摘要:

摘要:西南高山峡谷区覆盖大横断“七脉六江”地区,是国家“三区四带”重要生态安全屏障,对保障国家生态安全和区域高质量发展具有重要作用。针对西南高山峡谷区存在的水土流失分异演变地带性规律及其关键驱动机制,水土流失对农业耕作、高陡地形、岩溶地质及冻融作用等复杂驱动条件的响应及其防控机制,民族聚集区生态系统服务功能整体提升及生态生产协同的理论与对策等问题,选取兰坪、云龙、永胜、康定以及波密县为典型示范区,开展国家重点研发计划活动,以西南高山峡谷不同类型区水土流失分异规律和综合防治为主线,按照三个层次开展水土流失综合防治与示范研究,攻克高精度土壤侵蚀预报模型与监测技术瓶颈,形成生态系统服务整体提升的“水土流失防治-生态系统服务-民族经济发展”的多目标水土流失综合防治技术体系,最终为西南高山峡谷区生态系统恢复提供科学依据与技术支撑。

摘要:自然界中,任何植物都具有多种多样的功能性状,这些功能性状协同或互补地帮助植物适应外界复杂多变的环境。因此,多种功能性状间的复杂关系变化规律,很大程度上可以体现植物生存、生长和繁殖等方面的适应策略及其对环境的响应机制。目前,大多数研究局限于单一或特定几个性状间的简单关系,多维度思维及其量化方法在植物功能性状研究中还非常罕见,制约了人们对植物多维度适应机制的深入认知。传统的分析方法,如相关分析、主成分分析、通径分析、结构方程模型等,都难以阐明多种功能性状间的复杂关系。针对该科学难题,科研人员创新性地引入多维度网络分析理念、发展了“植物功能性状网络”的理论体系(Plant trait networks, PTNs),拓展了从功能性状网络的角度揭示植物适应策略的新方法。植物功能性状网络被定义为由多种功能性状间相互关系构成的多维度网络,它采用其自身的整体特征或节点特征来表征植物性状之间的复杂关系、以及植物个体、功能群、群落对环境变化或干扰等的响应与适应途径。在此基础上,科研人员发展了PTNs的5个网络整体参数和4个核心节点参数,并定义了其生理生态意义。植物功能性状网络分析具有多维度捕获和可视化植物多性状间关系的潜力,为揭示植物对环境或资源变化响应与适应策略提供了全新的视角。本文在介绍PTNs的概念、理论、参数和方法的基础上,结合中国东部南北森林样带数据和全球叶片功能性状数据等,从多个角度阐述了PTNs的科学性与适应性。在深入解读先前植物功能性状网络概念体系、理论意义和潜在挑战的基础上,结合最新应用进展进行了补充,希望通过广泛讨论,完善植物功能性状网络概念体系,为探究植物不同尺度的多维度适应机制、及其对全球变化的响应等问题提供新的解决方案,切实推动植物功能性状领域的发展。

摘要:厘清景观格局变化与洪枯径流的关系,对流域生态建设和水资源调控的协同推进具有重要支撑作用。以我国生态脆弱的三峡库区东里河流域为例,综合运用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型、景观格局指数和随机森林等方法,从全流域和子流域角度分析了景观格局变化的洪枯径流效应,从景观组成和景观空间配置等多因素角度揭示了洪枯径流驱动机制。结果表明:(1)2000-2020年,全流域优势景观为林地和耕地,面积分别增加了3.76%和1.82%,景观聚集度上升,景观多样性和复杂程度下降;子流域优势景观与全流域基本一致,但斑块密度(PD)、最大斑块指数(LPI)和蔓延度指数(CONTAG)变化更为剧烈。(2)相比2000年,2020年景观格局下全流域洪枯径流以下降为主,最大1d径流(Max1d)下降了4.44%,枯水径流降幅均超40%。典型子流域的洪水径流变幅均高于全流域,而枯水径流变幅与全流域相当。(3)2000-2020年,景观格局对洪枯径流的调节能力减弱,其中景观组成的贡献率下降了0.84%-7.39%,景观空间配置的贡献率下降了1.63%-3.89%,这主要是因流域林草景观组合衰退,以及景观呈聚合发展所致。研究结果可加深对流域景观格局演变和生态水文过程的理解,亦可为流域生态建设和生态修复提供科学依据。

摘要:湿地在全球碳氮循环中具有重要作用,揭示高海拔湿地碳、氮储量空间分异规律有助于减少其碳氮储量估算的不确定性。采用相对生长方程法与碳/氮分析仪测定法,同步测定长白山月亮湾亚高山湿地沿水分梯度(生长季水位由23 cm降低至-20 cm)依次分布的6种天然沼泽类型(下半段湖泊水分梯度的草丛沼泽-C、芦苇沼泽-L、灌丛沼泽-G和上半段阶地水分梯度的下部-LNx、中部-LNz和上部-LNs生境的落叶松泥炭藓沼泽)的生态系统碳储量、氮储量(植被和土壤)及其相关环境因子(水位、土壤有机质、全氮和全磷等),揭示高海拔湿地生态系统碳、氮储存能力沿水分梯度的空间分异规律及其形成机制,并探寻碳氮在植被、土壤和生态系统尺度上的耦合关系。结果表明:(1)其植被碳储量(2.95-59.94 t/hm²)和氮储量(0.044-0.733 t/hm²)沿水分梯度均呈下半段恒定及上半段递增的规律性,故其植被碳氮在水平空间上存在强耦合性;(2)土壤碳储量(252.05-436.86 t/hm²)和氮储量(10.96-18.06 t/hm²)沿水分梯度呈双递减型或草丛沼泽和3类生境上的落叶松泥炭藓沼泽显著高于芦苇沼泽和灌丛沼泽的变化规律性,故其土壤碳氮在水平空间上耦合性较弱,但其土壤碳、氮储量在垂直空间上的耦合性相对较强且根据其碳、氮储量的垂直变化趋势是否完全一致可分为2种类型(完全耦合型(G和LNz土壤碳氮垂直变化趋势完全一致)和基本耦合型(C、L、LNx、LNs土壤碳氮垂直变化趋势仅在表层明显不同));(3)生态系统碳储量(258.35-464.89 t/hm²)和氮储量(11.05-18.21 t/hm²)沿水分梯度呈下半段递减和上半段恒定或草丛沼泽和3类生境上的落叶松泥炭藓沼泽显著高于芦苇沼泽和灌丛沼泽的变化规律性,故其生态系统碳氮存在较强的耦合性(上半段完全耦合及下半段耦合性减弱),且其生态系统碳、氮储量均以土壤占主体且占比沿水分梯度呈递减趋势(87.13%-99.28%和 95.98%-99.74%),而植被仅占次要地位且其占比沿水分梯度呈递增趋势(0.72%-12.87%和0.26%-4.02%);(4)其生态系统各组分碳、氮储量沿水分梯度空间分异的主控因子并不同,其植被碳、氮储量主要受水位所抑制,而其土壤和生态系统的碳、氮储量主要受土壤全磷所促进。因此,长白山月亮湾亚高山湿地的生态系统碳、氮储量沿水分梯度存在明显的空间分异规律,且其形成机制为微地形对水分再分配决定着植物群落类型的分布,进而控制碳氮储存能力及其两者的耦合性,故对这类环境梯度的完整性应加以重点保护。

摘要:当前泥炭所揭示的区域古植被、古气候与环境变化相关工作已广泛开展,然而对于泥炭地本身演化的研究却很少涉及,尤其是对于大兴安岭北部多年冻土泥炭地演化及其影响因素仍不清晰,阻碍了人们对这一特殊类型泥炭地历史动态和未来发展趋势的认知。为此基于大兴安岭北部多年冻土泥炭岩芯孢粉证据,利用AMS¹⁴C测年技术,重建了区域3500 cal a BP以来植被与气候历史,并与其他古气候指标进行对比,从而揭示区域泥炭地演化及其影响因素。结果表明:3500-2900 cal a BP植被以松属、喜暖乔木及水龙骨科为主,气候温暖湿润成为泥炭孕育期;2900-2250 cal a BP植被以松属、喜暖乔木及蒿属为主,气候温暖潮湿成为泥炭发育启动期;2250-1650 cal a BP植被以松属、桦属及水龙骨科为主,气候寒冷湿润成为泥炭发育旺盛期;1650-1150 cal a BP植被以松属和蒿属为主,气候寒冷干燥成为泥炭发育减缓和停滞期;1150-750 cal a BP 阔叶林和湿地植被扩张,气候温暖湿润成为泥炭发育再次启动期,完成由富营养沼泽到中营养沼泽类型的转变;750 cal a BP至今植被以松属、桤木属及莎草科为主,气候寒冷湿润成为泥炭发育再次旺盛期,中营养沼泽开始向贫营养沼泽类型过渡。造成多年冻土泥炭地演化的主导因素并不是地质地貌变动和人类活动,而是来自气候变化及其驱动下多年冻土环境的改变,因此气候变化才是影响多年冻土泥炭地演化的主动力,未来多年冻土泥炭地变化取决于全球气候的发展。

摘要:在碳达峰、碳中和的时代背景下,准确把握碳排放空间关联网络结构及碳平衡分区,对于推动生态环境协同治理、实现高质量协调发展具有指导作用。选用2005-2021年中国30个省份为样本,采用社会网络分析和探索性空间数据分析刻画碳排放空间格局特征与碳平衡分区,并对各综合分区提出针对性优化策略。研究表明:(1)碳排放量整体呈增长态势但增速较慢,表现出“东部高,中西部低”的空间分布特征;碳汇量增幅微弱,空间上呈“中西部高,东部低”的分布特征;碳平衡能力呈波动递减且存在明显空间差异,全国约43.33%的省份处于碳平衡能力较强的状态。(2)中国省际碳排放空间关联关系日益紧密,网络结构呈现较好的可达性和稳定性,但个体网络特征差异明显,京、津、沪和苏等省份处于网络中心位置,控制和掌握网络相关性的能力显著。(3)基于碳平衡分析,将各省细分为6种碳平衡功能区,且有18个关键省域被识别,并针对各分区提出差异化协同减排策略,促进区域间公平、高效的低碳转型发展,以期为“双碳”目标的实现提供参考。

摘要:“三北防护林工程”和“退耕还林还草工程”等重大林业生态工程引起了土地利用变化,进而深刻影响黄土高原等区域的碳储量。然而,目前尚缺乏林业生态工程驱动下土地利用变化对黄土高原碳储量影响的定量研究。基于1987-2020年土地利用数据、2017年林地地上生物量和土壤有机碳实测数据,采用InVEST模型解析黄土高原昕水河流域碳储量时空变化特征,定量分析土地利用变化对流域碳储量的影响。结果表明:(1)1987-2020年昕水河流域林地面积呈上升趋势,增加33.39%;草地和耕地面积呈下降趋势,分别减少31.11%和4.02%。(2)昕水河流域总碳储量增加249.19×10⁴ t,其中,林地碳储量增加1177.85×10⁴ t,草地、耕地碳储量分别减少835.84×10⁴ t和92.79×10⁴ t。(3)林业生态工程实施是昕水河流域碳储量增加的主导因素,林地对流域碳储量增加的贡献率为472.67%。研究可为林业生态建设和保护利用提供科学依据,为增强流域林草固碳功能提供参考。

摘要:青藏地区经济发展滞后,自然本底脆弱,开展能源碳排放时空格局演变及其驱动因素研究,对突破经济发展对能源消耗的路径依赖,降低生态环境代价具有重要的现实价值。基于青藏地区2005-2020年能源碳排放与经济发展数据,分析了碳排放的部门来源及其时空演化过程,并探讨了其内在机理。研究表明:(1)青藏地区能源碳排放规模15年间扩张2.37倍,增速显著高于全国其他地区,生态恶化和环境污染风险较高。(2)青藏地区能源碳排放重心主要位于高原北缘和东缘,研究期内空间格局总体稳定,但青藏南部生态脆弱区碳排放规模逐渐上升。(3)工业为青藏地区能源碳排放最主要来源,占比高达72.4%。服务业为增速最快部门,能源碳排放规模15年增长408.7%。(4)青藏地区总体处于“低经济发展水平-低能源消耗”的滞后发展阶段中,研究时段内交通与服务业能源碳排放与经济增长呈现增长连接和扩张负脱钩状态,经济发展产生较大环境压力。(5)青藏地区经济发展与能源碳排放具有紧密的因果联系,但影响程度具有明显的空间异质性。最后,基于青藏地区自然本底,经济发展,环境压力的三元互馈关系,探讨了不同区域经济发展与二氧化碳减排的协调路径。

摘要:国际贸易下的生态输入与输出在一定程度上会重新配置国家及地区之间的生态环境资源。中国在大力发展水产品贸易的同时,也面临着由此带来的生态资源损失等问题。基于生态足迹模型测算2001-2020年中国与35个主要国家和地区的水产品贸易生态足迹和生态净值进行现状评价,通过ArcGIS揭示生态净值的时空演变特征,并运用ARIMA模型预测其未来变化趋势。研究结果表明:(1)中国水产品进口与出口生态足迹值较大,不同种类水产品贸易生态足迹值差距较大。(2)中国水产品贸易生态净值虽然近期呈现显著上升趋势,但整体生态净值态势不稳定,而且不同种类水产品贸易生态净值差别较大。(3)中国水产品贸易生态净值在时间维度上整体变化程度不高,但在空间维度上存在明显的异质性问题,并且集中程度变化较为明显。(4)中国水产品出口贸易生态足迹和进口贸易生态足迹主要国家分布基本保持稳定,但是少数主要国家变化明显,水产品出口贸易和进口贸易集中度均较高。(5)预测2021-2025年中国水产品出口和进口生态足迹处于明显不平衡状态,2025年中国水产品贸易生态净值空间分布依然存在明显的异质性问题。因此,本研究从优化水产品贸易结构、畅通产业双循环路径、提升海洋科技创新能力、深化多边贸易合作体制等不同维度提出优化中国水产品贸易生态足迹的相关对策建议,为中国水产品贸易可持续发展提供现实依据。

摘要:识别影响人类福利的海洋生态系统结构、过程、功能的关键因子及其关系,建立紧密联系生态变化和人类福利的海洋环境管理政策并对海洋生态损害行为进行针对性调控,有助于实现海洋生态系统服务供给可持续,实现人与自然的和谐共生目标。通过构建联接生态投入和服务产出的生态生产函数,刻画海洋生态受损和人类福利变化间的关系;筛选海洋生态损害表征要素并进一步解析受损要素特征;分别从货币补偿和生态修复双层面设计海洋生态管理响应方式。研究结论有助于搭建从损害要素到补偿政策的因果链条,从而为海洋生态损害的责任认定、货币补偿与生态修复方案选择提供标准化、业务化的技术支持。

摘要:掌握生态状况时空特征及影响因素,是国土空间的优化和生态功能的提升的关键。目前研究大多侧重于生态系统结构或功能的单一变化,尚未综合考虑人为干扰因素,导致生态修复分区以单一生境或要素的修复为主,无法较好地解决人地关系矛盾。以洞庭湖流域作为研究区域,利用景观格局指数、InVEST模型分析了2000年和2018年景观分布特征和生态系统服务,运用模糊推理算法探究2000-2018年洞庭湖流域生态状况特征,基于此揭示人类-自然因素对生态状况的影响。结果表明:(1)洞庭湖流域整体景观更加破碎化,景观形状趋于复杂,聚集程度不断下降,景观类型更加离散。(2)研究期间,食物供给服务呈现稳定上升的趋势,生境质量服务和碳储量服务总体呈下降趋势。(3)洞庭湖流域生态状况整体转好,生态指数上升区域(74%)明显大于下降区域(26%)。生态系统退化区域主要分布在人口较为密集、城市化水平较高的城镇地区,而生态恢复区域多分布在远离各城市中心的山地丘陵区域。(4)洞庭湖地区各影响因素对生态系统退化的影响显著性最高的地区主要分布在生态系统退化的高值区和人类活动强度较为集中的地区,具有显著影响的地区重心逐渐由西部转移到东部。其中,人口密度、GDP、路网密度和夜间灯光指数对洞庭湖地区的生态系统退化主要表现为负相关关系。坡度、降水量和日照时数对生态系统退化产生的正向影响呈逐渐增强的趋势。本研究利用模糊推理方法计算出洞庭湖流域的生态指数,从而识别出生态退化区域,并揭示了其影响因素,为区域生态保护修复规划提供了科学依据。

摘要:开展共享社会经济路径下的国土空间数量结构预测和布局优化有助于揭示未来时期人类活动对自然环境系统的影响。长江经济带横跨中国东、中、西三大区域,经济总量、人口总量占全国比重均超过40%,是国家总体发展格局中生态优先、绿色发展的主战场,也是引领经济高质量发展的主力军。以共享社会经济路径中的SSP₁、SSP₂和SSP₄三类情景参数为基础,采用马尔可夫模型与多目标线性规划方法预测长江经济带2030-2060年的国土空间数量结构,通过动态优化方法模拟不同情景下典型年份的国土空间格局,进而分析国土空间数量结构及其格局演变的趋势特征。结果表明:(1)三类情景下,2030年和2060年长江经济带林地空间占比最高,其次为耕地空间、草地空间及建设用地空间,水域空间与未利用空间占比较小。(2)2030-2060年,三类情景下转出面积占比较大的是建设用地空间、林地空间和耕地空间,转入面积占比较大的则为耕地空间与林地空间。(3) SSP₁与SSP₄情景下,未来时期的建设用地空间集聚特征显著,耕地空间在长江上游的河谷平原地区呈现减少趋势;SSP₂情景下,新增建设用地空间分布则较为分散。研究结果可为长江经济带国土空间优化配置提供参考。

摘要:识别生态安全格局(ESP)对于区域经济可持续发展和生态保护平衡具有重要意义。面向珠三角国家森林城市群规划建设,应用形态学空间格局分析(MSPA)、电路理论、空间设计网络分析(sDNA)等方法,通过构建珠三角森林城市群建设前后的生态廊道网络,识别了景观形态、拓扑连通性及其指示的生态格局时空演变,结合规划功能区的土地利用变化和网络连通特征,探讨了珠三角森林城市群生态安全格局空间优化的识别结果。研究结果表明:(1)2015、2020年生态景观形态变化,生态源地核心(core)类型面积和生态廊道长度占比明显增加,分别为14.97%、0.40%,生态斑块聚集与连通增加是当前生态格局变化的主要特征;(2)珠三角的东部、西部森林生态屏障和南部沿海生态防护带(两屏一带)的连通性潜力明显增加,高、中高、中低连通性的生态廊道占比分别增加2.65%、6.98%和8.25%,形成合理提升的生态网络连通结构。(3)集成生态源地重要性与生态廊道连通性、生态断裂点的优化目标,从生态点-线-面基质构建优先保护修复区识别准则,结果识别得到优先保护的重要生态源地面积为14656.06km²,优先修复的生态廊道有930.69km及246个断裂点,进一步为空间优化识别与安全格局提升探明路径。总体上,2020年珠三角森林城市群建设提升了“两屏一带”的生态安全格局,生态源地与网络连通性的增加揭示了城市群中心生态格局的提升和沿海防护带生态修复优化空间的识别结果,指示了加强城市群与沿海生态廊道建设的必要性,从工程修复视角为森林城市群生态安全格局识别与空间优化提供科学参考依据。

摘要:长三角城市群是我国经济发展的重要引擎,探究该区域的生态福利绩效对我国的高质量发展具有重要的现实意义。为此,从资源配置视角和多维评价指标体系出发,改进了生态福利绩效的两阶段链式转化结构模型,并据此构建了考虑非期望中间产出弱可处置性的两阶段链式超效率DEA模型,测度长三角城市群2011-2021年的全局生态福利绩效及分阶段效率,并利用双固定效应下的空间杜宾模型揭示长三角城市群生态福利绩效空间溢出效应,探究长三角城市群生态福利绩效的提升路径。研究结果表明:(1)长三角城市群全局生态福利绩效的平均水平维持在0.8左右,但有68.3%的城市处于非有效状态,且城市之间存在较为显著的差距。(2)分阶段来看,生态-经济效率为0.685,经济-福利效率为0.863,差异主要来自三省一市内部,组内贡献率分别为77.39%与77.14%,发展较不均衡。(3)长三角城市群生态福利绩效具有较强的空间正相关性,而建成区绿化覆盖率、生活垃圾无害化处理率、人均GDP、城市人均每年消费额、政府干预对长三角城市群生态福利绩效提高具有正向促进效应,且建成区绿化覆盖率和生活垃圾无害化处理率有一定空间溢出效应。(4)“低经济-高福利”、“低经济-低福利”和“高经济-高福利”这三类城市最多,且分布较为均匀,而属于“高经济-低福利”类的城市最少。从提升路径来看,单边突破式是绝大多数城市弥补自身低效率阶段的最佳途径。

摘要:国土空间生态修复需要国家投资和社会投资支持其顺利开展。然而,国土空间生态修复研究很少从修复成本和投资潜力角度考虑投资的经济可行性。以黄河流域为研究区,从4种土地利用模拟情景、2种水生态系统服务和4种生态产品价值实现模式出发,建立了“土地利用模拟-生态系统服务供需评估-生态修复可行性分析”步骤下的社会投资支持优先区识别框架。研究结果表明,水土保持情景下2030年黄河流域草地增加明显,自然演变情景、水源涵养情景和湿地保护情景的人造地表有所扩张;基准情景国家投资优先流域主要分布在中下游;基准情景一致表明,碳交易和排污权交易最具社会投资吸引力,特色养殖和特色中药的投资吸引不具有普适性。研究识别的空间位置可以为黄河流域投资支持生态修复、生态产品价值实现的宏观区位选址提供参考。

摘要:快速城市化地区是经济增长、社会进步和人口聚集的重要区域,但城市化进程中剧烈的土地利用变化、大规模城镇建设、人口集聚和资源消耗等问题使其面临严峻的生态风险,开展生态风险评价与管控研究对区域生态文明建设和高质量发展至关重要。引入社会-生态系统框架诠释生态风险形成机理,构建了基于“内生性-外源性-控制性”的生态风险评估框架,结合多源数据对2000-2020年江苏省生态风险时空特征进行测度,综合考虑生态风险现状和变化趋势划定生态风险分区,并针对性地提出区域生态风险预防和治理策略。研究结果显示:(1)社会-生态系统理论有助于深化对快速城市化地区生态风险的认识,基于快速城市化地区生态风险源头复杂、受体多元、表现多样的特征,构建集成“内生性-外源性-控制性”的生态风险解析框架,可为快速城市化地区的生态风险诊断和管控发挥积极作用;(2)近20a江苏省内生性生态风险和外源性生态风险有所增加,控制性生态风险略有降低,综合生态风险呈现“南高北低”“西高东低”的特点,高值区主要分布在经济发达、人口密集的城镇中心以及环境敏感区,且风险普遍有所上升,低值区主要分布在水域湿地、大城市郊区以及主要的交通线路;(3)研究期内江苏省生态风险持续下降型、波动下降型、稳定型、波动上升型和持续上升型占比分别为18.79%、2.96%、57.95%、15.88%、4.41%,并可据此将生态风险管控分区划分为生态风险紧急管控区、严格管控区、动态调控区、预防管理区、敏感监控区等5类分区,各区比例分别为12.05%、2.19%、64.42%、16.11%、5.22%。本研究可为解析和评估快速城市化地区的生态风险提供新的视角和方法,并为快速城市化地区的生态风险管理提供参考。

摘要:人类活动所导致的土地利用方式改变对区域生态系统服务有着显著影响,厘清区域内不同土地利用类型景观面积占比对生态系统服务的影响机制对区域景观调控与用地管理有着重要意义。以长江中下游地区为研究区,以二级流域为研究单元,基于InVEST模型、RULSE模型以及NPP数据,评估产水量(WY)、固碳量(CS)以及土壤保持(SC)3种生态系统服务的空间分布特征;使用分段线性回归探究生态系统服务综合指数(TES)对人类活动影响较为强烈的林地、建设用地和耕地面积占比的响应及其阈值。结果表明:(1)长江中下游地区林地占比较高地区分布在西部和南部,建设用地占比较高地区分布在东部和北部,耕地占比较高地区分布在东北部和中西部。(2)生态系统服务空间分布表现出明显的空间异质性,其中WY呈现出西南高,东北低的分布特征,CS呈现出南高北低的分布特征,SC高值区主要分布在植被覆盖率较高的山区,TES与SC分布呈现相似特征。(3)林地面积占比对TES有正向促进作用,其影响阈值为93.2%,当超过此阈值,促进作用会加强;建设用地和耕地面积占比对TES有着负向的作用,当面积占比分别超过8.7%和46.9%时,二者的负向作用会减弱,耕地在阈值前后的负向影响均弱于建设用地,因此,约束建设用地和耕地的开发,促进林地面积增加可以提升流域生态系统服务水平。研究结果可为长江中下游地区流域的景观调控和土地利用管理提供一定理论依据与参考。

摘要:针对喀斯特石漠化治理转型面临恢复效果区域差异大、生态功能稳定性弱、忽视社会系统与生态系统的协同等问题,系统梳理了当前我国石漠化治理存在的主要挑战与科技需求,提出从侧重自然生态系统转向社会-生态系统的整体性视角,以区域生态系统服务整体提升为目标,聚焦喀斯特关键带地上-地下耦合过程,加强石漠化与社会-生态过程的互馈机制、功能微生物-钙协同促进土壤碳氮高效固持机理、基岩生境植被恢复关键带水分养分保障机制等研究,突破喀斯特社会-生态系统耦合、岩溶多界面蓄水-保土协同增效、岩土组构与生态位互补的植被群落改造、生物固氮与有机废弃物高效利用的种养协调、生态-岩溶过程协同的固碳能力提升等关键技术,形成喀斯特生态产品供给能力提升与农业产业转型协同的绿色发展模式,有助于实现喀斯特区域人地耦合与生态系统服务整体提升,为西南喀斯特地区石漠化治理工程与乡村振兴提供科技支撑。

摘要:气候变化导致的物种分布范围变化已对全球生物多样性保护造成严重威胁。为探讨气候变化对珍稀动物大熊猫的影响,研究以大熊猫国家公园岷山片区为例,筛选得到326个大熊猫痕迹点及气候、地形地貌、生物环境、人为干扰4类16项环境变量,应用最大熵模型及CMIP6气候模式数据探讨影响大熊猫分布的主要环境变量,并模拟现在(2004-2020年),预测未来(2050s)低强迫(SSP1-2.6)和高强迫(SSP5-8.5)情景下的大熊猫生境,分析生境适宜性的时空演变特征及趋势。结果表明:(1)气候类变量对岷山片区大熊猫分布有较大影响,其中最暖月最高温(Bio5)、海拔、最暖季度降水量(Bio18)及距道路距离是主要的影响变量;(2)现在气候下,岷山片区生境质量良好,适宜生境面积占片区总面积的 67.88%,未来大熊猫适宜生境面积整体呈缩减趋势,SSP1-2.6情景下大熊猫适宜生境面积缩减率为2.03%,SSP5-8.5 情景下为33.73%;(3) SSP1-2.6情景下,适宜生境丧失区主要位于岷山片区东部,SSP5-8.5 情景下,片区北部和南部也有大量生境丧失。两种未来气候情景下,新增生境均主要位于片区西北部;(4)大熊猫适宜生境的质心向西、西北方向,即高纬度、高海拔区域移动;(5)大熊猫主要在高、中适宜生境活动,现在气候下大熊猫在高、中适宜生境出现的频率分别为 67.79% 、24.23%,SSP1-2.6 情景下为45.09%、27.61%,SSP5-8.5情景下为21.47% 、26.69%。研究认为未来亟需关注气候变化下大熊猫生境的丧失和新增区,建议大熊猫国家公园从识别优先保护区、优化生态网络和调整管控分区三个方面加强对大熊猫生境的监测和保护,综合提升区域的气候适应能力。

摘要:掌握野生动物栖息地适宜性及活动节律对科学保护森林生态系统具有重要意义。狍(Capreolus pygargus)作为森林生态系统中重要组成部分,其生物学习性对于植被更新及同域物种分布具有指示作用,掌握其栖息地适宜性及活动节律是恢复生物多样性的基础。于2022年6月-2023年5月在北极村国家级自然保护区采用样线调查和相机监测相结合的方法收集狍活动信息,通过随机布设方法在保护区内共布设35条样线和140台红外相机,并利用最大熵(MaxEnt)栖息地建模及核密度估计法分析狍的栖息地适宜性与活动节律,结果表明:(1) MaxEnt模型的ROC曲线评价结果的平均AUC值为0.839,能够较好的反映研究区域狍栖息地适宜性的实际分布情况;(2)研究利用的14个变量中,距离河流越远出现概率越低是影响狍栖息地选择的关键变量,贡献率达34%。其次针阔混交林、常绿针叶林、林间小路、海拔、草地和居民区是影响狍栖息地质量的次要变量;(3)保护区内狍适宜栖息地和次适宜栖息地面积分别为240.44km²和490.64 km²,占研究区域总面积的17.48%和35.67%,主要分布于保护区中部和东部,西部适宜栖息地面积较少且破碎化较为严重;(4)活动节律分析表明,狍在9:00左右达到日活动高峰;不同季节狍活动节律存在差异,暖季狍活动节律具有晨昏性,冷季狍上午和下午的活动高峰期分别延迟和提前。基于研究结果提出以下保护建议:(1)加大保护区周边人类活动的管控力度,根据不同人为干扰强度针对性地对狍种群进行保护;(2)通过加强栖息地连通性管理、构建栖息地廊道等方法使破碎的栖息地连接成整体,促进保护区狍个体间交流。研究获得的结果为分布于我国最北端狍种群的保护与恢复提供了基础数据,对于推动该地区生物多样性保护具有重要意义。

摘要:重要农业害虫菜粉蝶(Pieris rapae)及其近缘种东方菜粉蝶(Pieris canidia)幼虫主要危害十字花科的多种蔬菜和油料作物,对农业粮食安全造成重大威胁。收集到菜粉蝶和东方菜粉蝶分布数据共计248393个,其中野外调查收集361个。基于上述现存分布点,利用6种物种分布模型算法对历史、当代和未来气候条件下两种粉蝶在全球的潜在分布区进行了预测。结果表明:(1)基于去除空间自相关后的6个气候变量构建的13种算法的模型预测结果中,有6种算法的模型评估指标的值高于随机状态(0.5)。(2)当代气候条件下,菜粉蝶的潜在分布区主要包括北美洲、南美洲南部、欧洲西部、中国东南部以及澳大利亚南部;东方菜粉蝶主要分布于南美洲北部和亚洲南部等地区。相比于东方菜粉蝶,菜粉蝶在3个时期的潜在分布区面积都要更大,但是东方菜粉蝶在未来气候条件下潜在分布区增加的面积将会更大,具有更高的潜在入侵概率。(3)相比于作为入侵生物的菜粉蝶,其近缘种东方菜粉蝶更能适应高温多雨的气候,面对未来全球变暖的趋势,东方菜粉蝶很有可能成为入侵物种,有必要对其未来气候条件下的潜在分布区,加强虫害监测和防控预报。研究对重要农业害虫菜粉蝶和东方菜粉蝶在不同气候条件下的潜在分布区进行预测和比较,为其防治提供理论依据。

摘要:随着全球气候变暖及人类活动的增强,濒危物种灭绝趋势明显增加。保护青藏高原地区濒危植物尤其是珍稀濒危乔木,具有重要的现实意义。选取了青藏高原代表性的14个珍稀濒危乔木作为研究对象,对其现状和未来气候情景下的分布进行了建模和丰富度分析,并对适宜分布区和优先保护区进行了探讨。结果显示,当前濒危乔木适宜分布的区域主要集中在高原东南部的海拔较低、水热条件较好的河谷、中、低山地带,但这些地区自然保护区的数量和面积均较低,被自然保护区所覆盖的比例较低,形成了大量的保护空缺区,对青藏高原濒危乔木的保护极为不利。从濒危乔木适宜分布热点区的分布来看,雅鲁藏布江中下游河谷区、青藏高原东南部横断山谷区、青藏高原东部川西高原河谷区等3个地区,是应优先考虑保护区规划和建设的重点区域。应适时建立自然保护区,提高濒危乔木对气候变化和人类活动的适应。

摘要:气候变化背景下夏季极端降水发生频率增加,夏季水涝通过影响根系,从而影响树木生长和存活,对森林生态造成严重破坏。树木根系埋于地下,水涝后根系变化不易观测。研究目的是利用电阻抗图谱法非破坏性测定根系电阻抗特性,通过分析电阻抗参数与根系生长生理指标的相关性,为快速了解水涝胁迫后白皮松地下根系的受害程度提供新方法。本研究以我国北方造林常用的白皮松四年生苗木为试验材料,于夏季进行水涝处理:i)对照(CK),正常管理;ii)连续水涝3周(CWL);iii)间歇水涝3周(IWL,水涝1周+排水1周,循环3次,总计水涝时长3周)。水涝后及后续恢复生长期对白皮松根系进行了电阻抗图谱测定及图谱归类分析(CLAFIC,Class-Featuring Information Compression)。对根系形态指标、非结构性碳水化合物、丙二醛含量进行了测定并分析与电阻抗参数的相关性。CWL和IWL处理下白皮松的根系形态指标较CK降低,且IWL处理下根系形态指标在恢复期显著低于CK和CWL处理,表明连续和间歇水涝3周均抑制了白皮松的根系生长,间歇水涝对根系的伤害较连续水涝更严重,与根系丙二醛含量更高相印证。CWL 和IWL处理下白皮松根系的电阻抗图谱表现出明显的变化,电阻值(Re (Z))低于CK,容抗值(Im (Z))高于CK,恢复生长期间以上参数变化相反。CLAFIC 归类结果显示CWL和IWL在水涝处理期间图谱相似比例最高,在恢复一个月后分别与CK相似比例较高。低频下阻抗损耗系数(δ)与根体积呈线性正相关,与淀粉含量呈线性负相关,表明水涝胁迫后白皮松苗木根系的阻抗损耗系数具有反映根大小和生理状态的潜力。

摘要:科学设定植被恢复合理目标,制定适宜可行的恢复策略,充分发挥植被恢复的固碳效益,对提高生态修复效率具有重要的现实意义。以黄河上游水源涵养区这一关键生态功能区作为研究区,以当前实际植被状态为边界条件,利用IBIS_i(Improved Integrated Biosphere Simulator)模型模拟了近十年平均气候条件下的潜在植被状态,并以该状态下植被净初级生产力为指标,设定了研究区短期植被恢复合理目标,进而估算了区域固碳提升潜力。在此基础上,通过评估植被受损程度,识别了重点恢复区域,并结合生态恢复力及实际植被变化趋势分析,分区分类对植被恢复策略进行了划分。研究结果表明:(1)黄河上游水源涵养区植被净初级生产力恢复目标值平均为295.4 gC m^-2 a^-1,可在其植被现状的基础上恢复提升7.18%;(2)在当前恢复目标下,研究区植被恢复固碳提升潜力具有明显的空间差异性,存在提升潜力的区域面积占比约为60%,主要分布在龙羊峡以上以及洮河大夏河流域上游地区;(3)研究区植被恢复策略应以保育保护和自然恢复为主,同时应在吉迈水文站以上黄河北岸、共和盆地、龙羊峡库区、贵南沙地、河湟谷地部分区域等重点恢复区,实施必要的人工辅助修复措施。研究结果可为当地因地制宜开展植被恢复工作提供科学依据和决策支持,同时也可为其他区域生态修复规划提供思路和方法借鉴。

摘要:通过对乌兰布和沙漠30个样地152个样方进行调查,利用MAPGIS软件绘制了乌兰布和沙漠首个主要植物群落类型分布图,利用经典的物种多样性指数对乌兰布和沙漠区植物群落的物种多样性及群落结构进行分析,对绿洲区和荒漠区植被地上生物量、土壤养分进行了显著差异性分析。结果表明:研究区共记录94种植物,隶属于21科58属,物种数量最多的3个科依次为菊科、禾本科和苋科。乌兰布和沙漠天然植被主要由16个群系35个群丛组成,以旱生、超旱生或盐生的小灌木和多年生草本植物占主导地位。分布面积最大的前三植物群系分别是:梭梭群系(1728.24 km²),白刺群系(1278.27 km²)和沙冬青群系(746.79 km²)。群落优势层为灌木层,以小灌木和半灌木为主,白刺为样地出现频次最多的物种。整体上乌兰布和沙漠植物多样性水平较低,Shannon-Wiener指数和Simpson指数分别为2.1086和0.8158。目前人工绿洲对乌兰布和沙漠植物群落物种组成的影响不明显,但绿洲区植被地上生物量显著高于荒漠区。绿洲区和荒漠区在6个土层深度8个土壤养分指标上几乎没有显著性差异。相关调查和研究结果能够为乌兰布和沙漠地区的风沙治理、生态环境恢复和维护提供参考。

摘要:渤海湾是中国互花米草分布与扩散的最北部区域。为全面了解渤海湾互花米草扩散状况,基于近20年10m分辨率多源遥感数据、随机森林分类模型及Google Earth Engine(GEE)遥感云平台,对渤海湾互花米草进行遥感分类识别,基于识别结果对渤海湾互花米草扩散的时空特征阶段特征、扩散模式、扩散影响因素及扩散的生态环境响应进行探讨,以期为渤海湾互花米草治理及滨海湿地科学管理提供数据支撑。结果显示,近20年渤海湾互花米草面积增速达21.62hm²/a,扩散速率达8.85%,在时间上仍处于快速扩散阶段,在空间上呈由天津海河口一带向南北两侧扩散的趋势。互花米草出现快速扩散的主要区域为围填海形成的半封闭潮滩、河口湿地及退养还滩区域,其景观扩张模式由飞地式扩张向边缘式扩张演变,近年来逐渐向填充式扩张发展。渤海湾互花米草的快速扩散基于其在高纬度地区遗传发育的特殊优势上,但更多受到区域内大规模围填海开发、不适当的退养还滩工程等因素对于潮滩快速促淤的影响。互花米草扩散有防浪减灾的积极作用,也有挤占鸟类栖息地等不利影响。对渤海湾互花米草治理需考虑其综合影响和迫切需求,科学合理地制定具体治理方案。

摘要:阿尔泰山泰加林是西西伯利亚泰加林的南缘,受到全球变化的影响日益加剧,然而在气候变化背景下影响泰加林生长稳定性的关键因子尚不明确。利用叶面积指数(LAI)遥感数据,采用LAI基尼系数作为表征生长稳定性的指标,分析了1982-2018年间阿尔泰山泰加林生长稳定性的变化,并建立多元线性模型分析了气候条件及变化状况、植被生产力、植被高以及植被类型等因素的影响。结果表明:(1)阿尔泰山地区近38年间潜在蒸散量(PET)所表征的热量条件年际增加趋势显著,稳定性较低,饱和水汽压差(VPD)表征的水分条件年际变化趋势较小,泰加林生长稳定性在气候方面主要受到PET的影响;(2)泰加林生长稳定性在高海拔地区较低,低海拔地区较高,且主要受平均叶面积指数(Mean LAI)所表征的植被生产力的影响,对密林(Mean LAI>2.091)而言,生产力越大、稳定性越低,对疏林(Mean LAI≤2.091)而言,生产力越大、稳定性越高,生物因素影响甚至大于气候因素。在气候变化的影响下,稳定性较低的高海拔地区泰加林未来的生长可能会衰退,而生产力较高的泰加林承担着更多的生态系统功能,稳定性降低将导致其面临的威胁也更大。阿尔泰山泰加林作为区域重要的生态安全屏障,未来的保护应当将重心倾向于高海拔及高生产力的泰加林,以减缓气候变化对区域生态安全的影响。

摘要:森林资源连续清查是评估林业生态建设成效和制定发展战略的重要依据。然而,由于监测体系和不同时期需求的升级,清查数据存在调查因子不连贯的问题。基于华东地区六省一市第六期至第九期清查数据,根据五个林分结构缺失因子和不同因子之间的相关性选取特征因子,采用随机森林分类模型填补缺失因子并分析特征因子的重要性。结果显示:(1)缺失因子和当期因子之间的相关系数普遍高于后期因子,其中植被类型、树种结构和其他相关因子的平均相关系数为0.868和0.733,显著高于其他三个缺失因子;(2)所有随机森林分类模型的准确度均达到0.770以上,并且在省级和县级尺度都具有出色的外部有效性,其中相关性系数高的缺失因子对应的模型准确度也相对更高;(3)特征因子重要性结果与相关性分析的结果基本吻合,显示特征因子组合中当期因子的占比高有助于提高模型填补性能,此外缺失因子本身对应的后一期数值对提高模型填补性能的贡献较大。研究可用于完善森林资源动态监测数据库,为科学评估我国生态保护建设成效以及完善森林分类经营管理制度提供支撑。在未来的研究中,基于国家森林高质量发展的基本策略,通过严密的实验设计评估我国森林分类经营制度的建设成效,对于完善我国森林生态效益补偿制度,建立稳定、健康、优质、高效的森林生态系统具有至关重要的作用。

摘要:为掌握太行山-燕山综合区植被生态状况,创新性地构建了既能反映植被生产力又能反映植被覆盖度的植被生态指数 (Vegetation Ecology Index,VEI)。选取2003-2021年的GEE云平台(Google Earth Engine)数据,采用Slope趋势分析、变异系数和相关性分析等方法,研究了植被VEI时空变化特征,分析了气温、降水等气候因素对植被VEI变化的影响。结果表明:(1)2003-2021年太行山-燕山植被VEI多年平均值为0.526,整体呈现自北部向其他方向蔓延减少的趋势,其分布规律与海拔分布具有一定的相关性;(2)2003-2021年,研究区VEI整体呈下降趋势,速率为0.0017/a,增加区域仅为36.71%;(3)研究年限内植被VEI呈现稳定性变化的区域约为76.96%,整体处于较稳定状况;(4)年均气温较年均降水来说对研究区VEI的影响更显著。研究结果将对太行山-燕山生态环境状况评估、资源合理配置、区域环境与社会经济发展战略的制定等具有重要的理论价值和现实意义。

摘要:为查明准噶尔盆地南缘蘑菇湖湿地小叶桦种群急速退化原因,进行了该种群退化因子相关调查,计算了植物群落的多样性指数,对叶片和土壤化学计量特征进行了相关性分析,利用SLAF-seq技术对小叶桦种群遗传差异做了比较。结果表明:(1)该种群现仅132活株,相比2013年减少86.34%,现死亡植株75.91%,表明该种群遭到严重破坏;(2)2013年该群落植物分属于36科80属119种,现23科40属47种,群落Shannon多样性指数由1.5降至1.14,均匀度指数从0.21降到0.16,植物多样性和均匀度减低破坏根系保护屏障,降低其抵抗极端气候的能力;(3)土壤PH均值6.98为偏中性土壤,土壤全氮、全磷、全钾的平均含量分别为125.08g/kg、13.25g/kg、9.16g/kg,土壤肥力能满足小叶桦生长需求,但土壤含水量仅21.39%,与艾比湖小叶桦种群(48.44%)相比明显减少,土壤含水量减少弱化幼苗更新机制也是导致该种群退化的主要因素之一;(4)人为干扰和自然灾害因素也是野生极小种群形成和发展过程中不可忽略的重要因素;(5)该种群相较之艾比湖保护区种群单核苷酸多态性位点杂合度较高、多态性和完整度较低,生境退化导致的遗传衰退现象已显现。综上表明,影响该小叶桦种群急速退化原因涉及多方面,急需主管部门采取对策挽救该种群免遭灭绝的风险。研究成果为该地区的植被恢复和开展保护行动提供科学依据。

摘要:调查祁连山草地不同植被类型蝗虫群落组成、数量和多样性,揭示不同植被类型间草地蝗虫多样性分布规律,为该草地生态系统蝗虫多样性形成、维持和种群数量调控提供科学依据。采用网捕法对祁连山荒漠草地、高山草地、高山草甸和高山灌丛蝗虫群落组成、丰富度以及多样性进行调查,共捕到草地蝗虫个体数1551只,隶属5科41种。植被类型对蝗虫群落组成、数量和多样性有显著影响。高山草地和荒漠草地各调查到26和25种蝗虫,占全部物种数的63.4%和60.9%,高山草甸和高寒灌丛各调查到18和10种,分别占总物种数43.9%和24.4%。科分类单元下,网翅蝗科和斑翅蝗科各含有15种和13种,分别占所有物种数的36.6%和21.7%,为祁连山草地蝗虫优势类群。蝗虫物种丰富度、Shannon-Weaver多样性指数和Pielou均匀度指数表现为荒漠草地最高,而高山灌丛最低。Simpson多样性指数则是高山灌丛最大,而高山草地最小。不同植被类型蝗虫群落相似性也有差异,荒漠草地与高山草地和高山草甸间相似性较高,而荒漠草地与高山灌丛之间相似性较小。冗余分析结果发现,禾本科频度、豆科盖度及其生物量在祁连山草地蝗虫群落组成与分布变异的过程中发挥了关键作用。研究结果表明,祁连山不同海拔、地形特征和放牧干扰相互耦合,形成水热资源与植被群落特性异质性,对蝗虫栖息、生存、生殖和食性产生了重要影响,从而推动了不同植被类型草地蝗虫组成、分布和数量的变异。

摘要:蒸散发是水循环的关键要素,分析其变化特征有助于理解区域水资源的时空分布格局。黄河水源涵养区是黄河流域重要的生态功能区,对该区域的蒸散发变化特征进行研究并归因分析,有助于缓解黄河流域的水资源供需矛盾。基于机器学习与ERA5-land再分析数据集,探究黄河水源涵养区2000-2022年蒸散发时空变化特征及影响因素,利用驱动要素去趋势方法分析不同影响因素的作用区域。结果表明:(1)黄河水源涵养区蒸散发多年平均值分布区间为256.49-841.45 mm,空间分布特征为自东向西递减,整体呈增加趋势;(2)黄河水源涵养区蒸散发的主要影响因素是地表净太阳辐射、总降水量、相对湿度,不同子流域内的主导影响因素不同,主导影响因素与区域内的水热条件及下垫面状况有关;(3) ERA5-land再分析数据集有着较好的模拟精度,可以作为大空间尺度和长时间区间研究的数据来源,但是由于下垫面的复杂性,仍需要在研究区内开展适应性评估。

摘要:以半寄生药用植物沙氏鹿茸草各器官、寄主白花檵木各器官以及沙氏鹿茸草根际土壤为研究对象,采用异速生长分析、冗余分析等方法研究“根际土-沙氏鹿茸草-寄主植物”连续体的碳氮磷化学计量特征及耦合关系,以期揭示连续体中养分流动规律、沙氏鹿茸草及其寄主的养分限制情况及养分利用策略。结果表明:(1)沙氏鹿茸草根际土壤具有高C、高N而缺P的特征,养分有效性低。根据N/P阈值假说,推测沙氏鹿茸草及其寄主主要受P限制。(2)异速生长分析显示沙氏鹿茸草各器官营养元素累积速度表现为C < N < P,沙氏鹿茸草繁殖器官及寄主叶比其他器官养分含量和利用效率更高,符合生长速率假说。(3)与寄主相比,沙氏鹿茸草具有较高的N、P含量和较低的C/N、C/P,属于资源获取利用型;寄主在固C上具有优势,属于资源保守利用型。(4)连续体碳氮磷化学计量特征耦合关系中,沙氏鹿茸草与其根际土壤的养分相关性比与寄主更紧密。冗余分析显示沙氏鹿茸草根际土壤全N含量及C/P,寄主根N/P是影响沙氏鹿茸草各器官碳氮磷化学计量特征的重要因子。综上,沙氏鹿茸草N和P养分来源主要来自于土壤而非寄主;在沙氏鹿茸草生产中,应注意种植土壤中氮磷肥尤其磷肥的合理补施。

摘要:湿地植物通过调节自身叶片、细根功能性状增强对环境的适应能力。通过对植物叶片、细根性状间的相互关系及变异趋势的研究,能够有效了解植物地上、地下部分对环境的响应机制、对资源的利用情况以及植物生存策略的变化。本文以闽江流域福州段4个典型湿地为研究区域,以优势种芦苇为研究对象,测定不同水盐环境下芦苇8个叶性状及7个细根性状(形态性状和生态化学计量特征)的变化及其相关性,并探讨芦苇为应对不同水盐环境变化的生存策略。结果表明:芦苇叶片、细根功能性状对土壤含水量的响应较土壤含盐量更强烈。部分叶片、细根性状呈现显著相关;同时随着土壤含水量、含盐量的增加,芦苇地上、地下部分N含量之间和C:N之间呈正相关关系;而C含量之间呈负相关关系,体现芦苇对不同水盐环境的适应性。本研究中芦苇的叶片性状并不能反映其生存策略;在土壤含水量、含盐量高的环境下,细根采取“获取型”策略,整株的生存策略也偏向于“快速投资-收益型”;而在土壤含水量、含盐量低的环境下,细根与整株的生存策略则倾向于缓慢投资的一侧。综上体现了不同水盐环境下芦苇地上、地下部分的关联性以及种内变异表现出不同的生态策略,揭示了湿地植物在异质生境下独特的调节机制。

摘要:植树造林通过生物物理过程影响地表能量平衡,进而使地表温度发生变化。近年来,随着长江流域防护林工程的实施,长江流域森林覆盖率不断增长,然而造林对地表温度产生的影响却并不清楚。基于此,利用多源遥感数据和气象数据,配合窗口搜寻策略和基于能量平衡方程的归因方法,探究了2003-2012年长江流域植树造林面积变化及其局地生物物理效应。结果表明:2003-2012年长江流域6.71%耕地转变为森林,1.33%草地转变为森林。相比2003年,2012年森林面积增加了0.48%。在年际时间尺度,耕地向森林转变使白天地表温度降低(0.26±0.03) ℃,夜晚地表温度降低(0.08±0.03) ℃,年均地表温度降低(0.17±0.02) ℃;而草地向森林转变使白天地表温度降低(0.77±0.13) ℃,夜晚地表温度升高(0.49±0.09) ℃,年均地表温度降低(0.15±0.1) ℃。耕地向森林转变在年内均呈现降温效应,其中6月份降温效应达到最大,11月降温效应达到最弱。草地向森林转变在年内仍以降温效应为主,其中5月份降温效应达到最大,11月份降温效应达到最弱,而在12月份引发了微弱的增温效应。两种造林方案在生长季降温效应均强于非生长季。归因分析表明:耕地转变为森林,反照率和感热通量分别主导了增温((0.119±0.004) ℃)和降温效应((-0.13±0.05) ℃)。对于草地转变为森林,入射长波辐射和感热通量分别主导了增温((0.903±0.166) ℃)和降温效应((-1.703±0.193) ℃)。入射短波辐射和发射率在两种造林方式中均分别产生微弱的降温和增温效应。本研究可为科学评估植树造林对局地气候的影响提供理论参考,对长江流域可持续性森林管理具有重要的现实意义。

摘要:随着2022年《互花米草防治专项行动计划(2022-2025年)》发布,黄河三角洲湿地互花米草清理工作迅速展开。通过对比模拟的自然发展情景下与互花米草大规模清理后的真实情景下黄河三角洲湿地利用及景观格局指数,分析清理工作生态效益及湿地未来潜在风险。基于时序Sentinel-1 SAR影像和随机森林分类器获取了2020-2023年黄河三角洲湿地利用/覆盖变化结果;针对短期湿地模拟预测驱动力因素缺乏定量化设定的问题,构建了一种联合随机森林与CA-Markov模型的湿地模拟预测方法,实现2023年湿地自然发展情景下更精准的模拟预测;最后计算了2023年湿地在模拟和真实情景下的景观格局指数。结果表明:1)2023年互花米草清理工作效果显著,其面积锐减至5.53km²,与2022年相比减少了55.36km²,为芦苇等本土植被释放了生存空间;2)与自然发展情景相比,互花米草“围栏”不复存在,本土植被连通性上升,芦苇分布更加琐碎且面积比自然发展情景下增加了16.37km²,湿地的优势植被类型已逐渐向芦苇转变;3)由于互花米草对新生滩涂的入侵能力强于其它本土植被以及沿岸受海浪冲击等问题,互花米草清除后的黄河三角洲湿地面临互花米草复萌、二次蔓延及海岸线侵蚀的新风险。

摘要:为研究集约化设施栽培对土壤真菌群落结构和功能的影响,本研究选取宁夏设施蔬菜集约种植区采集设施栽培土壤和临近的露天大田土壤,以露天大田土壤为对照。采用Illumina高通量测序结合FUNGuild工具,分析设施土壤与大田土壤真菌群落结构、多样性、功能类群及其主要影响因素的差异。结果表明:(1)设施栽培导致了土壤真菌群落α多样性的降低,与大田土壤相比,设施土壤Pielou均匀度指数、Shannon多样性指数、平均最近分类单元距离和平均成对距离分别显著降低了20.54%、21.92%、29.82%和16.35%;(2)设施栽培显著改变了土壤真菌群落组成与结构,且该变化具有地区化差异,设施土壤中赤霉菌属(Gibberella)、鬼伞属(Coprinellus)等真菌属相对丰度显著降低,闭小囊菌属(Kernia)、腐质霉属(Humicola)、小囊菌属(Microascus)、镰刀菌属(Fusarium)和新赤壳属(Neocosmospora)等真菌属相对丰度显著增加;(3)设施栽培降低了土壤真菌网络的复杂性和稳定性。与大田土壤相比,设施土壤真菌共现网络节点数、边数、直径、平均度、平均路径长度、聚类系数和模块化程度分别降低了30.20%、79.68%、45.57%、70.89%、37.26%、47.43%和10.00%,鲁棒性降低43.75%,最大易损度增加72.51%;(4)设施栽培显著改变了土壤真菌功能类群的组成与结构,病理营养型、共生营养型、病理-腐生营养型真菌和丛枝菌根真菌相关功能类群在设施土壤中相对丰度显著降低,病理-腐生-共生营养型真菌和植物病原真菌相关功能类群在设施土壤中显著富集;(5)设施栽培改变了影响土壤真菌群落多样性的关键环境因子,年均温是设施土壤真菌群落多样性最重要的影响因素,硝态氮是大田土壤真群落多样性最重要的影响因素。本研究结果有助于深入了解高强度人为干扰下的设施栽培对土壤真菌群落结构和功能的影响,为设施土壤可持续利用提供理论参考。

摘要:土壤水分是高寒山区生态环境稳定与否的重要反馈。了解高寒山区土壤水分的时空变异特征有利于优化对水资源的管理,对进一步保护当地脆弱的生态环境具有重要意义。在2023年的5-10月对典型高寒山区(沙柳河流域)进行了土壤水分的连续定点观测,共设置8个不同样地,基于各样地间的主要差异,选择植被类型、坡向和海拔做为主要控制对象,探究不同植被类型、坡向和海拔高度对高寒山区土壤水分的时空变异特征的影响。研究发现:不同植被类型下的土壤水分差异较小,植被类型对土壤水分的时空变化特征影响较弱;坡向对土壤水分的影响明显,阴坡比阳坡土壤水分条件更优,波动变化更小;3500-3600 m海拔区间内,阴坡在生长季中期的土壤水分低于阳坡,不同坡向的土壤水分在表层0-20 cm具有明显的差异;3600-3700 m海拔区间内,阴坡在生长季后期的土壤水分低于阳坡,不同坡向的土壤水分在深度0-40 cm土层具有明显的差异; 生长季内各海拔区间的土壤含水量从大到小依次为:3900-4000 m>3700-3800 m>3300-3400 m > 3500-3600 m;生长季内各海拔区间土壤水分的变异系数从大到小依次为3900-4000 m > 3300-3400 m > 3700-3800 m > 3500-3600 m;海拔对0-40 cm土层土壤水分的影响程度较高,从大到小依次为:30-40 cm土层 > 0-10 cm土层 > 10-20 cm土层 > 20-30 cm土层,但40-60 cm土层的土壤水分对海拔的响应程度较弱。

摘要:桉树(Eucalyptus spp.)是最重要的速生人工林树种之一,但其导致的不良生态效应使其备受争议。桉树对土壤微生物群落的影响尚缺乏研究。以2、7、12、17和22年的桉树人工林为研究对象,利用宏基因组测序技术探究根际和非根际微生物群落结构、多样性及功能对桉树林龄的响应。结果表明:土壤理化性质及多样性随林龄呈现先降低后升高的趋势。根际土真菌群落多样性在12年最低,非根际土细菌、根际及非根际土古菌群落均在7年最低。不同林龄间桉树根际及非根际土的微生物群落组成均存在显著差异,但并未改变真菌群落优势菌属(根孢囊霉属,Rhizophagus)。然而,根际土的细菌与古菌群落优势菌属与非根际土存在显著差异,根际土的优势细菌菌属分别为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)及拟杆菌属(Bacteroides),优势古菌菌属为Candidatus-Nitrosotalea属及甲烷粒菌属(Methanocorpusculum)。真菌对硝态氮,细菌、古菌群落α多样性及群落组成对pH有较大响应。此外,古菌α多样性及群落组成对有效磷有较大响应。真菌、细菌、古菌的功能在根际及非根际间存在显著差异,且细菌群落的变异最大。研究揭示了不同林龄桉树土壤微生物群落的动态变化规律,为桉树人工林提质增效、多功能经营提供理论依据。

摘要:果园生草能改变土壤微环境物理化学性状,增强植物间根系-土壤-根系相互作用,这可能会影响土壤真菌群落结构组成和功能稳定。本研究以5 a枣品种'金丝4号’为研究对象,在枣园行间设置清耕、种植自然生草、种植长柔毛野豌豆3种耕作模式,通过土壤高通量ITS测序,旨在分析生草对枣园土壤真菌群落结构组成与共现性网络的影响。结果表明,长柔毛野豌豆组和自然生草组增加枣树根际土壤真菌群落Shannon指数和Simpson指数,但是降低了行间土壤真菌多样性。三种耕作模式下枣园真菌群落组成均以子囊菌门、担子菌门和被孢霉菌门为主,高达79.53%-93.24%。相对清耕组,长柔毛野豌豆组促进枣树根际土壤被孢霉菌门的相对丰度,抑制子囊菌门的相对丰度,而自然生草组增加子囊菌门的相对丰度,降低稀有菌门的相对丰度。冗余分析表明长柔毛野豌豆组土壤真菌群落多样性与土壤养分呈现正相关关系。Funguild分析表明种植长柔毛野豌豆明显有利于根际土壤腐生营养型真菌的繁殖,但抑制共生营养型真菌的相对丰度。共现性网络分析发现长柔毛野豌豆明显增加枣园土壤真菌网络节点与连接线数量,增强土壤真菌群落间互作关系及功能稳定性。本研究主要分析枣园生草对土壤真菌群落结构组成与功能网络的影响,为枣园生草的推广和应用提供科学依据。

摘要:选择河西走廊中部戈壁土壤样品并进行过筛处理,旨在探究荒漠生态系统中土壤纤毛虫原生动物蕴藏量以及不同粒级土壤团聚体和纤毛虫种类/类群与丰度间的相关关系,同时分析比较完全培养计数法与Foissner计数法统计原生动物的效率,探讨纤毛虫原生动物在不同土壤粒径中的分布和演替规律。结果表明:①完全培养计数法获取的纤毛虫总丰度为Foissner计数法的16.5倍,培养第10天纤毛虫总类群数为Foissner计数法的2倍;②不同粒级土壤团聚体中纤毛虫总丰度随着土壤粒径的减小而增大,100目土样纤毛虫丰度是原位土样的3.4倍,原位和10目土样获得的纤毛虫总种类/类群数均高于颗粒和100目土样;③土壤pH和水分扰动是导致纤毛虫丰度变化的主导因素;④在“非淹没培养皿法”过程中,土壤纤毛虫群落呈现“低等-高等-低等”的演替规律。土壤团聚体作为土壤最重要的结构体,对维持土壤中的微生物群落结构和酶活性有着重要的作用,建议今后对荒漠生境土壤进行纤毛虫分类学研究时,针对不同类群或目标种尝试进行土壤样品的过筛处理或复检日期的匹配化选择。完全培养计数法不仅能够记录“非淹没培养皿法”实验过程中各种类/类群的数量和丰度,还可追踪土壤纤毛虫群落演替,得出物种蕴藏量的“理论丰度峰值”,同时分析各种类/类群与理化因子间的相关关系,为抑纤毛虫作用“Ciliatostasis”的研究提供理论依据。

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