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摘要:厘清农户生态系统服务依赖度(DIES)并分析不同因素对农户DIES的影响机理可为协调自然保护区保护与社区发展之间的关系提供参考和借鉴,对推进乡村振兴,促进自然保护区可持续发展意义重大。以广西防城金花茶国家级自然保护区(简称金花茶保护区)为例,基于323份农户问卷数据,对比距离自然保护区不同位置以及不同生计策略类型的农户DIES差异,使用SmartPLS 3.0构建形成型指标结构方程模型分析自然资源禀赋、农户家庭特征、地理位置以及自然保护区建立等影响因素直接或者通过生计策略这一中介变量间接对农户DIES的影响机理。结果表明:(1)金花茶保护区周边农户DIES平均值为0.326,处于较低水平,农户主要依赖于生态系统供给服务,对调节服务和文化服务依赖较低。(2)距离自然保护区不同位置和生计策略类型显著影响农户DIES,金花茶保护区内、附近、保护区外农户DIES平均值分别为0.404、0.330和0.294,保护区内农户DIES平均值显著高于自然保护区外农户;纯农户、兼业户和非农户DIES平均值分别为0.593、0.366和0.151,三者之间差异显著。(3)对农户DIES影响程度由大到小依次是生计策略类型、家庭特征、自然资源禀赋和自然保护区建立,总效应分别为-0.564、-0.305、0.235和0.135,其中家庭特征对农户DIES仅有间接影响,即通过"家庭特征→生计策略→DIES"这条路径产生,自然资源禀赋对农户DIES既有直接影响又有间接影响,自然保护区建立对农户DIES仅有直接影响,而地理位置对农户DIES的影响不显著。基于此,提出兼业化和非农化生计转变是改善农户生活且降低其DIES的有效途径;调整农户DIES结构,鼓励农户从高度依赖供给服务转变为供给服务、调节服务和文化服务组合依赖;或以不损害生态系统的方式获取供给服务,更有利于自然保护区与社区的协调发展。

摘要:生态系统服务权衡/协同关系的时空格局变化和关键阈值识别对区域生态保护与修复工程的建设和效益评价具有重要参考意义。已有研究主要关注生态保护和修复工程带来的生态系统服务及其权衡/协同关系的变化,很少将生态恢复的阈值效应考虑其中。采用基于生态系统服务权衡/协同关系构建的生态获益指数,评价了陕西省2000年和2020年净初级生产力、土壤保持和产水服务的协同供给能力;利用地理探测器和约束线方法分析了生态系统服务协同供给能力的主导影响因素和阈值特征。结果表明:与2000年相比,2020年陕西省净初级生产力、土壤保持和产水服务均有所增加,两两生态系统服务之间总体表现为协同关系,但具有明显的时空差异。2020年生态系统服务协同供给能力明显增加,其中陕北中部和陕南西部提升最为明显。降水和归一化植被指数(NDVI)是生态系统服务协同供给能力的主导影响因素,他们对生态系统服务协同供给能力的影响具有非线性效应和阈值特征。当NDVI在0.6-0.7之间或年降水量为1100 mm左右时,生态系统服务协同供给能力达到最高,超过上述阈值后NDVI或降水对生态系统服务协同供给能力的促进作用减弱。研究能够为生态恢复效益评价提供参考方案,为陕西省生态保护和恢复建设提供决策支持。

摘要:山地旅游区是提供生态系统文化服务(CES)的重要场所,评估其CES供需匹配关系对区域生态景观与游憩空间的规划管理和提升人类福祉至关重要。以贵州省为典型山地旅游区案例地,结合社交媒体文本与MaxEnt模型的综合评估方法量化CES的实现需求与潜在供给,运用ArcGIS对CES供需及匹配关系的空间格局进行制图与评估,并基于地理探测器探究CES供需匹配的影响因素。研究表明:(1)美学、休闲娱乐、文化多样性、康养价值、生物多样性、研学价值、遗产价值和精神宗教是贵州省CES的主要表征类型。(2)CES需求以省内知名旅游景区和中心城区为核心集聚区,并向四周逐渐递减,高需求和中等需求在空间上呈现"分散式、多核心"分布格局,而CES高供给和中等供给则集中在各城市区域、旅游景区和交通线网附近,呈现多核心团簇状分布和沿交通干线呈条带状集聚分布的"多核心、多条带"分布格局。(3)根据CES供需匹配关系可将贵州省划分为文化服务需求区、 平衡区和潜力区三类,三类分区的空间分布均具有较强的异质性,文化服务潜力区面积远大于其他分区。(4)CES供需匹配影响因子间交互作用的空间解释力相较于单因子强,其中高程和土地利用的影响最为显著,CES的自然因素解释力整体强于社会因素。研究为厘清贵州省CES供需及匹配的空间分布格局与影响因素,通过对CES供需热点区域进行潜力点识别和价值转化,以实现山地旅游区自然资源的合理配置和生态游憩空间的保护开发与结构优化提供理论借鉴与实践参考。

摘要:建立国家公园体制是我国建设生态文明、美丽中国以及实现人与自然和谐共生的现代化的重要抓手。当地社区居民是国家公园建设和管理的重要利益主体,也是参与国家公园自然保护的重要力量,如何培育当地居民积极的自然保护态度对于国家公园的建设和管理具有重要现实意义。以神农架国家公园试点区为例,基于刺激-有机体-反应(S-O-R)模型,引入地方依恋变量,构建了旅游影响感知、地方依恋和自然保护态度之间的结构关系模型,运用多群组嵌套结构方程模型(SEM)揭示了国家公园发展旅游对当地居民自然保护态度的影响机制。研究表明:(1)神农架国家公园试点区居民对旅游影响的感知对其自然保护态度有显著的直接影响;(2)地方依恋在神农架国家公园试点区居民旅游影响感知与其自然保护态度之间发挥着中介作用;(3)在旅游影响感知、地方依恋和自然保护态度之间的结构关系上,参与旅游的居民和未参与旅游的居民之间存在显著的群体差异。主要表现为前者对负面旅游影响的感知对其地方依恋感和自然保护态度均没有显著影响,而后者对负面旅游影响的感知对其地方依恋感和自然保护态度有显著影响。研究的理论贡献主要有两点:一是通过引入地方依恋作为中介变量,揭示了国家公园旅游影响当地居民自然保护态度的作用路径;二是通过参与旅游居民和未参与旅游居民两个群体的比较分析,进一步揭示了国家公园旅游影响当地居民自然保护态度的群体差异。

摘要:核算区域食物消费及其资源环境代价对优化区域食物供应、加强区域生态保护与调整食物安全战略具有重要意义。基于实地调研获取的2018年青藏高原"一江两河"农区居民家庭食物消费一手数据,在分析居民食物消费数量与结构的基础上核算其生态足迹。主要结论如下:(1)"一江两河"农区居民家庭人均食物消费量为482.44 kg人^-1 a^-1,全年区域食物消费总量达36.90 万t,其中植物性食物消费占比74.4%,约是动物性食物(25.6%)的2.91倍;消费结构中,蔬菜占比最高(29.4%),其次是青稞(20.7%)和奶类(15.3%),肉类消费以牛羊肉为主(88.4%);(2)区域食物消费所占用的生态足迹总量高达41.41万hm²,是"一江两河"所在三市(拉萨、日喀则和山南)耕地面积的2.48倍,肉类消费所占用的生态足迹最大(51.1%);食物消费的生态足迹有30.8%来自外地,其中以甘肃、青海、新疆三地居多。

摘要:城市绿地中园林树木的光合固碳能力对中和城市温室气体排放、调节城市碳平衡具重要意义,但园林树木的栽植及养管等过程也会产生碳排放,因此全面科学地评价园林树木的净固碳能力必须综合考虑全生命周期碳的收支两个方面。基于全生命周期理论,通过生物量方程法和排放因子法核算了北京市32种常用园林树种全生命周期碳固定量和碳排放量。结果显示,北京市一级养护管理标准下供试树种全生命周期碳固定量和碳排放量均值分别为222.441 kg/株和90.545 kg/株。不同生活型园林树种全生命周期碳固定量和碳排放量存在明显分级,总体上均表现为落叶乔木 ＞ 常绿乔木 ＞ 小乔木 ＞ 灌木。一球悬铃木、美国红梣、毛白杨、栾树等21种植物对城市绿地碳汇功能具正向效应。小叶黄杨、冬青卫矛、碧桃、紫叶李等11种植物对城市绿地碳汇功能具负向效应,其原因除了在于自身生物学特征外,也与为追求特定景观效果而采取的园林应用方式有关。结合研究结果从増汇与减排两方面提出了低碳植物景观营建策略。

摘要:控制碳排放是实现"双碳"战略目标和城市低碳发展的重要举措,城市形态与碳排放关系密切。基于2000-2020年碳排放、土地利用和景观格局指数等数据得到北京市碳排放和城市形态时空演变格局,构建面板数据模型探究城市形态对碳排放的影响,通过最优参数地理探测器揭示城市形态因子对碳排放的驱动因素。结果表明:(1)2000-2020年碳排放空间上呈现中心高、四周低、由中心向周边扩散的分布格局,其中2001-2005年和2010-2015年增幅分别为-13.8%和15.8%;(2)2000-2020年北京市城市形态因子具有明显的时空演变特征,平均斑块类型面积、最大斑块指数和有效格网大小增长率分别为56.4%、78%和112%,平均斑块密度呈下降趋势,斑块结合度和分散指数变化不明显;(3)城市形态与碳排放之间存在显著相关性,斑块密度和有效格网大小与碳排放呈负相关性,斑块结合度对碳排放有正向影响;(4)城市形态因子对碳排放影响程度排序为:有效格网大小 > 斑块类型面积 > 最大斑块指数 > 斑块结合度 > 分散指数 > 斑块密度 > 周长面积分维,且有效格网大小与分散指数的交互作用对碳排放空间异质性影响程度最高。不同地区应因地制宜考虑城市形态对碳排放的影响,进而制定其空间格局优化策略。

摘要:科学认知农田生态系统温室气体排放状况是开展农业减排降碳的重要前提,对于推动农业可持续发展、促进农田高质量建设具有重要意义。以安徽省为例,利用联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)排放系数法评估农田生态系统温室气体排放水平,运用对数平均迪式指数分解(LMDI)方法解析农田生态系统温室气体排放驱动机制,最后基于STIRPAT模型并结合情景分析方法对未来农田生态系统温室气体排放进行模拟预测。结果表明:(1)安徽省农田生态系统温室气体排放总量整体呈增加趋势,水稻种植CH₄排放的贡献最大,占比达55.27%,空间分布上呈现为皖中地区排放量较高、皖北和皖南地区相对较低。(2) 安徽省农田生态系统单位播种面积排放强度呈增加趋势,单位农业产值排放强度呈下降趋势,两种排放强度均呈"北低南高"分布特征,即淮河以北地区排放强度及变化幅度相对较低,淮河以南地区表现为相反规律。(3) 农业经济水平与安徽省农田生态系统温室气体排放呈现出正效应,是影响排放量增加的主要因素;农业生产效率、农业生产结构、农业人口规模均呈现出负效应,其中农业生产效率与农业人口规模因素对农田生态系统温室气体排放的抑制作用较强。(4)基准情景、低碳情景、绿色发展情景与可持续发展情景下农田生态系统温室气体排放呈先上升达到峰值后逐渐降低的变化趋势,其中基准情景在2028年达峰,其余三种情景在2025年实现达峰目标。粗放发展情景下农田生态系统温室气体排放在未来呈不断增加的发展趋势,未能实现达峰目标但增速逐渐放缓,农业发展表现出较强的减排潜力。安徽省应加强控制水稻种植CH₄排放,综合考量区域差异,多措并举、因地制宜地制定农业减排政策。

摘要:中国作为传统的农业大国,高消耗、高投入、高需求的农业发展模式推动着中国农业非CO₂温室气体排放总量持续增长。农业源非CO₂气体以极具增温潜势的CH₄和N₂O为主,控制农业源非CO₂温室气体排放是我国实现农业绿色发展和"双碳"目标的重要环节。我国农业系统非CO₂温室气体核算尚处于不断探索完善的过程之中,在估算方法、模型参数等方面还未形成一套完整和公认的体系。研究参考IPCC分类法建立了适用于中国农业系统的,包括种植业、畜牧业和农业废弃物的农业非CO₂温室气体排放核算体系。以2020年为基准对中国农业温室气体排放情况进行了核算。结果显示,我国农业系统非CO₂温室气体排放总量为62801.68万t CO₂-e,CH₄是农业系统排放贡献最大的温室气体。我国农业系统温室气体排放类型具有明显的空间分异特征;西北、华北、西南以畜牧业温室气体为主导,华东、华南地区以种植业为主导,东北、华中地区较为特殊,主导类型相对复杂;农业废弃物排放主要分布在东北、华东地区。研究所构建的温室气体核算体系可充分体现我国农业温室气体排放现状,体现各省域农业温室气体排放结构,有利于各区域制定有针对性的农业规划政策,可为降低我国农业温室气体核算研究中的不确定性、为碳中和实现过程中明确农业系统的温室气体贡献提供方法支持与数据基础。

摘要:人类活动对景观尺度农业下垫面的CO₂收支有着不可忽视的影响,明确在人类活动影响下景观尺度农业区CO₂通量的变化特征及影响因素对增汇减排策略的制定具有重要的意义。使用高塔涡度相关法对长三角地区一处农业区CO₂通量开展连续观测以明确其源汇特征及影响因子。结果表明:该农业区CO₂通量在春夏秋季表现为白天吸收CO₂,夜间排放CO₂的日变化动态,三个季节CO₂ 通量的变化范围分别为-0.15-0.14、-0.60-0.28、-0.21-0.19 mg m^-2 s^-1,冬季则表现为全天排放CO₂,日变化范围为0-0.14 mg m^-2 s^-1。每年的6-11月CO₂吸收明显,其余时间段以排放为主,吸收峰值和排放峰值分别出现在每年的 8 月和 11 月,多年均值分别为-0.14、0.08 mg m^-2 s^-1。研究区2019-2021年表现为一个逐年上升的大气碳源,CO₂ 通量年总量均值为(142.73±99.01) gC m^-2 a^-1。在半小时尺度上光量子通量密度(PPFD)、10 cm处土壤温度(T_s)以及饱和水汽压差是影响CO₂收支的关键环境要素,日尺度上PPFD、T_s是主要控制因子,月尺度上,T_s是最为重要的影响因素,同时降雨量以及归一化植被指数也影响着CO₂通量。经人为CO₂开源数据清单得到的通量塔15 km范围内人为CO₂排放量为(429.7±30.01) gC m^-2a^-1,抵消了该农业区稻田、森林等自然生态系统的碳汇作用。

摘要:国家不断完善生态环境损害赔偿制度与环境公益诉讼制度的同时,全国生态环境损害案件呈逐年递增趋势。司法和生态环境管理部门等在判罚生态环境损害案件时,面临生态环境损害基线、实物量化、价值量化等难以确定的专业性问题,生态环境损害鉴定不同阶段的差异性难以区分。研究按照损害程度对森林纵火和盗伐林木、违法建设和非法占地、非法采矿三类生态破坏案件进行分类讨论,统计分析了三类生态破坏案件的关键要素指标,阐明了生态环境损害鉴定评估过程的差异性。结果表明,三类案件的差异性主要体现在基线选取对象上,三类案件可能涉及植被、土壤、地下水等指标的一种或多种;森林纵火和盗伐林木、违法建设和占地、非法采矿三类案件在植被破坏和土壤破坏两方面破坏程度都表现出逐渐加重的趋势,水平方向的损害范围易受周边环境影响,纵向从土壤表层向深层土壤破坏逐渐加深,恢复难度逐渐加大;在生态恢复工程选择上,除生态恢复外还需根据破坏程度额外考虑对地表建筑物或压占物清除或矿坑的回填及复垦;永久性损害或基本恢复不可实施时也可考虑其他替代性恢复方案,如认购"碳汇"等新手段。研究可为提高生态环境损害鉴定评估工作的科学性、规范性和可操作性提供理论指导。

摘要:人类活动与生态环境间的复杂反馈关系始终处于动态变化之中,探究农户生计与生态环境的关系对推进乡村振兴战略和生态环境保护具有重要现实意义。以黄土高原典型生态脆弱区佳县为例,在对农户生计脆弱性和生态退化度进行动态评估的基础上,尝试通过耦合协调度模型探究二者之间的关系和作用机理。结论如下:(1)1990-2020年佳县户生计脆弱性和生境退化度呈现持续降低态势,这与农户生计方式转型密切相关;(2)从耦合协调类型上看,衰退失调型和濒临失调型村庄占比均持续降低,基本协调型和高度协调型占比均波动增加。从耦合差异类型上看,生计脆弱突出型和共损型占比均波动降低,生态退化突出型和同步型占比均增加;(3)农户是乡村社会-生态系统的主要行为主体,生态环境为农户提供资源和生存空间,农户作为乡村主要管理主体,其生计活动将对生态环境产生正向或负向影响。不同生计方式对生态系统的影响具有显著差异性,引导农户生计非农多样化发展对生态环境保护具有正向促进作用。

摘要:农田建设质量和农田灾害风险抵御能力关系国家粮食安全战略问题,厘清高标准农田建设对农田减灾的影响及作用机制,对促进高标准农田建设和农业减灾稳产具有重要参考价值。基于中国31个省、市、自治区的面板数据,运用连续型双重差分法分析高标准农田建设对农田减灾的影响及作用机制。结果发现:(1)高标准农田建设能够显著降低农业自然灾害的影响,特别在降低农业受灾率、成灾率、绝收率和脆弱度方面表现尤为突出,经过改变政策干预时点、替换核心解释变量、考虑序列自相关问题、控制变量滞后一期等一系列稳健性检验后,发现这种作用依然存在。(2)相比水灾而言,高标准农田建设对旱灾的缓解作用要更大;由于非粮食主产区农业生产条件相对较差,高标准农田建设对其减灾的促进作用更为明显;财政能力较强的东部地区会有更多的建设配套资金和扶持政策,也就使得高标准农田建设对降低东部地区农业自然灾害影响的作用会更大。(3)机制检验发现,高标准基本农田建设是通过生态调节、综合防治和生产条件改善这三个机制对农业自然灾害产生影响,其中介效应大小分别为24.32%、26.47%和13.65%。

摘要:科学评估我国典型粮食主产区耕地的潜在水分条件状况,继而"以水定地"实现耕地空间重构布局,对保障国家粮食安全、促进农业高质量发展具有重要现实意义。以河南沿黄的原阳县等6个产粮大县为研究区,从作物种植视角出发,基于耕地及作物分布数据、MODIS数据和长时间序列气象数据,通过构建区域遥感蒸散模型和水分平衡评价模型,精准揭示当地水分平衡状况及耕地利用下水分平衡效应,进而构建多智能体空间优化配置模型来实现耕地作物种植的空间重构。结果表明:(1)沿黄6县耕地面积占土地总面积的比例持续下降,其中2020年冬小麦和夏玉米播种面积分别占耕地总面积的74.75%和48.91%,种植模式以玉米小麦轮作为主,夏玉米单一型耕地分布零散且对应田块规模偏小;(2)地表蒸散量与有效降水量的时空错位引致当地水分平衡状态存在较大差异,全境缺水且水分亏缺量呈东北高、西南低的分布规律,应依据作物水分平衡态势的空间差异进行差别化灌溉管理;(3)耕地空间重构表现出明显的空间尺度性效应,且县域尺度的优化结果优于单一整体尺度,在保障粮食安全前提下,重构后的冬小麦和夏玉米水分亏缺情势均得到一定程度缓解,田块的空间积聚性和连片性更加有利于作物日常灌溉管理。河南沿黄区需大力推行"以水定地"耕地空间重构战略,以缓解耕地用水压力、促进农业可持续发展。

摘要:植物总初级生产力是定量描述生态系统固碳能力的重要指标,为了分析气候时空滞后效应和空间异质性对植被总初级生产力(GPP)的影响,以当年气象数据组(CC)、10年平均气象数据组(MC)和邻域气象数据组(FM)分别代表气候波动性、时间滞后效应和空间异质性,以及地形数据为自变量,构建随机森林模型,模拟了2000-2014年的历史时期的GPP值以及2015-2021年在SSP126、SSP245、SSP370和SSP585排放情景下的GPP值,计算模拟解释率,因子贡献率,最终确定最佳气象数据组。结果表明(1)地形因子中坡度对GPP的影响最大,气象因子中降水量对GPP的影响最大,整体而言GPP与地形因子较气象因子相关性强,是地形再分配气象因子的结果;(2)各时期GPP模型之间交叉模拟值与MODIS数据对比发现模型解释率R²均达到0.80以上,表明所建预测GPP的随机森林模型稳定性较强;(3)历史气象数据的GPP模型结果显示CC对当年GPP的解释率更高,表明气候波动性更好地展现当年气象与GPP间的关系;(4)基于历史时期和4种未来气候情景下3个气象数据组建立的模型之间交叉模拟,结果表明MC预测模型的解释率最高,表明该数据组稳定性最强,反过来采用4种未来气候情景下3个气象数据组的模型模拟历史时期的GPP,结果表明MC与其他两个气象数据组之间存在显著性差异(P<0.05),充分表明植被GPP响应气候具有时滞效应,并其影响程度显著大于气候的空间异质性和波动性,即前9年的气候持续影响植被GPP;(5)统计3个气象数据组在历史时期出现的概率,可知MC出现概率高的区域占比比其他两个数据组的大,在林地、灌木和草本三种景观类型中也出现相同的结论,另外MC对中高海拔和陡坡的预测能力比其他两个数据组的强,表明中高海拔地区在分配太阳辐射等复杂过程存在明显的时滞效应,而平缓地区易受当年和气候空间异质性影响。因本研究以10年为平均值计算单元,最佳时间滞后效应可能会比10年短或更长,需要进一步探讨,结论为气候变化背景下GPP模拟预测提供了最佳气象数据组。

摘要:降水(P)、气温(T)、土壤含水量(SWC)和土壤温度(ST)是影响农业生态系统的重要因素,准确刻画其时空变化特征是认识和理解水热交互作用、制定区域农业可持续发展策略的基础。然而,相关研究却严重受限于原位观测站点稀少、监测数据时序短等问题。为了更好地表征这些因素的时空变化特征及相互关系,研究基于ERA5-Land再分析数据,采用Sen斜率、Mann-Kendall检验法对华北平原1953-2022年P、T、SWC和ST的变化趋势、突变时间及时空格局进行制图与分析;进而用Spearman相关系数探讨了这些因素之间的关系。结果表明:近70 年来,华北平原年降水总量在509.80-1393.05 mm之间波动,降水变化率为-38.31 mm/10a,突变年份在1988年前后;夏季降水减少速率最快。年均气温在12.11-15.35℃之间波动,气温变化率为0.27℃/10a,突变年份在1996年左右;冬季气温升高速率最快。P和T均呈南高北低的分布特征,华北平原西南部降水减少速率较快而升温速率较慢,西北部则表现相反。SWC均呈减少趋势,100-289 cm层含水量变率最大且随时间减少的幅度逐渐增大;四个土层SWC季节变化幅度不同。ST均呈升高趋势且升温速度随时间变快,0-7 cm层升温速率最快。土壤升温幅度春季最大,秋季最小。SWC减少幅度随深度增加而增大,ST升高幅度随深度增加而减小,土壤深度对SWC和ST的影响相反,且SWC突变时间比ST突变时间早近20年。ST和SWC呈南高北低的分布格局,且西北部变率大,东南部变率小。T与P、ST与SWC之间的变化趋势相反,P和SWC、T和ST之间的变化趋势相同,SWC与T和P、ST与T和P的相关性随土壤深度而减小。综上,华北平原水热条件向"暖干化"演变。研究可增进对华北平原水热变化过程的认识,进而为该地农业可持续发展政策制定提供科学依据。

摘要:海拔梯度作为一个重要的环境因素,对植物的分布、种类、生长速度和生理特征具有深远的影响。为探究大兴安岭北部不同海拔樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)树轮宽度对气候因子的响应差异,利用大兴安岭北部满归地区5个海拔樟子松的树芯样本,建立树轮宽度年表,并分析5个海拔樟子松树木径向生长特征与气候要素的相关关系,进而探讨了不同海拔间的树木生长气候响应异同及响应关系的稳定性。研究结果表明,与其他海拔相比,中高海拔(1150m)樟子松树轮宽度年表可能包含更多的气候信息。树轮宽度年表与气候因子的相关分析表明,高海拔(1200 m)樟子松对温度的响应并不明显,仅与上年10月和当年9月的气温呈显著正相关,中高海拔和中海拔(900 m)的樟子松分别对生长季4-9月和5-8月的温度表现出较好的显著正相关,中低海拔(800 m)和低海拔(700 m)的樟子松均受到了干旱胁迫的抑制,均与当年6月的降水量呈显著正相关,与4月和6月的温度呈显著负相关,与上年10月到当年9月的帕默尔干旱指数均呈极显著正相关。气温发生突变后,高海拔、中高海拔和中海拔樟子松的生长趋势显著上升,而中低海拔和低海拔樟子松的生长趋势下降。相关结果显示,当年5月的平均最低气温是高海拔、中高海拔和中海拔树轮宽度增加的主要原因。滑动相关分析结果显示,高海拔和低海拔的樟子松对气候因子的敏感性均减弱,中高海拔和中海拔樟子松对温度的敏感性增强,但中海拔樟子松对帕默尔干旱指数的敏感性减弱,中低海拔樟子松对降水和帕默尔干旱指数的敏感性均减弱。研究揭示了大兴安岭北部不同海拔樟子松树木年轮宽度与气候因子之间的复杂关系,并为评估大兴安岭樟子松对未来气候变化的适应能力提供了科学依据。

摘要:研究对比祁连山东部地区典型林分水源涵养能力变化规律及差异,以期为区域森林水源涵养能力提升和管理提供科学依据。以青海互助北山国家森林公园内的云杉纯林、白桦纯林、云杉白桦混交林、云杉青杨混交林、白桦青杨混交林和白桦落叶松混交林为研究对象,采用野外实测、称量、室内浸泡等方法对林地林冠层、枯落物层和土壤层的水文效应进行测定分析,通过敏感性分析和相关性分析选取林冠截留率、未分解层厚度、饱和导水率和土壤蓄水能力等8个指标,并采用熵权法和综合指数法对林地水源涵养能力进行评估。研究结果表明:祁连山东部地区6种典型林分林冠层、枯落物层和土壤层的水源涵养能力都受到林分类型的影响。(1)不同林分类型林冠层植被截留能力表现为针叶林 ＞ 阔叶林,混交林 ＞ 阔叶纯林;(2)枯落物的厚度和储量变化趋势一致,云杉纯林(针叶纯林)表现为未分解层 ＞ 半分解层,其他林分类型(针阔混交林、阔叶混交林和阔叶纯林)均表现为未分解层 ＜ 半分解层。(3)土壤孔隙度和饱和导水率整体上表现为混交林大于纯林,且针阔混交林更优。(4)6种典型林分水源涵养能力的综合评估结果表明:云杉白桦混交林(0.746) ＞ 白桦落叶松混交林(0.547) ＞ 云杉青杨混交林(0.504) ＞ 白桦青杨混交林(0.480) ＞ 白桦纯林(0.467) ＞ 云杉纯林(0.244)。综合来看,针阔混交林可以作为区域林分结构调整和营造新林的目标林分类型,特别是云杉白桦混交林和白桦落叶松混交林,同时,在新造林时,应避免直接营造云杉纯林。

摘要:植物凋落物在土壤有机质形成过程中扮演重要角色,在局域尺度上其分解速率与土壤生境密切相关。不同土壤基质下的凋落物分解快慢不同,进而影响土壤碳周转及养分利用效率。与叶凋落物分解密切相关的微生物群落主要来源于叶凋落物际,这些微生物群落在土壤养分循环和有机物分解过程中发挥着至关重要的作用,然而目前关于叶凋落物际中微生物群落动态变化的研究还相对较少。研究以喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)的叶凋落物为研究对象,通过高通量测序研究不同土壤(有机土、铁铝土、冲积土)和分解阶段(30%、60%、90%)下叶凋落物际细菌群落的动态变化及其对凋落物分解的影响。结果表明:随着分解的进行,叶凋落物际细菌群落多样性逐渐升高,并且群落多样性水平越高(Alpha多样性:有机土>冲积土>铁铝土),其分解速率越快(k:有机土 > 冲积土 > 铁铝土)。研究进一步发现,叶凋落物际细菌群落组成变化受土壤类型和分解阶段显著影响(P < 0.001),但前者作用效应更大。具体而言,不同土壤基质下的叶凋落物际优势菌不同,有机土和冲积土基质中均由变形菌门(Proteobacteria)主导(分别占55.33%和53.10%),铁铝土基质中则以放线菌门(Actinobacteriota)为主(占比为63.95%)。受分解阶段影响,不同土壤基质下叶凋落物际各优势菌门的平均相对丰度在分解后期均有所下降,而以绿弯菌门(Chloroflexi)为代表的寡营养菌(oligotrophic taxa)在分解后期显著增加(P < 0.05),与分解前期相比增加了5.66-413.80倍。此外,在不同土壤中,叶凋落物际细菌群落构建均受确定性过程影响,其共现网络复杂度在冲积土、有机土、铁铝土中依次降低,变形菌门和放线菌门在整个叶凋落物际细菌群落的构建和维持中扮演着关键角色。研究揭示了不同土壤基质调控叶凋落物际细菌群落组成及多样性进而影响凋落物分解过程,这为深入理解叶凋落物际细菌群落在生态系统养分循环过程中的关键作用提供了数据支撑。

摘要:工业化和快速城市化进程导致城市树木暴露于高浓度地表臭氧(O₃)和氮(N)沉降的环境。以两种北京常见的城市园林绿化树种栾树(Koelreuteria paniculata)和白皮松(Pinus bungeana)为研究对象,采用臭氧开顶式气室(OTC)和¹⁵N同位素示踪法,研究了2022年5月-9月3种臭氧浓度NF(自然环境臭氧浓度)、NF40(NF + 40 nmol/mol O₃)和NF60(NF + 60 nmol/mol O₃)环境下两种树苗的生理生长特性,特别是生长季末期植物叶片氮吸收的响应机制。研究结果表明:(1)高浓度O₃显著抑制栾树和白皮松叶片饱和光合速率、气孔导度、叶绿素含量、类胡萝卜素含量和生物量累积,但增加了叶片N含量。(2)生长季末期栾树与白皮松叶片N元素的吸收策略不同,栾树的新叶比老叶吸收更多的N,同时N可能从老叶转移到新叶;白皮松则将N更多地储存在老叶中以维持叶片常绿,而不是将N转移到新叶中。(3)在生长季结束前一周,不论施N与否O₃浓度升高均会显著增加叶片的衰老比率,O₃浓度越高栾树叶片衰老比率越高,而施N处理可降低由于O₃升高导致叶片衰老的比率,越接近生长季结束O₃增加栾树叶片衰老和施N缓解叶片衰老的变化规律越显著。由此可见,在研究城市树种应对O₃浓度升高和N沉降的环境变化时,不仅要考虑不同功能型如落叶和常绿树种的差异,同时也应关注落叶植物的不同生长时期,特别是生长季末期的变化。

摘要:物种多样性对海拔梯度的响应是全球气候变化背景下生态学研究的热点。为探究钱江源-百山祖国家公园百山祖园区(以下简称百山祖国家公园)内的植物群落物种多样性沿海拔梯度的变化规律,采用样带法在百山祖国家公园设置一组三条连续海拔梯度样带,连续海拔垂直样带相较非连续海拔分布的样地具有更多的优势,它具有更精确的检测能力和更灵敏的检测手段,能够更好的对任意海拔位置上物种、群落和生物多样性的变化及其机制进行研究。所建设样带宽30 m,总长3210 m,海拔范围为636.3-1928.04 m,总面积为9.63 hm²,在样带中进行植物群落每木调查。调查样带内所有胸径 ≥ 1 cm的木本植物个体,记录种名、胸径等,分析植物群落α和β多样性对海拔梯度的响应。结果表明:在三条样带上,共记录木本植物260种、69914个个体,隶属于55科109属。物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数与海拔梯度均呈显著负相关关系。地形因子中海拔对物种α多样性影响最大,坡度次之,坡向对α多样性影响较小。随着样地间海拔距离的增大,样地间β多样性指数(Jaccard相似性指数)都与样地间海拔距离呈显著的负相关关系,即群落的Jaccard相似性指数随着样地间海拔距离的增大而减小,植物群落β多样性与海拔、坡度、坡向均呈显著的相关关系,其中海拔的影响最大,坡度次之,坡向的影响较小。在海拔梯度上物种β多样性的周转组分占主导地位,各植物群落物种组成差异由物种更替控制。研究结果为今后百山祖国家公园及其他亚热带山地生物多样性保护、山地生态系统多样性和稳定性维持政策制定提供了科学依据。

摘要:凋落物分解是森林生态系统养分循环的重要组成部分,为探究气温变化对杉木枯死叶片分解的影响,以杉木人工林的凋落叶和宿存叶为研究对象,采用分解网袋法,利用武夷山气温垂直分布特征,选择了620 m、1003 m、1410 m和1948 m四个海拔气温梯度,采用异地移位试验模拟增温对杉木凋落叶和宿存叶分解速率及分解过程中N、P、Mg、Ca元素释放的影响。结果表明:(1) 凋落叶和宿存叶的干重残留率随分解时间的延长呈下降趋势,且在不同海拔气温下存在显著差异 (P<0.05),其中凋落叶的分解速率(K)表现为K_{620 m}> K_{1003 m} > K_{1410 m} > K_{1948 m},宿存叶则表现为K_{1003 m} > K_{620 m} > K_{1410 m} > K_{1948 m}。增温缩短了凋落叶和宿存叶的半衰期和周转期。(2) 增温显著影响凋落叶和宿存叶的N、P、Mg、Ca残留率 (P < 0.05),二者整体均表现为在T_{620 m}下具有较低的养分残留率,而在300-360 d分解时段,宿存叶在T_{620 m}下具有较高的P残留率。增温并未改变凋落叶和宿存叶P、Mg、Ca素的释放模式,但改变了宿存叶N素的释放模式。(3) 凋落叶和宿存叶的干重残留率与N残留率呈极显著正相关 (P < 0.001),与P残留率呈显著负相关 (P < 0.05)。相较于N、P而言,Mg、Ca残留率与干重残留率间的相关性较弱。气温升高显著加快了凋落叶和宿存叶的质量损失速率及养分释放速率,促进杉木人工林生态系统的养分物质循环。研究结果为全面了解杉木枯死叶片分解过程中养分释放对气候变暖的响应机制提供科学依据。

摘要:自然封育是培育森林资源重要且有效的途径,细根作为植物体重要的资源获取型器官,在森林群落发挥生态功能中扮演重要角色。为明晰自然封育对毛竹细根功能性状的影响,采用空间代替时间的研究方法,以武夷山国家公园内正常经营和封育年限为3、5、10、15年和40年的毛竹林作为研究对象,揭示不同封育年限下毛竹细根功能性状的差异以及对土壤理化性质变化的适应规律。结果表明:(1)封育年限对毛竹细根的功能性状具有显著影响。随着封育年限的增长,毛竹细根的比根长、比根面积、全碳、全氮和全磷含量均呈现先上升后下降的变化趋势,组织密度、碳氮比和碳磷比呈现先下降后上升的趋势,同其他封育毛竹林群落相比,封育10和15年的毛竹林群落中细根比根长、比根面积和养分含量得到显著提高。土壤层次和细根径级对细根功能性状同样具有显著影响。(2)毛竹细根功能性状间随封育年限的变化存在显著的相关性。比根长、比根面积、全碳含量、全氮含量和全磷含量彼此之间存在显著的正相关关系,与碳氮比、碳磷比和组织密度存在显著的负相关关系。(3)随着封育演替进程,毛竹林群落中土壤因子的变化驱动着细根功能性状发生改变,土壤容重同细根养分含量呈显著的负相关关系,土壤碳磷含量与细根比根长和比根面积存在显著的正相关关系,土壤养分含量与细根养分含量呈现极显著正相关关系。综上,自然封育促使毛竹细根通过自身表型可塑性合理权衡不同功能性状之间的资源配置,当封育10-15年,毛竹细根将更多养分集中于资源获取型性状的构建,吸收能力和效率显著提高,林分生产力和生态功能较优,在封育10-15年后适当进行科学的人为经营活动有助于毛竹林的可持续健康发展。

摘要:牡蛎礁是典型的海岸带生态系统之一,具有重要的生态系统服务功能。于2022年6月、2023年4月和6月对渤海湾西岸互花米草(Spartina alterniflora)-牡蛎共生群落的分布及群落特征进行了系统性调查及监测分析。基于COI片段检测表明该潮间带牡蛎礁建礁物种为长牡蛎(Crassostrea gigas)。该区域牡蛎礁总面积约为19.71hm²,牡蛎种群密度和补充量在陆海梯度上呈现增加趋势,靠海一侧牡蛎密度和补充量更加充足。共采集大型底栖动物7门53种。基于非度量多维尺度(NMDS)分析和相似性分析(ANOSIM)检验发现,牡蛎礁存在的共生区域与仅互花米草分布区和光滩区的大型底栖群落组成存在显著的空间差异(P < 0.05)。与其他区域相比,共生区域内出现的大型底栖生物种类数最多,生物量更高, 其Shannon-Wiener 多样性指数及丰富度指数也较高。研究结果表明,渤海湾西岸马棚口潮间带的新生牡蛎礁群改变了大型底栖群落组成结构,提高了生物多样性水平。

摘要:降雨是影响黄土高原地区植被生长的主要限制因子,但植被群落结构间存在的差异使其对凋落物和土壤养分的影响存在较大的不确定性。以黄土区油松人工纯林、刺槐人工纯林、油松-刺槐人工混交林、山杨-辽东栎天然次生林为对象,研究了林冠对降雨的再分配特征、凋落物储量 、土壤有机碳(SOC)、总氮(STN)、总磷(STP)含量随林型的变化,分析了不同降雨分配特征对凋落物、土壤养分的影响。结果表明:(1) 4种林分类型间降雨再分配特征具有一定差异性,油松林、刺槐林、油松刺槐林、次生林累计穿透雨率分别为86.43%、85.37%、71.68%、64.77%,树干径流率为1.0%、1.6%、1.3%、3.2%,树冠截流率为12.48%、13.01%、27.00%、31.93%。(2)不同林分类型SOC、STN、STP以及凋落物养分释放效率表现出显著差异性,天然次生林养分含量整体上高于人工林。(3)4种林分类型中,刺槐林的土壤C ∶ N最低,其它3种林分的土壤C ∶ N无显著差异;天然次生林的土壤N ∶ P和C ∶ P最高,油松林和刺槐林的土壤N ∶ P无显著差异。(4)穿透雨和林冠截流的变化能够影响土壤N、P组分和凋落物C、N、P元素释放率,但对土壤C组分影响较小。综上所述,黄土高原地区植被恢复过程中,降雨能够提高土壤养分含量,促进凋落物养分归还。天然次生林对改变降雨分配特征和土壤养分特征的潜力更大,自然恢复更有利于土壤养分积累。

摘要:藓结皮是荒漠生物土壤结皮的重要类型,在荒漠生态系统碳固定与碳排放过程中具有重要作用。研究长期氮添加对藓结皮光合生理活性和土壤有机碳(SOC)组分的影响,有助于理解藓结皮光合生理活性特征与荒漠生态系统土壤碳固存之间的关系及其调控因子。为此,研究依托古尔班通古特沙漠野外长期(13a)氮添加实验,以齿肋赤藓形成的藓结皮为研究对象,选取0(N0)、1.0(N1)、3.0 g N m^-2 a^-1(N3)三种氮处理,阐明长期氮添加对藓结皮光合生理活性和SOC组分的影响。结果表明:(1)相比对照,长期氮添加对结皮层颗粒有机碳(POC)与矿物结合态有机碳(MAOC)含量无显著影响,但显著减少了0-5 cm土层POC和MAOC含量的积累;(2) N1处理显著提高了叶绿素和非结构性碳水化合物(NSC)含量,而N3处理叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及NSC的含量分别显著降低了50.94%、42.49%、46.71%和50.85%;(3)可溶性糖的含量在N1处理下显著增加,N3处理则显著抑制了其积累,脯氨酸的含量随氮浓度呈显著下降的趋势,长期氮添加对可溶性蛋白含量无显著影响;(4)相关性分析表明,长期氮添加、光合生理活性与POC和MAOC含量无显著相关性,酸碱度、微生物量碳氮、电导率、硝态氮和铵态氮皆显著影响POC和MAOC的含量积累。研究揭示了长期氮添加对藓结皮的光合生理活性和SOC组分的影响,且光合生理活性的响应无法有效反映SOC组分变化,为理解荒漠生态系统中氮沉降对生物土壤结皮的影响提供数据支持。

摘要:认识山地土壤团聚体稳定性的空间分异规律,对山地生态系统功能评估与土壤侵蚀防治具有重要意义。为探究干旱区山地土壤团聚体稳定性空间变化特征及其影响因素,选取贺兰山不同坡向(西北、东南、东北和西南)和海拔梯度(1300-2800 m)的表层(0-10 cm)和表下层(10-20 cm)土壤为研究对象,测定了土壤水稳性大团聚体和微团聚体组成,分析了土壤团聚体稳定性的空间分异特征,揭示了土壤团聚体稳定性与地形,植被和土壤性质之间的关系。结果表明:研究区土壤以 ＞2 mm和0.25-0.05 mm粒级团聚体为主。综合土壤粘粒分散系数(CDC)和粘粒分散率(CDR)分析,东北坡和西南坡土壤微团聚体稳定性较优于西北坡和东南坡。对于土壤水稳性大团聚体稳定性指数,东北坡团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)最低,分别为1.56 mm和0.44mm,土壤水稳性团聚体稳定性最差。随海拔升高,土壤CDC和CDR减小,团聚度(DOA)增大,表层土壤GMD呈上升的趋势,而表下层土壤MWD和GMD值减小。冗余分析表明土壤理化性质是影响不同海拔和坡向下土壤团聚体稳定性的主要因素,其中土壤容重、毛管孔隙度、粘粒含量和交换性Mg²⁺是主要影响因子。

摘要:有蹄类动物的采食、践踏、排泄等行为会影响森林土壤理化特性与植物群落特征。选取浙江清凉峰国家级自然保护区典型亚热带针阔混交林地,设置4个华南梅花鹿干扰处理(禁养,圈养10、15、20 a),以探讨华南梅花鹿圈养对亚热带林地土壤和植被功能的影响。结果表明:(1)随着华南梅花鹿圈养年限的增加,土壤pH、含水率、毛管孔隙度、有机质和阳离子交换量呈现降低的趋势,土壤容重、碱解氮、有效磷和速效钾呈现升高的趋势。(2)华南梅花鹿圈养对0-40 cm土层土壤容重、含水率、毛管孔隙度、有机质、阳离子交换量以及0-20 cm土层碱解氮和有效磷的影响显著,均为圈养20 a处理与对照处理之间差异性达到显著水平(P < 0.05)。(3)华南梅花鹿干扰能显著降低林下植被的地上生物量(P < 0.05)。研究结果揭示亚热带森林土壤-植被对梅花鹿干扰的响应特征,为探讨森林蹄类动物栖息地退化机制和优化区域生态恢复模式提供科学的数据与理论基础。

摘要:为评价生物炭添加对土壤理化性质、腐殖质及其腐殖化程度的改良效果,以生物炭田间定位试验为基础,设置4个处理:空白对照(CK)、常规施肥(NPK)、单施生物炭(B1)和化肥配施生物炭(NPK+B1),通过连续2年的田间试验,研究了生物炭添加对土壤理化性质和土壤胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和胡敏素(HM)以及大豆产量的影响。结果表明:施用生物炭可短期内有效提高土壤养分,增加土壤中腐殖物质含量,提高稳定性,并改善土壤质地,提高大豆产量。其中与CK相比,B1和NPK+B1处理的土壤理化性质提升效果较为明显,电导率(EC)提高3.50%-98.99%、有机碳(OC)含量提高18.01%-23.18%、碱解氮(AN)含量提高23.48%-37.15%、全氮(TN)含量提高14.93%-25.37%、有效磷(AP)含量提高8.33%-110.16%、全磷(TP)含量提高10.00%-45.00%、速效钾(AK)含量提高6.61%-20.76%、全钾(TK)含量提高13.24%-30.74%、大豆产量提高了54.34%-90.36%。与NPK处理相比,NPK+B1处理土壤HA、FA和HM含量分别提高了38.62%、26.76%和16.45%。且通过相关性分析和主成分分析表明,土壤pH、EC、AK、TK、TP、AN、TN、OC和大豆产量与腐殖质存在显著的正相关关系。因此,化肥配施生物炭处理可有效改善土壤理化特性,提高土壤腐殖质组分含量,为克服大豆连作障碍,提高大豆生产能力提供理论和技术支撑。

摘要:土壤消毒是一种防治土传病害的有效措施。化学熏蒸和生物熏蒸是目前常用的土壤消毒技术。然而,关于化学熏蒸和生物熏蒸对土壤微生物群落影响异同性的研究仍鲜有报道。研究以未熏蒸土壤为对照,向土壤中添加0.1%、0.2%和0.5%(质量分数)芥菜籽粕和0.1%(质量分数)威百亩,探究芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸下土壤微生物群落的变化及二者之间的差异。结果表明:芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸对土壤微生物群落的影响具有相似性也有差异性。芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸会显著改变土壤细菌及真菌群落结构(P < 0.01),熏蒸材料的种类和用量而不是熏蒸时间对土壤细菌和真菌群落结构产生了显著影响(P < 0.01)。在杀灭有害微生物方面,0.5%芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸能够降低土壤中镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度。在富集有益微生物方面,芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸能够富集土壤中芽孢杆菌属(Bacillus)和马杜拉放线菌属(Actinomadura),其中0.5%芥菜籽粕熏蒸能够富集藤黄色单胞菌属(Luteimonas)和野野村氏菌属(Nonomuraea),威百亩熏蒸能够富集小单胞菌属(Micromonospora)和青霉菌属(Peniclillium)。在微生物功能方面,0.5%芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸增强了土壤细菌化能异养和需氧化能异养功能,减弱了土壤真菌病害相关功能,0.5%芥菜籽粕熏蒸还增强了土壤细菌硝酸盐还原和碳氢化合物降解功能。综上,芥菜籽粕熏蒸和威百亩熏蒸能够通过富集芽孢杆菌属和马杜拉放线菌属等有益微生物和消减镰刀菌属有害微生物来调控土壤微生物群落,使土壤具有预防土传真菌病害和促进作物生长的潜力。

摘要:氮沉降通常会加剧土壤磷限制,微生物和植物将采取策略抵消这种负面影响。然而,氮添加下土壤微生物和/或植物如何影响土壤生物有效磷尚不明确。基于野外氮添加实验,测定了生长季(4月)和非生长季(10月)罗浮栲林根际和非根际土壤理化性质,微生物生物量,磷酸酶活性以及根系形态和养分,并通过生物学方法量化了四种形式的生物有效磷,包括氯化钙-磷(CaCl₂-P),柠檬酸-磷(CA-P),盐酸-磷(HCl-P)和酶-磷(Enz-P)。研究结果表明,非生长季大多数生物有效磷表现为根际含量高于非根际,而生长季根际土壤CaCl₂-P和CA-P含量显著低于非根际土壤。氮添加显著增加了生长季非根际土壤CA-P含量,同时显著降低了非生长季根际土壤CaCl₂-P和Enz-P含量和显著增加了非生长季根际土壤HCl-P含量,但两个季节的总生物有效磷含量均保持不变。两个季节中,氮添加下植物细根比根长、比表面积和组织密度均存在不同程度的降低,但菌根侵染率显著增加,这说明氮添加下植物倾向于通过与菌根真菌合作而非改变根系形态来截留土壤中可直接获取的有效磷。从非生长季生物有效磷含量的动态来看,氮添加下植物根系和/或微生物通过释放质子活化矿质结合态无机磷对维持罗浮栲林土壤生物磷至关重要。总之,短期氮添加下维持了土壤有效磷的潜在供应。研究有助于进一步理解微生物和植物对低磷亚热带地区氮负荷的适应机制,可为制定缓解土壤磷限制的可持续策略提供理论依据。

摘要:研究利用2021年11月在青岛董家口邻近海域的14个站位采集的大型底栖动物数据,分析了不同污染压力对大型底栖动物群落的影响。共鉴定出大型底栖动物66个分类单元,主要类群为多毛类、节肢动物、环节动物、软体动物等。研究区域的平均丰度为343.33个/m²,平均湿重生物量为8.26g/m²。研究区域的海域底质类型包括砂、粘土质粉砂、砂质粉砂、砂-粉砂-粘土四种类型。海域内的重金属污染较轻,铬、锌、铅、砷、铜、镉处于清洁水平,砷在部分站位存在轻度污染。通过BIOENV分析得出,影响大型底栖动物群落的决定因素包括化学需氧量、沉积物叶绿素a含量、锌、铅、镉含量,相关系数为0.460。对大型底栖动物群落结构的主要压力来源于重金属。在港区继续长期使用后,重金属的污染压力可能会增大。

摘要:近年来生物"多样性与稳定性"理论是河流生态学关注的热点之一。为探究河流底栖动物多样性与群落稳定性的分布模式及其驱动因子,于2021年8月,基于环境DNA技术对黄河流域济南段山区河流进行生物监测。根据土地利用类型,将该山区河流分为低干扰区、中干扰区和高干扰区,分析不同干扰区环境因子、底栖动物多样性及群落稳定性的分布特征,并识别其影响要素。研究结果表明:①环境因子中电导率(EC)、总氮(TN)和硝态氮(NO^-₃-N)均值呈现出高干扰区>中干扰区>低干扰区的趋势。②Margalef丰富度指数(d)、Pielou均匀度指数(J)、群落稳定性指数(ICV)和凝聚力指数(|负凝聚力|/正凝聚力)均在中干扰区最高。③氨氮(NH₃-N)和生物群落组成变化分别与d(r=0.67,P < 0.05)和物种丰度S(r=0.52,P < 0.05)具有显著正相关关系。④结构方程模型分析发现,EC、NH₃-N和NO^-₃-N是显著影响底栖动物群落稳定性的关键环境因子;S和d是显著影响底栖动物群落稳定性的关键生物因子。其中,EC、NH₃-N和d有利于群落趋于稳定;高浓度的NO^-₃-N和较低的S虽然不利于群落稳定,但会促进群落的种间竞争关系。研究揭示了生物与非生物因子对河流底栖动物多样性及其群落稳定性的作用机制,可为今后河流生态系统健康管理提供重要参考。

摘要:基于不同生态情境下鱼类光偏好研究,可望为人工种群培育、野外种群保护与栖息地管理等提供重要理论基础。秦岭细鳞鲑(Brachymystax tsinlingensis)为国家II级重点保护野生动物,与拉氏鱥(Phoxinus lagowskii)共同栖息于秦岭山涧溪流并依生活史阶段不同可能存在一定程度的生态位重叠。为探究(1)在种间水平上,作为同域分布物种,二者光偏好是否表现出趋同进化？(2)在种内水平上,鱼类的视觉发育、生态需求等往往存在生活史阶段效应,这种效应是否驱动种内光偏好差异并在不同物种中表现出相似的种内变异模式？(3)不同生活史阶段鱼类的集群程度不同,那么鱼类的光偏好又是否受群体大小(个体或群体测试水平)的影响？研究采用自制的鱼类光偏好测定装置,分别在个体与群体测试水平下对不同生活史阶段秦岭细鳞鲑与拉氏鱥的光偏好进行了测定,结果发现:(1)个体测试水平下,秦岭细鳞鲑与拉氏鱥光偏好存在显著的种间差异(P < 0.05);不同生活史阶段秦岭细鳞鲑均喜蓝光区与黑区,而拉氏鱥均喜黑区并对除黑区以外的其他光色无显著偏好;(2)群体水平下,秦岭细鳞鲑与拉氏鱥光偏好存在显著的种间差异(P < 0.05);不同生活史阶段秦岭细鳞鲑均喜蓝光区与黑区、且在蓝光区的分布有伴随发育状态而增加的趋势,拉氏鱥喜黑区并对其他光色无规律性的偏好。结果表明:(1)在种间水平上,同域分布物种也可能由于微生境选择与自身环境适应性差异而表现出光偏好的趋异适应;(2)在种内水平上,鱼类在不同生活史阶段的光偏好存一定的种内分化,但种内变异程度可能因不同生活史阶段群体分离或混合程度不同而表现出相异的模式;(3)在个体和群体测试水平下,鱼类的光偏好并不完全一致,对鱼类光偏好研究应明确区分个体或群体测试水平。

摘要:土壤酸化已成为全球农业系统中最严重的土地退化问题之一。综述了土壤酸化的自然和人为驱动因素及过程,土壤酸化对土壤无机碳和有机碳的影响;比较了有机、无机、生物和复合改良剂改良土壤酸性、培育基础肥力和增加有机碳库的优缺点。基于此,为推进土壤酸性改良、基础肥力培育与有机碳库协同提升,经过总结分析提出:(1)建立土壤酸性与碱酸离子组成关系的量化模型,构建土壤酸性-基础肥力-有机碳库相互作用机制模型,形成以"离子平衡"和"多功能协同"改良酸性土壤的理论框架;(2)基于酸碱离子平衡的土壤酸性分级指标、土壤-作物系统酸碱离子平衡计量方法,明确土壤酸碱离子平衡、养分离子活化、含碳组分稳固的协同路径和降酸、培肥、固碳、减污协同提升的土壤功能技术,构建化肥配施无机改良剂的离子平衡精准改良土壤酸性技术体系和有机-无机-生物联合的多功能协同提升绿色改良酸性土壤技术体系。研究旨在为我国农业的绿色可持续发展提供借鉴。

摘要:生物多样性保护是实现生态系统可持续发展的前提,生物多样性保护成效评估是生物多样性监管的基础,科学、有效的评估能够明显提升生物多样性保护与管理水平,并显著改善区域生态环境。总体来看,现有的保护成效评估主要围绕自然保护地、生态环境和生物多样性等研究对象的状态和变化两个层面开展,评估指标体系的侧重点逐渐由管理成效向保护成效转变,评估方法基本涵盖了全球、地区、国家和单个自然保护地等多种空间尺度。然而,由于缺乏统一的指标体系和评价方法,导致区域间的评估结果难以比较,因此多尺度集成评估也难以开展。近年来,全国生物多样性监测网络和数据库的建立,以及多种新技术(如遥感、环境基因组学等)在生物多样性监测中的应用,使得宏观生态系统和微观基因水平的多层次连续监测成为可能。基于此,建议未来我国生物多样性保护成效评估应在认真总结全球生物多样性保护成效评估理论和方法的基础上,加强全国生物多样性监测网络的建设,发展适合中国区域特点的跨学科的综合保护成效评估指标体系。定期的生物多样性保护成效评估,有助于全面了解我国生物多样性保护现状及发展趋势,进而为生物多样性保护和管理决策提供支持和服务,也为中国履行生物多样性公约、实现联合国可持续发展目标提供数据和技术支持。

摘要:生态学是生态文明建设的理论基础。现代生态学学科发展与区域生态特色相结合,已成为生态学特色学科方向发展的显著特征和区域生态文明建设的关键依据。沙漠生态学以沙漠或沙漠化土地为研究区域,以沙漠生物为研究对象,是沙漠学与生态学的交叉融合学科,具有典型的区域性特色。从沙漠生态学的概念和学科定位的角度,分析了沙漠生态学的学科特点和特色优势。基于此,沙漠生态学具有自己的研究范畴和研究内容,在学科层面上存在其他学科无法解决或者解决好的科学问题,并从研究区域和研究对象的角度分析了沙漠生态学形成独立学科方向的必要性。沙漠生态学学科体系建设和基础理论丰富与完善,有利于指导干旱、半干旱区沙漠化的发生原因、过程及原理、沙漠化逆转过程的恢复机理的全面系统研究,为沙漠化综合治理措施与治理实践、沙漠自然资源利用与开发以及沙漠生态系统保护提供关键科技支撑,凸显了沙漠生态学的特色学科方向对区域荒漠化综合防治和"三北"防护林生态工程建设的重要理论和实践指导意义。

摘要:基于自然的解决方案(NbS)作为应对全球生物多样性丧失和气候变化双重危机的重要手段,已成为生态与环境科学领域的研究前沿。自然保护地是保护生物多样性和应对气候变化的重要载体,充分借鉴NbS的标准与方法在自然保护地进行科学实施,可以在生物多样性保护、减缓和适应气候变化、推动实现可持续发展等方面实现协同增效。目前我国正处于以国家公园为主体的自然保护地体系建设的关键时期,国家公园建设与管理及相关研究已成为近年来我国生态文明和美丽中国建设进程中的热点领域。为此,基于世界自然保护联盟(IUCN)提出的NbS全球标准的八项准则,首先梳理了NbS的各项准则对我国国家公园理论与实践的适用性,进而结合NbS的八项准则,以及我国国家公园建设与管理中的实际需求,将我国国家公园建设与管理的相关理论与实践进展围绕以下四个方面进行了梳理,即:(1)如何科学建设国家公园(准则1,应对社会挑战;准则2,根据不同尺度设计);(2)国家公园如何有效治理/管理(准则5,基于包容、透明和赋权的治理过程;准则7,基于证据进行适应性管理);(3)国家公园建设与管理成效如何(准则3,带来生物多样性净增长和生态系统完整性;准则6,在首要目标和其他多种效益间公正地权衡);(4)国家公园如何实现可持续性(准则4,具有经济可行性;准则8,具可持续性并在适当的辖区内主流化)。最后,充分借鉴NbS的各项准则,研究就我国国家公园建设与管理及相关研究提出了启示与展望,以期为我国国家公园相关学科的发展提供参考,并为推动将NbS纳入我国国家公园建设与管理行动提供支撑。

摘要:水、能源和粮食(WEF)是满足人类基本需求和社会经济发展的重要资源,自2008年至今,WEF相关研究引起国内外广泛关注,论文数量增加近百倍,已成为当前研究热点。但考虑目前只处于初步研究阶段,亟待系统梳理已有研究以期指导未来发展,基于此采用定量及定性结合的方法梳理国内外WEF纽带关系的研究进展,通过解析国内外研究尺度、方法及对象的异同之处,力求研判我国WEF未来领域研究方向。结果表明:(1)2008-2022年WEF纽带研究大致可分为概念探索、初步开发和蓬勃发展三个阶段。(2)根据定量Citaspace方法发现,研究热点方面国际上侧重基于量化评估方法开展资源间的流动研究,国内则聚焦于影响因素分析以支撑政策制定;研究前沿方面国际研究逐步实现了从宏观管理到微观应用再到更深入的多要素化研究转变,相较而言国内研究较为滞后。(3)根据定性归纳总结发现,研究尺度方面共包括全球、国家、流域、区域、城市、家庭六种尺度,国际聚焦于人口密集的城市尺度,而国内聚焦于WEF矛盾突出地区尺度,例如黄河流域、京津冀地区。研究方法方面国际聚焦于量化评估及模拟优化,而国内聚焦于量化评估和指标评价。研究对象方面国内外均聚焦于WEF内部研究。未来我国需在WEF纽带机理认识、研究尺度扩展、集成模型开发、外部要素耦合方面加强关注。

摘要:自然保护地保护成效是生物多样性保护领域的研究热点之一, 长期以来, 国内外围绕自然保护地保护成效研究取得了许多成果, 为更好地了解国内外自然保护地保护成效研究现状, 利用可视化工具 Vosviewer 和 Citespace 对检索的中英文文献发文数量、发文趋势和热点进行分析, 结果如下:1) 中英文文献关于自然保护地保护成效的研究总体均呈现上升趋势, 都经历了2005 年之前为起步阶段, 2005-2010 年为探索阶段, 2010 年至今是快速发展阶段;2)英文文献针对自然保护地保护成效研究热点可分为管理有效性、生物多样性、生态系统服务、影响因素(土地利用、气候变化、人类干扰等)以及可持续性;中文文献针对自然保护地保护成效热点可分为生态系统与生物多样性、管理有效性、可持续发展以及影响因素;3)对比发现国内外文献在自然保护地保护成效研究的时间尺度与关注热点方面均存在一定差异, 主要表现在国外主要集中于国家公园以及森林生态系统保护成效研究, 国内以自然保护区以及湿地生态系统保护成效为主, 此外, 国内文献围绕自然保护地生态系统服务保护成效以及气候变化的影响等方面的研究不足。研究可为推动我国自然保护地保护成效研究领域的发展, 进而为提升我国自然保护地管理质量提供科学依据。

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