摘要:

摘要:大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)是我国特有珍稀濒危动物和全球生物多样性保护旗舰物种。通过长期的生态保护修复努力,野生大熊猫的种群数量有所增长,受威胁等级从濒危(EN)下降为易危(VU),但其种群仍面临着栖息地破碎化、种群隔离等威胁。为及时掌握大熊猫种群数量和扩散动态,更有效支撑大熊猫种群保护及栖息地恢复,提出了耦合栖息地适宜性和个体扩散过程的大熊猫种群动态模型。并以四川省平武县为案例,模拟了全国第三次大熊猫调查(1999-2003年)至第四次调查(2011-2013年)期间大熊猫数量和分布变化情况。研究结果显示:研究区内大熊猫适宜和较适宜栖息地主要分布在平武县北部和西部,占全县面积的41%。海拔、主食竹分布、降水季节性变异系数、与道路的距离是影响大熊猫栖息地适宜性的主要因素,海拔中等偏高、有主食竹分布、降水季节性变异小、与道路较远的区域大熊猫栖息地适宜性较高。以第三次大熊猫调查的个体数量为初始状态,模拟到第四次调查时的大熊猫个体数量平均值为309只,与实际调查结果的误差率为7.76%。模拟的大熊猫种群密度与实际调查结果之间的Gini系数为0.06,分布匹配指数平均值为0.95,表明大熊猫个体空间分布的模拟结果和调查结果一致性较高。王朗与小河沟之间、王朗与余家山之间大熊猫轨迹密度较高,表明这些区域是大熊猫重要的扩散通道。小河沟与余家山之间轨迹密度低,表明该区域存在扩散障碍。建议通过加强管护、建设生态廊道、制定社区管理办法等措施加强大熊猫种群及栖息地整体保护,促进大熊猫国家公园高质量建设。

摘要:火对森林生态系统中大型食草动物的生境利用和种间相互作用的驱动,可能受到时空尺度变化和火干扰后植被群落演替的影响。为了揭示火干扰对同域鹿科动物的生境利用与种间互作的影响,于2018-2022年在大兴安岭汗马国家级自然保护区火干扰区与非火干扰区域,通过网格化布设的红外相机收集狍和驼鹿活动情况,通过随机相遇停留时间模型(Random Encounter and Staying Time REST)分析火干扰与非火干扰区狍和驼鹿的种群密度的差异;基于单变量最优尺度选择与线性混合效应模型(Linear Mixed Effects Model LMM)分析狍和驼鹿生境选择策略,并运用Levins生态位重叠指数评估火干扰在时间尺度上对狍和驼鹿种间的生态位的影响。结果表明,狍与驼鹿的生境利用存在一定的差异,狍主要利用低海拔、缓坡的白桦林区域,而驼鹿主要利用靠近河流区域,但距火干扰区的距离是狍与驼鹿生境利用差异的重要因素;在火干扰区内,演替时间对狍没有明显影响,而驼鹿则偏爱火干扰后的区域,但随着距火干扰时间间隔的延长,植被演替的进行,狍和驼鹿的种间生态位重叠逐渐降低,生态位重叠指数趋于稳定,在火干扰区域中,驼鹿的空间生态位宽度显著低于狍,物种间的生态位分化更明显。火干扰会在一定程度上影响狍与驼鹿的种间竞争,进而保证它们的稳定共存,该结果将为未来开展野生有蹄类生境的林火管理与保护工作提供依据。

摘要:气候变化和全球变暖是珊瑚白化的主要原因之一,2016年的高温事件导致大堡礁内40%的珊瑚白化死亡,普遍认为海洋热浪会导致珊瑚种群的严重损失,包括珊瑚死亡率增加和珊瑚分布密度降低、生物量下降等。全球珊瑚礁的迅速减少使得人们越来越关注保护和恢复珊瑚礁生态系统。珊瑚礁是地球上典型的生态系统之一,为许多鱼类和海洋无脊椎动物提供了理想的生存条件,具有丰富的海洋生物多样性,为人类提供重要的服务和产品,如海岸保护、渔业资源和制药原料,并具有重要的文化价值,对人类社会和海洋生态环境的健康与可持续发展起着至关重要的作用。八放珊瑚是珊瑚礁生态系统中重要的组成类别,在维持海洋生态系统结构完整性和生物多样性方面具有重要作用。为了解厦门湾内大佰屿、小佰屿海域八放珊瑚物种多样性现状,于2017年7月和2021年4月,在厦门湾内的大佰屿、小佰屿附近海域进行潜水调查,分别采集了137株和42株八放珊瑚样本。采用传统形态学鉴定方法对样本进行鉴定,结果显示,大佰屿栖息有6科8属16种珊瑚,小佰屿栖息有5科7属13种珊瑚。发现厦门湾新记录种7种,分别是真丛柳珊瑚(Euplexaura amerea、Euplexaura robusta)、小月柳珊瑚(Menella flora、Menella simplex、 Menella woodin)、等柳珊瑚(Parisis laxa)和棘穗软珊瑚Dendronephthya purpurea。发现中国八放珊瑚新记录种5种,分别是真丛柳珊瑚E. amerea、小月柳珊瑚(M. flora、 M. simplex、 M. woodin)及等柳珊瑚(P. laxa),并对这5种珊瑚进行了详细的形态描述。此外,通过基因片段定序技术(COI、mtMutS及ND2基因片段),对珊瑚样本进行系统发育分析。结果显示,mtMutS基因系统发育进化树能将真丛柳珊瑚属、小月柳珊瑚属、棘穗软珊瑚属、星柳珊瑚属、刺柳珊瑚属清晰地分开。COI、ND2基因系统发育进化树能将真丛柳珊瑚属、瘦枝珊瑚属、等柳珊瑚属、星柳珊瑚属、棘穗软珊瑚属物种分开。本研究结果既丰富了中国和厦门湾的珊瑚物种记录,也丰富了世界八放珊瑚地理分布信息,可为厦门湾开展生物多样性保护和管理工作提供数据支持。

摘要:国家公园建设是我国生态文明建设及实现人与自然和谐共生的现代化的基础。周边农户是国家公园建设和管理的重要利益主体,其福祉与国家公园的生态保护目标紧密相关。因此,辨明国家公园建设对农户福祉的影响对于完善国家公园建设、实现国家公园生态保护与农户福祉提升协调发展具有重要的现实意义。通过构建国家公园建设对农户福祉影响的理论分析框架,基于大熊猫国家公园的340份农户微观调研数据,采用偏微分最小二乘法的形成型结构方程模型实证分析了国家公园建设对农户福祉的影响,进一步探究其影响路径,并分析对农户不同福祉的影响差异。研究结果表明:(1)国家公园建设对农户福祉提升具有显著的直接影响,国家公园建设可以直接提升农户客观福祉、主观福祉与综合福祉;(2)国家公园建设通过生计资本与生计策略对农户福祉提升具有显著的间接影响,社会资本与人力资本是发挥间接作用的显著因素;(3)国家公园建设对农户客观福祉与主观福祉的影响路径存在显著差异。国家公园建设通过直接与间接作用提升农户客观福祉,而仅通过直接作用提升农户主观福祉。总的来看,国家公园建设通过直接或间接作用提升农户客观福祉、主观福祉与综合福祉。基于此,本文从完善国家公园建设政策与提升农户福祉的视角出发提出相关建议。

摘要:生态系统服务权衡/协同关系的变化为生态系统管理带来很大的挑战。随着生态服务的提升,不同服务间的权衡或协同关系可能发生非线性变化,即存在阈值效应。基于1990-2020年的遥感数据、野外观测和实地调查数据,结合生态学和地统计学方法,模拟了固碳、产水、土壤保持和粮食生产等四种生态系统服务。基于相关性分析和空间统计学方法,对生态系统服务的时空权衡和协同作用进行了量化。最后,利用断点分析法提取了生态系统服务的阈值。结果表明:(1)固碳、产水、土壤保持和粮食生产四种生态系统服务均呈先减后增的变化趋势,总体上以增加为主;(2)生态系统服务之间的协同关系减弱,而权衡关系增强;(3)随着生态系统服务的增加,服务之间的权衡或协同关系多存在阈值效应。例如,产水量在150 t/hm² 左右时,与固碳的协同关系转为权衡,而与粮食生产的权衡关系转为协同。将生态系统服务控制在一定的阈值范围内,有助于生态系统服务的协同发展,为可持续的生态系统管理提供参考。

摘要:深入剖析旅游生态安全空间关联网络特征与影响因素,对于促进生态旅游的可持续发展、优化旅游空间布局以及实现旅游业长期健康发展与生态环境和谐共生具有显著且深远的意义。基于2005-2021年中国省际面板数据,运用改进熵值法对30个省(区、市)的旅游生态安全发展水平进行测度,并结合修正的引力模型、社会网络分析法和QAP回归模型深入探究其空间关联网络特征及影响因素。研究结果表明: ①中国省际间旅游生态安全的联系已经打破了传统的地域相邻格局,与非相邻省(区、市)之间产生了关联,但由于波动性较强,尚未形成稳定的发展格局和最理想的状态,仍有很大的提升潜力;②中国旅游生态安全空间关联网络中的区域差异和不均衡现象较为明显,其中,东部地区凭借其高中心度占据了核心地位,并对其他区域间的旅游生态安全空间关联起到了重要的调节和控制作用;而西部地区在网络中处于较为边缘的位置,对其他区域的影响力较小;此外,新冠肺炎疫情对旅游生态安全空间网络关联格局产生了显著影响;③北京、天津、江苏、浙江和上海构成了 "净受益"板块,广东和福建则扮演了重要中介角色的"经纪人"板块。同时,湖北、湖南、广西在内的23个省区被划分为具有明显溢出效应的"净溢出"板块。④中国旅游生态安全的空间关联网络结构的形成和演化是由地理位置、城镇化、旅游产业结构、技术创新以及旅游发展水平等因素共同推动的。研究从空间关联网络视角出发,从更大尺度全景式地揭示旅游生态安全空间网络结构的动态演化特征,从更深层次细致地剖析为旅游生态保护策略的制定与实施提供了重要的理论支撑和实践指导。

摘要:景观是重要农业文化遗产认定的五项核心要素之一,明晰重要农业文化遗产认定对区域耕地景观变化的影响是遗产地景观保护利用的重要基础。采用地学信息图谱、景观转移矩阵、景观格局指数、单位面积当量因子法,对比分析了认定前后耕地景观演变特征及其带来的生态系统服务价值变化。然后利用多元Logistic回归模型探究重要农业文化遗产认定对耕地景观变化的影响。研究结论如下:(1)2000-2020年敖汉旗耕地面积先减后增,认定前耕地面积净减少334.24km²,农业文化遗产保护示范区净减少105.87km²(31.67%);认定后面积净增加29.47km²,其中57.34%(15.81km²)源于农业文化遗产保护与发展示范区。(2)重要农业文化遗产认定导致耕地景观形状趋于规则,连通性、均匀度增强,提升了区域生态系统服务功能。(3)重要农业文化遗产认定是影响敖汉耕地景观变化的重要因素,农业文化遗产保护与发展示范区耕地景观变化比率低,耕地保护强度高。此外,耕地景观变化还受自然地理因素、区位因素和社会经济因素共同影响。该研究揭示了重要农业文化遗产认定对耕地景观变化的影响,可为农业文化遗产监测和评估提供新思路。

摘要:城市绿地是城市生态系统中的关键组成部分,不仅形成生态缓冲区来提升环境质量,还能保障居民的健康与福祉。随着城市区域的持续扩张,科学合理地规划绿地对推动可持续城市发展越来越重要。基于景感生态学的原理,提供了一种评估城市街区内绿化覆盖尺度的定量方法和景感绿视率指标(Landsense Green View,LGV)。这一指标用于捕捉影响环境和心理健康结果的绿化程度。研究聚焦于南京市的中心城区,使用包括人工智能和街景大数据在内的先进手段来精确量化LGV并评估其空间分布。此外,研究采用地理信息系统(Geographic Information System, GIS)来分析空间模式,并利用计量经济学工具来识别和辨析该地区LGV值的影响因素。回归模型的决定系数为0.869,所采用的模型在预测和理解城市中LGV具有可靠性。GIS分析揭示了几个关键结果:1)街区尺度的自然景观显著提升LGV,相反,人工景观则成为阻碍,显著降抑制LGV。2)城市街区内土地使用的功能和多样性对LGV值有显著影响。3)揭示了LGV在南京的分布表现出内外不均衡的现象,具体呈现从城市中心向农村地区递减的城乡梯度。这种梯度揭示了获取城市绿地的生态效益在不同区位存在显著差距,可能会影响城市规划和政策制定。通过理解城市LGV的空间影响因素和规律,城市规划者和环境管理者可以更好地制定绿化资源配置,并优化城市布局从而增强居民可获得的生态服务和社会福利。本研究加深了从以人为本的角度对现有生态绿地在当前状态和空间模式的理解,突出了在城市绿地规划中整合先进的定量工具和空间分析技术的重要性。提出的研究框架,可支持精细化的城市规划和绿色管理策略,旨在提高城市绿地的质量和功能性,有助于实现绿地配置的可持续性和城市韧性目标。

摘要:哈尼梯田是全球重要农业文化遗产之一,具有极高的生态系统服务价值。稻鱼共作这一环境友好型农业模式的实践与推广,对农田水土资源利用效率提升和农产品价值增值具有积极作用。揭示稻鱼共作模式的碳足迹和经济效益,可以客观评估该模式是否符合哈尼梯田这一传统农业系统可持续发展的要求。已有研究大多以示范区田间试验为基础,不能全面反映小农户家庭的实际生产情况。研究基于哈尼梯田区4县12乡镇20村,共计385份农户微观调查数据,参考联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)《2006年IPCC国家温室气体清单指南(2019年修订版)》,运用生命周期评价方法测算比较稻鱼共作模式和水稻单作模式的碳足迹,同时计算两种模式的净收益以及考虑碳排放的净收益。研究发现:(1)哈尼梯田稻鱼共作模式具有良好的环境效益,单位面积碳足迹为5988.42kgCO₂-eq/hm²,低于水稻单作模式的6347.90kgCO₂-eq/hm²;稻鱼共作模式和水稻单作模式的单位产值碳足迹分别为0.15kgCO₂-eq/元和0.22kgCO₂-eq/元。(2)对于稻鱼共作模式,生产过程碳足迹和农资投入碳足迹分别占比为60.19%和39.81%,CH₄、N₂O和化肥投入是碳足迹的重要组成,分别占据41.85%、16.15%和37.86%;对于水稻单作模式,CH₄、N₂O和化肥投入的碳足迹占比分别为39.42%、17.34%和41.20%。(3)稻鱼共作模式和水稻单作模式的净收益分别为26911.46元/hm²和19049.66元/hm²,考虑碳排放的净收益分别为26531.02元/hm²和18646.37元/hm²。研究建议,充分重视稻鱼共作在农业碳减排领域的积极贡献,深入明确实现减排的关键环节,强调稻鱼共作在哈尼梯田稻作系统保护传承中的应用。

摘要:在热带、亚热带海域,网纹纹藤壶Amphibalanus reticulatus通常是污损生物群落中的关键性种类,在海洋生态系统中占有重要地位,是人们防除污损重点关注的对象。探讨了敌草隆、代森锌、三氯生、甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐(SPMA)和甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱(SBMA)等5种有机化合物对网纹纹藤壶金星幼虫的影响,观察了金星幼虫在玻璃、石蜡、琼脂凝胶、聚苯乙烯塑料和304不锈钢等材质的附着基上的附着状况,测算了实海挂板3个月的不锈钢试板上网纹纹藤壶的切向附着应力,评估了藤壶在不锈钢材质的附着强度。为期120 h的实验结果表明,在10 μg/cm²剂量作用下,敌草隆、代森锌和三氯生对藤壶幼虫的附着有显著的抑制作用,但不会对幼虫的存活产生影响;单体的甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐(SPMA)和甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱(SBMA)则对藤壶幼虫的存活和附着均不产生作用。网纹纹藤壶幼虫在玻璃、聚苯乙烯塑料、石蜡和不锈钢等附着基上的附着状况无显著差异,但琼脂凝胶附着基在最初的48 h内幼虫附着率较低,其后时间则与其它4种附着基不再存在差别。浸海3个月的不锈钢试板上黏附的网纹纹藤壶平均切向附着应力为0.31 MPa。研究为海洋污损生物防除研究和海洋生态环境保护工作提供了科学依据,丰富和发展海洋生物学知识。

摘要:沉水植物、附着藻类和浮游植物作为浅水湖泊中的主要初级生产者,其竞争相互作用受到氮磷营养浓度升高和弱光胁迫的共同影响。探究营养盐和光照变化如何单独/共同影响这三种初级生产者及它们之间的相互作用关系,对于进一步理解全球气候变化背景下湖泊稳态的维持机制具有重要意义。选取长江流域冬春季节的优势种菹草(Potamogeton crispus)为植物材料,通过室内微宇宙模拟实验,设置不同营养(低营养: 总氮0.8mg/L, 总磷0.03mg/L, 中营养: 总氮1.8mg/L, 总磷0.14mg/L)和遮荫处理(30%、60%和100%入射光强度),研究光照和营养水平对不同水体初级生产者的影响差异。结果表明:实验设置的营养范围内,营养增加促进菹草、附着藻类和浮游植物的生长,但是氮磷营养盐对附着藻类和浮游植物的促进作用远远大于对沉水植物的促进作用。遮荫增加显著抑制菹草的生长,但只有在中营养条件下,光照对生长的影响才明显,低营养条件下,光照对生长的影响不明显。相较于光强变化,浮游植物和附着藻类对水体营养的响应更为敏感,营养盐浓度不同造成的生物量差异远远大于光强不同造成的差异,表明实验过程中浮游植物和附着藻类的生长主要受营养盐的限制。因此,随着富营养化趋势加剧,由于弱光条件下菹草生长不佳,对藻类的抑制作用变弱,光强减弱和营养增加的联合作用会促进藻类的生长形成遮荫作用,引发植物种群衰退。水体富营养化过程中可溶性有机质输入增加、风浪增强和生物扰动等因素变化会降低湖泊下层光照强度,加剧富营养化对沉水植物的影响,从而对不同季节湖泊生态系统稳态维持产生不利影响。

摘要:甾体雌激素(SEs)即使在低浓度(ng/L)级别,也会干扰人类和水生生物内分泌系统的正常生理功能,对水生态系统健康造成威胁。浮游植是湖泊生态系统的重要组成部分,藻细胞个体小、数量多、比表面积大,具有去除和降解环境中类固醇雌激素的能力。筛选出适合修复SEs污染水体的浮游植物对降低SEs的生态风险具有重要意义。该研究以长孢藻(Dolichospermum sp.)、水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)、铜绿微囊藻(Microcysis aeruginosa)、盘星藻(Pediastrum sp.)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)和直链藻(Melosira sp.),6种洱海常见优势藻类为研究对象,探讨了不同浓度梯度(10、50、100和1000 ng/L)的17β-雌二醇(E2β)对不同藻类生长的影响,以及不同藻类对E2β的去除与降解能力。结果表明:不同浮游植物对E2β的生理响应存在明显差异。10、50和100 ng/L的E2β促进水华束丝藻、铜绿微囊藻、盘星藻和四尾栅藻的光合作用和比生长速率升高,1000 ng/L的E2β暴露体系则表现出抑制作用。不同浓度的E2β对直链藻生长呈现"低抑高促"的影响。藻细胞对暴露试验浓度的E2β具有较强的去除能力,强化了E2β的降解代谢作用,促进活性高、危害性大的E2β降解为活性较小的E1和E3,降低了水环境中E2β的生态风险。相较于其他藻类,长孢藻对E2β的耐受性较弱,不适用于修复E2β污染水体。铜绿微囊藻对10和50 ng/L的E2β的去除率达88%和93%,降解率达60%和73%,适用于修复10和50 ng/L的E2β污染水体。水华束丝藻、盘星藻和四尾栅藻对50和100 ng/L的E2β的去除率范围分别为75%-76%、86%-89%和83%-89%,降解率分别为64%-66%、63%-64%和70%,适用于修复50 ng/L和100 ng/L的E2β污染水体。直链藻对1000 ng/L的E2β的去除率和降解率分别达84%和54%,可作为修复1000 ng/L E2β污染水体的优势藻种。

摘要:畜牧业是主要的甲烷人为排放源之一,而牛的肠道发酵是中国畜牧业甲烷的重要排放源。精确评估反刍动物肠道发酵所排放的甲烷对畜牧业"双碳"目标的实现意义重大。新疆是中国四大牧区之一,为探究其牧区半牧区的畜牧业碳排放及减排效果,采用土地覆盖、植被类型、NPP、县级牛存栏量和牧业产值等多源数据,划分草地类型,估算其产草量和理论载畜量;对牛的空间分布特征进行分析预测,并选取新疆牛类的肠道甲烷排放因子对其肠道甲烷排放量进行核算;参照中国畜牧业排放构成比例,估算牧区半牧区畜牧业碳排放总量,估算畜牧业的草地和产值碳排放强度及其空间特征;结合2005年和2020年的碳排放强度估算结果,分析和评估新疆牧区半牧区畜牧业碳减排目标在不同地区的实现情况;根据2030年减排目标及牛存栏量灰色预测结果,估算2030年的畜牧业减排压力的空间分布特征和碳排放量。结果表明:(1)2020年新疆牧区半牧区畜牧业排放总量约为7068.06Gg CO₂当量,其中牛肠道甲烷排放量为148.17 Gg;(2)新疆牧区半牧区畜牧业的草地和牧业产值碳排放强度的平均值分别为307.08 kg CO₂当量/hm²和5519.81 kg CO₂当量/万元,在平均水平上完成了2020年减排目标;(3)因空间上存在差异,分别有56.56%和38.23%的区域草地碳排放强度或产值碳排放强度未实现减排目标,阿尔泰山、天山、伊犁河谷等地的畜牧业减排压力严峻,建议加强草地保护、推动畜牧业绿色转型升级。

摘要:空间碳汇冲突是空间生态冲突的具体表现形式之一,对其进行科学评价是识别区域碳平衡的有效途径,也是实现"双碳"目标的有力支撑。以京津冀199个县域为研究对象,借助景观风险评价方法,考虑外部压力、暴露程度和稳定性三类因子,构建了国土空间碳汇冲突强度评价模型,并通过空间自相关进行了异质性分析。研究表明:①研究区空间碳汇冲突结构整体配置趋于失衡,且空间碳汇冲突加剧了区域碳源和碳汇空间配置失衡;②空间碳汇冲突指数以中部首都为核心,以同心圆形式向外逐渐减小,呈现中东部高,北部、西部及南部低的分布特征;③京津冀城市群空间碳汇冲突受生态资源、土地利用开发强度和邻域空间功能外溢等多重影响,呈现显著的空间集聚性特征,冷点区集中分布在发挥重要生态保育功能的北部和南部,热点区集中分布在经济发展重点区的中东部;④对于京津冀城市群碳汇冲突管理,需要以濒临失控的城市单元作为管控核心区,并重视分区管理与跨区域联动监测,应当基于全域视角搭建跨区域联动碳减排机制,将"双碳"目标合理分解到不同行政单元,统筹推进国土空间持续低碳开发利用。研究结果可为快速城镇化地区的国土空间碳汇冲突缓解及碳平衡协同管理工作提供现实参考。

摘要:在碳中和目标背景下,厘清省域能源碳排放公平性状况,对于增强省域碳减排增汇的协同性而言具有重要的参考价值。对区域碳排放公平性内涵进行了拓展,从生态空间占用、经济产出、人口规模三个方面构建评价指标,揭示了中国省域能源碳排放公平性时空变化特征,并基于耦合协调度模型分析了能源碳排放公平性的内在耦合协调关系。结果表明:(1)中国省域能源碳排放压力程度呈东高西低的空间格局,且随时间呈递增态势,超过2/3省份增速随时间有所放缓。(2)能源碳排放公平性在生态、经济和社会等维度之间存在权衡关系,而在经济和社会维度之间存在协同关系,其中,能源碳排放生态承载贡献呈由西向东递减态势,能源碳排放经济贡献和人口支撑贡献均呈由南向北递减态势,且省际格局均保持相对稳定。(3)能源碳排放公平性在生态、经济、社会等系统之间的耦合协调程度主要表现为失调状态,失调省份主要位于东部和中部地区,而协调省份协调程度较低,主要位于西部和西南部地区,且能源碳排放公平性耦合协调度随时间整体呈降低态势。中国能源碳排放在生态承载、生产效率、人口支撑等领域均具有潜在的省际协作空间,应基于此分区分类施策以实现优势互补,进而增强碳减排增汇的协同性。

摘要:土壤呼吸是陆地生态系统向大气释放的最大的二氧化碳通量,受到底物性质、环境因子等各因素的驱动,其中森林凋落物的性状和数量是影响土壤呼吸的重要因素。以东北地区凋落物性质具有显著差异的4种典型林型为研究对象,即杨桦林(AB)、硬阔叶林(HW)、红松林(PK)、蒙古栎林(QM);基于植物残体添加和移除(DIRT,Detrital Input and Removal Treatment)实验,测定土壤呼吸和凋落物呼吸,探究凋落物和根对土壤呼吸的贡献,揭示其对土壤呼吸的影响机制。研究结果表明:植物残体改变对四种林型的土壤呼吸的影响表现出了一致的趋势,凋落物去除延迟了土壤呼吸的峰值出现时间,减小了土壤呼吸的季节变异;AB、HW、PK和QM的生长季土壤呼吸通量在6种DIRT处理间的波动范围依次为270-667 gC/m²、284-598 gC/m²、234-610 gC/m²、274-668 gC/m²,地下呼吸通量在6种DIRT处理间的波动范围依次分别为270-485 gC/m²、284-505 gC/m²、131-356gC/m²、186-455 gC/m²,二者皆因凋落物量加倍而显著增加,因凋落物去除和根切断而显著减少。凋落物呼吸对环境因子更敏感,受到凋落物量、根系、凋落物碳氮比、土壤温度和土壤湿度控制,而地下呼吸仅受土壤温度和根系的控制。AB、HW、PK和QM的单位质量凋落物呼吸在不同处理间波动范围依次分别为0.032-0.046μmol s^-1 g^-1、0.041-0.055μmol s^-1 g^-1、0.052-0.059μmol s^-1 g^-1和0.038-0.047μmol s^-1 g^-1,除在杨桦林中在不同处理间存在显著差异外,其余林型均无显著差异;AB、HW、PK和QM的凋落物呼吸占土壤呼吸的比值在不同处理间的波动范围依次分别为14%-33%、9%-21%、19%-62%、16%-46%,其中以PK的占比为最高;根切断和凋落物加倍对单位质量的凋落物呼吸具有一定的抑制作用。本研究为构建温带森林碳循环模型提供了理论依据和数据支持。

摘要:飞播是毛乌素沙地植被恢复的重要措施,明晰飞播植被的动态变化规律,了解土壤环境对植被变化的响应,对于毛乌素沙地可持续恢复具有重要意义。采用空间序列代替时间序列的方法,以毛乌素沙地不同飞播年限(20 年,40 年,50 年,60 年)的飞播植被为研究对象,调查了植物群落物种组成,并测定各物种的叶厚度、比叶面积、叶组织密度、叶氮含量、叶磷含量、比根长等功能性状值,并据此采用数量分类方法将全部物种划分为 3 个功能型,分析植物功能型组成与土壤理化性质随飞播年限的变化特征,结果表明:(1)根据 C-S-R 理论,三个功能型植物具有不同的性状特征和环境适应策略,功能型 Ⅰ 植物具有较大的株高、叶组织密度、叶氮含量和根氮含量,较小的比叶面积,偏向于"胁迫-竞争型"策略,代表植物有花棒、踏郎和沙蒿;功能型 Ⅱ 植物具有较大的比叶面积和比根长,较小的叶组织密度,偏向于"竞争型"策略,代表植物有沙蓬、雾冰藜和狗尾草;而功能型 Ⅲ 植物具有较大的叶厚度、叶干物质含量和较小的比叶面积偏向于"耐胁迫型"策略,代表植物有早熟禾和赖草;(2)随飞播植被演替,功能型 Ⅱ 植物在整个植被演替序列中呈增加趋势,逐渐取代功能型 Ⅰ 植物占据群落中的优势地位,功能型 Ⅲ 植物占比逐年递减至近乎淘汰;(3)随着飞播植被演替,除磷外,土壤有机碳和土壤全氮含量逐渐增加,土壤水分呈先下降后上升的趋势。整体上,随着飞播植被的发育演替,飞播的物种数量占比下降,以沙蓬、雾冰藜为代表的功能型物种逐渐占据群落主体地位,飞播植被逐渐开始近自然化过程,土壤水分逐渐恢复,养分累积呈增加趋势,群落结构更加稳定。随着植被演替时间的延长,能够高效利用资源快速生长的物种代替了低生长速率、过多投入防御构造为适应策略的物种。

摘要:过氧化氢(H₂O₂)作为自然大气湿沉降的主要氧化性物质,输入湿地系统后会发生原位Fenton反应,其产生的强氧化自由基对湿地"碳汇"功能影响却较少受到关注。利用室内模拟实验,探究了自然大气氧化性沉降H₂O₂输入对碳含量差异湿地土壤有机碳转化和温室气体排放的影响,揭示其引发的原位Fenton反应对湿地"碳汇"功能的潜在影响。结果表明,外源H₂O₂的输入显著促进了湿地土壤有机碳的转化降解,土壤颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(EOC)和可溶性有机碳(DOC)含量显著降低(P < 0.05),尤其在湿地土壤碳含量较高时效果更显著。与此同时,通过连续3个月的温室气体监测发现,自然H₂O₂沉降处理组中显著促进了湿地系统中CH₄、N₂O累积排放总量(P < 0.05),而CO₂累积排放总量略有上升,但差异不显著(P > 0.05)。这表明自然大气氧化性沉降H₂O₂的输入不仅促进湿地土壤有机碳的分解,还导致了温室气体的释放,特别是CH₄和N₂O的增加。总体而言,自然大气氧化沉降H₂O₂的输入对湿地土壤中有机碳的分解起到催化作用,增加了土壤中碳循环的速率,对湿地生态系统的碳动态产生了影响。这一过程的理解有助于更全面地把握湿地土壤碳循环的机制,对于湿地生态系统的管理和保护具有重要的科学意义。

摘要:氨氧化是硝化作用的限速步骤,也是评估氮沉降如何影响土壤氮循环过程的重要指标。氮添加5年后,在湿季(6月)和干季(12月)采集亚热带毛竹林土壤样本,结合室内磷添加实验,探究了不同季节氮添加对土壤硝化潜势和氨氧化微生物的影响及其机理。研究结果表明,在两个季节中,氮添加显著提高土壤铵态氮含量,降低土壤磷有效性;氮添加仅显著降低干季土壤pH。相比于湿季,氮添加对干季土壤硝化作用和氨氧化微生物的影响更大。高氮添加显著增加干季土壤硝化潜势、氨氧化古菌(AOA)基因丰度和多样性,改变AOA的群落结构;而氮添加仅显著改变湿季土壤氨氧化细菌(AOB)的群落结构。在两个季节中,与仅添加磷的土壤相比,氮和磷共同添加下土壤的AOA、AOB基因丰度和硝化潜势显著更高。上述结果表明,磷添加改变了氮添加对氨氧化微生物活性和硝化潜势的影响。此外,回归分析显示,在没有添加磷时,土壤硝化潜势与AOA基因丰度呈显著正相关关系;在添加磷后,土壤AOA和AOB基因丰度均与土壤硝化潜势存在显著的正相关关系。这说明氮添加下土壤磷有效性的降低在一定程度上抑制了AOB活性及其对硝化潜势的贡献。总之,该研究结果为更好理解气候变化下亚热带贫磷土壤硝化作用和氮循环过程提供了理论基础。

摘要:酸雨作为全球性环境问题,给森林生态系统带来极大危害,不过近十多年来我国酸雨状况持续得到改善,在此背景下为科学认识和准确理解酸雨区森林结构与土壤性质变化及响应,以重庆城郊的马尾松林为研究对象,采用原位监测方法,对比分析2011、2021年马尾松林结构特征、土壤水文物理性质、土壤养分与酸化特征及其变化,结果表明:(1)十年期间马尾松林密度、平均树高和胸径均降低,但树种多样性指数均增大。(2)马尾松、杉木等针叶树种重要值、生物量及其占比均下降,其中马尾松下降尤为明显(P < 0.05),但阔叶树种均上升,且新增了较多幼树和中大径级树木。(3)各土层容重均减小,而土壤非毛管孔隙均增大,且表层土壤总孔隙度、毛管孔隙度也增大,但底层却减小。(4)各层土壤pH值均降低(P < 0.05),但土壤交换性盐基离子含量均增加(P < 0.05),且腐殖质层、表层土壤有机质含量也增加。总体上,酸沉降减弱背景下重庆城郊马尾松林结构得到有效改善,土壤水文物理性质得到一定改良,土壤酸化有向好转变趋势,但其进程明显滞后于酸雨控制。

摘要:深层土壤干燥化严重制约了黄土高原深根系植被的持续发展。然而,频发的极端降水事件能否缓解深层土壤水分亏缺仍尚不明晰。采用文献调研和实地重采样相结合的方法探究2021年黄土高原极端降水事件对典型人工林地(苹果和刺槐)深层土壤水分亏缺的影响。结果表明:(1)2021年长武(累积极端降水量524.5 mm)和洛川(累积极端降水量467.4 mm)地区极端降水能完全恢复2.2-6.8 m的土壤干层,最低干燥化指数从29.1%恢复到147%。(2)长武14龄、19龄和24龄苹果园的补给深度均达到10 m,降水补给量分别为777.7 mm、1513.1 mm和1301.4 mm;洛川19龄和29龄苹果园的补给深度为6 m和10 m,降水补给量为388.4 mm和459.9 mm。由于极端降水贡献率高,平水年的庆阳地区16龄苹果园补给深度也达到10 m,补给量为619.7 mm。(3)米脂和子长地区人工林地面临严重的土壤干燥化问题,1-10 m垂直剖面分布深厚的土壤干层,其平均土壤含水量已低于6.5%。综上,极端降水有补给深层土壤水分的潜力,而缓解土壤干燥化的能力与极端降水量有关。研究结果为极端天气频发背景下黄土高原不同地区人工林的发展趋势提供理论依据。

摘要:营造混交林是增强人工林生态系统功能并实现其可持续发展的有效方法,土壤酶化学计量比是评估微生物资源限制状况的有效指标,但树种混交如何影响根际与非根际土壤微生物资源限制状况有待探究。选取马尾松-红锥混交林及其对应的纯林作为研究对象,测定5种不同林分类型根际和非根际土壤的理化性质、胞外酶活性及其化学计量比,探讨树种混交对土壤养分以及微生物资源限制状况的影响及其主要驱动因素。结果表明:(1)树种混交显著改善了土壤养分状况,同龄混交对养分的改善效果优于异龄混交。同龄混交林SOM比异龄混交林高33%(非根际土) -64%(根际土),TP比异龄混交林高17%(非根际土)-30%(根际土),NH⁺₄-N比异龄混交林高65%(非根际土)-102%(根际土);(2) 混交林非根际土的C限制强度显著高对应纯林,但根际土中C限制程度显著低于纯林;在所有林分类型的土壤中,微生物都受到强烈的P限制;(3)根际土受树种混交的影响比非根际土更强,土壤pH值、有机质和氮磷养分的含量是驱动酶活性变化和影响微生物资源限制的关键因子。综上,在针叶纯林中引入阔叶树种不仅能改善土壤养分状况,并且能够缓解土壤微生物生长代谢的C和P限制,为针阔混交人工林在改善土壤微生物资源限制方面的应用提供了科学依据。

摘要:西南岩溶区是我国生态环境脆弱区之一,探究该区域土壤侵蚀历史与生态环境演变可为生态保护提供科学依据。以重庆市中梁山岩溶槽谷区洼地沉积物为研究对象,运用¹³⁷Cs和²¹⁰Pb放射性定年技术建立沉积物剖面年代序列,并结合剖面生态、环境指标及人类史志资料,分析小流域近100年土壤侵蚀变化与生态环境演变。结果显示:(1)1904-1945年流域侵蚀模数为84 t km^-2 a^-1,植被以松属为主,北碚人口偏少,人类活动对生态环境改造较弱,生态环境相对稳定;(2)1945-1958年流域土壤侵蚀强度逐渐增加,植被覆盖度下降,伴人植物花粉上升,可能与北碚区人口的增多有关;(3)1958-1973年流域侵蚀模数高达344.1 t km^-2 a^-1,伴人植物花粉显著增加,松属花粉急剧下降,生态退化与历史事件的耦合说明人类活动可能是此阶段生态环境变化的主因;(4)1973-2018年流域的土壤流失量逐步下降,植被覆盖率显著增加,表明经多年生态重建,流域生态环境逐步改善。研究反映了近百年人类活动对中梁山岩溶槽谷区生态环境演变的主导作用,对缺乏较长时间监测数据的类似岩溶区土壤侵蚀研究也具有一定的借鉴意义。

摘要:氮在地球生物化学循环中扮演着重要角色,河流潜流带是河水与地下水相互作用及污染物迁移的关键通道,水交换作用是驱动潜流带中物质发生生物化学作用的重要动力,正确认识河流潜流带不同水交换作用对氮迁移转化过程的影响机制对维持河流生态系统健康和全球水安全至关重要。采集渭河潜流带原状沉积物,通过室内模拟实验,研究不同水交换作用模式下潜流带中氮的迁移转化过程。结果表明:由于河流潜流带中不同的水交换作用导致水流形态和溶解氧(DO)浓度的差异,进而影响氧化还原电位(Eh)和微生物群落结构等因素的不同,从而影响河流潜流带中氮素的迁移和转化过程。在地表水补给地下水过程中,NO^-₃-N和NO^-₂-N的含量沿着水分运移的方向增加,NH⁺₄-N的含量则沿着水分运移的方向减少,在地下水补给地表水过程中也表现出相同趋势,这表明河流潜流带水交换作用过程中NO^-₃-N发生了迁移。反硝化作用和异化还原成铵作用(DNRA)是河流潜流带水交换作用下NO^-₃-N转化的主要途径,地下水补给地表水过程中主要微生物类型是变形菌门,反硝化作用强于地表水补给地下水过程;地表水补给地下水过程中主要微生物类型是厚壁菌门,DNRA作用更强烈。地表水补给地下水过程和地下水补给地表水过程中河流潜流带沉积物对NO^-₃-N的总截留率分别为97.7%和98.2%,其中,在地表水补给地下水模式下,0-15、15-30、30-45 cm和45-60 cm沉积层对NO^-₃-N的截留率分别为34.8%、24.5%、23.5%和14.9%,而在地下水补给地表水模式下,0-15、15-30、30-45 cm和45-60 cm沉积层对NO^-₃-N的截留率分别为21.6%、24.3%、25.0%和27.3%,两种模式呈现相反的变化趋势,但都在沉积物-水界面对NO^-₃-N的截留率最高。因此,河流潜流带水交换作用对氮迁移转化过程有显著影响,本研究对治理河流氮污染和维持河流生态系统健康具有重要意义。

摘要:过去几十年,鄱阳湖区经历了快速地道路扩张过程,给生态环境带来了严重威胁。道路扩张导致湿地景观破碎化、栖息地连接度和生境质量下降,对鄱阳湖的湿地保护和可持续发展构成了严峻挑战。定量评估道路扩张对景观格局和生境质量的影响对道路规划和生态保护具有重要意义。以鄱阳湖区为例,基于道路数据和土地利用/覆盖变化数据, 采用有效粒度尺寸(Effective Mesh Size, m_eff)对鄱阳湖区2000-2020年的景观破碎化程度进行时空变化分析,结合InVEST模型分析道路扩张对生境质量的影响。结果表明:(1)鄱阳湖区近20年道路扩张过程不断加快,道路里程由5152.69km增加到9213.18km,增长了4060.49km,约0.79倍,铁路和高速公路扩张过程尤为明显,分别增加了1482.25km和952.95km。道路扩张导致区域生境破碎化程度加剧,m_eff由2000年的3754.32km²减少至2020年的2026.49km²,减少比例高达46.02%;(2)2000-2020年,道路扩张过程占用的自然生境面积由84.16km²增加至111.92km²,增加了27.76km²,占全区自然生境总面积的0.06%,且以占用自然生境中的林地为主。(3)道路扩张导致区域生境质量加速下降,2000-2020年道路扩张过程导致区域生境质量从0.74下降到0.71,下降了4.6%。生境质量同时受到道路扩张过程的直接影响和间接影响。2000-2020年鄱阳湖区道路扩张过程对生境质量总的影响为9.63%,其中直接影响为2.65%,间接影响为6.98%。铁路、高速和国道对生境质量的间接影响大于直接影响,省道对生境质量的直接影响大于间接影响。在鄱阳湖区需要控制道路扩张,同时要关注道路扩张过程对自然生境造成的直接和间接综合影响,从而采取有效措施保证鄱阳湖区道路建设与自然栖息地和生物多样性保护协调进行,促进区域的可持续发展。

摘要:在一些云雾林系统中,林冠截留雾水对水文生态过程具有重要贡献,但其对地下水系统的重要性仍缺乏认识。以赤水河下游云雾森林为例,基于同位素水文学方法,揭示截留雾水对地下水系统的贡献。选择在赤水桫椤保护区内的金沙沟集水区,于2021年3月-2022年2月对降水、雾水和泉水开展持续采样和²H、¹⁸O同位素分析。基于长时间序列数据,揭示了雨、雾、地下水同位素时间变化规律及成因,在此基础上建立同位素混合模型并进一步量化了地下水中雾水的贡献比率。结果显示,降水的δ²H、δ¹⁸O、氘盈余(d-excess)均呈现出明显的季节性变化,体现了水汽来源组成的季节性差异。相较于其他西南地区,研究区降水d-excess值偏高,特别是在旱季,表明降水中包含更高的陆地二次循环水汽成分。雾水的重同位素比率高于同期降水,其季节性变化规律与降水一致,形成雾水和降水的水汽来源相似,但因雾水形成时的凝结温度相对较高,其d-excess值略低于降水。泉水同位素组成无季节性变化,表明地下水滞留时间长,是大气水多年补给和充分混合的结果。地下水同位素平均值高于全年降水加权平均值,体现出降水、雾水共同补给的特征。同位素混合模型估算赤水桫椤保护区地下水中雾水的比例为25.5%-28.1%,水量输入367-419 mm。研究在前人基础上进一步考虑了水体同位素的季节性变化,降低了量化结果的不确定性。由此可见,林冠截留雾水对研究区地下水系统的水量贡献明显,其生态水文效应对于维持当地桫椤种群具有重要意义。

摘要:为了探究低磷(P)胁迫下不同亲缘关系邻株对杉木生长的影响规律,验证杉木根系是否具有亲缘识别行为,采用室内盆栽控制试验,选择2个杉木半同胞家系(No.32、No.28)为试验材料,利用¹³C同位素标记方法,分别在不同供P水平条件下(1.0 mmol/L KH₂PO₄, P₁和0 mmol/L KH₂PO₄,P₀),构建亲缘组(No.32+No.32^*,^*为进行¹³C同位素标记的植株)、非亲缘组(No.28+No.32^*)2种亲缘邻株栽植模式,以杉木单株栽植(No.32^*)为对照处理(CK),分别对不同处理中No.32杉木幼苗的地上部进行¹³C同位素标记,测定不同亲缘邻株下的杉木根长、根表面积、根体积、根平均直径等生长指标,以及邻株参试苗木叶、茎、根的¹³C丰度的差异性。No.32^*的邻株植物在未标记¹³C的情况下检测出¹³C丰度发生显著变化。在不供P处理下发现非亲缘组No.28的全株总¹³C丰度显著高于亲缘组No.32,表明低P胁迫促进杉木与非亲缘邻株的C交流。不供P处理下非亲缘组No.32^*杉木全株生物量比亲缘组No.32^*低了31.3%,供P水平显著改变了杉木与邻株的相处生长模式,与非亲缘植株相邻的杉木全株生物量减少,根冠比降低,生长发育减弱。不供P处理下,非亲缘组No.32^*比CK组提高46.0%根表面积,降低74.7%根体积。不供P处理下,非亲缘邻株促进杉木根表面积增加,提高P获取能力,增强杉木地下部分竞争力。不供P处理下,非亲缘组No.32^*全株P含量与CK组没有显著差异,而亲缘组显著低于CK组,非亲缘组No.32^*全株P利用效率(PUE)显著低于亲缘组,可见,在低P胁迫下亲缘邻株可促进杉木PUE的提高,缓解杉木的低P胁迫,维持逆境中杉木的正常生长发育。本研究发现杉木与邻株存在基于¹³C交流的亲缘识别,低P胁迫下杉木面对亲缘植物表现出提高相互响应度,提高PUE,面对非亲缘植物则表现出较强竞争力。养分匮乏下,杉木面对不同的亲缘邻株做不同的应对策略,这为优化杉木人工林种内或种间混交经营管理提供了理论依据。

摘要:为了解土壤线虫群落在藏北高原的经度格局,选取藏北高原高寒草甸为研究区,采用高通量测序技术检测和分析土壤线虫群落多样性、结构与功能特征随经度由西向东的变化规律,同时分析可能的环境因子。结果表明,随着经度由西向东,土壤有机质及氮、磷、钾等土壤养分含量有增多趋势,同时土壤重金属含量也逐渐增多。土壤线虫多样性(sobs,chao)也有一定的增多趋势。土壤线虫群落结构在采样区域靠近藏北高原中心城市区域(67 km范围内)较为相似,距离城市较远区域(67 km以外)则差异较大。土壤食物网有机质分解以细菌途径为主,并且PPI/MI和SI(结构指数)能较好的预测土壤线虫群落受干扰的状况。这些结果很好的证明了:藏北高寒草甸由西向东的水热条件变化调控了植物群落,进而通过植物生产影响土壤有机质及养分等土壤营养资源状况,而土壤营养资源状况则深刻影响土壤线虫群落多样性。此外,土壤线虫群落结构与功能除受到土壤营养资源状况的影响外,还主要受到距离藏北高原中心城市远近的影响,即人为干扰的强弱改变着土壤线虫群落结构与功能。藏北高原作为全球平均海拔最高的地区,对环境变化及干扰十分敏感,无论是气候变化还是人为干扰,甚至相对较弱的人为干扰,均能够对土壤线虫群落结构与功能产生影响。

摘要:森林是陆地生态系统的主要组成部分,其在维持生物圈和大气圈的动态平衡中发挥着重要作用。探究森林生态系统植被指数变化及其对气候因子的响应对优化我国生态环境建设具有重要意义。基于2001-2020年MODIS-EVI数据及气象数据,利用趋势分析和偏相关分析等方法,探究中国森林生态系统生长季植被指数变化及其对气候因子的响应。结果表明,2001-2020年中国森林植被EVI以0.028/10a的速率增长,显著改善区占总面积的39.63%。生长季,植被指数与气温、降水量、太阳辐射和土壤湿度均呈正相关,其中土壤湿度对其影响最为显著,在中南地区尤为突出。EVI对各气候因子响应的时滞效应在不同地区之间存在差异:六个区域EVI对气温的响应均不存在时滞效应;对太阳辐射响应的滞后期均为3个月;西北地区、西南地区EVI对降水量响应的滞后期分别为3个月、6个月,华东地区EVI对土壤湿度的响应滞后期为6个月,其余地区EVI对降水量和土壤湿度的响应均不存在时滞效应。整体上看,土壤湿度是影响生长季植被变化的主要因子。

摘要:草地物种多样性与气候密切相关,前人的研究主要集中在北方次生草地生态系统,而南方热带次生草地物种多样性与气候的关系尚不清楚。基于海南岛6个市县43个30 m×30 m热带次生草地样地的物种基本信息,分析海南岛主要热带次生草地植被物种组成与物种多样性指数,结合Worldclim数据库中提取的19个表征温度和降水的气候变量,探究物种多样性与气候因子的关系,揭示海南岛热带次生草地物种多样性的气候驱动因素。结果表明:海南岛热带次生草地物种丰富度与昼夜温差月均值(BIO2)、等温性(BIO3)和气温年较差(BIO7)显著正相关(P < 0.050);Simpson指数与年均气温(BIO1)、最冷月份最低温度(BIO6)和最冷季度平均温度(BIO11)显著负相关(P < 0.050);Shannon-Wiener指数与最冷月份最低温度(BIO6)显著负相关,与气温年较差(BIO7)显著正相关(P < 0.050);降水因子(BIO12、BIO13、BIO14、BIO15、BIO16、BIO17、BIO18、BIO19)与海南岛热带次生草地丰富度、Simpson指数和Shannon-Wiener指数均无显著相关关系(P > 0.050)。研究结果说明海南岛热带次生草地已经形成了对热带长期高温的气候适应性,当气温出现剧烈波动,或者出现极端低温条件下,热带草地的物种多样性将受到显著的影响。本研究结果可为探索热带次生草地物种多样性对气候的响应研究提供参考依据。

摘要:臭氧(O₃)已成为我国很多地区夏季首要的空气污染物,对农作物产量构成严重威胁。空气O₃浓度升高并一直持续不断,具有明显的间歇性。但O₃间歇性暴露对常见农作物产量的具体影响还尚不明确。利用开顶式静态箱,通过设置了3个O₃浓度(大气O₃,大气O₃+40 nmol/mol O₃和大气O₃+40 nmol/mol O₃)和5个不同间歇性暴露方式(连续暴露CE、暴露6d停止3d循环-6d3C、暴露6d停止6d循环-6d6C、暴露12d停止6d循环-12d6C和暴露12d停止12d循环-12d12C,对小麦和大豆的产量和生物量展开研究。结果表明:(1) O₃暴露剂量(AOT40)和相对作物产量之间存在显著的负线性相关,随着AOT40的增加,小麦和大豆相对产量线性下降;(2) 随着AOT40的增加,小麦和大豆的产量和各器官生物量呈现显著线性减少,但是其中小麦叶片和穗生物量未见显著下降。大豆叶生物和茎秆生物量虽然有增加的趋势,但没有达到显著水平(P=0.118);(3) 对于大豆,不同间歇性暴露方式下各器官生物量对于AOT40的响应并无显著差异,而小麦叶生物量对间歇性暴露方式12d12C的响应显著大于12d6C。综上,不同间歇期O₃暴露方式下小麦和大豆产量对AOT40的响应并无显著性差异,但是小麦叶片生物量存在响应差异说明小麦可能存在间歇期恢复。间歇性O₃暴露下的农作物和AOT40之间的生物量响应可能还与暴露的生育期、持续时间和顺序有关,将来需要进一步深入研究。

摘要:近年,由于过度放牧等对草地的不合理利用,使得草地生物量剧减,导致牧草质量下降,畜牧业减产等一系列问题,严重影响了当地生态和经济的可持续发展。研究结合草畜平衡理论,以鄂尔多斯市草地为研究对象,基于修正的CASA模型反演草地生物量,估算了草地产草量,并结合实际载畜量数据,利用草地载畜压力指数衡量了不同草地类型下的草畜平衡状况。结果表明:(1)全市多年平均产草量为648.8kg/hm²,且逐年产草量呈波动上升趋势,在空间上,呈东高西低的分布格局;在不同草地类型下,温性草原、温性草甸草原的产草量大于温性荒漠草原和温性荒漠的产草量;(2)全市草地长期处于超载状态且大部分地区载畜压力略有加剧。空间上东部温性草原、温性草甸草原载畜压力小于西部温性荒漠草原和温性荒漠;(3)草地载畜压力变化主要受降水和人为放牧的影响,干旱年份载畜压力较大。在2011年实行草原生态补助奖励机制后,草地得到一定程度的恢复,草地载畜压力变化较为稳定。

摘要:立木腐朽造成森林资源损失,森林质量下降,影响森林生态系统固碳能力,损害森林资源的经济效益,已成为当前森林资源保护与利用的重要课题和挑战。目前对导致立木腐朽以及腐朽立木的气候响应机制的了解仍然有限。揭示健康与腐朽立木的径向生长过程及其气候响应特征,可为森林生态系统固碳、立木健康评价及森林资源经营管理等提供参考。以川西贡嘎山峨眉冷杉(Abies fabri Craib)为对象,采用树木年轮生态学方法,分析了健康与腐朽峨眉冷杉立木的径向生长特征及其对气候要素的响应。结果表明:健康与腐朽冷杉立木的断面积增量(BAI)年表自1880年以来均呈显著增长趋势,不同时段(1880年至今以及最近10年)腐朽冷杉立木的径向生长速率均显著低于健康冷杉立木,说明生长速率较低的峨眉冷杉可能更易腐朽;健康和腐朽立木的径向生长速率均与温度、水分因子显著相关,腐朽立木的径向生长与生长季(5-10月)蒸汽压差(VPD)显著正相关,与10月降水量(Pr)以及生长季相对湿度(RH)显著负相关,而健康峨眉冷杉的径向生长与Pr、生长季VPD和RH均没有显著相关关系,表明生长季充足的水分条件对腐朽冷杉的径向生长存在负面影响。研究结果显示随着未来气候持续变暖,生长较为缓慢的峨眉冷杉可能更易发生腐朽,并且在水分条件的负面影响下腐朽立木的径向生长可能更加受到限制。研究揭示了贡嘎山健康和腐朽峨眉冷杉的径向生长过程及其气候响应特征,将有助于理解立木腐朽生态响应机制,为气候变化下天然林的生态保护和恢复及可持续经营提供科学依据。

摘要:为分析青藏高原东缘横断山区中部不同海拔云杉和冷杉径向生长对气候响应的差异,于甘孜州康定海拔3200m(低海拔)、3500m(中海拔)、4000m左右(高海拔,林线处)采集154棵云冷杉(丽江云杉和长苞冷杉)树轮样芯,对不同海拔不同树种建立年表并与各月气象数据进行相关分析。结果表明:低海拔云杉年表与前一年11月最高温显著正相关,低海拔冷杉年表与5月降水量显著正相关、与前一年10月至当年5月帕默尔干旱指数极显著正相关;中海拔云杉年表与前一年9月最高温显著正相关,中海拔冷杉年表与5月均温和最低温显著正相关;高海拔云杉年表与5月均温和最高温显著正相关、与前一年10月均温显著负相关,高海拔冷杉年表与1月均温和最高温显著正相关。结果说明低海拔云杉受气候变暖的影响较少,而低海拔冷杉受到冬春季干旱胁迫的严重抑制;温度是限制中高海拔云冷杉径向生长的主要因素。研究结果可为该区树木生长与气候关系和生态安全提供支持。

摘要:黄土高原是我国典型的气候变化敏感区和生态环境脆弱区,针对局部地区或流域尺度产水量及水源涵养量的研究大幅增加,然而定量评估气候变化和植被恢复下黄土高原整个区域水平的水源涵养功能时空变化的研究较为鲜见。以黄土高原为研究区,基于InVEST模型量化分析1982-2020年产水量及水源涵养功能的时空变化特征。结合皮尔逊相关分析和地理探测器方法,探讨了气候变化和植被恢复对水源涵养功能的影响。结果表明,1982-2020年黄土高原区水源涵养能力变化趋势稳定;1999年退耕还林工程实施后,年平均水源涵养总量相比2000年前增加了5%,且在空间上约66.7%的区域水源涵养能力有所提高,其中黄土丘陵沟壑区和黄土高原沟壑区的多年平均水源涵养能力增加显著,相较于2000年前分别提升了11.2%和18.4%。降水量的增加,潜在蒸发量的减少,均会导致水源涵养能力有所提高。植被覆盖度的增加,能够提高区域水源涵养能力。黄土高原大部分区域(约71.7%)叶面积指数(Leaf area index,LAI)与水源涵养能力呈正相关,其中黄土高原沟壑区和黄土丘陵沟壑区的相关性最强。影响水源涵养能力的因子解释程度排序为:降水量 > 潜在蒸发量 > LAI,降水量、潜在蒸发量和LAI双因子的交互作用对水源涵养能力的影响明显强于单一因子的影响,其中气候因素间的交互作用对水源涵养能力的影响程度最大,说明气候变化是黄土高原区水源涵养能力的主要影响因素。退耕还林工程的实施,显著增强了LAI和降水量对水源涵养能力的影响。退耕还林工程实施后,黄土高原水源涵养能力的提高主要受降水量的增加影响。建议将LAI控制在合理范围,保持植被的适度恢复,提高流域生态系统的水源涵养能力。研究结果可为制定区域生态恢复政策,提高水资源可持续利用与水源涵养能力,并保护生态系统功能提供重要理论依据。

摘要:城市绿地中部分植物产生的气传花粉具有致敏性,可引发城市居民的花粉过敏症,因而城市绿地成为城市花粉致敏问题的主要来源和研究区域。随着城市化进程的推进,花粉过敏症越来越普遍,且存在长期致敏隐患,成为一个广受关注的城市居民健康问题。基于20世纪以来的花粉致敏研究热点和发展趋势,综述了城市绿地致敏花粉的监测、花粉致敏性的评价方法、花粉致敏的影响因素,以及花粉致敏风险预测。针对花粉致敏现象的成因、地区差异、危害与风险等分析评价不明朗,以及研究主题之间联系性不强等问题,系统归纳了致敏花粉的采集方法、种类与时空分布规律,阐明了评价花粉致敏性的各类方法与适用性条件,分析了影响花粉致敏的城市生态因子,提出了花粉致敏风险预警与防范措施,并指出了未来的发展方向。可为缓解花粉致敏问题提供研判基础、为防控致敏风险提供优化方案、为建立花粉致敏研究体系提供科学依据,进而降低花粉致敏对城市宜居性带来的不良影响。

摘要:绿视率是刻画城市绿地空间分布特征的一个关键指标,且其与居民的视觉感知和实际感受紧密相连,因此可作为链接绿地生态系统服务与人类福祉的一个重要指标,是发展以人为本的高品质城市绿地的重要抓手。发展高效、准确量化绿视率的技术方法可为城市绿地科学研究、规划与管理提供重要支撑。遥感和地面观测技术的快速发展推动了城市植被研究由二维向三维方向拓展,但数据的可得性和易用性限制了绿视率研究的发展,开展科学的、可操作的绿视率量化工作仍需技术方法上的创新。在对绿视率测度方法综述的基础上,重点对最常用的两种方法--基于照片和基于场景量化绿视率进行了综述,从数据获取性、空间覆盖度、数据真实度、操作难度和结果精确度五个方面综合分析与对比分析了两种方法的优缺点。未来绿视率量化方法研究需要多学科深度交叉共同探索人与绿地环境交互机制,构建城市多尺度绿视率量化方案、关注多源数据耦合建模、控制模型训练与使用成本、构建方法评价体系等。绿视率是典型的人与绿地环境的交互过程,地理信息科学应在吸纳计算机视觉计算方法的基础上,将空间异质性、尺度、距离衰减等地理空间效应模式融入分析中,提升模型的合理性和结果的可用性,以期从方法与应用两个方面推动绿视率研究的发展。

摘要:双碳背景下光伏产业发展潜力巨大,未来或将占能源装机总量的40%。大规模光伏电站必然对当地生态系统产生复杂影响,更突显了探究光伏电站发展与生态保护之间平衡关系的重要性。基于文献综述的方法,提出"微观局地-宏观区域-全球尺度"的光伏电站多尺度生态影响路径和概念框架,梳理了光伏在全生命周期不同环节的外部性生态环境影响,其负外部性以光伏组件生产和报废环节的环境污染、资源浪费问题为主,正外部性,表现在其在运营期间各项生态功能的提升、及在全球变化减缓方面的贡献。综述了各尺度所关注的研究方向和主要评估指标:在局地微观尺度,光伏电站主要影响地表温度、空气湿度和局地风速、土壤和植被等要素和指标;在宏观区域尺度,更多研究光伏电站对区域生态系统服务、对生态和经济效益的影响和改变,以及光伏与区域生态保护修复协同发展的潜在方向;在全球尺度重点关注对气候、生物多样性等全球性问题的作用;并探讨了不同多尺度下生态影响和效应的关联关系。研究可以为光伏电站和区域生态的协同发展提供理论依据。

摘要:生态产品是新时期"两山"转化的重要载体和推进生态文明建设的有效抓手。借助Citespace软件对1992-2024年我国生态产品研究现状及热点演变进行计量分析和系统梳理,试图构建生态产品研究知识框架。研究表明,国内生态产品研究发文数量呈显著增长趋势,大体经历了萌芽起步、稳步发展、快速增长3个阶段。研究热点从早期关注生态设计产品、生态旅游等生态产品的狭义范畴,逐步拓展至生态文明、生态补偿、生态价值核算以及生态产品价值实现机制与路径等前沿领域。结合关键词共现知识图谱分析和主题内容归纳,构建了包含"本体-价值-实践"3个维度的生态产品研究知识体系框架,本体维度研究内容主要涵盖生态产品的概念内涵、分类体系、属性特征、供给方式等;价值维度研究重点围绕生态产品价值核算和价值实现机制两大核心议题展开;实践维度聚焦于生态产品价值实现模式及其与乡村振兴、共同富裕、"两山"转化、"碳达峰碳中和"等国家战略的内在关联和作用路径。现阶段我国生态产品研究仍面临着理论、方法、数据、实践应用等限制,未来需进一步厘清生态产品基本概念,完善生态价值核算体系,加强生态产品作用机理研究,夯实生态产品学科基础。

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