摘要:

摘要:麝类驯养是濒危马麝(Moschus chrysogaster)迁地保育及保障药用麝香安全的重要方式,其前提和基础是深入了解制约迁地保育马麝繁殖成效的关键因素及与社会性和社会网络特征的关系。于2022年7月1日-8月31日期间,采用焦点取样和所有事件记录法对位于青藏高原东北缘的甘肃平凉马麝繁育中心的21头成年雌麝进行了社会性行为取样,辅以同期粪样类固醇代谢物水平检测,分析了马麝的繁殖成效与社会性、社会网络及粪样类固醇激素水平的关系。结果显示,马麝的社会性与繁殖成效间呈显著相关(r=0.551,P ＜ 0.05),与粪样皮质醇代谢物水平呈显著负相关(r=-0.437,P ＜ 0.05),与粪样雌二醇代谢物浓度相关不显著(r=0.066,P ＞ 0.05);强社会性马麝的皮质醇水平((10.75±0.99) ng/g)和雌二醇代谢物水平((6.61±0.79) ng/g)与弱社会性马麝((13.70±1.68,5.20±0.99) ng/g)无显著差异(P ＞ 0.05);繁殖成功雌麝的社会性(19.86±1.88)%)显著高于繁殖失败雌麝(12.38±1.46)%) (P ＜ 0.05);圈群社会网络密度与圈群个体的繁殖成效相关显著(r=0.762,P ＜ 0.05),与粪样皮质醇、雌二醇代谢物浓度相关不显著(r=-0.355,P ＞ 0.05;r=-0.347,P ＞ 0.05);繁殖成功雌麝的粪样皮质醇代谢物浓度((10.31±0.86) ng/g)略低于繁殖失败雌麝((13.98±1.60) ng/g)(r=-0.420,P=0.058),繁殖成功雌麝的粪样雌二醇代谢物浓度((6.63±0.90) ng/g)与繁殖失败雌麝((4.78±0.76) ng/g)无显著相关(r=0.299,P ＞ 0.05)。本研究结果表明,在群居性的迁地保育和驯养环境下,雌性马麝的社会性、社会网络属性可以预测个体的繁殖成效,即社会性和社会网络密度较高圈群中的雌麝的繁殖成效相对较高。濒危马麝保育和驯养实践中,可区分麝类驯养为"保育性驯养"和"商业性驯养"。在保育性驯养中,可采用先群居再独居驯养的模式,尽量保持野外放归马麝的自然行为结构;在商业性养殖中,可采用群居驯养模式,提升驯养麝的社会性,实现较高的繁殖成效和驯养生产力。

摘要:川金丝猴湖北亚种(Rhinopithecus roxellana hubeiensis)是种群数量最少的川金丝猴(R. roxellana)亚种,评估其食物组成及季节变化有助于了解其觅食策略和同域分布物种间的竞争关系,对物种保护及栖息地恢复等具有重要意义。分别于2023年冬季(2月)、春季(5月)和秋季(10月)在神农架国家公园采集金丝猴新鲜粪便样品,利用DNA宏条形码技术分析了粪便中的食源植物及其季节变化。研究共鉴别出127种金丝猴食源植物,分属于110个属62个科,科水平上相对序列丰度最高的为蔷薇科(Rosaceae),属水平上相对序列丰度最高的为花楸属(Sorbus),种水平上相对序列丰度最高的是地海椒(Archiphysalis sinensis)。在不同季节食物组成中,冬季有56种,春季有76种,秋季有70种,其中春季偏好的食物为花楸属植物(Sorbus sp.)(27.34%)植物和藤山柳(Clematoclethra scandens)(16.56%);秋季偏好的食物为委陵菜(Potentilla chinensis)(22.12%)和花楸属植物(16.52%);冬季偏好的食物为地海椒(33.49%)和花楸属植物(28.13%)。3个季节的共有食物有20种,冬季的特有食物有16种,春季有29种,秋季有27种。冬季特有食物有地海椒等,春季特有食物有菱叶茴芹(Pimpinella rhomboidea)等,秋季特有食物有构树(Broussonetia papyrifera)等。春季和秋季之间的重叠食物种类最多有35种,春季和冬季的重叠食物种类有32种而冬季和秋季重叠食物种类最少仅有28种。不同季节食物多样性指数存在差异,冬季食物多样性指数最低,秋季较高,春季最高。食物多样性的季节变化与神农架植被物候特性一致。研究结果揭示了神农架川金丝猴的食物组成和季节变化,以及DNA条形码技术在食性研究中的优势和存在的问题,为川金丝猴的种群繁育和保护管理等提供了重要参考价值。

摘要:鄱阳湖是IUCN极危鸟类白鹤(Leucogeranus leucogeranus)极为重要的越冬地。以前白鹤在鄱阳湖主要以沉水植物苦草(Vallisneria spp.)冬芽为食。课题组前期研究表明,近年来鄱阳湖苦草冬芽锐减导致白鹤的食物组成发生了变化,稻谷(Oryza sativa)、莲藕(Nelumbo nucifera)、蓼子草(Persicaria criopolitana)等已成为白鹤的主要食物。由于鄱阳湖食物资源丰富度存在较大的年内波动,白鹤的食物组成也可能随之变化,目前对于白鹤的食物组成随越冬期的变化情况尚不清楚。为此,基于2020/2021和2021/2022年越冬季采集的45份白鹤粪便样品,采用DNA宏条形码方法,对越冬期不同阶段白鹤的食物组成进行了分析,并对白鹤的生境利用情况进行了调查。结果表明,越冬期不同阶段白鹤的食物组成存在较大差异,在越冬前期(10 月-11月),白鹤主要以莲藕((47.93±45.15)% SD)和蓼属(Persicaria;(47.63±43.43)%)为食;在越冬中期(12月-翌年1月),白鹤主要以蓼属((49.22±33.83)%)、莲藕((26.20±32.58)%)和水稻((19.08±35.18)%)为食;在越冬后期(翌年2月-3月),白鹤主要以蓼子草((23.94±16.75)%)、水稻((20.82±17.09)%)、莲藕((19.08±37.42)%)和禾本科((13.07±15.18)%)为食。NMDS和ANOSIM分析结果表明越冬期不同阶段的食物组成存在显著差异。白鹤的食性生态位宽度在越冬后期最宽(4.72±0.78),在越冬前期最窄(1.18±0.04)。白鹤食物组成的变化与生境利用的变化趋势基本一致。白鹤在越冬前期主要利用藕塘,在越冬中期主要利用稻田和藕塘,在越冬后期对自然湿地的利用程度增加。越冬期不同阶段食物资源丰富度的变化可能导致了白鹤食物组成的变化。本研究有助于深入解析白鹤的食物组成及其影响因素,为白鹤保护政策的制定提供科学依据。

摘要:肠道菌群与动物营养代谢、机体健康、免疫等方面紧密相关,同时也可以间接反映物种的环境适应能力。2017年獐(Hydropotes inermis)的足迹在东北地区重新出现,初步探究其种群扩散、恢复的原因,并进一步为有效扩大獐在我国的分布,于2021年冬季通过无损伤取样法在辽宁省东南部四个地区采集獐新鲜粪便样本,采用高通量测序技术对粪便DNA中细菌16Sr RNA的V3-V4高变区进行扩增,对獐肠道菌群的组成及多样性进行分析。结果显示:厚壁菌门(Firmicute)和拟杆菌门(Bacteroidete)是獐肠道中的优势菌门,变形菌门(Proteobacteria,30.40%)和大肠杆菌志贺菌属(Escherichia_Shigella,28.48%)仅在沙尖子(SJZ)地区的相对丰度较大,而在其它三个地区中丰度分别不到2%和0.1%。四个地区獐的肠道微生物在丰富度上没有差异(ACE和Chao1,P ＞ 0.05),而獐肠道菌群多样性比较中,沙尖子地区与其它三个地区存在显著差异(Shannon和Simpson,P ＜ 0.05)。NMDS分析和ANOSIM分析结果显示,沙尖子地区獐肠道菌群与其它三地区在组内结构相似,但组间存在着一定差异(R ＞ 0,P ＜ 0)。LDA直方图表明四个地区的獐肠道中存在显著差异的细菌菌属有18种,Anaerobutyricum菌属在下露河地区獐的肠道中被显著富集,沙尖子地区中对组间差异影响最大的是近芽孢杆菌属(Peribacillus)。通过对东北地区分布的獐肠道菌群的分析,初步了解獐在寒冷地区生存的肠道菌群的适应机制,揭示獐体内的潜在致病菌和通过消化粗纤维来获取能量的方式,为进一步探究东北地区獐肠道微生物生理生态适应提供基础资料。建议通过一定措施保护或恢复辽宁省东南部地区獐的食物来源,提升獐适宜生境内的生物多样性水平,从而在一定程度上有效保护该种群。

摘要:泄放生态流量是修复小水电坝下减水河段生态系统的重要手段。大型底栖动物对环境变化敏感,是水生生态系统修复效果的重要指示生物类群。2021年,在重庆市巴南区一品河、五布河上共选择8座典型小水电,调查减水河段前端浅滩(评估点)的流量、河流生境、水质、底栖动物,并与近自然河段浅滩(参照点)对比,以评价生态流量泄放后减水河段的生态修复效果,探究影响底栖动物群落恢复的生态机制。结果显示:只有1座小水电的泄放量完全达到设计值。未达标泄放量的达成度平均值为41.0%。评估点河道湿润率平均值为47.6%。评估点和参照点的水质并无明显差异。底栖动物密度、大多数评估点的水生昆虫生物量和丰富度指数均显著低于参照点,平均值分别为参照点的25.8%、24.5%、43.2%。Shannon-Wiener多样性指数、Pielou指数与参照点无显著差异。评估点底栖动物以EPT昆虫(蜉蝣目、襀翅目、毛翅目昆虫)为优势,功能摄食类群以收集者和刮食者为优势,与参照点一致,但评估点各功能摄食类群密度普遍显著低于参照点。评估点底栖动物密度、丰富度、EPT昆虫密度与河道湿润率呈显著线性正相关。研究表明:泄放生态流量后,小水电近坝浅滩生境水质、底栖动物群落多样性、群落结构、功能摄食类群等与参照点无显著差异。底栖动物密度、水生昆虫生物量和丰富度、EPT昆虫密度等指标的恢复效果并不显著。减水河段的生态修复效果整体尚未达到预期。泄放量不足是阻碍底栖动物群落恢复的重要原因。

摘要:蓝水和绿水是淡水资源循环的两个组成部分,反映了人类活动和生态系统可利用水资源,用来评估区域水资源的安全状况,优化区域水资源管理。然而,目前对于同时揭示蓝绿水资源安全之间潜在联系的空间规律的研究还较为缺乏。地处西北内陆干旱区的黑河中游的生态环境保护和社会经济发展之间的用水矛盾日益加剧,导致水资源供需关系渐趋紧张,影响区域可持续发展。以黑河中游为研究区,采取多源地理数据,基于SWAT模型分析了黑河中游2000-2020年期间子流域尺度上蓝水和绿水资源的可用性,进而结合用水需求,定量评估了蓝水资源和绿水资源安全的时空变化。结果表明:(1)率定期和验证期R²与NSE均 ＞ 0.7,说明观测径流与模拟径流之间一致性较好,构建的SWAT模型在蓝绿水安全研究中较为可靠。(2)黑河中游的年平均绿水资源量是蓝水资源量的4倍,是该地区的主要水资源。从空间分布来看,蓝绿水资源的空间分布具有较大的差异性,蓝水资源大多分布于南部林草地和干流两侧的农田灌区,而绿水从南部向北部呈现递减趋势(2)由于水资源供给和需求的空间不匹配,蓝水资源的安全性较低,不安全地区位于中部农田集中区,而绿水资源安全性较高且整体较为稳定,空间差异不大。研究结果可为区域水资源持续管理提供参考。

摘要:大渡河是长江上游重要支流,水电资源丰富,流域内现存大量特有物种和珍惜物种,具有较高的生态及经济价值。生态流量是保障河道生态环境不退化、维持河道健康的重要指标,开展对大渡河生态流量的计算,对大渡河水生态环境保护和水资源合理利用具有重要意义。当前对生态流量的研究众多,本文基于大渡河中下游2008-2017年天然来水情况,分别选取水文学方法中的Tennant法、改进Tennant法,水力学法中的湿周法,以及鱼类生境适宜度法,提出了水文-水力学-水生态的结合法(下称结合法)。将结合法计算的生态流量与多年实测流量对比,确定需要进行生态补水的月份,并根据水利部印发的第四批重点河湖生态流量保障目标对大渡河生态流量进行满足程度分析。研究结果表明:结合法考虑了水文学、水力学以及不同月份鱼类繁殖的需求,满足年内不同时段河道生态需求。大渡河中下游泸定站2-4月、沙湾站2月的来流量无法满足生态需水,应进行生态补水,使河道流量满足鱼类繁殖要求。与水利部制定的大渡河生态流量保障目标相比,本文计算的生态流量在鱼类繁殖期高于保障目标,在非鱼类繁殖期低于保障目标。本文提出的结合法考虑了河道生态需水的年内差异,且计算方法简便,实用性较强,大渡河生态流量的计算能够为年内生态补水提供科学依据。

摘要:黄河流域作为中国人口与产业集聚区,其水资源短缺、生态退化、环境污染等问题严重,研究该区域的人地关系对于推进生态保护和高质量发展国家战略具有重要意义。然而面向国土空间规划、生态环境网格化治理等现实需求,目前黄河流域人地关系还缺乏精细栅格尺度研究。使用人类足迹(HF)和生态系统质量指数(EQI)作为人地系统的代理变量,基于Sen+MK趋势检验识别了2000-2020年1km×1km栅格尺度下黄河流域人类活动和生态系统质量时空演化特征,运用四象限图解法量化了两者协调与冲突关系,基于多种回归模型解析了黄河流域人类活动对生态系统质量的影响程度和时空异质性。结果表明,2000-2020年黄河流域EQI和HF整体均呈上升趋势,其中显著上升区域前者占比64.2%,后者占比49.2%。黄河流域人地关系整体呈现协调演化态势,人地协调演化区主要分布在黄土高原、太行山西麓和宁夏沿黄等地区;人地冲突区域仅占7.7%,主要分布在城镇化快速推进地区和上游生态脆弱区。在控制了气温、降水、日照、海拔等自然因子后,HF对EQI仍有显著负向影响,整体看HF每增加1%,EQI将下降0.067%。但这种影响存在时空异质性,人类活动对黄河流域中下游EQI的负向影响更加显著,20年间整个流域的HF对EQI的负向影响呈现缓慢增加态势。为栅格尺度的人地关系研究提供了新的方法论,研究结果为黄河流域人与自然和谐共生的政策制定提供决策支持。

摘要:生态管理分区是实现生态系统有效管理的重要途径,是生态保护和管理的前提基础,对改善区域生态系统结构,实现生态文明建设,提升人类福祉具有重要意义。以黄河流域县域为基本研究单元,通过测算2020年粮食生产、产水、固碳、土壤保持、生境质量以及休闲娱乐等6种典型生态系统服务供给和需求,进一步融合马斯洛需求层次理论对生态系统服务供需进行分层,最终利用象限法和耦合协调度模型划定黄河流域生态管理分区。研究结果表明:(1)2020年黄河流域六种生态系统服务的供需格局差异明显,生态系统服务供给在空间上呈现"南高北低"的分布格局,需求则呈现"东高西低"的分布格局,供需分布格局与区域生态用地以及人类活动有着密切关系。(2)综合生态系统服务供需受到人类对不同类型生态系统服务需求的差异性和层次性的影响,综合供给高值区分布在黄河流域南部生态本底较好的区县,综合需求高值区分布在郑州、西安、济南等核心城市及周边区县。(3)将黄河流域划分划定为五类生态管理分区:A生态潜力型分区,需要挖掘生态系统服务潜力,提高生态系统服务利用效率。B生态改善型分区,需要提高生态系统服务供给能力,改善生态环境质量。C生态保护型分区,需要加强生态保护和恢复,减少外来干扰。D生态调节型分区,需要维护生态环境,调整农业产业结构以实现环境、社会、经济和生态效益的统一。E生态协调型分区,需要平衡生态系统服务供需关系,协调经济社会发展和生态保护。研究结果可为黄河流域国土空间优化和生态系统服务管理与保护提供参考。

摘要:国家公园是国家生态安全屏障,面对生态系统服务退化与人类福祉提升的供需矛盾日益凸显的现实困境,明晰国家公园生态系统服务与人类福祉的耦合协调关系是国家公园科学管理的基础,也是可持续发展的内在需求。以祁连山国家公园为例,基于土地利用、统计年鉴和农牧户问卷调查数据,利用耦合协调模型,分析了国家公园试点建设过程中生态系统服务与农牧户福祉的耦合协调关系。结果表明:(1)国家公园建设的推进,提升了生态系统服务价值,主要贡献来源于冰川;空间上表现为能值聚集特征,高值区成片分布,低值区主要分布在西北区域。(2)农牧户福祉水平不断提升,主要体现在基本物质需求上,空间上呈现为"中间低东西高"的分异格局。(3)生态系统服务与农牧户福祉的耦合协调性有失衡趋势,主要表现为中度协调区面积下降,磨合区面积增加,超过三分之二的区域处于生态系统服务滞后于福祉发展水平;空间上,体现为严重失调区集中分布,磨合区逐渐成片,中度协调区逐步破碎化。

摘要:城市绿地是城市生物多样性的热点区域和居民主要的休闲游憩场所,掌握其声景时空变化特征及其影响因素,对于生物多样性保护与声景营造具有重要意义。前期的声景研究多聚焦于森林、自然保护区等自然植被区域的声景特征及其差异分析。然而,城市绿地内部存在的人为干扰可能会导致其呈现出不同于自然植被的声景时空特征,对于城市强干扰环境下不同植被类型的声景特征及其驱动机制研究还比较薄弱。选取广州白云山景区次生林、人工林和疏林草地3种不同植被类型,开展了为期28d的声景监测,基于6种声景指数和声景功率揭示绿地声景的时空变化特征,并利用随机森林模型和冗余分析研究环境因素和人为干扰对于声景时空格局的影响。结果表明:声学复杂度指数(ACI)的变化规律显著反映了鸟类的黎明(6:00-8:00)合唱现象,声学信号强度从人工林、次生林到疏林草地依次降低,表明适当的人为干扰提高了鸟类发声强度,过度的人为干扰限制鸟类发声;归一化差异声景指数(NDSI)显示了次生林和人工林的白天声景以生物声为主,疏林草地是人工声占主导地位;不同绿地的主导发声频段及其影响因素具有明显差异,次生林以中频生物声(4-8kHz)为主,主要受海拔(ALT)、灌木丰富度(SR)和树高多样性(THD)的正向影响;人工林多为低频生物声(2-4kHz)和高频生物声(8-11kHz)声音,其声景功率与坡度(SLO)正相关,与到硬化小道距离(DHP)负相关;疏林草地人工声(1-2kHz)较多,到硬化干道距离(DHMR)、到硬化小道距离(DHP)和非硬化小道距离(DNHP)均对其具有正向影响。研究揭示了不同植被类型的声景时空特征及其主要影响因素,为城市绿地健康声景设计和生物多样性保护提供科学参考。

摘要:建设长江流域绿色发展示范带是美丽中国建设的重大任务,开展城市绿色发展评估和障碍影响识别有助于推动长江流域绿色发展。构建了以水为纽带、体现"三水"统筹的长江流域城市绿色发展指标体系,基于CRITIC-熵权、TOPSIS、障碍度模型和系统聚类等综合评价方法,对流域内63个重点城市2012-2021年的绿色发展和障碍影响进行评估。结果表明:(1)共抓大保护以来长江流域城市绿色发展进程明显加快;(2)经济规模、生产率、环境效率对城市绿色发展的阻碍明显减小,产业结构重化工化、农业面源污染的阻碍更加突显,多数城市绿色发展都面临水资源开发程度高和经济社会用水效率低的障碍;(3)生态阻力型城市应重点加强水生态环境安全管理,降低资源开发强度,执行更严格的管控制度;经济阻力型城市应重点发展零污染产业,建立健全生态产品价值实现机制;效率阻力型城市应强化水资源刚性约束,推动工农业生态循环发展,大幅提高资源环境效率;生态-经济阻力型城市应率先推动涉水产业绿色改造和优化升级,提升市场竞争优势,同时加强涉水产业环境风险管理;混合阻力型城市应重点依靠创新驱动推动产业转型升级和资源环境效率提升,同时统筹好"三水"关系。

摘要:城市边缘区是城乡之间的过渡区域,具有人地关系复杂、城乡冲突尖锐的特征,其生态系统服务(Ecosystem Services,ESs)功能呈现权衡或协同的复杂相互作用。研究城市边缘区ESs的相互关系、基于功能协调目的对其进行优化,对于缓解人地关系矛盾、实现乡村振兴和促进区域可持续发展具有重要意义。以苏州市为例,在识别城市边缘区基础上,选取粮食供给、产水量、碳储存、土壤保持、生境质量、水质净化、文化服务7种关键ESs进行评估,结合Spearman相关性分析和自组织网络方法探究ESs权衡协同关系及其时空演变特征,最后对城市边缘区进行分类及提出优化策略。结果表明:1) 苏州市918个村庄被识别为城市边缘区;2) 生境质量与粮食供给存在极显著的权衡关系 (R_(xy) = -0.77),生境质量与文化服务存在极显著的协同关系 (R_(xy) = 0.95),2010-2022年间ESs间的关系以权衡效应为主,协同效应较少,整体权衡关系呈减弱趋势;3) 根据聚类分析结果,可将研究区分为5类生态系统服务簇,分别为生态服务协调簇、生态服务失调簇、生态保育簇、生态游憩休闲簇以及生态风险加剧簇;4) 提出了促进城市边缘区ESs协调,有助于自然-经济-社会复合生态系统可持续发展的优化策略。

摘要:为探究刺槐人工林根际和非根际土壤微生物元素利用效率的季节差异及其影响因素,在黄土高原选取3个季节(春季、夏季、秋季)人工林根际和非根际土壤为研究对象,测定土壤理化性质、微生物生物量和酶活性等指标,计算化学计量失衡、矢量特征及元素利用效率。结果表明,季节动态显著影响化学计量失衡,根际和非根际C ∶ N失衡在季节上均表现为先增加后降低的趋势,而C ∶ P和N ∶ P失衡则相反。矢量长度和矢量角度的变化表明根际与非根际土壤微生物均在夏季受到较强的碳、氮限制,而在春、秋季受到较强的磷限制。季节动态对微生物元素利用效率有显著影响,其中碳利用效率在夏季最低,而氮、磷利用效率在夏季最高。偏最小二乘路径模型结果表明,根际和非根际土壤微生物均通过矢量特征和胞外酶活性间接地影响元素利用效率,而非根际土壤微生物化学计量失衡对元素利用效率有直接影响。研究结果有助于深入理解人工林根际和非根际土壤微生物的养分利用机制,为生态脆弱地区的人工林管理提供理论依据。

摘要:为明确砂田表层土壤养分对连作的响应规律,深入揭示砂田性能逐年退化机理,文章基于国内外已发表的16篇相关文献的586组有效数据,借助Meta-analysis方法进行整合定量研究,定量分析覆砂1-3年农田与其他连作年限砂田(4-6年、7-9年、10-12年、13-15年、16-20年)在表层土壤水分状况(SWC)、养分特性(有机质SOM、全氮TN、全磷TP、全钾TK、碱解氮AN、速效磷AP、速效钾AK、全盐TSS)和酸碱环境(pH)方面的差异效应,系统阐释砂田表层土壤养分特性逐年变异的发生路径及驱动因素,进而综合评估其肥力水平。结果表明:伴随种植年限的增加,砂田表层土壤水分储量和养分强度整体呈现下降态势(P ＜ 0.05),4-20年的土壤SWC、SOM、TN、TP、TK、AN、AP、AK含量分别较1-3年减少39.06%、14.21%、14.96%、10.06%、8.20%、15.87%、37.01%、18.60%(P ＜ 0.05)。表层土壤SOM、TN、TP、TK、AN、AP、AK主要于10-12年开始大幅流失(P ＜ 0.05),而4-6年土壤SOM、TP、TK、AK含量的相对变化则不显著(P ＞ 0.05)。砂田在耕作12年内具有显著压盐效果,12年以后的表层土壤TSS含量则开始呈现逐年增加的发展趋向(P ＜ 0.05),其土壤pH整体增加1.29%(P ＜ 0.05)。连作年限是砂田表层土壤TN、TP和AK变异的关键因子;SWC则为土壤SOM、AP和TSS演化的主导要素。总体而言,砂田在连作10年左右即可出现明显的养分亏缺状态。因此,亟需提出科学合理的农田管理措施,以有效提升退化砂田的土壤肥力水平。

摘要:积雪是影响草原春季土壤水分的重要因素,积雪量主要受降雪量和积雪再分配影响。然而,很少有研究探讨放牧对积雪量及融雪后土壤水分的潜在影响。研究不同放牧强度对典型草原积雪量及春季融雪后土壤水分的影响及机制,为草原的合理利用与优化管理提供科学依据。基于锡林郭勒典型草原长期控制放牧试验平台,于2016年和2017年,对禁牧(G0)、轻度放牧(G0.75)、中度放牧(G1.50)、重度放牧(G2.25)、极重度放牧(G3.00)等5种放牧处理下的植被、积雪量和土壤水分进行测定。结果表明,随着放牧强度的增加,积雪量逐渐减少,并且2016年的平均积雪量比2017年高57.63%。具体而言,与禁牧处理相比,极重度放牧使2016年和2017年的积雪量减少了75.20%和74.53%。随着放牧强度的增加,春季土壤水分呈逐渐减少的趋势。2016年和2017年禁牧处理的春季土壤水分(0-40 cm)为14.91%和10.70%,是极重度放牧处理的1.5倍和1.4倍。土壤水分与植被特征(地上生物量和植被高度)和积雪(积雪量和积雪深度)呈显著正相关(P ＜ 0.05)。相比底层土壤,表层土壤(0-5 cm)水分对放牧的响应更敏感。结构方程模型结果显示,降雪量、植被和积雪对春季土壤水分具有显著的正作用。放牧通过去除植被,对草原积雪量和春季土壤水分有负作用。因此,为了获得更多的积雪量和春季土壤水分,土地管理者应考虑降低放牧强度或保留部分地块不放牧。

摘要:河流湿地是非常重要的湿地类型,其中河流湿地土壤能够有效维持河流湿地生态系统的稳定性。土壤碳氮磷是支撑湿地土壤质量和植被生长的关键营养元素,利用高光谱遥感数据对其进行估算对实现湿地土壤养分信息的快速和准确检测具有重要意义。土壤粒径作为土壤最重要的属性之一,对土壤样本的光谱反射率有着重要影响,并且是影响土壤结构、阳离子交换能力、植物养分可用性等的重要因素。以陕西黄河湿地省级自然保护区为研究区,于2022年 8-9 月采集477份湿地表层土壤样本,经过室内过筛处理后得到1.0 mm、0.3 mm、0.2 mm、0.1 mm四种不同粒径的土壤样本。基于原始光谱数据及一阶微分转换光谱数据对土壤碳、氮、磷含量建立不同粒径的偏最小二乘回归、随机森林、高斯过程回归3种预测模型,比较建模R²以及RMSR选择最优模型,并筛选敏感波段构建模型进行评价。研究结果显示: (1) 光谱反射率数值随土壤粒径的减小而增大,0.1 mm粒径的预测模型相比于其他粒径始终有着更好的精度; (2) 基于一阶微分光谱建立的土壤有机碳、全氮、全磷含量估算模型均具有更高的精度; (3) 基于敏感波段建立的偏最小二乘回归模型,建模R²范围0.62-0.98,验证R²范围0.36-0.94,相比其他模型具有更优秀更稳定的反演效果。研究结果表明通过控制土壤粒径建立土壤碳、氮、磷含量的估算模型是可行的,选择合适的粒径大小能够提高反演模型估算精度。而偏最小二乘回归作为具有较高精度的反演模型可以帮助提高模型的稳定性和预测能力,从而更准确地估算土壤中的碳、氮、磷含量。研究结果为基于高光谱遥感的不同粒径处理的湿地表层土壤碳、氮、磷定量反演提供坚实的理论支撑与技术支持。

摘要:为探究灌丛引入对荒漠草原土壤有机碳稳定性的影响,选取近40年的典型草原-灌丛镶嵌体(荒漠草地,草地边缘,灌丛边缘、灌丛地)为研究对象,开展荒漠草原向灌丛人为转变过程野外原位观测结合室内培养的土壤有机碳矿化及其对降水变化(+40%、+20%、CK、-20%、-40%)的响应特征研究,主要结果如下:荒漠草原人为灌丛转变的过程中土壤有机碳、全氮和全磷含量显著降低;土壤有机碳累积矿化量、碳矿化速率 、碳矿化及微生物代谢熵均随着转变过程呈上升趋势,且灌丛地较荒漠草地分别增加了26.6%、27%、25.8%和26.8%;土壤潜在可矿化有机碳量随转变波动上升,灌丛地显著高出荒漠草地31.55%;转变样地在不同降水梯度下土壤有机碳矿化速率呈下降趋势,但灌丛地、灌丛边缘土壤有机碳矿化始终高于荒漠草地和草地边缘地,其中灌丛地与灌丛边缘有机碳矿化对降水降低响应更加敏感和积极,结果表明荒漠草原向灌丛转变过程增强了土壤有机碳微生物矿化的同时,还提高了其应对干旱的能力,这种能力或许是以更高的微生物代谢熵和二氧化碳通量为代价。

摘要:沙化问题是影响草原地区生产与牧民生活的重要环境问题。草原作为重要碳库和养分库,沙化过程可能会对其土壤碳、氮库产生重要影响。为探讨沙化过程对高寒草地土壤碳、氮储量的影响,采用空间序列代替时间演替的方法研究了藏北高原高寒草地沙化过程中驱动土壤碳、氮储量变化的因素。研究发现:(1)轻度、中度和重度沙化阶段土壤总碳、全氮储量无变化,而极重度沙化阶段碳氮流失严重(分别下降69%和55%,P ＜ 0.05)。(2)群落地上生物量随沙化程度加重逐渐降低,重度和极重度沙化草地根系生物量显著下降(分别下降47%和99%,P ＜ 0.05)。土壤容重、砾石含量随沙化程度加重呈逐渐增加趋势,而总碳、全氮含量和含水量逐渐下降,说明沙化过程导致土壤粗粒化和贫瘠化。(3)进一步分析发现,影响土壤总碳储量的因子中排前三位依次是土壤砾石含量、土壤含水量和植物地上生物量,影响土壤氮储量的因子依次是土壤砾石含量、含水量和土壤微生物丰度。综合这些研究结果,沙化过程植物群落生产力的改变对土壤碳、氮影响较小,主要受土壤砾石含量与含水量等因子驱动。沙化过程中土壤碳、氮储量存在转化阈值(重度到极重度沙化阶段),故潜在沙化高寒草地的早期防护有利于土壤碳汇的维持。

摘要:黄土高原不同小流域由于环境特点和植被恢复方式的不同,导致其生态效益存在地带性差异。为了研究不同环境和植被恢复方式下土壤理化性质的差异性及影响机制,选取黄土高原两个小流域不同植被恢复方式(油松人工林、侧柏人工林和自然恢复对照)作为研究对象,对比分析植被恢复方式和环境特点对土壤养分储量和水分状况,以及植被生长状态等生态恢复效益的影响和贡献。结果表明:(1)吉县自然恢复下全氮含量最高,均值为0.79g/kg;有机碳均值含量表现为定西油松最高,吉县对照次之,其均值分别是16.91g/kg,13.46g/kg;全磷含量和全钾含量最高的是吉县油松样地和定西的侧柏样地,其均值为2.40g/kg和23.43g/kg。(2)土壤速效氮、速效磷、速效钾的含量,吉县的油松样地、侧柏样地和自然对照样地分别高于定西2.89%,81.03%和7.49%。(3)基于主成分分析(PCA)和方差分解(VP)结果,在不同小流域影响土壤养分和水分含量的主要因素有所差异。其中吉县和定西小流域影响土壤养分的主要因素分别为土壤物理性质和植被属性,解释度分别为79.92%、55.3%;而土壤含水量主要受降水量和土壤-植被共同影响,其解释度分别为87.06%、43.53%。综上结果表明,多雨条件的吉县地区植被适合自然恢复,而相对干旱的定西地区植被则适合人工恢复。考虑黄土高原植被恢复的人工和自然恢复方式,结果证明不同小流域的降水量与土壤含水量等环境特点影响植被生长状态和植被恢复的生态效益,可为因地制宜的科学植被恢复策略提供数据和理论支持。

摘要:低甲烷排放转基因水稻是实现水稻低碳生产的理想材料。土壤微生物驱动了稻田甲烷的产生,低甲烷排放转基因水稻土壤微生物群落组成的变化不仅影响稻田甲烷排放,也关系到土壤微生态系统的稳定性。通过对细菌16S rRNA基因、真菌ITS基因的高通量测序及mcrA、nifH、amoA和nirS等功能基因的荧光定量PCR,分析了低甲烷排放转基因水稻(86R27-3)与野生型水稻(MH86)土壤微生物群落间的差异。结果显示:稻田土壤细菌群落的α-多样性指数在86R27-3与MH86间无明显差异,且仅在水稻分蘖期86R27-3的土壤真菌群落多样性指数Shannon、Simpson及均匀度指数Pielou_e显著高于MH86 (P ＜ 0.05);β-多样性分析表明土壤细菌或真菌群落组成在86R27-3与MH86间均没有显著差异;但在水稻齐穗期:86R27-3土壤的放线菌门(Actinobacteria)、罗泽真菌门(Rozellomycota)的相对丰度显著高于MH86 (P ＜ 0.05),而酸杆菌门(Acidibacteria)、子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度显著低于MH86 (P ＜ 0.05);土壤微生物群落功能预测显示,86R27-3土壤氮、硫和锰代谢细菌功能群丰度显著低于MH86 (P ＜ 0.05),如分蘖期的土壤硝酸盐还原、硝酸盐呼吸、硫代硫酸盐呼吸及硫呼吸,齐穗期和成熟期的好氧亚硝酸盐氧化及成熟期的锰氧化等;与MH86相比,86R27-3的土壤真菌功能群丰度有减有增,如在水稻不同生育期内的其未定义腐生物银耳目、嗜热囊菌科、镰刀菌属及韦斯特氏菌功能群丰度显著降低(P ＜ 0.05),而其分蘖期的动物内共生体腐生生物毕赤酵母属和未定义腐生物马勃科功能群丰度显著提高(P ＜ 0.05)。定量PCR分析表明86R27-3土壤中的产甲烷细菌mcrA基因丰度显著低于MH86 (P ＜ 0.05),同时,土壤固氮菌nifH基因、氨氧化细菌amoA基因及反硝化细菌nirS基因的丰度在86R27-3土壤中也显著降低(P ＜ 0.05)。综上所述,低甲烷排放转基因水稻(86R27-3)对土壤细菌或真菌的群落组成没有影响,但可引起主要细菌或真菌种类的相对丰度及某些细菌或真菌功能群丰度发生变化,并显著降低了稻田土壤微生物功能基因丰度。

摘要:目前尚不清楚地表臭氧(O₃)污染下植物、土壤和微生物之间的直接或间接相互作用对森林地上和地下固碳功能的影响。采用开顶式气室装置和结构方程模型,研究4种O₃浓度下欧美杨107(Populus euramericana cv. '74/76’)的光合性状、叶和细根生化性状、土壤理化因子和土壤微生物群落特征对地上和地下生物量降低的直接和间接效应。结果表明,O₃浓度升高(86 nmol/mol)分别导致杨树地上、地下和总生物量相比对照分别下降16%、11%和15%,对地上生物量降低的影响大于地下生物量。结构方程模型发现光合速率、叶淀粉和叶非结构性碳水化合物对地上生物量有直接的影响;表明O₃主要通过影响植物的光合生理代谢过程对地上生物量积累产生直接作用。O₃对地下生物量的影响是通过直接影响叶氮和土壤总碳,叶氮再影响叶淀粉从而间接影响地下生物量。土壤pH、总碳和土壤微生物(细菌和真菌群落)对地上产生直接效应,且O₃对真菌群落的影响效应大于细菌群落,表明植物通过地下过程对O₃的响应可直接反馈作用于生物量的积累和分配过程。本研究通过解析植物、土壤和微生物之间的直接或间接相互作用为评估O₃污染对杨树人工林地上和地下固碳功能的影响提供科学依据。

摘要:秸秆还田对稻田土壤NH₃挥发可产生影响,但相关排放变化规律和调控机制有待系统研究。以南粳46水稻品种为材料,太湖地区典型单季稻田原状土为研究对象,利用连续气流封闭法监测三种秸秆(水稻秸秆:RS;小麦秸秆:WS;玉米秸秆:MS)两种添加量(W_秸秆:W_土=0.5%、0.8%)下水稻各生长期NH₃挥发通量、土壤理化因子及水稻产量;进而结合分子生物学技术,将环境因子与氮循环相关的功能微生物丰度进行耦合,揭示NH₃挥发对不同种类秸秆和不同添加量的响应机制并解析关键因子,从而筛选出稻田生态系统氨减排效果最佳的秸秆还田种类及施用量。试验结果表明,秸秆种类及秸秆种类与其施用量交互作用对稻田土壤NH₃挥发均产生显著影响,总体来看,与CK相比,施加秸秆处理NH₃挥发变化幅度为-33.2%-27.3%。不同秸秆种类对稻田土壤NH₃挥发影响不同,低添加量下,与CK相比,RS与WS施用对NH₃挥发量均无显著影响,而MS施用显著增加NH₃挥发量21.1%;高添加量下,RS施用显著降低NH₃挥发量33.2%。不同秸秆施加量对稻田土壤NH₃挥发影响亦不同,RS和MS处理下稻田NH₃挥发量随施用量的增加分别降低31.2%和32.8%,而WS处理则呈现相反规律;不同秸秆种类及不同施加量交互作用下RS-0.8处理显著降低稻田土壤NH₃挥发33.2%。田面水pH、总氮(TN)浓度、土壤微生物量碳含量(MBC)、土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落丰度是导致不同秸秆种类和用量下稻田土壤NH₃挥发产生差异的主要影响因素;RS-0.8处理相较于其他处理显著增加土壤AOA、AOB群落丰度并显著降低田面水TN含量,综合效应下显著减少稻田NH₃挥发量33.2%,并显著增加水稻产量22.9%。因此,综合稻田NH₃挥发总量和水稻产量,秸秆施用水稻种植体系中水稻(RS)秸秆以0.8%施用量模式下减排增产效果最佳。

摘要:人类活动强度(Human Activity Intensity,HAI)是表征人类活动对自然环境作用程度的客观指标,植被作为生态环境变化的综合指示器,对人类活动变化十分敏感,深入探究HAI与NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数)时空分异及其关联性,对维稳自然环境、合理控制人类活动以及协调人地关系具有重要意义。以黄土高原为研究区域,使用夜间灯光、人口密度及土地利用数据表征人类活动强度,分析2000-2020年HAI与NDVI的时空分及其关联性。结果显示:(1)2000-2020年黄土高原HAI整体变化较缓(年均速为1.39%),空间呈现"七点一圈一带"的分布格局,呼包鄂榆及晋中城市群HAI强度变化较频繁,高强度区向西北方向呈集中分布态势。(2)2000-2013年NDVI增速较快(2.11%/a),2014-2020年增速放缓至0.82%,整体呈现东南高西北低分布,高植被覆盖区域向西北移动且多方向扩张。(3)HAI与NDVI相关性空间分异明显,且在关中、呼包鄂及晋中城市群呈空间聚集分布。人类活动对植被覆盖的作用具有双向性,高强度人类活动致使植被覆盖锐减,退耕还林等工程有效抑制植被退化,生态环境有所改善。研究结果可为精细量化人类活动强度、黄土高原未来国土空间规划及生态环境修复与维稳提供一定理论依据与参考。

摘要:为明确草本植物根系对喀斯特边坡浅层稳定性的影响规律,在重庆酉阳选取典型喀斯特坡地分上、中、下坡位种植沿阶草(Ophiopogon bodinieri H.)和拉巴豆(Dolichos lablab L.),并以裸地为对照,取样测定土壤性质和根系性状,利用无限边坡稳定分析模型计算边坡安全系数,通过建立结构方程模型确定影响边坡稳定的关键根系性状。结果表明:(1)沿阶草和拉巴豆处理的边坡安全系数较对照分别提高了149.97%-179.96%和52.27%-75.53%,二者提高效果最优的坡位分别是下坡和上坡;(2)两种草处理的土壤粘聚力是对照的1.97-5.11倍,沿阶草的根质量密度显著大于拉巴豆,是拉巴豆的2.78-5.99倍;(3)土壤粘聚力与边坡安全系数相关性最强,二者呈对数函数关系,结构方程模型表明根质量密度是影响边坡稳定的关键根系性状。研究认为喀斯特坡地上坡宜选择直根系草本植物,而下坡宜选择须根系草本植物,且根系质量密度大的植物有利于边坡稳定。本研究可为科学应用草本植物解决喀斯特坡地边坡失稳提供理论依据。

摘要:植被固碳能力是陆地生态系统碳汇的基础,可通过净生态系统生产力(NEP)这一重要指标来反映。估算植被固碳能力是生态学和地表生态系统研究领域的共同科学问题,揭示其变化特征及其因素影响对于区域生态系统具有重要意义。以京津风沙源治理区为研究区,估算了2000-2020年京津风沙源治理区NEP,并利用趋势分析法和稳定性分析法等方法分析其时空变化特征,并利用地理探测器探究了影响NEP的自然因素与人类活动因素。结果显示:(1)2020年,京津风沙源治理区的NEP均值为110.09 gC m^-2a^-1,碳汇区面积约为3.591×10⁵ km²,占总面积的78.80%;(2)2000-2020年,京津风沙源治理区多年平均NEP为77.54 gC m^-2a^-1,年际变化率为4.118 gC m^-2a^-1,总体上呈上升趋势,研究区以NEP明显增加区为主,占比55.16%,主要分布在研究区南部,NEP呈下降趋势地区仅占比0.15%,主要分布在北部干旱草原沙地治理区,呈斑块状分布;(3)不同生态系统NEP从高到低依次为林地、农田和草地,林地固碳作用较强,未来林地固碳潜力较大,草地面积占研究区的70%,其总固碳量远超其他类型且呈增加趋势;(4)影响京津风沙源治理区NEP的主导因素为年降水量,其次,生态工程的实施也是NEP变化的重要影响因素,不同因素对京津风沙源治理区NEP的影响表现为双因子增强或非线性增强。围绕京津风沙源植被固碳能力估算以及影响因素的空间分异性,研究也在一定程度上提出了空间恢复的建议,以期为京津风沙源加强植被固碳能力以及生态修复等决策提供科学依据。

摘要:全球气候变化导致极端气候发生频率和强度增加,探究植被对极端气候的响应与适应是评估区域植被脆弱性和制定适应性经营策略的重要前提。以2008年中国南方极端冰冻事件为例,利用2003-2009年日光诱导叶绿素荧光(SIF)遥感数据提取植被物候,探讨了极端冰冻事件对不同植被类型物候的影响,并采用地理探测器分析各环境因子及其交互作用对植被物候变化的贡献度。结果表明:(1)极端冰冻事件导致植被生长季开始期(SOS)提前2.96 d、生长季结束期(EOS)推迟10.47 d和生长季长度(LOS)延长12.79 d,其中常绿阔叶林物候变化趋势最大,而落叶阔叶林物候变化趋势最小。(2)研究区水热条件的空间分异性影响了植被物候空间变化格局,如东南部水热条件充足区的物候变化趋势更明显,而西北部山区植被物候变化与整体变化趋势相反,即呈现SOS推迟和EOS提前趋势。(3)降水、气温、相对湿度、土壤类型和植被类型是影响植被物候的主导因子,其中气温和降水对植被EOS的解释力最高,分别为0.6522和0.5280。(4)各因子交互作用结果均表现为双因子增强或非线性增强效应,其中气候因子间的交互作用最强,而气候因子与土壤类型、植被类型、冰冻天数的交互效应次之。

摘要:关键种在群落结构、功能与稳定性方面具有重要作用,为探明不同放牧方式下高寒草甸植物群落关键种的变化特征及其影响因素,以青藏高原最主要的5种放牧方式(禁牧、非生长季放牧、传统放牧、生长季放牧和全年连续放牧)高寒草甸为对象,对群落特征、土壤理化特征和酶活性进行了系统研究,采用网络分析法和方差分解探究了不同放牧方式草地植物群落关键种变化特征及其影响因子,并利用优劣解距离法(TOPSIS)-多准则决策模型对不同放牧方式进行综合评价,以筛选最佳放牧方式,从而为高寒草甸科学管理及可持续利用供数据支撑。结果表明:(1)相较于全年连续放牧,禁牧、非生长季放牧、传统放牧及生长季放牧对禾本科、豆科、凋落物和杂类草生物量,群落地上和地下生物量,植物高度,禾本科盖度,多样性指数,土壤养分含量和土壤酶活性均有显著正效应。(2)禁牧样地的关键种为垂穗披碱草,非生长季放牧样地的关键种为冷地早熟禾、矮生嵩和赖草,传统放牧样地的关键种为赖草,生长季放牧样地的关键种为矮生嵩草,全年连续放牧样地的关键种为异针茅。其中,非生长季放牧样地植物群落物种间的关联性、互作强度、群落组织水平和稳定性均最高,而禁牧样地最低。(3)方差分解表明,土壤纤维素酶、脲酶和过氧化氢酶是影响高寒草甸植物群落关键种变化的最主要因素。(4)TOPSIS-多准则决策模型结果表明,非生长季放牧既能有效利用草地资源,又能维持较高的植物群落多样性和稳定性,是高寒草甸的理想放牧方式。研究结果对科学放牧管理制度的制定、草地生态系统稳定性与多功能性维持提供了科学数据支撑。

摘要:提高林业碳汇效率是缓解气候变化、实现碳中和的重要路径。客观评价我国林业碳汇效率及其时空演化特征,有助于加快国土空间绿化进程。采用三阶段超效率SBM-DEA模型对中国30个省(市、区)2008-2021年林业碳汇效率进行测度,并运用GML指数、Moran's I指数和空间马尔科夫链等方法对林业碳汇效率的变化规律及时空演化特征进行分析。研究发现:(1)中国林业碳汇效率总体水平不高,不同地区间差异明显;四大林区林业碳汇效率呈现"西南林区＞东北林区＞南方林区＞北方林区"的空间分异格局;剔除外部环境和随机误差的影响后,低效率地区呈现出"追赶"高效率地区的趋势。(2)林业碳汇效率变化呈上升趋势,其中GML指数最高的地区为东北林区、最低的为北方林区;技术进步对林业碳汇效率提升的贡献较大,不同地区对综合效率的依赖程度不同。(3)林业碳汇效率具有空间非均衡性,高效率地区与低效率地区间呈现"包围状"分布,且该特征在时间上保持稳定;2015年后林业碳汇效率存在显著空间正相关性,空间分布存在聚集效应;考虑空间滞后项的空间马尔可夫链结果表明,邻域类型对林业碳汇效率状态转移影响显著,空间分布上具有较强的近邻效应,呈现"高高趋同,低低趋同,高带动低,低抑制高"的空间演化特征。研究对提升生态系统碳汇能力与建设人与自然和谐共生的现代化具有重要现实意义。

摘要:群落构建是生态学研究中的论题之一,对湿地植物进行群落构建研究将会对湿地植物的修复与重建工作具有重要意义。为探究城市沿江湿地植物群落构建主要驱动力,以闽江福州段湿地为例,选取四个典型城市沿江湿地公园,基于系统发育结合功能性状的方法,测定其样地植物地上、地下功能性状与土壤因子,并且构建系统发育树、检测系统发育信号、并计算系统发育指数。结果表明:(1)土壤因子与植物功能性状在四个湿地间都具有显著差异,土壤电导率与比根长的变异性最大。土壤含水量与是影响植物性状变异的主要因素。(2)除叶全氮含量外,其余7个功能性状未检测出明显的系统发育信号,植物功能性状表现为趋同。(3)甘蔗湿地与乌龙江湿地的系统发育结构趋于发散,群落构建的主要驱动力为环境过滤。塔礁洲湿地与闽江河口湿地的系统发育结构表现为聚集,限制相似性为主要驱动因素。总体而言闽江福州段湿地植物群落构建过程由生态位理论主导,环境过滤和相似性限制为主要驱动因素,土壤含水量作为主要的环境筛选影响着闽江福州段湿地植物群落构建过程。不同生境下生态位分化的驱动因素不同,植物功能性状的种间种内变异反映了植物对环境异质性的响应机制。

摘要:为揭示盐胁迫下不同核桃基因型的适应机制及耐盐性差异,筛选耐盐性较强的种资资源,研究了盐胁迫下3种不同基因型核桃幼苗叶、根解剖结构和营养元素的变化。以北加州黑核桃(J1)、杂种核桃'中宁异’(J2)、'新新2号’核桃(J3)一年生实生幼苗为材料,在盆栽条件下进行NaCl胁迫(0、50、100、200 mmol/L),研究幼苗叶、根解剖结构和Na、K、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn含量的变化及其吸收、运输和分配特征。结果表明:盐胁迫下,J1的叶片、上表皮、下表皮、栅栏组织和海绵组织的厚度、根维管束直径下降;J2的叶片、上表皮、下表皮、栅栏组织、海绵组织和皮层的厚度、栅海比、组织紧密度、维管束和导管的直径、皮层厚度占径比随盐浓度的增加呈先增加后降低趋势;盐处理下,J3的叶片、下表皮、栅栏组织的厚度、栅海比、皮层厚度占径比下降。随盐浓度的增加,Na含量呈上升趋势,在200 mmol/L下大幅度增加,J1、J2、J3叶中Na增幅为412.00%、130.05%、577.08%;K、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn的吸收受到盐胁迫影响,K/Na、Ca/Na、Mg/Na降低,其中J2叶的K/Na、Mg/Na降幅最小,营养元素转运能力高于J1和J3。核桃幼苗通过加强根输导组织对K、Ca、Mg的选择性吸收和运输能力,维持叶片的基本结构与功能,从而抵御盐胁迫。主成分分析与隶属函数相结合得出耐盐强弱依次为杂种核桃'中宁异’ ＞ '新新2号’核桃 ＞ 北加州黑核桃。

摘要:秦巴山区地处我国南北气候、生物区系的交汇地带,具有十分重要的地理与生态价值,蕴藏着巨大的发展潜力。确定生态系统服务对植被覆盖变化的响应阈值是实现秦巴山区环境资源有效配置、管理政策科学制定以及生态效益最大化的重要前提。在分析秦巴山区产水、固碳、土壤保持和生境质量4项生态系统服务时空特征的基础上,综合运用聚类分析、方差分析和弹性分析对比不同植被类型和地形梯度下生态系统服务的异同进而分区计算植被覆盖变化的影响阈值。结果表明:(1)2000-2020年,产水、固碳、土壤保持和生境质量服务整体提升且均表现为东南高西北低的空间分布。(2)不同类型植被下,生态系统服务整体供应能力从大到小依次为林地、草地和农田。不同地形变化下,除生境质量呈持续增长态势外,其他3项服务均出现了先提高后衰减的非线性趋势。(3)植被覆盖度对生态系统服务有促进作用,但超过一定阈值后这种作用会逐渐减弱。植被覆盖影响阈值在林地、草地和农田区分别为 0.85、0.80和0.78;且该阈值随地形因子增加先增大后减小。本研究结果可以转变秦巴山区单纯依靠扩大森林面积提升生态系统服务供给的简单化生态保护模式,为构建分区管理、全面系统和动态平衡的生态可持续发展体系提供依据。

摘要:因生态位的高度重叠,森林更新早期草本植物同更新幼苗间存在着激烈的光能、养分及水分竞争,由此显著影响到森林更新过程。以山西省庞泉沟自然保护区蒙古栎更新幼苗为研究对象,设置4种草本竞争模式(无竞争、全竞争、地上竞争、地下竞争),2种土壤养分梯度(4 g/m²、32 g/m²),2种土壤养分分布模式(均质、异质),进行草本竞争盆栽试验。结果表明:1)草本竞争、土壤养分状况对幼苗更新均存在显著影响(P ＜ 0.05)。其中,幼苗各生长指标在无竞争、地下竞争处理间的差异,显著表明地下竞争效应的存在性,地上竞争效应同理。2)基于线性模型,对幼苗苗高、叶片总面积、叶片总生物量、三个细根亚径级根系表面积而言,草本竞争主效应的贡献率分别为80.66%、67.49%、49.39%、40.26%、59.09%、53.26%,同土壤养分浓度相比,草本竞争的森林更新效应更高;在土壤养分异质条件下,二者交互效应甚至显著大于土壤浓度主效应;草本竞争各组分分析结果表明地下竞争效应的贡献率始终处于主导地位。3)基于结构方程模型,揭示草本竞争森林更新效应及其内在组分的具体作用途径。在无竞争与全竞争处理下,幼苗更新潜力对光能吸收及养分吸收的标准化回归系数分别为0.61、0.46,表明草本竞争主要通过光能吸收影响幼苗的更新过程;草本竞争内在组分的群组分析中,地上竞争与地下竞争相应的标准化系数分别为0.31、0.74,表明后者是主要的作用途径。在定量评价草本竞争及其内在组分森林更新效应的基础上,深入探讨其作用机理,加深了人们对其在森林更新早期生态效应的认识,为森林更新实践提供理论指导。

摘要:草地植被能有效控制坡面侵蚀,然而不同草地植被类型及其冠层与根系对坡面侵蚀过程的调控作用尚缺乏系统研究。采用人工模拟降雨方法,定量研究了不同雨强下苜蓿与黑麦草冠层与根系对黄土坡面侵蚀过程、径流侵蚀动力及土壤抗侵蚀能力特征的影响。结果表明:与裸坡相比,苜蓿与黑麦草的平均减流效益分别为17.65%和9.80%,减沙效益分别为63.86%和69.88%。不同雨强下两种草被根系减流减沙的平均相对贡献均高于冠层,且根系减沙的相对贡献随雨强的增加而增大。草地植被主要通过削减坡面径流流速和增加坡面阻力的方式实现对降雨径流侵蚀动力的调控,草被根系对坡面径流的减速作用略大于冠层,但其增阻作用却明显小于冠层。黑麦草对坡面径流的减速增阻效益高于相同部位的苜蓿。坡面土壤侵蚀率与水流切应力的关系可用幂函数y=αx^β较好地拟合。幂函数系数α解释为单位水流切应力所引起的土壤侵蚀模数,可作为反映土壤抗侵蚀能力的指标。草被根系作用下的幂函数系数减幅远高于冠层,反映了其增强土壤抗侵蚀能力作用明显高于冠层,这主要源于草被根系结构对表层土壤性质的改善。须根系黑麦草强化土壤抗侵蚀能力优于直根系苜蓿。本研究揭示了草地植被调控坡面侵蚀过程是通过地上冠层与根系的共同作用达到同时调控侵蚀动力和土壤抗侵蚀能力实现的,草被根系对坡面侵蚀控制起主导作用,且以须根系草被对黄土坡面侵蚀的调控效果最佳。上述结果可为草地侵蚀过程研究及黄土高原草被建设与管理提供科学依据。

摘要:应用无人机近地面遥感技术估算草地生物量是目前较热门的方法,但构建的反演模型类型、变量、算法差异较大。通过在内蒙古锡林郭勒获取的无人机多光谱影像提取出波段反射率、植被指数等变量,与实际获取的地面样方调查数据结合,构建并对比了8种最常用的参数与非参数方法构建的草地地上生物量预测模型,评估不同模型的精度和建模变量,以期能够优化得到最佳预测模型。研究结果表明8种模型中参数模型精度相对较低,非参数模型具有更高精度;参数模型中多变量的广义线性模型优于线性、对数和指数这3个参数模型;非参数模型中K近邻、支持向量机、极端梯度提升和随机森林4种模型的决定系数R²都大于0.7,但随机森林模型相对更稳健,且模型变量数最少。建模变量中归一化植被指数和红波段反射率变量对生物量估算作用较大。综上,随机森林模型是较适用于内蒙古锡林郭勒地区草原无人机近地面遥感技术估算草地生物量的模型,然而在超参数调整、算法优化,以及植被多源变量筛选等方面还需要更深入的研究。

摘要:在全球气候变化影响下,中国西北部干旱半干旱荒漠区降水格局发生显著变化,表现为极端降水和干旱事件增多,对荒漠植物群落结构和功能的影响引发广泛关注。以毛乌素沙地典型荒漠灌草植被黑沙蒿群落为研究对象,利用人工遮雨装置进行小区降水控制,设置降水量(W-:减水30%,对照组W:自然降水,W+:增水30%)和降水间隔(对照组T:降水间隔5d,T++:降水间隔15d)的双因素完全随机控制实验,监测各降水处理下黑沙蒿群落物种组成和生产力。结果表明:(1)与降水间隔5d的对照组相比,降水间隔期的延长显著提高了灌木和杂草的重要值,而降低了禾草的重要值。(2)与对照组自然降水相比,降水量的增加提高了黑沙蒿植物群落的多样性。(3)降水量的增加或降水间隔的延长均可以提高黑沙蒿的地上初级生产力。延长降水间隔会增加深层土壤的含水量,这有助于黑沙蒿对土壤水分的利用进而促进其生产力积累并增强了其在群落中的优势度。

摘要:植物功能性状及性状间权衡关系对揭示植物生长策略、资源分配模式以及探讨其生理生态过程的内在机制具有重要意义,但针对雌雄异株植物功能性状对其生境响应的性别差异却鲜有报道。以雌雄异株植物黄柳当年生末端小枝为研究对象,从枝水平、叶水平比较雌雄植株功能性状及性状间权衡关系对风蚀环境响应的性别差异。结果显示:小枝水平上,对照环境下雌雄植株茎干重-总叶干重之间的权衡均倾向于总叶干重,风蚀环境下则倾向于茎干重,且雌株权衡值分别为雄株的4.3倍和3.7倍;雌雄植株茎干重-总叶面积的权衡在各生境下均偏向于茎干重,两性的权衡值差异不大。叶水平上,相同叶片干重下,风蚀对雄株叶片面积生长的抑制作用更显著;雌株叶片干重与叶柄干重呈等速生长关系,而雄株呈小于理论值1的异速生长关系,且在风蚀环境中,相同叶柄干重下,雌株叶片干重的累积速率比雄株快。研究表明,黄柳雌雄植株小枝各功能性状间的关系对风蚀环境具有不同的响应,雌株比雄株更倾向于将资源投资在光合器官生长中,且风蚀对雄株光合器官生长的抑制作用更显著。

摘要:耕地是一个典型的半自然、半人工复合生态系统,耕地生态系统服务已然成为耕地资源研究领域的热点和前沿。然而,耕地生态系统服务研究更多遵循"分布格局-生态过程-服务水平-人类福祉"单向级联逻辑,较少关注耕地系统中自然生态与人类社会的交互关系。基于以"资源单元、资源系统、使用者、治理系统"为主体的社会-生态系统一般分析框架,构建了社会-生态系统视角下的耕地生态系统服务分析框架,提出以"背景诊断-交互分析-机制揭示-治理路径"为脉络的耕地生态系统服务管理研究的理论逻辑与研究框架,有助于阐明耕地生态子系统与社会子系统交互过程中的生态系统服务供需和权衡关系及其与人类福祉的相互影响,揭示处于社会-生态系统中的以耕地生态系统服务为抓手的耕地生态系统演化与发展的因果机制、反馈机制,进而丰富耕地生态系统服务的人地关系理论,为促进耕地多功能保护、实现耕地资源可持续发展提供理论参考和实践借鉴。

摘要:耦合自然要素与人类活动的城市社会-生态系统正受到学者们越来越多的关注。然而,城市社会-生态系统研究主题的复杂性和研究方法的综合性使得该领域研究仍面临较大挑战,理论基础、分析框架与研究范式尚不统一。在梳理国内外已有研究基础上,对城市社会-生态系统的理论基础和分析框架进行了系统总结,并从脆弱性、韧性和适应性整合视角提出了开展城市社会-生态系统可持续性研究的分析框架和研究思路。能为我国城市社会-生态系统研究提供借鉴与启示。

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