摘要:

摘要:推进可持续发展本土化评估在国家和地方层面均具有重大意义。将联合国可持续发展议程的目标要求与中国式现代化的特征任务相结合,提出将碳达峰碳中和与共同富裕纳入可持续发展评估的改进思路,进而构建涵盖经济高质量发展、社会民生改善、富裕均衡共享、绿色低碳转型和生态环境治理5大维度48项指标的评估体系,据此对2013-2022年中国31个省域的可持续发展水平进行测度。研究结果表明:(1)中国省域综合可持续发展水平持续提升,并呈由东南向西北递减的阶梯式分布格局;(2)省域间综合可持续发展水平极化现象加剧,高-高集聚和低-低集聚的省域数量均有所增加,分别分布在"胡焕庸线"的东南半壁和西北半壁;(3)省域可持续发展5大维度均呈改善态势,其中经济高质量发展、社会民生改善和富裕均衡共享在空间上呈东高西低的分布格局,而绿色低碳转型和生态环境治理则呈南高北低的分布格局;(4)省域可持续发展5大维度间的耦合协调度虽有所上升,但整体协调水平依然较低,西北地区的维度间发展失衡问题尤为突出;(5)碳达峰碳中和与共同富裕的推进均对省域可持续发展水平排名产生影响,其中碳达峰碳中的权衡效应尤为明显。通过引入中国式现代化的碳达峰碳中和与共同富裕评估指标,探索构建更具针对性、交互性、灵活性和均衡性的可持续发展本土化评估方法,从而为揭示我国省域可持续发展的时空演变规律提供科学参考。

摘要:基于云南省119个气象站1951-2020年的气温和降水数据,采用Kppen-Geiger气候分类法与景观分析方法,系统分析了70年来云南省气候景观的时空变化规律。研究结果表明:云南省气候带主要有暖温带(C)、冷温带(D)和极地带(E)三种,以暖温带(C)为主导。云南省气候亚型有九类,包括热夏冬干暖温气候(Cwa)、温夏冬干暖温气候(Cwb)、热夏常湿暖温气候(Cfa)、温夏常湿暖温气候(Cfb)、热夏冬干冷温气候(Dwa)、温夏冬干冷温气候(Dwb)、热夏常湿冷温气候(Dfa)、温夏常湿冷温气候(Dfb)、极地苔原气候(ET)型,其中,Cwa和Cwb为主导型。70年间,气候带的空间分布未发生显著变化,面积占比呈现波动变化。亚型气候类型的组成、面积占比、景观格局、空间分布明显变化,主要表现为夏季炎热的亚类型新增或者面积增加,尤其是Cwb大部分转变为Cwa;气候景观最大斑块面积缩小,形状趋于复杂,破碎化程度加剧;Cwa和Cwb空间位置向北移。解析云南省气候景观时空变化规律,可为揭示气候景观变化对物种分布的潜在影响提供重要参考。

摘要:上海市人口和经济快速增长导致了严峻的土地利用形势。现有研究主要关注上海市社会经济活动的直接土地利用,其他地区生产消费活动对上海市土地利用的跨区域产业链驱动机制尚不清晰,无法为缓解上海市土地利用压力的政策决策提供充分依据。构建了一个全行业土地利用核算框架,并结合环境扩展多区域投入产出模型,从生产侧、需求侧、供给侧视角识别了多区域产业链中驱动上海市土地利用的关键地区与行业。结果表明,生产侧视角下,上海市用地面积最大的行业包括"种植业"和"批发和零售";需求侧视角下,上海对"种植业"产品的需求驱动了大量的本市土地利用,河南、广东等省份的最终需求对上海市用地的驱动作用显著;供给侧视角下,关键初始投入行业包括上海市"种植业"和"批发和零售",江苏等省份的初始投入行业间接驱动了较多的上海市用地。研究结果从多视角为上海市土地利用的可持续管理指出着力点,同时可为其他地区的土地利用研究提供参考。

摘要:农业是温室气体排放的重要来源之一。"双碳"目标下探究农业生产转型的碳排放影响效应有利于实现生态环境保护和农业低碳转型协调发展。选择南方丘陵山区的国家生态文明试验区福建省为研究对象,以县域为研究尺度,从"要素-结构-功能"三个维度构建农业生产转型评价指标体系,采用碳排放系数法、综合分析法、固定效应模型等方法,分析2006-2021年福建省农业碳排放时空格局,诊断农业生产转型类型,探究农业生产转型的碳排放差异及其影响效应。结果表明:(1)研究期内,福建省农业碳排放变化率整体呈现先增加后减少的趋势,农业碳排放强度稳步下降,平均降幅达63.9%。(2)福建省农业生产转型结果划分为四类,不同农业生产转型特征各异,引发了差异化碳排放变化趋势。(3)基准回归结果显示,劳均耕地面积增长是农业碳排放强度增加的重要因素,乡村非农就业率提高带来的绿色低碳技术推广是农业碳排放强度降低的主要动力。(4)异质性结果表明,技术进步、适度规模经营、构建特色现代农业体系是区域农业实现碳减排的有效途径。研究有助于为南方丘陵山区不同农业生产转型区域实现差异化农业低碳发展提供科学参考。

摘要:气候变化、水资源短缺及耕地分配不合理对粮食生产影响显著。调整作物种植结构对增强区域粮食安全、生态保护和促进农业可持续发展至关重要。以山西省和顺县为例,构建基于经济、作物水足迹和农田碳汇的多目标优化模型,旨在实现最小化作物水足迹、最大化净经济收益和农田净碳汇,使用遗传算法Ⅱ求解获得不同水文年份的种植面积优化方案。研究结果显示,优化后三种水文年(丰水年、平水年和枯水年)区域净收益均有所增加,总净收益分别增长了17.76%、44.06%和87.79%;农田净碳汇分别提升5.85%、9.74%和12.46%。具体而言,在丰水年,玉米和高粱的种植面积显著增加;在枯水年,玉米和谷子的种植面积增加最多;在平水年,则是豆类和其他谷物的种植面积增加最大;薯类作物经过优化后的种植面积均有所减少。因此,降水量大区域可适当降低旱作物种植比例,降雨量小区域则适当增加旱作物种植比例。模型结果表明,可以在保持经济效益的同时,提高土壤碳储量和减少水资源消耗,从而提升耕地的综合效益。通过优化作物种植面积,旨在提高粮食安全和生态安全,保障山西省和顺县的农业向更加可持续的方向发展,为对未来进一步探讨作物种植优化研究奠定基础。

摘要:我国森林、水、土地、大气、生物多样性等各类自然资源和生态环境调查监测体系对生态产品基础信息调查具有重要支撑作用。充分依靠国土资源普查、森林资源清查、流域水土保持监测技术和成果能够快速、高效摸清生态产品种类、数量、质量等底数。遵循行政管辖权属、生态系统完整性和生态系统过程关联性,探索开展基于多重边界融合派生形成生态产品调查监测基本网格单元的方法研究。以安吉县余村村为例,形成了一套含生态产品数字化底板、生态产品普查线路设计、生态产品景感生态学属性内容调查等在内的系统方法,研究形成了融合林地小班、清洁小流域、行政区划等现有管理单元的生态产品调查基本单元,并提出构建生态产品普查、收储、监测、经营的有效管理单元。研究认为开展生态产品调查,要尊重自然资源管理权属、把握生态系统过程、摸清林草湿等资源底数及文化价值伴生关系。同时,要解决国土调查、林草湿调查、小流域监测图斑等不同调查单元边界的整合问题,并丰富生态产品评价属性。研究认为这种生态产品调查与监测基本单元整合方法,有助于指导和推动各地加快摸清当地生态产品本底,积极探索生态产品价值实现新路径,对健全生态产品价值实现机制具有重要意义。

摘要:旨在科学量测与评估旅游生态系统"空间均衡"演化状态,以推动旅游地可持续发展。首先,基于系统科学研究范式探寻旅游生态系统演化发展效率与公平的动态平衡点与均衡状态,尝试构建一个基于"自然利用效率子系统"和"社会公平发展子系统"的旅游生态系统"空间均衡"理论演化模型。尔后,基于压力-状态 -响应(PSR)模型构建了包含9个维度的量测指标体系,综合运用熵权法、极差法和模糊聚类法量测旅游生态系统"空间均衡"实际演化状态。最后通过对比分析中国丹霞(贵州赤水)世界自然遗产地"空间均衡"实测状态值与理论值,获得以下研究结果:(1)构建的理论演化模型较好地拟合了案例地旅游生态系统"空间均衡"演化轨迹,实测状态值围绕演化理论值呈现短期振荡,长期"S"型演化特征;(2)根据理论模型测算中国丹霞(贵州赤水)的旅游生态系统"空间均衡"演化周期约为50年。其中,2000-2020年期间,中国丹霞(贵州赤水)历经滞后-过载-平衡的演化过程。与案例地"空间均衡"演化理论值相比,实测状态值呈现"进慢则退"的趋势;(3)中国丹霞(贵州赤水)2000年旅游生态状态指数处于0.089-0.180之间(五级),经过近20年的逐步恢复,截至2020年其生态状态指数已经恢复至0.2362(三级)以上。一定程度上实现对旅游生态系统"空间均衡"演化拟合与动态评估,推动该领域研究从单一的静态评估向多样化、动态化和定量化转变,为旅游地可持续发展提供系统理论和方法依据。

摘要:长江流域(安徽段)作为长江经济带的重要组成部分,其乡村地区的发展面临着诸多挑战:频发的自然灾害、生态环境恶化、经济社会转型、人口流失、经济社会衰败等问题,乡村振兴和乡村可持续发展成为了亟需解决的难题。基于"压力-状态-响应"(PSR)模型,探讨了长江流域(安徽段)乡村韧性的科学内涵及其运作机制。乡村韧性被定义为乡村系统在面对外部干扰时的适应、恢复和转型能力。通过构建乡村韧性评价指标体系,利用熵值法、空间自相关模型、地理探测器等方法探究长江流域安徽段2011-2020年间31个县级单位的乡村韧性时空演变特征和影响因素,结果显示乡村韧性总体呈上升趋势,且与经济实力、产业结构及市场规模等因素呈正相关;空间上呈现"东北高西南低"的"梯度状"分布特征;根据全局自相关测度结果,长江流域安徽段地区乡村韧性发展水平呈现正相关且有一定的空间集聚性,乡村韧性高值区主要聚集在合肥、马鞍山市周边县区,低值区主要分布在经济基础相对较差的大别山区,2011-2020年,乡村韧性水平的空间集聚特征由弱变强,表明此时区域乡村韧性状况的"极化"现象愈发明显;局部自相关测度结果显示,乡村韧性的"高-高"集聚区在空间主要分布在合肥市周边,并逐步扩张,"低-低"集聚区主要分布在研究区西侧的大别山片区的县域,乡村韧性呈现"块状"分布且较为规则,趋势面分析结果表明,乡村韧性水平在空间趋势上呈现出"两边低,中间高"的布局态势。研究强调了经济基础与基础设施建设的交互作用对乡村韧性的提升具有重要影响,对于全面理解长江流域安徽段乡村韧性演化机制具有重要意义,为长江流域安徽段乡村面临的自然灾害、生态环境恶化等问题如何解决提供理论支持和政策建议。未来应进一步探讨城乡韧性之间的相互作用机制,以实现资源的高效配置和区域的协调发展。

摘要:优化放牧假说提出,适度放牧能够通过促进土壤养分周转速率,提高草地生态系统的初级生产力。但是对于适度放牧是否同时有助于土壤有机碳组分的形成与稳定,目前的认知仍然有限。特别是禁牧后通过外源性养分输入提高土壤有机碳含量并增强碳库的稳定性的研究仍然匮乏。基于在青藏高原矮生嵩草草甸开展了17年的围封禁牧和不同化学形态氮素添加的长期实验,采用物理分级和¹³C核磁共振技术,分析了围封禁牧与氮素添加处理下土壤有机碳含量以及矿质结合态和颗粒态有机碳含量、有机碳不同功能团碳含量的变化。研究结果表明长期禁牧降低了0-10cm和10-20cm土层有机碳含量。围封禁牧提高了0-10cm土层颗粒态有机碳含量,但降低了矿质结合态有机碳含量,表明禁牧降低了有机碳含量及其稳定性。围封禁牧降低了0-10cm土层烷基碳含量,提高了氧烷基碳含量,表明有机碳的稳定性降低。不同化学形态氮素长期添加没有改变土壤有机碳含量,但是铵态氮与硝态氮处理下0-10cm土层矿质结合态有机碳含量低于硝酸铵处理,而铵态氮处理下0-10cm土层颗粒态有机碳含量显著高于硝酸铵。另外,同围封禁牧相比,铵态氮处理下0-10cm土层烷基碳和羰基碳含量降低,而烷氧碳含量增加,表明氮素添加,尤其是铵态氮的长期添加降低了有机碳的稳定性。此外,0-10cm土壤有机碳的降低主要源于矿质结合态有机碳的减少,10-20cm土层土壤有机碳的变化与颗粒态有机碳显著正相关,并且土壤pH的变化是有机碳组分变化及稳定性降低的主要原因之一。总之,高寒草地长期禁牧与氮素添加不利于土壤有机碳的截存与稳定。这一结论为退化草地恢复和可持续管理提供了科学依据。

摘要:为了探讨川西亚高山森林演替对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量和化学计量特征的影响,揭示森林演替过程中土壤养分积累和循环机制,进而为区域森林生态系统服务功能评价和提升提供理论基础。采用空间代替时间的方法,选择川西亚高山演替前期阔叶林(阶段I)、中期针阔混交林(阶段II和III)和演替后期暗针叶林(阶段IV)等不同演替阶段的森林为对象,研究不同土层土壤C、N、P含量及其化学计量特征在森林演替过程中的变异模式,解析森林演替对土壤C、N、P密度的影响规律及关键影响因素。研究表明,演替阶段和土层对土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量、C ∶ P和N ∶ P有显著影响,但对C ∶ N影响不显著。土壤SOC、TN和TP含量、C ∶ P和N ∶ P随着演替的进行总体呈先升高后下降的趋势,而随着土层深度的增加呈下降的趋势。不同演替阶段0-60 cm土层SOC、TN和TP密度分别介于7.27-15.86 t/hm²、0.41-0.99 t/hm²和0.21-0.41 t/hm²,以阶段II较高。Mantel检验结果显示不同演替阶段SOC密度受N ∶ P、C ∶ P、Rao二次熵指数、功能离散指数FDis、水解性氮和有效磷的显著影响;除了以上因子外,TN密度还受植物丰富度的显著影响;TP密度只与C ∶ N和有效磷显著相关。研究揭示了森林恢复演替对土壤C、N、P含量和密度及其化学计量特征的影响,强调了土壤养分相对限制状况和植物功能多样性在调控森林演替对土壤C、N积累的重要作用,可以为川西亚高山土壤功能的提升和指导退化生态系统恢复提供科学依据。

摘要:喀斯特断陷盆地区地处滇东-攀西一带,严重的石漠化问题导致生态环境脆弱,成为当前急需解决的生态挑战。而植被恢复是石漠化地区综合治理的重要途径,因此,聚焦于云南省建水县石漠化区,以4种不同的人工植被模式(阔叶林、针叶林、针阔混交林、灌木林)以及草地对照作为研究对象,通过植被群落和土壤调查,深入探究了不同人工植被模式对生物多样性、土壤理化性质以及化学计量特征的影响。研究结果显示,在不同的人工植被模式下,共计调查到39种被子植物,分属于21科35属。相较于灌木林和草地,阔叶林、针叶林和针阔混交林的物种丰富度显著提高,主要体现在草本植物物种的显著增加(P<0.05)。人工植被模式有助于提升石漠化区植物群落的生物多样性,其中以阔叶林模式的乔木生物多样性最高,灌木林生物多样性以阔叶林模式和针叶林模式为最高,而草本植物多样性以针阔混交林模式为较高。此外,灌木林的土壤全氮(TN)和全磷(TP)含量均低于乔木林,灌木林的植被恢复对土壤养分没有显著影响(P>0.05),且对土壤TP含量有不利影响。经过4年的乔木林人工植被恢复,土壤有机质的变化显著,阔叶林的土壤有机质含量显著高于其他模式(P<0.05),针阔混交林则显著提升了土壤TN含量(P<0.05),而阔叶林则显著提升了土壤TP含量(P<0.05)。在阔叶林、针叶林和针阔混交林中,C/N化学计量比有所降低,而C/P在针阔混交林模式下则有所下降,这有利于微生物的分解过程。研究为石漠化区的植被恢复提供了重要的参考,为喀斯特地区的生态恢复与石漠化治理提供了对策与建议。

摘要:深入了解土壤磷组分特征及其影响因素,对提升亚热带森林生态系统生产力意义重大。然而,当前在运用统一标准量化不同人工林不同深度土壤磷组分的研究方面有所欠缺,且对于土壤磷组分转化的驱动因素,特别是微生物因素,认知尚不明晰。本研究以杉木(Cunninghamia lanceolata)、桉树(Eucalyptus robusta)、毛竹(Phyllostachys edulis)和马尾松(Pinus massoniana)四种人工林为对象,利用改进的Hedley磷分级方法,系统测定表层(0-20 cm)、中层(20-40 cm)和深层(40-60 cm)土壤的磷组分的空间分异规律。结合荧光定量PCR技术解析土壤解磷微生物的基因表达特征,同步测定土壤理化性质参数,从微生物视角揭示典型人工林生态系统不同土层磷素形态转化的生物地球化学机制。四种人工林土壤磷组分中以闭蓄态磷和有机磷为主,比例超过70.0%,且表层土壤中不同磷组分含量、微生物量碳、微生物量氮、微生物量磷和phoX基因拷贝数均高于深层。毛竹林在各土层的有效磷含量(5.6-40.3 mg/kg)和次生矿物磷含量(8.7-57.5 mg/kg)及其在总磷中的比例(有效磷占比:3.9%-6.7%;次生矿物磷:3.3%-9.9%)均显著高于其他三种人工林(P<0.05)。杉木林的原生矿物磷含量(表层:23.4 mg/kg;中层:17.5 mg/kg;深层:17.0 mg/kg)最高,桉树林的闭蓄态磷含量(表层:632.2 mg/kg;中层:585.7 mg/kg;深层:535.2 mg/kg)最高,而马尾松林的有效磷含量(表层:8.8 mg/kg;中层:6.9 mg/kg;深层:6.8 mg/kg)最低。微生物量磷和phoX基因对土壤磷组分有显著影响, 酸性磷酸酶和phoC基因是决定有效磷含量的重要因素。这些结果表明毛竹林土壤的磷供给能力明显优于杉木、桉树和马尾松林。土壤深度是影响磷组分的关键因素。因此,建议针对不同人工林实施差异化管理,并重视土壤深度对磷循环的调控作用。

摘要:氮沉降改变森林生态系统养分平衡,影响土壤中营养元素循环和微生物养分代谢过程。五大连池火山熔岩台地由于自身养分匮乏,植被恢复受到养分条件的制约,但土壤微生物与植物养分限制的协同响应机制仍缺乏深入研究。本研究以香杨(Populus koreana)矮曲林为研究对象,模拟5个氮添加梯度,分别为CK(0 g N m^-2 a^-1)、N1(2 g N m^-2 a^-1)、N2(4 g N m^-2 a^-1)、N3(8 g N m^-2 a^-1)和N4(16 g N m^-2 a^-1),施肥两年后测定土壤养分和微生物C、N、P含量及胞外酶活性,采用生态酶化学计量学方法,揭示微生物代谢对碳、氮、磷的限制模式, 旨在探究外源氮添加对土壤微生物代谢限制产生的影响。结果表明,(1)添加氮后土壤中C-获取酶,N-获取酶和P-获取酶的活性均显著升高,随着氮添加量的递增,三种酶的活性变化趋势表现为呈先上升后下降,N3处理C-获取酶和P-获取酶活性最高,而N2处理N-获取酶活性最高;(2)土壤胞外酶的EEA_{C ∶ P}和EEA_{N ∶ P}呈先升高后降低的趋势,N2处理达到最高,而EEA_{C ∶ N}呈先降低后增加再降低的趋势,N3处理最高;(3)矢量模型分析发现所有氮处理土壤矢量角度均大于45°,随着氮添加量的增多呈先减少后增加的趋势;(4)冗余分析发现土壤养分是影响胞外酶活性和胞外酶化学计量比的关键因子,TP与矢量长度和矢量角度均呈显著正相关关系(P<0.05)。结果表明,氮沉降可以提高土壤胞外酶活性,影响土壤微生物的养分限制,促进土壤生物化学循环,研究结果为气候变化下森林生态系统的适应性管理提供重要科学依据。

摘要:全球气候变化已经严重影响到生物多样性和生态系统功能。气候变化背景下,关于雪被这一重要环境因子如何影响生态系统功能及其多功能性的探究还不足。基于十年(2013-2023)的积雪控制实验,通过在冬季人工增减地表雪被厚度,包括除雪、自然雪被厚度、2倍、3倍及4倍自然雪被厚度五个处理,研究了十年的雪被厚度变化对川西北高寒草甸多种植被、土壤功能及其多功能性的影响。研究结果表明,雪被厚度显著改变了群落物种丰富度,表现为在除雪条件下显著高于其它处理,但对Simpson指数、均匀度指数、功能多样性以及不同的群落性状均值(叶面积、比叶面积、叶片干物质含量及株高)影响均较小。除地上生产力外,雪被厚度对多种植被、土壤功能及其多功能性具有显著影响,表现为随雪被厚度的增加,地下生产力、总碳、总氮、总磷以及多功能性呈现增加的趋势,而土壤持水力呈现降低趋势,群落盖度在自然及3倍自然雪被厚度处理下较低。多元回归分析发现不同维度的多样性(物种多样性,功能多样性)对不同功能的影响均较小。结构方程模型分析表明雪被厚度的增加直接提高了高寒草甸生态系统多功能性,并对功能多样性和土壤pH分别有直接的负和正效应,但本研究未发现雪被厚度通过改变生物多样性来间接调控草地生态系统多功能性的明确证据。总的来说,本研究为深入理解雪被厚度变化对川西北高寒草甸生态系统的影响提供了新的理论视角,同时也为该区域制定针对性的草地管理和生态保护策略提供了科学依据。

摘要:全球气候变化背景下,亚热带地区季节性干旱事件频发,对森林的碳汇潜力和生态系统的稳定性构成严重威胁。因此,研究亚热带次生林植物水分利用对干旱胁迫的响应规律,对提高植被对极端气候脆弱性方面的认识具有重要的理论意义。以亚热带典型次生林三种优势树种樟树(Cinnamomum camphora)、马尾松(Pinus massoniana Lamb.)和枫香(Liquidambar formosana Hance)为研究对象,基于热扩散式探针技术,于2022年对树干液流进行连续监测,并结合气象因子和土壤水分的同步监测,对比分析了2022年发生的极端干旱和2023年同期相对湿润期间三种树木树干液流对气象因子、土壤水分条件的响应规律。结果表明:(1)2022年极端干旱期的液流速率均显著低于2023年同期,干湿期间樟树液流速率的变化幅度最大;(2)2023年干旱期的液流速率呈现日间液流高于夜间液流的昼夜规律,而在2022年樟树和马尾松的夜间液流速率高于日间;(3)干旱期三种树木液流速率与太阳辐射(R_n)、饱和水汽压差(VPD)呈正相关,均与土壤含水量(SWC)呈负相关;2022年干旱期的液流速率对环境因子的敏感性低于2023年同期;(4)在相对湿润的年份,液流速率主要受VPD和R_n的影响;而在极端干旱的年份,液流速率的主要控制因素由气象因子转变为土壤水分的可用性限制。

摘要:固沙植被在防止土壤风蚀、提高生物多样性和改善生态系统功能等方面发挥着非常重要的作用,然而,其对生物多样性和生态系统影响的机制研究仍较为有限,固沙植被演替过程中物种多样性与功能多样性的动态关系尚不明晰,制约着对生态系统恢复成效的评估。以毛乌素沙地不同恢复阶段的植物群落为研究对象,分析了植被演替过程中土壤理化性质、植物功能性状、群落物种组成等方面的变化,旨在揭示植被恢复过程中物种和功能多样性的变化及其关系。结果显示:(1)随着植被恢复,土壤黏粒、粉粒占比增加,水分、养分条件明显改善;(2)植物功能性状偏向资源获取型,株高、叶碳含量、叶氮含量和比根长等均显著提高;(3)物种丰富度显著增加,均匀度显著降低,Shannon-Wiener指数无明显变化;(4)功能多样性指数(功能离散度、功能分异度、功能均匀度、功能丰富度和功能离散度二次熵指数)显著降低。结果表明,固沙植被演替过程中,环境过滤发挥着主要作用,并推动着群落适应性策略的转变,固沙植被物种多样性虽有所提高,但各物种呈现趋同适应,功能多样性降低,植物对资源的利用率并未增加。因此,尽管目前的固沙植被经过二十余年的恢复,盖度显著提高,土壤质量有所改善,但尚未恢复至功能多样、结构稳定的阶段,未来仍需采取严格的封禁等保护措施,为生态系统持续演替创造条件。

摘要:人口增加和城市扩张导致森林-城镇交界域的范围不断扩大,独特的火源条件、可燃物结构及气候变暖导致交界域内的火灾风险急剧上升,严重破环生态环境,威胁人民生命财产安全,研究交界域内火灾发生的空间分布及其驱动因子,能够满足交界域火灾管理和预防策略制定的实际需求。基于黑龙江省1980-2009年的森林火灾数据,采用点格局分析方法,构建交界域内人为火、雷击火的空间分布与驱动因子之间的关系,识别火灾高发区域,分析火灾发生密度的时空动态变化。结果表明:黑龙江省交界域平均林火发生密度为0.0028次 km^-2 a^-1,气候、植被和地形因子对人为火和雷击火的发生均具有较强的驱动作用;人为火和雷击火的发生具有明显的时空异质性,主要集中于大兴安岭、小兴安岭及黑龙江省东南部。火灾高发区域主要位于北部和东北部的森林地带,近年来并未显著扩张。本研究发展的森林-城镇交界域火灾分布格局及高发区域时空动态辨识方法可有效地评估交界域火灾发生风险,为火灾预防和管理提供科学依据。

摘要:人类活动显著地增加了大气氮沉降总量并改变其氮化合物组分。然而,目前尚不清楚不同氮化合物及其组配对植物生长的影响及机制。通过添加大气氮沉降中主要四种氮化合物形态(铵态氮、硝态氮、尿素和甘氨酸)及其等比例组合与对照共16种处理的温室盆栽实验,探究对灰绿藜(Chenopodium glaucum L.)生长的影响。研究发现氮添加增加了灰绿藜地上与地下生物量及植株总生物量。与对照相比仅有机氮组合(尿素+甘氨酸)添加显著增加植物地上生物量和总生物量;无机氮与甘氨酸(碳酸氢铵+硝酸钙+甘氨酸)组合添加显著增加了地下生物量。结构方程模型表明不同氮化合物及其组合的氮添加会增加土壤铵态氮含量,增加植物叶片光合能力和茎粗共同促进植物生长,但是会抑制地下根系生长。研究建议在群落和生态系统水平开展类似的氮沉降模拟实验研究,以更准确地评估大气氮沉降对生态系统结构和功能的影响。

摘要:陆地生态系统在全球碳循环中扮演重要角色,植被碳汇能力是衡量生态系统质量与气候变化响应的重要指标。近年来,京津冀地区作为我国首都经济圈,其植被碳汇对区域绿色发展和"双碳"目标具有重要意义。然而,已有研究在碳汇反演中面临光能利用率等经验参数鲁棒性差等问题,导致碳汇估算结果存在较大不确定性。研究基于2003-2022年长时序多源主被动卫星遥感传感器估计京津冀碳汇时空变化。结合GEDI高分辨率激光雷达改进了植被最大光能利用率的动态校正方法,优化了CASA模型对NPP的模拟能力;基于土壤异养呼吸模型,估算了近20年京津冀地区的NEP;运用SHAP模型量化了气温、降水和太阳辐射等环境因子对植被碳汇的驱动作用及其非线性交互关系。结果表明:(1)基于GEDI实现了对最大光能利用率长时间序列的动态校正,森林的光能利用率模拟值最大为0.667-0.712 gC/MJ,这一改进方法能够可靠地对京津冀地区NPP进行模拟。(2)NEP多年均值为179.17 gC m^-2 a^-1,季节变化为夏季>春季>秋季>冬季,空间上呈现从冀北山区向东南部平原和城市区域递减的分布特征,且森林对京津冀NEP的贡献率达47.60%。(3)各驱动因子对NEP的重要性和主效应程度为气温>降水>太阳辐射,且气温和降水对NEP的正交互作用最强。研究结论可促进对京津冀地区植被碳汇动态变化机制的理解,同时为制定生态管理和气候变化适应策略提供科学依据。

摘要:水是植物生存最主要的限制因子,对城市植物水分利用的研究已成为城市生态保护和植被建设的关键。以青海省西宁市青海大学校园林地青杨(Populus cathayana)纯林、青海云杉(Picea crassifolia)纯林、青杨-青海云杉混交林和青杨-暴马丁香(Syringa reticulata)-榆叶梅(Amygdalus triloba)混交林为研究对象,基于氢氧稳定同位素技术结合MixSIAR模型,分析植物生长季(5-10月)的水分利用来源。研究结果表明:2023年5-10月研究区的降水量为406.88mm,占全年总降水量(454.7mm)的89%。在生长季初期,纯林中的青杨和青海云杉主要利用60cm深度以上的土壤水,利用比例分别为(70.58±58.15)%和(72.21±61.33)%。混交林中的树种对各深度层次的土壤水均有利用。进入生长季中期,降水增加,土壤含水量增加,青杨、青海云杉和暴马丁香主要利用表层土壤水,但MPSA的榆叶梅仍利用各层土壤水。生长季末期,降水减少,土壤含水量保持较为稳定的状态(13.61±0.94)%,纯林中的青杨和青海云杉以中层20-60cm土壤水作为主要水源,利用比例分别为(35.90±29.63)%和(43.17±33.73)%,混交林的青杨和青海云杉及暴马丁香转而利用中层和深层土壤水,而榆叶梅仍对各层土壤水均有利用。以上结果表明,植物的水分来源具有明显的季节变化特征,同种植物在不同配置模式的林地(纯林和混交林)中水分利用格局存在差异。林地配置模式改变了种间和种内对水分来源的竞争效应,混交林中不同物种间的水分竞争与纯林中同一物种个体间的水分竞争具有不同的效应。植物对土壤水分的利用模式与其林地配置模式、根系分布和下方土壤含水量密切相关。

摘要:种子萌发出苗是植物生命周期中关键而脆弱的阶段之一,对环境因子变化十分敏感。土壤结构变化如何影响乡土植物种子的萌发特性尚不清楚,缺乏田间的定量观测数据。以干旱河谷两个代表性乡土豆科旱生灌木胡枝子(Lespedeza bicolor)和鞍叶羊蹄甲(Bauhinia brachycarpa)种子为试验材料,测定其在4个石砾含量处理(0%, 25%, 50%和75%,v/v)下的萌发过程、出苗率和出苗势,明确其对土壤石砾含量变化的响应特征,探究种子萌发特性与环境因子的相关关系。结果表明,土壤石砾含量变化影响了两种乡土灌木种子的萌发,具体表现为出苗率和出苗势随石砾含量增加而升高。在石砾含量梯度上,鞍叶羊蹄甲种子出苗率与表层土壤平均温度及积温显著正相关,而胡枝子种子萌发与二者无明显相关性。土壤水分含量与两种灌木种子发芽能力之间呈显著负相关关系。总体上,干旱河谷气候条件下,中、高石砾含量(50%和75%)导致表层土壤温度升高和含水率降低,从而促进乡土灌木种子萌发,并且鞍叶羊蹄甲种子萌发对石砾含量变化反应较为敏感。研究结果加深了对干旱背景下石质土壤中种子萌发与土壤环境因子之间的关系理论认识,为多石山区生态恢复和耕作实践提供理论支持。

摘要:干旱是严重影响种子萌发和幼苗生长的非生物胁迫条件之一。利用聚乙二醇-6000(PEG-6000)模拟干旱胁迫条件,研究了不同浓度PEG-6000(0%,5%,10%,15%,20%)处理对高羊茅、黑麦草、披碱草种子发芽率、发芽势、相对发芽率、相对发芽势、发芽指数、胁迫指数、活力指数、抗旱系数和萌发系数的影响,测定了不同干旱胁迫条件下三种牧草幼苗的苗鲜重、根鲜重、株高,以及幼苗组织内H₂O₂浓度、O^-₂浓度、过氧化氢还原酶(CAT)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性、叶绿素a浓度和叶绿素b浓度。进行了各指标间相关性分析和主成分分析,统计分析了各综合指标的因子负荷量及贡献率,计算了不同浓度PEG-6000处理下三种牧草各综合指标的主成分综合评价值,以及各指标对PEG-6000浓度的耐旱临界阈值,综合评价了三种牧草的抗旱性能和耐旱能力。综合耐旱临界值分析和抗旱能力综合评价结果显示,三种牧草抗旱性能从高到低依次为高羊茅>黑麦草>披碱草。本研究对抗旱草种的鉴定和筛选具有重要意义。

摘要:为探究不同降雨和坡度条件下黄土坡面侵蚀泥沙粒径分布及分选特征,更好地理解黄土坡面泥沙分离、输移和沉积过程,该研究以黄土高原两种典型土壤(黄土、沙黄土)为研究对象,在模拟人工降雨实验条件下,开展了10 m坡长下不同坡度(5°、7.5°、10°和15°)和降雨强度(60 mm/h和90 mm/h)条件下坡面侵蚀过程以及泥沙颗粒变化特征研究。结果表明:(1)60 mm/h雨强时,两种土壤侵蚀泥沙颗粒主要由粉粒和细砂组成,其含量占整个泥沙侵蚀量的65%-95%,且黄土、沙黄土分别在5°和7.5°以及7.5°和10°之间存在临界坡度,导致粉粒和细砂侵蚀规律相反;90 mm/h雨强时,两种土壤侵蚀泥沙颗粒级配更接近原状土。(2)60 mm/h雨强下,黄土和沙黄土黏粒富集率(Enrichment Ratio, ER)＜1,粉粒的ER接近1,细砂粒的ER＞1,侵蚀泥沙颗粒以细砂的富集为主。90 mm/h雨强下,两种土壤富集率规律相反,黄土仍以细砂的富集为主,沙黄土以黏粒的富集为主。(3)60 mm/h雨强下,各坡面随着降雨的持续,两种土壤d₅₀值呈现降低的趋势,且d₅₀值随坡度增加而减小;90 mm/h雨强下,两种侵蚀泥沙颗粒级配会更快速接近稳定。研究结果旨在揭示两种土壤侵蚀过程中泥沙粒径的变化规律,以期为黄土坡面流失机理的深入理解提供数据支撑和理论依据。

摘要:生态系统价值服务评估的关键难点在于量化困难和评估精度不足及生态系统内复杂生态要素之间的相互作用。由于自然保护区内生态系统复杂多样,准确评估其服务价值尤为困难,这进一步阻碍了将生态系统生产总值(GEP)纳入国民经济核算体系及其在生态补偿与交易中的应用。以缙云山国家级自然保护区为例,构建了系统化的实地核算指标体系以精准计算生态系统生产总值(GEP)。通过InVEST模型处理遥感数据,量化生态系统服务指数(ESI),分析生态系统服务的权衡与协同关系及驱动因子。结合地理加权回归模型(GWR)与随机森林(RF)模型对初始计算的GEP与ESI进行偏差校正与优化。研究结果表明:(1)缙云山国家级自然保护区GEP核算总值为28.41亿元,1984-2024年生态系统服务指数水平较高且稳定,81%的森林生态系统表现出明显的协同效应;(2)空间聚类分析将保护区划为四类服务簇与三类功能分区,道路和人口密度对生态服务质量有负面影响;(3)初始高偏差区域占保护区面积的48.79%,RF优化精度优于GWR,优化偏差61.56%。提出了一种从实地数据获取到模型校准的系统方法,为量化山体-城市(KMCs)型自然保护区生态服务能力提供新视角,以应对生态服务评估的复杂性,并为"实地-模型"结果校准和生态服务评估提供参考方法。

摘要:促进山区可持续发展对于区域乃至国家生态环境和社会经济的健康发展至关重要。从区域、县域以及乡镇(街道)尺度出发,探讨山区生态系统服务价值(Ecosystem Service Value,ESV)与人类活动强度耦合关系的演变特征及其驱动机制,以揭示山区能否走向可持续发展,并在此基础上提出了山区可持续发展的策略。研究结果表明:(1)2000-2020年研究区ESV逐年上升,空间分布呈现从地形条件良好的区域向自然条件复杂的区域递增的特征。人类活动强度逐年增强,但整体水平较低,空间分布特征与ESV呈相反趋势。(2)研究区ESV与人类活动强度之间的耦合响应类型归纳为综合提升型、综合衰退型、生态恢复-经济衰退型和生态衰退-经济发展型四类,整体以综合提升型为主,表明研究区ESV与人类活动强度的耦合关系趋于协调。(3)自然、社会经济及政策是驱动ESV与人类活动强度耦合关系演变的主要因素,同时山区独特的地形条件促使其内部的耦合响应出现分异,展现了山区ESV与人类活动强度耦合关系演变的独特性。本案例研究可为类似山区的生态环境建设与可持续发展提供理论参考。

摘要:生态系统为人类供给产品与服务,是人类社会可持续发展的基础。研究生态系统服务的供给以及人类社会对生态系统服务的需求与消费,分析生态系统服务流的供需特征与流动关系,对区域生态系统的管理和生态补偿的开展具有重要意义。研究以黄河流域为例,计算了2021年的生态系统服务供给与需求指数,基于最小累计阻力(MCR)模型、重力模型和城市断裂点理论等多种方法和模型,确定生态系统服务供给区到需求区的生态系统服务空间流转路径和流转量。结果表明:1)黄河流域上游地区的单位面积生态系统服务供给量高于中游和下游地区,黄河流域下游区域生态系统服务需求量高于中上游地区,供给和需求呈现空间异质性;2)从黄河流域生态系统服务供需平衡关系看,黄河流域上游地区主要为生态系统服务供需盈余区,中游的陕西省、山西省和宁夏回族自治区的大部分地市为生态系统服务供需平衡区,下游的河南省和山东省为生态系统服务供需赤字区。3)2021年,黄河流域生态系统服务流转量共计5794.3亿元,其中甘肃省生态系统服务流转量2223.9亿元,青海省生态系统服务流转量1650.3亿元,青海省和甘肃省的生态系统服务主要流向山西省。研究结果为黄河流域横向生态补偿机制构建提供理论支撑,建议优化青海省和甘肃省重点生态功能区转移支付,形成受益者付费、保护者得到合理补偿的良性局面。4)生态系统服务流转强度会随着传输距离增加而衰减,生态系统服务很难从远距离的生态系统服务供给区传递至需求区,应当加强生态系统服务需求区周边的生态建设,通过增加周边的生态系统服务供给提高需求区的人类生态福祉。

摘要:矿农复合区生态系统服务与生态系统损害并存,它们对居民生计和福祉的影响尚未厘清。因此,探讨生态系统服务/损害、生计脆弱性及居民福祉三者之间的关系,对提升矿农复合区居民的福祉有着十分重要的意义。选取黄河流域中游矿农复合区为研究区域,采用熵值法和中介效应模型分析生态系统服务与生态系统损害在以生计脆弱性为中介变量的情况下对居民福祉的影响。研究结果如下:(1)在矿农复合区中,供给服务、调节服务与居民福祉之间存在显著正相关关系。(2)生态系统损害中的供给损害与居民福祉存在显著负相关关系,其对居民福祉的影响主要体现在生活质量、健康状况和经济收入方面。(3)生计脆弱性的三个指标:暴露、敏感性、适应能力中,只有敏感性在供给服务、供给损害与居民福祉之间起到了中介作用,且敏感性在供给服务和居民福祉之间起到了部分中介作用,在供给损害和居民福祉之间起到了完全中介的作用。

摘要:湿地为人居环境提供多种功能,主要包括创造多样化的生物栖息地,降低区域雨洪风险,并通过与周围文化设施的互动来提供文化服务,满足人居环境"生活-生产-生态"需求。然而,目前缺乏有效识别湿地网络中各廊道功能差异的方法,盲目的湿地保护与利用都将破坏人居环境的宜居性和可持续性。基于共生理论,以莆田主城木兰溪流域为例,将生活防洪、文旅产业和生态保护3项基本人居环境需求整合到湿地廊道的发展框架中,提出了多功能"人居-湿地"共生网络的识别方法。该方法涉及形态学空间格局分析(MSPA)、景观连通性指数、最大熵模型(MaxEnt)、最小累积阻力模型(MCR)和水文径流分析等,同时,将雨洪淹没风险、人文景观密度和生物多样性的空间分布转化为各功能性阻力因子,提取潜在湿地廊道,优化湿地网络结构。研究结果表明:(1)土地利用类型对湿地形成的影响最为显著,占比高达86.9%,其次是气候和地形因素的影响。(2)在莆田主城流域识别出32块湿地生态源,提取了39条潜在雨洪调节廊道、54条人文滨水廊道和40条生态湿地廊道,其中三种功能复合廊道占56%,两种功能复合廊道占15%。(3)在研究区域内构建了三级湿地网络结构,其中一级湿地网络形成了"三纵三横"的空间格局。为城市湿地及滨水区域的多用途空间规划、设计和管理提供科学依据。

摘要:旨在探讨太行山地生态系统服务之间的权衡与协同关系,并据此进行生态服务分区,以支持太行山地及华北平原的生态保护和高质量发展。研究运用产量空间化、InVEST模型和ArcGIS核密度分析对太行山生态系统的供给服务(食物供给)、调节服务(产水服务和固碳服务)、支持服务(土壤保持和生境质量)和文化服务(休闲游憩)进行评估,采用线性的Pearson相关系数和非线性的袋状图相结合的方法,深入剖析了各服务之间的相互关系,并根据袋状图结果识别出生态系统服务权衡/协同关系的地理格局和主导服务分布。结果表明:(1)食物供给与调节服务、支持服务之间均为权衡关系,调节服务和支持服务之间大多互为协同关系,而休闲游憩与其他服务间则表现为既不权衡也不协同的兼容关系;(2)生态系统服务间的权衡与协同关系在空间上分布不均,其分区面积与相关性强度(相关系数绝对值)紧密相关。(3)多种服务协同效应较好、权衡效应较强和协同/权衡效应相当的区域面积比例约为4 ∶ 3 ∶ 2;供给为主导服务的区域多分布在研究区边缘的平原地区和山间盆地,休闲游憩为主导服务的区域多分布在东部丘陵和平原的过渡的浅山地带,海拔、坡度和植被覆盖较高的区域则以调节和支持服务为主导服务。基于袋状图生态系统服务协同分区及主导生态系统服务识别对优化生态保护红线布局、补充保护范围及实施生态空间用途管制具有重要的实践指导意义。

摘要:土地荒漠化是全球性的重大生态环境问题,我国的荒漠化土地面积约占国土面积的四分之一,持续开展土地荒漠化监测研究对促进荒漠化区生态恢复意义重大。针对基于NDVI-Albedo特征空间提取土地荒漠化存在的不足,结合模型对比分析,提出了基于OSAVI-Albedo特征空间的高寒草甸区土地荒漠化遥感提取方法。通过构建OSAVI-Albedo特征空间得到香格里拉市各期次荒漠化差异指数,对研究区近20年来的土地荒漠化进行时空动态监测研究,并结合区域气象、人口等数据变化,探究了自然和人为因素对区域土地荒漠化演化的影响机制。结果表明:OSAVI-Albedo模型能很好地克服NDVI-Albedo模型的缺点,有效地区分不同地表植被覆盖类型且不受特殊地物影响。2003-2022年,香格里拉市土地荒漠化整体呈好转趋势,轻度、中度、重度荒漠化面积逐渐缩小,荒漠化呈减轻趋势的面积为加重面积的2倍,仅局部地区有荒漠化恶化、波动情况发生。进一步分析表明,研究区自然因素(气温和降水)、人为因素(土地覆盖和人口密度)以及生态治理(退耕还林、退牧还草、天然林保护、森林生态效益补偿等)是影响区域荒漠化演变的重要驱动因素。

摘要:净生态系统CO₂交换量 (NEE) 和蒸散 (ET) 是表征半干旱区生态系统碳水循环能力的重要指标。对碳水通量动态变化的准确模拟和驱动机制的深入分析,有助于明确黄土高原半干旱区草地生态系统的功能及其对气候变化的响应。基于黄土高原铁杆蒿草地生态系统2018-2022年日尺度通量观测数据,使用多元线性回归模型、机器学习模型 (随机森林、支持向量机和人工神经网络模型) 和融合生态学知识与机器学习的生态知识-机器学习 (EML) 模型分别对NEE和ET进行拟合。其中,有6种基于不同生态假设的EML模型用于拟合NEE,7种基于不同生态假设的EML模型用于拟合ET。最后构建拟合效果最好和解释能力最优的EML模型并探究环境和植被因素对NEE和ET的影响。结果表明:(1) 包含了气象因素、土壤水分因素和植被因素的EML模型对NEE和ET的拟合效果最好,R²和RMSE分别为0.81和0.70 g C m^-2 d^-1,0.83和0.48 mm/d,MRE和MAE分别为1.72和0.48 g C m^-2 d^-1,0.29和0.30 mm/d。该模型在NEE和ET上的拟合能力较多元线性回归模型提升了24.62%和12.16%,较机器学习模型平均提升了13.02%和6.87%。(2) 空气温度是NEE和ET的主要影响因素,重要性占比分别为63.12%和60.38%。6℃和22℃是草地NEE日均空气温度的阈值,在6-22℃之间NEE处于下降趋势,在22℃后NEE变为平稳趋势。0℃和22℃是草地ET日均空气温度的阈值,当空气温度大于22℃后,ET由上升趋势转变为平稳趋势。(3) 土壤水分因素在NEE和ET的重要影响因素中的占比分别为17.13%和5.66%,NEE对土壤水分的敏感性高于ET。研究结果有助于完善半干旱区草地生态系统碳水通量的模拟方法,并明确其对环境和植被因素的响应。

摘要:二氧化碳(CO₂)是主要的温室气体之一,空气中二氧化碳浓度的变化受到多种因素的影响。现在能连续观测地面空气二氧化碳浓度的站点依旧较少,但是常规气象数据容易观测,在给定地点如何用常规气象数据模拟地面空气二氧化碳浓度依旧缺乏研究。基于陕西省淳化县的和家山小流域的实测气象数据和二氧化碳浓度数据,分别采用不同位置的地面空气二氧化碳浓度或环境因子的组合驱动MLP、LSTM、Bi-LSTM和RF模型,评价了机器学习方法在黄土高原沟壑区典型站点模拟日尺度地面空气二氧化碳浓度的潜力。研究结果表明,无论是以同类型观测数据作为输入还是以环境因子的组合作为输入,4种机器学习模型都可以较好的模拟地面空气二氧化碳浓度的整体变化过程,且都可以用于插补数据。以其他点位实测二氧化碳浓度作为输入时,MLP模拟2号点的浓度C₂精度最高,在测试集的误差仅为3.8%;以环境因子作为输入时,RF模拟2号点的浓度C₂精度最高,在测试集的误差为6.3%。但是以环境因子作为输入时无法模拟出二氧化碳浓度剧烈的日变化过程。为了进行数据插补,以同类型的观测数据作为输入用于插补数据的效果更好,它可以较好地模拟出地面空气二氧化碳浓度的日变化过程。

摘要:理解粮食生产适应气候变化的机制,并评估其效果是提高农业适应能力的关键。作物迁移是一种重要的农业适应气候变化策略,但是已有研究尚未对其适应效果开展充分评估。以东北地区为例,采用随机森林模型研究了1985-2015年该区域水稻种植分布迁移的驱动因素,并量化了水稻种植分布迁移适应气候变化的增产效果。研究发现:1985-2015年气候变化促使东北地区水稻种植的重心向东北方向迁移了约106km。其中,积温增加是影响东北地区水稻布局变迁最关键的气候因素,使得水稻种植重心向东北方向的迁移了约83km,并推动了该地区水稻种植面积扩张了68万hm²,这一增量占该时期内扩张总面积的37%;然而,降水量的变化对东北水稻种植分布迁移的影响较小。东北水稻种植区域北移有效缓解了水稻生长期的高温胁迫,对提升东北水稻单产产生了积极影响。进一步量化分析发现,若不考虑水稻种植分布的迁移,气候变化仅能带来273万t的水稻产量增益。然而,同时考虑气候变化对水稻单产以及种植分布的影响时,其对于东北水稻总产量的提升效果则显得尤为显著,增产总量达到了约843万t,占据了实际增产总量的31%。这凸显了作物种植分布迁移在适应气候变化对粮食生产风险中的关键作用。为了充分发挥水稻种植分布迁移的积极效应,应着重于选育具有更强耐寒性的水稻品种,提升农业机械化水平,构建全面且有效的农业支持政策体系与灌溉基础设施,并同步提升产量与环境的协同效应。研究成果为深化理解农业适应气候变化的机制、优化中国水稻生产布局以及提升农业的气候适应能力提供了坚实的科学依据。

摘要:针对渤黄海斑海豹种群传统监测方法中高成本、低效率个体识别难题,提出一种基于面部特征的斑海豹个体识别模型。该模型基于卷积神经网络架构,结合注意力机制和多尺度特征处理技术,提高了对面部关键特征的识别能力,并通过深度可分离卷积降低了参数量和计算需求。实验结果显示,融合SlimC2F、CBAM和SPPF模块可显著提高网络识别性能,本文方法(SlimC2F-CBAM+SPPF)取得最佳识别效果。在自建有背景数据集与Caltech-256公共数据集上,模型识别准确率达98.35%、80.70%,优于目前主流模型。在迁移学习策略的应用下,模型对不同背景的适应性增强,识别准确率提升至98.70%。此外,即使在较小数据集上,模型仍能保持较高的识别准确率。最后,可视化分析展示了模型主要关注眼睛和鼻子等关键部位,进一步验证了模型的有效性和可解释性,为实现斑海豹个体的高效监测提供了新的技术手段。

摘要:狼(Canis lupus)、豺(Cuon alpinus)和赤狐(Vulpes vulpes)是生态系统中的重要捕食者,探究其种间时空生态特征具有重要的生物学和保护意义。基于2021-2024年在青藏高原东北缘的新疆阿尔金山国家级自然保护区、罗布泊野骆驼国家级自然保护区和甘肃安南坝野骆驼国家级自然保护区开展的红外相机调查监测数据,使用参数优化的最大熵模型(Maxent)与核密度法比较了狼、豺和赤狐的种间与种内时空生态位差异。结果发现:(1)优化后的Maxent模型狼、豺和赤狐AUC值分别为0.966、0.941和0.960,狼栖息地的关键因子为归一化植被指数(26.1%)、海拔(14.8%)和距铁路距离(14.0%),豺为坡度(62.1%)、归一化植被指数(23.2%)和距铁路距离(3.1%),赤狐为归一化植被指数(29.3%)、海拔(16.5%)和距铁路距离(12.5%)。(2)狼、豺和赤狐的空间生态位重叠度较高,适宜栖息地空间重叠度系数分别为0.53(狼-豺)、0.78(狼-赤狐)和0.63(豺-赤狐)。(3)三种食肉动物的时间生态位存在明显分化(P<0.05),狼的活动高峰期晚于豺,赤狐明显回避狼和豺的活动。揭示了青藏高原东北缘狼、豺和赤狐在时间生态位上的分化是其同域共存的关键因素,为食肉动物的保护研究提供了参考。

摘要:产漂流性卵鱼类是河流生态健康的重要指示物种,明晰其物种分布和繁殖习性具有重要意义。从多渠道进行详尽的资料收集,厘清了中国江河产漂流性卵鱼类物种组成,并对其在各一级区分布情况以及繁殖习性进行分类梳理。研究结果如下:(1)明确中国江河产漂流性卵鱼类61种,其中受威胁物种14种,中国特有种34种;(2)长江区、珠江区产漂流性卵鱼类种类最丰富,同时受威胁物种比例也较高,是产漂流性卵鱼类保护的关键区域;(3)29种产漂流性卵鱼类在产卵时有流速需求,6月及以后产卵物种和最低产卵水温低于16℃的物种比例都呈现出北高南低的趋势;(4)漂流性受精卵吸水前平均卵径为1.43mm,吸水后平均卵膜径为4.36mm,膨胀率均值为328.2%,平均孵化时间多在12.4-44.4h(20.3-28.0℃)。研究成果可为水库生态调度方案制定、流域产漂流性卵鱼类保护等工作提供重要支撑。

摘要:全球气候变化对生态系统的结构和功能产生深远影响,破坏了生态系统服务的供需平衡,威胁人类福祉和社会的可持续发展。基于自然解决方案(Nature-based Solutions,NbS)作为缓解和适应气候变化的重要途径,能够有效的应对气候变化对生态系统的不利影响,持续维持人类福祉和提升生物多样性效益。通过综述气候变化对全球生态系统的主要影响,探讨NbS在提升生态系统服务方面的多重效益,以期为生态系统的可持续管理提供理论支撑。具体而言,主要综述了气候变化对生态系统结构和功能(生态系统服务供给)的影响,阐释了NbS在增强生态系统服务中的作用与效益,并基于NbS的实施现状,探讨了其在缓解和适应气候变化中的挑战和局限。最后,提出该方向的未来研究展望,以期为我国生态恢复与社会可持续发展提供理论支撑。

摘要:连通性模型为自然保护区、生态网络、生态安全格局等保护规划提供了重要决策基础。目前主流的连通性模型是在二元景观上构建由斑块和廊道组成的网络系统。然而,在建模分析过程中,刻画物种运动特征中的不确定性、界定多重阈值中的主观性以及简化模型要素中的同质性等因素,使得该模型在尺度整合、多物种保护、气候变化响应等方面的适用性较低。为此,研究开始探索面向景观全域的梯度连通性模型,即全域连通性。通过系统梳理全域连通性的理论基础、模型内涵、建模方法、实践应用等方面的研究进展,并与传统主流的网络连通性模型进行多方面比较,发现:作为相对较新的模型框架,全域连通性模型在生物多样性保护和生态空间规划中得到广泛运用,并用于刻画火灾等领域的景观扩散过程。该模型在尺度整合和空间精度以及结果验证等方面具有明显的比较优势。根据全域连通性模型特征与优势,从模型不确定性、模型耦合集成和物种运动监测等方面提出未来研究可能的方向与建议。

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