摘要:

摘要:研究山区坡耕地动态演变与利用转型,对中国西南山区传统乡村的粮食安全和农业可持续发展具有一定指导意义。以三峡库区腹地草堂溪流域为研究对象,利用ArcGIS 10.2软件并结合Fragstats、土地利用转移矩阵等技术手段对坡耕地的演变和驱动机制进行分析。结果表明:(1)坡耕地面积持续减少,与1965年相比,2020年坡耕地面积减少8004.7 hm²,整体动态度达7.21%,随着社会经济的发展坡耕地动态演变更趋活跃;坡耕地面积随高程级、坡度级的增加而先增后减,随聚落距离的增加而迅速减少。(2)坡耕地LPI、MPS、AI呈减小的趋势,MNN不断增加;坡耕地规模减小、破碎化程度加剧,斑块连片集中化程度减弱。(3)坡耕地主要向果园、林地和草地等转换,坡耕地生产功能主要转换为生态经济功能和生态功能,部分转换为生活功能。(4)山区坡耕地动态演变和利用转型可以归纳为生态经济型、撂荒型和生态型3种模式,其演变主要受到自然、社会经济、政策等多种因素的共同作用。研究结果揭示了50多年来三峡库区坡耕地的动态演变及转型特征,对库区山区农村土地利用、乡村可持续发展以及人地关系的改善具有启示意义。

摘要:准确量化活性氮损失是农业生产消费系统氮管理的重要基础。以长江三角洲地区(长三角地区)为研究区,基于物质流分析法研究农业生产消费系统的氮损失特征,采用误差传播方程量化氮损失的不确定性,并采用多元回归分析对其传播机制进行分析。结果表明,2011-2020年,长三角地区农业生产消费系统活性氮损失总量由2011年的(1841.0±150.4) Gg/a上升至2013年的(1874.1±154.2) Gg/a,随后逐年下降至2020年的(1636.4±144.6) Gg/a。作物种植和畜禽养殖子系统是活性氮损失最大的两个源,10年平均占比分别为37.5%和31.0%。10年间,二者的活性氮损失占比均呈下降趋势,而居民消费和废物管理子系统活性氮损失占比均呈上升趋势。大气环境是系统活性氮损失最主要的汇,10年平均占比为52.2%。不确定性方面,系统活性氮损失总量的不确定性为8.1%-8.8%,其中,废物管理子系统和地表水环境活性氮损失分别为不确定性最高的源和汇。由人类活动水平数据和氮流参数引入的系统氮损失的不确定性分别为1.2%-1.3%和8.0%-8.8%,表明后者是氮损失不确定性的主要来源。畜禽养殖子系统和地表水环境损失对系统氮损失总量不确定性的贡献最大,分别为27.4%和50.0%。多元回归分析结果显示,各组分氮损失通量及其不确定性两个因素均显著影响氮损失总量的不确定性,且各组分氮损失通量是影响不确定性传播的主导因素。研究结果可为降低农业生产消费系统氮损失的不确定性提供参考。

摘要:近年来气候灾害频发,给全球粮食生产系统造成了严重影响,气候变化对粮食生产韧性的冲击更是其中需重点关注的问题。据此,基于2000-2020年我国31个省份的面板数据,在剖析气候变化与粮食生产关系的基础上,揭示了气候变化对粮食生产韧性的影响机制。研究发现:首先,气候因子的变化,包括积温的上升以及降雨的亏缺或过量,对粮食生产韧性具有抑制作用;其次,作物多样性在该关系中具有重要的调节作用,具体表现为提高作物多样性程度缓解了积温上升对粮食生产韧性的负向影响,但对降雨的影响并不明显;第三,对主要粮食作物分类回归表明,积温上升对谷物作物具有负向影响,对豆类、薯类作物影响不明显,降雨亏损或过量则对谷物、豆类作物具有负向影响,对薯类作物影响不明显;降雨差异分析表明,降雨亏损对于粮食生产韧性的负向影响较大,降雨过量对粮食生产韧性的影响较不明显,且降雨过量可以缓解高温的不利影响;进一步分区域研究发现,气候变化对粮食主产区和非粮食主产区均有负向影响;但相比粮食主产区,提高作物多样性程度在非粮食主产区发挥的调节作用更强。为保障粮食生产安全,应提升气候监测能力,强化应对气候变化的适应韧性,且不同粮食产区应根据气候条件和土壤特点,因地制宜选择作物多样化程度以发挥区域优势,不同粮食产区应采取不同保障措施,应加强对粮食主产区的政策倾斜和资金投入,为粮食安全提供可靠的保障。

摘要:为探讨黄河源区斑块化退化高寒草甸可持续恢复技术,通过野外调查和室内盆栽验证试验相结合的方法研究了黄河源区健康草甸和高原鼠兔(Ochotona curzoniae)引起的退化斑块土壤质地组成,以及室内盆栽植物地上生物量和土壤特征等关键因子的变化规律,阐明了黄河源区高寒草甸裸露斑块的形成机理与生态修复关键限制因子。结果表明:健康草甸主要由土壤颗粒、根系和石块三部分组成。各组分单位重量占比从大到小依次为土壤颗粒(0.65±0.013)、根系(0.11±0.003)和石块(0.02±0.001)。各组分单位体积占比从大到小依次为根系(0.62±0.003)、土壤颗粒(0.30±0.004)和石块(0.06±0.002)。不同退化斑块间土壤质地组成(砂粒、粉粒和黏粒)差异均不显著(P > 0.05)。高寒草甸的破碎化,导致草甸根系死亡,斑块土壤颗粒自然沉降形成裸露斑块。室内花盆裸露斑块土壤镇压处理可显著提高植物地上生物量(P < 0.05)。土壤湿度、蓄水量、容重、电导率、紧实度、粘聚力和根-土-石块复合体抗剪强度随花盆土壤镇压深度的增加而显著增加(P < 0.05)。土壤水分是影响高原鼠兔扰动形成不同退化斑块生态修复的关键限制因子。裸露斑块通过镇压显著增加土壤蓄水量(P < 0.05)。研究结果表明,人工撒施有机肥和补播牧草后,不同退化斑块生态修复有效镇压深度控制在10-15 cm,补播的禾本科牧草能顺利发芽并出苗,植物生长表现最好。

摘要:海洋生态修复是遏制海洋生态系统退化的重要途径,海洋生态修复综合效益评估是全面检验海洋生态修复质量、厘清修复目标与行动差距的关键手段。当前,我国在海洋生态修复领域的已有研究尚欠缺从多要素、多工程类型融合、多维价值角度进行的累积效益分析和对“目标-成本-效益”三者的协同策略探讨,故本研究立足于我国海洋生态修复的技术特点、实施进展和政策需求,在对海洋生态修复、综合效益概念及内涵界定的基础上,以生态效益、经济效益和社会效益为核心构架,研究提出了面向市(县)级层面的海洋生态修复综合效益评估指标体系及相应的评估方法、分级标准。生态效益类指标包括海水水质变化率、岸线生态化率、渔业资源量变化率和生态系统恢复指数,用于衡量海洋生态修复对海洋生态系统状况、区域生存发展条件的改善作用;经济效益指标主要有经济投入产出比,用于衡量海洋生态修复所带来的有效经济成果;社会效益指标包括社会公众参与度、生态效果满意度、居民收入影响程度和生产生活影响程度,用于衡量公众对海洋生态修复的认同感和海洋生态修复对社会公平的维护情况。该评估指标体系能为管理部门开展相关评估工作、多目标决策提供技术支撑,为海洋生态修复的效益研究提供新的方法思路。

摘要:乡村韧性是乡村巨系统的基本属性,构建基于韧性发生学的“抵御-吸收-更新”研究框架,可以为乡村韧性系统持续协调发展研究提供新的研究视角。科学测度与审视黑龙江省乡村韧性“抵御-吸收-更新”三个子系统之间的耦合协调特征及其动态响应过程,对于提升乡村系统应对外界复杂多重扰动的能力具有重要意义。基于黑龙江省2005-2020年的县域数据,运用熵值法、耦合协调度模型、PVAR模型等方法刻画了黑龙江省乡村韧性系统“抵御-吸收-更新能力”协调发展的时空格局与动态响应机制。结果表明:(1)黑龙江省乡村韧性子系统“抵御-吸收-更新”的耦合协调水平整体较低,大部分处于轻度失调、濒临失调与勉强协调的阶段。(2)耦合协调度高值区主要集中在地形平坦的松嫩平原及三江平原地区或靠近主城区经济较为发达的县域。(3)乡村韧性系统耦合协调度的提升是“抵御-吸收-更新”三个子系统共同作用的结果,且贡献程度差异较大,更新能力 ＞ 抵御能力 ＞ 吸收能力。(4)更新能力子系统的提升对乡村韧性系统耦合协调水平的响应最为显著,是实现乡村韧性系统均衡发展的首要目标;抵御能力与吸收能力子系统的影响程度较小,是实现乡村韧性系统均衡发展的重要支撑。

摘要:对生态产品进行合理定价既是推动生态产品价值实现的关键举措,也是促进生态保护与社会经济协调发展的重要路径。然而,繁多的生态产品定价方法使得生态产品定价结果存在明显差异,缺乏可信度和公允性。研究发现,价值理论的不同是造成估价结果不可比的主要原因,而估价目的和应用场景则是选择价值理论的主要依据。为此,从已有价值理论和生态产品的定价目的出发,归纳了5个常见的生态产品定价应用场景,分析了不同场景下生态产品定价的价值理论基础;归纳了一些常用生态产品定价方法适用的价值类型;梳理了不同目的不同场景下生态产品的定价思路、适用的定价方法以及选择的优先顺序;以北京市密云区和浙江省丽水市为例,给出了不同目的下各类生态产品的参考价格,并对其进行价值核算。研究结果有助于推动形成统一的生态产品定价体系,并为建立健全生态产品价值实现机制提供依据。

摘要:外部性是生态产品供给不足的重要原因之一,生态产品价值实现是解决环境外部性、保护生态系统功能和完整性的重要机制。基于公共产品理论和外部性理论,明确生态产品具有价值复杂、公共属性、交易不均等外部性特征;运用比较分析方法和演绎方法,探讨了不同政策工具导向下生态产品的外部性特征及其价值实现的作用机制和理论框架。研究发现:(1)生态产品价值实现与外部效益内部化在理论基础、发展历程、实践路径、实现模式等四个方面具有高度耦合协同关系;(2)生态产品外部效益内部化需要依托供需承载空间,从自然生态系统和社会经济系统两个角度构建自然层面的“资源本底-产权关系-资源属性”以及社会层面的“发展环境-参与主体-发展模式”的作用机制;(3)从生态、社会、空间三个维度构建“资源属性-社会因素-供需空间”的“4+3+3”的生态产品外部效益内部化的理论框架。本研究阐明了生态产品外部性内部化的作用机制,构建的外部效益内部化理论框架为生态产品价值精准高效实现提供理论启示。

摘要:中国省域生态禀赋与经济发展不均衡的现实,要求建立促进生态产品价值实现的生态补偿机制。基于地区碳排放与碳汇的基本事实,将各省碳损益分解为“域间”和“域内”两大构成;在消费地排放责任追溯与生产地补偿标准的原则下,采取横纵结合的补偿方式,对中国省际生态补偿展开研究,主要结论如下:①地区排放与碳汇估算显示,内需排放长期占地区排放的七成以上,省际排放责任主要来源于“自产自销”的生产消费行为;全国年碳汇稳定在2500-2600mt之间,林地、耕地是碳汇形成的主要来源。②碳损益估算表明,域间碳损益存在三种典型地区类型:以云南、青海等为代表的域间碳平衡地区;以山东、广东等为代表的域间碳盈余地区;以江苏、上海等为代表的域间碳赤字地区。域内碳损益呈现出明显的资源性与经济性特征,生态资源充沛的内蒙古、新疆等地多为域内碳盈余地区,经济发达的江苏、广东等地多为域内碳赤字地区。③行业减排成本与地区补偿标准估算表明,减排成本较高的行业多为低碳行业,而减排成本较低的行业普遍为高碳行业;经济技术发达地区补偿标准较高,经济技术欠发达地区补偿标准较低。④地区补偿呈现两大特征,一是补偿规模增长迅速,研究期内全国补偿总量增长了3.46倍;二是补偿空间结构由东部地区补偿,西部地区受偿向不具有整体性的“碎片化”格局演化。

摘要:提高碳排放绩效是促进环境与经济平衡,推动区域协同可持续的关键所在。借助超效率SBM模型测算中国30个省份2005-2022年的碳排放绩效,并采用修正的引力模型和社会网络分析法对网络的结构特征、相互关系的传递路径、网络效应和网络影响因素进行分析,结果显示:①中国碳排放绩效显著增长,其空间关联网络特征明显,表现为以“北京-上海”双核为中心的东密西疏格局,并逐渐形成复杂化、紧密化的网络分布。②网络中板块内的关系数量明显低于板块间,“净溢出”和“净受益”板块间的直接联系和关联程度增强,“双向溢出”和“经纪人”板块的影响作用逐渐减弱。③关联网络的整体和个体结构特征均显著影响碳排放绩效,提升网络密度、关联关系数、度数中心度、接近中心度和中介中心度,降低网络效率和网络等级度可以有效提高碳排放绩效。④空间距离缩小,经济发展、技术创新、对外开放和城镇化水平的差异扩大可以显著提升网络的关联强度,产业结构、人口密度、环境规制、能源消费强度差异对网络关联强度的影响大小和方向表现出阶段性特征。

摘要:统筹考虑流域海绵体的空间布局及其与雨洪过程的功能耦合关系是解决城市雨洪灾害问题的重要途径。以长汀县汀江上游流域为例,分别使用SWAT和SCS模型模拟雨洪径流和淹没过程,利用InVSET模型评价海绵体建设适宜性,进而对二者的相互关系进行深入研究,提出基于雨洪过程模拟和海绵体建设适宜性评价的城市适应性规划方法。结果表明:(1)构建的汀江上游流域SWAT和SCS模型可以准确识别出研究区的雨洪产流区、汇流廊道、汇流节点和淹没区域,并反映其空间分布特征;基于InVEST模型结合雨洪调蓄、水源涵养、土壤保持和水质净化等指标实现了定量刻画海绵体建设适宜性的目标,集成雨洪过程模拟与海绵体建设适宜性评价为重构流域海绵系统空间格局提供了一种新的方法。(2)长汀县中心城区低雨洪安全格局面积占其安全格局总面积的37.51%,呈现出沿河道集中分布的特点,使中心城区面临较大的雨洪风险;海绵体建设适宜区域呈现出不均匀分布的特征,高适宜区域占流域总面积的7.91%,集中分布在中心城区北面的大片农田中。通过优化研究区海绵空间格局,并依据地块使用性质设定差异化的管控目标,实现减缓研究区雨洪风险的目标,为海绵城市规划实践提供参考依据。

摘要:全球城市化进程的不可逆及快速发展严重影响了城市植被的生长,城市植被生长状况代表了区域生态环境的稳定性,区分城市化对植被的直接影响和间接影响并进行定量的区域分析对深入理解城市化对植被生长的影响机制和推动区域绿色可持续发展有着重要意义。以广东省为研究对象,基于MODIS13A1产品中增强型植被指数和不透水路面数据,运用slope趋势分析和相关性分析等方法,量化研究2000-2018年广东省这一区域尺度下城市化对植被生长的直接和间接影响。研究结果表明:(1)2000-2018年广东省植被生长状态较为稳定且随着时间的变化有所增强。(2)广东省植被指数与城市化强度存在显著负相关关系;在城市化过程中,除了负面的直接影响,还存在消极和积极的间接影响。(3)间接影响的占比随着城市化强度的增加,呈现出下降-上升-下降的趋势。积极的间接影响的占比最大值出现时,城市化强度约达0.9。可为广东省城市生态系统的可持续发展提供重要的数据积累和科学依据。

摘要:水源涵养作为三江源最重要的生态系统服务功能,是推动三江源生态环境保护和高质量发展的战略支撑。基于InVEST模型中的产水模块,结合影子工程法,分析三江源水源涵养价值的时空变化,并利用耦合度模型探究三江源水源涵养价值与其影响要素间的耦合关系。结果表明:(1)1981-2020年三江源的水源涵养价值呈整体上升趋势,平均值为1562.07亿元,呈东南多西北少的空间分布特征,各区域的单元水源涵养价值表现为:澜沧江源 ＞ 黄河源 ＞ 长江源。(2)降水量与水源涵养价值在各时段内均存在正相关性,2010年前,降水量与水源涵养价值的相关性显著,2010年后,相关性不显著,水源涵养价值对降水的响应降低。(3)林地和草地的单位水源涵养价值高于区域平均值,耕地、建设用地和未利用地的水源涵养单位水源涵养价值较低。林草地面积增加,未利用地面积减少,是三江源水源涵养价值上升的重要因素。(4)三江源人均水源涵养价值呈波动变化趋势,多年均值为25.02万元/人;三江源区域经济高速发展,GDP增速显著高于水源涵养价值增速,水源涵养价值与GDP的比值由15.48下降至2.89,水源涵养价值乘数显著下降,水源涵养稀缺性上升。(5)水源涵养价值与各要素间的耦合度由濒临失调转为初级耦合状态,相互作用逐渐变强。随着未来气候变化的不确定性增加,尤其是气温升高,会成为限制三江源水源涵养价值的主要因素;推动未利用地转化为生态地类,将促进区域生态环境质量稳固提升。此外,三江源区应以保护自然资源和生态环境为主,改变过去以畜牧业为主的生产方式,拓展多产业共同发展。

摘要:科学认知生态服务功能的时空演变规律以及合理划分生态系统服务簇的空间分类对于生态系统管理和政策制定至关重要。旨在揭示长三角城市群2000-2020年间生物多样性维护、产水量、碳储存、土壤保持、植被净初级生产力、粮食产量的时空演变特征、权衡关系,并利用空间约束 K-means模型(SC K-means)聚类识别生态系统服务簇,划分生态系统服务功能管理区。研究结果表明:(1)生物多样性维护、产水量、碳储存、土壤保持、植被净初级生产力整体呈“西南山地高,东北平原低”空间格局,粮食产量与之相反;(2)六类生态系统服务空间变化差异体现出明显人类活动与自然气候主导,且粮食产量与其他生态系统服务表现为权衡关系;(3)基于SC K-means识别生态系统服务簇的结果将研究区划分为为粮食主产区、人类活动密集区、皖浙生态保护区、大别山生态保护区、皖江生态过渡带、长三角核心保护区六类生态功能区,针对各分区提出差异化生态管控建议。研究可为国土空间规划分区引导提供理论依据与实践参考。

摘要:内陆水体被认为是甲烷(CH₄)排放的一个重要来源,占全球CH₄排放总量的25%。为研究黄河内蒙古段水-气界面CH₄通量变化特征及甲烷功能菌群落对甲烷排放的影响,于2023年3月-11月采集样品,采用静态箱-气相色谱法探讨了黄河内蒙古段水-气界面CH₄气体通量时空变化特征并分析了其主要影响因素,利用16S rRNA基因高通量测序技术,对甲烷功能菌群落与甲烷排放通量间的关系进行了研究。研究发现:黄河内蒙古段在研究期间总体表现为大气CH₄的排放源,春季、夏季、秋季CH₄排放通量分别为(5.92±4.54) mg m^-2 d^-1、(13.42±18.83) mg m^-2 d^-1和(1.40±3.81) mg m^-2 d^-1,存在明显的季节变化,且不同采样点排放通量存在显著空间差异性。CH₄气体通量受多种环境因子的影响,与溶解氧(DO)呈显著负相关(P < 0.05),与溶解有机碳(DOC)和铵态氮(NH₄⁺-N)呈显著正相关(P < 0.01和P=0.05)。研究区产甲烷菌优势菌群为Methanosarcina(甲烷八叠球菌属)和Methanobacterium(甲烷杆菌属),甲烷氧化菌优势菌群为Methylocystis(甲基孢囊菌属)和Methylobacter(甲基杆菌属);不同样本中甲烷功能菌群落多样性和丰富度存在显著差异,对产甲烷菌影响最大的环境因子是总碳(TC)(r=0.8792),对甲烷氧化菌影响最大的环境因子是NH₄⁺-N(r=0.7190);在产甲烷菌群落中,Methanobacterium(甲烷杆菌属)和未分类菌属unclassified_k_norank_d_Archaea对CH₄排放影响最大,这类细菌会促进甲烷排放;在甲烷氧化菌群落中,未识别的甲烷氧化菌norank_d_Bacteria对CH₄氧化影响最大,这类细菌会促进甲烷氧化,从而减少水-气界面甲烷排放。本研究可为我国河流温室气体排放量的估算以及排放机制提供数据支持。

摘要:在荒漠生态系统中,降水变化显著改变生物土壤结皮(BSCs)和表层土壤磷含量和有效性。然而,冬季积雪作为荒漠重要水源,其变化将如何影响BSCs及下层0-5 cm土壤磷组分变化还不清楚。基于此,以BSCs发育高级阶段的齿肋赤藓(Syntrichia caninervis)结皮为研究对象,设置去除积雪(-S)、自然积雪(CK)和加倍积雪(+S)三个处理,通过测定齿肋赤藓结皮层和结皮下层0-5 cm土层土壤理化性质(硝态氮、铵态氮、全氮、有机碳、全碳)、可利用性磷(树脂磷:Resin-P;碳酸氢钠无机磷:NaHCO₃-Pi;碳酸氢钠有机磷:NaHCO₃-Po)、中等可利用性磷(氢氧化钠无机磷:NaOH-Pi;氢氧化钠有机磷:NaOH-Po)、难利用性磷(盐酸磷:HCl-P;残余磷:Residual-P)和磷循环相关酶活性(碱性磷酸酶、磷酸二酯酶和酸性磷酸酶)。研究结果发现:(1) 与CK相比,-S和+S处理显著影响了齿肋赤藓结皮层可利用性磷和难利用性磷,但对结皮下层0-5 cm土壤磷组分均无显著影响。具体而言,-S和+S处理在降低了齿肋赤藓结皮层中Resin-P和NaHCO₃-Pi含量的同时增加了NaHCO₃-Po含量。-S显著降低了难利用性磷(HCl-P和Residual-P)含量,说明积雪处理对磷组分的影响主要集中于齿肋赤藓结皮层。(2) 沿-S、CK和+S的积雪梯度,齿肋赤藓结皮层总无机磷含量呈增加的趋势,但有机磷含量呈先增加后降低的趋势,结皮下层0-5 cm土层无机磷和有机含量均表现为先增加后降低的变化特征。(3) 随机森林预测模型显示积雪处理下,可利用性磷、中等可利用性磷和难利用性磷的主要影响因素,分别为土壤水分含量、碱性磷酸酶活性和土壤全氮含量。这些结果表明在水分限制强烈的荒漠生态系统中,冬季积雪变化在BSCs和表层土壤磷组分变化中扮演着重要角色。

摘要:神农架林区气候、土壤类型和森林具有明显海拔梯度分布特征,且存在大量植被组成丰富、林分结构复杂的天然次生林。以天然次生林为研究对象,通过系统样地调查、逐步回归和结构方程模型(SEM)揭示天然次生林土壤有机碳分布特征,探索土壤有机碳含量与气候、海拔、土壤和林分结构之间的多变量关系。研究结果表明:在1200-2500 m海拔区间,土壤有机碳含量随海拔升高而增加,土壤有机碳平均含量表现为17.45 g/kg (1200-1600 m) < 21.56 g/kg (1600-2000 m) < 27.37 g/kg (2000-2500 m)。在0-20 cm、20-40 cm和40-60 cm深度土层土壤有机碳随土层加深而逐步降低,平均含量分别为30.5 g/kg、21.7 g/kg和13.73 g/kg,且各土层之间差异显著(P < 0.05);海拔、土壤密度、pH和树种多样性(TSD)在各土层与土壤有机碳含量存在显著相关性。海拔梯度变化通过影响土壤密度和pH间接影响土壤有机碳含量,在各土层具有一致性;20-40 cm、40-60 cm土层,树种多样性变化影响土壤密度间提升进土壤有机碳含量。树种多样性对土壤有机碳含量的正向影响强烈依赖于土壤深度,深层(40-60 cm)土壤有机碳含量对树种多样性更为敏感。天然次生林维持较高的树种多样性有助于提升森林土壤碳汇能力,本研究结果为亚热带天然次生林的森林经营与生态管理提供理论依据。

摘要:以闽江河口湿地为研究对象,沿自然盐度梯度分别采集不同盐度区的短叶茳芏湿地(有植被)和光滩(无植被)土壤样品,对不同盐度条件下土壤理化性质、植物生物量及土壤磷形态等进行研究,以评估盐度增加对湿地土壤磷形态变化的影响及其调控因子。结果表明:①不同盐度条件下,土壤全磷和各形态磷含量大体表现为短叶茳芏湿地高于无植被的光滩,尤其在淡水条件下最为显著。总体上,随盐度增加,土壤全磷和有机磷含量逐渐减低,无机磷和氢氧化钠磷含量表现为先降低后增加,而盐酸磷含量则逐渐增加。无机磷是闽江河口不同盐度湿地土壤全磷的主要赋存形态,分别占全磷的74%、77%和83%,占比随盐度增加而增大。②不同植被条件下,短叶茳芏湿地土壤全碳、全氮含量和氮磷比均显著高于光滩土壤(P < 0.05)。不同盐度条件下,淡水区土壤全碳、全氮含量和碳氮比均显著高于咸水湿地,并且高盐区大于中盐区(P < 0.05)。③地上和地下植物生物量沿盐度梯度呈现明显不同的趋势,地上生物量表现为随盐度增加而增大,地下生物量在淡水区高于咸水区,尤其是显著高于中等盐度区。④相关分析显示,盐度及其关联的地上/地下生物量、全碳、全氮和有机质含量等的变化共同调控了土壤磷形态和有效性的变化。研究表明,滨海河口湿地盐度的增加通过改变土壤有机质含量和地上/地下植物生物量,调控了土壤磷的形态和转化,进而影响湿地生态系统的养分循环和化学计量平衡。

摘要:以川西锦鸡儿(Caragana erinacea)灌丛草地为研究对象,分析川西锦鸡儿灌木不同扩张程度下(原生草地、中度灌木扩张和重度灌木扩张)0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm土壤理化性质及土壤有机碳(SOC)矿化的变化特征,探究灌木扩张对高寒草地SOC矿化的影响机制。结果表明:(1)灌木扩张对土壤全氮(TN)含量无显著影响,显著增加各土层SOC含量,显著增加10-20 cm土壤矿物矿质结合态有机碳(MAOC)含量及其占SOC比例,显著减小0-20 cm土壤含水量(SWC)。重度灌木扩张显著增加10-40 cm土壤微生物生物量碳(MBC)含量,显著减小0-10 cm土层MBC/SOC和MAOC/SOC。(2)不同土壤深度对SOC矿化激发效应存在差异,灌木扩张显著降低0-10 cm土壤有机碳潜在矿化碳库(C₀),重度灌木扩张显著增加10-40 cm土层C₀。(3)相关性分析表明,SOC矿化过程与SWC、SOC、TN、MBC和MAOC显著正相关,与MAOC/SOC显著负相关。逐步回归分析表明,SOC矿化与MBC和SWC相关性最强,可以有效解释C₀变化的91.1%。由此推断,川西锦鸡儿灌木扩张后该区域SOC矿化的变化,主要是由于灌木扩张影响MBC和SWC所致,土壤浅表水分减少影响微生物活动使得SOC矿化减弱,灌木根系发育土层微生物量增多使得SOC矿化增强。

摘要:细胞水平高通量测序技术是从复杂土壤微生物群落中鉴定活性微生物的有力工具。针对我国东北典型水稻土,采用微宇宙控制试验,设置空白对照、湿润(60%田间持水量)和淹水(100%田间持水量)三种处理,通过土壤微生物细胞提取和高通量测序等技术研究了土壤水分对土壤活性微生物的影响规律。结果表明:土壤水分含量增加显著降低了土壤微生物呼吸活性,淹水土壤CO₂累积排放量是湿润土壤的87.1%。高通量测序分析表明,土壤DNA和细胞DNA两种水平均能较好地表征土壤优势的活性微生物类群,湿润和淹水土壤优势的门均为变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),而优势的属主要为假单胞菌属(Pseudomonas)。然而,不同水分状况下土壤活性微生物数量、多样性和群落结构发生明显分异。土壤水分增加显著增加了微生物数量,但降低了活性微生物多样性,优势的活性Pseudomonas在湿润状况下微生物丰度(6.7%)显著低于淹水土壤(11.6%)。微生物共存网络分析表明,高水分状况增加了土壤活性微生物间的负相关关系,进而强化了微生物间的竞争关系。湿润土壤正向网络关联度占比高达86.2%,显著高于淹水土壤(61.4%)。功能预测结果表明,土壤水分对生物固氮和硫相关的微生物代谢过程影响显著,且土壤总微生物水平和活性微生物水平上变化趋势一致。上述结果表明,土壤水分增加通过强化微生物群落间的竞争关系进而影响微生物区系及其功能。因此,适当的减少稻田土壤水分的管理方式对东北水稻土微生物功能稳定性具有重要意义。

摘要:金沙江干热河谷区是长江上游重要的生态屏障和典型生态脆弱区,对金沙江干热河谷土壤微生物群落结构变异特征及其驱动因素的了解仍不清楚。沿着金沙江选择5个地点的典型干热河谷植被,采用磷脂脂肪酸法研究了土壤微生物生物量和群落结构的空间变异,并探讨了气候、植被因子和土壤性质等对土壤微生物群落结构的影响。结果表明:不同研究点土壤总微生物生物量介于4.30-13.20 nmol/g,以细菌为主,其中革兰氏阳性菌(G+)占26.22%-33.65%,革兰氏阴性菌(G-)占18.35%-23.67%;真菌占9.02%-15.13%。不同研究点土壤微生物生物量、真菌/细菌和G+/G-差异显著,并且非度量多维尺度分析形成不同聚类,表明土壤微生物群落结构在研究点间发生了变化。方差分解结果揭示了土壤微生物群落结构的变异主要受土壤因子的驱动,其次是植被和气候因素。草本生物量、土壤硝态氮、全碳、pH和含水量对土壤微生物群落结构具有显著影响。气候因素中年均降雨量对微生物生物量呈负影响效应。揭示了不同研究点通过土壤性质驱动了土壤微生物群落结构的变异,并发现了草本生物量在其中的重要作用,对干热河谷区植被恢复具有重要的意义。

摘要:人类活动引发的剧烈土地利用变化是导致生物多样性丧失的主要驱动因素之一,明晰未来土地利用变化对生物多样性的影响对保护生物多样性、维持人类福祉具有重要意义。然而,目前的研究主要关注未来农田和城市扩张对生物多样性的影响,而忽略了其他土地利用变化对生物多样性的综合影响。基于不同共享社会经济路径(SSPs)和代表浓度路径(RCPs)耦合情景下的5种未来土地利用情景数据、物种丰富度数据等,结合“预测生态多样性对陆地系统变化的响应(PREDICTS)”数据库以及生态系统服务和权衡的综合评估(InVEST)模型等,系统评估了至2050年珠三角地区土地利用、物种丰富度和生境质量的变化;构建了综合生物多样性指数,探讨了未来土地利用变化对生物多样性的综合影响。研究发现:(1)未来珠三角地区主要的土地利用变化仍然是以侵占草地为主的建设用地扩张,且主要集中在中部平原区;而东北和西北低山丘陵区的土地利用变化主要是耕地和草地转为林地。(2)物种丰富度和生境质量之间存在协同关系,高值区及提升区主要分布在植被覆盖度较高的东北、西北和西南地区,而中部平原区由于建设用地扩张导致生境质量持续退化。(3)未来珠三角地区四分之三以上的地区综合生物多样性指数基本保持不变,而其他地区则以轻度或中度下降为主,表明未来珠三角地区整体生态质量可能有所恶化。研究可为未来珠三角地区制定科学的生态保护和土地利用管理政策提供科学参考,从而保障生态系统的可持续发展,为社会经济发展提供长期利益。

摘要:近年来,水热条件显著变化下植被变绿现象发生在我国诸多半干旱流域,尽管发挥了增汇减碳效用,但也加剧了水资源量的短缺。研究水热变化下植被响应有助于理解植被-水资源平衡机制,对流域水资源可持续利用与生态保护有重要意义,是国际性的前沿科学问题。但鲜有研究聚焦植被动态对水热变化的周期性和阶段性响应特征,导致植被变绿和水资源利用的协同机制尚不清晰。将海拉尔河流域中上游作为研究区域,利用趋势分析、小波周期分析等方法分析了1980-2012年海拉尔河流域水热变化特征,从整体趋势和动态过程两个维度探讨了水热变化下植被在时空尺度上的响应原因及影响。结果表明:(1)空间上,年均降水量自西(草原)向东(森林)增加,气温减少;相对于草原区,森林区呈现径流量、植被NDVI大,升温慢、降水降幅大的特点。(2)时间上,流域年均降水和径流量分别以10mm/10a和19.3mm/10a的趋势减小;年均气温和生长季NDVI分别以0.65℃/10a和0.003-0.006/10a显著上升,表现出水热条件的暖干化抑制径流量(“抑流”)和促进植被生长的特征(“促长”),甚至在1998年后,降水回升和气温升高趋于平缓,仍表现出“抑流”和“促长”的特征,体现了水热影响的累积性。(3)整体趋势方面,降水和气温在6.9a、径流和植被NDVI分别在13.8、9.8a存在周期性。植被整体变化趋势主要受温度主导,而植被变绿是径流衰减的重要因素;动态过程方面,径流动态变化和周期性规律主要受降水控制,而植被动态变化和周期性规律受到降水、气温等的综合影响,且响应过程受到累积效应的作用。研究结果提高了对半干旱流域植被和水资源协调关系的认识,可为植被管理与水资源利用提供有效依据。

摘要:食性选择是家畜的一种复杂生理和生态适应过程,也是放牧家畜采食行为的核心问题,对草地放牧管理具有重要意义。目前的研究主要集中在草地植物群落组成、结构及家畜个体特征对采食行为的影响上,而不同地形的植物如何影响家畜采食行为尚不明晰。以祁连山不同地形(阶地、河漫滩、阴坡、半阴坡、半阳坡和阳坡)饲用植物(禾本科、莎草科、豆科、杂类草、可食灌木及群落)为对象,采用舍饲自助餐式实验法开展藏羊对不同地形植物的采食选择研究,探讨藏羊对不同地形植物的偏食性,并采用结构方程模型探究影响藏羊偏食性的主要因素。结果表明,(1)禾本科植物的营养品质在阴坡最高,莎草科和豆科植物的营养品质在阶地最高,杂类草和整个植物群落的营养品质在阳坡最高。(2)藏羊对禾本科、莎草科、杂类草及整个植物群落的干物质采食量均在阳坡最高,分别为42.6、68.7、69.8 g/h和237.6 g/h,而均在河漫滩最低,分别为7.3、8、21.8 g/h和69 g/h。(3)藏羊对阳坡的禾本科、莎草科、杂类草及整个植物群落的偏食性最高,偏食性指数分别为5、8、8.1和27.7,而对河漫滩饲用植物的偏食性最低。(4)结构方程模型表明,植物粗纤维和粗蛋白含量是影响藏羊偏食性的最主要因素。研究结果为深入理解草地动植物互作关系及制定科学放牧管理策略提供了科学依据,对草地畜牧业可持续利用具有重要意义。

摘要:根内真菌通过复杂的相互作用发挥其生态功能影响宿主植物生长发育,但其互作网络复杂性和稳定性特征及其影响因素尚不明确。为揭示樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)天然林和人工林根内真菌网络复杂性与稳定性特征及其对环境因素的响应,以呼伦贝尔沙地樟子松天然林和不同引种地(呼伦贝尔沙地、科尔沁沙地和毛乌素沙地)不同林龄(中龄林、近熟林和成熟林)人工林为研究对象,采用分子生态网络分析法对根内真菌群落网络复杂性和稳定性进行比较分析,为樟子松人工林科学管理提供理论依据。主要结果有:1)樟子松根内真菌网络均以正相关关系为主,而天然林网络负相关关系比例更高;人工林根内真菌网络复杂性高于天然林,且毛乌素沙地网络最为复杂,不同引种地人工林网络复杂性在近熟林达到最大值。2)子囊菌门(Ascomycota)为天然林和人工林主要关键真菌类群;在属水平上,主要为丝盖伞属(Inocybe)、美口菌属(Calostoma)、Cladophialophora等。腐生菌与其他真菌联系密切,病原菌作为关键菌群存在于人工林。3)天然林网络稳定性更强,科尔沁沙地人工林网络稳定性高于其他人工林;不同引种地人工林网络稳定性均在中龄林达到最大值。4)根内真菌网络复杂性主要受年平均温度和年平均降水量以及土壤养分含量影响,而网络稳定性与环境因子无显著相关关系。结论:环境因素和林龄塑造了根内真菌网络复杂性和稳定性的时空动态,天然林根内真菌网络更稳定可能有利于林木生长,人工林通过更复杂的网络满足养分需求;腐生营养型真菌与其他真菌联系密切,病原菌作为关键菌群可能对人工林生长和健康有消极影响。

摘要:为理解刺叶高山栎(Quercus spinosa)对于高海拔环境的适应机制,探究其生态适应策略,通过测定云南禄劝乌蒙乡三个不同海拔梯度样地刺叶高山栎的12个叶功能性状特征,利用方差分解分析和冗余分析揭示叶功能性状对环境因子的响应,进一步利用叶片性状网络与主成分分析对其生存适应策略进行解析。结果表明:(1)乌蒙乡刺叶高山栎叶功能性状均存在变异,变异系数范围在6.12%-54.97%之间,其中叶含水量变异程度最高,变异系数为54.97%,叶碳含量变异程度最小,变异系数为6.12%;(2)乌蒙乡刺叶高山栎绝大部分叶功能性状存在显著的沿海拔分异规律:比叶面积、叶绿素含量、叶碳含量和叶氮含量均随海拔上升呈显著上升趋势,叶厚度、叶干重、叶干物质含量、叶含水量和叶碳氮含量比沿海拔上升呈显著下降趋势;(3)研究区域内,土壤因子对刺叶高山栎叶功能性状变异起决定作用,土壤总钾、总氮、速效磷与含水量是重要土壤因子;(4)乌蒙乡刺叶高山栎形成以比叶面积为中心的叶功能性状网络,并通过调节以叶碳含量为代表性状(即资源获取)与叶氮磷含量比为代表性状(即养分利用)两个功能模块适应环境变化;(5)研究区域内,在不同海拔梯度分布的刺叶高山栎适应环境变化采取不同经济策略;高海拔分布的刺叶高山栎通过提高光合效率以及采取更为积极的“快速投资-收益型”资源策略以适应生境。总之,乌蒙乡不同海拔梯度刺叶高山栎叶功能性状沿海拔梯度分异明显,土壤养分及其含水量是造成这种分异的主要因素,导致了不同的适应策略产生。

摘要:近些年气候变化与人类活动加剧,导致沿海地区植被覆盖发生复杂变化。基于1999-2020年SPOT-VGT NDVI数据,从格局-过程、变化趋势-持续特征、季节演化等方面,揭示中国沿海植被覆盖多时空尺度变化特征。结果表明:(1)中国沿海较高和高植被覆盖区占比高,中植被覆盖区占比较低,无和低植被覆盖区占比低。(2)中国沿海植被覆盖呈现波动但总体缓增的年际变化特征;年内变化表现为“∩”型曲线,存在明显的峰值(8月)和谷值(2月)。(3)年、月、季多时间尺度中国沿海植被覆盖变化均以“增加”为主,历史增加趋势、未来增加态势以及总体增加且将持续增加的区域都广泛分布,尤以辽宁东北部、冀北山区、闽浙山区、我国台湾中东部、两广山区、海南中部等最为显著。(4)年、月、季多时间尺度中国沿海植被覆盖变化为“降低”的区域面积均相对较少,历史降低趋势、未来降低态势以及总体降低且将持续降低的区域都呈现“环城市群”和“临农牧交错(或过渡)带”聚集的格局特征,在冀东南、山东半岛、长三角城市群、台湾海峡两岸、珠三角城市群等最为突出。研究有望为沿海植被保护、生态环境改善、气候变化适应等提供科学依据与理论支撑。

摘要:森林地上生物量(Above Ground Biomass,AGB)是衡量森林生态系统碳存储、能量流动和生物多样性的关键指标,对于气候变化研究和森林资源管理至关重要。福建省地处多云多雨的亚热带,地形和森林类型复杂,森林地上生物量估算难度大。为提升森林地上生物量估算效果,将最新星载激光雷达数据全球生态系统动态调查(GEDI)、Landsat以及Sentinel系列卫星等多源遥感数据进行集成和综合利用,通过Landsat影像计算的林龄对GEDI_V27冠层高度产品进行优化,结合优化后的MGEDI_V27冠层高度产品,建立传统遥感特征结合冠层高度的极端梯度提升模型(XGBoost)生物量反演模型,实现了福建省森林地上生物量的有效估算与制图。研究结果表明:(1)通过林龄优化后的GEDI冠层高度精度评价结果为R²=0.67,RMSE=2.24m; (2)通过递归特征消除算法对三种森林类型进行特征优选,得到10个遥感特征,其中,三种森林类型最重要的遥感特征均为森林冠层高度,并且对比评价了在包含传统遥感特征因子的情况下有无冠层高度对于模型精度的影响,结果表明,在冠层高度因子参加特征构建时,森林AGB回归分析的精度明显提高,证实了冠层高度在生物量估算中具有显著的重要性; (3) 研究得到的福建省森林AGB范围为0.001-363.331Mg/hm²,整体精度评价结果为R²=0.75,RMSE=17.34Mg/hm²,2020年全省AGB总量为8.22亿Mg,平均值为101.24Mg/hm²。通过优化GEDI中的森林冠层高度,并且结合传统遥感特征,可以实现对福建省森林地上生物量的精确估算和监测,研究成果有助于区域森林碳汇的评估。

摘要:梭梭是防风固沙和改善生态环境的先锋树种,但在种植过程中存在成活率偏低和生长缓慢的瓶颈问题,科学合理的灌溉防护是保障梭梭幼苗成活并健康生长的关键。多年来,关于梭梭灌溉防护技术的研究主要集中在单一的灌溉方法或防护措施上,对于多种灌溉防护措施的综合比较和差异分析缺乏足够认识,这在一定程度上制约了人们对灌溉防护措施的优化选择和合理应用。鉴于此,设置了4种灌溉防护措施:传统地表滴灌(TSDI)、无灌溉竖管防护(NIPP)、竖管地表滴灌(PSDI)和无灌溉无防护(NINP),通过野外筒栽试验,比较了不同措施下土壤水分分布及梭梭幼苗成活率的差异,分析了不同措施及竖管参数(管径和埋深)组合下梭梭根系性状特征。结果表明,4种措施下土壤水分均随深度的增大而增大,同一时期相同深度处土壤含水率大小表现出PSDI ＞ NIPP ＞ TSDI ＞ NINP的规律;移栽1年后,梭梭在不同措施下其成活率存在显著差异,PSDI措施下的成活率最高,达到88.9%,NINP措施下的成活率最低,仅为11.1%,而NIPP和TSDI措施下的成活率介于PSDI和NINP之间,分别为81.5%和44.4%;4种灌溉防护措施中,PSDI的梭梭根系生物量、主根增长量及各形态指标(总根长、总根表面积、总根体积、根平均直径和根尖数)均为最大值,NIPP的根系生物量、主根增长量及各形态指标优于TSDI但不及PSDI,而NINP措施的均为最小值;PSDI措施下竖管参数对梭梭根系的生长有显著影响(P ＜ 0.05),相同管径时,根系生物量、主根增长量及根系形态指标均随埋深的增大呈先增大后减小的趋势,根冠比则呈先减小后增大的规律;同一埋深时,根系生物量、主根增长量及根系形态指标均随管径的增大而增大,而根冠比则随管径的增大而减小。综合分析,4种措施下PSDI措施最有利于1年生梭梭根系的生长发育,3种管径(9、11 cm和16 cm)和埋深(10、15 cm和20 cm)下竖管参数最优组合为管径16 cm、埋深15 cm。

摘要:黄土高原半干旱地区人工林生长受水分和温度影响显著,坡向作为重要的立地因子,在水热条件再分配中起到了决定性的作用。利用树木年轮学方法测定了1995-2020年六盘山叠叠沟小流域阴坡、半阴坡和阳坡的华北落叶松(Larix gmelinii var. principis-rupprechtii)人工林优势木逐年树轮宽度,建立树轮宽度标准年表(STD)和差值年表(RES)分析不同坡向林木生长特征及对气候响应的敏感性差异。研究结果表明:(1)各坡向优势木年表质量表现为阴坡最好、阳坡最差。(2)阴坡树木受最高气温和最低气温抑制作用显著(上年6、11月和当年7月);半阴坡树木与当年7月平均气温显著负相关;阳坡树木与平均气温的相关性低。(3)不同坡向树木均与上年8月降水量显著正相关,且阳坡树木对降水量的响应敏感性高于阴坡和半阴坡;半阴坡树木还受当年7月相对湿度的促进作用。(4)阳坡树木对干旱胁迫的响应敏感性高于半阴坡和阴坡,其中气象因素对阴坡树木径向生长变化的解释率最低。综上所述,六盘山半干旱区华北落叶松对气候响应的敏感性较高,且阳坡主要受降水量影响,阴坡受最高气温和最低气温影响较大,半阴坡则受温度和降水的共同调节。若发生干旱事件,阳坡树木径向生长下降幅度要远高于阴坡和半阴坡。结果为黄土高原土石山区华北落叶松人工林保护和可持续经营提供科学依据。

摘要:植物凋落物分解过程受环境和生物因素共同调控,而气候变暖如何改变凋落物分解的物种混合效应仍存较大不确定性。采用开顶式增温箱和分解袋相结合的方法,研究增温对毛乌素沙地黑沙蒿、赖草以及两者的混合凋落物分解前150d质量损失和养分释放的影响。结果表明:增温导致赖草凋落物质量、C、N、P、纤维素和木质素残留率分别下降7%,7.6%、12%、8.8%、20%和10%,黑沙蒿凋落物质量、P和木质素残留率分别上升2.2%、2.2%和0.8%,C、N和纤维素残留率分别下降1.1%、2%和2.5%。与单独分解相比,混合凋落物质量、C、P、纤维素和木质素残留率分别上升7.7%、8.2%、4.1%、3.9%和5.9%,N元素残留率下降4.1%,增温导致混合凋落物质量、C、N、P、纤维素和木质素残留率分别上升16.9%、18.8%、11.4%、18.5%、21.5%和21.1%。黑沙蒿和赖草凋落物混合在前期分解过程中产生了拮抗效应,即相比于单种凋落物分解具有更低的质量损失;此外,增温处理下拮抗效应更强。本研究表明,在气候变化和植被恢复背景下,预测毛乌素沙地灌丛生态系统的生物地球化学循环时,应该考虑气候变暖和物种混合的交互因子对凋落物分解的影响。

摘要:细根产量(FRP)是森林生态系统地下产量的最大组分,对森林生态系统的碳和养分的分配和循环起着重要作用。细根根序对于FRP有较大的影响。目前较少通过根序分级法、以我国16个地点的天然次生林为整体的大尺度FRP研究。采用根序分级法对我国16个地点的天然次生林进行为期1年的、群落水平的大尺度FRP实验研究,来探索我国16个地点的天然次生林FRP分布格局。结果表明,FRP分布格局总体上由北向南逐渐增加,吸收根(AFR)产量、运输根(TFR)产量以及FRP均为海南尖峰岭最高,分别为(115.42±17.87) g/m²、(298.6±76.82) g/m²和(414.01±84.05) g/m²,大兴安岭呼中区最低,分别为(11.25±1.28) g/m²、(12.44±0.97) g/m²和(23.7±1.21) g/m²。山西太岳山、安徽鹞落坪和湖南会同显著低于邻近纬度地区(P < 0.05),FRP分别为(50.89±5.58) g/m²、(58.85±17.24) g/m²和(67.26±15.31) g/m²。年均温(MAT)和年均降水量(MAP)与AFR产量、TFR产量和FRP显著正相关,纬度与AFR产量、TFR产量和FRP显著负相关。

摘要:随着生态恢复工程的进展,黄土高原人工林种植面积不断增加,黄土高原人工林生态系统服务功能的响应变化仍存在争议。基于黄土高原人工林的时空分布和种植年份信息,从生态系统净初级生产力(NPP)、蒸散发(ET)以及土壤含水率(SMC)三个维度评估黄土高原地区人工林生态系统固碳和水文调节服务功能的动态变化及其对天然林和整个区域生态系统功能的影响,并进一步研究2000-2020年间人工林林龄对生态系统服务功能的影响。天然林的NPP相对于整个区域的百分比基本保持不变,维持在21%左右;而人工林的NPP相对于整个区域的百分比显著增加,并在2009年超过了天然林,成为黄土高原NPP增加的主要来源。人工林占整个区域的ET百分比和SMC百分比均显著增加,分别由不到2%增长至13.9%、1.5%上升至11.8%。至2015年,黄土高原人工林的ET和SMC已经逐步趋于稳定。随着林龄增大,SMC变化速率和变化量不断下降。ET与林龄成正相关,而SMC与林龄负相关,表明具有不同年龄结构的人工林将有效减弱树木生长所引起的土壤干旱的影响。尽管黄土高原人工林林龄与NPP、ET和SMC变化速率和变化量之间存在显著相关性(P < 0.01),但由于现阶段此地区人工林多为幼龄林和中龄林,未来这种显著相关关系是否持续有待进一步研究。

摘要:生物土壤结皮是生态系统工程师,推动沙漠生态系统碳氮循环。为了进一步了解生物土壤结皮中微生物在碳氮循环中的功能以及偶联机制,采用宏基因组测序的方法分析了腾格里藓结皮附着土(BRS)和藓结皮抖落土(BBS)中与碳氮代谢相关的基因多样性。研究结果表明丰度较高的优势菌门均参与到了碳代谢过程中,绿弯菌门对BBS中丰度较高的碳代谢路径的贡献显著高于BRS(P < 0.001)。腾格里沙漠藓结皮微生物组中碳氮代谢存在偶联作用,异化性硝酸盐还原与碳代谢途径呈显著正相关(P < 0.05),在藓结皮微生物组中反硝化作用和磷酸戊糖途径、从头嘌呤生物合成、赖氨酸生物合成显著相关(P < 0.05),BRS微生物组中与碳氮代谢相关的基因间的网络连通度更高,基因间相互作用比BBS更复杂。且全磷(TP)和全氮(TN)是影响藓结皮中碳氮相关基因的重要因子。研究结果可为认识土壤微生物对养分积累的作用和碳氮代谢的偶联提供宏基因组视角。

摘要:土壤线虫对生态系统的功能与稳定性具有重要指示作用。为查明施氮肥对禁牧和放牧条件下高寒草甸生态系统的影响,2021年4月在川西北红原县境内的围栏观测样地内外分别设置梯度为0 g/m²、20 g/m²、40 g/m²和60 g/m²的氮肥添加实验。于2021和2022年9月对各样地土壤线虫群落和土壤理化性质进行调查。结果表明:(1)连续两年施肥改变了禁牧与放牧高寒草甸土壤线虫群落组成结构及营养结构;(2)线虫的类群数和Shannon指数以禁牧样地显著高于放牧样地,且在禁牧样地随年际变化显著下降,在放牧样地显著上升;线虫密度则以禁牧样地显著低于放牧样地;(3)连续两年施肥显著增加了禁牧与放牧草地的食真菌线虫密度,降低了植食性线虫密度,使营养结构以食细菌和植食性线虫为主转变成以食细菌和食真菌线虫为主;(4)禁牧样地线虫的基础指数显著低于放牧样地,自由生活线虫成熟度指数和结构指数显著高于放牧样地;随着年际变化,放牧样地的基础指数和通道指数呈显著下降,富集指数和结构指数显著增加,而禁牧样地各生态指数均无显著变化。研究表明对放牧条件下的高寒草甸施氮肥有利于提高线虫群落多样性和土壤食物网稳定性。因此,建议对放牧利用下的高寒草甸进行适当施氮肥。

摘要:在常规作物中引入有益目的基因得到的转基因作物,可以为人类社会提供可持续的农业和经济效益,但其大面积种植可能带来的环境安全问题也得到了越来越多的关注。以转Cry1Ah基因玉米HGK60和对照常规玉米郑58为研究对象,采用直接观测法、陷阱调查法和扫网法,在2019-2021连续3年对苗期、喇叭口期、抽穗期和完熟期玉米田间节肢动物进行调查,分析其群落组成、生态指标、群落相似性及稳定性等。结果表明:(1)调查共获得124种48746个体,隶属于11目40科,除中性类群个体数在2019年抽穗期存在显著差异(P < 0.05),HGK60与郑58在植食性、捕食性、寄生性以及中性4个类群的个体数量和种数没有显著差异(P > 0.05),且不同类群的个体数和物种数在3年各生育期所占比重基本一致。(2)对丰富度指数、Shannon指数、优势度指数和均匀度指数的分析显示,HGK60和郑58在3年各生育期均未表现出显著差异(P > 0.05),认为HGK60的种植对田间节肢动物各生态指标无显著影响。(3)从整体及各营养类群来看,HGK60与郑58相似系数较高,认为二者田间节肢动物群落组成相似。(4) HGK60种植对节肢动物群落的相对稳定性没有显著影响(P > 0.05)。整体上,HGK60种植对田间节肢动物群落生物多样性的影响很小。研究结果为进一步研究转基因作物的环境风险提供了数据支撑。

摘要:璃眼蜱是一类能够传播多种病原体的吸血媒介节肢动物。近年来璃眼蜱在新疆卡拉麦里山有蹄类保护区(简称“卡山保护区”)的泛化,对当地野生动物甚至保护区管护人员构成的威胁日渐突出。于2021、2022年在该保护区核心区设置25km²样地,探究了璃眼蜱的空间分布及其影响因素,重点围绕璃眼蜱与普氏野马及啮齿类动物之间的空间关系展开。通过半方差变异函数分析璃眼蜱空间分布相关性;以双变量空间自相关方法评估璃眼蜱与宿主动物的空间聚集程度;采用结构方程模型拟合璃眼蜱数量与环境因素的关系。结果表明:1)璃眼蜱的块金基台比值大于0.75,显示璃眼蜱具有较低的空间相关性,表明其分布更易受到宿主及所处环境的影响;2)璃眼蜱与宿主的双变量梯度LISA聚集图表明,璃眼蜱与普氏野马之间的空间聚集关系强于璃眼蜱与啮齿类之间的空间聚集关系。3)多元混合结构方程模型的拟合效果较好(R²=0.70),模型发现气候、植被、宿主三种因子均能影响璃眼蜱数量。综上,本研究发现影响卡山保护区核心区的璃眼蜱分布的最主要因素是宿主,其中普氏野马与璃眼蜱的空间聚集关系强于啮齿类动物。璃眼蜱随大型宿主的扩张性分布,对同域,特别是核心区其他野生动物构成了直接威胁。野生动物的重引入可能会对生态链中其他物种产生间接影响。随着普氏野马的重引入,该地区的寄生虫分布发生了变化,可能是因为寄生虫适应了新的环境条件,且这种适应性又依赖于普氏野马的分布。这种现象表明,生态系统中的各个组成部分都会相互关联,生态链的变化可能会导致其他生物适应性发生改变。该问题显示开展濒危野生动物重引入监测工作的重要性,研究结果拓展了野生动物蜱传疾病控制和管理思路。

摘要:西沙群岛北礁的珊瑚礁鱼类由于受到人类扰动和气候变化等影响,其渔业资源发生了明显变化。在西沙群岛北礁开展鱼类资源调查,综合历史数据,分析北礁鱼类物种组成及其变化特征。截止2023年4月在北礁共发现鱼类270种,隶属于12目49科121属,其中鲈形目(Perciformes)种类最多,为212种,占总物种数的78.52%。北礁珊瑚礁鱼类群落结构较历史发生明显改变。大型鱼和肉食性鱼类的物种数量明显减少,未采集到比例分别为43%和27%,属于不同体型和食性分组中的最高值。并且与历史相比相似度均小于0.25,为极不相似。鱼类组成平均分类差异指数(Delta+)和变异分类差异指数(Lambda+)均明显下降,由1998-2003年的56.72和163.8降为2023年的54.57和107.6。同时,鱼类目、科和属与种类数的比例明显下降,分别减少了48.21%、34.67%和15.45%。另外,不同时期鱼类物种组成目、科、属、种的相似性分别是0.50、0.37、0.23和0.10,为不相似和极不相似。研究结果显示,北礁珊瑚礁鱼类已经发生了由肉食性向植食性、大型鱼向小型鱼和复杂性向简单性的演变趋势。该研究有助于更好地掌握和预测北礁珊瑚礁鱼类的物种组成和演变趋势,对于确保珊瑚礁生态系统的健康和恢复具有重要意义。

摘要:景观是由不同土地单元镶嵌而成的异质区域,通过提供粮食安全、物种维持、生计机会、文化娱乐等功能为提高人类福祉做出重要贡献。景观功能评估作为支撑可持续发展的关键工具,旨在评价区域可持续发展潜力进而指导相关决策。为明确景观功能评估的内涵、理清整体性景观功能评估的研究框架,依据研究重点将景观功能评估分为感知、生态、特性及绩效四维度,综合评述各维度的评估内涵、评估方法并提出展望。结果表明:①感知维度初步实现从主观判断向数据驱动的转变,但由于受设备、专业技术等制约,数据获取相对困难,质量评估、效果评估或偏好研究相较传统研究发展缓慢;②生态维度涉及范畴已基本建立各自的研究框架、研究方法,但还需建立更精准的评估框架才能为挖掘生态系统演变的时空动态特征、关键驱动因子提供技术支撑;③特性维度能够帮助景观规划者、决策者增加对景观现状、形成及其未来的认知,核心问题为“在考虑人文、历史、审美、生态价值的基础上实现景观分类”;④绩效维度注重景观的可持续发展,正处于研究初期尚欠缺对景观规划管理策略与效益结果之间关联性的探讨。研究认为,景观功能评估呈现出多维度交叉、结合多种理论及方法的发展趋势,整体上对景观的社会历史文化特征关注较少,欠缺多维度交叉的景观功能评估研究框架。未来应从景观特征挖掘、景观功能图谱制作、景观功能评估、景观绩效评估四个方面予以加强,构建面向多尺度、多目标的整体性景观功能评估方法体系,以改善整体性景观功能评估方案制定方面的不足。

摘要: