摘要:

摘要:海洋硬骨鱼类在全球碳循环中扮演着重要角色,其生理活动对海洋碳汇具有显著影响。研究回顾并总结了海洋硬骨鱼类对海洋碳汇影响的研究进展,分析了鱼类通过主动和被动运输机制对海洋碳循环的贡献,并整理了关于碳酸盐排泄的现有模型。研究认为,海洋硬骨鱼类通过呼吸作用、垂直洄游和死亡沉降等过程,对海洋深层的碳储存具有重要作用。这些过程不仅与鱼类的代谢活动紧密相关,而且还受到水温、盐度、pH值等环境因素的影响。然而,当前对海洋硬骨鱼碳汇的定量估算有限,且缺乏系统性研究。研究强调了未来深入研究的必要性,包括全球范围内的鱼类固碳潜力评估、环境因素对鱼类固碳效率的影响、以及鱼类死亡沉降作为碳汇过程的评估。研究建议建立全球鱼类固碳数据库等基础平台,以促进国际合作并提高对鱼类在海洋碳循环中作用的科学认识。

摘要:外来物种互花米草(Spartina alterniflora)自1979年引进我国已有40余年的历史,对我国滨海湿地生态系统产生了深远影响。鉴于互花米草极强的适应性和生态效应的双重性,人们对其认知也存在历史演变性。概述了互花米草在滨海湿地系统中的正负生态效应及对互花米草近40年入侵历史认知的演变,总结了目前互花米草的治理现状与困境,并从政策、管理、工程等角度提出了互花米草的治理对策与建议。结果表明:(1)互花米草引入对我国滨海湿地具有保滩促淤、抗风消浪、固碳等正生态效应,也对生物多样性、生态安全等造成负生态效应;(2)结合互花米草引入历史和各时期的研究,人们对互花米草认知经历了全面挖掘生态经济价值阶段(1979-2003年)、正负生态效的认知分化阶段(2003-2018年)及在滨海湿地保护、生物安全等视角下认知的更新阶段(2018年-至今)的转换;(3)鉴于互花米草的正负生态效应和总体体量,目前其防控工作尚存在重大困难,建议应以自然规律和生态文明为指导,多学科、多角度的进行因地制宜、分区管理。研究结果旨在为我国互花米草的研究、防治与管理提供借鉴,达到生态环境效益、社会效益和经济效益相统一的发展目标,形成海陆统筹的生态关系。

摘要:生物多样性价值评估是推动全球生物多样性保护,可持续发展和主流化政策制定的基础,现已成为国际生物多样性保护框架的重要组成部分。采用CiteSpace知识图谱工具,系统梳理了国内外生物多样性价值相关研究的发文数量、研究热点、趋势和代表性成果,阐明了生物多样性价值内涵和生物多样性经济价值分类体系。基于生态经济学研究成果,分别介绍实际市场法、替代市场法和模拟市场法三类生物多样性价值评估方法的概念、特点和应用场景,并依据总经济价值框架,结合案例分别对直接使用价值、间接使用价值、选择价值、遗产价值和存在价值的评估思路、适用方法进行了比较和总结。针对价值评估研究存在的不足,从厘清生物多样性价值内涵,建立价值核算规范,加强与国民经济核算体系关联三方面提出未来的研究建议,以期为生物多样性保护和生物多样性价值研究提供支撑。

摘要:社会-生态系统(SES)框架能够对社会-生态系统的关键要素及相互作用进行解析,并通过行动情境分析为多样化和复杂化的问题寻找解决方案,因此成为社会-生态系统研究领域应用最广泛的方法之一。然而,目前缺乏对SES框架研究进展的系统总结,这不利于更多的研究者理解并应用这一方法,也不利于该方法本身的进一步发展。为此,结合文献计量分析,从发展动态、研究方法和应用领域三个方面对SES框架研究进展进行了梳理与总结,并探讨了目前SES框架研究中存在的不足以及未来SES框架研究的改进方向。SES框架自2009年正式提出以来,仍在不断完善与发展中,其相关研究大致经历了起步、持续增长、快速发展三个阶段。SES框架的研究思路可归纳为核心问题聚焦、关键变量选取和系统结果评估。SES框架的应用领域集中在系统属性研究、综合治理分析和公共政策评估三个方面。从现有应用研究来看,核心问题已广泛涉及多个尺度、多种类型社会-生态系统的具体问题;一级变量集中在资源系统、资源单位、治理系统和行动者,二级变量则因各应用领域的侧重点不同在选取频率上存在较大差异;系统结果评估以定性分析为主,辅以定量方法实现部分变量的定量化表达。研究表明,SES框架具有多学科融合、应用范围广泛、变量使用灵活的特点,目前研究存在的不足主要为对变量概念的界定不清晰、对变量选取与表征的规范不明确、对系统跨尺度的差异特征、互动联系以及系统的动态演化规律分析匮乏。未来SES框架研究应当在完善变量的界定、选取和表征、深化不同时空尺度的互动研究等方面作深入研究。

摘要:草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda是一种极具破坏性的入侵物种,对粮食作物构成重大威胁。蝙蝠是鳞翅目昆虫的重要天敌之一,控制着鳞翅目昆虫的生存和数量。为探究草地贪夜蛾在到达新的入侵地区后,是否以及如何对入侵地的食虫蝙蝠发出的超声波做出响应,研究首先观察并记录了草地贪夜蛾在暴露于入侵地蝙蝠超声波前后的行为变化,然后以正常环境中的成虫作为对照,对暴露于蝙蝠超声0.5、3、12、24、48小时和72小时的一日龄雄性草地贪夜蛾转录组进行比较分析。转录组的综合分析为研究蝙蝠超声信号对草地贪夜蛾产生的分子变化提供有价值的信息。行为结果表明,在草地贪夜蛾听觉范围内的入侵地蝙蝠超声波可以显著降低蛾类的行为活动,表明这些信号可能在成虫的行为中起着至关重要的作用。转录组分析表明,蝙蝠超声胁迫诱导了草地贪夜蛾体内广泛的基因表达变化,与对照组相比,不同时长的超声刺激下共鉴定出2389个显著上调基因和2491个显著下调基因,将在多个时间点均显著上调或下调的521个基因定义为草地贪夜蛾对蝙蝠超声响应的关键基因。对这些关键基因的GO和KEGG富集分析进一步揭示了蝙蝠超声胁迫对草地贪夜蛾的不同影响过程,结果显示215个上调基因与神经信号传递、声音感知、听觉受体细胞发育、氧化应激和恐惧反应等过程高度相关,306个下调基因主要富集在各种能量代谢途径和生物合成过程中。通过qRT-PCR实验验证了转录组分析结果的可靠性。研究为草地贪夜蛾应对蝙蝠超声胁迫的生物学和分子机制提供了新的见解,并为今后开发更有效、更环保的方法控制鳞翅目害虫提供更多依据。

摘要:湖泊湿地生态系统作为重要的陆地碳汇之一,其土壤有机碳(SOC)储量变化将对全球气候产生显著影响。当前全球变化背景下,湖泊湿地经历的水位降低、水域面积缩小等生态问题使其碳汇功能面临严重威胁。尽管已有大量文献研究了湖泊湿地SOC的动态变化,但由于研究地点、实验方法和关注重点的不同,难以形成一致的结论,因此详细阐明湖泊湿地SOC存储和转化过程的演化趋势尤为重要。综述国内外湖泊湿地SOC的研究成果,从其形成、周转及稳定性三个方面进行归纳,总结现阶段湖泊湿地SOC的研究热点和不足,并结合当前湖泊湿地面临的现状,阐述影响其有机碳动态变化的因素。现有研究表明,植物源碳尤其是凋落物碳是湖泊湿地SOC的主要来源,但微生物碳在湖泊湿地SOC形成中的作用不容忽视,且植物和微生物碳对湖泊湿地碳储量的贡献比可能具有空间异质性。湿地SOC周转主要受微生物的调控,但中小型区系的土壤动物也扮演着重要的角色,它们可能既是驱动者也是贡献者,研究提示将土壤动物纳入湿地SOC的周转模型才可更准确地评估湖泊湿地的碳周转过程。有机物-矿物化学结合态保护是维持湖泊湿地SOC稳定的最重要机制,多种生物和非生物(气候、水环境等)因素会直接或间接影响SOC的稳定储存。目前维持湖泊湿地SOC稳定性的机制仍延用陆地或海洋生态系统的理论模型,需进一步评估其在湖泊湿地中的适用性。研究旨在总结湖泊湿地中SOC形成和转化的研究进展,为研究提供文献参考和思路。

摘要:在气候变化与人类活动加剧的背景下,青藏高原人居环境的空间格局及变化受到广泛关注。研究从人地关系出发,提出了青藏高原人居环境质量综合评估的框架。依据可持续发展目标对区域评估“本土化”的时代需求,基于高原气候特色与人体健康,构建了青藏高原人居环境质量评估指标体系,并对2000-2020年青藏高原人居环境质量时空变化进行了评估。结果表明:(1)青藏高原人居环境质量由西向东呈逐渐上升趋势。以阿里地区、羌塘高原为代表的高原腹地,多是人居环境恶劣的无人区。而在高原东部,人居环境质量相对于整个青藏高原相对适宜,尤其是一江两河、河湟谷地以及东南缘峡谷河谷地带。(2)2000-2020年,青藏高原人居环境适宜区面积占比增多,人居环境质量显著提升。其中非适宜区主要分布在在青藏高原中西部,由70.54%下降至55.37%,较适宜区及适宜区在青藏高原东缘逐渐扩张,面积占比从1.28%上升至13.99%。(3)从子系统的变化贡献性来看,青藏高原人居环境的改善主要源于人类社会经济发展。其中,社会经济环境对人居环境改善影响占比较大,贡献率达到66.33%,是高原地区人居环境发展的主要动力,健康环境(29.31%)是重要支撑,而自然环境变化整体趋于稳定。研究结果可提升青藏高原国土空间规划的科学性,促进青藏高原人居环境的改善与提升,支撑青藏高原生态保护与社会经济高质量发展。

摘要:气候变暖导致青藏高原植物生长期的延长,这可能增加了生长季早期和晚期植物暴露在低温冻害下的风险。然而,有关青藏高原生长季低温事件的时空分异及其影响因素还缺乏系统的认识。根据青藏高原109个气象站1951-2011年逐日气温数据定义了气候学上的植物生长季,使用Rstudio软件统计各站点逐年的生长季低温事件的频率和强度,分析了生长季低温事件频率和强度的时空变化及其主要驱动因素。结果表明:(1)在1951-2011年期间,青藏高原约65%的站点生长季及生长季不同时期的低温事件频率和强度出现同步降低,但高原东部和雅鲁藏布江河谷一带站点却呈轻微增加趋势。(2)不同年代生长季低温事件的年内分布特征发生了系统性变化:1951-1990年代生长季低温事件分布概率峰值的出现日期相对稳定,但1991-2011年代生长季早期和晚期低温事件概率峰值的出现日期却分别提前11-29d和推迟6-29d,并且这种不同年代之间的时间位移现象在生长季低温事件频率减少的站点中尤为突出。(3)生长季开始时间和生长季温度的变化趋势是影响生长季低温事件频率变化的主要环境因子,当生长季开始日期的提前幅度超过4.37d/10a或生长季增温幅度小于0.05℃/10a时,生长季低温事件的频率将会增加;但是,各环境因子的变化趋势对生长季低温事件强度变化的影响则较小。研究结果揭示了气候变暖背景下青藏高原生长季低温事件的时空分异特征及其影响因素,为气候变化下青藏高原植被生态系统的管理和保护提供了重要科学依据。

摘要:植被覆盖度(FVC)是刻画地表植被覆盖的重要参数,是生态监测的重要指标。遥感已成为区域尺度FVC估算的主要技术手段,但受限于地形所导致的太阳辐射变化及遥感像元内部较强的异质性和复杂性,复杂地形区的FVC遥感估算精度仍有很大提升空间。研究利用随机森林回归模型,发展了一种综合遥感地表反射率、地形特征和观测几何信息的复杂地形区FVC遥感精细估算方法(SRTVG)。选择青藏高原祁连山区、黄河源区和横断山区为测试区,利用Sentinel-2影像对新方法进行了应用,并利用基于无人机影像获取的FVC数据和现有FVC遥感产品对新方法进行了评估。加入地形特征与观测几何信息后,新方法估算FVC的R²为0.89,均方根误差(RMSE)为0.13;相较于未加入地形特征与观测几何信息,新方法估算FVC的RMSE降低了19.26%-28.02%;相较于已有的MultiVI FVC产品和GEOV3 FVC产品,新方法估算FVC的RMSE分别降低了40.91%和16.67%。新发展的SRTVG方法提高了复杂地形区的植被覆盖度遥感估算精度,丰富了植被覆盖度遥感估算的技术方法体系。

摘要:新疆作为我国生态脆弱区之一,常年受到气候和人为因素的严重干扰,使其生态系统出现退化。新疆生态脆弱性聚类特征及从县域尺度和不同土地类型呈现新疆生态脆弱区,尚有待进一步探究。以“敏感性-恢复力-压力度”为评价模型,选取15个评价指标采用主成分分析、地理探测器方法评价2000-2019年新疆生态脆弱性状况及驱动力,旨在探讨新疆生态脆弱性的时空变化、聚类特征、不同地类脆弱程度及其各指标对新疆生态脆弱性指数的驱动力影响。(1)时间上,2000-2019年新疆生态脆弱性指数呈波动下降。不同脆弱性等级占比波动较大,各等级面积占比均呈先增后减再增变化;各脆弱性程度均向更低级或不变的脆弱性等级转变。(2)空间上,近2000-2019年新疆生态脆弱性呈“南高北低”分布规律特征,县域尺度下,生态脆弱性南北分异特征明显,以天山山脉为界,形成南部高脆弱区、北部低脆弱区和东部中脆弱区。(3)新疆生态脆弱性呈“南热北冷聚集”,不同地类的生态脆弱性等级面积占比变化不大,脆弱性程度呈现波动减弱的向好趋势。(4)单因子探测器与交互作用探测器均证明归一化植被指数、植被覆盖度、降水量、净初级生产力、干燥度、年平均气温、土壤有机质为新疆生态脆弱性的主要影响因素。研究结果可为新疆生态环境保护和可持续发展提供科学参考与决策依据。

摘要:生态环境质量及其变化评价是生态系统管理的关键依据,也是衡量区域生态文明建设成效的重要指标。宁夏荒漠草原带人工绿洲、旱作农田、荒漠草原、流动沙地并存,加上黄河及其沿岸湿地,山水林田湖草沙景观相对完整,是研究多种生态系统耦合生态环境质量评价的典型区域。以宁夏中部荒漠草原带为例,基于Google Earth Engine(GEE)云平台对2000-2020年Landsat地表反射率图像进行像元间优化重构,计算了区域湿度(WET)、绿度(NDVI)、干度(NDBSI)、热度(LST)四个分量指标,利用土地分类数据核算区域生态系统服务价值(ESV),通过主成分分析法将上述指标加权耦合,构建改进型遥感生态指数(IRSEI),在长时序尺度下对研究区域生态状况进行监测,并明确影响IRSEI的主要驱动因素。结果表明:(1)前两主轴累计贡献率为84.66%,其中NDVI与WET是PC1主要贡献因子;ESV是PC2的主要贡献因子。IRSEI的评价分析中引入ESV减少了分量指标在PC1的聚集现象,将分量指标分散有效反映了IRSEI的多样性。(2)研究区生态系统服务价值呈现稳步增加的趋势,其中调节服务>支持服务>供给服务>文化服务,空间上呈东北高西南低的格局。(3)2000-2020年IRSEI指数均值范围为0.546-0.598,呈现单峰型波动增加趋势,增长率为7.42%。2000-2020年,面积变化由中等与较高级为主转变为较高与高等级为主,其中高等级面积增长率达到84.79%。(4)降水是影响IRSEI分异的主要驱动因素,整体驱动因素上:降水 ＞ 人口密度 ＞ 温度 ＞ 土地利用强度 ＞ 经济生产总值。海拔则是通过影响气候因子进而间接影响了IRSEI指数。研究评价了2000-2020年宁夏荒漠草原带生态环境质量时空变化特征及驱动机制,为指导区域生态保护修复和可持续发展提供了重要决策参考。

摘要:大熊猫国家公园四川片区地处青藏高原东缘和国家重要生态功能区,区域地形复杂多变、植被类型多样,探究植被时空动态特征及其与地形因子的关系,对科学指导大熊猫栖息地保护与修复具有重要意义。基于MODIS增强型植被指数(EVI)数据,运用Theil Sen斜率、Mann-Kendall趋势分析以及地形差异修正方法,研究了2000-2020年间大熊猫国家公园四川片区植被时空变化特征及其与海拔、坡度、坡向等地形因子的关系。结果表明:(1)2000-2020年,大熊猫国家公园四川片区植被EVI整体呈波动增加趋势(0.0019/a),空间上呈东高西低、北高南低的分布特点。(2)植被整体呈改善趋势,植被EVI改善区面积占比(73.99%)远大于植被退化区(12.72%),其中,阔叶林改善区面积占比最大(83.35%),草甸退化区面积占比最大(17.83%)。(3)植被EVI与海拔、坡度呈显著负相关(P < 0.01),与坡向的负相关性不显著。其中,草甸与海拔(P < 0.01)、坡度(P < 0.05)呈显著负相关,与坡向呈显著正相关(P < 0.05);针叶林与海拔、坡度呈显著负相关(P < 0.01);阔叶林、灌丛仅与海拔呈显著负相关(P < 0.01)。(4)植被明显改善区主要分布在2500m以下、坡度为15°-25°的阴坡山区,植被严重退化区主要分布在3000-3500m之间、坡度小于15°的东南坡山区。研究揭示了大熊猫国家公园四川片区植被变化的地形分异特征,为复杂地形下大熊猫栖息地植被保护提供了科学依据。

摘要:城市化与生态系统服务供需相互作用关系在不同空间尺度下具有显著差异性。基于供需空间不匹配视角揭示生态系统服务对城市化的多尺度响应规律是实现城市可持续性发展的重要前提条件。研究从1 km×1 km、2.5 km×2.5 km、5 km×5 km、10 km×10 km、区县域和市域等6个空间尺度分析了2020年粤港澳大湾区生境质量服务、固碳服务和土壤保持服务供需关系和空间分异规律,并探究不同空间尺度生态系统服务供需关系对城市化的响应。结果表明:(1)生态系统供需错配集中分布在中心城区,空间尺度的增加加剧了中心城区的赤字程度。(2)城市化指数与生态系统服务供需比率在多空间尺度上均呈负相关关系。随着空间尺度增加,高城市化-生态系统服务赤字型逐渐向中心城区延伸,低城市化-生态系统服务盈余型向非城市化地区聚集。(3)在10 km和区县尺度上,生态系统服务供需对城市化响应最为剧烈,是解决二者不平衡发展的最佳尺度。本研究为高度城市化地区相关管理部门提供优化生态系统服务供需平衡的保护管理政策制定提供科学依据。

摘要:城镇化与生态系统之间相互影响、相互制约,二者的平衡关系对于区域可持续发展具有重要意义。目前,现有研究多集中于二者静态耦合关系,对于相对发展关系研究较少,将静态耦合协调度和动态脱钩模型相结合,可以有效揭示城镇化和生态系统服务的辩证关系,以期为城镇化和生态系统服务协调发展提供有益的科学参考。以生态脆弱的黄土高原为研究区,测算1990-2020年其县域城镇化水平及生态系统服务价值,并借助耦合协调度和脱钩模型讨论二者协同与相对发展关系及演变过程,结果表明:(1)1990-2020年,黄土高原城镇化水平稳步上升并且内部存在明显的空间差异,呈现以省会城市为中心向周边地区扩展的格局。(2)黄土高原生态系统服务价值总量在30年间持续升高,不同地类提供的生态系统服务价值为草地 ＞ 林地 ＞ 耕地 ＞ 水域 ＞ 未利用地 ＞ 湿地,80%以上的生态系统服务价值由草地和林地提供。(3)黄土高原县域城镇化和生态系统服务价值耦合协调度不断提升,处于协调阶段的区县由1990年的26.27%提升至2020年的59.70%,但仍处于较低的等级;黄土高原60%以上的区县表现为强脱钩或弱脱钩,城镇化发展的同时生态系统服务价值并未大幅衰退,生态压力得到有效的控制,二者之间的关系得到分离,但城镇化与生态系统服务价值的脱钩关系是一种动态的过程,近年来处于强负脱钩状态的区县数量有升高的趋势,城镇化发展对生境潜在威胁增加,黄土高原各地区应依据自然和社会经济条件的差异性,因地制宜走绿色高质量发展之路。

摘要:随着人们生活生产、经济开发等活动加剧,导致湿地面积减少,湿地破碎化严重,形成大量孤立湿地。研究基于压力-状态\\响应理论和层次分析法构建了湿地保护优先性评价模型,对三江平原沼泽湿地进行评价。评价结果表明,2000-2020年三江平原自然沼泽湿地保护优先性空间分布由东北高西南低的格局转向东高西低的格局,而孤立沼泽湿地由东北高西南低的格局向分散无空间分布趋势格局转换,2000-2020年自然沼泽湿地和孤立沼泽湿地保护优先性质心都由东北向西南移动;2000-2020年三江平原的孤立沼泽湿地与非孤立沼泽湿地保护优先性强度均呈降低趋势,孤立沼泽湿地降低的幅度较大;保护区外孤立沼泽湿地的保护优先性强度高于保护区内孤立沼泽湿地。基于孤立沼泽湿地变化规律、驱动力和保护优先性评价结果,提出三江平原孤立沼泽湿地的保护策略,即对现有重要孤立沼泽湿地进行优先保护,对已丧失的重要孤立沼泽湿地进行恢复。加强保护区外孤立沼泽湿地的保护力度,特别是保护区外6km缓冲区内的孤立沼泽湿地保护。

摘要:最小生态用地是保障区域生态系统服务功能完整的关键性生态用地,量化最小生态用地对于维持区域生态系统健康与可持续发展具有重要意义。从最小生态用地的内涵解析出发,以生态系统服务功能视角为切入点,提出基于最小累计阻力模型(MCR)与情景模拟法的最小生态用地量化的研究框架,并以滇池流域为例进行实证分析。结果表明:(1)基于MCR模型,识别出研究区最小生态用地栅格数量为1275560,面积为1148.00km²,占流域生态用地面积50.68%,占流域总面积39.32%。(2)基于情景模拟法,比较占研究区总生态用地面积30%、40%、50%及60%的四种情景,识别出流域最小生态用地面积为1129.55km²,占流域生态用地面积50%,占流域总面积38.96%。(3)进一步对比分析发现:情景模拟法确定的最小生态用地在土地利用类型的分布特征方面表现出更高的稳定性和合理性,而在流域尺度上,MCR模型和情景模拟法确定的最小生态用地中占比最高的均为林地,分别为78.17%和47.32%;情景模拟法量化的最小生态用地的最大斑块面积指数、蔓延度指数及聚合度指数均大于MCR模型的,分别为10.62、39.57和93.39,表明情景模拟法确定的最小生态用地的优势斑块连接度更好,景观集聚程度更高,景观破碎度更小。

摘要:营造舒适、人性化的居住环境对于城市可持续发展十分重要。传统的城市感知研究主要采用现场调研、问卷调查、遥感反演等手段,很难衡量并刻画居民对视觉环境的感知体验。鉴于此,基于景感生态学理论构建了城市视觉感知(物理感知和心理感知)定量测度和耦合分析框架,用于衡量人类视角下对城市建成环境的主观感受。该框架能够补充对城市微观空间格局的分析手段,丰富对人类视角下物理和心理感知空间变化的认识、提升城市感知品质的空间格局识别和细节刻画能力、深入理解不同城市复合生态系统要素与居民感知的影响关联。以北京市中心为例,构建了一套深度学习方法量化人类尺度的物理、心理感知测度方法。通过空间统计模型辨识物理感知以及城市复合生态系统要素对居民心理感知的作用强度。结果表明:1)树木可见度和归一化植被指数对于提升积极心理感知有帮助。2)北京市中心的心理感知指数存在明显的空间聚集现象,在“内-外”圈层和“南-北”城区上呈现明显差异。3)深度学习和机器学习模型能够用于准确刻画城市物理和心理感知的空间格局。研究为城市街区尺度上的景感营造和生态规划提供了有价值的定量参考,并且对可持续城市发展的智能管理具有积极意义,为理解和塑造城市环境和人类福祉提供了新的视角。

摘要:精确的声音采集与监测是声景生态学研究的基础,但目前声景生态学中的监测时空尺度选择尚不明晰。以Web of Science数据库核心合集2011年至2023年收录的86篇研究文献为对象,梳理与总结了声景生态学监测的空间与时间尺度及其尺度选择。在空间尺度上,分区布点法和网格布点法是目前使用最多的空间布点方法,常见的录音设备的最小间距为200m,常见的录音设备的平均离地高度为1.5m,较低的设备高度适用于探寻近地面灌丛昆虫群落声景,较高的设备高度适用于记录树冠层的动物声学活动。时间尺度可分为连续与间隔式采样,其中,连续采样适合收集短期和精细化时间尺度的音频数据,触发式连续采样适用于收集特定鸣声物种的声音信息;间隔采样适合捕捉长期的声学模式变化,其中每10min或15min采样1min是目前最为主要的方式,分别占12.3%和7.4%。不同声景生态学研究目标的监测时空尺度选择差异较大,其中声景格局及其驱动因素研究多使用间隔式采样和网格布点法,生态环境质量评估多使用间隔式采样和样线布点法,生物多样性及其声学特征评估多使用连续式采样和随机布点法,而分区布点法普遍应用于各类研究目标中。目前声景生态学面临空间尺度与生态等级结构的依赖性问题、时间尺度转换及其转换精度问题、时空尺度的合理选择问题,建议未来研究需聚焦于构建立体式声景监测空间网络、开展声景生态多尺度模拟、强化声景尺度选择的定量评估。

摘要:在全球气候变化等诸多挑战下,实现城市绿地的均衡配置是增加城市韧性、保证居民健康幸福的重要途径,而高密度城区绿地的均衡发展存在极大空间限制,基于此,提出将非正式绿地(IGS)作为提升城市绿地公平性的重要潜在空间,以不同方式将IGS纳入现有公园绿地系统,以缓解绿地资源不公平的问题。以徐州市老工业区鼓楼区为例,基于高斯两步移动搜索法、基尼系数方法,量化鼓楼区公园绿地公平性现状水平,进而建立一种以促进绿地公平性为目标的IGS更新时序评估方法。研究结果表明:(1)徐州市鼓楼区公园绿地处于严重不公平状态,公园绿地现状基尼系数高达0.79。(2)78.46%(51块)的IGS对于提升鼓楼区公园绿地公平性具有不同程度的潜力,但“非常高”和“高”潜力值IGS占比仅为1.54%和4.62%,提升潜力有限。(3)鼓楼区公园绿地布局优化方案中拟新增综合公园选址10处、社区公园选址8处、游园选址3处。研究结果可为高密度城市建成区的绿地更新规划提供精细化参考,也可作为棕地、闲置地功能更新决策的重要依据。

摘要:城市边缘区是土地利用转换且生态环境变化剧烈的区域,研究该区域土地利用生态风险及影响因素对市县级国土空间规划和局部区域生态修复具有重要意义。以中部特大城市武汉市的城市边缘区为研究区,采用1995、2005、2015、2022年的土地利用/覆被数据和社会经济数据测算土地利用生态风险,分析其时空分异特征,基于最优参数地理探测器揭示影响因素与其空间关联规律。结果表明:(1)研究区主要用地类型为耕地、水域和建设用地,在1995-2022年间耕地和水域面积显著降低,建设用地面积快速增加;(2)土地利用生态风险指数从0.54下降至0.36,中高生态风险区面积减少,低生态风险区面积增加,生态风险总体呈下降趋势;(3)国内生产总值密度,建设用地密度、道路核密度、距最近主干道距离、距最近省级开发区和距最近主要湖泊的距离与不同时期土地利用生态风险仍具有显著的空间关联规律。未来需要重点关注湖泊、主干道和城市中心周边自然生态用地的土地利用生态风险,强化土地用途空间管制的法规作用,以科学合理的国土空间规划和交通规划引导产业和经济的集聚发展,从而构建稳定可持续的城市边缘区生态安全格局。

摘要:农作物种植在保障国家粮食安全的同时,也是农业领域重要的温室气体(GHG)排放源之一,在我国农业“双碳”目标实现路径中具有显著地位。基于多源统计数据,分别在国家尺度和省域尺度上,定量分析了1978-2020年我国种植业GHG排放的动态变化与空间分异格局。结果表明:(1)1978-2020年我国种植业GHG排放总量整体呈显著增加趋势(P < 0.01),但其在1997-2003年和2012-2020年间出现了两次较为明显的下降,且下降的成因并不相同,使得GHG排放强度(即单位粮食产量的GHG排放量)在这两个时段表现出相反的变化过程。其中,2012-2020年间出现GHG排放减少而粮食产量增加的态势,GHG排放强度降幅接近20%,已呈现出粮食增产和碳减排目标的协同实现。(2)1978-2020年省域尺度上种植业GHG排放量呈现出“南高北低、东高西低”的空间差异,总体格局与粮食产量的均值分布存在较好的对应关系。但在2012-2020年间,全国大部分地区粮食产量增加,同时这些地区GHG排放强度都出现了不同程度的下降,主要得益于化肥和农药使用量的减少。研究结果体现了在确保我国粮食安全的前提下,生态文明建设政策的实施为种植业实现“双碳”目标做出了积极的贡献。

摘要:精准计量城市绿地乔木碳汇量是提高绿地碳汇能力的前提。以平湖为例,采用单木调查结合绿地类型方法计量城区乔木碳汇,聚类分析树种碳汇能力,空间自相关与热力图分析碳密度、碳汇速率空间分布特征,以辅助城市绿地合理布局。结果表明:(1) 平湖的附属绿地碳密度与碳汇速率最大,城市乔木绿地平均乔木碳密度(22.72 t C/hm²)为中上水平,平均乔木碳汇速率(8.99 t CO₂e a^-1 hm^-2)高于非城市森林;(2) 硬阔 Ⅱ ((31.13±15.11) kg CO₂e/a)与硬阔 Ⅰ ((30.43±17.56) kg CO₂e/a)树种碳汇能力强于松类、软阔、杉类、柏类;(3) 城市乔木绿地乔木碳密度和碳汇密度具有空间聚集性,高值常沿道路呈条带状或沿水域呈团块状分布。研究方法和结论对于厘清城市绿地乔木的碳家底,管理和提升城市自然碳汇功能,促进城市碳中和具有重要的理论和实践意义。

摘要:玛卡(Lepidium meyenii)作为一种滋补药材在2012年引入我国西南地区,随后种植面积不断扩大,在2018年前后因市场价格回落,其种植规模迅速萎缩。云南会泽黑颈鹤国家级自然保护区念湖片区是斑头雁(Anser indicus)的重要越冬地,也是玛卡的主要产区之一,玛卡种植面积的剧烈变化也为研究农田候鸟对农耕环境的适应性提供了契机。于2015-2020年在使用卫星跟踪技术在会泽保护区对8只越冬斑头雁进行了长时跟踪,在个体水平上比较了玛卡种植期(2015-2018年)和传统作物种植期(2019-2021年)越冬斑头雁栖息地利用和选择的差异,结果表明:(1)在两个时期,斑头雁的栖息地利用模式发生了剧烈改变。在玛卡种植期斑头雁主要利用沼泽(71.29±3.54)%,其次为耕地(18.12±2.90)%和深水水域(10.59±5.97)%,而在传统作物种植期,主要的利用类型则转变为耕地(74.44±4.84)%,其次为沼泽(12.53±6.97)%和深水水域(12.25±2.44)%。(2)对于同一只斑头雁个体,在不同越冬年份,其栖息地利用模式较稳定。A5号斑头雁在2019年和2020年越冬季均表现为对耕地利用率较高,分别为76.95%和80.41%;A6号斑头雁在2019、2020和2021年越冬时,均偏好利用耕地,利用率分别为76.52%、80.61%和75.74%。(3)在栖息地选择方面,斑头雁对9个环境因子均具有选择性。根据随机森林模型评估结果,最重要的因子均为距夜栖地距离,表明斑头雁对夜栖水环境的依赖性。在其它因子上,两个时期则表现出一定的差异性。在玛卡种植期,斑头雁栖息地选择模式中各类因子的优先顺序为夜栖地>主要觅食地>回避类栖息地>人为干扰因子;在传统作物种植期则为夜栖地>回避类栖息地>人为干扰因子>主要觅食地。综合来看,玛卡种植会对斑头雁产生不利影响,不仅会直接减少斑头雁的优质栖息地面积,而且会直接改变斑头雁栖息地利用和选择模式。建议在保护区内或周边区域实施大规模农业耕种模式调整时,应充分考虑农田鸟类的栖息地需求,进行科学管理。

摘要:长江中下游湿地是东亚-澳大利西亚迁徙路线水鸟重要的越冬地,也是全球生物多样性保护的热点区域。近年来,气候变化和人类活动改变了长江中下游湖泊湿地的水文情况和自然生境,湿地变化对水鸟产生的影响尚未得到有效评估。了解湿地水鸟的分布动态,分析模拟湿地水鸟栖息地的分布变化至关重要。基于长江中下游植食性水鸟公民科学数据,结合MaxEnt模型,模拟了2012-2021年长江中下游25个湖泊植食性水鸟栖息地的适宜性及变化趋势,并探究湖泊洪泛区面积对植食性水鸟栖息地适宜性的影响。研究评估的长江中下游湖泊中,鄱阳湖2012-2021年栖息地适宜性呈现下降趋势,长湖和武湖呈上升趋势,其他湖泊并无显著上升或下降的趋势。湖泊洪泛区面积与湖泊植食性水鸟栖息地适宜性呈现显著相关关系,可作为水鸟栖息地适宜性的预测指标,研究可为湿地水鸟栖息地预测及湿地生态系统管理提供科学方法和结果参考。

摘要:稻蟹共作是利用种间互利共生、食物链、生态位等理论,有效地将水稻生产和水产养殖相结合的稻田综合种养模式,对推动农业生态发展具有重要意义。蜘蛛是稻田重要的捕食性天敌,为探明稻蟹共作系统中主要蜘蛛生态位特征,在时间、空间维度上对常规稻田和稻蟹共作田中主要蜘蛛种类、数量进行调查,并采用生态位理论方法,系统地分析了主要蜘蛛生态位宽度和重叠特征,结果表明:(1)两处理稻田共调查蜘蛛892头,隶属于10科共30种,其中稻蟹田蜘蛛占比57.96%,比常规田多15.92%;狼蛛、皿蛛、肖蛸在两处理田中数量均居前列,其中,狼蛛数量最多,每调查点分别为(18.60±1.17)头(常规田)、(26.00±2.39)头(稻蟹田);两处理田中的逍遥蛛和漏斗蛛数量较少。(2)时间维度上,稻蟹共作系统中狼蛛、皿蛛、跳蛛生态位宽度增加,肖蛸生态位宽度减小;空间维度上,稻蟹共作系统中狼蛛、皿蛛、肖蛸生态位宽度增加,管巢蛛生态位宽度减小;时空二维角度,稻蟹共作系统中狼蛛、皿蛛生态位宽度增加,增幅分别为49.64%和47.49%,管巢蛛生态位宽度下降,降幅为25.04%。(3)稻蟹共作系统蜘蛛时空二维生态位重叠指数和相似性比例指数多数表现为增大或持平,仅管巢蛛与园蛛、肖蛸的指数下降。研究首次探讨分析了稻蟹共作系统主要蜘蛛生态位特征,稻蟹共作通过影响蜘蛛在稻田环境中的活动强度、分布格局与数量结构,不同程度地改变了蜘蛛时间、空间生态位及其重叠和相似性特征,当竞争加剧时,蜘蛛将增大对较多资源序列利用的程度,从而更好地发挥控虫能力。

摘要:为阐明固沙植被区中蚂蚁筑巢活动形成蚁丘对中小型土壤节肢动物群落的影响规律,于2022年在腾格里沙漠东南缘建植第5、8、34、57年的固沙植被区中,分别采集蚁丘内、外土壤样品,采用干漏斗法分离中小型土壤节肢动物,调查了固沙植被演替过程中蚁丘内外中小型土壤节肢动物群落组成、多样性分布特征及影响因素。结果显示:(1)中小型土壤动物的优势类群包括球角 虫 兆 属、等节 虫 兆 属和小真古螨科,分别从第8、34、57年开始呈现出蚁丘内显著高于蚁丘外的分布特征(P < 0.05)。中小型土壤节肢动物优势类群个体数及总个体数均从固沙植被建植第8年开始,蚁丘内显著高于蚁丘外(P < 0.05)。(2)中小型土壤动物群落类群数和Shannon-Wiener指数均表现为从固沙植被建植第34年开始,表现为蚁丘内显著高于蚁丘外(P < 0.05),而且34年固沙植被区蚁丘内分别是蚁丘外的1.6倍、2.2倍,57年固沙植被区蚁丘内分别是蚁丘外的2.3倍、3.9倍;均匀度指数仅在固沙57年呈现出蚁丘内显著高于蚁丘外(P < 0.05)的分布特征,即蚁丘内是蚁丘外的5.4倍。 (3)结构方程模型显示,在固沙初期,土壤黏粒含量是影响中小型土壤节肢动物群落分布的主要环境因子,而在中后期则为土壤全氮和全钾含量。综合分析表明,腾格里沙漠东南缘固沙植被演替初期蚁丘仅增加中小型土壤节肢动物个体数,而只有在长期演替后蚁丘才表现为显著增加其个体数和多样性、直至改变群落组成结构,并对裸沙地中小型土壤节肢动物个体数分布具有重要辐射作用。

摘要:为明晰历史因素和当代环境因子对流域内微生物空间分布格局的相对重要性,在澜沧江流域内系统布设76个样区,每个样区内采集陆地土壤和水体底泥样品各5份,使用纯培养和单孢分离法获得样品中的捕食线虫真菌(NTF)纯培养物,再结合形态学和分子生物学方法对NTF进行鉴定。通过等距离及按古金沙江与古澜沧江的交汇点为界限的两种方式对澜沧江上中下游进行划分,以此来探究历史因素和当代环境因子对NTF空间分布格局的相对影响。从760份样品中共分离得到3属31种566株NTF,总样品检出率和香农威纳指数分别为49.74%和2.54。澜沧江流域内样品检出率和物种丰富度与环境因子均无显著的相关关系,而澜沧江流域内NTF存在极显著的距离衰减关系(P < 0.005)。两种划分方式下的NTF分布模式相似,上下游与部分环境因子出现显著的相关关系,中游仍无显著的相关关系(P > 0.05),但历史划分下的中游NTF出现显著的距离衰减关系(P < 0.05);且中游的NTF与金沙江上游的物种相似性都较高(0.57和0.59),上游间则较低(均为0.46)。结果表明,NTF在澜沧江流域内存在空间分布格局,古金沙江与古澜沧江的混流历史(历史因素)是关键驱动因子,等距划分流域会模糊历史因素对流域内微生物空间分布格局的影响,而考虑河流演化历史更容易发现此规律。

摘要:铜藻(Sargassum horneri)对当地海洋生态系统形成和多样性维持具有重要作用,是重建海藻场和实施海洋生态修复的重要物种之一。近年来随着全球气候变暖以及人类活动加剧的双重影响,铜藻场退化严重。然而大型海藻的再生是抵御多种干扰影响,并保持种群延续的固有特性,影响着海藻种群的分布与扩散。为查清铜藻固着器和残余基部主枝能否度夏后营养繁殖出新的植株,即铜藻是否为多年生;以及探明铜藻主枝断裂和断枝漂浮后是否可以继续营养生长的问题。研究以浙江枸杞岛贻贝养殖区固着铜藻为研究对象,根据定点观察铜藻形态特征变化,结合全年水温数据,研究其营养繁殖的再生能力和营养生长的再生能力。结果显示:(1)铜藻的株高和主干粗度、固着器附着面积呈明显的季节变动(P ＜ 0.01)。海水温度影响铜藻固着器的留存,水温25℃左右是铜藻固着器破损腐烂的节点温度,当水温高于25℃并持续一段时间后,铜藻固着器会脱落流失,无法度夏进行营养繁殖,因此浙江枸杞岛贻贝养殖区铜藻为一年生。(2)铜藻具有“顶端优势”现象,遭到破坏的铜藻,其侧枝会迅速生长,距离切割或破坏的地方越近,侧枝再生潜力越大,“顶端优势”现象越明显。(3)断枝在自由漂浮状态下具有营养生长的再生能力,三个月内平均株高最大可从23.08 cm增长至180.07 cm,平均湿重从12.11 g增长至644.59 g。以上研究结果为解析铜藻种群的繁衍、扩散和竞争策略提供科学依据,并为舟山海域“金潮”来源提供参考。

摘要:土壤微生物群落组成和功能特性对维持生态系统功能至关重要,明确荒漠土壤微生物群落结构、群落功能及其环境响应特征对维持生态系统稳定性及多样性保护具有重要意义。对宁夏白芨滩荒漠草原内柠条(Caragana spp.)、沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)、毛刺(Caragana tibetica)和猫头刺(Oxytropis aciphylla)4 种典型豆科灌丛不同发育期根际土壤样品进行了16S rRNA和宏基因组高通量测序,研究了荒漠草原生境下豆科灌丛根际土壤细菌群落结构与功能和根际碳、氮循环特征,并分析了影响微生物群落的关键环境因子。结果表明:4种灌丛果实期根际土壤细菌群落的丰富度和多样性较高,而不同灌丛之间无显著差异。放线菌门、变形菌门和酸杆菌门等优势类群相对丰度在灌丛间有差异但差异不显著。其中放线菌门(32.98%-44.53%)是根际最优势门类,其次为变形菌门、酸杆菌门和绿弯菌门;共有322个核心细菌属,多样性较为丰富。节杆菌属、红色杆菌属和微枝杆菌属为可定义的优势属。根际土壤微生物功能途径因灌丛种类和发育期的不同而有差异。蛋白质直系同源簇数据库(COG)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)功能注释表明,4种灌丛根际土壤中仍存在大量未知的功能类群有待挖掘,参与能量生成和转化、碳水化合物转运代谢和信号转导等功能群落在4种土壤间具有显著差异。在KEGG level 1水平下与代谢相关的功能类群丰度最高,平均占比73.05%。碳、氮循环特征分析表明,碳固定中还原性柠檬酸循环途径相关基因丰度较高,氮循环中有机氮代谢途径相关基因丰度较高。柠条根际土壤微生物参与碳、氮固定的基因丰度较其它3种土壤高。冗余分析(RDA)表明,放线菌门、厚壁菌门与土壤全氮(TN)、铵态氮(NH₄⁺-N)、总磷(TP)和有效磷(AP),变形菌门与pH显著正相关,酸杆菌门与AP、速效钾(AK)和pH显著负相关;碳固定途径与土壤氮、磷元素均显著正相关;NH₄⁺-N、亚销态氮(NO₂^--N)和TP与固氮途径,硝态氮(NO₃^--N)与有机氮代谢和反硝化途径显著正相关。研究结果为了解荒漠草原生境中植物根际土壤微生物多样性及其基因资源、土壤微生物群落的环境响应特征及其适应机制奠定基础。

摘要:为探究不同草地类型土壤微生物残体碳积累特征,明确微生物残体碳对土壤有机碳(SOC)的贡献及影响因素。研究利用生物标记物的方法,测定宁夏草甸草原(MS)、典型草原(TS)、荒漠草原(DS)、草原化荒漠(SD)和荒漠(D)5种草地类型0-20 cm土壤的理化性质、微生物群落组成及氨基糖含量,进一步分析微生物残体碳含量与土壤理化性质和微生物群落的关系。结果表明:MS和TS土壤有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、微生物量碳、微生物量氮、真菌、细菌、放线菌和原生动物含量显著高于其他草地类型(P ＜ 0.05)。土壤氨基葡萄糖(GluN)、氨基甘露糖(ManN)、氨基半乳糖(GalN)和胞壁酸(MurA)含量均表现为MS最大,D最小(P ＜ 0.05);不同草地类型土壤氨基葡萄糖含量((0.62±0.18)μg/mg)最高,胞壁酸含量((0.04±0.01)μg/mg)最低。不同草地类型土壤细菌残体碳(BNC)、真菌残体碳(FNC)和总残体碳(TNC)变化范围为0.12-5.74 μg/mg、0.22-15.31 μg/mg和0.34-21.05 μg/mg;BNC、FNC和TNC对SOC贡献分别为9.0%-17.8%、22.0%-48.2%和33.5%-66.0%;FNC对SOC的贡献是BNC的1.8-3.8倍。相关性分析显示,微生物残体碳含量与海拔、年降雨量、干旱指数、地上生物量、地下生物量以及土壤有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、全磷、微生物生物量(微生物量碳、微生物量氮、微生物量磷、真菌、细菌、放线菌和原生动物)显著正相关(P ＜ 0.05),与年均温及土壤容重、pH显著负相关(P ＜ 0.05)。细菌残体碳和真菌残体碳含量分别随细菌和真菌含量的增大而增大(P ＜ 0.001),微生物残体碳含量随真菌/细菌值的增大而增大(P ＜ 0.05),随革兰氏阳性/革兰氏阴性细菌(GP/GN)值的增大而减小(P ＜ 0.01)。随机森林模型预测显示,土壤全氮和pH是土壤微生物残体碳的主要影响因子。研究分析了宁夏不同草地类型微生物来源有机碳的积累特征及影响因素,可为进一步探讨干旱半干旱草地生态系统土壤有机碳固存的微生物学机制提供数据支撑。

摘要:干旱灌区土壤水分及盐分的时空变异性强,时间稳定点的判断对区域水盐监测评估及预测具有重要意义。然而,当前尚不清楚干旱灌区土壤水分和盐分时间稳定性特征及均值预测效果。为此,以内蒙古河套灌区隆胜研究区大量的水盐观测数据为基础,在分析区域土壤水盐时间稳定性特征及其差异的基础上,提出改进分组时间稳定性分析方法,并验证了其预测效果。结果表明,土壤水分含量越小,变异性越大,而土壤盐分均值越大,变异性越大。相应地,土壤盐分平均相对偏差(MRD)和平均相对偏差的标准差SDRD的关系完全不同于土壤水分,土壤盐分的MRD越小,SDRD也越小,并非MRD接近于0的点SDRD小。这导致用最小SDRD、最小时间稳定性指数ITS或者多个SDRD较小的相对时间稳定性点估算区域土壤水分均值取得较好的结果(R²均超过0.96),而估算区域土壤盐分则有较大偏差(R²为0.49-0.78)。将土壤水盐数据分成若干组,在组内分别进行时间稳定性分析,该改进时间稳定分析对区域土壤水分的预测效果并未提高,但大幅提高土壤盐分预测效果,R²达到了0.90以上。以改进分组时间稳定性分析方法形成的土壤盐碱化长期监测点,兼顾了不同盐渍化水平盐分的变化过程,有利于了解不同盐渍化土壤在时间和空间上的演化过程。

摘要:为揭示黄土高原南部塬区不同土地利用方式土壤水分时空变化特征,2014-2022年间采用土壤温湿度自动观测系统对苜蓿地、休闲地、高产农田、低产农田0-10 m剖面21层的土壤含水量进行了定位监测,并探究了其时空变化的影响因素。结果表明:4种土地利用方式中,由于多年生苜蓿地根系强吸水效应,其平均土壤含水量显著小于其他3种土地利用方式;随着土层深度的增加,苜蓿地土壤含水量先减小后增大,其他3种利用方式土壤含水量大致呈增大趋势;在季节变化特征上,土壤水分季节性干湿交替层分别为0-2 m、0-1 m、0-3 m、0-1 m,最小值和最大值分别出现在1-2月和9-11月;年尺度上,苜蓿地土壤含水量变异最大,高产农田次之,低产农田和休闲地变异性最小;就长期动态而言,土壤干层厚度和储水量变化与降水年际分布密切相关,2014-2022年各土地利用方式年均土壤储水量呈现增大趋势,2019、2021两丰水年份苜蓿地储水量增幅明显,降水补给深度可达4 m;相关性分析表明,土地利用方式、土层深度和黏粒含量为影响土壤含水量的关键因子。研究结果可为黄土高原深层剖面土壤水分观测和模拟提供数据支撑。

摘要:海拔变化会引起光照、温度以及湿度等一系列环境条件的变化,从而对植物的物质代谢、结构和功能产生一定的影响,而植物功能性状特定的组合可以反映植物对环境变化的响应策略。桃儿七(Sinopodophyllum hexandrum (Royle) Ying)是我国传统中藏药材,通常生长于2700-4500 m高海拔地带的平坦山谷及透光度较好的林下、林缘或草、灌丛中,其根状茎及根中富含的鬼臼毒素可以治疗多种癌症,其含量与植株生物量在各个器官的分配密切相关,但其生物量分配情况目前尚不清楚。因此,为进一步提高高寒草甸桃儿七生长、发育及对药用器官生物量的最大化分配,明确自然环境下桃儿七的资源获取和利用策略,研究以青藏高原高寒草甸2个海拔的桃儿七为研究对象,对其功能性状、光合生理、生物量分配特征等进行对比分析,探究自然生境下桃儿七生物量分配格局及其功能性状对海拔变化的响应策略,结果发现:(1)低海拔桃儿七净光合速率高于高海拔;随海拔的升高,桃儿七叶片中非结构性碳含量呈下降的趋势, 但在细根中呈上升趋势;叶片Chla、Chlb、Chla/b及Chl(a+b)含量均显著下降(P < 0.05)。桃儿七在较高海拔采取较低的比叶面积、叶绿素含量以及净光合速率的“慢速偿还型”策略,表现出适应高寒草甸环境的性状权衡模式。(2)海拔对桃儿七的根、叶生物量分配策略影响显著(P < 0.05)。随着海拔的升高,桃儿七对地下部分(根及根状茎)的生物量分配增加,根占比增加了40.00%,根状茎占比增加了25.93%,对地上部分茎和叶的生物量分配减少。各器官生物量与个体大小呈等速生长关系,符合生态代谢理论。研究有助于为高寒草甸桃儿七的管理以及人工栽培提供理论依据和数据支撑,以期推动道地性濒危中药资源的可持续发展。

摘要:生物结皮可通过多种直接或间接途径影响种子出苗和幼苗生长,但相关研究多集中在极干旱沙漠及荒漠区,且多为盆栽实验。以无结皮为对照,通过野外实验分析不同盖度(80%、50%、30%)的藻结皮和藓结皮对柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、黑沙蒿(Artemisia ordosica)、鬼针草(Bidens pilosa)种子出苗、幼苗存活和生长的影响,并探究其作用途径。结果表明:高盖度生物结皮更有利于种子出苗。柠条锦鸡儿和黑沙蒿种子在高盖度藓结皮上的出苗率比无结皮分别增加了1.5倍和17.5倍,柠条锦鸡儿、黑沙蒿和鬼针草种子在高盖度藻结皮上的出苗率比无结皮分别增加了1.3、14.0、0.7倍。但黑沙蒿幼苗在生物结皮上的存活率极低,可见生物结皮促进小种子出苗却对其存活不利。藓结皮对幼苗生长有促进作用,且在高盖度结皮上促进效果最好,而藻结皮则表现为高盖度促进,中、低盖度抑制。结构方程模型分析表明,生物结皮主要通过间接效应影响种子出苗和幼苗生长,且总效应均为正效应,其中幼苗存活主要受穿透阻力影响,幼苗生长主要受土壤化学性质影响。综上,生物结皮对植物种子出苗和幼苗生长的影响随物种而异,且作用效果和结皮盖度有关,但总体为促进作用,因而有利于黄土高原植被恢复和更新。

摘要:充分掌握大尺度流域降雨侵蚀力的时空变化特征对流域水土保持、防洪减灾和生态环境保护至关重要。基于长江中下游的119个气象站点57a逐日降雨资料,通过Xie模型计算各站降雨侵蚀力,使用旋转经验正交函数(REOF)法对降雨侵蚀力进行区域划分;结合Mann-Kendal检验、重标极差(R/S)法和相关性分析方法分析长江中下游降雨侵蚀力的时空变化特征,并揭示其与植被覆盖度之间的关系。结果表明:(1)长江中下游降雨侵蚀力整体呈上升趋势,年均降雨侵蚀力为5643MJ mm hm^-2 h^-1。(2)不同季节降雨侵蚀力空间分布存在差异。冷季降雨侵蚀力空间分布不均,高值区主要集中在流域的西部和东北部,而暖季降雨侵蚀力则表现为以江西省为中心沿西北方向递减的空间分布格局,最大值和最小值出现在鄱阳湖环湖区(III区)和长江干流武汉以下段及太湖水系(IV区)。(3)长江中下游相邻地理分区间降雨侵蚀力变化速率差异较大,降雨侵蚀力区域性差异显著。其中III区、湘江及赣江流域(I区)和IV区年均降雨侵蚀力呈显著增长趋势(P < 0.05)且未来将保持该趋势,为水土保持重点关注区域。(4)研究所发现的长江中下游水土保持重点关注区域的降雨侵蚀力与植被覆盖度存在负相关。但值得注意的是I区在冷季呈现正相关,而且其中的湘江上游流域出现显著正相关。研究表明降雨侵蚀力是影响地表侵蚀过程的关键因素,侵蚀性降水会影响植被覆盖情况,进而影响地表的侵蚀过程。因此在重点关注高降雨侵蚀力地区的同时还需加强植被保护工作。研究结果可为长江中下游区域水土保持及生态环境保护工作提供科学依据。

摘要:林下植被在维持生物多样性和生态系统功能以及对森林生物量的贡献等方面发挥着重要作用,而热带地区典型的土地利用方式和季节变化势必会对林下植被多样性和生物量产生影响。以西双版纳地区的常规管理胶林(CR)、自然恢复胶林(NR)、人工恢复胶林(AR)、香蕉林(BP)以及次生林(SF)五种典型土地利用方式的林下植被为研究对象,探究了林下植被物种组成结构、多样性指数及生物量分配对不同土地利用方式及季节的动态响应。结果表明:(1)五种土地利用方式共调查到灌木50种,分属于31科41属;草本88种,分属于45科79属,且多年生草本植物居多,占草本总种数的60%以上。灌木主要以豆科植物为优势类群,草本则以禾本科和菊科植物为主。(2)相比SF和人为干扰较少的NR及AR,人为干扰较大的CR和BP显著改变了旱季和雨季林下植被的物种组成和优势类群的分布,并降低了林下植被群落的平均高度、盖度、多样性及总生物量和地上与地下部分生物量。同时,CR灌木的地下/地上生物量比显著高于SF、NR和AR,而草本的地下/地上生物量比在不同土地利用方式间无显著差异。(3)草本群落结构、多样性及生物量相较于灌木更容易受季节变化的影响。CR草本群落的盖度和高度雨季显著高于旱季,而SF多年生草本的Pielou指数和一年生草本多样性雨季显著低于旱季。此外,所有橡胶林分的林下植被及其草本层的各生物量组分雨季显著高于旱季,而BP则呈相反趋势。灌木和草本的地下/地上生物量比无明显季节变化,但雨季一定程度上提高了草本植物的地下/地上生物量比,这得益于多年生草本的较大贡献。综上所述,热带土地利用方式转变及季节变化对林下植被多样性及生物量分配具有一定影响。研究将为热区人工经济林生物多样性保护和可持续经营管理提供科学依据。

摘要:了解杉木非结构性碳水化合物(NSC)含量的分配格局及其对修枝的响应有助于加深对杉木生理特性的认识,为杉木人工林设立合理的修枝强度提供参考。以18年生杉木人工林为对象,设置了3个修枝强度处理,分别为对照、轻度修枝(保留冠长的75%)和重度修枝(保留冠长的50%)。用单因素方差分析比较了杉木不同组织/器官中NSC及其组分(可溶性糖、淀粉)含量的差异以及修枝对细根、粗根的NSC及其组分含量的影响,用重复测量方差分析研究了修枝与叶龄、枝条年龄以及树干高度对NSC及其组分含量的影响。结果表明,各组织/器官间NSC及其组分含量存在显著差异。具体来说,上冠叶、中冠叶和树皮的可溶性糖含量最高,分别为(90.00±3.62)、(90.28±3.83) mg/g和(89.72±3.16) mg/g,粗根中的淀粉含量最高,达到了(78.08±20.85) mg/g,而上冠叶片的总NSC含量最高,为(148.25±4.89) mg/g。此外,随着叶龄的增加,中冠叶片的可溶性糖含量显著上升,而随着枝条年龄的增加,上冠和下冠枝条平均可溶性糖含量分别下降了45.4%和53.1%,NSC含量则分别下降了32.9%和39.7%。树干中NSC及其组分含量存在显著的空间变异,各组织(树皮、边材和心材)间可溶性糖和淀粉含量的沿树干高度的变化趋势并不相同。而修枝对细根和粗根的NSC及其组分含量并没有显著影响。此外,轻度修枝中,下冠叶片的平均淀粉含量分别比重度修枝和对照高18.6%和19.1%,且总NSC含量也分别高15.3%和23.7%,而重度修枝并未影响杉木各组织/器官NSC及其组分的含量。研究表明,杉木整体NSC含量存在显著的空间变异,且适度修枝能够提高下冠叶片以及整体冠层的NSC含量,提高杉木的碳源供应。

摘要:利用多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)茎秆CT扫描图像,构建年轮三维解剖模型,获取年轮生长速率(TRGR)和年木材材积量(ATV)等生长参数。结果对树木长势评估、干旱区年轮水文响应和气候响应、林业碳汇计量等研究领域具有参考价值。研究通过对多枝柽柳茎秆CT扫描和平板扫描,分别获得其茎秆CT和平板二维横切扫描图。使用Python深度学习方法,获得CT年轮U-net语义分割模型。结合前期研究已构建的平板扫描年轮图像U-net语义分割模型,研究分别获取两种轮盘扫描图像年轮早材区域。轮盘扫描及语义分割后的结果经图像处理、GIS配准赋坐标后,借助GIS编辑和测量工具,完成多枝柽柳年轮周长、基部断面积生长增量、TRGR及ATV指标的计算。利用CT图像提取的年轮线状CAD图,根据CT切片顺序和间隔,在Sketchup 3D 软件中重构多枝柽柳年轮三维解剖图,立体刻画年轮结构特征。研究测量结果通过成对样本t检验,Pearson相关系数检验和Bland-Altman定量一致性分析,评价多枝柽柳CT和平板扫描图年轮测量结果的一致性,检验CT扫描图年轮参数的提取准确性。研究结果表明基于CT图像测量的TRGR指标和平板扫描测量结果一致。成对样本t检验TRGR序列定量均值比较的P值均大于0.05,表明两种来源所得测量结果间无统计学差异。Pearson相关系数为0.9984(P < 0.0001),表明两种测量结果间具有强相关性。Bland-Altman定量一致性分析,两种测量途径中有95.625%的样本差异位于一致性界限内,表明两种方法测量的结果具有一致性。基于CT图像通过GIS测量所得的多枝柽柳年轮生长参数经验证,结果准确。研究构建的CT图像年轮生长参数测量方法,可推广到农业和林业各类树木年轮参数的测量。研究结果对树木年轮无损测量技术的发展,未来树木年木材材积量的测算,以及利用年轮研究水文响应和气候响应具有参考价值。

摘要:水资源短缺已经成为农业生产的刚性约束。基于水足迹范式,以代表性露地和设施蔬菜为研究对象,在省际尺度上量化和分析了蔬菜作物生产的耗水强度及产生的水资源压力,运用全局和局部Moran's I指数探讨了蔬菜耗水强度的空间自相关格局,并在分析蔬菜耗水强度可能影响因素的基础上,通过情景分析揭示了蔬菜生产的节水路径和潜力。结果表明:(1)蔬菜生产耗水强度明显受生产方式和地理位置的影响。露地蔬菜生产的平均耗水强度为72.60 m³/t,是设施蔬菜的2.24倍。此外,设施蔬菜耗水强度存在显著的区域差异,长江中下游和华南地区显著高于东北地区。(2)蔬菜生产水资源压力较大的省份多集中于华北地区,且设施蔬菜耗水强度呈现显著的全局空间聚集。(3)文盲率、灌溉率与露地蔬菜耗水强度呈现显著正相关关系,农业机械总动力与其呈现显著负相关关系;人均蔬菜消费、蔬菜生产者价格指数、农机补贴、产业聚集水平、单产水平及节水灌溉面积均与设施蔬菜耗水强度呈现显著负相关关系。(4)提高灌溉水有效利用系数、改善单产水平、发展设施蔬菜并改善空间上呈现高-高聚集区域的蔬菜耗水强度可减少21.69%的水消耗。研究可为蔬菜生产耗水相关研究提供数据基础,对农业水资源可持续利用与管理具有重要意义。

摘要:探究设施蔬菜生产的水土资源消耗特征及耦合压力对实现农业资源的可持续利用具有重要意义。聚焦资源数量及质量,研究核算了2019年山东省设施蔬菜生产的水土资源利用效率,基于空间耦合视角评估分析了水土资源压力及其影响因素。结果表明:(1)全省尺度上设施蔬菜的蓝水足迹平均值为0.08 m³/kg、灰水足迹平均值0.03 m³/kg,设施蔬菜分布受地势影响明显,土壤质量存在显著的空间异质性。(2)设施蔬菜生产水土资源压力耦合协调度属于轻度失调型,平均耦合协调度为0.40,普遍存在水土资源压力的错配情况。(3)除资源禀赋外,社会经济和农资投入也会显著影响设施蔬菜生产水土资源压力的耦合协调程度,且设施蔬菜生产水土资源压力的耦合协调度具有空间溢出效应。研究可为资源压力的综合评估提供新视角,为设施蔬菜生产的水土资源可持续利用与管理提供案例参考。

摘要:植被复合系统是提高生物多样性和实现生态系统可持续发展的重要途径,明晰种间水分关系对于其健康发展至关重要。基于189个观测数据,整合分析了24篇公开发表文献,探讨了温带植被复合系统各组分的水分利用策略及其与不同层次土壤水分的相关性,并评估了种间水分竞争强度(CI)。结果表明:复合系统中,草本植物对浅层土壤水分的吸收比例显著(P < 0.001)高于木本植物,达到46.9%;而木本植物对中层和深层土壤水分的吸收比例则显著(P < 0.001)高于草本植物,分别为35.3%和37.2%。相比于旱季,草本植物在雨季增大了中层(+1.8%)和深层(+5.0%)的水分吸收比例,降低了浅层(-6.7%)的水分吸收比例,木本植物在雨季增大了浅层(+4.3%)和中层(+2.1%)的水分吸收比例,降低了深层的水分吸收比例(-6.4%)。旱季时植被复合系统各组分水分生态位分离更明显,导致其种间水分竞争强度在旱季(CI=0.66)低于雨季(CI=0.76),这可能是其适应季节性干旱的重要机制。木本-木本的CI最大(0.88),其次为草本-草本(0.71),木本-草本的CI最小(0.62),因此建议在温带复合系统中优先使用木本和草本的组合以优化种间水分关系。可为温带植被复合系统物种配置提供依据。

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