体稳定性产生直接正效应,又通过增加有机碳的含量间接提高团聚体稳定性。在<0.25 mm粒径团聚体中,有机碳含量对其稳定性的影响最大,有机碳含量越高,团聚体稳定性越强。综上,营造刺槐人工林有利于提高土壤团聚体稳定性,促进土壤有机碳的积累,可作为该区域生态恢复的有效措施。在生长发育过程中,人工林可通过改变土壤团聚体细菌群落和有机碳含量从而影响团聚体的稳定性。

摘要:大叶胡枝子(Lespedeza davidii)为一种豆科灌木,具有较强耐受重金属胁迫及固氮能力,也是矿区一种重要修复植物。丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是一类植物共生真菌,它在矿区与植物共生可促进植物生长、提高植物的抗逆性;但其种类、分布及其影响机制尚不够清楚。以大叶胡枝子灌丛土壤AMF群落为研究对象,采集矿区与非矿区大叶胡枝子冠下及其相邻空旷地土壤进行内部转录间隔区(ITS)测序,分析土壤理化性质,揭示不同样地土壤AMF群落的多样性及其影响因素。研究结果表明:(1)土壤样本共得到2961个可操作分类单元(OTU),其中属于AMF的OTU为66个;Silva数据库比对发现AMF有7目10科16属24种。AMF总体物种丰度为矿区相邻空旷地土壤>矿区冠下土壤>非矿区冠下土壤>非矿区相邻空旷地土壤,Shannon指数和Simpson指数与该趋势保持一致。(2)矿区土壤AMF群落以内养囊霉属(Entrophospora)等为优势属,非矿区冠下以斗管囊霉属(Funneliformis)等为优势属。稀有内养囊霉(Entrophospora infrequens)是4个样地共有的优势种,该种为广谱生态型种;Archaeospora sp.和Paraglomerales sp.为矿区冠下的优势种,它们对锰胁迫有较强的耐受性;Funneliformis sp.为非矿区冠下的优势种。(3)冗余分析(RDA)表明,AMF的种类和数量受到锰含量、土壤pH值以及全磷含量的显著影响。本研究结果说明AMF种类及多样性受到土壤理化性质的影响;矿区一些耐性AMF的存在提高了AMF多样性,它们有利于逆境条件下植物的生长。

摘要:土壤生态系统被誉为是生物圈的能量储存介质,稳定健康的土壤生态系统是维持陆地生态系统生产力的关键,但系统内部各种生物作用和复杂过程很难直接观测,很难利用陆地生态系统的评价体系评价其稳定性。近年来土壤线虫群落成熟度指数作为土壤生态系统稳定性的指示类群被广泛认可和利用,拟通过拉沙山区域13个固定大样地中的52个样方的土壤线虫成熟度指数对区域土壤生态系统稳定性进行评价,并对评价的可行性进行验证。采用宏基因技术共获取线虫扩增子序列变体(Amplicon Sequence Variant, ASV)963个,隶属于2纲10目41科67属,群落结构以食细菌线虫和捕食-杂食类线虫为主,群落以K-策略者(c-p 3-5)生活类群为主导。研究结果表明,土壤线虫的成熟度指数均值为3.24±0.32,评价结果认为拉沙山区域土壤生态系统整体较为稳定,且土壤线虫成熟度指数在空间上不存在统计差异(P>0.05)。通过利用样地监测获得的人为干扰强度与利用土壤线虫成熟度指数所评价出的结果呈现显著的负相关关系(P<0.05),表明稳定性较低的样地其人类活动干扰也较大;同时对土壤线虫成熟度指数的评价结果与样地地表生态系统现状验证结果显示,在中海拔的区域主要因其河谷较深,同时两侧山体陡峭且时有塌方发生导致土壤生态系统的不稳定且土壤线虫成熟度指数偏低,评价结果与实际地表生境状态相符,所以利用土壤线虫成熟度指数评价区域大样地是可行的,该研究为未来区域的土壤生态系统健康评价完善提供了新的指标。

摘要:酸性磷酸酶动力学特征可反映不同底物供应下土壤磷转化状况。以人工恢复的引进种黑松人工林和本地种栓皮栎人工林以及自然恢复的天然次生林为研究对象,开展凋落物添加去除和根系去除对土壤酸性磷酸酶动力学特征的影响研究。结果表明:(1)三种森林恢复方式下土壤酸性磷酸酶活性和最大反应速度(V_max)均为双倍凋落物＞对照＞去除凋落物＞去除根系＞无输入;(2)改变凋落物和根系输入对酸性磷酸酶的半饱和常数(K_m)和催化效率(V_max/K_m)影响不大;(3)酸性磷酸酶活性受速效磷含量的反馈调节;土壤氮可利用性和含水量显著影响酸性磷酸酶活性。改变凋落物和根系输入对引进种黑松人工林土壤有机磷转化能力影响最大,天然次生林次之,本地种栓皮栎人工林最稳定。根系对土壤酸性磷酸酶动力学特征的影响大于凋落物。其结果可为暖温带森林恢复,应对气候变化和森林防火、收集凋落物等管理措施提供理论依据。

摘要:大别山地区植物资源丰富,区系组成复杂且起源古老,为连接华东、华北和华中三大植物区系的纽带,也是我国重要的生物多样性保护和水源涵养生态功能区。采用样方法,在大别山南坡的多枝尖、庵基坪和麒麟沟3个地区,沿着不同海拔高度选取了具有代表性的森林植物群落进行研究,从不同植物群落类型和层次的物种多样性、均匀度和丰富度及其与海拔因子的关系等方面,对大别山南坡的森林植物群落物种多样性进行综合分析。结果表明:1. 共记录有植物108科270属449种,划分为20个森林植物群落类型;2. 森林植物群落各层次物种丰富度表现为草本>乔木>灌木;Shannon-Wiener多样性指数和Simpson多样性指数呈现出乔木>灌木>草本;Pielou均匀度指数变化较为复杂;3. 森林植物群落各层次的物种丰富度随海拔升高而下降;Shannon-Wiener指数和Simpson指数也表现为随着海拔升高而下降,但草本层在1400m之后有上升的趋势。Pielou指数在乔木层中表现为随着海拔的升高而下降,在草本层中表现为先下降后出现上升,在灌木层中则随着海拔的升高而上升,但其波动更为剧烈。本研究对大别山南坡森林植被大范围的采样观测研究,能够全面的展现大别山南坡森林植物的种类分布、空间组成等整体概况及其与海拔因子的关系,能为以后大别山南坡生物多样性的保护提供较为全面真实的数据,从而为大别山地区生物多样性的保护和可持续利用提供理论依据和实践意义。

摘要:壳斗科(Fagaceae)植物是南亚热带常绿阔叶最重要的组成之一,研究其不同树种和器官间碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及计量学特征,对于理解和预测树木生态功能的发挥至关重要。以阴那山省级自然保护区同一森林群落中5种壳斗科植物为研究对象,探讨不同树种及器官间C、N、P含量、化学计量及其相关关系特征。结果表明:(1)器官、树种对植物C、N、P含量及化学计量比均会产生一定影响,二者交互作用显著(除C含量),限制程度为器官>树种。(2)从含量上看,5种壳斗科植物凋落物N普遍高于茎、根,而凋落物P则普遍低于茎、根,幼苗叶片N、P含量均低于成熟乔木叶片;黧蒴锥(Castanopsis fissa)根N、N ∶ P高于其他树种,而根P则低于其他树种。(3)从种间变异系数上看,根系N、C ∶ N、N ∶ P变异系数显著高于其他器官;从器官间变异系数上看,黧蒴锥N、C ∶ N变异系数显著低于其他树种。(4)从树种间和器官间的养分相关关系上看,5种植物绝大部分器官元素间两两相关关系不显著,表明单一器官的养分计量关系不能直接反映其他器官或整树水平的计量关系;器官间C和N、C和P相关关系因树种而异,但N和P关系各树种高度一致。综上,从器官上看,根系N含量、C ∶ N、N ∶ P的种间变异系数最大,可能是不同树种对N、P的吸收存在差异,从而有利于物种共存。从树种上看,黧蒴锥具有更合理的养分分配模式,有利于在群落竞争中保持优势地位。

摘要:秸秆还田与氮肥施用是农田生态系统中碳氮元素的两大主要补给途径,其在调控稻田甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)排放以及水稻产量方面具有重要作用。以往的研究主要关注秸秆还田或氮肥施用单因素对稻田温室气体排放的影响,而双因素互作对甲烷和氧化亚氮排放的影响尚未明确。同时,在秸秆还田条件下如何进行合理的氮肥施用鲜有深入研究。本研究基于3个氮肥处理(0、180、360 kg N/hm²)和3个秸秆还田处理(0、2.25、3.75 t/hm²)进行多年水稻田间定位试验,研究结果表明:CH₄季节累积排放随秸秆还田量增加而增加,与施氮量无显著正相关关系;N₂O季节累积排放随施氮量增加而增加,与秸秆还田量无显著正相关关系;秸秆还田对于产量的影响具有不确定性,两年均在秸秆不还田+不施氮处理(S0N0)出现最低产量,2021与2022年最低产量分别为5740.64和4903.75 kg/hm²。2021与2022年最高产量分别在秸秆不还田+高氮(S0N2)和高量秸秆还田+高氮(S2N2)出现,分别为10938.48和10384.83 kg/hm²。同时,本研究发现在低量秸秆还田条件下,在碳足迹(CF, Carbon Footprint)方面,施氮量为251 kg N/hm²时碳足迹达到最低点,为1.01 kg C/kg;而在生态经济净收益(NEEB, Net Ecosystem Economic Benefits)方面,施氮量为294 kg N/hm²时生态经济净收益达到最高点,为11778.15 元/hm²。为协同生态经济净收益与碳排放,在低量秸秆还田(S1)下,配合251-294 kg N/hm²的施氮量为最优施肥方案。研究结果为指导稻田温室气体减排、实现稻田碳中和以及农田管理提供了理论支撑,为实现水稻的高产稳产与低碳生产科学依据。

摘要:研究莽山高山湖泊湿地植物多样性对环境因子的响应分析,不仅有助于深入了解湿地植物对环境变化下的适应策略,同时对保护当地湿地珍稀濒危物种具有重要价值。采用系统聚类分析、典范对应分析(CCA)和Pearson相关性分析等方法,对研究区30个植物群落样方进行分析,研究植物多样性与环境因子(土壤、水)之间的相互关系。研究结果表明:浪畔湖国家重要湿地植物群落可分为蕨状苔草+宽叶泽苔草群丛、雪白睡莲+莼菜群丛、水毛花+宽叶泽苔草群丛、莼菜+宽叶泽苔草群丛等4类。雪白睡莲+莼菜群丛Patrick丰富度指数和Pielou均匀度指数最低,Simpson多样性指数最高,水毛花+宽叶泽苔草群丛与之相反。浪畔湖国家重要湿地植物多样性与土壤速效钾和水深呈极显著相关性,与水质氨氮呈显著相关性,水深和土壤速效钾是影响湿地植物群落分布格局的主要因子。群落物种多样性指数与环境因子之间存在显著相关性,群落物种丰富度指数随水深增加呈先增后降的趋势,群落物种均匀度指数与水质氨氮浓度之间呈负相关关系。本研究旨在揭示浪畔湖国家重要湿地植物多样性与环境因子之间的生态关系,为保护湿地珍稀物种及维持湿地生态系统稳定提供理论依据。

摘要:基于森林资源生态产品价值实现的研究进程和实践经验,解析森林资源生态产品价值实现的理论逻辑、制度逻辑、技术逻辑,设计以政府主导的森林资源资产化、市场主导的森林资产资本化机制和政府与市场交叉的价值反馈机制,衔接关键要素的森林资源生态产品价值实现核心机制。从实践案例提炼出我国森林资源生态产品价值实现的典型--生态产业化经营模式、绿色金融模式、生态指标交易模式和林下经济模式,其中生态产业化经营模式包括森林资源流转、林业产业多元化发展和生态产业化;绿色金融模式包括生态运营中心模式和股权合作型生态修复;生态指标交易模式主要是森林碳汇交易;林下经济模式的核心做法是林业立体复合生产经营。最后聚焦森林资源生态产品价值实现的三大关键环节:"资源变资产""资产变资本""资本变资金",提出建立森林生态运营中心、采取金融资本化运营和实施森林资源生态产品分类经营的政策建议。

摘要:植物的生态化学计量内稳性特征是长期适应环境的结果,与其生态适应性策略有关。探明喀斯特退化群落灌草不同器官N、P元素的化学计量特征及其内稳性特征,为喀斯特地区植被群落退化过程中植物的适应策略研究提供依据,基于桂西北喀斯特地区５种退化程度植被群落的调查取样,测定不同退化群落灌木(叶、茎和根)和草本(地上部分和地下部分)N、P 含量,分析其化学计量特征、不同器官间的相互关系及其与土壤理化性质的相关性以及内稳性特征。结果表明:(1)灌木不同器官P含量表现为叶>茎>根,N含量和N ∶ P表现为叶>根>茎,草本P、N含量及N ∶ P均为地上部分> 地下部分;随退化程度加剧,灌木各器官和草本地下部分的N、P含量及灌木根N ∶ P均呈降低变化趋势,草本地上部分的N、P含量在前四个退化阶段为降低趋势,在Ⅴ阶段有所升高,草本地下部分N ∶ P则呈现先升高后降低趋势,其他N ∶ P无显著性变化;灌草叶片N ∶ P均小于14;(2)N和P含量在各器官中均呈显著正相关关系;灌草的不同器官之间的同一营养元素及元素比,以及灌木和草本之间的各器官的同一营养元素及元素比均呈正相关关系;(3)灌草各器官N、P含量、N ∶ P与土壤TN、TP、N ∶ P存在显著的正相关关系,灌草各器官P含量与土壤C ∶ P显著负相关;(4)灌木各器官H_N、H_p和H_{N ∶ P}均表现为叶>茎>根,草本地上部分的H_N大于地下部分,H_p和H_{N ∶ P}则反之;灌草同种器官不同元素之间则表现为N>P>N ∶ P。喀斯特地区退化群落中灌木较草本具有更高的内稳性,灌草生长主要受N限制,且N元素表现较高的内稳性;灌草各器官在植被群落退化过程中对N、P含量变化的响应具有一致性和协同性。

摘要:认识生态系统内和生态系统间耦合机制,揭示复合生态系统功能规律,对促进我国山水林田湖草沙项目一体化修复和保护实践具有重要的意义。针对目前修复和保护工程中出现的缺乏系统性、连续性等问题,以拥有丰富生态资源的长白山温带森林生态系统为研究区域,对其关键要素"水土气生"进行耦合建模。通过分析模型的运行机理,探究重要子模块之间的相互作用以及子模块内部生态关键要素的耦合机制,并以长白山温带落叶阔叶林的组成树种和环境因素为对象构建模型参数,通过运行林窗模型1000次,得出长白山温带森林的动态演替过程。结果表明:在森林生态系统的演替过程中,"水土气生"体现为模型中有效积温、干旱天数(低于土壤凋萎点的天数)、土壤可利用氮以及可利用光,这些关键要素之间相互影响,综合决定着每棵树木的更新、生长、死亡过程。模拟结果显示在长白山温带针阔混交林的动态演替过程中0-70 a,70-170 a,170-280 a,280-400 a四个阶段分别有不同的树种组成特征,与真实演替过程比较发现模拟林具有明显的阶段性。白桦、山杨为演替先锋树种,0-70 a期间生物量共占比为55%,70 a后生物量减少最后消失;紫椴、蒙古栎、水曲柳等为过渡树种,这些树种进一步改变了生长环境。红松在170 a前生物量占比仅为3%左右,随演替的发展生物量持续增加,170-280 a期间生物量占比15%,280 a之后红松生物量占总林分的50%。该结果模拟森林动态过程符合演替规律,充分说明多关键要素"水土气生"耦合机制的合理性,对于促进生态系统尺度上多生态要素耦合的相关研究提供了科学理论基础以及方法技术。

摘要:雪岭云杉(Picea schrenkiana)是天山特有树种,也是天山森林优势种;研究其种群结构动态的海拔梯度变化有助于保护、管理这一重要的森林资源。本研究以东天山北坡江布拉克景区的雪岭云杉种群为研究对象,利用便携式背包雷达(LiBackpack)扫描与手测验证相结合的方法,在1800-2600 m的海拔梯度上设置了27个30 m×30 m(共24300 m²)的样方进行调查测量,基于树木胸径数据,制作了雪岭云杉的静态生命表和存活曲线,计算其种群数量动态变化指数和时间序列预测模型,分析不同海拔高度雪岭云杉种群结构动态特征。结果表明:1)整体来看,江布拉克景区雪岭云杉种群结构现状良好,但幼苗(DBH<5 cm)储备明显不足。低、高海拔雪岭云杉种群径级结构表现为"倒J型",中海拔段为"稳定型"。雪岭云杉种群在不同海拔高度存在幼龄树死亡率高的共性。2)中海拔雪岭云杉种群动态变化指数最低;低海拔种群危险率最低;表明中海拔树木存活能力最强,雪岭云杉种群在中海拔生长状况最好。3)时间序列预测模型表明,研究区雪岭云杉种群未来动态更新趋势良好,未来2、4、6、8径级时,低海拔段Ⅱ-Ⅶ径级、高海拔段Ⅱ、Ⅳ-Ⅷ径级个体数量呈现增加的趋势;中海拔不同径级个体数量变化较小。建议对低、高海拔雪岭云杉种群个体采取抚育、间伐措施,中海拔砍伐过多的区域应移栽原生苗而促进雪岭云杉种群发育更新;同时加大管理力度,减少人为干扰。

摘要:黄土丘陵区年均降水少,蒸发量大,季节性集中降水易造成水土流失,水分和养分亏缺成为限制该区域草地健康持续发展的重要因素。保水剂(super absorbent polymer,SAP)是一类具有快速吸水,缓慢释水特性的高分子聚合物,起到保水保肥改善土壤理化性质的重要作用。施肥是改良退化草地、提高牧草生产力的重要技术措施之一。为研究保水增肥措施对黄土丘陵区草地植物群落特征及多样性的影响,在甘肃省定西市安定区丘陵草地设置不同保水剂(SAP)和氮磷肥(N:尿素,P:过磷酸钙)添加水平(SAP:45、60 kg/hm²和NP:150 kg/hm² N+300 kg/hm² P、250 kg/hm² N+400 kg/hm² P),揭示不同施量保水剂和氮磷肥单施及交互配施对黄土丘陵区草地土壤含水量、群落特征、物种多样性的影响。研究结果表明:(1)单施45 kg/hm² SAP(T1)显著提高土壤含水量、豆科植物的重要值和地上生物量,有助于提高草地生物量和植物多样性;(2)SAP与NP配施(T7:45 kg/hm² SAP+250 kg/hm² N+400kg/hm² P)或单施NP肥(T3:150 kg/hm² N+300 kg/hm² P)能显著提高植物冠层高度、植被盖度、菊科植物重要值和生物量、群落地上和地下生物量;(3)施用氮磷肥或氮磷肥与保水剂的配施处理除T8(250 kg/hm² N+400kg/hm² P+45 kg/hm² SAP)外其余处理Simpson指数、Shannon-wiener指数及Pielou指数有所降低。综上所述,单施适量保水剂在维持草地多样性的同时有利于生产力缓慢增长,保水剂与氮磷肥配施大幅度提高菊科和禾本科植物生物量,进而提高群落生物量,但会导致植物多样性降低。

摘要:温室气体大量排放导致的全球变暖是最为关注的环境问题之一,这会直接影响植物的生长与发育进而影响群落组成乃至生态系统的结构和功能。水分利用效率作为植物叶片通过光合作用调节水分生理过程的指标,是联系生态系统碳循环与水循环关系的关键,反映了植被生态系统对立地环境快速调整和资源变化的适应策略,是当前全球变化研究中的重点。植物叶片碳稳定同位素比值(δ¹³C)是反映植物长期水分利用效率的关键指标,但全球气候变暖对植物叶片δ¹³C值的影响仍存在较大争议。该研究利用Meta分析整合全球范围内51份相关研究文献中的371组数据,较为系统地评估模拟增温对植物叶片δ¹³C及其生理生态指标的影响。结果表明,模拟增温能够使叶片δ¹³C值显著升高0.6%(P<0.001),同时对叶片呼吸速率R_d、气孔导度G_s、净光合作用速率P_n、碳C的效应值分别为0.237、0.062、-0.140、-0.019 (P<0.05)。模拟增温处理在增强植物光合作用的同时提高了叶片呼吸速率(R_d),导致光合产物不断被消耗、叶片碳(C)降低,最终使叶片P_n降低并且叶片δ¹³C产生富集现象。通过进一步对影响因素分析发现,叶片δ¹³C值对增温的响应主要受增温时间、高程和年均气温等控制(相对重要性指数分别为1.00、0.97和0.92)。另外,模拟增温时选用不同的增温模式对叶片δ¹³C值也具有显著不同的影响,采用红外线加热、土柱置换和电缆增温等方法对叶片δ¹³C值具有正向促进作用(效应值分别为0.70、0.44和0.35),而采用遮阳屏与开顶箱增温等方法具有负向作用(效应值分别为-0.17和-0.09)。研究结论对于深入理解全球变化背景下植物水分利用的响应特征具有重要的理论意义,以期为今后该领域的植物生长研究提供理论依据和有效支撑。

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