摘要:

摘要:城市生态学研究通常需要明确的城市边界,但现有研究中使用不同像元大小的遥感影像划分城市边界,缺乏统一的城市制图单元,导致不同遥感数据源量化的城市边界缺乏可比性,限制了城市生态环境的分析与对比。因此,提出一种基于城市路网斑块的建成区提取方法,通过统一制图单元提升城市边界提取结果的可比性。该方法基于路网和高分辨率影像分割出路网斑块,结合多源遥感影像的信息提取城市建成区。结果表明,新方法显著修正了建成区提取结果的破碎化、边缘锯齿化和形状不规则问题,可有效避免因数据源不同导致的不可比性。此外,新方法能够将建成区提取的总体精度提升2%—4%。基于路网单元的建成区提取方法能够更加准确和标准化地提取城市边界,为城市生态学研究提供了技术支撑。

摘要:在碳中和、碳达峰时代背景下,提高城市碳排放效率对于推进低碳城市建设与发展具有重要实践意义。城市紧凑度因其形态、结构、功能维度与碳排放效率密切相关,深入论证城市紧凑度能否提高碳排放效率并探究其空间溢出特征具有重要理论价值。基于中国277个地级市面板数据,利用赫芬达尔指数和超效率SBM模型,分别测算了地级市的城市紧凑度和碳排放效率,分析了二者空间演变趋势和关联特征,以及城市紧凑度对碳排放效率的空间溢出效应。结果表明:①各城市的城市紧凑度呈现多中心结构格局,总体表现为南高北低的分异特征,极高值区位于我国主要城市群的核心城市。②根据动态SDM模型估计,城市紧凑度在地理距离相近的地区存在显著正向的空间溢出、时间惯性和时空季风效应,总体碳排放效率平稳提升,城市紧凑度的调节会导致跨地区碳排放效率的上下波动。③效应分解结果表明,多中心结构显著提高了城市碳排放效率,但对周边城市产生负空间溢出效应,降低了周边城市碳排放效率。在空间异质性下,东部83个城市存在着“过度多中心化”,使得城市紧凑度对当地碳排放效率的影响“由促转抑”。④建议政策制定要注重有序建立多中心的空间结构,进一步提高能源效益;推动市场一体化,消除市场壁垒以促进要素自由流动;加强交通基础设施建设,降低城际交通成本,促进多中心空间结构对能源效率发挥更积极的作用。

摘要:研究城市热岛强度和城乡植被覆盖度的时空变化格局,探究城乡植被覆盖对城市热岛效应的影响,是制定基于自然途径缓解城市热岛效应的重要基础。利用MOD11A2地表温度(LST)产品和MOD13A2增强植被指数(EVI)产品,结合Mann-Kendall非参数检验、Theil-Sen斜率估计探究2001—2021年中国311个城市热岛强度和城乡植被覆盖度的时空变化格局,运用Spearman相关分析和线性回归分析探究城市热岛强度(SUHII)和城乡植被覆盖度差值(ΔEVI)的关系。结果表明:(1)夏季白天和夜间城市热岛强度分别以0.05 ℃/a和0.02 ℃/a的速率显著增长(slope>0,P < 0.05);(2)城市建成区和乡村地区夏季EVI分别以0.0006/a和0.0027/a的速率显著增长(slope>0,P < 0.05),城市建成区EVI增长速率小于乡村地区;(3)夏季白天城市热岛强度随着城乡植被覆盖度差值(ΔEVI)的降低而增强,速率为0.48 ℃/ΔEVI,在全国范围内,城乡植被覆盖度差值(ΔEVI)可解释城市热岛强度变化的34%。(4)中国城市热岛主要增强模式为城市建成区地表温度增长速率快于乡村地区,在这些城市中,56.16%的城市ΔEVI变化模式为EVI_urban下降而EVI_rural上升,40.41%的城市ΔEVI变化模式为EVI_urban和EVI_rural均上升。2001—2021年,尽管中国城乡植被覆盖均呈显著增加趋势,但夏季城市昼夜热岛强度均显著增强。因此,在城市化不断演进与气候变化加剧叠加的背景下,加大城乡植被建设力度,特别是扩大城市建成区森林植被面积、增加城市绿量,缩小城乡植被的差异可以有效缓解城市热岛效应。

摘要:大量研究显示随着城市发展,城市热岛效应加剧。随着新型城镇化战略的实施,城市群逐渐成为我国城市化进程的主体形态。城市群发展,是否会引起区域热环境的改变,加剧城市热岛效应？城市群发展如何影响区域热岛的空间格局演变？这些问题关系城市群的可持续发展,亟需得到科学的解答。研究选择京津冀、长三角、长株潭和珠三角四个城市群为研究对象,基于2000—2020年夏季地表温度数据,提取城市群区域热岛斑块,进而探究区域热岛空间格局特征及其变化规律,并分析其与城市群不透水面占比的定量关系。研究发现:(1)2000—2020年,各城市群不透水面快速增加,城市群区域热岛面积显著上升。(2)区域热岛空间格局变化显著,其中京津冀、珠三角城市群区域热岛呈现集聚特征,表现为热岛斑块的平均斑块面积增加、平均最近距离减小;而长三角城市群、长株潭城市群则表现为热岛斑块的平均斑块面积增加,但平均最近距离也增加。(3)随着城市群发展,四个城市群区域热岛斑块连通性水平均显著上升。但城市群各城区间温度相似性水平变化存在差异。其中,随着长三角和长株潭城市群的发展,起初各城市间温度相似性水平快速上升,当城市群不透水面占比分别达到20%、4%时,各城区间温度相似性逐渐趋于稳定。研究对于深入理解城市群发展对区域热环境的影响具有重要意义,可为城市群热环境问题协同治理与缓解、区域的可持续发展提供科学依据。

摘要:协调生态网络格局与城镇网络格局是实现城市群区域可持续发展的重要课题。湾区城市群因其独特的地理优势和经济活力成为区域发展的核心单元,但其生态与城镇发展的协同问题日益凸显。以粤港澳大湾区城市群为例,通过综合运用形态空间格局分析、景观格局指数、最小累积阻力模型等方法确定生态源地和经济社会源地,识别生态廊道和交通廊道,构建湾区城市群区域的生态与城镇双网络格局,探讨双网络格局空间关系与干扰情况,最后提出湾区城市群跨区域生态协同的建议。结果表明:(1)提取生态源地30个,总面积21205.0 km²,经济社会源地422个,总面积7629.35 km²,生态廊道、交通廊道总面积分别为8506.98 km²和4562.11 km²,共同构成了外环形生态屏障和城镇发展内循环网络;(2)生态关键点1011个、生态干扰点7527个,对其进行针对性修复和保护可显著改善生态连通性;(3)识别研究区具有源地协同、流域协同和滨海协同等三种生态协同类型,并提出了构建城市群跨区域生态协同模式框架。

摘要:城市致敏花粉是伴随城市生态建设引种高致敏花粉植物产生的新兴且日益严重的城市生态问题之一。针对该问题,开展高致敏植物的位置与花期识别,并基于此评估其花粉对城市居民的潜在暴露风险,有助于花粉过敏人群合理规划行程和户外活动时间。因此,以高度城市化、人口密集的北京五环为研究区,以数量多、分布密度高、花粉量大和因人为种植引入的松、柏类为典型案例,探讨其空间分布和花粉释放时间。并基于此,揭示其过敏风险的时空格局特征,进而阐明城市空间格局与致敏植被栽种之间的关系,加深致敏植物对城市环境变化的响应和适应策略的理解。研究结果表明:①城市发展程度和不同的城市功能区对致敏植被的分布影响显著,城市化程度越高的地方松、柏类植被的栽种会相对较少,住宅区、科教文化区、历史文化遗产保护区等功能区(四季青乡、海淀乡、天坛等27个街道)松、柏类植被密度高,而农业、工业等功能区(老庄子乡、黄村镇等17个街道)松、柏类植被密度低;②城市致敏植物的花期时间差异展现了植物个体对城市环境的响应与适应的多样性;2019—2022年松、柏类植物开始提前开花,该适应策略有助于致敏植物在城市环境中生存和繁衍;③松柏致敏花粉的潜在暴露风险等级随着致敏植物对城市的适应而改变;但城区内大部分街道都是低风险区域(93个),其次是中低风险区域(15个)>中高风险区域(5个),以及少部分的高风险区域(4个)和中等风险区域(1个)。基于典型致敏植物空间分布格局及物候特征分析可将城市绿地的花粉致敏暴露与人群健康相耦合,为城市绿化建设的优化和致敏花粉缓解提供科学证据,并为未来的城市绿地规划与建设提供实证参考。

摘要:城市热岛和洪涝灾害为城市不可忽视的最常见的生态问题。研究从生态系统服务角度,开展武汉市温度调节与洪水调节服务的捆绑关系及管理分区研究。运用InVEST模型、地表温度反演和SCS-CN模型量化温度调节与洪水调节服务的供需,以供需比测算供需匹配度,通过Pearson相关系数与Moran指数分析供需的权衡/协同关系,基于供需的权衡/协同结果划分生态系统管理分区。结果显示:2000—2020年武汉市洪水调节与温度调节服务供不应求区域均由中心城区向外扩张。整体上,2000—2020年洪水调节和温度调节服务的供需,均表现为不同程度的协同关系。局部上,武汉市中心城区供需的协同范围向外扩张,权衡范围向外转移。在供需匹配和权衡协同效应的基础上,武汉市被划分为6个生态系统管理分区。研究可以提高对温度调节与洪水调节服务关系的认识,对缓解城市热岛与洪涝灾害具有理论指导意义。

摘要:随着健康议题在国家、社会及个体层面的日益凸显,空间要素对健康的影响机制成为跨学科研究焦点。探究城市密度、绿地空间暴露与健康之间的深层联系,不仅关乎个人身心健康、社会健康的提升,更是整合、协调空间要素的关键所在。研究旨在探讨城市密度、绿地空间暴露、健康三者之间的关系,揭示这些因素对城市现代化进程的意义。梳理归纳(1)绿地空间暴露的发展、量化评估方法以及城市密度的研究历程、关键研究成果和突现热点;(2)城市密度不同研究阶段与健康的交互关系,并从动态与静态两个层面,系统地梳理了绿地空间暴露与健康的相互作用机制;(3)高密度城市环境中绿地空间暴露的主被动关系状态、机制与未来发展方向,揭示了城市绿地空间之间的“竞合关系”。强调了在高密度城市规划和空间治理中充分考虑绿地空间的整体性、重要性,以促进居民的整体福祉和社会的可持续发展,以期为构建更加宜居、健康的城市环境提供科学依据。

摘要:城市绿地是城市生态系统的重要组成部分,其暴露及平等性日益受到重视。暴露不平等现象不仅存在于增长城市,也出现在经历人口和绿地重构的收缩城市。研究探讨增长和收缩城市建成区内绿地暴露差异,基于归一化植被指数和人口规模数据,采用人口加权城市绿地暴露模型对长江中游城市群的城市绿地暴露进行测度,并使用基尼系数度量不平等程度,进一步明确其空间分布特征。结果显示:(1)城市绿地覆盖均值仅为0.35,属低覆盖水平;收缩城市绿地覆盖(均值0.355)略优于增长城市(均值0.344)。(2)不平等方面,城市绿地暴露基尼系数(基尼系数均值为0.497)远超警戒线,约24%的城市表现为极端的不平等;收缩城市不平等性(均值0.468)显著优于增长城市(均值0.544)。收缩城市具有较优的绿地暴露水平和城市绿地暴露平等性,为不同城市发展模式的差异化发展方向提供了科学指导。

摘要:作为城市系统的一部分,城市绿地与系统整体间存在着复杂的相互作用。现有城市绿地研究大多只关注绿地本身,较少关注其在更宏观城市体系系统中的规律,对包括规模、质量和分布的绿地多维特征与数量、年龄、性别的社会人口构成之间的潜在非线性时空演化关系鲜有涉足。从复杂系统视角出发,基于城市标度律理论,使用2000—2020年的多源遥感和人口数据面向中国城市绿地与人口间的多维标度关系演化开展了特征计算,进一步考虑规模效应识别了城市绿地效能的时空模式。结果显示:20年间中国城市绿地与人口总体呈现长期稳健的次线性标度关系,体现了规模经济效应。绿地标度因子从0.497稳步上升至0.614,但仍远低于0.85的理论值,反映了城区绿地供应规模的普遍不足,尤其是对于60岁以上的老年人群。不同绿地质量的城市之间存在着显著的标度特征差异,与城市标度律理论的假设有所悖离,其中,绿地覆盖率最高的城市的规模效应最为显著,而中高绿地生物量城市的标度特征演化逐渐趋同。考虑规模效应影响后,全国整体的城市绿地效能表现出稳步提升的态势,同时呈现显著的聚类分布格局:尤其是从华北平原至长江三角洲区域,绿地效能日益显现出“高-高”聚集模式。研究证实了城市绿地演化过程中普遍存在的次线性规模经济效应,以及不同人群、不同城市之间的规模经济和局地表现的时空差异。在老龄化和城镇化深入的当下,研究能为更好地满足不同规模和人口结构城市的绿地规划建设提供决策依据,助力城市可持续发展目标的实现。

摘要:城市绿地与居民的身心健康密切相关,但快速城镇化使得城市绿地暴露空间格局发生了显著变化。随着社会经济发展,城镇化含义已经从单维的人口指标转变为了人口、经济、土地、社会和生态等多维的丰富内涵。虽然当前一些研究重点关注了城市绿地暴露的测度方法、时空特征和影响因素,但是从多维城镇化视角出发探索城镇化对城市绿地时空暴露的影响机制仍有待进一步探索。因此,研究以长江经济带为例,采用人口加权绿地暴露指标分析了城市绿地暴露时空特征,在构建多维城镇化指标的基础上运用地理探测器和地理加权回归模型识别影响绿地暴露时空差异的主导因子及其影响的时空异质性,并进一步分析其影响机制。研究结果表明:(1)长江经济带城市绿地暴露水平呈现“先增加,后下降”的趋势,整体上绿地暴露水平有所改善。但绿地暴露水平空间差异明显:中游地区>上游地区>下游地区;城镇化水平发展缓慢和绿地资源丰富的城市,其绿地暴露水平往往较大。(2)2005—2018年间,绿地覆盖率、PM_2.5、建成区面积、地区生产总值和高程一直是城市绿地暴露时空差异的主导因子;绿地覆盖率与其他因子之间的协同作用对城市绿地暴露的影响明显强于其单独作用;建成区面积、地区生产总值与其他因子之间的协同作用也随着时间发展而逐渐增强。(3)各主导因子的影响存在明显的时空异质性。整体上,绿地覆盖率对绿地暴露具有稳定的正向影响。随着年份的增加,经济发展对绿地暴露的负向影响逐渐覆盖所有城市,而生态环境的改善和城市扩张规模对绿地暴露的正向影响逐渐突显。研究深入解析了城镇化要素对城市绿地暴露时空格局的影响作用,研究结果对城市绿地空间优化布局、协调多维城镇化发展以改善人居环境具有重要的意义。

摘要:城市热岛效应与高密度、高强度发展的中心城区建成环境为城市绿色基础设施建设和健康发展带来了新的挑战,提出了新的要求。屋顶绿化不额外占用建设用地,成为改善城市热环境的重要战略措施之一。针对当前屋顶绿化降温模拟与实际规划建设过程关联性较低、街区降温特征分析维度不深入的问题,基于建设规模、建设时序、建设类型三个影响要素,实现了从基于抽象实验思维构建屋顶绿化降温效应理想情景到基于规划建设决策视角构建实际情景的方法转变。并从城市街区的整体到局部,运用ENVI-met多视角审察不同情景中屋顶绿化在高密度城市街区的降温效应量化特征。研究结果表明:(1)屋顶绿化降温强度随建设规模的增加呈分段线性增长,相同规模裙房建设屋顶绿化的降温效应要远高于公共建筑和商业建筑。(2)在热环境改善更急迫的区域建设屋顶绿化可以局部降温,但从整体上看并未获得更高的降温收益;当新建屋顶绿化位置相近时,表现出明显的降温效应增长放缓的现象;(3)同高度下屋顶绿化的降温强度随与屋顶绿化边界距离的增加而总体呈现指数型函数的衰减特征,平行于主导风向的降温强度衰减速率要明显慢于垂直于主导风向;(4)密集型屋顶绿化在研究区网格的平均降温强度为粗放型屋顶绿化的4.69倍。基于上述降温模拟结果提出针对性的规划策略,为高密度街区屋顶绿化的建设实践提供科学依据,进而改善高密度街区热环境,促进城市居民之健康福祉,推动高密度城市街区的健康转型。

摘要:城市热环境问题降低了居民的生活质量,城市绿地能够有效改善城市热环境问题。然而在精细尺度下,不同景观结构绿地的降温能力及昼夜差异仍有待深入研究。基于土地利用、植被覆盖、地面高程、人为热排放和气象数据等,利用UrbClim模型模拟了夏季高温日北京城区高分辨率逐小时气温,解析了精细尺度下城市绿地的景观结构特征,揭示了不同结构绿地昼夜降温效果的差异规律。结果显示:北京城区内部的城市热岛由一个主热岛和分散在周围的多个小热岛组成,北部气温较高、东南部气温较低,白天的最高气温范围是30.7—34.2℃,夜间最低气温范围是26.0—31.7℃。绿地景观结构显著影响气温的空间格局和波动变化,高覆盖绿地夜间降温效果减弱,并能减小每日的气温波动程度,尤其是当绿地超过80%时效果最显著。面状、聚集斑块绿地气温稳定性要强于线状、零散斑块绿地。植被类型对昼夜气温调节作用不同,白天乔木灌木降温效果比草地更显著,而夜间乔木保温作用明显。此外,在一天最热的时刻,绿地百分比高、斑块为面状且聚集、植被类型为乔木的绿地在白天的降温效果最佳,而在夜间最冷的时刻,这种绿地减缓了白天热量的消散,保温效果显著。研究可为相关部门开展城市规划工作和城市热环境改善等方面的决策和管理提供科学依据。

摘要:城市绿地作为重要的自然资源和环境要素,对居民的健康具有深远的影响。将城市绿地数据与中国家庭追踪调查数据进行匹配,构建定序响应模型与调节效应模型进行回归分析。在此基础上,定量探讨了城市绿地对居民健康的影响效应,并考察社会经济地位的调节效应在其中引起的健康不平等问题,进一步引入绿地投入指标作为探讨绿地公平性的突破口。结果表明:(1)基准回归发现,城市绿地与居民健康水平呈显著的正相关关系(β=0.0151,P < 0.01),分区域分析发现,东部地区的绿地健康促进效果远高于中西部;(2)调节效应分析发现,绿地与居民健康关系中,社会经济地位具有正向调节作用(β=0.0215,P < 0.01),调节效应占比为42%;(3)异质性分析发现,城市绿地与居民健康效益在不同收入和不同社会地位群体之间存在差异。收入和社会地位不利群体在绿地对健康的影响过程中获益较少,这造成了我国绿地环境福利不公平现状;(4)绿化投入分析发现,增大绿化投入力度可有效促进居民的健康,并且高绿化投入下才能有效提升绿地对经济弱势群体的健康效益。因此,建议政府应加强绿化投入力度,为经济地位弱势群体提供更多社会环境福利保障,使绿地“共建共享”,实现“全民健康”的宏伟愿景。

摘要:城郊农田的绿色基础设施(Green Infrastructuration,GI)化开发有助于挖掘其潜在的生态系统调节与文化服务价值,缓解城市绿地供给不足并提高绿地暴露。研究选取西安、北京、广州和上海四个典型城市,基于城市建成区边界,以1km、5km、15km的缓冲距离向外划定近郊、中郊和远郊三个圈层,系统分析了各圈层城郊农田的自然地理和社会经济特征,以及不同圈层的GI化现状,构建了城郊农田GI化潜力评价体系,并量化了可GI化农田对城市绿地可得性的提升程度。研究结果显示:(1)当前的GI化运营模式因城市和圈层不同而有所差异,服务类别主要集中在体育休闲和餐饮服务;(2)四个城市的可GI化农田数量和占比差异显著,西安市城郊农田具有较高的GI化潜力,且圈层间差异较小;北京市的可GI化农田整体占比较低,主要集中在近郊圈层;广州市农田面积稀少,但可GI化农田占比较高;上海市拥有较大规模的可GI化农田,且圈层间分布均衡;(3)近郊和中郊圈层农田的GI化潜力被严重低估,未来应结合基于自然的解决方案(NbS)准则及自评估工具合理引导农田的适地适度开发与多功能运营,在保障农田生产功能的基础上提升生态系统服务水平,最终促进城乡可持续发展。

摘要:探究黄土高原刺槐人工林土壤有机质含量变化的主要影响因子和响应关系,为研究刺槐林土壤碳汇功能提供科学依据。从1994—2022年发表的136篇有关黄土高原刺槐人工林土壤有机质含量的国内外期刊和学位论文中收集了共330块样地数据,利用外包线法及地理探测器法分析主要因子对土壤有机质含量的影响。外包线分析表明:黄土高原刺槐人工林土壤有机质含量受到多个因子的非线性影响,随海拔高度、年均气温和林龄增加均呈先增后减的变化,随土层深度增加呈先快速降低后缓慢降低,随年均降水量增大呈先快速增加后逐渐缓慢增加,随坡度增加呈线性降低。地理探测器模型分析表明:对土壤有机质含量变化的单因子贡献率依次为:海拔高度>年均降水>年均气温>土层深度>林龄>坡度,任何两个因子间交互作用的土壤有机质含量变化解释力均大于单一因子的解释力,其中海拔高度与土层深度的交互作用增加效应最大。综合来看,黄土高原刺槐人工林土壤有机质含量受到多个因子的非线性影响,其中区域环境因子(海拔高度、年均降水、年均气温)的影响大于局地因子(土层深度、林龄、坡度)的影响,需要考虑主要影响因子间的交互作用。

摘要:为进一步促进雷竹林固碳培肥,于2019年通过野外试验研究生物质炭配施氮肥对土壤养分含量、碳氮转化酶活性和微生物碳氮利用效率的影响。试验设置3个生物质炭梯度B0、B1、B2,分别为0、10、30 t/hm²,3个氮肥梯度N0、N1、N2,分别为0、0.5、1 t/hm²,共计9种处理(B0N0、B0N1、B0N2、B1N0、B1N1、B1N2、B2N0、B2N1、B2N2)。结果表明:生物质炭和氮肥配施明显提升土壤有机碳、总氮、铵态氮含量,除土壤速效磷外,总体上B2N1和B1N1处理下土壤有机碳和土壤养分含量最高。微生物生物量碳、氮含量和β-葡糖苷酶活性在B2N1处理达到最高,较B0N0处理显著增加65.1%、293.1%和59.6%。微生物生物量磷含量、N-乙酰氨基葡糖苷酶和亮氨酸氨基肽酶活性在B2N2处理最高,较B0N0处理显著增加193.3%、119.6%和64.0%。土壤微生物碳利用效率(CUE)和土壤总氮、有机碳、硝态氮、铵态氮、速效磷及微生物生物量碳氮显著正相关(P < 0.01),其中土壤有机碳、微生物生物量碳、硝态氮对CUE的解释率最高。土壤微生物氮利用效率(NUE)和土壤微生物生物量氮显著负相关(P < 0.01),其中土壤微生物生物量氮、有机碳和铵态氮对NUE的解释率最高。总体上,生物质炭配施氮肥下CUE增加、NUE降低,说明雷竹林土壤微生物对碳的固存增加,对氮的矿化增强。因此,配施生物质炭可作为固碳培肥和地力提升的潜在措施,但生物质炭与氮肥配施对土壤微生物群落的长期影响尚不明确,仍需进一步研究。

摘要:研究围封禁牧、恢复放牧与持续放牧对若尔盖高寒湿地土壤细菌群落影响,有助于揭示自然恢复过程中高寒湿地土壤微生物群落变化规律。选取若尔盖湿地国家级自然保护区围封禁牧3年(NG3)、5年(NG5)和解禁后第1年(RG)的样地,以持续放牧干扰(G)为对照,分析围封禁牧与恢复放牧对土壤细菌群落组成、多样性与生态网络特征的影响。研究结果显示,围封禁牧和恢复放牧均显著改变了土壤细菌群落全部类群(WT)、丰富类群(AT)和稀有类群(RT)的α多样性,且NG3土壤细菌多样性最丰富,但NG5、RG与G之间土壤细菌多样性差异不显著(P > 0.05)。土壤细菌群落以放线菌门(Actinobacteriota,27.06%)、变形菌门(Proteobacteria,18.74%)、酸杆菌门(Acidobacteriota,17.62%)、绿弯菌门(Chloroflexi,10.18%)和厚壁菌门(Firmicutes,5.02%)为研究区域优势菌门,除了变形菌门,其他菌门在围封禁牧与恢复放牧过程中丰度发生显著变化(P < 0.05)。围封禁牧显著改变了土壤细菌群落组成,但NG5和RG之间仅AT存在显著差异性(P < 0.05),表明AT对恢复放牧更加敏感。共现网络分析发现,围封禁牧增加了共现网络的复杂度和模块化指数,表明禁牧提高了土壤细菌群落的稳定性;禁牧增加了共现网络中与RT相连边的比例,并且网络关键节点中以RT为主,表明禁牧使土壤细菌群落形成了以RT为主的互作模式。Mental检验结果显示,土壤有机质、土壤全氮和土壤含水量与土壤细菌WT、AT和和RT的组成存在显著相关性(P < 0.05)。研究表明围封禁牧有利于土壤细菌群落的稳定;丰富细菌类群群落结构对围封禁牧和放牧的敏感性,可作为放牧的生物指示指标;围封禁牧以及恢复放牧主要通过土壤理化性质对土壤细菌群落产生影响。

摘要:贺兰山是我国干旱半干旱地区的典型森林生态系统,为了解土壤团聚体稳定性及有机碳组分变化特征随海拔变化的机制,选择贺兰山1300-2700 m范围内的7种典型植被类型,分析不同海拔土壤理化性质、团聚体分布特征及其稳定性、不同粒级团聚体有机碳组分的变化机制,通过相关性热图分析和冗余分析,揭示影响团聚体有机碳变化的驱动因素。结果表明:随着海拔的上升贺兰山水稳性团聚体主要以大团聚体为主(＞0.25 mm),大团聚体的含量和团聚体稳定性随海拔上升呈现先增后减的趋势,2249 m的山杨×油松混交处达到最大值。不同海拔各粒级团聚体土壤有机碳含量随着海拔上升逐渐增加,总体上大团聚体内有机碳高于微团聚体内有机碳含量。团聚体有机碳氧化组分各粒级中有机碳含量随着海拔上升逐渐增多,有机碳含量主要储藏在大团聚体内,在2617 m的高山草甸处达到最大值;中高海拔(1968—2617 m)有机碳氧化稳定性显著低于低海拔(1380—1650 m)地区,且大团聚体比微团聚体和粉黏粒中的有机碳容易氧化分解。相关分析表明,土壤有机碳、海拔和全氮是影响有机碳氧化稳定性组分的主要影响因子,各组分因子之间相互制约。冗余分析表明,土壤理化性质及团聚体稳定性系数对有机碳氧化组分的贡献率为62.25%和21.60%。结果揭示了贺兰山不同海拔团聚体稳定性及有机碳组分特征的影响因素,对深入探讨贺兰山有机碳的储存具有重要意义。

摘要:土壤微生物残体碳在有机碳(SOC)形成过程中具有重要作用。为了量化评估不同菌根类型森林土壤微生物残体碳对SOC的贡献,对80篇已发表的文献进行了Meta分析,明确了丛枝菌根(AM)和外生菌根(EM)树种占优势的森林土壤细菌和真菌残体碳含量及其在SOC中的占比差异。结果表明,EM森林表层土壤微生物、真菌、细菌残体碳含量及其对SOC的贡献均显著高于AM森林;而EM和AM森林底层土壤中三者含量及其占SOC比例差异均不显著。两种森林表层土壤微生物残体碳含量均显著高于底层土壤,且表层土壤真菌残体碳含量均显著高于细菌残体碳含量。在表层土壤中,EM森林土壤微生物残体碳含量变化范围为0.08—89.17 g/kg,其中,真菌和细菌残体碳平均含量分别为12.75 g/kg和3.98 g/kg,对SOC的平均贡献分别为27.78%和10.68%;AM森林土壤微生物残体碳含量变化范围为0.54—71.64 g/kg,其中,真菌和细菌残体碳平均含量为6.42 g/kg和2.31 g/kg,占SOC比例分别为22.65%和8.84%。环境因子调控着土壤微生物残体碳的积累,SOC、总氮(TN)和年平均温度(MAT)是影响AM和EM森林土壤微生物残体碳的重要因素,EM森林中较高的SOC和TN含量及较低的MAT有利于微生物残体碳的积累,而AM森林中较高的pH和MAT促进了微生物残体的分解。

摘要:山区植被恢复能有效控制水土流失,但随树种恢复年限增加和极端降雨事件频发,森林土壤水分运移规律发生改变。研究不同林龄树种土壤水分对次降雨的响应规律,对山区植被建设和提升森林生态系统水源调蓄功能具有重要意义。选取白洋淀上游山区崇陵流域内两种典型人工侧柏林(90 a成熟林和60 a中龄林)为研究对象,于2021年(极端丰水年)和2022年(平水年)降雨集中时段实时监测了林地土壤层(0—100 cm)水分动态变化过程,研究侧柏人工林土壤水分运移过程对不同降雨事件的响应规律。结果表明:(1)成熟林和中龄林土壤水分对降雨的总响应次数均随土层加深而减小,在10 cm处最大,分别为31次和34次。土壤水分峰值与峰值雨强的时间差随土层加深而增大,在100 cm处最大,分别为82 h和42 h。(2)降水入渗过程中不同林龄侧柏地的湿润锋运移速率(V_wf)和土壤含水量最大增幅(Δθ_max)差异明显。成熟林V_wf和Δθ_max随土壤深度增加而减小,而中龄林在50 cm以下土层湿润锋运移速率明显加快(深层比浅层快6.9 cm/h),土壤含水量最大增幅变大(深层比浅层增幅大0.021 m³/m³),且均大于成熟林(分别大出3.3 cm/h和0.037 m³/m³)。中龄侧柏林需要较小的降雨量(18.8 mm)即能入渗至100 cm土层,且入渗过程中优先流发生频繁。(3)次降雨事件下中龄侧柏林0-100 cm土壤储水量(W)增量显著大于成熟侧柏林,2021年和2022年研究时段内降雨使中龄侧柏林W最大分别增加291 mm和234 mm,使成熟侧柏林最大增加199 mm和167 mm。(4)降雨量和峰值雨强与响应次数、响应最大深度、土壤含水量最大增幅和湿润锋运移速率均呈显著正相关关系(P < 0.05),是影响土壤水分动态响应过程的主控因素。研究可为气候变化下白洋淀上游流域水土保持、洪涝灾害防御和森林生态系统可持续发展提供科学依据。

摘要:线虫是经典的土壤健康指示生物。研究选取黄土高原刺槐人工林,探究去除与添加刺槐凋落物对土壤线虫群落结构及代谢足迹的影响,旨在为西北地区人工林的可持续管理提供科学依据。结果表明:凋落物输入显著改变了线虫丰度、生态指数和代谢足迹。与对照相比,三倍凋落物处理下线虫丰度显著提高了76.25%,线虫丰富度指数显著降低了27.11% (P ＜ 0.05)。随着凋落物输入的增加,成熟度指数、瓦斯乐斯卡指数、线虫复合代谢足迹和食真菌线虫代谢足迹显著提高,而植物寄生线虫相对丰度、植物寄生线虫指数显著降低 (P ＜ 0.05)。冗余分析表明,微生物生物量碳、速效氮、可溶性有机碳是影响线虫群落的重要环境因子。研究表明刺槐凋落物的大量输入使线虫食物资源单一化,降低了线虫的物种多样性。然而,凋落物输入为线虫提供了充足的有机质资源及适宜的土壤生境,利于线虫丰度增加及代谢活性的提升,同时通过抑制植物寄生线虫生长繁殖,削弱了植物寄生线虫对生态系统的侵害强度,利于土壤健康。

摘要:土壤抗侵蚀能力是反映土壤质量的重要指标,探明典型黑土区不同地点杨树水土保持林带对耕地土壤抗蚀性的差异及其影响因素,为黑土区耕地退化和杨树水土保持效益评价提供科学参考。以典型黑土区杨树水土保持林带下的坡耕地土壤为研究对象,并以无林带防护的坡耕地土壤为对照,分别在黑土区内的辽源市、宾县和克山县采集土样,测定其理化性质及抗蚀性特征,比较不同地点有林带和无林带防护间耕地土壤理化性质和抗蚀性的差异,并进一步探明土壤理化性质与土壤抗蚀性的相互关系。结果表明:相较于无林带防护的耕地,有林带防护的耕地土壤抗蚀性增强。土壤分散率介于46.27%—73.12%,＞0.25 mm水稳性团聚体含量(R_0.25)介于14.02%—37.49%,林带下耕地土壤分散率显著低于无林带耕地、R_0.25显著高于无林带耕地(P ＜ 0.05),而有无林带间土壤抗蚀指数差异不显著(P ＞ 0.05)。不同地点间耕地土壤理化性质和抗蚀性差异显著(P ＜ 0.05)。随着纬度的升高,杨树水土保持林带防护下耕地土壤抗蚀性增强。冗余分析结果显示抗蚀指数与年降水量、年均温度、pH、有机质、全氮、全磷含量显著相关;分散率与年降水量、年均温度、总孔隙度显著相关;R_0.25与年降水量、年均温度、总孔隙度、全氮和全磷显著相关(P ＜ 0.05)。应用主成分分析对10项土壤因子进行筛选,可知土壤容重(因子载荷量为-0.689)、饱和持水量含量(0.684)、总孔隙度(0.689)、有机质(0.649)、全氮(0.676)、全磷(0.619)、抗蚀指数(0.64)是评价黑土区杨树林带下耕地土壤抗蚀性强弱的关键指标。黑土区耕地土壤经林带防护后,土壤抗侵蚀能力得到明显提升,且纬度升高,杨树水土保持林带防护下耕地土壤抗蚀性增强。

摘要:基流作为枯水期河川径流的主要补给源,在维持河道基本流量和流域生态系统健康方面发挥着重要作用。然而,退耕还林(草)等生态工程和气候变化影响下,基流变化及其影响因素尚未得到充分解析。以潮河流域为研究对象,研究基于1961—2020年水文气象资料,评估九种基流分割方法的适用性;同时,采用Mann-Kendall趋势检验和BFAST(Break For Additive Season and Trend)算法阐明基流和基流指数(BFI)时变特征,并通过多元线性回归和累积量斜率变化率比较法解析影响基流变化的主导因素。研究发现:(1)基于结合退水曲线方法校准后的双参数Eckhardt递归数字滤波方法的估算精度较高,且基流过程线较为符合潮河基流实际变化特征;(2)年基流量呈显著下降趋势(-0.22 mm/a),而归一化植被指数(NDVI)和BFI则呈现显著上升趋势(P < 0.001),且基流量和NDVI均在1999年发生突变;(3)植被变化是导致基流量减少的主要因素,贡献率达73.13%—86.87%,其次是潜在蒸散发(贡献率为13.13%—43.28%);降水量的增加对基流有一定促进作用(贡献率为2.63%—16.42%)。研究旨在为潮河流域水资源的可持续利用和植被恢复提供重要科学依据。

摘要:梭梭(Haloxylon ammodendron)群落是中国西北部干旱区主要分布的植被类型,对防风固沙、维持生物多样性等生态方面具有重要作用。青藏高原北部干旱区也是梭梭群落重要的分布区域,但该区域梭梭群落空间分布特征形成的驱动机制目前缺乏足够的关注。在柴达木盆地梭梭保护区设置了31个调查样地并对梭梭群落特征进行了调查,结合气候因子揭示其空间分布格局形成的驱动因子。结果发现:青藏高原干旱区梭梭群落仅有27种植物,隶属于21属8科,物种组成简单,其中51%的植物属于灌木与半灌木,70%的植物为强旱生和旱生植物,40%的植物为戈壁-蒙古成分。梭梭群落的高度、盖度等数量特征在空间范围内变异大,物种丰富度低,草本层不发达。梭梭群落的数量特征随经度的增加呈显著的正相关关系(P < 0.05)。随经度的增加和纬度的降低,群落中幼龄梭梭的数量显著增加,但成熟梭梭的数量显著降低。降水量的增加是形成这些群落空间分布特征的主要因素。研究为保护青藏高原干旱区梭梭群落提供基础数据,也为区域荒漠化和沙漠化合理防治给予科学指导。

摘要:栎属(Quercus)植物广泛分布于北半球从温带到热带森林中,并在喀斯特和非喀斯特生境中生长良好。探究落叶栎植物功能性状在喀斯特和非喀斯特生境间的差异,可以为揭示其对喀斯特生境的适应策略和喀斯特地区植被恢复树种的选择提供科学依据。以喀斯特和非喀斯特生境的栓皮栎(Q. variabilis)、麻栎(Q. acutissima)和白栎(Q. fabri)为对象,比较细胞水平上的气孔大小(SZ)、气孔长度(SL)、气孔密度(SD)、气孔孔隙指数(SPI),组织水平上的叶片厚度(LT)、上表皮厚度(AD)、下表皮厚度(AB)、栅栏组织比(PTR),叶片水平上的比叶面积(SLA)、叶片干物质含量(LDMC)和植物个体水平上的非结构性碳水化合物(NSC)、构建成本(L_CC)和水分利用效率(iWUE) 13个植物功能性状的异同及其与土壤、气候因子的关系。结果发现:(1) 生境是3种落叶栎除AD和LDMC外的11种植物功能性状变异的主要来源,3种落叶栎SPI,LT,AB,PTR,SLA,NSC,L_CC和iWUE在喀斯特和非喀斯特生境间差异显著,且这种差异在树种间呈现非一致性;(2) 两种生境下,落叶栎叶片水平的性状均与年均降雨量显著相关,但喀斯特生境下,落叶栎细胞、组织和植物个体水平的功能性状与年均降雨量、年均温、土壤总氮、总磷含量和土壤pH显著相关,非喀斯特生境下,这三个水平的功能性状与年均降雨量、年均温、土壤总氮、总磷含量显著相关;(3) 13种植物功能性状间的关联性在两种生境下差异明显,在喀斯特生境下,落叶栎SPI-SD,AD-NSC,PTR-NSC,SLA-L_CC和AB-iWUE间存在显著关联性,在非喀斯特生境下,仅SLA-L_CC和AB-iWUE间存在显著关联性,体现了落叶栎不同生物学水平的功能性状为适应喀斯特生境的权衡。结果显示,喀斯特生境下栓皮栎植物功能性状变异性大于麻栎和白栎,可在喀斯特植被恢复实践中优先选用。

摘要:在全球变暖背景下,干旱事件频发。亚洲中部干旱区的干旱事件频发引起植被退化问题日益严重,对实现联合国土地退化“零增长”目标构成了严峻挑战。然而,中亚植被生产力对干旱事件敏感性仍缺乏了解。基于此,使用土地利用数据、ERA5-Land和干燥指数等数据,利用游程理论、敏感性计算以及提升回归树(BRT)模型等方法,研究中亚植被生产力对干旱事件的敏感性,揭示了SPEI3—12间干旱事件的基本特征以及干旱事件期间植被异常的时空变化,使用BRT模型量化了干旱基本特征对植被敏感性的相对重要性。研究结果表明:(1)随时间尺度增加,除干旱间隔和干旱次数减少外,其他干旱特征均逐渐增加,尤其在半干旱、半湿润地区发生了更频繁,严重程度更高的干旱事件,干旱严重度在SPEI12时高达25.11;(2)随时间尺度变化,植被初级生产力(GPP)异常值在SPEI12时低至-30,其中在半干旱、半湿润地区的哈萨克斯坦西部、中亚中东部及南部土库曼斯坦东部,受影响更明显。而GPP异常值在箱型图SPEI3—12间存在差异,耕地出现异常负值中位数最低值,稀疏植被GPP异常值波动变化最大;(3)不同植被对干旱事件的敏感性随时间尺度增加而逐渐减少,在中亚半干旱和半湿润地区,尤其是耕地和稀疏植被表现出更高的敏感性。BRT模型表明,干旱严重程度是影响植被变化最重要因素,在模型中,草地和林地对SPEI3—12间干旱严重度的敏感性均值分别达到37.41%和31.70%。因此,了解植被生产力对干旱事件的敏感性,尤其在生态脆弱地区,将有助于为植被退化的防治提供决策参考。

摘要:以天然林资源保护工程实施期间国家出台的主要政策为对象,运用公共政策科学的政策系统分析框架,研究各阶段天然林保护的政策环境、政策客体、政策主体、政策措施、政策工具及其演变。研究发现,我国天然林保护的政策环境呈现有利与不利因素共存的结构;政策既“管林”又“管人”,其对象兼具自然和社会双重属性;政策主体呈现跨部门多主体的特点;政策措施经历了从区域停伐、重点区域禁伐限伐和减产到更加严格的保护和全面停伐,从森林管护为主到保护培育兼顾,从数量为主到数量与质量并重的演变;在政策工具方面,财政、行政、金融和税收是常用的手段,但法律、市场化和社会化政策工具的开发与应用尚显不足。研究认为,我国天然林保护是一个“生态环境-社会经济”两位一体的复杂政策系统。在全面保护天然林的时代背景下,有必要从持续改善政策环境,加强政策客体的针对性,实施精准保护和修复,加强多元政策主体的协调,实施以质量提升为主的政策措施,完善天然林保护修复政策工具包,以及加强评估与监管等子系统建设等方面优化我国天然林保护政策系统。

摘要:基于生态系统服务和生态敏感性的生态安全格局构建能够系统性、整体性地推进生态保护修复,是建设人与自然和谐共生的中国式现代化的重要途径。以浙江省钱塘江流域为研究对象,综合运用生态系统服务权衡/协同分析、生态敏感性评价、有序加权平均(OWA)算法以及热点分析等方法识别生态源,利用土地未来增长的潜在变化概率修正基本阻力面,运用电路理论识别关键生态要素,在此基础上构建生态安全格局,确定重点修复区域,划定生态保护区,提出生态治理分区策略。结果表明:(1)钱塘江流域共有35个重要生态源,总面积为3441.24 km²,占区域总面积的17.38%,主要分布在西部和南部森林地区,为生物提供了良好的生境和丰富的生态系统服务;(2)识别生态廊道44条,长度为889.07 km,廊道分布呈现中西部密集,东部稀疏的蛛网状空间格局; 识别生态夹点25个,主要集中分布在区域中部地区,是未来生态保护的优先区域;确定的生态障碍面积为960.84 km²,高级别恢复区面积为105.98 km²,占11.03%,是未来修复的重点;(3)构建了“一轴、两带、三区”的国土空间生态布局和分区管控策略,“一轴”为流经钱塘江、富春江和新安江等流域的水源涵养-生物多样性保护生态轴,“两带”是指水源涵养-土壤污染防治带和水源涵养-水土流失修复带,“三区”是基于生态安全格局的保护与修复分区,包括生态屏障区、生态修复区和生态保育区,进一步根据各个分区的实际情况提出优化策略。研究结果可为有效缓解区域生态安全与经济发展之间的矛盾及优化国土生态安全格局提供依据。

摘要:在我国自然保护取得历史性成就背景下, 占陆域国土面积18%的保护地仍然面临着发展不充分不平衡的问题。生态产品价值实现旨在将高水平保护的成果转化为推动高质量发展的新质生产力, 以解决保护地农村农民面临的共富挑战。从解析生态价值转化衔接保护政策与农民福利的作用机理出发, 为发展生态产业、形成保护地内生发展动力和利益导向的保护机制提供理论支持。聚焦生态价值转化实践, 从产业发展视角构造评价指标并测度价值实现水平。以大熊猫栖息地分布区域为对象, 基于2058个县级面板数据开展价值转化促进共同富裕的因果检验。结果显示, 相比设立国家级保护区的县域, 被纳入国家公园的县域有更高的生态产品价值实现水平, 价值实现更显著地提升了农民收入, 弥合了城乡差距, 其共富效应随地方财政支出和农村就业的增加而不断增强, 且生态旅游、生态农业、生态文化表现出差异化的影响。研究提炼了以生态价值转化推动“保护促发展”和“发展促保护”的逻辑链, 提出引导消费者“走进来”和生态产品“走出去”相结合的价值实现路径, 为新时期保护地体系建设提供决策参考。

摘要:种植业面源污染是水体污染的重要来源之一,耕地破碎化在一定程度上会对其造成影响。合理测算种植业面源污染量和耕地破碎化情况并分析二者之间的相关性,对于保护农业水环境具有重要意义。基于2010—2021年多时期土地利用栅格数据,利用清单分析法和等标污染负荷法对长江经济带区域、省域和市域多尺度种植业面源污染来源进行解析,并结合ArcGIS、景观格局软件Fragstats测算长江经济带多尺度耕地破碎化情况,利用Pearson相关分析和灰色关联分析深入研究多尺度种植业面源污染与耕地破碎化的相关关系。研究结果表明:(1)区域尺度上,长江经济带种植业面源污染的主要污染单元是耕地(44.15万t),主要污染物是总氮。省域尺度上,种植业面源污染省份主要集中在湖北省、安徽省和江苏省。市域尺度上,28.13%的地级市种植业面源污染均值大于0.5万t。(2)区域尺度上,长江经济带经历了“破碎化加重-波动破碎化”阶段。省域尺度上,贵州省、上海市、云南省和重庆市均达到较高破碎化。市域尺度上,40.77%的地级市处于较高破碎化和高度破碎化。(3)区域尺度上,地块空间特征和聚集度对种植业面源污染具有正向影响。省域尺度上,对11省市种植业面源污染影响居于前三位的分别是耕地聚集指数、分维指数和面积加权形状指数。市域尺度上,耕地散布与并列指数与杭州市、湖州市和嘉兴市种植业面源污染的关联度较高。研究结果可为科学治理种植业面源污染以及制定精细化耕地保护政策提供参考。

摘要:“两山论”是指“绿水青山就是金山银山”理念,作为中国生态建设的顶层设计,该理论已经实践了十余年。该理论对生态可持续发展的重要性已得到广泛认可,但践行该理论的生态建设效果及其对水土保持效应的影响等研究仍存在不足。通过引入平衡计分卡,构建了“两山论”建设成效评估指标体系,有效评估了钱塘江源头区开化县在2005—2020年期间的绿色发展成效。并采用冗余分析进一步探讨了“两山论”践行成效与水土治理效应发展的关系。研究表明在践行“两山论”的16年时间里,各维度(包括经济维度、社会维度、建设维度、学习维度)的生态建设成效均呈现出明显的上升趋势,但上下波动的趋势和幅度各不相同。开化县从2005年到2020年的综合成效可以分为四个阶段。即2005—2007年停留在差的阶段,2008—2011年进入合格阶段,2012—2016年进入良好阶段,2017—2020年进入优秀阶段。此外,各维度的建设成效和综合维度的建设成效均在一定程度上与微水土流失呈现正相关性,而与中度、重度和极度水土流失呈负相关性,说明在践行“两山论”的过程中,生态建设有效促进了研究区水土治理工作的发展。研究结果为政府精准施策推进绿色青山与金山银山相互转化提供理论指导,尤其是在水土流失严重的河流源头地区。

摘要:在全球气候变化背景下,城市绿地碳储存在减缓大气CO₂浓度方面发挥至关重要的作用。然而,在城乡梯度视角下,城市绿地碳储存的城乡差异及其潜在原因仍不清楚。以武汉市建成区为例,结合实地调查、遥感技术和机器学习构建城市绿地碳储量测度模型,评估了城市绿地碳储存的空间格局;其次采用直接和间接影响分离法,揭示了城市绿地碳储存在动态城乡梯度上的城乡差异;最后,结合相关分析和回归分析探索了引起城市绿地碳储存城乡差异的潜在驱动因素。结果显示:(1)2022年,武汉市建成区内城市绿地面积1677 km²,占研究区总面积的36.78%。城市绿地碳储存总量为10906 Gg(1Gg=10⁹ g),呈现出由城市核心区向郊区放射式增加的空间格局。城市绿地碳密度在0至383 Mg C/hm²之间,平均碳密度为23.92 Mg C/hm²。(2)在城乡梯度上,随着城市化强度的增加,城市绿地碳储量呈现出线性下降的趋势。在分离城市化对城市绿地碳储量的直接消极影响后,其间接影响随着城市化强度的增加呈现“V”型变化趋势,即先减少再增加。当城市化强度高于0.9时,城市化对城市绿地碳储量的间接影响由消极效应转变为积极效应。(3)城市绿地碳储量受到城市绿地系统内部性状(即景观结构)和外部环境(即气候变化和人类活动)的共同驱动。在整体城乡梯度上,平均形状指数、景观分离度、Shannon多样性、气温、降水和距道路距离与城市绿地碳储量正相关,斑块面积百分比、地表温度、人口密度、PM_2.5和夜间灯光与城市绿地碳储量负相关。相比于景观结构和气候变化,人类活动是影响城市绿地碳储量城乡差异的关键驱动因素,特别是地表温度和夜间灯光。然而,这种相关关系和影响强度在不同的城市化强度区间上有所差异。研究为制定切实可行的城市绿地景观设计和管理策略提供了一定的理论和数据支持,有助于实现城市“碳中和”和未来城市的可持续发展。

摘要:滑坡灾害对生态系统健康构成巨大威胁,滑坡灾害生态风险评估对于生态系统管理和风险防范至关重要。基于“概率损失”理论,提出了综合滑坡危险性、生态脆弱性和潜在损失的滑坡灾害生态风险评估框架,以长江上游地区为例,开展了实证研究。通过随机森林模型进行滑坡危险性评估,采用景观指数进行生态脆弱性分析,并利用生态系统服务和人口空间数据表征潜在损失。结果表明:(1) 研究区滑坡危险性等级主要为极低和低,占总面积的44%和14%;中等危险性区域占总面积的17%,主要分布在贵州省北部;高和极高危险性区域分别占总面积的17%和8%,主要分布在四川省雅安市、四川省巴中市至达州市一带及三峡库区。(2) 高和极高等级生态脆弱性占总面积的40%,主要分布在四川盆地、云贵高原、三峡库区和黄土高原的平原和丘陵地区,潜在损失主要集中在三峡库区和横断山区,这些地区具有强大的生态系统服务功能,但在发生滑坡灾害时,潜在损失较高。(3) 较高生态风险区域呈现局部聚集,占总面积的3.21%,主要集中在岷江、大渡河、长江流域地区;长江上游地区的高生态风险的成因和机制具有显著的空间异质性,人类活动对生态风险产生了较大的影响。

摘要:铜藻是长江口海域“金潮”爆发的关键种,其生活史具有定生型和漂浮型两种生态类型。目前有关两种生态型铜藻对不同形式氮源的吸收动力学及其生长响应特征尚不明确。为了探索海水不同氮素富集对铜藻爆发性增殖的影响,以长江口嵊泗海域定生型和漂浮型铜藻为研究对象,通过室内培养比较两种生态型铜藻对硝酸钠(NaNO₃)、氯化铵(NH₄Cl)和尿素(CO(NH₂)₂)的吸收和生长响应特征。结果显示:(1)两种生态型铜藻对不同溶解性氮源的吸收符合饱和吸收动力学特征, 吸收速率和氮源浓度可用米式方程描述;(2)定生型铜藻对氨态氮(NH₄-N)的最大吸收速率(V_max, (39.86±4.15)μmol L^-1 h^-1)和半饱和常数(K_m, (34.25±3.99) μmol/L)均显著高于漂浮型铜藻,但漂浮型铜藻对尿素氮(Urea-N)的V_max((38.25±4.78) μmol L^-1 h^-1)显著高于定生型铜藻,表明定生型铜藻对NH₄-N的吸收速率较大,但亲和力较低,而漂浮型铜藻对Urea-N具有较强的吸收潜力;(3)以Urea-N为氮源的漂浮型铜藻具有较高相对生长速率,其藻体组织总氮含量显著提升,而以硝态氮(NO₃-N)为氮源的漂浮型铜藻虽然相对生长速率较低,但在培养期间藻体并未腐烂。结果表明,Urea-N可以加速漂浮型铜藻生长,而NO₃-N能够储存在藻体液泡中,在缺乏氮源供应条件下为漂浮型铜藻的生长提供持续性氮源,维持漂浮型铜藻较长时间存活。漂浮型铜藻对NO₃-N和Urea-N的利用效率高于定生型铜藻,长江口海水中NO₃-N和Urea-N的积累及其协同效应可能是导致“金潮”持续发生的重要因素之一。

摘要:动物体型的大小和活跃性的高低与基因质量乃至后代的存活率密切关联,因此是动物性选择的重要参考指标,同时也可作为性内竞争能力的重要参数。为研究个性的差异是否会影响鱼类对不同大小或活跃性个体(包括同性和异性)的偏好,以繁殖期的高体鳑鲏(Rhodeus ocellatus)为对象,测定了高体鳑鲏的活跃性、勇敢性和攻击性等3种个性行为,在此基础上分析了高体鳑鲏偏好与个性行为之间的关联。结果发现(1)活跃性、勇敢性和攻击性彼此成正相关,且雌鱼的勇敢性和攻击性均显著高于雄鱼;(2)雌鱼对大个体以及活跃的雄鱼有着明显的偏好,但未达到显著水平,但雄鱼偏好小个体的雌性个体;(3)胆大、攻击性高的雌性高体鳑鲏更偏好体型较大或较活跃的同性个体,此外胆大的雌性高体鳑鲏也更偏好体型较大或较活跃的异性个体;但雄鱼所有的个性指标均与偏好(包括同性和异性)不相关。雌鱼对体型较大或较活跃的雄性个体的偏好可能有利于提高后代的存活率以及竞争能力,而雄鱼对体型较小雌鱼的偏好可能与雌鱼较强的攻击性有关。另外雌鱼对异性及同性个体的偏好行为与个性的关联均符合“行为相似性”原则,即选择与自己行为接近的个体,这无论对于与配偶协调完成繁殖活动还是与同伴(同性)合作完成其他日常活动都是十分有利的。

摘要:黑叶猴(Trachypithecus francoisi)属于我国一级重点保护野生动物,是世界上珍贵稀有灵长类动物之一。肠道微生物是动物机体内最重要的“微生物器官”,参与机体营养吸收、代谢调节及免疫功能,在维持生物体健康和适应性进化等方面均发挥至关重要的作用。探究不同栖息环境下黑叶猴肠道微生物群落结构特征及其在宿主能量代谢、营养平衡、食物消化等功能作用,对其种群保育具有重要的意义。但鲜少有研究聚焦于不同栖息环境特别是在圈养条件下黑叶猴由于食物的变化,从而引起的肠道微生物结构和功能改变及所产生的影响,这些目前尚不清楚。利用宏基因组测序技术比较分析了分别来自野外环境(5只)和圈养环境(4只)下的黑叶猴个体肠道微生物群落物种组成结构及功能差异。结果表明:在物种组成上,黑叶猴肠道内核心微生物群主要为厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes),野生黑叶猴独有的微生物群落数量大于圈养组,不同栖息环境下的黑叶猴肠道微生物群物种组成结构具有一定的相似性及差异性。Alpha多样性指数显示野外环境与圈养环境中的黑叶猴肠道微生物群落多样性和均匀度无显著性差异(P > 0.05)。利用独立性检验发现,野外环境与圈养环境中的黑叶猴肠道微生物中出现极显著差异的为甲烷菌门(Methanobacteriota)(P < 0.01)。在功能作用上,黑叶猴肠道微生物群落大部分基因与新陈代谢及基因与遗传信息处理相关,且野外环境与圈养环境黑叶猴中在氨基酰基TRNA生物合成、嘧啶代谢、丙酸代谢等相关途径中存在显著差异(P < 0.05)。瘤胃球菌属(Ruminococcus)、布劳特氏菌属(Blautia)通过调节FOX2基因的表达提升了黑叶猴在圈养环境下生成乙酰基辅酶A的能力。研究揭示了贵州省野外环境和圈养环境对黑叶猴肠道微生物群落特征及功能的影响,有助于科学评估野外黑叶猴种群生理健康状况,并为这一珍稀物种的野外种群保护及圈养种群繁育提供肠道微生物学方面的理论依据。

摘要:近年来,我国雨洪灾害频发,给人民生命财产造成了重大损失,反映出我国部分城市仍存在雨洪韧性能力不足的问题。荷兰是世界上海拔最低的国家,在应对气候变化和雨洪风险方面取得了很好的成绩,逐渐形成了富有韧性的水治理新范式。研究介绍了荷兰水治理概况、若干典型水治理项目、水治理行政框架、水治理法规体系等,剖析了荷兰治水理念的不断深化过程,总结了荷兰在水治理方面的主要经验,即坚持更长更广更深的水治理策略、 “国家、省、市”三级协同治理、水利工程和空间规划紧密结合、多层级雨洪风险防控体系、提供更多的韧性空间、水治理和国土空间规划体系从深度合作向一体化转变。借鉴荷兰经验并结合我国国土空间规划实际情况,研究尝试提出坚持底线思维、问题导向、顺应跨尺度的水文自然过程、提升蓝绿网络的连通性、将灰色基础设施改造提升与基于自然的解决方案(Natural -based Solution)相结合、扩大承水缓冲空间、提高有效救灾能力、构建水治理顶层制度框架、将雨洪韧性理念全面融入到各级空间规划体系九点战略思考,旨在为我国雨洪韧性空间规划提供参考。

摘要:泥沙连通性在土壤侵蚀和沉积研究中受到越来越多的关注。表征指数是连通性评估从定性向定量转移的关键手段。相较于景观连通性和水文连通性,泥沙连通性研究以及定量表征指数的开发尚处于起步上升阶段,因此有必要对其进行系统总结以发现其中的挑战和机遇。研究基于知识图谱的视角梳理和分析了国内外泥沙连通性研究进展及关注热点,并建立了一个概念框架来系统阐明泥沙连通性概念组成和影响因素。通过对现有泥沙连通性定量表征指数的审查来总结和讨论目前存在的局限和亟待突破的研究屏障。研究从泥沙连通性研究的需求背景出发,系统整理其概念框架,基于当下困境讨论未来的发展需求,并强调了在这一领域进一步工作的必要性。

摘要:自然界中有许多动物(昆虫、鱼类、鸟类和啮齿类等)都可以感应地磁场并利用地磁场信息进行定向导航。然而,动物在定向导航过程中是如何感应地磁场信息目前尚无定论。目前科学家们也提出了一系列的磁感应假说,尽管每种磁感应假说都有相应的理论数据和实验数据的支持,但是没有任何一种磁感应假说可以很好地回答动物在磁感应过程中的所有问题。这主要归因于物种的多样性,不同动物可能会演化出不同的磁感应机制和定向导航策略。为了加深对动物磁定向行为与磁感应机制的理解,着重阐述了目前得到普遍认可的光依赖自由基对磁感应假说和非光依赖磁铁矿颗粒磁感应假说,以及基于Cryptochrome/MagR蛋白复合体的磁感应假说和电磁诱导磁感应假说;分析了不同动物在磁定向过程中磁感应机制差异的原因,以及磁感应行为在动物迁徙、觅食、归巢等生态行为中的作用;讨论了动物在不同环境中如何切换磁感应机制来进行定向导航;提出了动物在磁定向过程中需要磁感应系统与其他感官系统(如视觉、嗅觉、听觉等)的协同作用。研究不仅增强了对动物磁定向行为及磁感应机制的理解,还提高了对动物在复杂的自然环境中如何利用地磁场信息进行定向导航的认知。此外,研究深入剖析了动物磁定向行为及磁感应机制研究领域所面临的问题与挑战,并据此提出磁感应研究应加强跨学科合作,尤其是与动物行为学、分子生物学、生物电磁学、生物物理学、神经生物学和系统生物学等多学科多领域的交叉融合,将有助于推动磁感应行为与机制研究的深入与拓展。同时,通过不断探索与创新,有望揭示更多关于动物定向导航的奥秘,并为生态保护、生物导航技术等领域的发展提供新的思路与方法。

摘要:碳捕集、利用与封存技术(CCUS)是我国实现碳中和目标的关键手段。然而,目前CCUS的部署规模尚未达到实现减排目标的预期需求,其发展受到技术经济性、环境风险以及政策支持等因素的制约。厘清CCUS技术的国内外研究进展,识别其经济性和潜在环境风险,有助于深化CCUS的研究、推广和可持续发展。研究基于中国知网和Web of Science数据库,对2000—2024年CCUS相关研究进行文献计量分析,并进一步聚焦CCUS技术的经济和环境影响研究进行述评。结果表明:(1)从发文量和学科类别来看,CCUS技术相关研究发文量持续上升,但研究主要聚焦自然科学领域,社会科学领域的研究有待丰富;(2)从研究国家来看,CCUS领域研究早期以发达国家为主导,近些年发展中国家的关注逐渐增多,目前美国、中国和英国在CCUS领域的研究处于领先地位,但中国研究的影响力有待进一步提升;(3)从研究主题来看,英文文献对环境风险、公众接受度以及BECCS、DAC等衍生技术的关注较多,而中文文献关于CCUS技术在电力领域的应用研究较为丰富;(4)从CCUS技术的经济和环境影响来看,CCUS环境风险研究主要聚焦污染物排放和碳泄漏两方面,经济影响研究集中在成本核算、CCUS与低碳技术经济性比较以及政府支持对CCUS成本影响三方面,但目前文献以微观研究为主,宏观视角研究有待丰富。在未来研究中,应注重CCUS技术及其经济和环境影响的内在联系探讨,推动工程技术模型与宏观经济模型的结合与拓展,构建面向碳中和目标的CCUS技术综合评估框架,为推动我国工业与能源部门低碳转型提供参考。

摘要: