摘要:

摘要:人与自然和谐共生背景下,绿色创新作为旅游业绿色化转型的重要引擎,是对旅游发展方式转变和生态环境问题改善的积极回应,直接关系到旅游业经济增长与资源环境的协调发展。频繁的要素流动推动城市间绿色创新联系增强,探究区域旅游业绿色创新网络优势匹配的路径有助于因地施策推进区域旅游业可持续发展。探索构建区域旅游业绿色创新发展分析框架,综合运用超效率 SBM 模型、社会网络分析法、哈肯模型和核密度估计等方法,选择山东半岛城市群为研究案例地,测度和分析其旅游业绿色创新效率及其网络优势度和二者协同特征,进一步基于非对称创新理论和模糊集定性比较分析法识别区域旅游业绿色创新发展网络优势匹配的组态路径。研究发现:旅游业绿色创新效率在空间上具有"沿海沿边"的集聚分布规律;旅游业绿色创新效率网络优势度"马太效应"显著,形成以济南、东营为主的点状格局;二者协同度区域差异明显,可分为高度协同型、中度协同型和低度协同型3大类;旅游业绿色创新效率、网络优势度及二者匹配的提升路径可归纳为政府支撑的外向型市场拓展模式、政府扶持的内源型动力驱动模式和内外部环境双元驱动下的动态优化调整模式等7种。

摘要:推动旅游业绿色发展是新时代响应"双碳"目标与促进高质量发展的的应有之义。采用超效率SBM模型与多时空尺度分析方法,定量考察了2010-2020年黄河流域沿线城市旅游业绿色发展效率的时空格局与动态演进特征,并借助面板分位数回归模型揭示旅游业绿色发展效率与各驱动因素的动态响应。结果表明:①随着时间推移,黄河流域旅游业绿色发展效率表现出曲折式动态变化轨迹,且地区间的非均衡性一直存在,但总体上,旅游业绿色发展效率差异存在动态收敛趋势;空间上效率中等区逐渐占据主流,且呈现出"黄河上游-中下游"的递变分异格局。②时空动态特征方面,流域旅游业绿色发展效率的局部空间结构与依赖关系网络相对稳定,但在迁移方向上协同与竞争并存;在时空跃迁过程中,多数市域单元表现出较强的转移惰性或时空惯性,表明其空间状态在短时期内难以改变。③从影响因素来看,旅游经济规模、对外开放、城镇化水平对旅游业绿色发展效率低分位地区的影响较大,产业结构、交通便捷程度以及科学技术等因素的优化对高分位地区效率等级提升的正向边际效应较大。研究结果可为优化黄河流域旅游业绿色发展格局以及促进区域生态保护与高质量发展提供一定参考。

摘要:已有生态系统文化服务研究缺少对使用者视角和使用过程的分析。基于现有文化服务研究成果,以旅游者这类重要的文化服务使用群体为研究对象,以武夷山国家公园为案例地,从旅游者主体视角出发,对其生成的网络游记文本进行质性分析,使用框架法构建理论框架以剖析旅游者使用生态系统文化服务的过程。研究发现,可从使用客体、具身感知、意义生成三个阶段来理解旅游者使用生态系统文化服务的过程。在旅游者使用文化服务的过程中,自然和生态系统作为使用客体,可分为地质地貌、生物生态、天气气象、人化自然、人文人工、复合对象,共6种类型;具身感知来自于旅游者视觉、体感、听觉等多方面的感官感知;意义生成,即旅游者在使用文化服务过程中的具身体验、联想精神、信息流动、负面情感,且这些意义影响着使用客体功能的发挥。研究发现有助于提升国家公园等自然保护地生态系统文化服务的实现效率。

摘要:综合地理区划全面地反映了自然界的地域分异,但当前研究仍缺乏结合生物、非生物以及地貌等多重因素的综合考量。目前以国家公园为主体的自然保护地体系建设已卓有成效,亟需从区域角度提出兼顾自然地理特征和生物分异格局的区划方案。以综合性、地带性与非地带性相结合、生物因子与非生物因子相结合为区划原则,采用热量、水分、土壤、植被和动物地理分布等5项指标,通过自组织特征映射模型(SOFM)综合聚类,以聚类结果为基础,结合山系山脉界线及地貌完整性,按照"自上而下"的原则划分区划单元,根据新疆全域野外科学考察结果和卫星遥感三维影像加以修正,同时充分考虑新疆自然保护地的分布情况,保证了区划的客观性、科学性、系统性、准确性和适用性。新疆自然保护综合地理区划方案共分为四级,包括了5个自然保护地理大区(一级区)、11个自然保护地理地区(二级区)、21个自然保护地理亚地区(三级区)和48个自然保护地理小区(四级区),其中,一级区划与新疆"三山夹两盆"的地形分布格局相协调,划分为阿尔泰山Ⅰ、准噶尔盆地-北塔山Ⅱ、天山山地Ⅲ、塔里木盆地-吐哈盆地Ⅳ和昆仑山-阿尔金山Ⅴ。研究梳理了自然保护地理单元内的自然保护地及主要保护对象等,该区划方案与新疆自然保护地分布较为吻合,绝大多数自然保护地都未跨越自然保护地理亚地区,各自然保护地理单元内的物种在地理分布上也相对不隔离,同一自然保护地理单元内的自然保护地可组成以保护关键种、伞护种或旗舰种为目标的自然保护地群,以此构建区域自然保护地网络,提高生态系统连通性。该区划方案对新疆生物多样性保护、以国家公园为主体的自然保护地体系建设和生境廊道构建具有重要的指导作用,同时也为其他省份乃至全国的自然保护综合地理区划提供理论依据和参考借鉴。

摘要:以贵州省铜仁市为研究对象,建立生态安全评价"压力-状态-响应"(PSR)模型框架,运用系统动力学理论建立铜仁市生态安全系统仿真模型,开展2005-2020年铜仁市生态安全评估,揭示其时空演变规律,阐明铜仁市生态安全的影响因素。设定自然增长型、可持续发展型和资源衰竭型三类情景,模拟铜仁市2020-2035年的生态安全时空变化特征。结果表明:(1)2005-2015年,铜仁市平均生态安全指数增加14.34%,其中80%的区县生态安全指数呈上升趋势;2015-2020年,除万山区和江口县外,其它8个区县生态安全指数降低,铜仁市生态安全平均指数降低7.18%。(2)林业增加值和环保资金投入是铜仁市生态安全的主要影响因素,而城镇化水平、废水排放量是造成铜仁市生态安全指数下降的主要影响原因。(3)可持续发展情景下铜仁市生态安全上升,资源衰竭型情景下生态安全下降。该地区实施旅游城镇化策略、平衡资源开发与保护、开展生态环境修复等措施能够有针对性地应对未来不同发展情景下的挑战。

摘要:黄河流域生态保护和高质量发展是党中央作出的重大战略决策,如何科学谋划、统筹构建黄河流域土地利用和生态系统新格局极具现实意义。从多情景下景观生态脆弱性预测这一较为新颖的研究视角切入研究,在分析黄河流域1995-2020年土地利用类型转移情况的基础上,针对流域自然发展、生态保护、经济发展、生态保护与经济发展兼顾的协调发展4种不同发展目标,耦合Genetic Algorithm(GA)优化算法与Patch-generating Land Use Simulation(PLUS)模型,对土地利用类型转移概率进行优化,进而模拟2030年土地利用格局、盐碱地和湿地空间分布;在土地利用模拟的基础上计算景观格局指数和景观生态脆弱度,据此分析黄河流域生态脆弱性演变特征。主要结论如下:(1)在2030年土地利用多情景模拟中,林地、草地和水域面积在四种情景下均有一定程度的增加,生态系统修复效果明显;协调发展情景下水域扩张程度最大,建设用地扩张率大幅低于自然发展和经济发展情景;(2)相较于2020年,2030年盐碱化程度增加,自然发展情景情况最为严峻;湿地生态系统修复效果明显,协调发展情景下恢复程度最大;(3)黄河流域2030年林地、草地、水域和建设用地破碎化程度减弱,耕地和未利用地则相反;流域整体景观破碎度较2020年有所降低,土地利用的丰富性和多样性提升;(4)相较于2020年,黄河流域2030年的景观生态脆弱性仍有加剧趋势。生态保护情景下恶化程度较缓,协调发展情景对于流域上游水系风蚀区的水土保持和中部平原地区生态平衡的效果十分显著。研究结果为黄河流域国土空间规划和生态保护治理提供了新的理论基础和实践证据。

摘要:生态保护修复成效评估是新时期生态文明建设绩效考核的需要,也是国际生态学领域面临的挑战和前沿课题。为科学评估生态保护修复成效,克服现有功能指标及指标阈值设置缺陷,在分析了2010-2020年四川省植被覆盖度(FVC)、叶面积指数(LAI)变化趋势、空间聚集特征基础上,从空间、时间两个维度确立了植被功能性状5个特征区,制定了期望得分标准值表,开展了基于期望增长的保护成效评估。结果表明:(1)2010-2020年四川省FVC、LAI总体呈增长趋势,增长模式空间分异契合四川省川西高原气候区和东部中亚热带气候区大体二分气候框架,也与四川省地带性植被分布相对应。FVC、LAI增长极低值区(P<0.01)基本位于川西北高原山地,阿坝州和甘孜州境内。在四川东部中亚热带气候区内,盆缘山地常绿阔叶林和川西南山地常绿阔叶林的FVC、LAI处于增长高值区。两者在四川盆地农业植被区、西南山地等区域的不同增长表现,体现了气候、地带性植被,以及人类活动等因素综合作用的结果,以及FVC、LAI对上述综合作用的差异化响应。(2)2021-2022年四川省LAI期望得分(LAI-Kq)基本维持稳定,FVC期望得分(FVC-Kq)总体稳定(P>0.05),有各别市下降明显(P<0.05),四川省生态保护成效等级为基本稳定。(3)对于不同保护强度的区域来说,2021-2022年,生态保护红线内FVC-Kq低于生态保护红线外,生态保护红线内属于保护地的区域FVC-Kq小于保护地外区域。生态保护红线内外,以及生态保护红线内不同保护强度区域对于LAI-Kq影响较小。(4) FVC单指标难以对特定条件下生态环境质量改善作出准确判断,LAI指标加入有助于提高评估结论的可靠性。基于逻辑斯蒂种群增长模型,提出了FVC、LAI生态质量变化多指数表达框架,未来应在制定更为细致的特征指数选取方案和植被功能性状特征区划的基础上,分区厘定种群增长特征、功能指数响应特征,提高生态质量变化多指数表达能力。

摘要:中国鸟类物种多样性的研究存在空间尺度的局限性。以中国省级行政区划为地理统计单元,采用eBird公民科学数据,引入G-F指数来量化评价鸟类物种多样性特征。在此基础上,利用空间自相关分析方法探究鸟类物种多样性的空间分布特征,并建立地理加权回归模型分析鸟类物种多样性影响因子的空间异质性。研究结果表明:(1)中国鸟类物种多样性总体呈现由东南沿海向西北内陆逐渐减少的空间分布趋势,并呈现经度条带分异的空间规律;(2)各影响因子对鸟类物种多样性的影响程度存在明显的空间差异: 气温因子呈现北高南低的空间分布特征,降雪因子对鸟类物种多样性的影响主要局限于东北省份,水文因子对鸟类物种多样性的影响程度呈现从南北两侧向中部省份逐级递减的空间分布特征,植被因子对鸟类物种多样性的影响程度则呈现由西南省份向东北省份逐渐减弱的趋势,人类活动因子对鸟类物种多样性影响表现出纬度方向集聚相连的空间分布特征。研究结果有助于丰富鸟类物种多样性的研究,并为鸟类资源保护和生物多样性维持提供科学依据。

摘要:交通建设对亚洲象(Elephas maximus)活动及其栖息地完整性造成了负面影响,传统生态廊道构建容易忽视交通建设对物种迁移的阻碍作用,构建路域亚洲象生态迁移廊道既是协调交通建设与野生动物保护的重要技术手段,也是道路生态学研究领域薄弱环节和热点之一。以思茅-小勐养高速公路和思茅-澜沧高速公路为例,结合亚洲象活动习性与道路干扰,基于亚洲象栖息地适宜性评价和生态系统服务功能重要性评价进行生态源地识别,并从土地利用、地形、水源、人类活动和道路干扰等方面构建综合阻力面。在此基础上应用最小累积阻力模型(MCR)和重力模型识别生态廊道并分级,并将生态廊道与道路的交点作为迁移阻碍点,将生态廊道与生态廊道、部分生态源点的交点作为关键节点,进而构建亚洲象迁移廊道。结果表明:1)生态源地面积为1349.30 km²,占研究区总面积的37.59%,路域生境质量较好,除了国家级自然保护区和森林公园外,生态源地主要分布在思澜高速公路段,且随着距公路距离的增加,生态源地面积及其占比也相应增大,而一级生态用地、二级生态用地、非生态用地等三类生态用地类型的占比则都在减小;2)当距公路距离大于5 km时,生态源地面积达到了823.94 km²,占总面积的45.33%,说明云南热带雨林区公路的建设和运营会对路域生态源地造成一定程度的负面影响,导致周边环境不适合野生动物生存或者活动;3)路域生态综合阻力值分布具有明显的空间差异性和公路聚集性,如东北部人类活动密集区的生态综合阻力值明显高于其他地区,而公路沿线的生态综合阻力值明显高于远离公路区域;4)识别出34条生态廊道,总长度为674.02 km,其中,关键生态廊道14条、一般生态廊道20条;5)提取出17个亚洲象迁移阻碍点和8个关键节点。研究建议在亚洲象迁移阻碍点建设野生动物通道、防象栅栏和诱导设施等,在关键节点建设"大象食堂"和"大象澡堂",从而更好地维护亚洲象迁移廊道的完整性和交通运营的安全性。研究成果可为热带雨林区其他线性工程建设亚洲象迁移走廊建设和减少人象冲突提供参考。

摘要:肠道微生物对宿主代谢和环境适应有重要影响,其种类组成主要受宿主食物组成与进化遗传的影响。开展野生动物肠道微生物和食性研究有助于揭示肠道微生物如何提高宿主对环境胁迫的适应能力,可为濒危动物保护提供指导。采集暖季与冷季各12份帕米尔盘羊 (Ovis ammon polii)的新鲜粪样,利用DNA宏条形码技术和16S rRNA测序技术,分析帕米尔盘羊冷暖季的食物与肠道微生物组成及其季节性差异。结果表明帕米尔盘羊共采食36科57属植物,其冷暖季食物组成具有显著差异,但主要食物均为蔷薇科 (Rosaceae) 与苋科 (Amaranthaceae) 植物。帕米尔盘羊冷季营养生态位宽度为3.18,暖季为2.94。该种肠道微生物α多样性与β多样性均呈现显著的季节差异,多种食物与肠道微生物丰度呈现显著相关性。帕米尔盘羊肠道微生物随着其食物组成的季节性变化而变化。肠道微生物功能预测显示,宿主在食物缺乏的冷季酯类化合物的生物合成、蛋白质消化与吸收代谢相关的功能基因的相对丰度显著增加,这有助于宿主更有效地利用氮和能量沉积,提高了盘羊在严酷冬季的适应能力。研究结果有助于深入理解高原生态系统野生动物与其肠道微生物与之间的相互作用关系,为濒危物种保护管理提供科学依据。

摘要:吸虫法是稻田节肢动物群落调查的主流方法,但随着大规模调查取样需求的日益增加,便捷性逐渐成为选择调查取样方法时的重要考量因素,因此不少研究者开始倾向于使用扫网法。然而,关于扫网法与吸虫法在调查效果上的直接比较尚未见报道。研究基于江汉平原稻区多年的调查取样资料(2018、2019、2020年),对这2种调查取样方法在采集偏好、采集效率以及对节肢动物群落组成和关键类群变化的敏感性方面进行了比较,旨在为农业生物多样性以及昆虫生态学相关研究提供调查取样方法的参考依据。研究结果显示,这两种调查取样方法在体型大小、迁移能力和垂直分布3种功能性状上的采集效果并无显著性差异,所采集的常见科节肢动物群落高度相似。由于扫网法取样面积更大,它能更全面地反映物种丰富度(P<0.05)。此外,尽管两种方法在反映节肢动物群落特征指数和关键类群(如寄生蜂、蜘蛛和稻飞虱)丰度的变化趋势上保持一致,但在进一步将蜘蛛细分为游猎型与结网型时,两者所呈现的丰度时间变化趋势出现了差异(P<0.05)。具体来说,在整个调查期内,利用吸虫法获得的2种类型蜘蛛的丰度呈现递减趋势,而扫网法则表现出先降后升的动态,其转折点出现在孕穗期。综上所述,扫网法能够全面且准确地反映稻田节肢动物群落的真实情况,特别是在进行大规模稻田节肢动物群落的调查时,扫网法相较于吸虫法展现出了更高的适用性。

摘要:城市热岛在一定程度上会给城市发展与人类生活带来影响。我国东部季风区夏季常受西太平洋副热带高压(副高)的影响,副高控制下的区域气流下沉,地表热量难以扩散,城市热岛效应加剧明显。目前,国内外有关副高与城市热岛的研究文献不多,副高对城市热岛的作用机理、昼夜差别等尚不清楚。划分了不同城市规模等级和有无副高两种条件,用城乡二分法提取乡村背景,利用MODIS卫星的地表温度数据计算了2013-2022年7月的长江中下游地区各规模城市的热岛强度和空间热岛比例指数(UHPI),用地理探测器分析各类影响因素,以探讨长江中下游地区不同规模城市有无副高控制时的热岛特征。得到以下结论:(1)白天热岛分布空间差异大,强热岛显著分布在大城市中心,夜晚弱热岛分布面积广泛。副高控制时昼夜热岛强度高值分布在大城市,无副高控制昼夜热岛强度高值在中等城市和小城市中。(2)夜晚各规模等级城市UHPI均值高于白天,副高控制年月的夜晚UHPI均值普遍高于无副高控制年月。超大城市和特大城市的昼夜UHPI值普遍高于其他规模城市,两类小城市夜晚UHPI值高于中等城市和Ⅱ型大城市。(3)地表特征对夜晚热岛的影响显著,副高控制下的主要因子为建筑指数,无副高控制则是植被指数。影响白天热岛强度的空气质量因子是臭氧和空气质量指数,夜晚热岛的影响因子则是气溶胶。昼夜热岛强度的重要影响因子为夜间灯光和人口密度这两项社会活动因子和距离副高主体远近这类气象因子。

摘要:明晰碳盈亏时空变化及其驱动因素是制定低碳经济发展战略和有序推进"双碳"目标的重要依据。基于碳排放系数法和改进的CASA模型对长株潭都市圈2005、2010、2015、2020年的碳源、碳汇进行了估算。以此为基础利用空间自相关、标准差椭圆、地理探测器和GWR模型分析了都市圈碳盈亏的时空变化及其驱动因素。结果表明:(1)研究期间长株潭都市圈碳盈亏整体处于亏损状态且呈逐年增加趋势,但各区县变化趋势明显不同。(2)从空间上看,都市圈碳亏损从中部向四周呈减少的格局,碳盈亏重心持续向几何中心的西北方向移动,县域碳盈亏整体呈显著的空间正相关性,但在局部空间上表现出非均衡发展的集聚特征。(3)在影响长株潭都市圈碳盈亏的因素中,年太阳辐射(ASR)、经济发展(PGDP)和能源强度(EI)是影响碳盈亏的重要因素,人口规模(PS)、城市化水平(UL)、产业结构(IS)和绿化覆盖面积(GCA)也影响碳盈亏的时空变化。其中PGDP和ASR对碳盈亏的影响呈先增强后减弱的趋势,PS、IS和EI的影响则呈先减弱后增强的特征,而GCA和UL的影响逐年下降。各因素对碳盈亏的影响存在明显的空间异质性。PGDP、EI、UL和IS对碳亏损起促进作用,ASR和GCA则起抑制作用。GCA对碳亏损影响的空间异质性最强,EI的空间异质性最弱。研究结果可为长株潭都市圈低碳发展和生态保护提供参考。

摘要:了解森林碳储量对于完整、准确地量化碳排放及气候变化背景下的环境监测至关重要,借助遥感数据源是估算区域尺度碳储量的有效方法。以江西省为研究区,基于第七次国家森林资源连续清查样地数据与Landsat-5 TM遥感数据,通过GEE平台对影像进行处理,将递归特征消除(RFE)、Boruta两种特征选择方法与支持向量机(SVR),包括随机森林(RF)、极端梯度提升(XGBoost)和堆叠集成(Stacking)在内的三种集成学习算法相结合,分析不同模型的估测精度。此外,运用Optuna超参数优化框架来确定各模型的超参数。根据最优估测模型来反演江西省森林碳储量并绘制空间分布图,选用地理探测器对碳储量的空间分布格局进行驱动力分析。结果表明:(1)根据特征重要性排名,RFE筛选出30个变量,Boruta筛选出11个变量,合适的特征子集与回归算法相结合能显著提升估测的准确性。(2)基于Optuna对各模型的超参数进行迭代调优,发现不同特征子集与机器学习算法相结合,超参数取值和重要性在模型中差异较大。其中RFE筛选的最优特征子集与Stacking算法结合进行回归拟合时获得了最好的估测效果(R²=0.527,RMSE=15.85Mg/hm²,MAE=12.31Mg/hm²),该模型有效利用训练数据,结合多种算法的优点以减少偏差,显著改善森林碳密度高值低估和低值高估的问题。(3)最优估测模型反演得到江西省2006年的森林碳密度平均值为33.356Mg/hm²(2.585-88.943Mg/hm²),森林碳储量总量为321.507Tg。(4)自然环境因子中海拔和坡度是影响碳储量空间分布格局的主要驱动因子;所有因子在交互作用下呈非线性增强和双因子增强,其空间分布格局是自然因素和人为因素协同作用的结果。

摘要:为辨析土地利用对河流溶解性有机质(DOM)陆源驱动的直接影响和营养状况驱动的间接影响,基于土地利用数据、水质营养状况数据和DOM组分数据,采用紫外-可见光吸收光谱(UV-VIS)和三维荧光-平行因子分析(EEM-PARAFAC)技术,探究2022年8月(雨季)三峡库区澎溪河流域的DOM组分特征,并运用偏最小二乘路径模型(PLS-PM),量化多空间尺度下土地利用对DOM陆源驱动的直接影响和营养状况驱动的间接影响。结果表明:(1)流域共检测出三种主要荧光组分,并以类腐殖质为主。流域水体DOM受到陆源输入和内源输入的双重影响。(2)整体上,土地利用对河流DOM陆源驱动的直接影响小于营养状况驱动的间接影响,其中溶解性有机碳(DOC)和有色溶解性有机质(CDOM)对内源输入更为敏感;荧光溶解性有机质(FDOM)对陆源输入更为敏感。(3)水田和河渠对DOM陆源驱动的直接影响较大,水库坑塘、灌木林和中覆盖度草地对DOM营养状况驱动的间接影响较大,斑块密度(PD)和斑块结合度(COHESION)对DOM陆源驱动的直接影响和营养状况驱动的间接影响均较大。(4)土地利用对不同DOM组分陆源驱动的直接影响各异,营养状况驱动的间接影响多在子流域较为显著。单个土地利用指标(如水田、疏林地、其它林地和PD等)对河流DOM陆源驱动的直接影响多在500 m河岸带缓冲区最大,对营养状况驱动的间接影响(如水田、灌木林、中覆盖度草地和河渠等)多在子流域最大。研究揭示了人类活动对河流DOM的影响机制,为科学规划三峡库区土地利用格局和有效调控三峡库区水生态环境提供重要理论支撑。

摘要:湖滨湿地受湖泊水位动态变化影响显著,具有范围易变、变化程度和频率时空差异明显等特点,湖滨湿地的精准监测对于全球变化背景下湖滨生态系统的保护与管理具有重要的意义。以受气候变化和人类活动等影响显著的通江湖泊--鄱阳湖为例,利用GEE平台支持下的密集时间序列Sentinel雷达和光学数据,利用OTSU算法,提出了基于淹水频率的湖滨湿地空间范围遥感监测方法,并构建了2019-2022年鄱阳湖密集时间序列水体和植被数据集,结果表明:(1)构建的基于淹水频率的湖滨湿地提取方法能够有效界定湖滨湿地与湖泊水体之间的范围,为大尺度湖滨湿地监测提供了重要的方法参考。(2)鄱阳湖水体面积季节性波动显著,2019-2022年间由夏季汛期峰值退至枯水警戒水位的退水速率逐年加快,湿地水文周期缩短;湖滨湿地面积分别为3075.83km²、2726.28km²、2953.91km²、3331.03km²,呈波动上升趋势。(3)湖滨湿地植被的生长发育受淹水状态的显著影响,极端干旱气候下,0-20%的淹水频率对植被表现为非抑制作用,高植被覆盖频率沼泽面积显著增加。研究有助于深入了解湖滨湿地水文、植被的时空变化及其动态响应关系,为湖泊水位调控、湖滨湿地的保护与修复提供科学依据。

摘要:土壤有机碳(SOC)矿化直接影响土壤养分循环和大气CO₂浓度,对维持土壤肥力和全球碳循环具有不容忽视的影响。探究喀斯特地区不同土地利用方式土壤有机碳矿化的特征及其影响因素,对深入理解喀斯特地区碳循环和石漠化生态恢复有重要意义。在广西马山县选取5种不同土地利用方式(玉米地、草地、金银花、人工林和灌木林),通过为期30 d的矿化培养,结合土壤性质、微生物群落结构等指标变化,探究不同土地利用方式SOC矿化特征及其调控机制。结果表明:(1)相较于玉米地而言,灌木林和人工林的SOC矿化显著提高,而金银花和草地无显著差异。由于人工林SOC矿化潜力大且碳存留能力相对较弱,在人为干扰或全球变化背景下更容易发生碳流失。而灌木林、草地和金银花具有较高的固碳能力,能存留更多的SOC,因此可作为石漠化区退耕还林的优选模式。(2)表层土壤的有机碳矿化高于深层土壤,但其高的碳输入、较低的有机碳矿化常数和相当的固碳能力促进表层SOC存留。(3)冗余分析结果表明,土壤理化性质解释了SOC矿化特征的65.50%,其中SOC、微生物碳、可溶性碳和Ca²⁺是解释喀斯特SOC矿化的重要土壤因子。细菌和真菌群落结构分别解释了有SOC矿化特征的66.50%和19.80%,其中拟杆菌门细菌、放线菌门细菌和被孢霉门真菌是调控SOC矿化的主要微生物类群;而细菌多样性和真菌多样性对土壤有机碳矿化特征的变化均无显著影响。综上,土地利用方式不同导致土壤碳底物和Ca²⁺的变化影响微生物群落结构,特别是特定微生物组群,进而调控SOC矿化。

摘要:研究不同林分密度对白桦天然林土壤理化性质的影响,分析不同林分密度下白桦天然林土壤理化性质的变化规律,为白桦天然林的保护提供合理的密度参考。以青海省西宁市大通县宝库林区白桦天然次生林为研究对象,通过采集土壤样品,调查并测定了100-400、400-700、700-1000、1000-1500、1500-2100、2100-2500株/hm² 6种密度下林地的土壤容重、质量含水量、田间持水量、孔隙度、饱和导水率(K_st)、pH值、有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)含量和包括C ∶ N、C ∶ P、N ∶ P在内的共17个土壤属性指标,采用SPSS 22.0对数据进行显著性检验和相关性分析。结果表明:(1)在垂直分布特征上:土壤孔隙度,K_st和SOC、TN、TP、AN、AK的含量,以及C ∶ P、N ∶ P的比值均随土层深度增加而降低;而土壤容重和pH值则随土层深度增加而增大。(2)在密度分布特征上:土壤SOC、TN、AN含量,C ∶ P、N ∶ P的比值随密度增加呈缓慢降低的变化趋势,TP含量随密度增加无显著变化规律,以上这些指标均在密度为100-400株/hm²时达到最大。土壤质量含水量、田间持水量、K_st和孔隙度均随密度增大呈先增后减的变化趋势,且都在密度为400-700株/hm²时达到最大,土壤容重在该密度时达到最小。(3)在土壤化学计量特征上:研究区土壤C ∶ P、N ∶ P的平均值为97.32、7.36,高于中国土壤平均值,表明土壤P有效性较低。综上所述,研究区白桦林在低密度(100-700株/hm²)时,土壤理化性质的改良作用相对较好,会更有利于土壤物理结构的稳定和养分积累。

摘要:为探究宁夏东部荒漠草原常见植物群落土壤氮矿化对土壤干旱响应特征,选取5种植物群落,即蒙古冰草(Agropyron mongolicum),猪毛蒿(Artemisia scoparia),苜蓿(Medicago sativa),柠条(Caragana korshinskii)和黑沙蒿(Artemisia ordosica)作为研究对象,开展常见植物群落土壤氮矿化对水分干旱梯度(自然、饱和、干旱)的响应特征研究。结果表明:各植物群落0-20cm土壤水分均处于3.19%-5.17%范围,而0-200cm土壤平均含水量均具明显的垂直动态,显著高于浅层土层含水量,其变化范围为10.89%-19.35%,并表现为柠条群落>猪毛蒿群落>蒙古冰草群落>黑沙蒿群落>苜蓿群落。土壤有机碳含量在蒙古冰草群落下为3.505-3.985g/kg,高于其他群落;土壤全氮含量在蒙古冰草、猪毛蒿和柠条群落间差异不显著,为0.146-0.157g/kg,但显著高于黑沙蒿和苜蓿群落。土壤氮矿化过程中,黑沙蒿、柠条和苜蓿样地的土壤硝化作用呈增加趋势,并随季节变化差异增大,而蒙古冰草土壤氮矿化过程则更加平稳,处于较低氮矿化水平的循环特征;相较于柠条和黑沙蒿群落土壤硝化作用对土壤干旱的积极响应,蒙古冰草和苜蓿群落的土壤微生物氮矿化对土壤旱化响应滞后。这5种植物群落土壤氮矿化关键指标主受养分因子影响,在自然降雨和干旱条件下土壤氮与土壤水分、全磷和氮磷比呈正相关,与有机碳和碳氮比负相关,各植物群落土壤铵态氮和硝态氮变化随着持续干旱加剧削弱了与其它养分因子的关联性,但饱和水分后持续干旱的土壤硝态氮和微生物生物量氮呈显著负相关(P<0.05)。

摘要:为探究关帝山不同海拔梯度下杨桦混交林土壤动物功能群的分布格局及环境驱动因素,以山西省关帝山林区典型森林生态系统"山杨-桦树"混交林为调查对象,设置4个海拔梯度(1600 m、1800 m、2000 m、2200 m),于2022-2023年的5月、7月、10月对杨桦林中土壤动物进行采样调查,采用多因素方差分析对不同海拔、月份、土层及其交互作用进行检验,采用单因素方差分析(One-way ANOVA)和最小差异显著法(LSD)分析不同海拔、采样季节、土壤各土层间的土壤动物功能群的动态响应;运用Mantel检验、冗余分析以明确环境因素对土壤动物功能群时空分布格局的影响。研究结果表明:关帝山不同海拔共获得土壤动物24434只,隶属于3门11纲34目(亚目)127个类群,其中菌食性3类、杂食性13类、植食性23类、捕食性30类、腐食性54类,数量占比分别为19.66%、4.33%、8.95%、10.08%、56.98%;随海拔上升,土壤动物功能群类群和个体数下降,菌食性类群数最少,腐食性类群数和数量最多,在时间动态上,土壤动物功能群总类群数随月份变化先上升后下降,变化趋势为7月＞5月＞10月,总个体数随时间逐渐下降,变化趋势为5月＞7月＞10月;在垂直分布上,总类群数和个体数随土层加深逐渐变少,变化趋势为同一海拔凋落物层>0-10 cm层>10-20 cm层>20-30 cm层。此外,腐食性土壤动物类群数、个体数均高于其它功能群。土壤温度、湿度、土壤酸碱度、电导率、速效氮、速效磷、速效钾是决定关帝山土壤动物功能群群落时空分布格局的主要环境因子。研究结果可为关帝山林区土壤动物的多样性监测与保护提供科学参考。

摘要:高山苔原生态系统对全球气候变化响应强烈,全球范围内广泛出现了草本植物上侵现象。近期发现,尖被藜芦迅速上侵长白山苔原,成为上侵能力最强的草本植物,原生灌木优势种牛皮杜鹃以及苔原土壤肥力也快速变化。研究尖被藜芦上侵过程对原生植物与土壤肥力的影响,对探究全球气候变化下的苔原生态系统变化趋势具有重要参考意义。通过对尖被藜芦不同入侵程度的牛皮杜鹃群落样地进行连续三年的监测,研究尖被藜芦和牛皮杜鹃生物量以及土壤肥力变化;结合空间代替时间方法,揭示尖被藜芦上侵不同阶段的牛皮杜鹃生物量以及土壤肥力的差异。研究结果表明,随着尖被藜芦上侵程度加重,牛皮杜鹃生物量不断降低,土壤有机质与总氮含量不断下降,速效氮与速效磷含量不断升高,但牛皮杜鹃生物量和土壤肥力变化逐渐趋缓,牛皮杜鹃生物量与土壤肥力间存在高度相关性。尖被藜芦上侵过程中,上侵速度与土壤肥力变化之间可能出现正反馈到负反馈的转变,植物群落结构与土壤肥力趋于稳定。

摘要:干旱-半干旱地区采煤活动往往会导致含水层疏干、湖泊萎缩消失、植被衰退、地表荒漠化等一系列生态环境问题。煤矿开采排水是引起地下水-土壤-植被系统发生演化的主要驱动力。以泊江海子流域为例,在水文地质及生态植被调查的基础上,使用数理统计、线性回归、相关分析等方法揭示了煤矿开采活动影响下的地下水位变化对土壤特征的影响及地表植被的响应机制。结果表明,地下水埋深与土壤含水率、土壤电导率、土壤有机质、土壤速效氮以及土壤速效钾之间均存在着显著的负相关性。采矿活动导致土壤性质发生了改变,使其留存水分和营养物质的能力大幅度减弱,在采矿影响范围内的土壤含水率、有机质、速效氮、速效钾等含量相较于矿区周边明显降低。在地下水位埋深<0.5m的湖滨带存在严重的土壤盐渍化,此处植被生长所需水分主要来源于地下水,因此仅分布有少数几种喜水耐盐碱的植物;当地下水埋深在0.5-7m时,地表植被生长受地下水和大气降水的双重影响,因此这些地区主要生长的是半依赖地下水型植物。当地下水埋深>7m时,地下水难以借助毛细作用力上升至植被根系,植被群落获取水分的主要条件为大气降水,这些地区主要生长着耐旱型植被。

摘要:森林火灾蔓延风险(建筑物)是指林火蔓延及其对建筑物造成破坏损失的可能性,可以明确林火容易蔓延且对建筑物造成破坏损失严重的区域。科学评估森林火灾蔓延风险(建筑物),可以为森林火灾精准化防控提供科学依据,具有重要的理论和应用价值。以北京山区(房山、门头沟、昌平、延庆、怀柔、密云、平谷)为研究对象,基于"危险性-暴露度-脆弱性"风险评估框架,开展北京山区多尺度森林火灾蔓延风险(建筑物)评估。应用层次分析法和熵权法相结合的主客观赋权法确定指标权重,加权综合评价法和面积加权平均法计算多尺度森林火灾蔓延风险(建筑物)指数。通过自然断点分级法划分等级,空间自相关分析探讨森林火灾蔓延风险(建筑物)指数的空间关联模式。研究结果表明:(1)建筑物暴露度的综合权重达到0.5123,是影响森林火灾蔓延风险(建筑物)的主要因素。(2)北京山区森林火灾蔓延风险(建筑物)评估结果显示,高风险区域在小班、乡镇、区级尺度上分别占比3.82%、13.30%、17.95%。(3)北京山区小班尺度森林火灾蔓延风险(建筑物)指数空间异质性显著,表现出集聚分布的规律,高-高集聚型小班16641个。研究结果发现北京山区森林火灾蔓延风险(建筑物)高风险小班以侧柏、油松、灌木林为主,建议有针对性地加强建筑物密集区、森林-城镇交界域的森林可燃物管理工作。

摘要:为了在理解林分密度和空间结构参数对林下灌草多样性的影响基础上科学指导黄土高原退耕还林工程早期栽植的刺槐(Robinia pseudoacacia)中龄林经营,于甘肃省泾川县官山林场选择了生长在残塬顶部退耕梯田相似立地上的林龄18-25 a的4个密度梯度的刺槐中龄人工林,建立了样地共12个,调查角尺度、混交度、密集度、开敞度和大小比数等林分空间结构参数,同时调查计算林下灌木、草本层的Simpson指数、Gini多样性指数、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数及Patrick指数等林下植物多样性指标,运用Person相关性分析和灰色关联度分析探究刺槐中龄人工林密度和空间结构参数与林下灌木层和草本层植物多样性的关系,并确定主要影响因子。结果表明:(1)林下植物物种总数随林分密度增加呈先增后减的变化,在密度1300-1700株/hm²时,林下植物物种总数和草本层多样性指数均达到最大。(2)林分密度主要影响刺槐林的透光性、分布格局和混交程度,密度<1300株/hm²时林分透光性最好;密度1300-1700株/hm²时,57%的刺槐林木呈随机分布,此时分布格局最接近天然状态;密度>2100株/hm²时,林分的混交程度最高。(3)Person相关性分析表明,开敞度和灌木层Simpson指数、物种丰富度指数呈极显著正相关(P<0.01),混交度和草本层物种丰富度指数、Gini指数呈显著正相关(P<0.05)。灰色关联度分析表明,当林分密度<1300、1300-1700、>1700株/hm²时,影响林下灌草多样性的主要因子分别是混交度、开敞度、胸径大小比数。(4)对在研究立地条件上退耕栽植的刺槐中龄林,可将1300-1700株/hm²作为考虑林下植物多样性的合理经营密度范围。可以基于研究结果,针对性地优化刺槐人工中龄林的林分密度和空间结构,促进林下灌草层发育,提高林下植物多样性和森林的多功能性。

摘要:植物能有效吸收大气中PM_2.5改善空气质量,探明其吸收和分配PM_2.5机理对提高植物生态功能和改善生态环境意义重大。利用一次性熏气法结合¹⁵N示踪法探究北京典型绿化乔木油松(Pinus tabuliformis)、白皮松(Pinus bungeana)、旱柳(Salix matsudana)、银杏(Ginkgo biloba)、国槐(Styphnolobium japonicum)和栾树(Koelreuteria paniculata)对PM_2.5水溶性无机成分NH⁺₄和NO^-₃吸收与分配特征。结果表明:(1)植物能有效吸收PM_2.5中NH⁺₄(0.03-0.80 μg/g)和NO^-₃(0.02-1.10 μg/g)。对NH⁺₄吸收能力表现为旱柳和油松最强,其次是银杏和栾树,白皮松和国槐最弱;对NO^-₃吸收能力表现为旱柳和油松最强,其次是白皮松和国槐,栾树和银杏最弱。(2)植物地上器官¹⁵N吸收能力和分配率大于地下器官。叶片对两种离子的吸收能力(NH⁺₄:0.08-1.63 μg/g,NO^-₃:0.01-1.18 μg/g)和分配率(NH⁺₄:18.95%-76.10%,NO^-₃:6.86%-91.64%)最高。(3)不同浓度、树种及二者交互作用显著影响各器官¹⁵N吸收能力和分配率(P<0.01),其中地上器官吸收能力随浓度升高而增加。(4)具有较小根冠比、粗根生物量比和较大枝生物量比特征的植物更利于吸收NH⁺₄;具有较小根冠比、粗细根生物量比和较大干生物量比特征的植物更利于吸收NO^-₃。研究结果进一步揭示植物吸收PM_2.5机制及其与自身因素(植物性状)和自然因素(PM_2.5浓度)的关系,对不同污染程度地区如何有效利用植物净化PM_2.5污染提供科学依据。

摘要:利用分子育种技术培育耐旱植物的过程中,了解植物的抗旱机制和拥有大量的候选基因是必要的。耐旱植物是了解耐旱机制和挖掘耐旱基因的优秀材料。以小沙冬青为材料,通过聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG-6000)模拟干旱胁迫,研究胁迫开始后0、1、3、6、12 h的小沙冬青幼苗叶片光合色素、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸(Pro)含量,利用RNA-Seq技术对小沙冬青叶片进行转录组测序。分析结果表明,干旱胁迫下,小沙冬青叶片中可溶性糖、Pro、叶片光合色素含量增加。SOD、POD对干旱响应迅速,活性显著增加,这对消除干旱引起的过量活性氧具有重要作用。而CAT在12h内未对干旱做出有效响应。转录组分析鉴定到15188个差异表达基因,其中共差异表达基因有805个,上调表达的基因数量和下调表达的基因数量相近。在GO富集分析中,这805个基因在"核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶"和"脱落酸激活信号通路的负调控"途径中大量富集。P值最小的四条通路("叶绿素结合"、"光系统Ⅱ"、"光合作用","光捕捉、光系统Ⅰ")均与光合作用相关。KEGG分析表明,共差异表达基因主要富集在包括"光合作用-天线蛋白"、"光合生物中的碳固定"在内的6条代谢途径中。在小沙冬青中,7-羟甲基叶绿素a还原酶在干旱胁迫下持续下调表达,抑制了叶绿素的降解,有效保护了光合系统。研究重点关注了植物激素的信号转导途径,发现脱落酸信号通路发生明显改变。此外,茉莉酸信号通路中茉莉酸ZIM结构域蛋白(JAZ)的响应相较于其他物种有明显的不同。研究结果为小沙冬青适应干旱环境的生理和分子机制提供新的证据,为后续抗旱相关候选基因克隆及功能验证奠定基础。

摘要:叶片和细根是陆地生态系统中最具活力的组成部分,其性状关系及随环境梯度的变化反映了植物对环境变化的适应对策。选取青藏高原北缘不同植被类型优势和常见植物的3对性状(叶片厚度(LT)和细根直径(RD)、比叶面积(SLA)和细根比根长(SRL)、叶片组织密度(LTD)和细根组织密度(RTD)),分析沿环境梯度的不同植被类型地上与地下性状的特征及其关系随环境梯度的变化。结果表明:(1)随环境梯度变化,根系性状变异大于叶片性状变异;从高寒植被向温性植被过渡,叶片厚度增加,细根比根长降低,其余性状无明显的变化规律。(2)对植物性状影响最大的环境因子是年均降水(MAP)和大于0℃积温(GDD₀),随MAP升高,LT和RD总体呈下降趋势,SLA先减小后增大,SRL无显著变化;随GDD₀升高,LT呈现上升趋势,RD先增大后减小,SLA总体呈下降趋势,SRL先减小后增大。所有性状中LT随环境变化最强烈,而LTD、RTD随环境变化不显著。(3)LT与RD之间呈显著正相关性,LTD-RTD则呈极显著负相关。随MAP增大,LTD-RTD和SLA-SRL两组性状之间的关系变化趋势相同,均由负相关转变为正相关,LT-RD在各降水段无显著相关性;随GDD₀增大,LT-RD、SLA-SRL两组性状关系在低温端和高温端呈现负相关,在中间积温段呈正相关,变化趋势相同,LTD-RTD的关系则不受GDD₀影响。研究结果揭示了植物功能性状不仅随环境发生改变,性状间关系也会适应环境变化而发生变化, 这有助于预测全球变化背景下植物群落结构和功能随环境变化的响应和适应。

摘要:人类活动导致的地表臭氧(O₃)浓度升高和气候变暖正严重影响作物生长。利用开放式O₃浓度与温度升高平台(O₃-T-FACE),以南粳9108为实验材料,设置两个O₃浓度:环境大气O₃浓度(A)和1.5倍环境O₃浓度(E),三个增温处理:环境温度(CK)、冠层红外增温1.5℃(+1.5)和2℃(+2)。于灌浆中期和后期测定水稻叶片光合速率和叶绿素含量,以明确O₃浓度升高和温度增加对水稻叶片光合作用的复合影响。两年重复实验结果表明,与环境大气O₃浓度相比,O₃浓度升高对水稻灌浆中期叶片光合指标无显著影响,但显著降低了水稻灌浆后期的饱和光合速率(A_sat)、气孔导度(g_s)和叶绿素含量,分别平均下降31.3%、19.9%和30.7%;对胞间CO₂浓度(C_i)、电子传递速率(ETR)、水分利用率(WUE)等指标的影响两年均不显著,说明O₃浓度升高导致的A_sat降低主要是由于叶绿素含量的下降,而非气孔限制CO₂传输。增温显著降低了2022年灌浆后期叶片A_sat和g_s,显著降低 2021年灌浆中期和后期叶片C_i,增加叶片WUE,但对其他光合指标和叶绿素含量无显著影响。灌浆后期叶片光合速率对O₃浓度升高和增温的响应存在年际差异,2021年灌浆期间高的环境O₃浓度和温度加重了叶片光合损失。实验设置的不同增温幅度间的影响未达到显著性差异,说明开放条件下增加冠层温度1.5-2 ℃对当前的试验水稻品种不足以产生高温胁迫。O₃浓度升高和增温对叶片光合速率和叶绿素含量的复合影响未达显著性水平,意味着高浓度O₃和温度对试验水稻品种的叶片光合作用不存在协同或拮抗效应。

摘要:朱红大杜鹃是一种极度濒危的极小种群野生植物,亟需进行抢救性保护。弄清物种的濒危原因对于开展有效保护工作至关重要。研究植物的繁育系统,了解植物的繁殖生物学特性,是弄清物种濒危或极小种群形成原因的关键一步。目前为止,有关朱红大杜鹃繁育系统的研究未见报道。以模式标本产地云南省腾冲市猴桥镇的朱红大杜鹃为研究对象,从花部特征、花冠反射光谱、花蜜量和糖浓度、访花昆虫、人工授粉处理实验方面,研究了朱红大杜鹃的传粉综合特征和繁育系统。研究结果表明:(1)朱红大杜鹃具有适应凤蝶传粉的一系列特征,如花冠大、花冠管长、花蜜量少、花瓣呈大红色、花瓣的反射光谱峰值在350-400 nm之间;(2)碧翠凤蝶和玉斑美凤蝶是朱红大杜鹃的有效传粉者,黄熊蜂和红腹蜂为盗蜜者或盗粉者;(3)朱红大杜鹃既能自交,也能异交,属于混合交配系统,但依赖于传粉者,有效传粉者数量较少,自然座果率低,存在传粉限制。研究结果可为朱红大杜鹃的后续保护工作提供理论基础和依据,也可为杜鹃花科其他珍稀濒危物种的保护提供参考。

摘要:在全球气候变化与城市快速扩张的背景下,认识城市植被动态演变特征及其对环境因素与人为干扰的响应,对于城市环境改善和生态城市建设具有重要意义。然而,快速城市化地区植被高度碎片化,目前对城市植被长期演变与驱动因子空间异质性探究较为缺乏。以上海市为研究对象,基于Landsat卫星遥感影像获取2000-2020年像元尺度增强型植被指数(EVI),在探究逐像元植被动态时空演变及城乡分异的基础上,结合环境因子数据与土地利用数据,基于多元回归残差分析提出像元尺度上解析环境因子(全球背景环境因子与城市区域环境因子)和土地利用变化(植被建设与植被破坏)对城市植被生长影响的框架,定量解析驱动因子对植被生长的影响。结果表明:2000-2020年上海市缓慢绿化(EVI_slope=0.053/10a),EVI呈先减少(2000-2007,EVI_slope=-0.071/10a)后增加(2008-2020,EVI_slope=0.015/10a)趋势。上海市由核心城区向外呈"绿化-褐化-绿化"格局,核心城区、市郊区和农郊区显著绿化,城市扩张区与边缘区褐化明显。其中核心城区绿化趋势最强(EVI_slope=0.053/10a),区域内72%的像元显著绿化,城市扩张区与边缘区内分别有31%与33%的像元显著褐化。上海市新增植被像元主要分布在核心城区与市郊区,减少植被像元主要分布在城市扩张区与边缘区。全球背景环境因子普遍促进上海植被绿化,主导约40%的植被像元绿化,使EVI升高0.013/10a。植被建设在核心城区和市郊区内分别主导42.28%和47.83%的植被像元绿化,是区域绿化的主导因子。植被破坏主导城市扩张区和边缘区的植被褐化,但环境因子和植被建设在一定程度上缓解区域内褐化趋势。研究工作可为全球变化和城市扩张背景下城市植被的规划和管理提供借鉴和参考。

摘要:森林凋落物持水能力是森林生态水文研究的重要内容之一。然而当前研究多集中在样地或林分尺度。如何将林分实测结果上推至流域或更大空间尺度一直是生态水文学研究的难点之一。以典型暖温带天然林流域河南宝天曼蛮子庄为例,基于林分调查和凋落物持水特性测定,结合遥感植被指数和树种组成比例等植被结构和环境因子构建凋落物持水能力林分-流域尺度上推模型,量化流域尺度森林凋落物持水能力及其空间格局。结果表明:(1)凋落物层最大持水量与坡度、树高和锐齿槲栎占比显著相关,凋落物层有效拦蓄量与多年平均地上生物量和锐齿槲栎占比显著相关。其中,锐齿槲栎比例是凋落物层持水量最为关键的因子。随着锐齿槲栎比例由0%增加到100%,凋落物层最大持水量和有效拦蓄量分别显著提升59.2和55.6%(P＜0.05)。(2)植被结构特征因子引入锐齿槲栎占比后,凋落物最大持水量和有效拦蓄量尺度上推模型拟合优度显著提升,R²分别达到0.918和0.857,模型预测效果显著提升。(3)根据尺度上推模型估算结果,流域凋落物平均最大持水量和有效拦蓄量分别为17.69、17.13t/hm²。流域中部凋落物最大持水量较高;流域北、南部的凋落物有效拦蓄量较高。(4)流域低海拔缓坡地带、NDVI最大值越高、多年平均地上生物量较小和锐齿槲栎占比越高的区域凋落物层持水能力更强。研究结果可为林业部门制定林水资源适应性森林经营管理措施提供科学依据。

摘要:群落中开花植物与传粉者之间相互作用形成的互利共生网络,称为传粉网络。它作为一个动态实体,物种及其互作发生着时间变化。传粉网络动态的研究对理解群落构建过程及其生态系统稳定性维持机制具有重要意义。然而,目前关于荒漠植物群落传粉网络季节动态的研究较少。新疆卡拉麦里山有蹄类自然保护区是我国北方温带荒漠生态系统的典型代表,该区域具冬季寒冷漫长,春季来临晚,气温上升迅速,持续时间短等特点,导致绝大多数荒漠植物均集中在该季节迅速生长、开花来躲避酷暑,传粉昆虫种类多且活动频繁,形成的网络最为复杂,推测该区域传粉网络存在强烈的春季动态变化。为此,通过野外观测,以周为分析粒度,构建了6个春季内的周网络,从组成、连接以及结构水平上探讨该互作网络的春季动态。结果表明:(1)该砾质荒漠春季内环境温度持续升高了15.5℃。(2)该传粉网络的组成、连接和结构均表现出强烈的春季动态:开花植物及传粉者种类、传粉者相对多度、连接数、网络特化程度均呈先上升后下降趋势,其中4月下旬(第1周),开花植物和传粉者物种数仅为3种和9种,传粉者相对多度仅为0.028,连接数仅13条,网络特化程度仅为0.45。到5月下旬(第5周),开花植物和传粉者物种数分别增加至25种和58种,且传粉者物种数始终多于开花植物;传粉者相对多度上升至0.303,连接数多达157条,网络特化程度上升至0.65;而连接度、嵌套度、植物与传粉者生态位重叠程度则表现出相反趋势,其中4月下旬(第1周),连接度高达0.15,嵌套度高达-3.44,植物与传粉者生态位重叠程度分别高达0.325、0.473。到5月下旬(第5周),连接度下降至0.05,嵌套度下降至-30.35,植物与传粉者生态位重叠程度下降至0.115、0.114。开花植物相对多度、模块化程度整体则一直呈上升趋势,其中4月下旬(第1周),开花植物相对多度仅为0.002,模块化程度仅为0.16,5月底(第6周),开花植物相对多度上升至0.520,模块化程度上升至0.63。稳健性整体呈下降趋势,其中4月底(第2周)高达0.66,5月底(第6周)下降至0.15。网络各水平参数之间具有一定的相关性,如植物物种数与传粉者物种数、连接数、模块化、网络特化程度呈显著正相关,而与连接度、嵌套度、植物和传粉者生态位重叠程度呈显著负相关等。(3)偏最小二乘路径模型说明春季内温度的变化驱动了开花植物和传粉者物种发生改变(P<0.05),可能引起两者之间的互作发生变化,从而引起网络连接迅速变化(连接数和连接度) (P<0.001),进而导致网络结构(嵌套度、模块化程度、稳健性、植物与传粉者生态位重叠程度、网络特化程度)发生变化(P<0.05),最终驱动互作网络在春季内发生明显的动态变化。研究结果表明,该砾质荒漠的环境气象因子与互作网络的组成、连接与结构均呈现出不同的动态变化,该互作网络表现出了很强的可塑性。这也可能是该砾质荒漠群落为应对恶劣环境所产生的适应机制之一,可为揭示北疆砾质荒漠传粉网络的动态及形成机制提供重要理论依据。

摘要:降雨量是影响干旱半干旱区荒漠植物生长发育和植物群落建成的重要因素,为了探究不同生长季荒漠植物对降雨量变化的响应差异,以我国半干旱干旱区典型沙生灌木物种黑沙蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,采用人工控制降雨方法,设置减雨70%、减雨50%、减雨30%、自然降雨量CK、增雨30%、增雨50%六个降雨水平,分别监测萌发展叶期、生长旺盛期、开花结实期不同降雨水平下黑沙蒿叶片光合指标、叶绿素荧光参数、养分含量及地上新增生物量的变化,并探究不同生长季黑沙蒿地上新增生物量与光合指标、叶绿素荧光参数、养分含量间的关系。结果表明:(1)降雨处理显著影响黑沙蒿的地上新增生物量、光合指标、叶绿素荧光参数以及养分含量,随着降雨增加,黑沙蒿地上新增生物量(NAB)、叶片净光合速率(Pn)、潜在活性(Fv/Fo)、最大光化学量子产量(QY-max)、光化学淬灭系数(qP)、实际光化学量子效率(φPSⅡ)、叶片碳氮比(C ∶ N)显著增大,而水分利用效率(WUE)、非光化学淬灭系数(NPQ)、叶片碳磷比(C ∶ P)、叶片氮磷比(N ∶ P) 显著减小(P＜0.05)。(2)降雨量变化对黑沙蒿各生理指标及地上新增生物量的影响具有生长季差异(P<0.05),萌发展叶期是生物量积累的最关键阶段,对降雨量变化的敏感度最高,开花结实期生物量积累对降雨量变化不敏感。(3)不同生长季的生物量与各个生理指标间的相关性结果表明,萌发展叶期植物生物量积累受水分利用效率和养分环境的影响,生长旺盛期则与水分利用效率、养分环境和荧光活性均显著相关,开花结实期的生物量积累与各个生理参数相关性下降,表明该时期植物生长调控能力已经较弱。研究结果丰富了对荒漠植物生长和植被稳定性的理解,为气候变化下的植被预测和管理提供理论参考。

摘要:人工蓝藻结皮沙化土地治理技术是新时代沙化土地治理的有效手段之一。然而,人工蓝藻结皮接种体的规模化量产以及接种后最佳辅助拓殖措施的选择始终是制约其治沙效率的瓶颈。研究以短期培养的干藻和湿藻作为接种体,结合玉米秸秆和无纺布两种覆盖方式,探讨了接种体状态和不同材料覆盖对人工蓝藻结皮拓殖的影响。结果表明:干湿两种状态接种体辅以玉米秸秆、无纺布两种覆盖方式的处理在自然条件下均成功拓殖,玉米秸秆覆盖相较于无纺布覆盖的环境调控作用更好,在控制风蚀、削弱光强以及延长累积有效湿润时间上发挥了重要作用,可以更好的促进人工蓝藻结皮拓殖。培养63 d后,玉米秸秆覆盖+干藻接种处理下人工蓝藻结皮盖度最高(27.9%);玉米秸秆覆盖+湿藻接种处理下人工蓝藻结皮厚度(6.5 mm)、叶绿素a含量(23.8 μg/cm²)、松散结合胞外多糖含量(309.9 μg/cm²)、紧密结合胞外多糖含量(176.5 μg/cm²)和糖被胞外多糖含量(181.1 μg/cm²)最高。回归分析结果表明,人工蓝藻结皮的盖度、叶绿素a和3种多糖含量与风蚀强度呈显著负相关(P＜0.05)。人工蓝藻结皮的盖度、厚度、叶绿素a和3种多糖含量与累积有效湿润时间呈显著正相关(P＜0.05)。叶绿素a含量与累积有效湿润时间呈线性正相关,盖度、厚度和三种多糖含量则呈对数正相关;人工蓝藻结皮的各指标与光照强度呈显著负相关(P＜0.05)。盖度和糖被胞外多糖含量与光照强度呈二项式相关,其余指标则呈线性相关。以上结果表明,短期培养接种体在野外环境下的成功拓殖,为人工蓝藻结皮的规模化量产提供了新途径。同时,人工蓝藻结皮拓殖过程中,玉米秸秆覆盖措施良好的环境调控作用,丰富了人工蓝藻结皮接种初期辅助拓殖措施的选择。

摘要:泥炭地生态系统功能很大程度上取决于群落中物种功能性状的变化,但目前的相关研究仍非常有限。研究对大兴安岭4个地区的灌丛-莎草泥炭地植物地上-地下部分开展调查和取样,系统分析了植物比叶面积,比根长,比根面积,叶片和根系碳、氮和磷含量及生物量,研究了泥炭地植物的功能性状。通过计算群落加权平均值和功能离散度、Rao二次熵指数及相关变异系数,结合生物多样性指数,探讨泥炭地生物多样性、功能性状及功能多样性间相关性。结果表明:(1)灌木柴桦叶中的氮、磷含量显著高于白毛羊胡子草,且柴桦比叶面积变异系数较高;(2)灌木细根比根长和比根面积显著小于莎草,但细根氮和磷含量显著高于莎草。而且,灌木叶片和细根生物量显著高于莎草;(3)功能离散度和Rao二次熵指数较低,且其变异系数高于生物多样性和群落加权平均值各指数的变异系数;(4)灌木与莎草表现出地上-地下性状相关性上的差异,灌木根长与根面积显著正相关,莎草叶片和根系碳、氮和磷含量分别表现出了显著正相关,而功能离散度和Rao二次熵指数与生物多样性各指数相关性呈现一致性,其存在较强的耦合关系。研究结果表明,大兴安岭泥炭地物种间对资源竞争较大,灌木更适应泥炭地贫营养的环境。

摘要:球孢白僵菌(Beauveria bassiana)能够在植物内定殖并促进植物的生长,同时能够提高植物抗胁迫能力。全球大气CO₂浓度不断升高,CO₂浓度升高对植物生长具有重要影响,同时对植物-微生物互作也会产生调控作用。然而,CO₂浓度升高条件下球孢白僵菌定殖对植物生长发育的影响及其作用机制鲜有研究。为明确CO₂浓度升高条件下球孢白僵菌定殖对植物生长的影响及作用机理,采用盆栽控制试验,在开顶式气室内研究CO₂浓度升高条件下球孢白僵菌定殖对玉米植株生长参数和光合特性的作用。结果表明,采用灌根法能够使球孢白僵菌成功定殖于玉米植株中,对玉米生长有正向调控作用。在CO₂浓度增加条件下经球孢白僵菌处理的玉米植株,全生育期内玉米植株高度、叶面积、生物量和百粒重均有所提高。此外,利用激光共聚焦显微镜观察结果显示,各处理组间玉米叶片气孔数量和形态大小变化情况均存在一定差异,在玉米各生育期内,球孢白僵菌处理组气孔数量比对照组显著降低,在CO₂浓度升高条件下接种球孢白僵菌,气孔数量显著增加,同时,在CO₂浓度升高条件下接种球孢白僵菌,气孔长度和气孔宽度在各生育期均降低,其中球孢白僵菌处理组气孔长度和宽度最小。CO₂浓度升高和球孢白僵菌定殖对玉米光合指标影响显著,其中净光合速率和胞间CO₂浓度显著升高,蒸腾速率和气孔导度均降低。研究结果表明,CO₂浓度升高和球孢白僵菌定殖能够通过增强植物的光合作用促进植物生长。研究解析了CO₂浓度增加条件下球孢白僵菌对玉米植株生长的影响及其作用机理,为明确球孢白僵菌定殖促进玉米生长发育和提高玉米产量提供科学依据,为进一步指导气候变化背景下虫生真菌的应用提供技术支撑和理论指导。

摘要:当受到入侵植物土荆芥(Chenopodium ambrosioides)化感胁迫时,受体会通过增加根边缘细胞数量的方式来缓解胁迫对根系的伤害。为了探究这一效应的分子生态过程,以玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max)和苦荞麦(Fagopyrum tataricum)作为受体植物,采用显微技术和转录组学技术,研究了在土荆芥挥发油及其主要成分α-萜品烯胁迫下,受体根边缘细胞产生和释放及相关基因表达水平的变化。结果表明:在土荆芥挥发物作用下,与对照相比,根边缘细胞数量增加,但随着处理时间延长、处理浓度增加,促进效应减弱甚至消失;随着挥发物浓度升高,根边缘细胞的弯曲度先增加后减少,而平均长度则整体变短。α-萜品烯的化感综合效应为挥发油的0.76倍,不同受体根边缘细胞释放对土荆芥挥发物的敏感性表现为玉米＞苦荞麦＞大豆;转录组学结果显示,受到化感胁迫时,受体根尖细胞内与根边缘细胞释放相关的木质素合成、果胶降解/合成、以及细胞壁成分重塑等相关基因均发生变化。研究结果表明,土荆芥挥发物胁迫下,受体幼根上调细胞壁重塑和根边缘细胞释放相关基因的表达,使根边缘细胞与根冠的黏附能力下降,从而促进根边缘细胞释放以保护根尖免遭伤害,但这种防御效应随着胁迫强度增大逐渐减弱。外来种(玉米)对土荆芥挥发物的应激反应大于本地种(大豆、苦荞麦)。

摘要:水生态系统服务流是目前生态系统服务的研究热点。基于动态视角的服务流动评估可以帮助更好的分析水生态系统服务供需之间的矛盾,从而实现对水资源的科学管理和分配以提高人类福祉。总结目前已有的水生态系统服务流文献,阐述了水生态系统服务流的定义和分类、尺度特征、载体特征、国内外研究区域分布和研究对象。目前主要是从两个角度探讨了水生态系统服务流的概念,一个是强调流动路径,另一个强调流动的结果,不同的研究角度使得水生态系统服务流的相关概念尚未统一。梳理了目前水生态系统服务流评估的基本流程与方法,主要包括数据的收集、供需计算、水生态系统服务物质流评估和价值流评估,接着总结了目前水生态系统服务流应用方向,包括区域水生态安全评估、流域生态补偿以及洪水管理。论述了水生态系统服务流的研究不足:(1)可用水生态系统服务流分析模型较少,现有网络模型缺陷较多;(2)缺乏水生态系统服务流与其他服务流的权衡与协同分析;(3)对水生态系统服务与自然生态系统相互作用的研究尚未充分开展。最后对未来水生态系统服务流的研究进行展望:(1)开发适配程度更高的水生态系统服务流模型;(2)多尺度整合研究;(3)进行水生态系统服务流耦合分析,以期促进水生态系统服务流研究朝着更加系统以及科学的方向发展。

摘要:生态学研究领域中对智能算法的使用呈现越来越丰富的趋势,其解决了许多重要问题。智能算法的应用已逐渐成为生态学研究的重要话题。研究以中国知网(CNKI核心)和Web of Science核心数据库中42439篇智能算法在生态学领域应用的相关学术论文为依据,借助文献计量学软件CiteSpace.6.3R1,介绍2013-2023年间国内外研究热点的发展现状和情况;根据每种智能算法在生态学优化、预测和评估研究中的作用,分类论述其实际研究过程和应用特征;分析智能算法应用的优势和当前存在的局限性;回顾智能算法对生态学研究的意义,并提出了对未来发展前景的展望。

摘要: