摘要:

摘要:地多样性(geodiversity)是指涵盖了地质、地貌、土壤和水文等要素的地球表层非生物环境的异质性。地多样性具有多圈层的价值,是生物多样性的重要影响因素,以及多元生态系统服务或地系统服务的重要支撑。在全球环境变化的背景下,地多样性核心指标(Essential Geodiversity Variables,EGVs)的评估可以助力地球表层全面复杂的信息获取,以应对气候变化适应、系统保护规划、人类福祉与可持续发展等诸多挑战。近30年来,地多样性相关研究不断发展,形成了丰富的内涵和多元的热点话题,但目前尚缺乏研究的综合与比较,一些关键领域需要进行系统的梳理和机制探索。结合文献计量学的辅助分析,从内涵演变、方法论、地多样性与生物多样性(geodiversity and biodiversity,GBD)关联、地多样性与生态系统服务关联几个方面进行系统性综述。结果表明,地多样性的内涵经历了“开端-内涵丰富-确立主流-概念泛化”的演变过程;量化地多样性的方法论多以空间格网为基本单元,并借鉴了经典生物多样性指数的形式;GBD的关联性已得到广泛认可及初步定量化论证,跨尺度、跨生态系统类型的GBD关系研究有待深化;地多样性支持生态系统服务的研究多集中于概念框架的讨论,已有研究初步尝试定量刻画地多样性与文化服务的关联,但与调节和支持服务结合的定量研究有限,其难点在于如何揭示其关联机理。为应对上述问题和应对地多样性面临的争议,尝试提出三点展望:厘清并优化广泛的地多样性内涵并建立因地制宜的标准工具;整合GBD研究应重视机理与尺度效应;地多样性到生态系统服务的传递过程应进行机制探索并注重多尺度研究。

摘要:城镇化进程中的人类活动无时不影响着生态系统结构与生态过程,甚至导致生物多样性的不可逆转,探究城镇化进程对生物多样性的影响机制可为我国生物多样性保护战略制定提供参考依据。研究基于城镇化水平与生物多样性数据,以系统保护规划理论为指导,运用Pearson相关性、随机森林等方法探究城镇化进程对生物多样性的影响机制,划定我国生物多样性优先保护区,研究结果可为我国生物多样性保护战略调整提供决策支持。研究表明:(1)城镇化水平高值区主要位于“胡焕庸线”东侧,表现出明显的核心-边缘特征,30年间,综合城镇化水平同比增长100.00%,生物多样性高值区主要位于我国南部区域,东部区域的生物多样性较低,30年间,除长江流域片和内陆河片,其他地区综合生物多样性均降低明显;(2)城镇化与生物多样性呈现显著的权衡关系,且权衡关系仍在增强,其中,空间城市化对生物多样性的影响尤为显著。(3)“胡焕庸线”西侧流域片区的生物多样性对人口城镇化更为敏感,而“胡焕庸线”东侧流域片区的生物多样性对经济城镇化和空间城镇化更为敏感;(4)划定的生物多样性优先保护区主要位于“胡焕庸线”西侧,占国土面积比例的28%。研究结果揭示了我国城镇化进程对生物多样性影响的区域差异性特征,反映了生物多样性优先保护区划定的必要与紧迫。

摘要:气候变化显著影响区域生态系统。探讨不同气候变化情景下生态系统服务变化及驱动因素,对区域应对气候变化带来的挑战和可持续发展具有重要意义。基于共享社会经济路径和代表性浓度路径(SSP-RCP)情景,应用SD-PLUS-InVEST模型预测河西走廊2040年SSP126、SSP245、SSP585三种情景下土地利用演变、生态系统服务变化及其相关关系,并基于随机森林探讨影响生态系统服务的驱动因素以及和不同驱动因素的相关性。结果表明:(1)2040年三种气候变化情景下,河西走廊未利用地面积均减少;SSP126情景,耕地面积减少,草地面积显著增加,并呈现向西北地区扩张的趋势;SSP585情景下,耕地、建设用地面积大幅增长。(2)2040年三种情景下生境质量、土壤保持、固碳和产水呈现上升趋势,高值区主要集中在南部祁连山地区,其中SSP126情景生态系统供给和调节效果最好;相关关系为协同关系。(3)生态系统服务与高程、坡度、降水呈正相关关系,与温度、蒸散发、土地利用强度呈负相关关系。研究结果为河西走廊未来生态修复管理措施的制定提供理论依据,为厘清气候变化对未来生态系统服务的影响及驱动力分析提供科学参考。

摘要:生态补偿是实现区域社会经济协调发展和维护生态系统服务功能的重要手段,在推动生态文明建设和实现可持续发展目标中具有重要战略意义。基于2000—2023年秦巴山区的土地利用数据,结合当量因子法计算生态系统服务价值(ESV),以此为基础构建区域内各市(区)生态补偿优先级(ECPS)模型并进一步测算其生态补偿额度,再运用核密度估计法探究补偿额度的动态演进,最后针对性提出补偿策略。结果表明:(1)秦巴山区ESV呈现“中间高,四周低”的空间分布格局,总体ESV从5407.96亿元增至8710.01亿元,增幅达到61.06%。(2)2023年秦巴山区生态补偿总额为390.32亿元,对研究区内31个市(区)ECPS排序,其中甘南藏族自治州、阿坝藏族羌族自治州和神农架林区位列前三,应优先补偿。(3)从三维核密度图观察得出研究区补偿额度有降有升,但差异逐渐减小,区域呈多极化协同态势。本研究从现实上破解了秦巴山区重点保护区域不明晰和资源分配不合理的难题,为区域生态补偿提供科学依据,对促进区域公平发展具有重要实践价值。

摘要:生态安全格局的构建是维持区域生态系统服务功能稳定的有效途径,对促进区域可持续发展和保障人类福祉具有重要意义。然而,现有研究较少关注适用于城郊地区的生态安全格局构建方法,尤其是在生态系统服务供需失衡与生态敏感化的背景下,忽视了生态源地识别中对生态保护需求与人居环境质量的统筹考虑。以南京市六合区为例,从生态系统服务供需与敏感性分析两方面入手,运用InVEST模型和生态系统服务供需比(ESDR)量化分析方法,提取了具有高生态系统服务供给水平和潜力的生态源地;从生态风险与外部干扰两个维度综合多因子指标以表征生态敏感性水平,识别高敏感性且具有完整生态功能的景观要素作为生态源地。在源地耦合的基础上,构建生态阻力面,利用最小累积阻力模型和电路理论提取生态廊道、生态夹点和障碍点,形成了针对城郊地区的生态安全格局构建体系。结果表明,在城郊地区的生态源地提取过程中,未充分考虑生态敏感性指标将导致忽视59.50%的生态要素,这些要素因高度分散的干扰源而表现出敏感性,但依然保持完整的生态功能。研究区域内共识别出15个生态源地,总面积为267.99km²,占研究区域的20.59%。其分布特征为“中西部多、东部少”,主要的土地利用方式为林地与耕地。同时,30条生态廊道密集分布于东部和北部,短距离廊道主要位于北部和西部,中长距离廊道则分布于东部,生态夹点主要集中于研究区域北部、中部和东部的中长距离廊道;生态障碍点主要分布于南部的长距离廊道。据此,本研究提出了南京市六合区“五区四廊道”生态保护与修复格局的规划建议,并为生态安全格局构建理论与方法体系在城郊地区的应用提供了新思路。

摘要:基于功能多样性和系统发育多样性相结合对群落构建的研究可以揭示植物群落物种生态选择策略、空间分布格局以及多样性维持机制,山区植物群落构建机制的研究有助于山区植物资源及生态环境的保护。以往的研究大多集中于物种多样性和系统发育多样性相结合揭示群落构建机制,而基于功能多样性和系统发育多样性揭示群落构建较少。本研究以库车北山不同海拔植物群落为研究对象,基于功能多样性和系统发育多样性相结合的方法,分析不同海拔梯度植物群落物种系统发育多样性和功能多样性的变化规律,筛选影响系统发育多样性和功能多样性的环境因子,进而揭示库车北山植物群落物种多样性维持机制及其驱动因素。研究结果表明:(1)群落物种功能丰富度指数(FRic)、功能均匀度指数(FEve)均随海拔升高呈“单峰”变化趋势,最高值均出现在海拔2300 m处;功能离散度指数(FDis)随海拔升高呈先下降后上升的“单峰”变化趋势,最高值出现在海拔3100 m处;Rao二次熵指数(Rao'Q)随海拔升高呈单调递减的趋势;系统发育多样性指数(PD)呈先上升后下降的“单峰”变化趋势,系统发育结构逐渐由分散状态转变为聚集状态。总体而言,竞争排斥是低海拔群落构建的主要驱动力,而生境过滤是高海拔群落构建的主要驱动力。(2)研究区样地植物群落物种功能性状指标的系统发育信号K值中,除植物高度外,其他性状的K值均小于1,说明植物群落物种功能性状受环境异质性的影响更多,受进化历史的影响较小。(3)环境因子与植物多样性指数间的冗余分析结果显示,海拔是库车北山植物群落物种分布的主要影响因子,其次为年平均温度、土壤速效钾、土壤铵态氮以及土壤含水量;逐步回归进一步分析表明,年平均温度对PD指数和NRI有显著影响,NTI主要受到海拔和硝态氮的共同影响,而功能性状多样性指数受到海拔、土壤氮和磷以及土壤含水量等的影响。

摘要:栖息地作为生物生存、繁衍和发展的基础,其质量与完整性直接影响生物的种群维持、物种多样性以及生态系统的平衡与稳定。华北豹(Panthera pardus japonensis)作为中国特有的豹亚种及生态系统中的顶级捕食者,正面临着栖息地破碎化等严峻挑战。历山作为华北豹的重要活动区域,目前缺乏对该区域华北豹适宜栖息地、环境偏好相关研究。利用以往华北豹研究文献、相关资讯和监测数据结合相关环境数据,通过构建集成物种分布模型以评价栖息地适宜性,对华北豹在该区域的环境偏好加以探讨,并依据当前保护区各区域设置状况进行综合分析。研究结果显示,历山保护区保留了40%以上的适宜栖息地。空间分布方面,保护区内中高适宜栖息地由东西两侧较大面积且连续的斑块以及众多破碎化的图斑共同构成。保护区内适宜性栖息地的不连续,可能导致该区域华北豹的扩散存在一定程度上的限制。环境偏好方面,该区域华北豹更倾向于中海拔、植被茂密、地势崎岖、距水源地较近、降水量变化较大的环境,且对于居民点没有表现出明显的回避趋势。研究结果表明,当前保护区在华北豹适宜栖息地保护方面已取得一定成效,但依旧存在栖息地破碎化以及核心保护区覆盖不足等问题。因此,建议对保护区针对华北豹保护策略根据栖息地变化实施动态调整,并推行一系列科学管理举措,包括强化人类活动监管力度、开展栖息地修复工程以及建立生态廊道维护机制等,以期通过采取这些适应性保护策略,能够更好地保障华北豹的长期生存及其生态作用,进而有助于整个生态系统的健康与稳定。

摘要:磷在植物生长发育中起着重要作用,而亚热带森林普遍存在磷限制现象。杜鹃(Rhododendron L.)是亚热带亚高山植物典型代表,维持亚高山杜鹃群落稳定性与多样性是应对全球气候变化挑战、保护生态系统完整性的迫切需求。以湖南省大围山鹿角杜鹃(Rhododendron latoucheae Franch.)、云锦杜鹃(Rhododendron fortunei Lindl.)和映山红(Rhododendron simsii Planch.)群落为研究对象,采用Hedley磷素分级法分析土壤磷素组分,并探讨不同杜鹃群落土壤磷素组分和真菌群落特征及其相关关系。结果表明:3种杜鹃群落的根际、非根际土壤磷素组分差异明显,映山红根际去离子水提取的水溶态磷(H₂O-Pi)含量最低(1.65±0.112),残余磷(Residual-Pt)含量最高(396.03±10.254),酸性磷酸单酯酶(ACP)活性在根际、非根际中呈极显著差异(P < 0.01),其活性显著高于鹿角、云锦杜鹃,此外,映山红根内病理真菌丰度显著高于鹿角、云锦杜鹃(P < 0.05),尤其是真菌寄生虫(P < 0.05)。云锦杜鹃根际活性无机磷、中等活性无机磷含量均为最高,包括H₂O-Pi、碳酸氢钠提取的无机磷(NaHCO₃-Pi)、氢氧化钠提取的无机磷(NaOH-Pi)含量(H₂O-Pi: 6.22±1.366, NaHCO₃-Pi: 7.45±2.401, NaOH-Pi: 54.65±8.376)。门分类水平下,3种杜鹃群落土壤均以子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)为优势类群,且根际、根内真菌群落结构均差异显著(P < 0.05)。Mantel分析结果表明,土壤pH和NO₃^--N驱动了杜鹃土壤磷素组分的分配,SOC及养分元素影响了真菌相关物种丰度。3种杜鹃磷活化的微生物机制不同,映山红主要通过提高ACP的活性矿化磷,云锦杜鹃则通过根系及相关真菌产生的分泌物(如有机酸)溶解无机磷以获取磷。此外,林分结构影响了真菌功能群特征,山顶映山红以灌丛为主,林分结构单一,长此以往将影响生长发育并进一步加剧群落功能退化。本研究重点关注了杜鹃土壤磷素组分与真菌群落之间的关系,旨在为维持亚高山杜鹃群落稳定性与多样性提供数据及理论支撑。

摘要:横向生态补偿是破解纵向生态补偿效率偏低困境的现实需求,有利于促进地区发展权公平化和环境利益分配均衡化。补偿标准测算作为横向生态补偿机制建构的重要环节,可为调剂生态功能区与重点开发区之间的生态责任关系提供参考。以北京生态涵养区为研究对象,运用市场比较法核算机会成本损失作为补偿标准下限,引入当量因子法和生态区位商测度外溢生态服务价值作为补偿标准上限,并通过鲁宾斯坦议价博弈缩小补偿区间,制定具体的补偿标准。测算可得2022年全区补偿标准范围在24.55—50.12亿元之间,通过博弈最终确定的受偿额度为36.66亿元。与现有支持水平相比,仍需进一步加大对生态涵养区的资金投入力度。建议探索制定补偿标准量化技术规范,结合实际促进补偿标准动态优化,完善补偿政策支持与保障体系。

摘要:黄河流域生态环境脆弱且资源型城市高度集中,长期不合理的资源开采导致区域逐步走向资源枯竭,亟需转向绿色可持续发展。为此,国家出台相关政策,引导资源型地区实施差异化发展策略。在此背景下,从空间政策分区的视角出发,分析黄河流域内生态环境质量的时空变化特征及其驱动力,为转型发展提供理论支持。将不同类型的资源型城市划分为研究组团,采用生态环境质量(EEQ)指数、Theil-Sen分析、Mann-Kendall检验、随机森林回归等方法,对研究区及各组团内生态环境质量的时空格局、演变趋势及驱动力特征等进行分析。研究结果表明:(1)黄河流域内生态环境质量整体向好,但各组团间差异显著,其中成熟型和再生型组团高于平均水平,成长型和衰退型组团低于平均水平;(2)在研究期内,成长型和再生型组团的生态环境质量显著改善,成熟型组团则出现明显的生态环境质量退化。EEQ变化主要以“低值区→中低值区”和“中低值区→中值区、中高值区”为路径;(3)气温、降水量是研究区及各组团生态环境质量的主要驱动力,坡度、土壤类型、人类活动强度等指标为一般驱动力。研究进一步揭示,成熟型组团EEQ退化反映了资源依赖型发展模式的生态风险,而成长型和再生型组团EEQ的改善得益于转型政策的有效实施。研究为不同政策分区的资源型城市制定更精准的生态安全目标和转型政策提供决策依据,有助于促进区域协调发展。

摘要:洞庭湖圩垸地区作为长江流域重要的粮食生产基地和人口聚居区,长期以来在维持区域水文平衡、保障粮食安全、促进生物多样性、调节地方气候等方面发挥着基础而关键作用。基于“要素识别-险域聚变-驱动响应”框架分析研究区内景观生态韧性空间演变特征与驱动响应机制,并提出景观生态韧性提升优化建议。结果表明:1)土地结构的持续变化中,耕地面积骤减与建设用地的持续扩张是主要驱动因素。前者直接削弱了圩垸地区物质循环与生态缓冲能力,后者加剧景观破碎化;同时,湿地-水体转换及未利用地无序扩张进一步降低了生态冗余,多类用地转化的协同作用导致景观生态韧性阈值突破风险显著增加。2)景观生态韧性评估结果显示,洞庭湖圩垸景观呈现“高值聚集-低值连片-中值散点”的空间分异特征,且韧性临界区从洞庭湖核心水域向边缘地带逐年扩散。3)韧性影响因素分析结果显示,NDVI和地表温度对景观生态韧性影响具有显著的空间异质性,与地理探测结果吻合;经济发展水平及人口密度呈现唯一正向影响。

摘要:随着中国粮食生产重心逐步北移,中国北方的粮食供给能力愈发重要。研究北方耕地植被变化趋势及其驱动机制,对于揭示农业生态系统演变规律、优化区域农业发展策略和保障国家粮食安全等具有重要的意义。将北方地区分为东北、华北和西北三个子区域,基于1982—2018年GIMMS LAI3g遥感数据产品,结合土地利用产品、数字高程模型(DEM)和气候因子等数据,采用Theil-Sen median趋势分析和Mann-Kendall检验方法,系统分析了北方耕地植被叶面积指数(LAI)的时空变化特征,同时,利用残差分析法探究其变化的驱动因素,并基于地理探测器模型定量评估各驱动因子的贡献程度。研究结果表明:(1)1982—2018年中国北方耕地植被LAI整体呈显著上升趋势,年均增长率达0.0064。这一过程呈现明显的阶段性特征:1982—2000年为缓慢增长阶段,华北地区年均增速最高(0.0121),2000—2018年进入了快速增长阶段,西北地区年均增速升至0.0180,超越华北地区成为增速最快的区域;(2)北方耕地植被LAI均值在空间分布上呈现东高西低的格局,较高值区(LAI>1.5)主要集中分布在海拔0—500m以及坡度0—2°的地形平坦区域。1982—2018年显著绿化区域约占研究区总面积的57.6%,且体现出明显的时空分异特征:1982—2000年以无显著变化趋势为主,仅华北地区呈局部改善趋势,2000—2018年显著绿化的面积大幅提升,尤以西北地区的绿化增长最为显著;(3)驱动机制分析显示,人类活动是北方耕地植被LAI变化的主导因素,在东北地区表现尤为明显。进一步定量分析表明,农业机械动力、有效灌溉面积和农业播种面积构成其变化的关键驱动要素,各区域驱动机制存在明显差异:东北和华北地区的农业生产主要受益于农业机械化水平提升(解释力q > 0.6),而西北地区则主要依赖于灌溉(q > 0.9)。研究结果可为中国北方农业管理提供科学依据,有效服务于宏观尺度耕地的可持续发展与生态恢复。

摘要:大兴安岭地区是我国森林火灾的频发区域之一,年均过火面积居全国首位,近年来在极端气候现象的影响下,森林地下火的发生频率和危害程度都有所增加,并且地下火具有隐蔽性、随机性、不可预见性的特点,因此明确影响森林地下火危险性因素的主要驱动条件对大兴安岭地区森林资源保护和扑火人员的安全有重要意义。通过野外调查和室外模拟点烧实验,对大兴安岭森林地下火危险性因素进行了研究。结果表明:地下火燃烧时先从近地表层某一或几点向周边蔓延,温度也随之升高,撤掉加热板后部分区域在温度短暂降低后再次升高并维持一段时间,然后逐渐降低至室温熄灭;地下火在燃烧初期的烟气释放浓度均相对较高,波动也较大,此后的释放浓度相对更稳定,撤掉加热板后各烟气成分的释放浓度均有不同程度的提高;不同可燃物类型和含水率下的地下火燃烧最高温度之间均存在显著差异(P < 0.05),塔头甸子和含水率25%条件下的燃烧温度整体偏低,含水率20%和35%条件下的地下火燃烧温度较高;不同可燃物类型的地下火燃烧释放的CO₂浓度、CO浓度、PM_2.5浓度、PM₄浓度、PM₁₀浓度和TSP浓度之间存在显著差异(P < 0.05),不同含水率下的地下火燃烧释放的CO浓度、PM₁浓度、PM_2.5浓度、PM₄浓度、PM₁₀浓度和TSP浓度之间存在显著差异(P < 0.05),相对而言不同含水率下山杨-白桦林和不同可燃物类型含水率为35%条件下的烟气释放浓度较高。相关研究成果可以为该地区地下火的预防和扑救工作提供理论依据和技术支撑。

摘要:物候是表征气候变化的敏感指示器,分析作物物候变化对于应对气候变化以及指导当地农业生产具有重要意义。针对湖北省主要农作物——水稻、冬小麦和油菜,根据21个站点观测数据,分析2001—2012年不同农作物类型关键物候期的时空变化特征,并结合地形和气候数据,探究作物物候变化的影响因素。结果表明:(1)对于同一种作物(水稻、冬小麦或油菜),各站点物候期之间的差距从出苗期至成熟期逐渐缩小;山区站点物候期年际变化小于平原;生殖生长阶段年际变化小于营养生长阶段。(2)2001—2012年平原地区水稻和冬小麦营养生长期出现提前趋势,生殖生长期以推迟趋势为主;在山区,水稻和冬小麦各物候期多以推迟为主。油菜则相反。(3)水稻、冬小麦与油菜的出苗期主要受播种时间的影响(0.69≤R≤0.96,P < 0.01)。不同作物物候期对气候因子的响应存在山区—平原空间分异特征。水稻出苗期至分蘖期在平原受温度和降水正相关主导,在山区受温度正相关主导;分蘖期至成熟期在平原受温度负相关主导,在山区受温度和降水负相关主导。冬小麦物候期在平原地区主要受温度影响,降水和太阳辐射在拔节期和抽穗期作用显著;在山区由温度主导转为温度和太阳辐射共同主导。油菜生长受温度主导,山区物候期与温度的相关性显著强于平原地区。研究结果为湖北省不同区域农业适应性管理措施的精准实施提供了科学依据。

摘要:维护城市群生态系统健康是生态文明建设的关键任务,而对生态系统健康进行科学测度是实现有效保护的基础。以京津冀地区为例,从区县、乡镇、栅格三个尺度出发,分析了2000—2020年间该区域生态系统健康的时空变化,探讨了自然环境和社会经济因素对生态系统健康影响的差异,并模拟了2035年在自然发展、生态保护、经济发展三种情景下的生态系统健康演变趋势,同时揭示了生态健康的空间尺度效应。研究结果如下:(1)大尺度空间分析可能会掩盖生态系统健康测度值较低、存在生态风险的区域。在区县、乡镇、栅格三个尺度上,生态系统健康总体呈下降趋势,栅格尺度下降最明显,乡镇次之,区县最小;空间分布从北向南递减,空间异质性明显。(2)在影响因子方面,自然环境因素以正向效应为主,社会经济因素则主要呈负向影响,且随着空间尺度的扩大,影响作用更为明显。京津冀地区早期受降水量和地形影响较大,后期人口密度、土地利用强度等经济因素开始逐渐占据主导地位。(3)多情景预测结果表明,2035年京津冀地区在生态保护情景下的生态系统健康均值最高,自然发展情景次之,而在经济发展情景下生态系统健康最为脆弱。本研究为探讨新型城镇化背景下城市群生态系统健康与社会经济发展的互动关系提供了见解,对于推动城市群的高质量发展和生态环境保护具有重要的参考价值。

摘要:生态系统恢复力对于维持扰动后生态系统的结构和功能稳定性至关重要,全球范围内生态系统恢复力的降低,给生态系统可持续管理带来较大不确定性。然而,对中国重大生态工程实施区域生态系统恢复力变化的演化趋势和影响因素知之甚少。以中国九个重大生态工程实施区域为研究区,基于遥感植被指数kNDVI和自回归模型系数AR(1)识别中国重大生态工程实施区域生态系统恢复力的演化,利用偏相关分析恢复力的影响因素。研究表明:(1)空间分布上,中国生态工程实施区域呈现高绿度-高恢复力和低绿度-低恢复力的对应模式,绿度越高的工程区往往具备更高的恢复力;三江源生态保护和建设工程、京津风沙源综合治理工程相对而言处于低绿度和低恢复力。(2)时间趋势上,2000年以来,中国重大生态工程实施区域生态系统绿度呈总体上升趋势,恢复力呈波动趋势但总体下降,在2015年后恢复力处于1982年以来最低范围。(3)影响因素中,大部分生态工程实施区域的生态系统恢复力对影响因素(降水变率、平均温度、温度变率、土壤湿度、总蒸散发)的响应是非单一性的,表现为正负偏相关的占比基本持平。平均降水与AR(1)呈负相关性,即降水富集区的恢复力较强;土壤湿度与AR(1)的偏相关显著比例最高。研究结果警示了中国生态工程实施区域的生态系统恢复力持续退化风险,反映了应当将生态系统恢复力纳入生态修复评估中,采取更加有效合理的生态系统管理策略。

摘要:对生物多样性定量评估是提升生态文明水平与实现高质量发展的迫切需要。以河南省信阳市董寨国家级自然保护区为例,借助landsat系列遥感影像,在物种、景观、生态系统多样性三个维度共选取8个指标构建生物多样性遥感评估体系,采用层次分析、重心迁移模型、Sen+MannKendall趋势分析、Hurst指数等方法,对保护区2011—2023年生物多样性的时空演变、未来变化趋势进行了定量评估。结果表明:保护区生物多样性指数整体较高,呈“南高北低”的分布规律,高生物多样性区主要分布于山地林区,低值区集中于建设用地等人类活动强扰动区;2011—2023年保护区生物多样性指数呈高值缓升、低值趋稳的变化规律,预测未来近98%的区域变化趋势与过去一致;生物多样性指数退化面积(23.71%)略大于改善面积(20.75%),分布重心由彭新镇迁移至灵山镇并趋于稳定。综合研究表明,遥感技术能够高效评估保护区生物多样性水平及时空演变,为类似地区开展生物多样性评估工作提供参考。

摘要:合理的设计和管理的城市绿地是解决城市化与生物多样性矛盾的有效手段。深入分析城市不同植被类型及其管理措施对传粉昆虫群落特征的影响,对制定科学精准的传粉昆虫友好型植物群落构建与管理措施具有重要意义。选择重庆市两江新区10个大型综合公园不同植被类型(草坪、多年生草地、灌丛、疏林、林地),分析其传粉昆虫群落特征的差异,以及植物因子与管理措施对传粉昆虫群落组成、访花次数的影响。结果表明,传粉昆虫优势种为中华蜜蜂(Apis cerana)、黑带食蚜蝇(Episyrphus balteatus)、东方墨蚜蝇(Melanostoma orientale),优势类群为蜜蜂科(Apidae)、食蚜蝇科(Syrphidae)和隧蜂科(Halictidae)。不同植被类型之间传粉昆虫的多样性存在显著性差异,灌丛和疏林的传粉昆虫物种多样性最高,多年生草地和林地次之,草坪最低。花朵多度和施用除草剂频率分别对传粉昆虫多样性和组成产生显著正向和负向影响。葎草(Humulus scandens)和一年蓬(Erigeron annuus)虽然对传粉昆虫物种组成影响显著,但由于其入侵性强,招引的都是世界广布种,且牺牲了本土植物传粉。六月雪(Serissa japonica)和旱伞草(Cyperus involucratus)由于其花部特征分别显著提高中华蜜蜂 (A. cerana)、灰带管蚜蝇(Eristalis cerealis)和尖肩淡脉隧蜂(Lasioglossum subopacum)访花次数。建议在未来绿地的建植管理中,适当增加灌丛、疏林的比例,增加多年生草地植物物种多样性,为不同类群传粉昆虫提供蜜粉源及筑巢资源;杜绝除草剂的使用以减少对乡土植物资源及其传粉昆虫的危害。为快速城市化地区生物友好型绿地建植与管理提供科学依据,对维持城镇空间的可持续性具有重要意义。

摘要:在全球范围内传粉昆虫急剧下降和丧失的背景下,城市绿地中多样化的生境与丰富的蜜粉源供应使其成为传粉昆虫的替代避难所。通过优化园林蜜粉源植物配置能够提高城市绿地对传粉昆虫的保护价值,而植物花部特征为传粉昆虫提供重要的感知线索,在昆虫的植物辨识与访花选择中起到关键作用。研究采用样线法,于2023年3—9月对北京5个城市绿地的蜜粉源植物花部特征与传粉昆虫群落构成进行调查与分析,以探究不同传粉功能群的花部特征偏好差异,并明确影响各传粉功能群访问组成变化的重要花部特征。共调查到北京园林蜜粉源植物204种,其花部特征具有丰富的多样性,不同物种间的传粉昆虫招引能力差异较大。记录到北京城市绿地传粉昆虫141种,蚂蚁、独栖性蜂类、蜜蜂、蝶类、食蚜蝇、鞘翅目6个主要传粉功能群偏好的蜜粉源植物种类不同,并对特定花部特征表现出明确的选择偏好差异,具头状花序、开口朝向直立、管/舌状花冠、单瓣、蓝紫色系、芳香型的花朵受到更多传粉功能群的偏好。主要传粉功能群的访问组成变化受各类花部特征的影响程度各异,花序类型与花冠类型在除蝶类之外的5个主要传粉功能群的访花选择行为中起到主导作用。研究结果有助于更好地理解植物-传粉者互作影响机制,为基于城市传粉昆虫多样性保护的蜜粉源植物选择与生境营建提供参考。

摘要:城市化建设导致荒野空间日益缩减,园艺栽培植物成为城市绿地主力军,大面积高消耗、同质化的人工植物景观不利于生态系统功能的发挥。自生植物生命力顽强,是城市荒野重要组成部分且更加经济节约。为探索可维持较高生物多样性的低维护群落营建模式,研究以成都绕城绿道为例,于2024年4、5月采用均匀取样法和典型样方法,对自生植物群落扩散特征及与栽培植物的共存格局进行调研分析。研究表明:1)共记录植物316种,其中自生植物占74.68%(236种,包括60种栽培逸为自生的植物),以乡土植物为主;栽培植物占25.32%(80种),以国外外来植物为主。2)群落面积随物种多度增加极显著扩大(P < 0.001),面积随一、二年生植物(如春飞蓬)多度增加扩散最为显著(P < 0.001)。不同生境中群落自然分布面积无显著差异,但物种数差异显著(P < 0.05)。3)自生植物优势种生态位宽度大于栽培植物,自生植物之间多呈正联结,其与栽培植物联结度适中,不同栽培植物群落的均匀度指数差异极显著(P < 0.001)。研究为城市野趣、低维护自生植物群落景观营建提供参考,从多样性维持和观赏性的角度探讨自生植物与栽培植物共同营建群落的可能性,为自生植物群落景观优化提供参考。

摘要:城市中自发生长的草本植物是城市生物多样性的重要组成部分,而城市生境又是自生草本植物重要的载体。采用系统取样法共设置65个1 km×1 km 采样网格,调查分析了郑州市生境类型中自生草本植物群落功能多样性和谱系结构的差异,并探讨影响其变化的环境因素。结果表明:(1)共记录自生草本植物291种,隶属于46科167属,且菊科和禾本科的物种数在各类城市生境中均分布最多。(2)城市生境类型间自生草本植物群落功能多样性(FRic、FEve、FDis和FD_Q)存在显著差异,其中河流廊道、土壤废弃地和园林绿地的自生草本植物群落功能多样性整体均高于砾石废弃地和路边缝隙,并且拥有较高的物种丰富度与谱系多样性。(3)河流廊道的自生草本植物群落谱系结构整体呈发散状态,表明竞争排斥是群落构建的主要驱动力;土壤废弃地和园林绿地出现了发散与聚集两种群落谱系结构并存的现象,表明群落构建可能受到生境过滤和竞争排斥的综合作用;砾石废弃地和路边缝隙的群落谱系结构整体呈聚集状态,表明生境过滤对群落构建起主导作用;城市生境之间的自生草本植物群落均表现出一定的谱系结构,说明生态位过程是维持郑州主城区自生草本植物群落多样性的重要机制。(4)各功能多样性指数(FRic、FEve、FDis和FD_Q)与谱系多样性指数均呈极显著正相关关系,与谱系结构(NRI和NTI)均呈显著负相关关系;物种丰富度与功能多样性指数(FRic、FDis和FD_Q)均呈极显著正相关关系,但与功能均匀度指数FEve无显著相关性。(5)影响郑州主城区自生草本植物群落功能多样性与谱系结构的主要的因素是土壤紧实度,其次是人为干扰、土壤含水量和土壤电导率。研究结果有助于更好地理解城市生境类型中自生草本植物群落多样性的形成和维持机制,对指导和优化城市生物多样性管理与保育工作提供有益参考。

摘要:为理解城市半自然植物群落对环境因子的响应及其维持功能的机制,以福州市半自然植物群落为研究对象,在植物群落调查的基础上,运用相关性分析、冗余分析、结构方程模型等方法,探究群落水平的叶功能性状(叶长宽比、叶面积、叶厚度、比叶面积、叶组织密度、叶干物质含量、叶碳含量、叶氮含量、叶磷含量)、物种多样性(Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数和Margalef丰富度指数)和功能多样性(功能丰富度、功能均匀度、功能离散度和Rao二次熵)之间的关系及其环境解释。研究结果如下:(1)福州市半自然植物群落灌草层物种多样性显著高于乔木层,其中草本层中存在外来入侵植物;(2)叶功能性状和植物多样性之间相关性较强,其中功能丰富度与各物种多样性指数均表现为负相关关系;(3)土壤温度和土壤全氮含量对城市半自然植物群落叶功能性状和植物多样性有较高的解释,同时植物对土壤养分的吸收能力受温度和水分的影响;(4)结构方程模型显示,大气温度和叶干物质含量对功能丰富度有直接显著影响,土壤温度和Pielou均匀度指数通过叶干物质含量对功能丰富度产生间接影响。综上,城市半自然植物群落叶功能性状和植物多样性受到生物因素和非生物因素的共同影响。

摘要:作为城市生态系统组成部分,居住区绿地是人们日常亲近自然的最主要途径,其植物多样性为居民提供近距离的服务价值,增益生活福祉。目前生物多样性研究主要集中在宏观尺度,较少关注小尺度居民视角下的个体认知与评估。聚焦社区尺度,针对成都主城核心区(即三环内)30个老旧小区开展植物(包括栽培和自生植物)多样性调查,评估植物多样性实测水平,并通过居民支付意愿法衡量植物多样性价值,探讨植物多样性水平与其价值之间的相关性,进而结合多元线性回归方法分析居民对小区植物多样性价值评估的影响因素。结果显示:(1)共设置275个1m×1m小样方,记录植物126科341属475种。小区整体植物多样性在37—122种之间,栽培与自生植物多样性比值为1∶1.5,自生植物是居住区绿地植物多样性的重要组成。(2)针对小区植物多样性保护/维持,居民支付意愿值为127.79—3659.89元(均值M±标准差SD=(881.71±793.62)元),不同小区植物多样性的价值波动较大。(3)小区整体、栽培植物多样性皆与居民支付意愿呈显著正相关,但自生植物多样性与居民支付意愿无相关性,表明栽培植物是居民评估植物多样性价值的主要对象,而广泛存在的自生植物多样性及其价值可能无法被居民普遍认同。(4)社会经济因素中,居民的个人年龄、文化程度对植物多样性价值评估产生显著负向影响。该研究从人的偏好与需求出发,精细量化了植物多样性水平与居民对其价值评估的关系,为城市生态景观低成本、可持续发展提供科学依据。

摘要:保护城市生物多样性被视为实现生态与社会效益“双赢”的重要自然解决方案,但其对公众心理健康的具体影响机制仍需深入研究。在高密集人口的大都市区,城市公园不仅为访客提供游憩休闲场所,还在维持生物多样性、减轻环境压力及提升人类福祉方面发挥不可替代的作用。以上海市4个城市公园内五类典型绿色空间为例,探讨访客对不同绿色空间中生物多样性(植物、鸟类)的感知差异,并通过结构方程模型(Structural Equation Modeling,SEM)解析其与感知自然度、恢复性效益以及情绪状态(积极/消极)之间的动态关系和潜在因果链条。研究结果表明:1) 带水体的开敞绿色空间(Open Green Space with Water Bodies,OGW)在感知鸟类多样性、积极情绪和恢复性效益方面表现最佳,而密闭绿色空间(Enclosed Green Space,EGS)和半开敞绿色空间(Semi-Open Green Space,SOGS)在感知植物多样性上更具优势;2) SEM分析显示,尽管感知生物多样性对感知自然度未见显著影响(P > 0.05),但两者均能显著增强恢复性效益、改善积极情绪和降低消极情绪(P < 0.05);3) 恢复性效益在感知生物多样性与情绪状态之间发挥重要中介作用,其中感知鸟类多样性(P < 0.001)相比感知植物多样性(P < 0.01)对情绪状态的直接和间接影响更为显著。研究旨在为城市绿色空间规划、设计与管理提供理论支持,强调通过优化生物多样性建设,不仅能维护和增强城市生态系统健康,还能改善高密度建成环境中公众的心理健康和情绪状态,进而推动生态与社会效益的协同发展。

摘要:快速城市化进程为城市生态环境及居民身心健康带来多样挑战。生物多样性不仅是城市适应环境变化的基础,也与居民健康及福祉密切相关,但城市生物多样性对居民福祉的影响路径与机制还需要进一步明确。依托环境心理学视角,本研究对北京市居民展开调查,通过偏最小二乘法结构方程模型(PLS-SEM)探究生物多样性感知对居民主观幸福感的影响,并检验了自然联结性与恢复性感知的中介作用。结果表明:(1)北京市居民的生物多样性感知与主观幸福感整体处于中等水平,在不同维度存在显著的组内差异;(2)生物多样性感知对主观幸福感、自然联结性与恢复性感知均具有正向影响,其中植物多样性和基础设施感知的作用尤为突出;(3)自然联结性和恢复性感知正向影响主观幸福感,并且在生物多样性感知与主观幸福感之间发挥着部分中介作用;(4)在生物多样性感知和主观幸福感之间,自然联结性和恢复性感知发挥链式中介作用。研究结论揭示了城市生物多样性影响居民主观幸福感的具体路径与机制,提出了基于城市生物多样性保护提升居民福祉的相关建议,为促进城市可持续发展提供参考。

摘要:通过在可计算一般均衡模型(CGE)中引入林业碳汇交易模块,构建起不同减排政策的福利效应综合评估模型,同时,通过设计不同减排政策组合的协同减排情景,分别对“双碳”目标下林业碳汇交易作用于不同减排政策(碳排放权交易政策、碳税政策)而改变的社会福利效应进行模拟分析,以揭示不同政策协调情景下林业碳汇交易对不同减排政策福利效应的调节过程和作用路径。研究发现:林业碳汇交易的纳入对“双碳”目标下碳减排政策福利提升具有正面的影响。与实施单一碳排放权交易政策、碳排放权交易和碳税政策协同情景相比,林业碳汇交易的加入对减排政策福利提升具有正向的调节效应,可以减轻碳排放权交易与碳税征收带来的负面影响。林业碳汇交易的调节效应大小与林业碳汇的抵消比例相关,抵消比例越大,居民福利效应提升幅度越大。提出如何通过林业碳汇交易调节而改进减排政策福利效应的对策建议,以便更好地发挥林业碳汇交易在统一碳市场背景下的减排潜力和减排政策协同能力,为政府有效地运用复合型减排政策以提升社会福利效应提供科学的理论依据。

摘要:随着全球城市化进程的加速,城市生态环境面临着前所未有的挑战。生物多样性友好城市作为一种新型的城市发展理念,通过保护和恢复城市生物多样性,为实现可持续城市发展提供了重要的路径。分析了生物多样性友好城市的概念、组成要素及其建设途径,并通过一些国内外的实践案例,展示了城市在生物多样性保护方面的有效实践和创新途径。结果表明,多元化的建设途径对于实现生物多样性友好城市具有重要意义。提出了一系列建议,包括加强政策引导、推进绿色基础设施建设、促进生物资源产业发展、完善智能监测系统以及加强生态教育和公众参与,以期为城市生物多样性保护提供理论支持和实践指导。

摘要:为了限制城市的无序扩张,全球许多城市开展了绿化隔离带(绿隔)建设。大量研究利用空间分辨率30m的Landsat遥感数据开展了绿隔建设情况评估,然而30m分辨率难以准确量化城市破碎的绿地斑块及其动态变化,无法准确评估绿隔的生态建设情况。因此,本研究利用2m高分遥感数据,评估了2015—2021年北京第一、二道绿隔的生态格局演变。研究表明:(1)2015—2021年北京绿隔区域的生态建设成效显著。绿隔内的绿地总面积增加了54km²,斑块密度下降,斑块面积上升;相比之下,绿隔周边区域的绿地面积下降了1.77 km²,小绿地斑块大量消失,大绿地斑块逐步破碎。(2)绿隔的生态建设主要集中在第二道绿隔,表现为87%的新增绿地都在第二道绿隔中,且绿地斑块面积和连通性的提升更显著,第一道绿隔因被建设用地环绕,内部绿地增量空间有限。(3)绿隔建设提升了绿地的占比和连通性,对城市“摊大饼”式的无序扩张起到了重要作用。未来可重点关注绿隔内连通性低绿地斑块,打造绿地空间更加完整和连片的城市绿隔。

摘要:自然资本评估是生态系统管理和决策制定的关键基础。科学准确地评估自然资本,对其保护、管理及价值实现具有重要的理论和现实意义。然而,当前自然资本评估存在理论框架不完善、评估标准不统一等问题,难以有效支撑可持续管理决策。研究聚焦自然资本的概念内涵与属性特征,将稀缺性、增值性等先前研究较少考虑的关键特征纳入考量,提出一种基于“重要性-稀缺性-多样性-功能性-增值性”的区域自然资本整体性评估框架,试图用一些客观、可比的指标将区域自然资源及其承载的生态系统服务进行“打包”评估,而不对单一功能、服务进行细致解构,从而避免价值重复计算或价值错配等问题。研究形成的多维度评估体系可支持自然资本总量评估、属性结构解析、趋势变化分析,为自然资本的保护及投资决策提供依据。

摘要:开展县域生态系统生产总值(GEP)价值核算与城乡融合水平评估,探讨二者的耦合协调关系,对于推动生态文明建设与城乡高质量融合发展具有重要意义。以2022年广元市7个县域为例,基于GEP价值核算和城乡融合相关理论方法,构建了GEP价值与城乡融合指标体系,采用熵权TOPSIS法、趋势面分析法、耦合协调度模型、障碍度模型以及协调影响力指标等方法,评价了GEP价值与城乡融合的综合得分及其趋势特征,探讨了GEP价值与城乡融合的耦合协调关系。结果表明,2022年广元市GEP价值达2633.03亿元,约为GDP的2.31倍,调节服务占GEP价值的比重最高。剑阁县等外围县域GEP价值明显高于利州区等中部县域,GEP价值综合得分表现为“东西高、中部低,南高北低”的空间趋势。县域城乡融合综合得分的指标权重从大到小依次为经济融合、社会融合、人口融合、空间融合和生态融合,城乡融合综合得分表现为“中部高、外围低”的“倒U型”空间趋势。利州区为中度协调-GEP价值滞后的类型,昭化区为基本协调-基本协调的类型,其余各县域均为基本协调-GEP价值滞后的类型。各县域GEP价值与城乡融合耦合协调度的障碍因素差异较大,GEP价值的障碍度从大到小依次表现为调节服务、物质供给和文化服务,城乡融合的障碍度从大到小依次表现为经济融合、社会融合、人口融合、空间融合和生态融合;各县域GEP价值与城乡融合耦合协调度的协调影响力差异较大,调节服务和文化服务的负向阻滞作用较明显。

摘要:为阐明高寒沙区植被恢复过程中土壤化学计量特征,选取青藏高原东北缘沙区的青杨人工林为研究对象,研究不同恢复年限(5、10、15、20和25 a)0—200 cm土层中的有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及生态化学计量特征。结果表明:土壤SOC和TN含量均随恢复年限的增加显著增大,恢复10—25 a的SOC和TN平均含量比恢复5 a分别增加了11.0%—65.9%和11.4%—37.4%;而土壤TP含量则表现出先增加后降低的趋势。同一恢复年限下,SOC、TN、TP含量在不同土层深度的变化相对稳定。土壤C∶N随恢复年限的增加而增加,C∶P、N∶P先减小后增大,且表层土壤(0—30 cm)的C∶P和N∶P大于深层(50—200 cm)。土壤SOC含量与TN含量存在极显著正相关(P < 0.01),C∶P与C∶N、N∶P也存在极显著正相关(P < 0.01),N∶P和C∶P与SOC、TN、TP含量间均存在相关性。土壤SOC、TN、TP及其化学计量比受恢复年限的影响显著,且大于土层深度及二者交互作用的影响。主成分分析表明,植被恢复初期和后期土壤化学计量特征的影响因子不同。植被恢复初期土壤化学计量特征受土壤性质影响明显,而在恢复后期则受根系特征和土壤化学计量特征间的相互影响。综上,青杨人工林的恢复年限是影响土壤化学计量特征的主要因素,土壤SOC的累积速率高于TN,建议在未来植被恢复中提高氮肥施用或引种固氮植物。高寒沙区土壤C、N、P含量及其生态化学计量比因恢复年限和土层深度不同而异,因此在构建土壤生物地球化学模型中应考虑恢复年限和土层深度的差异。

摘要:明晰不同森林植被恢复方式对土壤磷含量及组分的影响,以期为石质山地植被恢复提供科学依据。以徐州市石质山地的五角枫纯林、五角枫小叶女贞混交林、黄连木纯林和黄连木火棘混交林为研究对象,测定了4种恢复方式0—10 cm和10—20 cm两个土层的土壤磷含量及组分、碳含量、氮含量、微生物生物量和碱性磷酸酶活性以及凋落物、细根的化学组成特征,解析了土壤磷含量及组分的影响因素。结果表明:(1)与五角枫、黄连木纯林相比,2种相应混交林的全磷、总无机磷、总有机磷、速效磷含量分别提高17.5%和6.6%、20.1%和11.2%、15.3%和2.9%、36.3%和39.5%;(2)五角枫小叶女贞混交林和黄连木火棘混交林显著提高对应纯林的土壤活性磷、中等活性磷、稳定态磷含量,分别提高了48.7%和32.8%、18.6%和11.9%、19.0%和7.3%;(3)冗余分析结果表明,土壤全氮含量和细根全磷含量是影响土壤磷含量及组分变化的主要因素,解释率分别为56.9%和60.6%、49.3%和54.0%;(4)结构方程模型显示,土壤碱性磷酸酶活性和土壤有机碳含量对土壤活性磷含量具有极显著直接正效应(P < 0.01),路径系数分别为0.351和0.311,土壤及凋落物碳氮比对土壤活性磷含量具有显著负效应(P < 0.05),路径系数分别为0.321和0.183。综上,在本试验地,相较于纯林,乔灌混交林增加了地上凋落物和细根的质和量,降低了凋落物碳氮比,加快了有机质分解速率,从而增加了磷的养分归还量以及土壤碳、氮的含量,为微生物提供了充足的养分,提高了土壤碱性磷酸酶活性,促进了土壤有机磷转化为无机磷,从而提高了土壤有效磷含量。建议今后在石质山地进行植被恢复时,可优先营造乔灌混交林。

摘要:在模拟试验可能会导致酸沉降效应估测偏差的背景下,开展实地分析是科学评估酸沉降效应的有效途径。然而,目前针对酸排放源周边的相关研究仍较为缺乏,尤其盐碱荒漠煤矿区。以宁东能源化工基地3个燃煤电厂为采样点,测定了电厂周围0—70 cm土壤有机碳及其组分,分析了其与混合沉降性质、植物特征及土壤性质的关系。各土层有机碳及其组分均为中度变异,且在取样距离上无明显变化规律。植物和微生物特征对有机碳及其组分变异的独立解释力均较低(R²=0%),但微生物特征与土壤理化性质的共同解释力较高(R²=32.2%)。进一步的分析显示,土壤性质(SO₄^2-、含水量和Mg²⁺等)正向影响有机碳(P < 0.05);土壤性质(SO₄^2-、含水量和速效磷等)正向影响易氧化有机碳(P < 0.05);土壤性质(含水量、全磷和电导率等)和混合沉降性质(pH、SO₄^2-)正向影响溶解性有机碳(P < 0.05);土壤NO₃^-正向影响颗粒有机碳(P < 0.05);土壤Mg²⁺和pH通过影响微生物特征(微生物量氮、亮氨酸氨基肽酶活性和碱性磷酸酶活性)负向影响微生物量碳(P < 0.05)。结果意味着,盐碱荒漠煤矿区土壤有机碳及其组分可能主要受土壤资源有效性、盐碱程度及微生物活性等因素的综合影响,而非酸沉降。

摘要:以青海共和盆地高寒沙地2种密度衰退沙柳人工林为研究对象,测定叶片、枝条和土壤养分含量,并计算其化学计量比,分析植物和土壤的养分含量及其化学计量比之间的关系,揭示人工林生长的主要限制因素,为高寒沙区植被恢复与重建及可持续经营提供理论依据。结果表明:(1)高密度林叶片和枝条的C、N、P、K含量都高于低密度林,C∶N、C∶P、C∶K低于低密度林,说明低密度林对N、P、K元素的利用效率较高。(2)2种密度人工林叶片的N∶P分别为18.37和19.11,林木生长都受到P元素的限制。(3)低密度林3个土壤深度的SOC、TN和AK含量都明显高于高密度林,AN和AP含量及pH值明显低于高密度林,对土壤养分指标的综合评价结果为低密度林土壤质量指数较高。低密度林3个深度土壤的C∶P(0—20cm除外)和N∶P都明显高于高密度林,C∶N明显低于高密度林,说明低密度林提高了N的有效性,降低了P的有效性,P对低密度林生长的限制性更强。(4)RDA分析表明,土壤TN(0—60cm)和AK(40—60cm)含量对沙柳叶片的C、N、P、K含量及其化学计量比的解释程度最高,且都达到显著水平(P＜0.05),土壤TN和AK含量与沙柳C、N、P、K含量呈负相关关系。

摘要:土壤微生物是驱动氮素生物地球化学循环的核心生物因子,其群落结构与功能基因的研究对于揭示土壤氮代谢过程具有重要科学意义。喀斯特森林生态系统是我国西南地区典型的脆弱生态屏障,极易受到外界因素的干扰,在喀斯特森林土壤中,氮素的转化与循环过程尤为复杂,涉及到多种微生物的协同作用与功能基因的调控。为了进一步解析喀斯特森林土壤微生物的氮代谢途径,本研究选取了贵州省茂兰喀斯特森林生态系统的土壤作为研究对象,采集典型土壤样本,分析土壤理化性质,通过宏基因组学技术识别氮代谢微生物和功能基因,解析氮代谢途径,并进一步探讨环境因子的影响。结果表明,茂兰喀斯特森林土壤的土壤肥力为高等水平,其中全氮平均含量(4.32 g/kg)显著高于全国森林水平(1.06 g/kg);识别的优势氮代谢微生物分别为慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、分支杆菌属(Mycobacterium)和链霉菌属(Streptomyces),优势氮代谢功能基因分别为nasA、norB和narG;氮代谢途径表现为异化硝酸盐还原 > 同化硝酸盐还原 > 反硝化 > 完全硝化 > 硝化 > 固氮;土壤中受到环境因子影响最大的氮代谢微生物和功能基因分别为Methyloceanibacter和narB。研究成果进一步完善了喀斯特森林生态系统土壤氮循环理论框架,为该区域生态系统氮素调控及微生物资源利用提供了重要的数据支撑和理论依据。

摘要:准确量化植物根系对土体的强化作用一直是当前研究的热点,然而,现有的根系强化土体模型在描述根系强化土体的内在机制时存在过度简化等问题,致使其预测精度不高。以毛竹根系为研究对象,综合考虑根系的生物特性、荷载分配机制和多种力学破坏模式,提出直接剪切条件下基于纤维束模型的毛竹根系强化土体模型。为验证该模型的准确性与适用性,设计并开展了以毛竹根系面积比为变量的根土复合体直接剪切试验,并结合已有研究成果进行了对比分析。研究结果表明:相较于已有的Wu-Waldron模型与纤维束模型,所建的模型符合直接剪切条件下根系强化土体的物理原理,所需参数简单并具有明确的物理意义,可更准确地预测根系对土体的强化作用,且对于不同植物根系具有良好的适用性。研究成果可为植被覆盖区斜坡稳定性评价奠定一定的理论基础。

摘要:揭示耕地水分供需态势并由此实现科学灌溉,有利于耕地可持续利用及保障国家粮食安全。以河南沿黄区为例,基于2000—2020年耕地利用数据、MODIS系列数据、长时间序列气象数据,采用遥感反演手段并构建水分供需评价模型,从栅格尺度来揭示当地耕地水分供需平衡态势,进而构建多智能体空间优化配置模型实现耕地灌溉分区。结果表明:(1)耕地利用呈明显的时间阶段性变化特点,旱地分布范围广且受经济建设条件影响,面积减少时段主要集中于2015—2020年,水田则多呈斑块状分布在黄河沿岸;(2)耕地水分供需失衡的主要原因在于地表蒸散量和有效降水量的时空错位,盈余高值区主要集中在洛阳市和郑州市,东北部则多处于水分亏缺状态;(3)盈亏指数整体逐年降低且高值区迅速减小,2020年盈亏指数均值已降至0.08,亏缺风险状态以高、中高和中风险为主,且在年内表现出较强的空间异质性分布特点;(4)河南沿黄区存在较高的耕地精准灌溉需求,将当地耕地划分为5种灌溉区,其中优先管控区、重点关注区和有序管理区面积占比之和达到87.87%,并应采取不同的灌溉管理策略。研究认为,提出的灌溉分区方法能够充分权衡水分供需特性和田块空间积聚效益,分区结果可为耕地合理灌溉与分区管理提供决策支持。

摘要:开展陆地生态系统水碳变量变化特征及其影响因素研究对深入理解生态系统水碳循环具有重要意义。采用时空分析、空间关联交互探测器(IDSA)模型等方法,基于MODIS、ERA5-Land、土地覆盖类型和植被覆盖数据,剖析黄河流域2001—2020年蒸散发(Evapotranspiration,ET)、总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)、水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)3个水碳变量时空变化及影响因子。结果表明:(1)时间上,2001—2020年黄河流域GPP和ET显著增加,多年均值分别为462.95 g C/m²、349.34 mm,增加速率因土地覆盖类型而异,WUE呈不显著减少趋势,多年均值为1.36 g C mm^-1 m^-2。(2)空间上,GPP和WUE总体呈现由东向西递减的变化特征,GPP高值区(>805.18 g C/m²)占9.90%,低值区(<330.55 g C/m²)占35.87%;WUE 高值区(>1.76 g C mm^-1 m^-2)占21.90%,低值区(< 0.79 g C mm^-1 m^-2)占11.48%。ET呈现南多北少阶梯递减的变化特征,高值区(>461.71 mm)主要在黄河源区和中游下段,低值区(<243.70 mm)在黄土高原西北部。(3)不同土地利用方式对水碳循环影响突出,森林在ET、GPP和WUE上优势明显,均值分别为441.20 mm、737.90 g C/m²、1.69 g C mm^-1 m^-2。(4)全流域尺度和不同土地覆盖类型尺度下植被因子是ET和GPP变化的主要影响因子,气象因子尤其是气温(T)和降水(Prec)是WUE的主要影响因子。影响因子交互作用方面,多个影响因子交互作用对WUE变化的解释力明显增强。多因子交互作用的空间模糊叠加结果显示,对黄河流域上游中下段WUE变化起主导作用是植被因子,对黄河流域中下游WUE变化起主导作用是气象因子。研究结果可为黄河流域生态保护与修复提供支撑。

摘要:青藏高原是全球气候变化的敏感区,其湖泊受人类活动影响较小,成为研究气候变化的重要指示器。21世纪以来,青藏高原气候呈现明显的暖湿化趋势,极端气候事件频发,导致大多数湖泊扩张。2011年卓乃湖溃堤事件导致流域内一系列湖泊效应,对当地生态系统及环境稳定性产生了深远影响。本研究利用随机森林模型提取卓乃-盐湖流域水体变化数据,结果显示:卓乃湖面积从8月20日的271km²减少到11月8日的166km²,萎缩了105km²;而盐湖面积从2010年的47.8km²扩张到了2019年的207km²,湖面扩张近3倍。卓乃湖水量在一年内减少了8.1×10⁸m³,而盐湖水量持续增长,总量增加了28.2×10⁸m³。随机森林回归分析表明,气温和降水是湖泊动态变化的主要驱动因素,分别贡献了46%和17%。增温导致冰川消融加剧,短时极端降水事件触发湖水水位激增,加之长期降水增长趋势的共同作用,最终导致了卓乃湖的溃决事件。溃决事件导致盐湖水位上升,严重威胁青藏铁路、青藏公路等基础设施;同时,卓乃湖岸线后退引发土地沙漠化,影响藏羚羊的水源获取和食物供应,威胁其生存环境。揭示了暖湿化背景下卓乃-盐湖流域湖泊的演变过程及环境响应,为高原湖泊动态变化及其生态风险评估提供了科学依据。

摘要:表型可塑性是生物适应环境变化的重要机制,而不同环境变化对鱼类生理功能可能存在相悖的需求,昼夜差异与捕食者效应交互作用如何影响鱼类表型性状是一个有趣且重要的科学问题。以淡水生态系统常见的高体鳑鲏(Rhodeus ocellatus)为猎物鱼,选取乌鳢(Channa argus)为捕食者并以鲫鱼(Carassius auratus)作为非捕食者对照处理,设置空白对照组、捕食者处理组、非捕食者对照组,进行为期6个月的同质园实验。之后,分别在日间和夜间测定不同处理组高体鳑鲏的代谢性能[日常代谢率(Routine metabolic rate, RMR_rout)、最大代谢率(Maximal metabolic rate, MMR)、代谢空间(Metabolic scope, MS)]、无氧运动能力[运动力竭时间、代谢率到达峰值时间、运动后过量耗氧(Excess post-exercise oxygen consumption, EPOC)、EPOC恢复历时、EPOC总量]、日常行为特征以及化学预警响应。结果显示,(1)捕食者效应和昼夜差异及其交互作用对实验鱼RMR_rout影响显著(P < 0.05)、对MMR无显著影响(P > 0.05),昼夜差异显著影响MS(P < 0.05)而捕食者效应对MS无影响(P > 0.05); (2)昼夜差异对实验鱼EPOC恢复历时和EPOC总量影响显著(P < 0.05),而捕食者效应消除了EPOC总量的昼夜差异(P > 0.05);(3)捕食者效应和昼夜差异对实验鱼底栖时间和水面活动时间影响显著(P < 0.05),捕食者效应导致夜间底栖时间下降和日间水面活动时间增加(P < 0.05);(4)捕食者效应显著影响实验鱼化学预警响应(P < 0.05)而昼夜差异对化学预警响应无影响(P > 0.05),捕食风险信息导致猎物鱼静止时间显著增加(P < 0.05)。研究结果提示,高体鳑鲏生理生态性能具有显著的昼夜差异,而捕食者效应可以增强或消除这种差异性;高体鳑鲏代谢与行为表型具有高度的生态可塑性,易受昼夜差异与捕食者效应等群落环境变动的影响。

摘要: