摘要:

摘要:污水再生利用是应对水资源短缺问题的有效措施。然而,再生水中残留的氮、磷等常规污染物以及内分泌干扰物、抗生素等新污染物,在长期利用过程中可能引发潜在的生态风险和健康风险。当前再生水深度处理工艺面临成本高、能耗大等问题,生态处理技术可弥补上述不足。通过生态处理,再生水的水质进一步得到改善,从而降低生态风险、促进生态融合,有助于维持生态平衡和保障生态安全。基于再生水生态利用探讨设置生态缓冲区的必要性,系统阐述了再生水利用生态缓冲区的概念内涵及主要类型(包括再生水补给口湿地、受纳水体的湖(河)滨带、再生水与受纳水体的混合区),强调了该生态缓冲区的定位;以人工湿地为例探讨了再生水利用生态缓冲区对再生水中残留污染物(氮、磷、有机物、重金属、抗生素以及病原微生物)的去除效果;深入分析了人工湿地再生水利用生态缓冲区在水质净化和水征变化的核心机制,包括物理吸附、化学转化、植物吸收、微生物降解等多重作用,并详细阐述了再生水的生态融合机制;探讨了再生水利用生态缓冲区在提高再生水的生态安全性、改善再生水的生态相融性以及丰富水环境的生态多样性等方面的综合生态效益,能够实现将再生水厂生产的"工程水"融合转变为更接近天然的"生态水"。研究结果为再生水的安全利用提供科学依据,从而促进水资源的可持续利用,并保障水环境与水生态安全。

摘要:秦岭北麓因多样且稳定的生态服务功能奠定了关中城市发展历程。秦岭北麓的生态环境起伏变化极大地影响了关中地区历史的更迭与兴衰,其生态环境演变过程是关中城市人居环境演变的重要侧影。为追溯秦岭北麓生态环境的演变脉络,认识其生态服务功能格局及制约因素,梳理了近3000年来秦岭北麓生态环境与关中城市发展的互馈演化过程。结果表明:历史时期秦岭北麓对关中城市的生态服务功能主要体现为地理屏障功能、水源涵养功能、文化服务功能和林木供给功能。植被与水生态变化是划分秦岭北麓生态环境与关中城市发展互馈演化阶段的主要依据,据此可分为:人地协调(约公元前1000年-公元200年)、人地冲突显现(约公元200年-公元900年)、人地关系缓和(约公元900年-公元1400年)、人地关系剧烈冲突(约公元1400年-公元1900年)和趋于人地协同发展(约公元1949年之后)五个阶段。秦岭北麓植被利用模式经历了林木采伐消耗模式、农业垦荒模式和生态恢复模式。城市用水经历了地表水为主、地下水为主和地表水三个阶段。明清时期以毁林造田为代表的人类活动是导致秦岭生态环境恶化的原因。采用多手段进行生态环境保护与修复的过程中,建议合理评价清朝以来强烈的人类活动对秦岭北麓植被立地条件尤其是土壤条件的影响,同时审视当下以海拔为生态环境保护管控重要依据的合理性。人类对地质体的干扰与改造已经成为新时期秦岭北麓人地冲突的主要方式,建议加快发展基于地质本底的生态环境一体化保护与修复技术。

摘要:开展声景感知和质量评价研究,是当前面向噪声管理和人居环境功能提升的重大需求。通过阐述声景感知的重要理论基础,明确声景是由"声-人-环境"交互构成的复杂系统。基于"声音-听者-环境"三个声景构成要素的系统分析,阐明了各个要素对于声景感知过程的影响。近年来声景质量评价涌现多种指标,物理声学指标用于评估声学环境的物理属性,心理声学指标将物理声学参数转化为可量化的主观感知评价,生理评价指标能够揭示声景对压力、情绪或是唤醒程度的潜在影响,主观评价指标反映的是情绪价值。声景质量评价由过去的单一声音物理量向"物理-心理-生理-主观"多要素综合评价的研究范式发展。在智能感知和人工智能技术驱动下,未来需要研发多模态数据融合与人工智能驱动的声景评价技术,深化声景组成要素交互作用以及多感官耦合机制研究,构建"物理-感知-认知"多维度的声景质量综合评价指标体系,积极拓展声景感知评价的应用场景。

摘要:城市规划一直以来都忽略了城市食物系统,尚未跨越食物系统规划和城市空间规划之间的鸿沟。作为新型绿色基础设施与生产性城市景观的城市农业已成为应对气候变化、缓解粮食安全与各类社会生态问题的重要途径。如何定量评价城市农业的用地适宜性与发展潜力,科学开展其社会-生态效应/风险与空间优化配置研究,进而实现食物系统规划和城市空间规划的有效连接,已成为当前城市农业空间布局规划与研究的热点与难点问题。为此,在城市农业概念与内涵阐述的基础上,从城市农业的用地适宜性与发展潜力评价、城市农业的社会-生态效应/风险评价和城市农业空间优化配置与规划决策支持模型三个方面,对国内外相关研究进行了评述,并在此基础上总结了目前城市农业研究存在的主要问题,进而提出了该领域未来研究的主要方向,以期为我国面向双碳与可持续发展目标的城市农业跨学科整合分析框架与规划技术体系研究提供借鉴与参考。

摘要:粪便甾醇是由人类和高等动物肠道微生物还原胆固醇等Δ⁵-甾醇产生的一系列甾族化合物,是环境污染溯源与古生态重建的重要指标,在揭示区域生态演变、评估现代环境风险以及探究气候变化与人类活动耦合机制方面具有独特优势与重要价值。综述了国内外研究中关于粪便甾醇现代过程调查及其在污染溯源与古生态应用中的研究进展,发现:(1)不同物种(如人类、反刍动物、海洋哺乳动物)的粪便甾醇具有独特的"甾醇指纹",基于特征比值(如粪甾烷醇/24-乙基粪甾烷醇、异构粪甾烷醇/粪甾烷醇等)可有效区分污染来源,并量化人类与其他动物输入的贡献;(2)在古生态领域,粪便甾醇已成功应用于历史时期人口规模、畜牧业发展及南极企鹅和藏羚羊种群动态的重建研究,为深入理解人类与环境相互作用提供了关键证据;(3)当前研究仍面临种间甾醇特征重叠、区域基础数据库缺失及沉积后生作用干扰等挑战。未来研究需进一步加强粪便甾醇现代过程调查,深入理解其传输、沉积和保存过程及其机制,并结合机器学习算法、多指标分析(如孢粉、古DNA)及高灵敏度检测技术,优化分类模型并构建全球尺度的甾醇指纹数据库,从而提升污染溯源的精度与古生态重建的可靠性。

摘要:湖泊生态系统稳定性是指在遭受一定阈值内的随机扰动时,系统能够保持其结构和功能上的相对稳定。然而,一旦随机干扰超出了阈值,则可能导致系统经历一次显著的状态转变,从而形成一个新的稳定状态。这种从原有平衡状态向另一种不同平衡状态转变的过程,在生态学领域被定义为稳态转换。稳态转换前后湖泊生态系统的结构和功能会发生根本的变化,明晰湖泊稳态转换机制对科学制定湖泊治理措施、保护湖泊生态系统的健康稳定具有重要指导意义。系统回顾了湖泊生态系统稳态转换概念模型,识别了1989-2024年湖泊生态系统稳态转换相关文献发文量和研究内容趋势变化,梳理了稳态转换的关键驱动因素、突变阈值、弹性与迟滞效应以及预警预测等方面研究进展。结果表明:稳态转换发文量呈先增后缓趋势,2021年后略有下降,研究内容从现象识别逐步发展为理论建模,进而拓展至多因子驱动与群落动态响应,近年来,随着气候变化、人类活动等外部驱动因子的加剧,研究重心逐步转向系统稳态突变的预警预测和生态系统管理。驱动因子及阈值由单一驱动向多重驱动因子发展,不同地区类型湖泊阈值存在差异;迟滞效应的产生本质上是由于弹性的存在,生态系统的弹性可以用来表征迟滞效应的存在,但当前弹性量化研究不足;生态系统稳态转换的早期预警机制涉及阈值与弹性之间的多维耦合关系。面向当前研究中多重驱动因子研究不足、弹性与迟滞效应的定量评估欠缺、早期预警信号精准性不足以及数据和模型的局限性等问题,未来湖泊生态系统稳态转换研究有待加强多因子交互耦合机制研究、开发湖泊生态系统弹性定量评估方法、构建基于动态弹性的预警系统、推进多源数据融合与智能建模技术发展。

摘要:土壤风蚀是评估干旱半干旱区生态环境的关键。针对现有研究在干旱区大区域尺度上的不足,利用GIS技术和修正风蚀方程模型模拟了中国干旱半干旱区1990-2020年五个时期的土壤风蚀时空特征,利用最优参数地理探测器研究了其驱动因素,结果表明:(1)中国干旱半干旱区年均风蚀量达31.66亿t,土壤风蚀量平均值为0.566 kg m^-2 a^-1,风蚀高值区集中于华北平原、内蒙古高原、准噶尔盆地、柴达木盆地及青藏高原大部。风蚀强度以微度和轻度为主,剧烈侵蚀仅占0.37%。(2)土壤风蚀量总体呈现波动下降趋势,下降速率为0.027 kg m^-2 a^-1,且大部分区域风蚀减轻。(3)不同土地利用类型年均单位面积风蚀量排序:裸地>建设用地>农田>沙地>草地>灌丛>林地。(4)识别出风速、降水、大风日数、植被覆盖度和坡度为主导驱动因子,其中风速与大风日数的交互作用对风蚀解释力最强。研究为干旱半干旱区风蚀防治与生态修复提供科学依据,服务于区域可持续发展和环境治理政策。

摘要:因地制宜推进绿色低碳发展是国家推进生态文明建设与实现"双碳"目标的重要战略导向,对构建差异化的区域双碳管理体系与国土空间分区策略具有重要现实意义。以湖南省122个区县为例,基于经济贡献系数和生态承载系数等指标分析了碳收支的空间分异特征。在此基础上,结合现有主体功能区,开展了耦合碳收支分区与主体功能区的双碳空间管理单元划分研究,为分类施策开展双碳空间精准管理提供科学依据。结果表明:①2000-2022年湖南省各区县碳排放量和碳吸收量总体呈上升趋势,2022年分别达32113.51×10⁴ t和45179.35×10⁴ t,高排放区不断扩大,而碳吸收区整体较稳定;②基于经济贡献系数和生态承载系数的碳分区结果表明,湖南省区县低能耗碳汇区、高能耗碳排区、低能耗碳排区和高能耗碳汇区分别为82、23、15和2个,低能耗碳汇区(占67.21%)主要位于湖南省周边丘陵林地区域,而高能耗碳排区(18.85%)和低能耗碳排区(12.30%)主要位于长沙市、株洲市、湘潭市、衡阳市等经济发达的中部区县;③耦合"碳收支分区-主体功能区"结果,可将湖南省划分为11种双碳空间管理单元类型,其中,"低能耗碳汇-国家级重点生态功能区"为主要的类型(38个区县,共85212 km²),主要位于张家界市、怀化市、湘西土家族苗族自治州、永州市、郴州市等植被覆盖率较高的西部和南部区县,而"低能耗碳排-省级城市化地区"(1个区县,137 km²)最小,主要位于邵阳市双清区。研究结果可为"因地制宜推进绿色低碳发展"战略提供空间支撑,助力双碳战略的实现。

摘要:草原作为我国第二大陆地生态系统,是维护生态安全、促进绿色发展的重要战略资源,但在生态产品价值转化中面临资源分配失衡、市场化滞后、社会资本参与不足等现实挑战,亟待探索可持续的价值实现路径。针对现有研究碎片化、实践导向不足的短板,系统构建草原生态产品价值实现的"逻辑-机制-模式"研究框架:基于公共物品与外部性理论,从理论、制度、技术、实践四重逻辑阐明其内在机理;依托多元主体、资源要素、价值活动与制度环境关键要素,从主体协同、制度供给、监督保障三方面搭建草原生态产品价值实现的机制框架;结合国内外典型案例与政策实践,凝练生态保护补偿、权益流转、产业开发、配额交易、资本收益5类13种模式,解析其内涵、特点与综合效益。通过制度设计与技术赋能,可显著提升草原生态产品市场化转化效能,而产权界定模糊、核算技术滞后仍是主要制约。最后,从深化产权制度改革、优化生态补偿机制、强化多主体利益共享、推动区域适配性政策四方面提出政策优化路径。研究可为草原生态产品价值实现过程管理提供系统性参考,对推动草原"碳库""钱库"功能转化具有现实指导意义。

摘要:定量揭示城镇空间演化对城市群碳储量的非线性影响,并构建碳储量优化分区格局,对区域平衡国土空间开发与生态保护具有重要的意义。然而现有研究缺乏评价多情景模拟下的城镇空间扩张对碳储量的非线性影响。以长株潭城市群核心区为研究区,以1km网格为基本单元,基于1995-2020年国土空间利用数据,利用SD-ANN-CA模型和InVEST模型模拟传统发展(CT)、经济发展(EC)、协调共生(GS)以及生态保护(ST)四种情景下的国土空间格局及碳储量,并通过回归明确了城镇空间占比变化对碳储量的非线性关系。结果表明:(1)四种情景下的2035年城镇空间面积分别为1572.06km²、1283.42km²、1113.56km²、1172.45km²,增幅分别是51.4%、23.58%、7.51%和12.89%,同时,碳储量变化率分别为-6.21%、-02.87%、1.43%和1.75%。(2)不同情景下的城镇空间占比对碳储量影响存在差异,协调共生情景>生态保护情景>经济发展情景>传统发展情景,协调共生情景下的两者关系表现出最优状态,且城镇空间占比对碳储量的影响阈值0.2344最大,碳储量下降趋势随着城镇空间占比变化增大而更加明显。(3)基于乡镇尺度识别出4种碳储量优化分区,其中碳储量提升区和修复区占比达到64%,且呈零散分布;保护区占比约29%,多数分布在东部区域,整体上具有较高的可优化空间,同时,研究构建了"一芯、两廊、双轴、多节点"的碳储量优化格局。以期为城市群地区未来国土空间规划如何实现"双碳"目标提供科学参考。

摘要:滨海湿地作为生态-经济敏感带,是"三生"空间功能演变的典型载体。以辽河口国家公园为研究对象,集成2000-2024年多源遥感数据与GIS空间分析技术,结合支持向量机(SVM)分类与政策贡献度模型,定量解析旅游化进程中"三生"空间的时空分异规律,揭示滨海湿地型国家公园的空间重构机制。研究表明:(1)辽河口"三生"空间呈现"生态收缩-修复交替、生产-生活复合扩张"的动态特征。2000-2015年生态空间年均缩减7.96km²,主要受围海养殖与城镇扩张驱动;2015年后"退养还湿"工程推动湿地面积年均增长3.2km²,红海滩碱蓬草覆盖率从15%跃升至82%,生产-生态空间面积激增2140.16%,形成"政策驱动-生态修复-产业转型"的良性循环。(2)旅游化通过"稻田画"农旅融合、石油文化园活化等创新模式重构空间功能,景区内旅游用地增长321.43%,带动社区居民参与旅游服务,人均年收入增加,实现"生态价值-经济收益-民生改善"协同发展。(3)政策调控贡献度达64.8%,生态积分制与"三区三线"管控有效平衡保护与开发;可见辽河口构建的"政府主导-多元共治"模式在应对突发环境事件与社区协同治理中更具韧性,其"生产性保育"理念突破了传统隔离式保护的局限。研究为滨海湿地国家公园的"保护性开发"提供了可复制的空间优化路径与方法论支撑。

摘要:湿地是全球甲烷(CH₄)排放的主要自然来源之一,其在全球气候变化和碳循环中的重要性备受关注。湿地公园是城市生境公园建设的重要组成部分,其在提供生态系统服务方面(如碳储存)发挥了关键作用,有效提升了城市生态系统的稳定性和可持续性,然而目前对其甲烷排放变化特征及其环境影响机制仍不清楚。以北京市长沟湿地为研究对象,采用涡度相关(EC)技术对2022年湿地甲烷通量进行连续观测,结合同步观测微气象因子,利用回归分析和随机森林模型,探讨了甲烷通量的日变化、季节变化特征及其影响因子。长沟湿地甲烷通量日变化特征明显,甲烷通量变化范围在0-0.06 μmol m^-2 s^-1之间,生长季(定义为NDVI>0.31, 4月13-10月22日)的日变化趋势表现为白天通量大于夜间通量,峰值出现在正午12:00-4:00之间,非生长季日变化整体排放量没有太大波动。甲烷通量季节差异明显,呈现出生长季高,非生长季低的排放特征,生长季甲烷累积排放量为591.35 mmol/m²(7.10 g C m^-2 a^-1),而非生长季的甲烷累积排放量仅为50.90 mmol/m²(0.61 g C m^-2 a^-1)。甲烷通量全年累积量为7.71 g C m^-2 a^-1。温度(Ta)和净初级生产力(NPP)是甲烷通量季节变化的主要影响因子,温度升高和NPP增加显著增加甲烷排放,生长季中,Ta、NPP的决定系数(R²)分别为0.95和0.96。非生长季,甲烷通量与各因子关系不显著。本研究认为未来气候变化下,温度和生产力的提高会导致湿地甲烷排放的增加。本研究结果为北京湿地生态系统碳汇核算提供科学支撑,也为气候变化背景下的温室气体减排策略提供科学参考。

摘要:针对喀斯特峰丛洼地石多土少制约生态系统碳汇稳定性和可持续性的关键挑战,及生态-生产功能权衡制约区域生态服务整体提升的科学瓶颈,依托"十四五"国家重点研发计划项目课题,以生态-岩溶过程碳汇协同提升为抓手,研发生态多功能整体提升的景观优化配置技术,构建基于乡村振兴的生态系统服务提升模式。阶段性成果如下:(1)发现碳酸盐岩养分风化显著促进植被生产力提高,并通过增强钙和微生物协同作用促进土壤有机碳积累,阐明了喀斯特生态-岩溶过程碳汇耦合提升机制,研发了基于生物网络优化调控的生态-岩溶碳汇协同提升技术;(2)解析了峰丛洼地区域粮食生产与生态调节支持服务权衡关系,发现发展澳洲坚果、种桑养蚕、种草养牛等特色产业有利于生态-生产效益协同增效;(3)构建了生态产品供给能力提升与农业产业转型发展协同方案,生态-生产协同发展模式生态多功能整体提高了12.6%,经济收入提高了20.8%;(4)初步建立了以澳洲坚果生态产业为核心的高值生态产业型示范基地,以种桑养蚕为核心的农文旅养示范基地,以种草养牛提质增效为核心的生态屏障与特色产业兼顾型示范基地。相关成果为喀斯特区"双碳"目标和"乡村振兴"等国家战略实施提供了科技支撑。

摘要:西南地区作为两江上游生态屏障和岩溶连片分布区,生态本底脆弱,探究其生态系统服务价值时空演变及空间溢出效应,对区域生态管理优化具有重要意义。在核算西南地区生态系统服务价值的基础上,结合社会网络分析方法,基于生态系统服务价值的空间相关性及经济社会因素的空间特征等,揭示了西南地区内部生态系统服务价值空间关联网络的时空演变特征及溢出效应,并运用空间杜宾模型探究了西南地区与邻近区域生态系统服务价值的空间效应及其驱动因素。结果表明:(1)2000-2022年,西南地区生态系统服务价值总体呈增长趋势,各市州生态系统服务价值的空间分布格局相对稳定;(2)研究期内,市州间生态系统服务价值引力均值由0.3176增至2.1289,网络密度由0.2041增至0.2083,表明生态系统服务价值空间关联强度与网络的相关性和稳定性增强;(3)块模型分析显示,生态系统服务价值空间关联网络可以分为4个板块,板块内外部均呈现显著相关性与溢出效应,且板块内各市州生态系统服务价值协调发展水平提升;(4)西南地区与邻近地区生态系统服务价值空间溢出效应显著,邻接矩阵、地理距离矩阵的Rho系数分别为0.2585、0.5455,说明西南地区生态系统服务价值每增加1个单位,则邻近区域生态系统服务价值将分别增加0.2585和0.5455个单位,充分凸显其生态屏障功能;(5)降水、NDVI、城镇化和产业结构优化对研究区生态系统服务价值具有促进作用,而耕地面积、人口密度和人均GDP则呈抑制作用。研究结果可为区域生态修复、生态分区管控及生态系统服务功能提升提供科学依据。

摘要:景观是人与自然相互作用的结果,反映了自然生态和社会文化在跨时空尺度上的系统层次和复杂关系。景观特征评估能够识别景观中独特的、可识别的、一致的元素模式,为景观资源规划和管理提供有效工具。内蒙古沿黄地区地处干旱-半干旱过渡地带,复杂的自然环境与农牧交融的多元文化,共同塑造了独特的地域景观。基于社会-生态系统理论,从生态、社会和人与自然相互作用的系统性视角,提出了识别和评估景观特征的综合性框架。以内蒙古沿黄5市为例,从自然生态、社会经济、文化游憩、土地利用、空间异质性和时间动态度等6个维度,构建了包含24个要素的指标体系;整合1980-2020年土地利用、POI、历史地理信息数据等多源数据和空间分析方法,借助自组织映射神经网络模型(SOM),实现高维数据与复杂关系的聚类和降维,识别出24种景观特征类型,并对景观特征分类进行可视化、特征描述与空间格局分析:(1)该区域以自然和半自然景观为主导,自然与文化复合景观资源丰富,沿长城构成横跨北部高原的线性遗产廊道;(2)呼和浩特市、包头市高社会经济和高文化游憩景观聚集性显著;(3)沿黄平原与东部丘陵山地人地耦合关系复杂,景观空间异质性和东西-南北分异为人类活动和自然环境共同作用的结果。该框架和方法能够有效识别具有多维属性的景观特征类型,有助于深入了解人与自然相互作用的复杂性和景观的多样化功能,为区域层面的可持续发展、生态修复、文化遗产保护等多目标景观规划与治理提供科学支撑。

摘要:绿色空间既是城市生态系统的重要组成部分,也是支持居民日常活动、促进身心健康的公共资源。厘清绿色空间特征如何影响居民运动行为,对于提升绿色空间效益、实现公共健康目标具有重要意义。基于运动平台地图可视化数据,提取并构建了北京市约6.5万条居民运动轨迹,并与高精度绿地矢量数据结合,分析了绿色空间环境特征与居民运动行为之间的关系。研究发现,居民更倾向选择大型、形态紧凑的绿色空间,且NDVI与运动呈倒U型关系,提示适度绿化的重要性。引入空间自相关检验与空间计量模型后,我们发现运动行为在空间上具有显著的聚集性,局部绿色空间的活力会通过邻里传播机制影响更广阔区域。为进一步解析这种空间相关特征,区分了空间误差效应与空间滞后效应,提出绿色空间使用可能存在生态与行为之间的正反馈机制。在此基础上,从"本地优化""邻里协同"与"网络连通"三个层面提出相关政策建议,强调绿色空间规划应在提升空间品质的同时,注重行为活力的空间外溢与整体绿色网络效能的协同提升。研究为城市绿色空间的效应识别提供了方法论上的探索,也为数据驱动的生态行为融合研究提供了新的视角。

摘要:城市作为复合系统,在创造经济发展奇迹的同时带来了生态诅咒和黑色危机。当城市表现出脆弱性时,如何直面生态旧疾,应对风险扰动新困？构建"抵抗能力-吸收能力-更新能力"分析框架测度湖南省生态韧性,从时空视野探讨了其如何演化的密码,借助随机森林算法考察了其影响因素的非线性效应,为生态韧性何以提升提供了前瞻性思考。结果表明:(1)湖南省生态韧性介于0.251与0.796间,呈不断上升态势,未形成极化现象,怀化的增长率最高,达6.3%。其核密度曲线叠加了个体和时段特征,表明生态韧性的空间差距有所扩大,且高生态韧性城市增多。(2)湖南省生态韧性等级逐次升高并存在演化梯度性,东高西低的分布特征明显,环洞庭湖地区(均值为0.45)的生态韧性高于大湘西地区(均值为0.37)。(3)湖南省生态韧性存在多因素耦合影响,不同因素的影响效应和程度存在差异,包括勾型路径、N型路径和阶梯型路径三种类型,其中"阶梯型"效应的因素占主导。研究厘清了生态韧性的内涵和概念体系,弥补了已有研究对生态韧性非线性效应分析的不足。

摘要:人工智能作为推动新一轮科技浪潮和新质生产力发展的重要引擎,对于推动社会经济系统与生态系统协调融合,实现国家重点生态功能区的创新发展具有重大意义。以黄河流域七大城市群为例,实证研究了人工智能对生态技术创新的影响及其空间溢出效应。结果表明:①人工智能显著提高了黄河流域城市群的生态技术创新水平,且经过一系列稳健性检验后结果依然成立,这说明人工智能在推动生态技术创新方面发挥着切实且持续的作用。②人工智能主要通过提升资本配置效率和生态环境韧性推动黄河流域城市群的生态技术创新,并且对生态技术创新的促进效应在环境重点保护城市、黄河中下游城市以及大型城市内更为显著,表明人工智能的适用性和有效性在不同区域背景下可能有所不同,需要因地制宜地释放人工智能的功效。③人工智能在促进本地生态技术创新的同时也显著激发了邻近地区的生态技术创新,且该空间溢出效应存在倒U型特征,其中生产性服务业集聚和产业协同集聚起到正向调节作用,此外,随着生产性服务业集聚水平和产业协同集聚水平的上升,使得该空间溢出效应拐点延迟到达,扩大了该空间溢出效应影响的适度区间。研究结论为黄河流域城市群更好地把握人工智能这一发展契机,挖掘其在生态创新领域的潜力,实现经济发展与生态保护的双赢提供经验参考。

摘要:我国南方丘陵区密集分布的沟渠与水塘构成了复杂的沟塘系统,其与道路等基础设施共同重塑了流域水文过程。在乡村振兴和高标准农田建设持续推进的背景下,沟渠、水塘及道路的覆盖面积和空间结构将发生变化,进而影响小流域水沙输移过程。鉴于此,以南方丘陵区典型小流域为研究对象,基于图论法构建了包含沟塘-道路的小流域汇流网络,利用Soil and Water Assessment Tool(SWAT)模型分析了沟塘-道路对小流域水沙输移的影响,并通过情景模拟提出了基于沟塘及道路优化的小流域水沙调控对策。结果表明:(1)沟塘-道路系统显著改变了小流域汇流网络结构特征,汇流网络的连通程度明显提高,其中汇流网络的节点数增加了786个,网络环度从2.00×10^-7增至3.01×10^-7;(2)建模过程中纳入沟塘-道路系统后,子流域划分更符合实际地形特征,使径流模拟的R²和NSE分别提高了0.24和0.36,泥沙模拟的R²和NSE分别提高了0.17和0.22;(3)情景分析结果表明,沟渠植草可减少22.6%的径流和28.1%的泥沙输出,路面植草或铺设透水混凝土可分别削减22.8%和25.4%的泥沙输出,而塘内植草对径流和泥沙的拦截率分别为5.7%和3.2%。研究结果对于优化水土流失防控策略、加快生态清洁小流域建设具有重要意义。

摘要:沱江流域作为四川省经济发展的腹心地带和长江上游生态保护屏障区,如何科学协调城镇化发展与生态环境保护之间的耦合关系对推动流域内社会-经济-生态可持续发展至关重要。经济全球化的发展推动了区域间资源要素的流动,使城镇化与生态环境之间的远程互动模式加强,而传统的耦合关系研究只考虑了近程耦合,忽视了远程耦合。基于Landsat遥感数据、夜间灯光数据和土地利用类型数据,构建了改进的复合夜间灯光指数模型(Improved Compounded Nighttime Light Index,MCNLI)测度城镇化水平,改进的遥感生态指数模型(Improved Remote Sensing Ecological Index,MRSEI)测度生态环境质量。此外,采用近远程耦合协调度模型(Local coupling and Telecoupling Coordination Degree,LTCCD)对2000-2020年间的城镇化与生态环境质量之间的耦合关系开展了定量研究。结果表明:(1)MCNLI模型能够客观、科学地评价流域内城镇化的发展水平。沱江流域城镇化发展呈增长趋势,年均增长率为0.00874a^-1,在空间上形成以成都市为核心,绵阳市和简阳市等地区为中间圈层,其余地区为外围圈层的空间分布格局。(2)沱江流域MRSEI值整体呈波动下降趋势,年均增长率为-0.0088a^-1,2010年之后下降幅度较大,城市之间的生态环境质量差距大。在空间上生态环境质量呈"主城区质量差、丘陵地带质量一般,山地质量好"的城区-丘陵-山地空间梯度分布格局。(3)构建的LTCCD模型能够较为科学合理地反映城镇化与生态环境质量之间的交互耦合效应。LTCCD值呈增长趋势,年均增长率为0.00925a^-1,基本协调和高度协调等级的城市数量增多,空间上分布在成都市及其周边地区,流域内城镇化与生态环境质量的耦合关系经历了从不协调到协调的发展历程,耦合协调程度逐渐变优。研究结果丰富了城镇化与生态环境质量耦合关系的理论研究,为促进流域内新型城镇化建设和生态环境保护协调发展提供科学依据。

摘要:揭示兴安落叶松森林生态系统植物水分利用格局和模式是准确理解植物水分利用机制对气候变化响应的关键。本研究以落叶松(Larix gmelinii)(L)、白桦(Betula platyphylla)(B)、杜香(Ledum palustre)和红花鹿蹄草(Pyrola incarnata)为研究对象,利用稳定同位素技术,长期气象监测、野外采样和贝叶斯混合模型,揭示水汽δ¹⁸O动态及对环境因子响应机制、分析了不同水源同位素变化特征,量化各潜在水源对植物的贡献率,探讨土壤-植物-大气垂向δ¹⁸O动态与环境因子的响应关系。结果表明:(1)大气水汽浓度及δ¹⁸O呈单峰型分布,且受气温、相对湿度和风速影响较大,受降水影响较小。(2)5、9月土壤水同位素"浅层贫化、深层富集",6-8月呈相反趋势;植被受蒸发程度:落叶松＞白桦＞杜香＞红花鹿蹄草。(3)5、9月落叶松和白桦吸收浅层水,占比为55.7%、52.3%(L);58.6%、56.7%(B);灌木和草本吸收中层水,占比为73.5%、74.4%和65.8%、67.3%。6-8月落叶松和白桦吸收深层水,占比为38.3%、48.3%、55.5%(L)和49.5%、64.9%、65.1%(B);灌木和草本分别吸收中层和浅层水,占比分别为61.6%、53.8%、58.3%和55.7%、59.2%、53.5%;表明4种植物间存在水文生态位分离。(4)气温和相对湿度对乔灌草茎秆水、浅中层土壤水的δ¹⁸O影响较强,降水和风速的影响较弱。通过研究寒温带森林生态系统不同植被水分来源,有助于揭示环境因子对植被的影响,对该地区水资源管理提供理论依据。

摘要:湿地植被的生长态势和分布格局受水文干旱的影响突出,了解植被生长对水文干旱的响应特征,对于制定有效的湿地保护和管理策略具有重要意义。综合考虑鄱阳湖洪泛湿地生态、水文基本特征,本研究基于遥感大数据和图像融合技术构建的2000-2020年间连续的高时空分辨率湖泊水体指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)(8 d,30 m)和增强型植被指数(Enhanced Vegetation Index,EVI)(16 d,30 m)数据集,提出了基于淹水面积的洪泛湖泊水文干旱指数(Standardized Inundation Area Index,SIAI),定量揭示了鄱阳湖洪泛湿地植被生长对水文干旱的非线性响应特征。研究表明:1)鄱阳湖洪泛湿地植被EVI年内变化呈现出双峰型特征,分别在上半年4月份和下半年9月份出现一个峰值;2)湿地植被EVI与SIAI之间存在显著的非线性响应关系, EVI随SIAI增大呈现先增加后减少的趋势。在月尺度上,这种非线性关系在春季生长期内的4、5月份和秋季生长期内9、10月份最为突出;在年尺度上,SIAI=-1.5时植被EVI达到峰值,在此基础上干旱程度增加或减小均不利于湿地植被的生长;3)水文干旱对植被生长的影响在上半年的3-6月份出现了1-4个月不等的滞后效应和2-11个月不等的累积效应,下半年不同月份的滞后效应和累积效应波动较大,其中9、10月份的滞后效应均为1个月,累积效应分别为1个月和2个月。湿地植被的生长、分布受到洪泛过程作用下的洲滩出露和水分变化制约,加强极端水情下的湿地生态水文相互作用机理及耦合机制研究对促进长江大保护背景下的湖泊湿地生态修复和保护至关重要。

摘要:梭梭作为典型的荒漠C₄植物已成为荒漠生态系统的重要组成部分,有效改善了区域生态环境,但其光合固碳释氧能力随林龄如何变化还不够明晰。采用空间代替时间的方法,在测定5个不同林龄梭梭(5 a、11 a、22 a、34 a、46 a)光合作用、叶片性状、林分密度等指标的基础上,分析了不同林龄梭梭光合生理特性变化规律,探究了不同尺度梭梭固碳释氧能力及随林龄的变化规律。研究结果表明:(1)梭梭日均光合生理特征随林龄增加呈先减小后增加趋势;(2)不同龄级梭梭单位叶面积日固碳释氧能力变化趋势与日均净光合速率变化趋势一致,单株日固碳释氧能力、年固碳释氧能力及单位林地面积年固碳释氧能力随着林龄增加呈快速增长趋势,其中梭梭在22 a到34 a间增长相对缓慢,46 a梭梭单株固碳释氧能力为5 a梭梭的65倍,但由于林分密度下降,单位林地面积梭梭固碳释氧能力仅为5 a梭梭林的15.26倍;(3)梭梭固碳能力受净光合速率、冠幅、叶面积指数影响较大,且与林龄呈显著正相关。能够有效揭示梭梭生态效能生理机制,为荒漠地区的固碳潜力及碳汇计量提供数据支撑及参考价值。

摘要:入侵物种的气候生态位保守性对预测未来入侵风险具有重要意义。鬼针草自入侵以来,给我国农业、生态、经济等方面带来巨大损失。然而,目前对鬼针草入侵过程中的生态位变化研究较少,在其入侵中国过程中,生态位是否发生漂移尚不明确。结合鬼针草原产地和中国的分布数据与环境变量,利用最大熵模型(MaxEnt)分析鬼针草在中国的潜在适生区及入侵阶段。同时利用主成分分析计算鬼针草生态位的重叠、稳定性、未填充和扩展,进行生态位等价性和相似性检验。较高的生态位稳定性表明鬼针草在入侵过程中保持了气候生态位的保守性。原产地和中国生态位的差异主要是由生态位未填充导致的,同时在其入侵过程中发生了极小的生态位扩展。虽然鬼针草在中国的生态位发生了变化,但中国的生态位仍主要是原产地生态位的一个子集。模型结果表明,鬼针草在中国的中高度适生区主要分布在华东、华中、华南和西南的大部分地区。中国南方大部分区域属于鬼针草的稳定入侵区,而北部及南方的小部分地区存在其潜在拓殖区。年均气温(Bio1)和年均降水量(Bio12)在鬼针草分布中起着关键作用。研究结果说明,鬼针草在中国的入侵尚未达到入侵平衡,未来对中国的北部、东部沿海地区仍有较大的入侵威胁。在这些高入侵风险区域,应建立系统的监测预警机制,以动态掌握其扩展趋势,避免其给当地造成巨大的经济和生态损失。

摘要:水源涵养与降水密切相关,这种关系可能直接或间接影响洪水灾害发生与演变。但水源涵养与降水之间不是简单线性关系,两者关系可能随降水增长而变化,目前相关研究还比较少。为了科学的洪水风险管理,有必要细化水源涵养-降水响应关系,探究其对洪水风险研究的作用。珠江流域作为我国南方重要的洪水频发区,其流域防洪安全至关重要,选择珠江流域开展研究,可以为其他类似流域的洪灾管理提供借鉴和参考。利用分布式水文模型,采用气象、土壤、地理、水文和植被等多源观测数据,评估2013-2023年珠江流域水源涵养时空变化,探究水源涵养与快速流对降水的非线性响应关系及其与区域洪水风险联系。研究结果表明,珠江流域水源涵养及降水转化效率是东部和南部较高,西部和西北部较低。近10年约75%区域水源涵养表现减少趋势,特别是西部和西北部水源涵养低值地区。流域水源涵养与快速流相对降水的响应曲线表现为此消彼长的动态平衡。各子流域水源涵养趋于饱和的关键月降水阈值为700-1100mm,并且降水超阈值频率与历史洪水频次显著正相关,表明区域月降水超阈值频次对衡量洪水发生风险有警示作用。研究所得区域降水阈值及超阈值频率可为洪水风险评估提供新的视角和科学支撑。

摘要:为明晰热融滑塌导致高寒草地土壤有机碳(SOC)和总氮(TN)的损失特征,探究青藏高原热融滑塌过程中高寒草地土壤碳氮变化驱动机制,基于青藏高原24项有关高寒草地热融滑塌的研究,对不同地貌、植被覆盖状态、时期和生态系统类型的热融滑塌下高寒草地的植物生物量、土壤理化性质、微生物属性以及碳氮通量等指标进行meta分析。结果表明:整体上热融滑塌显著降低了高寒草地SOC(减少24.82%)和TN(减少18.78%)。不同地貌和生态系统类型之间滑塌后SOC的损失效应差异显著,而土壤TN在不同地貌、植被覆盖状态、时期和生态系统类型下的变化并未表现出显著差异。进一步分析发现热融滑塌后沉降地貌的SOC损失效应显著高于滑塌地貌,而在不同生态系统类型中,高寒湿草甸因为独特的水分环境,SOC损失最为显著。土壤SOC的损失主要通过改变可溶性有机碳的横向运输以及增强SOC的分解实现,而TN的损失则主要是因为滑塌改善了土壤氧气条件,加强了硝化作用,增加了易淋溶的硝态氮。因此,热融滑塌对高寒草地SOC和TN的影响途径可能因条件不同存在异质性,考虑不同条件能够提高热融滑塌发生后碳氮损失的预测准确性。本研究为理解热融滑塌对高寒草地土壤碳氮循环的影响提供了重要的理论支撑。

摘要:植物氮水资源利用效率是连接植物光合和资源供给的关键纽带,二者互相作用共同影响植物的生长和对环境的适应策略。目前,在资源受限区域,植物氮水资源利用效率间关系是否随植物短期和长期响应环境变化而调整尚不明确。按植被覆盖度将毛乌素沙地沙丘分为4个阶段(半固定沙丘D1、固定沙丘D2、土壤结皮固定沙丘D3和草本植物固定沙丘D4),以典型沙生植物黑沙蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,通过测定叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(E)、碳含量、氮含量和稳定碳同位素(δ¹³C)等指标,以期探明沙丘不同固定阶段黑沙蒿短期与长期氮利用效率和水分利用效率的变化规律及其关系。结果表明:(1)随沙丘的逐渐固定,黑沙蒿短期水分利用效率(WUE_i)与长期水分利用效率(WUE_s)总体呈增大趋势,其中,WUE_i先下降后上升,D2阶段最小,D4阶段显著大于其他阶段(P ＜0.05)。WUE_s在D3阶段最高,显著大于D1和D2阶段,在D4阶段略有下降但无显著差异(P ＜0.05)。(2)黑沙蒿短期氮利用效率(NUE_i)在D1、D4阶段显著高于另外两个阶段,但长期氮利用效率(NUE_s)在各阶段保持较高水平且无显著差异(P ＞0.05)。(3)综合4个固沙阶段,黑沙蒿短期与长期的氮利用效率与水分利用效率间均呈显著正相关(P ＜0.05)。研究表明,受水分和氮素限制,黑沙蒿短期和长期的氮利用效率和水分利用效率间关系一致,均采用显著正相关的协同变化策略来适应环境。研究结果可为深入理解沙生植物的生态适应策略和该区域植被的恢复保护提供数据基础。

摘要:高寒草地在维护碳平衡和应对气候变化等方面具有重要作用,气候变化通过植被物候指标极大地影响了植被生长。目前,藏北高寒草地返青速率的研究较少。本研究返青速率为返青振幅与返青持续时间的比值,利用2001-2020年MOD 13Q1 NDVI数据推导计算出藏北高寒地区的返青速率长时间序列数据,采用Theil-Sen Median斜率估计和Mann-Kendall非参数检验法分析藏北高寒草地返青速率的时空特征和变化趋势,采用偏相关分析探讨高寒植被返青速率对气候变化的响应。研究发现:①2001-2020年藏北高寒草地的平均返青速率为0.002 NDVI/d,平均返青持续时间和返青振幅分别为63 d和0.137 NDVI,高寒草地平均返青速率以0.00001 NDVI d^-1 a^-1的速率减少。②返青速率的空间格局表现出高度的空间异质性,与返青振幅的空间分布具有一致性,返青速率的时间变化趋势表明,高寒荒漠是正向变快趋势,其余高寒草地类型均表现出负向变慢趋势。③研究区域内,返青期期间降水与78.2%区域的返青速率呈现正相关关系(25.8％区域具有显著性),温度与47.4%区域的返青速率之间存在正相关性(11.3%区域具有显著性)。通过返青速率这一物候指标去探究气候变化背景下的藏北高寒草地对气候变化的响应有助于更加系统全面地了解藏北高寒草地物候变化趋势,对藏北高原草地生态系统管理具有重要的实践意义。

摘要:森林土壤有机碳(SOC)储量巨大,其较小的波动可能显著影响大气二氧化碳浓度及全球气候。越来越多的证据表明,微生物残体碳对SOC累积起着重要作用,但其在喀斯特和非喀斯特森林土壤中的驱动机制仍不明确。以桂西北喀斯特森林与邻近非喀斯特森林为研究对象,利用生物标志物,即氨基糖,分析了0-10 cm、10-20 cm与20-40 cm土层的微生物残体碳含量及其对SOC累积的贡献。结果表明,土壤细菌残体碳、真菌残体碳和总微生物残体碳含量总体上均表现为喀斯特森林高于非喀斯特森林,且随土层深度增加显著下降。在0-10 cm土层和10-20 cm土层中,细菌残体碳、真菌残体碳、以及总微生物残体碳对SOC的贡献在二类森林之间无显著差异;在0-10 cm土层中喀斯特森林细菌残体碳对SOC的贡献为4.45%,真菌残体碳为24.13%,总微生物残体碳为30.73%;非喀斯特森林中分别为2.95%、15.26%和19.72%;在10-20 cm土层中喀斯特森林细菌残体碳对SOC的贡献为4.28%,真菌残体碳为23.43%,总微生物残体碳为29.16%;非喀斯特森林中分别为5.72%、20.46%和27.96%;但在20-40 cm土层,喀斯特森林真菌残体碳对SOC的贡献显著高于非喀斯特森林。土壤总微生物残体碳、细菌残体碳、真菌残体碳含量与SOC、颗粒态有机碳、矿物结合态有机碳、微生物生物量碳、总氮、总微生物磷脂脂肪酸丰度、交换性钙和镁均呈显著正相关。微生物生物量碳(MBC)是喀斯特森林中细菌残体碳累积的主控因子,解释了59%的变异,而非喀斯特森林中MBC解释了56%的变异(P<0.05)。交换性钙离子是喀斯特森林中真菌残体碳累积的主控因子,解释了58%的变异,而非喀斯特森林中交换性钙离子解释了52%的变异(P<0.05)。在喀斯特森林中,交换性钙离子通过阳离子桥联效应促进微生物残体与黏土矿物的结合,形成了更稳定的有机-矿质复合体,从而显著增强了真菌残体碳的累积(P<0.05)。土壤微生物生物量碳和交换性钙是导致细菌和真菌残体碳在喀斯特与非喀斯特森林之间显著差异的关键因素。综上,研究揭示了钙与微生物的协同作用促进喀斯特森林土壤微生物残体碳累积,为理解喀斯特森林土壤碳累积机制提供了依据。

摘要:高树种多样性往往伴随更高的土壤碳含量,但其背后的驱动机制尚未完全阐明。例如,树种多样性如何通过调控土壤理化性质(如养分有效性和孔隙结构)来影响土壤有机碳积累,仍缺乏系统认知。为了揭示暖温带典型落叶阔叶天然林土壤有机碳及土壤理化性质与树种多样性之间的关系。选取宝天曼不同树种多样性的锐齿槲栎(Quercus aliena var. acuteserrata)天然次生林,测定分析土壤0-10,10-20,20-40,40-60 cm不同深度的总有机碳、总氮、总磷、有效氮、有效磷、氨态氮、硝态氮、土壤pH等土壤化学性质、生态化学计量特征及土壤容重、毛管孔隙度、田间持水量、土壤总孔隙度、饱和含水量、非毛管孔隙度等土壤物理性质。采用方差分析、主成分分析和结构方程模型等探究研究区不同树种多样性下土壤有机碳含量差异及其与土壤因子之间的关系。结果表明:1)相比于低树种多样性林分,高树种多样性林分显著提升了表层土壤有机碳含量(0-10、10-20 cm土层分别增加了54.3%和40.3%),但20 cm以下的土壤无显著差异。同时,高树种多样性使0-10 cm土层容重显著降低11.2%,毛管孔隙度显著增加10.9%,而其他土壤物理性质未发生显著变化。此外,高树种多样性林分显著提升了0-60 cm各土层全氮和全磷含量,导致养分化学计量比降低,但10-20 cm和20-40 cm土层pH值显著下降。2)宝天曼锐齿槲栎林土壤有机碳含量与土壤理化性质存在密切联系。其中土壤有效氮对土壤有机碳的影响最大,其次是土壤总氮、毛管孔隙度、饱和含水量和有效磷。3)树种多样性通过降低土壤pH值,增加土壤硝态氮、有效氮和有效磷等养分的含量,间接增加土壤有机碳。高树种多样性对土壤养分有效性的提升,是暖温带天然林土壤有机碳增加的主要原因,本研究加深了树种多样性提高森林土壤有机碳机制的认知。

摘要:昆虫多样性被广泛应用于生态修复评价中。为了解不同生态改善措施对昆虫多样性的影响,于2023年5-9月,利用马来氏网法和扫网法,对拉萨南山4种典型树种搭配下昆虫多样性进行调查。试验结果:1)此次调查共采集昆虫29576只,隶属于13目120科246种,其中未知种112种,优势科为摇蚊科和秆蝇科,占比分别为16.71%和11.89%;优势种为红头潜管秆蝇,占比11.6%。2)中国沙棘+油松+刺槐+祁连圆柏+北京杨(S1)昆虫个体数、类群数、多样性指数、丰富度指数和均匀度指数最高,与中国沙棘+油松+细叶红柳+云杉(S2)和江孜沙棘+油松+细叶红柳+白皮松(S3)存在显著差异(P<0.05)。江孜沙棘+油松+云杉+樟子松(S4)昆虫优势度最高,与其他三个树种搭配有显著差异(P<0.05)。3)四种树种搭配昆虫个体数和类群在7月和8月达到峰值,呈单峰趋势,受时间影响明显,且S4昆虫个体数随时间波动较大。4)非度量多维尺度分析(NMDS)显示不同树种搭配昆虫群落组成不重叠,进一步相似性分析(ANOSIM)表明组间差异显著(R＝0.963,P=0.001),结合Jacard和Sörensen指数指明S4昆虫群落组成与其他三种树种搭配相似性最低。5)冗余分析(RDA)结果表明,草本均匀度和丰富度显著影响昆虫类群数和个体数(P<0.05)。拉萨南山生态林处于建立初期,并未形成稳定的昆虫生态系统,昆虫群落抵抗外界的能力较差,四种树种搭配中S1昆虫群落较为稳定,S4最低,同时林下草本对生态林昆虫群落稳定性的影响不可忽视。

摘要:植被空间分异是地球多圈层耦合作用的结果。前人研究主要聚焦气候、地形与水文对植被的地带性控制,而岩石圈基底通过岩性-土壤界面产生的非地带性调控机制尚未系统揭示。选择植被空间变异强烈的宁夏罗山典型干旱区,基于遥感影像、地质图和野外实测数据,探究了地质地貌对植被格局的级联驱动效应。结果表明,NDVI空间分异呈现环状结构,高值区与放射状水系的裂点分布吻合,说明未遭受溯源侵蚀的山体核心区通过水土保持维系高盖度植被(NDVI>0.6)。岩性通过调控土壤养分和含水量主导植被空间分异:米钵山组(Omb)风化区因高保水保肥性发育山顶草甸草原和森林(NDVI>0.6);东部冲洪积物(Qp^3pl)高养分低保水性,主要分布荒漠和荒漠草原(NDVI<0.4);西部马兰黄土(Q_m)则以保水优势弥补低养分缺陷,支撑典型草原和荒漠草原(0.2

摘要:生物土壤结皮作为荒漠生态系统的重要组成部分,对碳氮循环发挥着至关重要的作用。生物土壤结皮能通过影响颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC),有效调控土壤有机碳(SOC)的固存与周转过程。目前关于生物土壤结皮POC和MAOC含量的研究主要集中于土壤表层,为探究不同类型生物土壤结皮覆盖下POC和MAOC含量的垂直变化特征及其影响因素,以古尔班通古特沙漠的藻和藓类结皮为研究对象,以裸沙为对照,测定结皮层及结皮下(0-2、2-5、5-10、10-20、20-30、30-50、50-70 cm及70-100 cm)土层的SOC、POC和MAOC含量,结合土壤理化性质数据,进行相关分析。结果表明:(1)藻和藓类结皮SOC、POC及MAOC含量随土层深度的增加而降低,其中,藻和藓类的POC含量由结皮层3.24 g/kg和6.04 g/kg降至70-100 cm土层的1.93 g/kg和2.11 g/kg;(2)生物土壤结皮覆盖显著增加了0-5 cm土层SOC、POC及MAOC含量,其对MAOC含量的影响高于POC,其中藓类结皮使得0-2 cm和2-5 cm土层MAOC含量分别增加了177.4%和165.62%。然而,藻和藓类结皮SOC、POC及MAOC含量仅在结皮层之间差异显著,在其他土层间无显著差异;(3)相较于裸沙,藻和藓类结皮的覆盖显著提高了0-30 cm土层SOC的稳定性,且随着土层深度的增加,其SOC稳定性降低,裸沙则呈波动变化;(4)相关性分析表明,SOC组分含量主要受土壤养分影响,其中土壤氮和磷与生物土壤结皮POC和MAOC含量呈显著正相关关系;此外,土壤pH与其则呈显著负相关关系。明确了不同类型生物土壤结皮SOC及其组分含量的垂直分布格局和影响因素,揭示了生物土壤结皮在荒漠生态系统碳循环中的关键作用,为深入理解荒漠生态系统的碳动态提供了重要依据。

摘要:为探究人工纯林内乔木与林下灌木的水分利用和生态位特征,于2023年6-10月和2024年5-9月,以人工林乔木刺槐(Robinia pseudoacacia)、栾树(Koelreuteria paniculata)和侧柏(Platycladus orientalis)及林下灌木荆条(Vitex negundo)为研究对象,利用氢氧稳定同位素技术和MixSIAR模型,分析其水分来源,并采用Levine指数和Levins重叠指数计算其生态位特征。结果表明:(1)旱季初期(5-6月),刺槐主要依赖地下水,栾树主要利用60-80 cm土壤水和地下水,侧柏主要利用0-40 cm浅层土壤水。雨季(7-8月),3种乔木均转向0-40 cm浅层土壤水。至旱季末期(9-10月),刺槐和栾树主要利用40-80 cm深层土壤水,侧柏则持续利用0-40 cm浅层土壤水。各林分荆条在旱季主要吸收0-40 cm浅层土壤水,雨季主要吸收0-20 cm土壤水。(2)旱季初期,侧柏与林下灌木的水分生态位重叠度较高,其存在水资源竞争。雨季刺槐、栾树和侧柏与林下荆条间的水分生态位重叠度较高,但土壤水分充足,利于水分吸收。综上,乔木通过动态调整水分吸收深度(地下水或深层水)适应季节性干旱,林下灌木则依赖浅层土壤水,两者时空分异减少了土壤水分竞争,其不仅可以增强生态系统稳定性,还可以为植被修复和管理提供理论指导。

摘要:生态位组装与扩散组装理论是解释生物群落组装的重要理论。解析确定性和随机性过程的相对重要性对于这两大理论的整合十分关键,但其随环境梯度的变化规律尚缺乏研究。为了揭示高程梯度下确定性、随机性过程在群落组装中的作用,于烟台月亮湾岩质海岸潮间带对三个高程的不同潮带进行群落样方调查,通过分析不同高程的群落物种组成、物种丰富度及表征确定性和随机性过程相对重要性的Raup-Crick指标,发现:高潮带仅有甲壳类的日本笠藤壶、白脊管藤壶和腹足纲短滨螺;中潮带以团聚牡蛎、背小节贝等软体动物为主,并开始出现环节动物、节肢动物与藻类这些生物类群;低潮带除常见团聚牡蛎外,还大量分布着凹顶藻与石莼等藻类。物种丰富度随高程降低而增加。确定性过程在三个潮带群落组装中均占主导,但低潮带中随机性过程的相对重要性显著增加。确定性和随机型过程的相对重要性随高程梯度的变化可能与干燥胁迫和人为干扰有关。研究揭示了确定性、随机性过程在岩质海岸潮间带生物群落组装中的相对重要性随高程梯度的变化规律,从环境梯度视角为生态位组装和扩散组装理论的整合发展提供了新依据。

摘要:桫椤Alsophila spinulosa作为国家二级重点保护野生植物,研究其林下草本植物的生态位和种间联结,对于揭示其生境质量具有重要意义。以分布于重庆市涪陵区桫椤群落草本层主要植物为研究对象,基于野外调查数据,将桫椤生境划分总体区域、边缘区域和核心区域三部分,通过Levins和Shannon生态位宽度指数、Levins生态位重叠指数、方差比率法、卡方检验、Pearson相关检验和Spearman秩相关检验等方法,对各区域物种生态位及种间联结进行分析。研究结果表明:(1)桫椤群落草本层的优势种例如赤车、淡竹叶和舞花姜在生态位上具有明显优势,能够利用多样化的环境资源,生态适应能力强,对群落结构影响显著;(2)总体区域中,各物种之间的生态位重叠程度较小,草本层优势种群间的分化程度较高。边缘区域中,物种间总体呈现显著负联结,群落结构处于动态变化中,物种间关系复杂且波动较大。核心区域总体上随机过程占主导,群落总体处于动态平衡;(3)虽然总体区域种间关系趋于稳定,但是各物种在资源利用方式和生存策略上存在显著差异。桫椤生境的边缘效应明显,需设立一定宽度的缓冲区,减少外部干扰,以增加对桫椤的保护效果。

摘要:刈割是高原鼠兔干扰高寒草地的重要方式之一,通过抑制高大直立植物生长、促进低矮植物生长而影响植物群落内的种间关系。采用大尺度设置样地、配对取样方法,分析了刈割对主要植物种群生态位特征的影响。结果表明:高原鼠兔刈割后部分原有植物会退出群落,并出现部分原来群落没有的物种。高原鼠兔刈割后生态位宽度增加和减少的植物种群分别占所有调查植物种群的52.2%和47.8%,生态位重叠度增加、减少和不变的物种组合分别占所有调查物种组合的48.6%、51.0%和0.4%,生态响应速率增加和减少的植物种群分别占所有调查植物种群的39.1%和60.9%,生态属性改变和未改变的植物种群分别占所有调查植物种群的13.0%和87.0%。高原鼠兔刈割改变了植物群落内种群的资源获取能力,为全面阐明高原鼠兔干扰调控高寒草甸植物群落演替提供了基础信息。

摘要:卫星追踪及遥感技术是目前鸟类栖息地关系研究的重要手段。通过对群居鸟类有限个体的卫星追踪,可以获得它们不同时期栖息地范围,结合遥感技术及多源数据,可进一步对特定物种栖息地选择、栖息地特征分析进行相关研究。通过卫星追踪定位技术,获取5只反嘴鹬2022年11月至2023年3月的追踪数据,在此基础上,计算其家域面积后缓冲获取越冬范围。结合卫星遥感影像及多源数据,对反嘴鹬越冬期生境选择及生境特征进行分析,并对湿地水鸟生境保护提出建议。结果表明:反嘴鹬在越冬生境的选择上具有显著的偏好性,主要偏好地形平坦或微坡且植被覆盖度较低的沼泽滩涂、水田及内陆水体(养殖鱼塘、虾池和水库)等区域。这一选择模式反映了反嘴鹬对越冬生境的特殊需求,揭示了其对食物资源可获得性、栖息地安全性以及能量消耗最小化的综合考量。为了保护越冬期水鸟生境,需要采取综合管理策略,协调养殖业、农业和湿地修复的不同需求,最大程度减少人类活动对水鸟栖息地的影响。研究结果可为发现反嘴鹬潜在越冬生境及越冬生态研究、水鸟生境保存与修复提供科学参考,具有较强的现实意义。

摘要:全球气候变暖背景下,辽东湾海冰冰期缩短与破碎化程度加剧,严重威胁濒危旗舰物种斑海豹(Phoca largha)繁育生境。研究基于辽东湾环境特征及斑海豹繁育条件,构建集成生境破碎化指数、生境厚度适宜性指数与连续结冰时间指数的多维生境适宜性评价体系,结合小波分析与空间自相关方法,系统评估2012-2023年间斑海豹繁育期生境质量的时空变化特征及其生态驱动机制。结果表明:(1)生境破碎化指数多年日均值呈现先减后增的变化趋势,厚度适宜性指数多年均值与其相反;36d时间尺度下生境破碎化的转换期与斑海豹幼崽约25d哺乳期高度契合,揭示了海冰结构变化与繁育生态行为之间存在耦合关系;(2)连续结冰时间指数均值范围为1.18-6.11,随冰期缩短持续下降,空间聚集区向东北繁殖核心区域收缩,反映冰期稳定窗口趋短,可能提高幼崽早期暴露风险;(3)生境适宜性综合指数年际波动显著,整体呈下降趋势;(4)海表面温度(SST)为影响生境破碎化与厚度适宜性的关键气象因子,二者在盛冰期的相关系数分别为0.445和-0.466。研究首次量化了辽东湾斑海豹繁育期生境的多维变化特征及其生态响应机制,为种群保护与生境管理提供科学依据。建议构建覆盖大连斑海豹保护区与辽东湾繁殖核心区的生态连通性保护网络,强化区域生态耦合功能,推进基于软连通性的动态保护机制,并加强关键繁殖区的巡护与人类活动管控。

摘要:汛期扰动是河流生态系统中的重要驱动力之一,但其对浮游真核微生物群落构建机制的具体影响尚不明确。以河南省西南部南阳市的老鹳河为例,通过对四个时期的连续采样及高通量测序分析,研究了汛期扰动下浮游真核微生物群落的时序变化及构建机制。研究结果表明,汛期扰动通过改变水文条件和水体理化环境,导致群落构建机制出现阶段性变化:在扰动后期,随机过程主导群落构建(NST值显著升高),随之环境过滤作用逐渐增强,推动群落向确定性过程转变。不同丰度的类群表现出不同的响应策略:优势类群通过稳定的环境响应(环境解释度达到70%)维持其群落地位,特别是在电导率和硝氮变化下表现出持续的选择效应;条件稀有类群(CRT)对营养盐的变化极为敏感,展现出潜在的环境指示作用;绝对稀有类群(ART)则表现出高度随机性(NST值可达100%)及未解释的变异(高达90%)。首次揭示了汛期扰动下河流微生物群落构建的阶段性变化特征,为理解河流生态系统对水文扰动的响应机制提供了新的视角。

摘要: