摘要:

摘要:基于2019-2021年乌伦古湖28个采样点底栖动物及环境因子的调查数据,采用底栖动物完整性指数(B-IBI)及综合生物指数(CBI)对乌伦古湖进行生态健康评价,并确定影响2种生物指数的关键环境因子。通过对34个候选指标的逐步筛选,最终确定M23(Family Biotic Index,FBI 指数)、M24(Biological Monitoring Working Party,BMWP指数)、M26(直接收集者个体相对丰度)、M30(Shannon-Wiener指数)和M34(黏附者个体相对丰度) 五个构成春季核心指标,M14(摇蚊个体相对丰度)、M21(耐污类群个体相对丰度)、M24、M30和M34 五个构成夏季核心指标,M14、M24、M30和M34 四个构成秋季核心指标。采用比值法统一指标量纲,基于参照点B-IBI指数分布的25%分位值作为健康评价标准。采用熵权法确定Margalef、Shannon-Wiener、Pielou、Simpson、FBI、BI(Biotic Index)、BMWP等7种生物指数的客观权重,累积加权构建CBI指数并以所有样点95%分位值作为健康评价标准。结果表明:B-IBI、CBI指数均认为中海子生态环境状况较为健康,73km小海子于健康至一般波动,骆驼脖子介于亚健康至较差状态,吉力湖和布伦托海湖西部整体处于一般至较差水平。时间角度上,乌伦古湖春、夏季的健康状况优于秋季。Spearman相关性分析表明,CBI、B-IBI指数及7种生物指数相关性良好。通径分析表明,高锰酸盐指数和亚硝态氮是共同影响B-IBI指数的关键环境因子,盐度和溶解氧是共同影响CBI指数的关键环境因子。冗余分析表明,盐度和无机氮是影响不同季节CBI、B-IBI指数的重要环境变量。完整性指数与综合生物指数的结合对乌伦古湖的生态健康评价参考性较高,未来应通过控制外源污染,限制富营养物质及有无机污染物的汇入,降低湖区水体矿化度等措施改善乌伦古湖的生态环境质量。

摘要:生境破碎化已严重威胁全球野生动物的生存,识别生境网络并恢复生境连通性是应对这一全球性挑战的重要手段。然而,现有的生境网络识别与连通性研究多受限于行政界线,忽视了生物多样性丰富的跨境地区在生境网络连通中的重要作用,难以遏制全球生境破碎化导致的生物多样性下降。因此,识别跨境地区生境网络以提升生境连通性成为推动生物多样性跨境保护的迫切需求。以中老缅跨境区域为例,基于10 m空间分辨率土地利用/覆被和亚洲象分布现状等数据,采用生境适宜性指数(Habitat suitability index, HSI)模型,评价亚洲象(Elephas maximus)生境适宜性;利用蚁群算法将高质量生境斑块判识为亚洲象生态源地,结合最小累计阻力模型提取亚洲象生态廊道,识别出考虑/不考虑中国境外生境情景下的亚洲象生境网络,利用网络闭合度(α)、线点率(β)、网络连接度(γ)对不同情景下生境网络进行定量评价,并分析两者差异及对中国云南境内亚洲象生境网络规划的影响。结果表明:(1)若考虑境外生境,单位生态源地面积的亚洲象承载量更高(2.31-2.43 头/100 km²),整体网络连通性更佳,其α、β和γ指数分别为0.63-0.66、2.13-2.19和0.76-0.78;若不考虑境外生境,为有效践行昆-蒙框架"3030"保护目标, 中国境内保护地面积需扩增,会导致网络的闭合环路与源地间可选路径减少(α指数由0.48降为0.42)、网络结构趋单一(β指数由1.76降为1.67)和网络连通率降低(γ指数由0.67降为0.63)。(2)中老缅跨境区域亚洲象生境格局与种群分布空间错配明显;中国境内最适与较适生境在研究区内占比为23.01%,但栖息了区域内90%以上的现有亚洲象种群。生境网络识别对比结果发现,突破国界局限,构建跨境亚洲象生境网络更有利于适宜生境的优化配置与合理利用,保障生境连通性稳健提升。

摘要:黑麂(Muntiacus crinifrons)为国家一级保护野生动物,是钱江源-百山祖国家公园候选区钱江源园区(简称钱江源园区)的旗舰物种,科学的管控分区对黑麂种群和栖息地的保护具有重要的意义。为了科学评价黑麂栖息地的适宜性,支撑其种群保护与栖息地恢复,引入堆叠泛化集成算法(Stacked generalization-based ensemble algorithm,Stacking)来优化物种分布模型(Species distribution model,SDM);采用特征重要性分析、夏普雷加性解释(SHapley Additive exPlanations,SHAP)和部分依赖图(Partial dependence plots,PDPs)等可解释人工智能(Explainable artificial intelligence,XAI)方法,来揭示影响黑麂栖息地适宜性的主要因素及其影响机制,提升SDM的透明度;将预测结果与钱江源园区的管控分区、道路和村镇居民点分布叠加分析,从而识别人与黑麂的潜在空间冲突,以评估管控分区在黑麂保护中的合理性。结果显示,钱江源园区的黑麂适宜栖息地集中在南部和西部,约39.49 km²,占总面积的15.67%,其中81.29%位于核心保护区,表明管控分区基本合理。核心保护区中适宜栖息地净损失约1.77 km²,占适宜栖息地净损失总面积的57.1%。人与黑麂冲突集中在北部的核心保护区,表明就地保护、植被修复或原住民搬迁难以满足保护需求,管控措施亟待优化。降水、温度、海拔和人为干扰是影响黑麂栖息地适宜性的主要因素,在降水量偏高、海拔偏高、气温凉爽、低人为干扰的区域,栖息地的适宜性较高。建议通过加强物种监测与栖息地适宜性评估、实施适应性分区框架、设立缓冲区、构建生态廊道、制定气候变化预警方案等措施,来加强黑麂栖息地的整体保护,推动钱江源园区管理精细化转型。研究可为钱江源园区的黑麂保护和空间治理提供科学依据。

摘要:采食是动物获得生存和繁衍所需能量的主要来源,且动物能够依据食物资源的变化来调整其采食策略。2019年7月至2020年8月,在广西崇左白头叶猴国家级自然保护区内选择了一群习惯化的白头叶猴(Trachypithecus leucocephalus)作为研究对象。基于个体识别,采用焦点取样与连续记录方法,收集并分析白头叶猴的采食行为数据,旨在深入探讨其采食策略。结果表明:白头叶猴共采食40种植物,隶属24科35属,其中包括18种乔木、11种灌木、9种藤本、1种草本以及1种寄生植物。在食物组成中,主要以树叶为主,占所有采食行为回合持续时间的75%,其中嫩叶占54.4%,成熟叶占20.6%;而果实、花以及其它部位则分别占8.3%、3.8%和12.9%。然而,白头叶猴对不同植物部位的采食比例随季节显著变化。在旱季,白头叶猴对花和其它部位的采食比例显著高于雨季(花: 8.2% vs 2.2%; 其它部位: 35.6% vs 4.3%),而在采食嫩叶和果实时,其比例则显著低于雨季(嫩叶: 31.3% vs 63.1%; 果实: 4.8% vs 9.6%)。白头叶猴倾向于集群采食,由2至4只个体组成的采食簇占总群体采食记录的74.7%。果实采食持续时间在不同大小的采食簇间存在显著差异,且与采食簇个体数量呈显著正相关。本研究结果不仅进一步了解白头叶猴对喀斯特生境的行为适应性,同时为该物种及其生态系统的有效保护提供科学依据。

摘要:聚焦于1982-2021年间中国四大气候区(温带大陆性、温带季风、高寒青藏高原及亚热带-热带季风气候区)的蒸散(Evapotranspiration, ET)、蒸腾(Transpiration, T)及蒸腾蒸散比(T/ET)的时空演变特征及驱动机制。基于中国陆地生态系统蒸腾蒸散比数据集,采用趋势分析、变异系数、R/S分析及地理探测器等方法揭示ET、T及T/ET的动态变化及主要驱动因素。结果表明:(1)中国区域ET显著下降(Slope =-1.09 mm/a, P < 0.05),而T和T/ET显著上升(Slope T=0.34 mm/a, Slope T/ET=0.0019/a, P < 0.05)。高寒青藏高原气候区ET显著增加(P < 0.05),而其他气候区呈现下降趋势;T在温带季风气候区显著下降(-0.61 mm/a,P < 0.05),在其他气候区显著上升(P < 0.05);T/ET在所有气候区均显著上升(P < 0.05)。(2)全国ET、T和T/ET的空间分布呈现由东南沿海向西北内陆递减的梯度特征,高寒青藏高原气候区的ET(813.49 mm)、T(515.23 mm)和T/ET(0.62)均为最高。(3)降水、植被指数和气温是全国ET、T和T/ET变化的主要驱动因子,植被指数与气温、降水、饱和水汽压差和辐射的交互作用对T和T/ET最明显。研究结果为气候变化背景下的水资源管理与生态保护提供了重要依据。

摘要:在气候变化背景下,模拟土壤侵蚀的时空演变特征并探讨其与气候因子之间的响应,对于应对气候变化和防灾减灾具有重要意义。现有研究主要聚焦于气候变化、坡度及植被恢复等因素对黄土高原土壤侵蚀的影响,但较少同时考虑各驱动因子之间的相互作用及其对土壤侵蚀的直接与间接影响。基于气象站点、土地利用/土地覆被和土壤质地等数据,采用Theil-Sen Median趋势和Mann-Kendal检验对气候因子的时空变化特征进行了分析,利用InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)模型模拟了1990年、2000年、2010年和2020年黄土高原土壤侵蚀的时空分布,并通过最优参数地理探测器和偏最小二乘结构方程模型在考虑自然因子和植被因子的基础上,重点对气候因子对土壤侵蚀的影响强度和路径进行分析。结果表明:气候因子时空变化具有阶段性和区域性,降水量在1990-2000年以-55.96 mm/10a的速率下降,而2000-2020年以53.99 mm/10a的速率上升;研究期内年降水量、降水强度指数、大雨日数、强降水量、平均气温和最低气温的增长率分别为26.15 mm/10a、0.26 mm d^-1 10a^-1、0.56 d/10a、15.21 mm/10a、0.32 ℃/10a和0.40 ℃/10a。从空间上看,1990-2000年降水量减少区域为86.36%,而2000年以后增加区域达97.42%;2000-2020年,极端降水指标在整个研究区基本为增加;气温上升区域主要分布在东、西部,气候变化呈现明显的暖湿化趋势且降水的极端性增强。1990-2020年,黄土高原土壤侵蚀模数呈现先减少再增加趋势,2020年土壤侵蚀量为2.19亿t。最优参数地理探测器分析显示,坡度、降水和植被覆盖是土壤侵蚀的主要驱动因素,其中降水量对土壤侵蚀的解释力从1990年的0.11在2020年增至0.18。结合偏最小二乘结构方程模型分析结果,温度主要通过影响降水间接影响土壤侵蚀,降水和自然因子对土壤侵蚀有直接正贡献,而植被因子对土壤侵蚀有直接负贡献,但2020年比2010年降低0.02。因此,在气候暖湿化和降水极端化趋势下,其对土壤侵蚀的影响不可忽视,在未来的土壤侵蚀防控和可持续发展中,需将气候适应和区域发展相结合,以应对未来气候变化的挑战。

摘要:黄河三角洲国家级自然保护区位于山东省黄河入海口,其生态状况与黄河流域生态系统的健康程度息息相关,探究其生态状况对于推动区域可持续发展以及达成国家生态保护战略目标具有重要意义。采用表征生态状况的生态等级指数(EG_i,负向指标),结合Theil-Sen趋势分析法和Mann-Kendall检验法,研究了该保护区在2000-2020年间生态状况的时空变化;同时,结合地理探测器分析了其驱动因素;基于时空变化信息,通过Hurst指数对未来趋势进行了预测;并利用MaxEnt模型分析了鸟类的适生区。结果表明:(1)研究区生态状况呈"沿海及河道附近生态状况较好,内陆生态状况较差"的空间分布格局;(2)2000-2020年间,EG_i呈波动下降趋势,生态状况呈逐渐变好的趋势,生态状况变化趋势中呈改善趋势的占主体地位,面积占比71.50%,呈退化趋势和保持稳定的面积较小,主要分布在南部区域的东侧沿海地带;(3)驱动因素对生态状况的解释力自高到低的排名依次为:温度、高程、人口、降水、归一化植被指数、国内生产总值,其中温度和归一化植被指数的交互作用最为显著;(4)研究区未来的整体发展趋势为向好发展;(5)鸟类适生区主要分布在南部区域的中部,且与生态状况较好的区域具有一致性,主要分布在黄河河道及沿海的狭长地带,整体呈条带状分布,高程、NDVI、土地利用类型是对鸟类适生区空间分布贡献最大的因素,平均贡献率分别为35.1%、22.6%和15.5%。为切实保护黄河三角洲国家级自然保护区的生态环境,未来需强化黄河河道及两岸湿地的管理,严格限制人类活动,定期开展鸟类监测与生态评估。通过科学规划与严格管理,全力推动鸟类与生态环境和谐共生,为黄河三角洲生态保护和高质量发展提供有力支撑。

摘要:生态系统服务供给-需求匹配性是探究生态系统退化的本质和根源的重要依据,识别供需不足的生态系统服务类型及受益群体对于生态系统服务的精准管理至关重要。从社区居民的角度出发,以四川卧龙自然保护区为案例,综合评估了研究区域生态系统服务供给-需求匹配状况,识别了供需不足的生态系统服务类型,分析了受访者的社会经济特征对生态系统服务供需匹配性的影响机制,进一步比较了供需匹配性在不同受益群体之间分布格局,析出了供需不足的生态系统服务类型及关键利益群体。研究结果表明,供需不足的生态系统服务有传统农作物、淡水、土壤保持和保持土壤肥力,社区居民对于生态系统服务供需比的评估受到性别、受教育程度、对当地的了解程度以及收入水平和结构的影响,供需匹配性差异是当地居民个人/家庭社会经济特征、生计依赖和生计转换能力综合影响的结果。在保护区管理中,建议关注特殊受益群体,即女性、老年人、收入水平较低、受教育程度较低和农业依赖型的社区居民,提高政策/工程的精准性和有效性,并最终实现保护区内生物多样性保护和社区福祉提高的双赢目标。

摘要:耕地生态系统服务权衡特征及驱动因素识别是实施耕地资源科学管治决策的重要基础。构建耕地生态系统服务的评估框架,运用InVEST模型、Spearman相关分析、均方根误差、GBDT等方法,分析长三角地区2000-2020年耕地生态系统服务的权衡/协同关系、主导驱动因素及阈值特征。结果表明:(1)长三角地区耕地粮食生产和文化娱乐服务提升,产水服务和固碳释氧服务表现为先下降后上升,土壤保持量呈下降趋势。空间上,产水、固碳释氧和土壤保持整体呈"西南高东北低"格局,粮食生产与之相反,文化娱乐服务高值分布转变为"大集聚、小分散"格局。(2)长三角地区耕地生态系统服务总体表现为权衡减弱、协同增强,不同时期权衡/协同关系会出现强度的变化甚至发生关系逆转。服务间的权衡关系在不同地理区域存在显著差异,高权衡区域随着时间演变逐渐减少。(3)2000-2020年耕地资源禀赋对权衡强度的贡献率下降,社会经济因素贡献率显著提升,光照条件、农业政策和城镇化水平是影响耕地生态系统服务权衡强度的关键因素。当光照时长范围为1800-2000h、耕地复种指数超过1.6或城镇化率提升至80%,各项生态系统服务的权衡作用减弱。考虑驱动因素的阈值范围,将有助于耕地生态系统服务的协同发展,为区域粮食安全保障、生态安全维护和社会经济发展提供科学参考。

摘要:洞庭湖平原作为我国重要的商品粮基地,同时面临着绿色低碳发展的紧迫任务,研究相关政策对该区域耕地利用生态效率的影响对保障国家粮食安全及保护区域生态具有重要意义。从面源污染治理政策实践视角出发,利用2010-2021年洞庭湖平原县级尺度农村统计年鉴数据等数据,基于非期望产出SBM(Slack-Based Measure,SBM)模型测算耕地利用生态效率,运用空间多期双重差分模型分析化肥、农药面源污染治理对试点地区耕地利用生态效率的影响,并评估变量间存在空间依赖性的政策冲击效果。结果表明:(1)2010-2021年,洞庭湖平原试点地区的面源污染治理对当地的耕地利用生态效率具有显著的提升作用,且该治理政策对周边地区产生了正向的空间溢出效应。(2)2010-2021年,面源污染治理政策对试点地区耕地利用生态效率的影响具有时间异质性,该政策对2016年开始试点的地区的影响大于2017年开始试点的地区,即面源污染治理政策对第一批试点地区耕地利用生态效率产生的效果更为显著,主要原因在于第一批试点地区在政策支持、技术及经验积累、基础设施完善等方面具有先发优势。(3)洞庭湖平原耕地利用生态效率具有空间溢出效应。因此,吸取试点地区有效经验并发挥其辐射带动作用,大力推广绿色农业以减少化肥农药的使用是提高地区耕地利用生态效率的重要举措。研究结果可为制定低碳高效的耕地利用政策,促进城乡融合高质量发展提供参考。

摘要:城乡居民消费是食物消费体系的终端环节。以长江经济带作为典型研究区,运用改进的基于组分法的生态足迹模型定量分析了城乡居民食物消费生态足迹的时空演变特征,并借助基于共享社会经济路径(SSPs)的系统动力学(SD)模型对未来的发展趋势进行预测。研究结果表明:(1)2005-2022年,长江经济带城乡居民的食物消费生态足迹总体呈增长趋势,城镇居民的生态足迹高于农村居民,且食物消费总生态足迹的增幅也更大。同时,城乡居民膳食结构渐趋一致,食物消费人均生态足迹的结构变化呈现出显著的区域特征。(2)长江经济带11个省市城乡居民食物消费总生态足迹在空间分布上呈现"东高西低"的格局。其标准差椭圆呈"西南-东北"方向分布且面积略有缩小,这意味着城乡居民食物消费总生态足迹的空间异质性有所减弱。此外,城镇与农村居民食物总生态足迹的重心轨迹呈现出相向移动趋势,表明区域内食物消费领域的城乡融合发展进一步加强。(3)在多情景模拟中,2023-2035年长江经济带城乡居民食物消费总生态足迹的预测曲线存在明显差异。其中,温饱型发展路径下的食物消费总生态足迹最低,富裕型发展路径下的食物消费总生态足迹最高,可持续发展路径是实现居民营养均衡与环境友好的最佳解决方案。研究可从优化居民膳食结构、缩小城乡膳食不平等以及实施分区管控等方面为实现可持续食物消费、促进城乡膳食公平以及保障食物安全提供科学参考。

摘要:生态文明建设背景下,构建国土空间利用的生态安全格局是实现可持续发展的底线要求。以杭州主城区为例,依托景观生态学的"格局-过程"的原理,利用景观指数法、遥感生态指数法等方法,分析国土空间利用演变及其生态响应的特征与机制,基于"网络"模式和"千层饼"模式构建多维集成的综合生态安全格局,并通过识别空间冲突,提出生态空间结构优化与差异化管控的策略。结果表明:1)杭州主城区表现出生境质量变化与"耕转建"的国土空间转移模式高度相关,景观破碎化与分散化、生境质量持续下降等特征;2)研究区共有36个生态源地,占研究区总面积的26.41%,空间分布与规模大小差异明显;近源低阻的生态缓冲区对核心区域保护效果较好;识别生态廊道53条,长度达366.14m,长度长但分布不均;识别生态战略点33处且分布集中,是生态修复的优先参考点;3)构建了"底线-缓冲-理想"三级综合生态安全格局,其中底线安全格局占全域的31.01%,是各类生态过程的核心区域;缓冲安全格局占24.06%,是底线格局的保护区域;理想安全格局占23.13%,是城市建设的潜力区;4)空间冲突识别中,生态源地、一级缓冲区、底线安全格局与现状建设用地均有不同程度的冲突,依据冲突类型划分为城镇用地型、农居点及基础设施型等3类;5)构建"一轴一环、三屏四区、六廊多点"的生态空间优化结构,划分出6类重点分区,并提出相应的差异化管控策略。研究结果旨在为国土空间规划及其生态空间的结构性导控途径提供借鉴。

摘要:工业化城镇化快速发展导致土地利用/土地覆被剧烈变化,造成了土地退化、生物多样性丧失等一系列生态环境问题。基于未来长时间序列土地利用变化的生态安全格局共性问题,"反规划"提出优化策略,就成为应对不确定发展情境下区域生态安全的重要途径。以成渝城市群为研究区,使用InVEST、PLUS模型、XGBoost机器算法等方法,提取潜在生态源地,优化生态阻力面空间权重分配,识别多种发展情境下成渝城市群生态安全格局共性问题并提出优化策略。结果表明:(1)成渝城市群2020和2035年(NDS、CPS、EDS、EPS)生态源地分别为53、51、50、43、51个,面积为24892.75、24462.57、24119.43、23833.75、27249.36 km²,空间呈"U"型半包围结构,集中分布在成渝城市群边缘;(2)2020和2035年不同发展情景下成渝城市群生态廊道呈"边缘贯通-中疏-东密"的网状结构,生态夹点集中分布在川东平行岭谷区,生态障碍点广泛分布在以成都平原为核心的长距生态廊道中部;(3)基于多种发展情境下生态安全格局共性问题"反规划"构建了"一轴两带四区多点"的生态安全优化格局。研究结果可为成渝城市群社会经济与生态安全建设协调发展提供科学依据。

摘要:厘清生态系统服务权衡机制对支撑流域生态保护与可持续发展具有重要意义。提出权衡类型识别方法,利用InVEST模型与机器学习等方法,分析了汾河流域2000-2020年固碳、产水与土壤保持服务及其权衡的时空分异与非线性驱动特征。结果表明:① 除平原区外1型固碳-产水服务权衡持续增加但2020年突然下降,山地区2型固碳-产水服务权衡在20年间变化不大,但是平原区、台地区与梁峁区的时间趋势各异。地貌区之间1型土壤保持-产水服务权衡的时间趋势不一致,2型土壤保持-产水服务权衡相对稳定但2020年大幅增加。② 2000-2015年1型固碳-产水服务权衡的空间范围逐渐扩大但2型权衡相对萎缩,该趋势于2020年逆转。2000-2015年1型和2型土壤保持-产水权衡分布位置相对稳定,但2020年演变为2型权衡处于主导的空间格局。③ 土地利用、降水、坡度等因素对1型或2型权衡的影响均存在阈值效应。林地与降水、建设用地与降水、耕地与坡度之间的交互效应往往存在明显的趋势特征,交互效应散点图提供了丰富的双因子驱动特征信息,对指导不同气候资源及地形条件下的土地利用配置具有参考价值。本研究为权衡机制这类"黑箱"系统提供了更丰富的观察视角,有望更全面的支撑生态保护修复实践。

摘要:科学评估气候变暖背景下高寒泥炭地生态修复对气候减缓变化的贡献,对于识别和预测高寒泥炭地碳源汇特征、指导湿地生态修复具有重要理论和实践意义。土地管理和气候变化显著影响着若尔盖高寒泥炭地碳汇功能,基于自然气候解决方案的气候减缓潜力核算体系,通过荟萃分析修正高寒泥炭地气候减缓潜力系数,系统评估若尔盖高寒泥炭地历史恢复对减缓气候变化的贡献,并预测其未来修复的气候减缓能力。结果表明:(1)2000-2020年,泥炭地退化趋势得到有效遏制,到2020年泥炭地总面积净增加42.77 km²。(2)泥炭地退化每年会增加1204.50 g CO₂e/m² 的碳排放,减少878.96 g CO₂e/m² 的甲烷排放;与之相反,恢复退化的泥炭地每年可以减少1281.67 g CO₂e/m²的碳排放,增加987.71 g CO₂e/m²的甲烷排放。(3)2000-2020年,若尔盖高寒泥炭地共减少碳排放190.86 Gg CO₂e/a,预计到2035年有潜力抵消历史泥炭地退化增加的碳排放总量。研究结果有助于为若尔盖高寒泥炭地区采取自然气候解决方案提供科学支撑,并对其他地区泥炭地生态修复固碳效益评估具有参数借鉴意义。

摘要:岷江流域梯级引水式水电站的连续开发,给闸后减水河段鱼类繁殖关键期的水生生态造成严重影响。以齐口裂腹鱼为研究对象,基于其分布所在的天然产卵场断面调查统计后建立一概化河道,采用水深平均二维水动力学模型对概化河道齐口裂腹产卵场丁坝修复河段的水力生境进行模拟,借助改进的Vague集评估修复效果,研究丁坝对齐口裂腹鱼产卵场微生境相似度的影响规律;通过量纲分析法探索齐口裂腹鱼产卵场微生境适宜面积、相似度分别与丁坝长度、河宽、丁坝间距、流速、水深和流量之间内在联系,从而构建产卵场微生境适宜面积、微生境相似度与丁坝布置之间的响应关系及丁坝修复齐口裂腹鱼产卵场的经验模型,并利用丁坝在岷江流域姜射坝下游牟托镇河段的数值模拟结果对经验模型对比验证及修正。结果表明:概化河道修建丁坝后,坝上下游的水深与流速此消彼涨,不同流量及阻水率工况下丁坝作用域不同;在流量较大而阻水率较小时,产卵场修复效果相对较好;牟托镇河段的数值模拟结果对比验证显示,模拟结果与经验模型吻合度相对较高。研究成果可为工程设计修复岷江流域齐口裂腹鱼产卵场提供理论支撑,对维系流域水生生物多样性具有指导价值,为同类型鱼类栖息地水力生境修复提供科学参考,实现河川开发与保护双赢局面。

摘要:有色溶解有机物(colored dissolved organic matter,CDOM)在水生态系统中发挥着重要作用,影响着河流营养物的循环与污染物质的迁移。针对喀斯特地区芙蓉江流域CDOM进行遥感反演,结合地面实测数据和Sentinel-2A遥感影像,采用AdaBoost算法与LIME算法构建CDOM反演模型。结果表明,模型反演精度较高,测试集R²为0.86,RMSE为0.495/m。CDOM在旱季和雨季具有空间分异性,其中雨季CDOM吸光系数普遍高于旱季。此外,基于可解释性技术揭示了不同的波段比值特征对模型反演的贡献差异,研究发现波段比值B4/B3、B6/B4及B5/B2对模型反演的影响较大。旱季与雨季CDOM受驱动因素影响作用不同,较高的气温和较少的降水量易导致CDOM吸光系数降低,土地利用对河流CDOM影响显著,人口密度与CDOM的负相关可能与该区域地下水系统的稀释作用及环保措施相关。

摘要:深入探讨植物功能性状对土壤资源异质性的响应及其尺度效应,可以为弃耕地演替早期群落恢复提供理论依据。以喀斯特退耕地植被恢复的演替早期草本群落为研究对象,基于4种空间尺度(1 m×1 m、5 m×5 m、10 m×10 m、15 m×15 m),研究物种功能性状结构、群落加权均值对综合土壤资源异质性的响应,以阐明影响植物功能性状格局的生态机制及群落中共存物种对资源异质性的适应策略。结果显示:(1)高异质性生境中,较大尺度(10 m×10 m 或 15 m×15 m)下,植株高度、叶面积、叶干物质含量和叶氮含量表现出性状聚集,而叶厚度则性状发散;在小尺度(1 m×1 m)下,叶干物质含量表现性状聚集,比叶面积和植株高度表现出性状发散。(2)大尺度(15 m×15 m)高异质生境中,禾本科增多,景天科和豆科植物减少;小尺度(1 m×1 m)高异质生境中,景天科和豆科增多,禾本科植物和伞形科减少。研究表明:在喀斯特高度资源异质环境下,物种功能性状结构、群落加权均值与综合资源异质性变化模式均具有空间尺度效应。生境过滤在大尺度下具有主导效应,限制相似性和生境过滤则共同作用于小尺度群落构建。大尺度下植物通过偏向获取性策略而小尺度下更趋于保守性策略以适应喀斯特的异质性生境。

摘要:昆仑山的高海拔梯度使该地区的气候和植被类型呈现出明显的垂直分布特征,因此成为研究山地生态系统土壤养分和生态化学计量特征的重要区域。但关于昆仑山整体尺度上的不同海拔梯度的土壤养分和生态化学计量特征及其驱动因素的研究仍不充分。通过采集昆仑山1916-4335 m范围内不同海拔梯度的土壤样品,分析0-50 cm土层土壤有机碳、全氮、全磷含量及其生态化学计量特征,探讨昆仑山土壤有机碳、全氮、全磷含量和生态化学计量特征随海拔梯度的变化规律,通过分析土壤全盐量、pH、坡向、坡度、植物群落盖度、群落高度及气候因子与土壤有机碳、全氮、全磷含量和生态化学计量特征的关系,探讨昆仑山土壤有机碳、全氮、全磷含量和生态化学计量特征形成的驱动因素。研究结果表明:(1)昆仑山地区土壤有机碳、全氮、全磷含量均随海拔梯度的上升呈显著增加趋势,但全磷含量随海拔的变化较小,上升趋势缓慢;土壤碳氮比不随海拔梯度的变化而变化,土壤碳磷比和氮磷比随海拔梯度的上升呈显著增加趋势。(2)昆仑山地区土壤有机碳、全氮含量主要受最热月份最高温度、最干季度降水量、气温季节性变动系数和群落盖度的影响,而土壤全磷含量主要受土壤全盐量、坡度、最湿季度均温和最热月份最高温度的影响。(3)昆仑山地区土壤碳氮比主要受群落高度和最干季度降水量的影响,土壤碳磷比、氮磷比主要受气温季节性变动系数、最干季度降水量和群落盖度影响。研究结果为进一步认识山地生态系统的土壤碳、氮、磷生物化学循环特征奠定基础,有助于更准确地预测山地生态系统如何应对持续的气候变化。

摘要:不同的坡向和土地利用类型会改变土壤中的环境状况,进而引起土壤性质和土壤酶的变化,改变土壤的质量。然而在生境复杂的喀斯特槽谷区,其不同坡向与土地利用类型下的土壤理化性质和土壤酶活性及其相互关系的变化更为复杂。因此,以重庆市青木关喀斯特槽谷区为研究对象,研究不同坡向和土地利用类型下的土壤理化性质及土壤酶活性特征,探索影响该地区土壤酶活性的关键驱动因子。研究结果表明:(1)阳坡的全磷(TP)和C ∶ N高于阴坡,但阴坡的有机质(SOM),有机碳(SOC),全氮(TN),C ∶ P和N ∶ P显著高于阳坡。草地和林地的土壤自然含水率(NC),SOM,SOC,TN,C ∶ P和N ∶ P的含量高于其他土地利用类型。(2)阳坡的C ∶ N比阴坡高14.82%,但阴坡的C ∶ P和N ∶ P显著高于阳坡。草地和林地的C ∶ P和N ∶ P高于裸地、玉米地和辣椒地。(3)阳坡的蛋白酶(PA)和蔗糖酶(SA)活性显著低于阴坡(P < 0.05)。除酸性磷酸酶(AKP)外,阳坡草地的土壤酶活性高于裸地、玉米地、辣椒地和林地,而阴坡则为林地的土壤酶活性最高。(4)阳坡的TN与土壤酶活性呈显著负相关关系(P < 0.05),其对土壤酶活性的贡献率为37.9%。阴坡的TP与土壤酶活性呈极显著负相关关系(P < 0.01),对土壤酶活性的贡献率为52.7%,说明土壤酶活性在不同坡向下受不同的土壤性质的影响。综上所述,阴坡的土壤酶活性高于阳坡,草地和林地的酶活性高于其他土地利用类型,因此,为提高喀斯特槽谷区土地质量,应依据坡向和土地利用类型的差异,因地制宜的在阳坡应该自然恢复草地,阴坡增加林地的面积。

摘要:大气氮沉降向土壤输入外源氮,并对土壤氮矿化过程产生强烈影响,但关于团聚体水平土壤氮矿化速率对氮沉降的响应特征和调控因子仍不清楚。研究从黄土高原典型草地模拟氮沉降控制实验平台采集不同水平氮添加样地土样并筛分为大(>2 mm)、中(0.25-2 mm)和小(<0.25 mm)团聚体,分别测定土壤氮矿化速率、土壤理化和生物学指标。结果表明:随着氮添加浓度的升高,三种粒级团聚体的硝化速率和净氮矿化速率均呈增大趋势,氨化速率在大和小团聚体中先减小后增大,在中团聚体则先增大后减小。氮添加显著降低了土壤团聚体的pH,改变了土壤养分含量、微生物生物量和酶活性及其计量,但影响特征在不同粒级团聚体之间存在差异,如β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶酶活性在小和中团聚体中先减小后增大,在大团聚体中持续增大。氮添加后土壤氮矿化速率在大团聚体中主要受土壤生物因子影响,在小团聚体中主要受土壤理化因子影响,而在中团聚体中则主要受两类因子共同影响。未来有必要关注不同粒级团聚体中土壤氮矿化过程对氮沉降的差异化响应。

摘要:臭氧(O₃)浓度升高对作物产生胁迫并间接影响地下生态过程,然而这种影响是否受施肥措施和品种差异的调控尚不清楚。利用开放式O₃控制熏蒸系统模拟O₃浓度升高,探究O₃浓度升高、施肥措施和水稻品种及其交互作用对土壤理化性质、酶活性、微生物资源限制和微生物群落组成的影响。结果表明,O₃浓度升高显著增加了土壤碳获取β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)活性,并有增加胞外酶矢量长度的趋势,表明高浓度O₃增加了土壤微生物碳限制。O₃浓度升高虽然没有显著影响其它水解酶活性,但O₃浓度升高与肥料处理或水稻品种的交互作用显著影响某些酶(如亮氨酸氨基肽酶)活性,表明O₃浓度升高对土壤酶活性的影响受到施肥处理和水稻品种的调节。同时,相较于施用无机肥,有机无机配施显著增加了所有测定的土壤酶活性、微生物量碳氮和微生物呼吸,缓解了土壤微生物碳限制,加剧了磷限制。非度量多维尺度分析表明O₃浓度升高和施肥措施均显著影响了微生物群落结构。此外,O₃浓度升高显著增加了土壤真菌丰度,并在杂交稻的有机无机配施处理中显著增加了过氧化物酶的活性。这些结果表明微生物群落组成和功能向偏好利用难分解底物发展。因此,O₃浓度升高主要通过影响土壤可利用性碳和底物组成,进而影响微生物的胞外酶分泌和群落组成,且O₃浓度升高的影响受到施肥措施和水稻品种的调控。

摘要:青藏高原高寒草甸区是中国西南地区重要生态屏障,近年来由于社会经济发展与基础设施建设对其生态环境破坏增大,水土流失日趋严重。以青藏高原高寒草甸扰动坡面为研究对象,在不同降雨(30mm/h、60mm/h)、坡度(20°、30°、40°)和草皮回铺比例(1/3草皮回铺、2/3草皮回铺、全草皮回铺)条件下,通过模拟降雨试验来揭示研究区砂质壤土坡面侵蚀机理。结果显示,(1)随着草皮回铺比例提高,坡面产流量和产沙量均有显著下降;在雨强30mm/h坡度20°条件下,全草皮回铺坡面30min累计产流量和累计产沙量分别是1/3草皮回铺坡面的53.5%和40.67%。(2)随着降雨强度增加,不同草皮回铺比例坡面产流量和产沙量均有显著提升,但草皮回铺比例提升对于减流减沙效率在降低;当降雨强度为60mm/h时,1/3草皮回铺、2/3草皮回铺和全草皮回铺三种坡面30min累计产流量分别为30mm/h的3.34、2.48倍和2.18倍,累计产沙量分别为30mm/h的1.42、1.11倍和1.03倍。(3)对比不同坡面侵蚀,坡度增加对于坡面侵蚀影响更为显著;在30mm/h雨强下2/3草皮回铺坡面在坡度20°、30°和40°条件下30min累计产流量分别为1290mL、2558mL和2908mL,累计产沙量分别为22.51g、30.43g和46.22g。(4)坡面累计产流量和累计产沙量呈显著的幂函数Y=aX^b关系,且随雨强增加,坡面产沙与产流相关性更加显著(R²>0.978),但当坡度和雨强增加到一定程度,部分2/3回铺草皮水沙防控效果与全铺草皮效果基本一致,植被覆盖对减流减沙效果不再显著。这些研究结果可为高寒草甸区水土流失防治与生态恢复提供重要参考。

摘要:海南岛作为中国重要的热带林区,对其森林生态系统的持续监测对于生态保护和可持续发展至关重要,而国家森林资源清查(National forest inventory, NFI)为揭示森林动态变化提供了权威的数据支撑。为了厘清海南岛近30年来的森林变化情况,利用1990-2023年海南岛生长季Landsat 5/7/8时间序列影像在谷歌地球引擎(Google Earth Engine, GEE)云平台上开展长时间序列森林变化分析研究,采用LandTrendr算法对海南岛森林扰动进行监测并结合地面调查数据和NFI数据进行精度验证,评估5个不同光谱指数对不同扰动类型的敏感度。结果表明:(1)基于地面调查精度评估发现归一化燃烧指数(Normalized Burn Ratio, NBR)监测扰动年份与实际扰动年份的相关性最高,R²为0.91。(2)基于NFI数据精度评估结果表明NBR指数监测的总体精度最高(77.38%),缨帽变换的绿度分量(Tasseled Cap Greenness, TCG)监测的总体精度最低(61.31%)。(3)灾害因素中,增强型植被指数(Enhanced Vegetation Index, EVI)对突发性扰动如火灾、风倒的敏感度较高;TCG指数对渐进性扰动如病虫害、其他灾害的敏感度较高。人为因素中,NBR指数对土地利用变化的敏感度较高;TCG指数对森林更新活动的敏感度较高;EVI指数对采伐的敏感度最高。总体而言LandTrendr算法能有效监测海南岛的森林扰动;不同植被指数扰动监测对不同扰动类型的敏感度存在一定差异,通过集成不同植被指数的扰动结果有望提供分类型森林动态监测的精度。

摘要:探究粉尘沉降对内蒙露天煤矿典型复垦草本植物光合作用影响,选定扎哈淖尔露天矿复垦区为试验样地,以紫花苜蓿、沙打旺、燕麦草三种典型复垦先锋种为研究对象开展野外控制试验,探究长期粉尘沉降环境下三种植物的群落生长与光合特性变化。结果表明:(1)粉尘沉降限制了三种草本植物光合作用速率,导致三种植物光合特征参数(暗呼吸速率、气孔导度、蒸腾速率)不同程度降低,且蒙尘时间越长,植物光合速率越低,对植物有机物累积的限制程度越高,其中沙打旺限制作用最明显;(2)不同蒙尘时长下三种植物光合曲线光饱和点基本一致,燕麦草的光补偿点略高于紫花苜蓿和沙打旺,紫花苜蓿和沙打旺的最大净光合速率明显高于燕麦草,但在相同蒙尘时长下,燕麦草的生物累积量、净同化量及固碳释氧量明显高于紫花苜蓿及沙打旺;(3)紫花苜蓿和沙打旺对光强适应范围更广,具备更大的光合潜力,燕麦草在弱光合状态下的固碳能力与有机生产力更强。紫花苜蓿在粉尘沉降逆境条件下群落生长竞争力突出,而燕麦草在粉尘沉降环境下植被群落间生长竞争不具优势。研究结果为内蒙露天煤矿生态修复及基于植被修复的碳中和调控的实施提供理论基础及技术支撑。

摘要:在山地森林生态系统中,海拔是影响植被生长和分布的重要地形要素。为探究树木径向生长对气候变化的响应与适应特征随海拔梯度的变异规律,以北京市东灵山优势树种-辽东栎(Quercus wutaishanica)为研究对象,运用树木年轮学方法建立辽东栎标准年表,量化并比较不同海拔梯度下(800 m-1100 m-1400 m)辽东栎径向生长与气候因子的相关性以及应对极端干旱的生态弹性。研究结果表明:(1)随着海拔升高,辽东栎径向生长对气候因子的响应逐渐加强,与生长季的降水和标准化降水蒸散指数(SPEI)多呈正相关。低海拔区(800 m)辽东栎的气候敏感性极低,当年9月最低温度及降水对其生长的影响显著。中海拔区(1100 m)辽东栎的气候敏感性较低,其生长受到当年4-7月降水及SPEI的促进作用。高海拔区(1400 m)辽东栎的气候敏感性较高,温度升高对其生长的负影响显著,而当年5-8月降水及SPEI显著促进其生长;(2)随干旱程度加重,各海拔区辽东栎的生长均受到极端干旱的胁迫,呈现出抵抗力降低而恢复力升高的趋势。低海拔区辽东栎的抵抗力始终处于较高水平而恢复力处于较低水平,恢复力和弹性在重度干旱发生后明显增强,上升幅度分别为61.91%和31.9%。中海拔区辽东栎的抵抗力、恢复力和弹性均处于较高水平,表现出较好的生态适应性。高海拔区辽东栎的恢复力较高,抵抗力和弹性均处于较低水平且随干旱加重呈明显下降趋势,下降幅度分别为67.58%和38.83%,干旱胁迫对其生长的抑制作用更为显著。研究结果为预测气候变化背景下东灵山辽东栎随海拔梯度生长和分布的动态格局提供参考,对保护和管理山地森林具有重要意义。

摘要:针对不同陆地生态系统中净生态系统CO₂交换量(Net ecosystem exchange,NEE)数据的长期连续测量中存在的数据差异问题,以中国气象局青海高寒生态气象野外科学试验基地野牛沟试验站为研究对象,利用涡动协方差技术获取高寒湿地生态系统水平上的NEE数据。通过对比机器学习算法和通量数据后处理算法(Reddyproc)两种数据填充方法,提出了一种结合机器学习与时序异常检测(Time series anomaly detection,TAD)的新框架,用于NEE数据的空白填补。研究结果表明:1)Reddyproc算法在剔除异常值后, NEE插补决定系数(R²)达到0.67,数据离散度显著降低,数据质量提升;2)八种机器学习模型中,随机森林(Random Forest,RF)模型表现最优,其决定系数(Coefficient of determination,R²)为0.63,均方根误差(Root mean square error,RMSE)为2.17 μmol s^-1 m^-2,且经过时序异常检测后,估算精度提升了17%;3)Reddyproc和RF估算的CO₂通量存在季节性差异,冷季(1-3月和10-12月)Reddyproc估算值低于RF,而暖季(4-9月)则高于RF,表明冬季Reddyproc低估了CO₂释放,夏季则低估了CO₂吸收。该新框架有效解决了数据采集不确定性和缺失导致的二氧化碳通量计算准确率问题,为研究高寒湿地生态系统的碳固持能力、对气候变化的响应以及极端事件的影响提供了关键数据支持。未来研究应进一步探索新方法的适用性、改进和优化方向,以实现更准确、可靠且适用于不同生态系统的填补模型,为生态系统建模和预测提供强大工具。

摘要:为研究多尺度气象干旱对归一化植被指数(NDVI)变化的贡献,揭示喀斯特与非喀斯特地区植被对不同尺度气象干旱响应的差异,以广西壮族自治区为研究对象,基于2001-2020年逐月标准化降水蒸散指数(SPEI)和植被NDVI数据,采用趋势分析与岭回归方法,定量分析了多尺度SPEI对植被变化的贡献及其地貌分异特征。结果表明:(1)近20年广西植被NDVI以0.005 a^-1速率显著增长(P < 0.05),喀斯特地区增速高于非喀斯特地区。气象干旱以短尺度(1-6个月)干旱为主导,长尺度(12-24个月)SPEI呈湿润化趋势,叠加效应驱动植被变化。(2)植被对不同尺度SPEI响应具有显著差异。3、12、24个月尺度SPEI变湿促进NDVI增长;而6个月尺度SPEI变湿导致土壤水分过饱和,抑制了植被根系呼吸并导致NDVI下降。广西70%以上地区NDVI对SPEI的响应以12和24个月尺度占主导,两者分别导致年NDVI增加0.011 a^-1和0.015 a^-1。(3)喀斯特地区浅根植被(稀树草原、草地)对3-6个月气象干旱尤为敏感,而非喀斯特地区植被主要受12-24个月长期SPEI变化的调控。据此,我们提出喀斯特地区需强化3-6个月干旱预警与浅根植被修复,非喀斯特地区应注重长期水分平衡管理的差异化适应性策略。为南方湿润地区生态恢复与干旱适应性管理提供了科学依据。

摘要:在全球气候变化的背景下,北半球温带植被春季物候广泛提前,这一现象已被证实与前一年的气候变化密切相关。此外,前一年气候变暖延长了温带植被的生长季以及促进了净光合速率,进而增加了植被净初级生产力,从而间接导致次年春季物候的提前。然而,前一年气候对次年春季物候的直接影响和间接影响的相对强度尚不明确。因此,研究基于北半球温带植被多年春季物候数据(Start of Growing Season, SOS)、净初级生产力数据(Net Primary Productivity, NPP)和气象数据,结合偏相关分析、结构方程模型等方法,探究前一年生长季气候对北半球温带植被春季物候的直接影响,以及通过植被生产力变化对次年春季物候的间接影响强度并进行比较。研究发现:(1)北半球温带植被生长季长度对植被NPP的影响作用最强,在超过50%的区域上对NPP变化起主导作用。(2)1983-2014年间,北半球温带植被SOS平均以每10年1.6d的速度提前。季前温度对SOS的解释强度最大,平均能解释52.5%的SOS变化,前一年NPP对SOS的解释强度能达到其17%-50%,与次年春季降水和辐射的解释强度相当。(3)前一年生长季气候不仅能通过NPP对次年SOS产生间接影响,解释了10.5%的SOS变化,也直接影响了次年SOS,解释了19.7%的SOS变化,直接影响强度相当于间接影响的两倍。这些结果强调了前一年气候变化与植被生产力对次年春季物候的影响的重要性,为未来准确预测春季物候提供了参考。

摘要:机器学习已经广泛用于生态系统研究。基于2014年1月1日至2018年12月31日兴安落叶松生态系统碳通量(NEE)观测数据,分析了其动态变化特征,并采用多种机器学习方法进行模拟。结果表明:(1)生长季兴安落叶松生态系统NEE日动态呈"U"变化,整体表现为碳汇,7月份碳汇能力最强,达67.57 g C m^-2 月^-1,9月至次年5月表现为碳源。(2)结构方程模型分析表明,兴安落叶松生态系统NEE的主要影响因子为潜热通量(LE)、净辐射(Rn)、叶面积指数(LAI)、空气温度(Ta)、相对湿度(RH)、饱和水汽压差(VPD)和土壤含水量(SWC),其中潜热通量和净辐射是影响NEE变化的最主导因素。(3)四种机器学习方法(RF、XGBoost、SVM、ANN)均能较准确地模拟兴安落叶松生态系统NEE,其中XGBoost和RF的模拟结果最为相近,但XGBoost在模拟精度和计算效率方面优于RF。研究结果为应用机器学习方法估算生态系统碳通量提供了依据。

摘要:解析区域森林现实植被群落与原生群落之间的状态差异,以人工林近自然经营为目标,提出林分结构调整的策略与方法,为森林资源可持续利用和退化森林生态系统恢复与重建提供依据。以青海互助县金禅沟小流域主要林分类型为研究对象,通过敏感性分析和相关性分析确定影响近自然度的关键指标,采用熵权法和综合指数法进行评价,并针对近自然度较低的人工林提出了具体的经营措施和现实案例。(1)最终选定灌木盖度(%)、草本盖度(%)、单位面积蓄积量(m³/hm²)、水平层次结构、物种多样性、自然更新和物种指示物等13个指标作为区域近自然度评价指标。(2)各指标的权重值在0.019-0.186之间,其中,自然更新值最大,灌木层物种多样性和灌木盖度次之,最小的为病虫鼠害程度。(3)近自然度评价结果表明:人工林中云杉白桦混交林近自然度最高,云杉青杨混交林和白桦青杨混交林次之,白桦纯林和云杉纯林相对较低;天然林中,云杉白桦混交林近自然得分远高于白桦纯林。综合来看,区域当前所处的森林演替阶段,针阔混交林可以作为林分结构调整和营造新林的目标林分,特别是云杉白桦混交林,建议在进行林分结构调整时,云杉人工纯林中尽可能补植不低于云杉树高的白桦等阔叶树种,白桦纯林补植云杉幼苗。

摘要:稳定氢氧同位素广泛用于追踪生态水文循环过程,提供水分运输和植物蒸腾信息。分析北京山区旱季(5-6月)与雨季(7-8月)侧柏叶片水δ¹⁸O富集值(Δ¹⁸O_LW)的季节变化,探究侧柏Δ¹⁸O_LW与环境及生理因子的关系,评估Craig-Gordon模型、2-Pool模型和Péclet模型模拟侧柏Δ¹⁸O_LW的性能。结果表明:雨季降水量、相对湿度、土壤体积含水量、侧柏叶片蒸腾速率与气孔导度均显著高于旱季(P < 0.05)。侧柏的Δ¹⁸O_LW呈"低-高-低"日变化模态,旱季Δ¹⁸O_LW显著高于雨季((14.17±2.05)‰>(7.79±2.13)‰)(P < 0.05)。温度、饱和水汽压差、蒸腾速率、气孔导度均与侧柏Δ¹⁸O_LW呈显著正相关,而相对湿度与Δ¹⁸O_LW呈显著负相关。e_a/e_i与Δ¹⁸O_LW呈负相关,且Δe与Δ¹⁸O_LW呈正相关的现象仅出现在雨季。雨季侧柏林内较高大气水汽湿度与土壤水分是抑制Δ¹⁸O_LW增加的主要原因。Craig-Gordon模型高估侧柏Δ¹⁸O_LW,而2-Pool模型和Péclet模型模拟Δ¹⁸O_LW效果优于Craig-Gordon模型。

摘要:三峡库区消落带是一个由于水位波动形成的特殊地理单元,造成了库区区域内消落带植被的特殊变化节律。然而,在长时间尺度下的三峡库区消落带植被在中小尺度上的变化特征少有报道。通过对2002年至2022年所有相关文献进行数据收集与整理统计,对三峡库区消落带植被的变化进行了分析。结果显示:(1)在蓄水前后,消落带植被物种类型、丰度、覆盖度等发生了显著变化,呈显著下降趋势。蓄水前的植被物种数较多,在蓄水初期最高录得481种植物,而到了2022年,物种数量减少到77种,减少幅度达81%。乔灌草物种数分别下降了86.8%、90.7%和38.2%。乔灌木植物覆盖度显著降低,草本植物覆盖度则增加明显;(2)优势植物从乔灌草共存转变为以多年生和一年生草本为主导的植被群落,其中狗牙根的重要值从蓄水前的9.38上升到蓄水后的17.28,成为最具优势的物种;(3)在不同高程上,植被梯度覆盖度和物种数变化显著,覆盖度整体表现为上层>中层>下层,物种数整体表现为上层(11种)>中层(9种)>下层(7种);(4)在结构方程模型中,淹水时长是影响植被变化最显著的因素(标准化总影响为0.46),对物种数和覆盖度的变化具有重要影响。因此,适应性物种的选择及其生态位适应性、植被特征和环境响应的深入研究是三峡库区消落带生态恢复中的重要内容。研究结果为认识消落带植被变化规律以及植被生态恢复提供了重要依据。

摘要:柏科花粉作为诱发某些过敏性疾病的常见过敏原,预测其在全球变暖背景下的浓度变化能为花粉症患者的科学预防和治疗提供重要帮助。基于北京市北部连续四年(2018-2021年)的逐日柏科花粉浓度数据,结合气象因子、遥感指数及其它环境因子等多种特征变量构建随机森林模型,并预测不同升温幅度下柏科花粉浓度的变化趋势。结果表明,(1)随机森林模型对于柏科花粉浓度的模拟效果较好,真实值与预测值的R²(决定系数)为0.79,RMSE(均方根误差)为0.73。(2)柏科植物花粉的数量受温度的长期效应(积温)以及极端温度的影响较大,表现为在多种特征变量中,模拟当天花粉浓度前40、60、80 d高于10℃的积温(GDD_40_10、GDD_60_10、GDD_80_10)以及日最高温(Tmax)最为重要。(3)在日平均温度分别升高0.5、1.0、1.5、2.6℃情景下,受到植物生理机制以及环境适应能力的影响,北京市北部柏科花粉浓度呈现非线性变化,即表现为先增加后减少再增加的变化趋势。本研究探讨了不同特征变量对北京市北部柏科花粉浓度的影响,并通过建立随机森林模型对不同升温条件下柏科花粉浓度进行预测,强调了积温对于柏科花粉浓度的影响,并发现了未来变暖背景下柏科花粉非线性的变化趋势,这为花粉症患者进行预防、诊断、治疗提供科学指导并为优化城市绿地建设提供了重要参考。

摘要:水分是限制荒漠植被生存的最重要因素,叶片水力性状在物质运输和水分供应方面发挥重要作用。胡杨(Populus euphratica Oliv.)作为干旱半干旱地区的典型代表树种,具有异形叶性,但目前缺乏针对其叶脉性状和水力学特性的深入研究。以成年胡杨的3种典型异形叶(条形叶、卵形叶、锯齿阔卵形叶)为试验材料,探究其水力性状(水势、叶脉、气孔、解剖结构)对地下水埋深(GWD)梯度的响应及在干旱逆境下的适应策略。结果表明:(1)胡杨异形叶水势、水力导度随GWD增加呈下降趋势,叶脉密度、气孔密度、叶厚度则增大且在不同GWD生境间差异显著;中脉直径、气孔大小随GWD增加而减小且在不同GWD生境间及异形叶间差异均显著。(2)胡杨异形叶叶脉密度、叶脉闭合度与GWD呈极显著正相关,水势、叶厚度、栅海比与GWD呈极显著负相关。(3)条形叶主要通过次脉密度、叶脉闭合度和栅海比、叶厚度之间的协调来提高叶片水分传输和保水能力以应对干旱胁迫;卵形叶通过次脉密度增加及气孔密度与大小、导管密度与面积之间的权衡来维持叶片水分运输与水分损失的平衡;锯齿阔卵形叶具有较高的叶脉密度及叶脉闭合度,同时中脉直径显著减小,叶脉系统的物质运输和水分供应能力强于其他2种叶形,叶片抗旱能力更强。(4)随GWD增加,胡杨异形叶主要通过优化叶脉性状来减轻水力限制,以适应日益干旱的荒漠环境。阐明胡杨异形叶水力性状适应干旱变化的生态策略,将为塔里木极端干旱区日益旱化荒漠环境的植物抗逆适应机理提供理论依据,并为极端干旱区胡杨林保育复壮及荒漠河岸林生态恢复提供科学依据。

摘要:由于受各种威胁,包括施肥和水管理等农业活动,全球两栖动物的多样性正在下降。为了解决这个问题,已经为水稻种植开发了环保友好型的栽培方法。以蝌蚪为模型,采用盆栽试验,研究了淹水栽培和增效氮肥对泽陆蛙蝌蚪发育和早稻生长的影响。蝌蚪与水稻共培养一个月,直到发育出前肢。结果表明,使用普通尿素对蝌蚪的存活率产生了负面影响,成活率仅为12.5%,而不施氮肥处理的成活率为90%,包膜尿素处理的成活率为70%。淹水深度对蝌蚪存活率无显著影响,但与5cm淹水处理(51.7%)相比,3cm深度的淹水栽培存活率更高(63.3%)。普通尿素增加了田面水的pH值和硝态氮浓度。施氮处理水稻产量显著高于不施氮处理,但不同施氮处理间的差异无统计学意义。研究结果表明包膜尿素是一种生态友好型肥料,可有效维持水稻产量和蝌蚪生长,有助于减轻农业活动对两栖动物多样性的影响。

摘要:对土地利用碳风险进行科学界定并构建研究框架,对于探索面向气候韧性和碳减排的土地利用模式,提升国土空间应对气候变化能力具有重要意义。在梳理国内外相关研究的基础上,探讨了土地利用碳风险的内涵、特征、类型及影响因素,构建了土地利用碳风险的研究框架,并提出了未来的主要研究领域。研究结论如下:(1)土地利用碳风险是土地利用活动导致的碳循环系统整体或局部环节发生显著变化,引发区域碳收支突破临界阈值,从而对气候、生态或经济社会系统造成不可逆的潜在威胁的现象。(2)研究核心在于结合风险源-风险受体-风险效应的理念,揭示土地利用对碳风险的影响机理,分析其成因、类型、传导路径与驱动机制的区域差异,并提出土地利用碳风险缓解对策与优化调控路径。(3)未来应基于不同尺度、不同视角开展"空-天-地"一体化的土地利用碳风险量化评估、动态模拟、驱动机制、监测预警及优化调控研究,为增强土地系统韧性、实现土地利用与碳风险协同管理提供理论基础和决策依据。

摘要:国土空间生态修复和生态产品价值实现是生态文明建设的重要内容。游憩利用有助于提升生态修复地的多元价值、效益和功能,推动区域绿色发展。思辨了国土空间生态修复和游憩利用协同的科学内涵和理论指向,并发现以往研究主要探讨了生态修复与游憩利用的模式和策略、格局与过程、对生态系统服务的影响、规划设计技术方法等。随着国土空间生态修复阶段与目标的不断演进,在人与自然和谐共生的目标要求下,已有研究存在国土空间生态修复与游憩利用协同模式评价、过程与格局、机理及其对区域多尺度人地关系效应研究不足等问题。后续研究需要:(1)深入挖掘生态修复与游憩利用协同模式的特征,从场地/项目尺度、生态区/带尺度、区域尺度剖析协同的特征、实践成效与问题教训;(2)开展过程分析和格局评价,从要素、结构、功能和价值等视角刻画生态修复与游憩利用协同演化格局,归纳自组织演化规律;(3)揭示协同的影响机制,刻画游憩要素与其他地理要素时空耦合的生态、社会、经济、文化、政策驱动力以及相关干扰因子和调节因子的作用方向和互动机制;(4)评估生态修复与游憩利用对区域多尺度人地关系的效应,解构经济效应、社会效应、文化效应、生态环境效应间的权衡和协同关系,评价尺度效应并探讨尺度衔接机制:(5)探究优化调控路径和治理模式,从生态安全、经济效益、社会福祉、文化传承、投资成本等视角思辨最佳协同治理模式和科学路径,为构建人地关系和谐的国土空间生态修复模式提供决策支撑。

摘要:围栏封育是退化草地生态系统提升碳汇的有效措施,对草地生产力的自然恢复和生态系统稳定具有重要意义。围封通过排除牲畜的啃食能有效地恢复植被生物量,增加土壤有机碳(SOC)含量,但围封效果也受到管理方式、气候因素、草地类型及土壤条件等的影响。通过对围封条件下土壤有机碳恢复效果的研究现状进行总结,尤其关注有机碳输入和输出过程,发现目前对土壤有机碳稳定性的研究较少,特别是来源于植物、微生物,较为稳定、不易分解的有机碳组分,导致土壤有机碳对围封的响应及机制还缺乏整体性和系统性的认识,很难从碳过程机理上解释不同研究围封效果的差异。未来研究应重点关注:1)加强围封对SOC不同组分研究,解释SOC在不同研究中围封效果的差异;2)加强土壤微生物功能群与SOC输入和分解之间关系的研究,深入揭示微生物调控SOC对围封的响应规律和机制;3)长期围封过程中,不同时间段地下碳库的变化过程尚不明确,应加强阶段性、长期性的观测,以更准确地揭示围封对土壤碳循环的影响规律,科学合理地评估草地适宜的围封年限;4)加强围封与全球气候变化因子的耦合研究,围封下不同草地类型,特别是青藏高原等高寒草地,土壤有机碳动态的驱动气候因子的综合分析还很缺乏。

摘要:共同但有区别责任原则(简称"共区原则")是全球多边环境治理的基石,产生于全球南北政治、经济、社会和生态治理的根本性差异。以《联合国气候变化框架公约》和《生物多样性公约》为例,系统梳理了共区原则的理论背景、内在逻辑以及演变趋势。研究发现,共区原则的演变呈现出国家区分层次多元化、减排/保护责任自主化、国际支持群体精准化以及环境治理协同化的特征,其动因包括政治格局变迁、经济全球化和发展不平衡、全球环境行动意识提升和全球环境危机加剧等,将为中国参与全球多边环境治理带来更多的压力与责任。因此,建议中国应提升影响力和话语权、积极履约、深化南南合作和推动生态协同措施,积极适应全球多边环境治理的新动向。

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