摘要:

摘要:探究农业碳排放空间关联的网络结构及碳平衡分区,对推进农业绿色发展和“双碳”目标实现具有重要意义。选取2007-2022年中国31个省份作为研究对象,采用社会网络分析和模体分析法,探究省域农业碳排放的“流向-点-板块-模体”多维特征,并引入碳生态承载系数进行碳平衡分区,进而提出差异化的减排策略。研究表明:(1)农业碳排放量整体呈现“缓慢减速、急速增长、稳定减速”的波动变化趋势,而碳平衡能力增幅微弱,且存在明显的空间异质性。(2)农业碳排放的空间关联网络呈现出明显的复杂网络结构,并存在“各司其责”的四大板块,其空间分布具有明显的区域化“俱乐部”特征,且网络中各省份间存在“传递三角形”的微观连通模式。(3)各省份可划分为农业碳汇积聚区、农业碳汇平衡区、核心-联动农业碳排区、核心-孤岛农业碳排区、分散-孤岛农业碳排区、一般-联动农业碳排区和一般-孤岛农业碳排区共7个碳平衡功能区,并识别出12个关键省份,同时根据分区特征提出差异化的农业碳减排策略。研究结果为构建区域协同减排机制与促进农业高质量发展提供一定参考。

摘要:高密度城市片区是城市人口最密集、物质空间形态最集中的区域,其碳中和规划对于实现区域低碳发展目标至关重要。选取香港明日大屿人工岛为案例,从“需求侧-供给侧-碳汇”三维协同视角出发,提出了节能绿建、绿色交通、资源节约、生态增汇、转废为能和清洁能源六个减排策略。通过构建四种由易到难、由基础到深化的减排情景,预测不同情景下建筑、交通、居民生活和能源四大部门的碳排放量及植被碳汇吸收量,并分析各部门的减排效果。结果表明,建筑部门是高密度城区碳排放最多的部门,其中公共建筑碳排放量远高于居住建筑,交通部门碳排放量次之。相较于基准情景,建筑部门、交通部门、居民生活、碳汇以及能源部门的减排贡献分别为25.3%、29.4%、8.3%、4.2%和14.7%。因此,本研究建议:首先,从需求侧入手,采取提高能效、电气化率和资源利用效率等策略,减少能源需求;其次,通过增加绿化面积和提升固碳效率等手段实现增加碳汇;最后,从供给侧出发,采用风能、光伏等可再生能源,并结合碳捕集、利用与封存技术,推进清洁能源供给。这一综合策略为高密度城市片区实现碳中和提供了一条可行路径。

摘要:以碳中和目标为导向测度及模拟土地利用空间冲突,有助于构建区域绿色低碳国土空间格局,实现土地资源的可持续利用。以湖南省境内湘江流域为例,基于1990-2020年土地利用分类数据,运用景观生态风险评价方法,从土地复杂性、土地脆弱性和土地稳定性三个维度构建土地利用空间冲突测度模型,在网格尺度上分析流域内土地利用空间冲突的时空演变特征。借助新兴的斑块生成土地利用模拟模型(PLUS),并构建碳中和指数,探讨不同情景下2030年湘江流域的空间冲突特征及碳中和水平。结果表明:(1)湘江流域土地利用结构变化显著,林地占比最大,建设用地扩张151.37%。PLUS模拟结果显示,湘江流域在自然发展情景下建设用地占比增加0.41%,低碳发展情景下的不同地类的面积变化更加合理。(2)1990-2020年湘江流域的土地利用空间冲突平均值呈先下降后上升趋势,从0.56降至0.51后回升到0.52,整体维持在相对可控等级。(3)2030年自然发展、耕地优先、生态优先和低碳发展情景的空间冲突平均值分别为0.506、0.523、0.507和0.505,城镇中心区域的冲突情况有所缓解。低碳发展情景的碳中和水平高值区占比21.56%,仅次于占比最高的生态优先情景(21.65%),该情景能够在兼顾碳平衡的同时最大程度缓解土地利用冲突。研究为湘江流域的可持续协调发展提供重要数据支持,对土地资源高效利用和生态安全具有重要意义。

摘要:粮食绿色全要素生产率的提升作为农业新质生产力的重要内容,科学探究高标准农田建设的粮食绿色生产效应,为发展农业新质生产力和粮食绿色生产转型提供参考。基于省级面板数据,运用双固定效应模型分析高标准农田建设对粮食绿色全要素生产率的影响及作用机制。研究发现:(1)高标准农田建设对粮食绿色生产具有显著的促进效应,经过一系列稳健性检验后这种作用依然存在。(2)异质性分析发现,高标准农田建设对粮食主产区、经济较发达地区、农业生产条件较好地区粮食生产绿色转型的作用更大。(3)机制分析表明,高标准农田建设能够通过提高农地经营规模、调整农业种植结构和改善农业要素质量来提升粮食绿色全要素生产率。(4)门槛效应发现,高标准农田建设的粮食绿色生产效应随着建设费用增加呈现边际递减的非线性特性,门槛前的提升效应要明显大于门槛后。因地制宜探索高标准农田建设模式,推动适度规模经营和提升粮食专业化生产能力,从而促进以粮食绿色全要素生产率为代表的农业新质生产力不断跃升。

摘要:城市居民用能方式碳效应空间识别与强度分异机制探析是居民生活低碳转型研究的重要内容,对推进人与自然和谐共生的现代化建设具有重要意义。然而,精细尺度居民碳效应评估相对薄弱,居民用能方式碳排放的非线性作用机制还不清楚。因而,研究采用夜间灯光、互联网地图服务、手机信令等多源数据,利用随机森林模型,以郑州市为例,揭示居民用电碳排放的空间异质性特征,探讨建成环境、气候要素与社会经济因子作用下居民用电碳排放的非线性作用规律。结果发现:(1)郑州市主城区居民人均生活用电碳排放为2.07t,空间分布呈中心城区低、外围城区高的特征。碳排放总量的空间分布格局相反,表现出中心城区高、外围城区低的特征。(2)建成环境、气候要素与社会经济对居民用电碳排放变化的贡献依次减弱,贡献度分别为50.07%、26.17%、23.75%。其中,当零售商业设施、基础教育设施密度分别在0-2000个/km²和0-100个/km²范围时,建成环境多样性提高显著增加居民用电碳排放。而当绿地率在0-0.25时,城市绿地对于居民用电碳排放的影响先促进后抑制。(3)居民用电碳排放的影响因素存在显著的空间异质性。地表温度是二环及其以内居民用电碳排放变化的最重要贡献者。建筑高度是三环及以外居民用电碳排放变化的最重要贡献者,两者呈现正向非线性作用关系。研究结果提高了对城市精细尺度居民用电碳排放的空间认知,揭示了建成环境、气候要素与社会经济因子协同下居民用电碳排放分异特征,为低碳城市、气候韧性城市建设提供科学依据。

摘要:在气候变暖和城市高密度建设与存量发展的背景下,如何建设低碳绿色空间成为城市生态可持续发展与生物多样性增加的关键。旨在探索从宏观-中观-微观尺度共同构建城市绿色空间低碳景观提质增效的多元途径。基于西安地区不同土地利用类型下的碳储量分布情况,根据景观格局指数从绿地形态上分析了4种城市街区绿地空间格局的固碳能力:多核心辐射型＞散点分布型&廊道穿越型＞单核心辐射型。在此基础上量化计算4类街区绿地产生的生物多样性、固碳释氧、气候调节等生态系统服务价值:多核心辐射型最高为2483.24万元,散点分布型最低为1593.9万元,绿地面积是影响其价值的关键因素。基于生物多样性提出从设计全生命周期和绿地结构上提升街区绿地碳汇效益,以白马河公园为例,提出提质增效与减排途径,结合功能需求划分碳汇单元,筛选出以乔灌草为主要植物配置结构的高固碳群落样方,并提出多样化的高固碳树种组构方式,以指导具体低碳景观实践及实现绿地景观碳中和。

摘要:随着气候变化和人类活动影响的加剧,生态系统服务退化、生态系统栖息地破碎化的问题突出,阐明国家公园生态系统服务的时空演变特征及其交互作用机制,对维护生态系统的原真性与完整性、制定适应性管理策略具有重要意义。研究以中国三江源、大熊猫、东北虎豹、海南热带雨林和武夷山五个国家公园为研究对象,基于InVEST模型、CASA模型以及评价指标体系分析法评估了2000-2023年间水源涵养、碳储量、土壤保持及生境质量四种典型生态系统服务的时空格局,综合运用Pearson相关系数、地理探测器、时空地理加权回归及随机森林等方法揭示了自然与人为因素对生态系统服务空间分异的主导驱动作用及其交互效应。研究结果表明:(1)2000-2023年,国家公园生态系统服务变化趋势呈现区域差异性,三江源、大熊猫和东北虎豹国家公园的综合服务水平总体保持稳定或呈小幅增长,而海南热带雨林和武夷山国家公园的部分生态服务出现局部退化。(2)土地利用和降水是驱动五大国家公园生态系统服务空间格局变化的主导因素。(3)五个国家公园的生态系统服务主要受到经济发展、土地利用以及温度和降水之间的强非线性交互作用影响,自然因素与人为因素共同主导着生态系统服务的空间分异。研究从自然-人为耦合的视角揭示了国家公园生态系统服务的驱动机制,可为差异化、精细化的保护与管理策略的制定提供科学依据。

摘要:新冠疫情的重要防控措施之一是社交隔离。城市绿地作为天然屏障助力局部微气候调节和空气流通,减少病毒在空气中的停留时长,降低疫情传播风险。同时提供人群活动的绿地暴露空间,锻炼身体、缓解压力。这一现象凸显了城市绿地作为隔离设施对预防传染病、减轻健康暴露风险的重要价值。作为多学科交叉的核心议题,研究城市绿地暴露对人群健康效益影响具有重要意义。既有综述缺乏从生态系统服务维度反映城市绿地暴露特征的健康影响要素,为了系统认识与之关联的要素,基于感官暴露特征,从减少机体伤害、恢复机体能力、鼓励个体行为阐述绿地暴露与健康效应的关系,并通过耦合生态系统服务与人群健康的内涵搭建“暴露-感官-功能-健康效应”的城市绿地生态系统服务健康影响路径,进而从时间、空间和质量三方面梳理生态系统服务健康影响要素及其影响特征。综述发现,城市绿地暴露的健康影响研究已不再局限于社区绿地,开始关注农牧林等生产生态用地中的生物多样性对人群健康的效益,生态系统服务功能在二者关系中提供了多种可测度的评估指标,但还缺乏实践融合应用。研究建议未来在进一步深化绿地暴露不确定性、多点时刻健康影响阈值效应、补偿暴露要素和时间序列研究的同时,完善面向人群健康的绿地暴露生态“处方”实践手段。

摘要:生态安全格局识别与优化在保护生物多样性和保障生态系统服务中发挥着重要作用。当前生态安全格局研究多集中于现状分析,关于未来发展对生态系统服务的潜在影响考量不足。为此,提出一种耦合生态系统服务、生态脆弱性和多情景模拟的生态安全格局识别与优化方法,以塔里木河流域为例,评价碳储存、水源涵养、土壤保持、防风固沙4种生态系统服务并结合景观连通性识别生态源地,基于“敏感-恢复-压力”模型评价生态脆弱性,运用电路理论提取生态廊道与关键节点,耦合土地利用多情景模拟识别生态修复区。结果表明:(1)塔里木河流域处于低生态安全地带,区域内水资源短缺和沙漠化严重。(2)塔里木河流域共识别22个生态源地,面积69622.24 km²,以及43条生态廊道,长度6579.76 km。源地呈现南部分散,北部密集的格局,且南、北源地间连通性较差。(3)识别优先保护区582个,优先修复区237个,优化后整体连通性提高,形成“两屏、一环、多片区”的生态安全格局优化布局方案,明确生态功能分区。研究可为塔里木河流域生态安全格局构建与优化提供依据。

摘要:政策是顶层设计者协调生态与社会发展关系的关键手段。通过对2013-2023年京津冀政府政策文件进行政策强度评分与文本分析,并以2013-2023年中国土地利用数据为基础对京津冀地区碳储量、生境质量以及生态系统服务价值进行测度,采用PLS-SEM结构模型评估政策对生态系统功能变化的影响路径和影响效果。研究发现:研究期内京津冀地区政策力度呈现出先上升后下降的趋势,并在2021年达到研究期内最大政策强度,得分为419分;2013年总碳储量为2305.88Tg,2023年总碳储量达到2316.66Tg,呈现出持续增加的趋势;生境质量均值呈波动下降趋势,空间分布特征呈现出由西北向四周逐渐降低的态势,生境退化指数呈波动上升趋势,空间分布格局则表现出东南高、北部低的态势;2013年与2023年生态系统服务价值量分别为4014.80亿元与5412.75亿元,总体呈现上升趋势;PLS-SEM模型表明政策实施对研究区生态系统变化产生了显著影响。

摘要:中国城市群作为国家新型城镇化与经济发展的战略载体,正面临城市用地扩张与生态保护的协同治理挑战。通过探究多情景模拟下中国19个城市群城市用地扩张的时空特征与模式,旨在揭示其生态影响、提出生态保护策略并优化扩张路径,为城市规划与可持续发展提供科学支撑。以往鲜有研究揭示多情景模拟下中国19个城市群城市用地扩张差异性特征,这一研究不足限制了针对不同城市群特征制定精细化城市发展政策的能力。因此研究基于多源数据,运用PLUS模型和景观格局指数等方法,揭示了2000-2030年中国19个城市群城市用地多情景时空变化特征及其扩张模式。研究结果如下:(1)城市用地面积占比由2000年1.27%增至2020年3.20%,其中耕地转入贡献率达65.3%,2030年城镇发展情景下城市用地面积最大为1.70×10⁵ km²,较2020年增长4.3倍;(2)景观格局呈现显著异质性,2000-2020年,中国城市群城市用地面积增加、破碎度增大、景观形状趋于复杂、平均规模逐渐变小,2030年城镇发展情景下,城市用地面积扩张更加剧烈,其聚集度及复杂程度均增加。核心城市表现为大规模、快速扩张,空间形态复杂,生态保护情景下仍保持较高的平均斑块面积,次核心城市扩张规模相对较小,但斑块密度和聚集度较高,反映出适中的扩张态势,而其他等级城市扩张规模小、速度慢,空间形态简单,用地扩张有限且分散;(3)扩张模式呈现“飞地-填充”的动态转换特征,2000-2010年,飞地式扩张广泛分布于哈长、辽中南、京津冀等城市群,填充式扩张则集中于东部沿海及部分内陆城市群,2010-2020年,飞地式扩张减少,填充式扩张增加,尤其在东部沿海及成渝、长江中游等城市群,核心城市以填充式扩张为主,次核心城市从蔓延-填充复合扩张逐渐向填充式主导过渡,其他等级城市也出现填充式扩张趋势,2030年,城镇发展、耕地保护和自然增长情景下,以蔓延式扩张为主;生态保护情景下,发生城市用地扩张的区域较少。城镇发展情景下核心城市以蔓延式扩张为主,次核心城市以蔓延-填充复合扩张。研究结果为城市群城镇健康发展、耕地资源可持续利用以及生态环境安全保障提供重要参考。

摘要:城市化快速发展对城市生态系统的稳定性产生了较大的负面影响,探究生态韧性的时空演变特征及其与城市化的交互效应,对实现城市可持续发展具有重要意义。以成渝城市群为例,从“抵抗力-适应力-恢复力”三个维度构建生态韧性评价框架,采用耦合协调模型测度城市化与生态韧性的交互效应,继而模拟2035年自然发展和耕地保护两种情景下的生态韧性空间分布。研究表明:(1)2010-2020年成渝城市群的生态韧性水平波动式下降,空间分布呈现中心-分散态势,高、低生态韧性水平区域呈现集聚特征。城市间生态韧性水平差异显著,且差距不断扩大。(2)不同类型城市化与生态韧性的交互效应差异显著,其中人口城市化、空间城市化和社会城市化与生态韧性存在权衡效应,经济城市化与生态韧性存在协同效应。(3)2035年,基于自然发展情景下土地利用扩张的城市群生态韧性水平高于基于耕地保护情景下土地利用扩张的城市群生态韧性水平,主要源于自然发展情景下的抵抗力水平明显高于耕地保护情景。

摘要:森林生态产品价值实现关系民生福祉,是实现乡村共同富裕目标至关重要的关键环节。基于2010-2022年长江流域与黄河流域的面板数据,刻画了森林生态产品价值实现与乡村共同富裕的时空分布,运用超效率SBM模型、固定效应模型、面板门槛模型、空间误差模型等,评价森林生态产品价值实现和乡村共同富裕水平,探讨森林生态产品价值实现对乡村共同富裕的影响及其异质性,并分析绿色金融与绿色技术创新的门槛作用。研究结果表明:(1)森林生态产品价值实现效率呈现“黄河流域高波动、长江经济带稳增长”的分异格局,乡村共同富裕水平则呈“东高西低”空间梯度特征。(2)森林生态产品价值实现能够促进乡村共同富裕水平提高,其效应在黄河流域更加突出;(3)森林生态产品价值实现效率对乡村共同富裕的影响具有门槛效应,在全域有基于绿色金融的双重门槛效应与基于绿色技术创新的单门槛效应;在长江经济带为基于绿色技术创新的双重门槛效应;在黄河流域为基于绿色金融的单门槛效应。(4)莫兰指数检验表明乡村共同富裕存在空间集聚特征,森林生态产品价值实现对乡村共同富裕的影响整体正向空间溢出,但空间距离较远的省份呈现负向空间溢出。

摘要:快速城市化和城市热岛效加剧了城市居民对降温服务的需求。城市绿地(UGS)作为重要的自然基础设施,在缓解热环境、降低热暴露方面发挥着关键作用。然而,高密度城市空间资源紧张,如何在有限的UGS资源下实现降温服务的高效供给与公平分配,亟需开展系统的供需匹配研究。构建了UGS降温服务供需匹配评价框架,并以福州市主城区为例,量化评估UGS降温服务供给效益、居民需求以及其供需匹配关系,识别不同圈层之间的梯度差异,并结合城市现状提出差异化的UGS优化策略。结果表明:(1)福州市主城区UGS平均降温距离为226.03m,平均降温强度为0.43℃;(2)整体呈现供不应求状态,降温服务赤字达2.77×10⁷人·℃;3)供需匹配关系呈现出从内环“高需-低供”向外环“高供-低需”的城乡梯度特征。研究为城市热环境治理与UGS资源优化配置提供了方法支持与决策参考。

摘要:公园绿地对提升城市居民幸福感,推动地区可持续发展起着关键性的作用。在生态公平的背景下,探究公园绿地供需水平情况及公平性问题意义重大。研究以成都市主城区为例,采用细粒度网格划分城市空间,基于城市居民出行意愿,结合多源数据、改进的三步移动搜索法、供需水平标准化衡量模型评价地区公园绿地供需水平,利用参数最优地理探测器模型和多尺度地理加权回归模型剖析公平性情况。研究发现:(1)成都市主城区公园绿地供需水平整体呈现出明显的“圈层结构”,一环内区域存在供给匮乏或不足问题,三环外区域处于供给饱和状态。(2)不同出行方式下供需水平存在差异,公共交通出行方式最优,步行出行方式供需水平呈现出点状集聚态势。(3)成都市主城区内各辖区供需水平存在差异,金牛区、成华区供需水平较高,青羊区供给匮乏或不足现象显著。(4)社会经济地位较低的群体普遍面临公园绿地供需不公平问题,但整体不公平性等级较低,住房价格是导致不公平性问题的主要原因。研究为公共服务设施公平性研究提供新的视角,并对地区实现公园绿地资源合理配置及规划布局提供了决策参考。

摘要:随着城市区域的不断扩大,城市热岛(UHI)连接形成区域热岛(RHI),城市绿地能在有限的城市内部空间降低地表温度。因此,为充分发挥城市绿地的降温作用,合理布局城市绿地内外部结构是绕不开的问题。使用遥感数据,以杭州湾城市群为研究对象,构建了植被覆盖度(FVC)、蒸腾速率(Ec)、绿地占比、乔木占比、草地占比、灌木占比,以及核心、孤岛、孔隙、边缘、环道、桥接、支线占比,共计13个绿地因子,表征城市绿地遮阳能力、蒸腾能力、绿地面积、树种结构和空间形态5方面特征。使用统计分析和随机森林算法,分析并评估绿地因子对RHI的消减作用,为城市绿地优化提供科学依据。研究结果表明:(1)13个绿地因子中,FVC和Ec是缓解RHI的关键绿地因子,其余表征绿地面积、树种结构和空间形态的绿地因子对RHI的影响和季节差异相对较小,其主要由绿地的核心区域面积对RHI产生影响。(2)关键绿地因子FVC和Ec对RHI的消减效应均存在拐点,且FVC具有季节差异,在春夏秋三季对RHI的消减效应显著,而冬季的消减效应减弱。(3)因此,在规划建设绿地内外部结构时,优先考虑增加植被的遮阳和蒸腾能力,其次考虑增加绿地核心区域面积,最后调整树种结构和空间形态。在选择植被时,推荐种植遮阳和蒸腾作用明显,季节差异较小的植被,以保证该绿地斑块在冬季的降温效果。综上,城市规划实践应“增绿”与“精绿”并重,构建生态功能导向、四季均衡的绿地系统。

摘要:历史街区是城市生态系统文化服务供给的重要场所,其保护和活化对塑造城市地域性特色与提升人民文化认同感具有重要意义。以漳州古城为例,从物理感知、心理认知及文化感悟三个维度构建了历史街区景感评价指标体系,基于熵值法明确了不同指标在景感评价中的权重,并通过景感满意度地图探究了不同人群(居民和游客)景感体验的空间特征是本研究的创新点。结果表明:公众对心理认知维度重要性评价最强,物理感知次之,而文化感悟的重要性最低,且居民对景感体验的三个维度的评价均高于游客。景感满意度在物理感知维度的空间分布特征显示,居民对生态环境品质高的区域较满意,游客对五感游玩体验丰富的区域较满意,二者的满意度低值区均位于灯光设置不足和高噪音区域;在心理认知维度,居民对人文生活气息充足的传统街道较满意,游客对保留有地域性历史建筑的区域具有较高的满意度,居民的满意度低值区位于文化活动较少的街区边缘地带,游客的满意度低值区位于商业化严重的街道空间;在文化感悟维度,居民和游客均对历史文化氛围浓厚的区域具有较高满意度,均对传统商业与历史文化氛围不足的区域产生较低的满意度。研究结果可为提升历史街区生态系统文化服务功能提供理论依据。

摘要:推进老旧社区改造是城市更新的重要任务,且在生态文明建设的背景下,老旧社区的更新改造越来越重视生态效益的优化。景感生态学理论强调从人体感官的整体感受出发,将多种感官运用到景观规划设计中,为更加全面和综合地提升社区环境舒适度体验提供新的思路和理论支撑。研究以厦门市深田社区为例,通过感官漫步探索视声热多维景感对社区环境舒适度的影响,并分析季节差异。结果表明:(1)视声热舒适度对总舒适度均具有显著影响,其中声舒适度的影响程度最大。不同季节舒适度的影响存在差异:春季视觉舒适度的影响程度最大,夏季视觉舒适度和声舒适度的影响程度更大,而冬季热舒适度和声舒适度的影响程度更大。(2)视觉感知要素对舒适度的影响主要体现在绿植和开放空间带来的积极影响;声感知要素对舒适度的影响主要体现在声音的响度和交通噪声带来的消极影响;在热感知要素中,温度是最主要的影响因素。研究为中国亚热带城市社区环境改善提供了有价值的指导信息。

摘要:转基因作物在带来显著经济效益的同时,其可能产生的环境安全问题也得到了越来越多的关注。为系统研究转基因抗虫作物种植对土壤生态系统的影响,采用16S rDNA扩增子全长测序技术,结合传统土壤理化分析方法,以转Cry1Ah基因抗虫玉米HGK60及其对照常规玉米郑58为研究对象,在严格控制田间试验条件的情况下,进行了为期3年的连续跟踪研究,全面分析转Cry1Ah基因抗虫玉米HGK60种植对根际土壤理化性质及细菌群落的影响。结果显示:(1)HGK60种植对根际土壤理化性质无显著影响(P＞0.05);(2)216个玉米根际土壤样品共注释到51门119目221科549属;(3)整体上,HGK60与郑58的根际土壤细菌群落组成在门、纲、科、属水平均无显著差异(P＞0.05),HGK60的种植对根际促生菌的相对丰度亦没有显著影响(P＞0.05),部分差异仅短暂出现并不具备可重复性;(4)Alpha与Beta多样性分析显示,整体上HGK60种植对根际土壤细菌群落结构无显著影响(P＞0.05);(5)不同生育期玉米根际土壤细菌群落变化显著。基于以上研究结果可以得出结论,转Cry1Ah基因抗虫玉米HGK60的种植对根际土壤理化性质、根际土壤细菌群落结构和多样性均无显著影响。研究通过长期定位试验获得了系统可靠的科学数据,为转基因作物的环境安全评价提供了有力的数据支撑,同时也为转基因作物商业化种植的安全性论证提供了重要参考,为进一步研究转基因作物长期种植对土壤微生物功能基因表达和生态功能的影响打下了基础。

摘要:植被组成是驱动森林生态系统土壤功能变化的重要因素。为了探明张广才岭不同林型的物种多样性与土壤胶结物质对于土壤团聚体稳定性的影响,以张广才岭3种典型林型(暗针叶林、云冷杉针阔混交林、山地杨桦林)为研究对象,对比分析不同林型土壤团聚体稳定性差异及其胶结物质含量变化,探明有机与无机胶结物质对团聚体稳定性的贡献,并运用偏最小二乘通径模型解析物种多样性通过有机无机胶结物质影响团聚体稳定性的内在机制。研究结果表明,(1)3种林型团聚体粒径范围主要集中在2-0.25mm,其中云冷杉针阔混交林的土壤团聚体稳定性显著高于其他两种林型(P<0.05)。(2)与暗针叶林相比,云冷杉针阔混交林和山地杨桦林的总有机碳分别提升57.1%和44.2%,总颗粒有机碳分别提升56.9%和48.4%,总矿物结合态有机碳分别提升66.3%和71.3%。暗针叶林中以上三种有机碳含量均显著低于其他两种林型(P<0.05);(3)络合态氧化铁表现为山地杨桦林>云冷杉针阔混交林>暗针叶林,而无定形态氧化铁和游离态氧化铁在各土层间无显著差异(P>0.05)。(4)偏最小二乘通径模型显示,物种多样性对氧化铁含量产生直接的极显著负效应(通径系数为-0.459,P≤0.001),对有机碳呈直接正作用,但未达显著水平(P>0.05)。土壤氧化铁对土壤有机碳产生显著的正作用(通径系数为0.349,P≤0.05),对团聚体稳定性产生正作用,但无显著性。土壤有机碳对土壤团聚体稳定性产生极显著正作用(通径系数为-0.693,P≤0.001)。综上,云冷杉混交林的土壤团聚体稳定性最高;有机胶结物质对土壤团聚体稳定性起直接调控作用,无机胶结物质则主要通过间接途径产生影响;不同林型对团聚体稳定性的影响主要通过土壤胶结物质的介导实现:林型变化直接作用于无机胶结物质,进而影响有机胶结物质的积累与转化过程,最终改变团聚体稳定性。上层植被通过介导氧化铁的形态,影响其与土壤有机碳的交互作用,从而实现对团聚体稳定性的间接调控。研究结果为阐明森林暗棕壤团聚体稳定性与胶结物质的耦合机制提供了理论依据。

摘要:研究干旱区固沙植被区土壤的理化性质、大气/土壤温度和土壤碳通量的变化特征,阐明土壤碳通量与水分、养分、温度等影响因子间的关系,对科学评估人工固沙植被恢复对荒漠生态系统碳收支变化的影响有重要意义。在古浪县八步沙林场选取柠条(Caragana korshinskii Kom.)、白榆(Ulmus pumila L.)、沙枣(Elaeagnus angustifolia L.)、花棒(Hedysarum scoparium Fisch. et Mey.)林地为研究对象,以裸沙地为对照,利用LI-8100土壤碳通量测量系统定点观测了不同固沙植被区的土壤碳通量、地表温度和5 cm深度的浅层地温,测定和分析了不同固沙植被区土壤的理化性质、大气/土壤温度和土壤碳通量的特征,采用回归分析阐明了土壤碳通量与水分、养分、温度等影响因子间的关系。结果表明:(1)各固沙植被区土壤碳通量日变化呈单峰曲线,峰值出现在12:00-14:00;季节变化特征表现为春季＞秋季＞夏季＞冬季,春季土壤碳通量与夏季、秋季、冬季差异显著(P＜0.05);(2)不同固沙植被区日均土壤碳通量均高于裸沙地,但夏季植被类型间差异不显著(P＞0.05);土壤CO₂年排放量介于543.92-881.30 g/m²;(3)土壤碳通量与浅层地温(5 cm)、地表温度、大气温度呈极显著正相关关系,土壤碳通量温度敏感性指数介于1.92-2.66,对浅层地温(5 cm)的变化最为敏感,浅层地温日变化滞后于大气温度和地表温度的日变化;(4)土壤有机质和浅层地温是影响土壤碳通量的主要因素,能够解释土壤碳通量变异的65.4%,而研究区表层0-10 cm土壤水分对土壤碳通量的影响不显著。研究表明,固沙植被通过改善土壤有机质和浅层地温促进土壤碳循环,利用植被重建改善土壤养分与水热条件,为提升荒漠土壤的碳贮存能力和潜力提供了途径,同时也为荒漠生态系统土壤碳封存研究提供了参考依据。

摘要:南方红壤丘陵区不同用材林下土壤侵蚀特征及其对有机碳(SOC)含量的影响与机制尚不明确。应用¹³⁷Cs示踪技术,以桂北低山丘陵区的杂木林、马尾松林和桉树林为研究对象,研究不同林型和坡位下土壤侵蚀特征及其对SOC含量的影响。结果表明,土壤侵蚀模数的范围为-3009.29-7472.95 t km^-2 a^-1,不同林型间表现为桉树林(4659.56 t km^-2 a^-1)＞马尾松(938.99 t km^-2 a^-1)＞杂木林(-1476.90 t km^-2 a^-1),不同坡位为上坡(3416.71 t km^-2 a^-1)＞中坡(621.80 t km^-2 a^-1)＞下坡(83.14 t km^-2 a^-1)。与背景值相比,3个林地的上坡位均发生了土壤侵蚀,下坡位均发生了土壤沉积,桉树人工林的土壤侵蚀量较大。SOC和粘粒含量分别在不同林型和坡位上具有一致的分布规律,其平均值在不同林型间表现为桉树林＜马尾松林＜杂木林,不同坡位间表现为上坡＜中坡＜下坡。土壤侵蚀模数与SOC、粘粒含量均呈显著负相关,与粉粒含量呈显著正相关。结构方程模型表明,土壤侵蚀通过降低土壤粘粒含量从而减小SOC含量。在土壤侵蚀最大的上坡位,应注意防风固土措施的选择,如营造混交林。加强对人工林林下凋落物的保留与林下植被的恢复措施,以减少土壤侵蚀和增加土壤碳固存,充分发挥人工林在水土保持中的作用。

摘要:研究不同坡向下乡土草土壤碳组分及其碳氮磷化学计量比特征的影响,对了解三江源区“黑土山”土壤碳的固定以及土壤有机碳稳定性有重要意义。以阴坡和阳坡2种地形上的栽培草地中8个乡土草为研究对象,测定了土壤颗粒有机质(POM)和矿物相关有机质(MAOM)两个组分质量比,及颗粒有机质和矿物相关有机质的土壤有机碳含量(SOC_POM、SOC_MAOM)、颗粒有机质和矿物相关有机质的土壤全磷含量(TP_POM、TP_MAOM)、颗粒有机质和矿物相关有机质的土壤全氮含量(TN_POM、TN_MAOM)和生态化学计量比。结果表明,8种乡土草的土壤碳组分质量比在不同坡向下MAOM要大于POM,SOC_POM的含量小于SOC_MAOM的含量,SOC_MAOM在阴坡上显著,阴坡 SOC_MAOM的含量高于阳坡,其中在不同坡向下溚草SOC_MAOM含量差异显著,青海草地早熟禾SOC_MAOM含量比SOC_POM更显著;TN_MAOM含量的变化范围要高于TN_POM,不同草种的TN_MAOM含量在阴阳坡显著性更好(P<0.001),其中,青海草地早熟禾的TN_POM和TN_MAOM在阴阳坡有显著差异;坡向对不同乡土草的TP_POM和TP_MAOM有显著影响,不同乡土草的TP_POM含量阴坡小于阳坡,不同乡土草的TP_MAOM阴坡大于阳坡;C ∶ N_MAOM的含量要比C ∶ N_POM高一些,其中4种乡土草的C、N和P化学计量在不同坡向差异显著。未来进一步探究草种和坡向对土壤碳稳定性的影响可能有助于预测土壤有机碳储量的变化,不仅有助于评估草地的退化程度,还能深入了解草地退化对土壤结构及碳固存的影响,为草地生态系统的可持续管理提供科学依据。

摘要:羽枝青藓(Brachythecium plumosum (Hedw.) Schimp.)是秦岭北麓石生苔藓结皮中分布广泛的优势藓种之一,辨析其人工培育恢复的影响因子,是开展石质边坡苔藓结皮生态修复的首要前提。研究依托室内培养箱试验,在赤玉土、火山岩、麦饭石和珍珠岩4种基质处理下,动态观测基质理化性质及羽枝青藓生长指标,探究基质类型对羽枝青藓生长发育的影响。结果表明:(1)培养箱环境可实现羽枝青藓的快速培育扩繁,培育32天时所有处理均形成稳定苔藓结皮,其中使用火山岩基质培育的羽枝青藓生长状况表现最优。(2)羽枝青藓生长发育受基质理化性质的显著影响(P<0.05)。羽枝青藓新发枝数、新发枝长与基质容重、全磷、持水孔隙度正相关,与基质总孔隙度、透气孔隙度负相关。羽枝青藓结皮盖度与基质pH、持水孔隙度正相关,与基质气水比、速效钾、有机质、硝态氮和全氮负相关。羽枝青藓的元素吸收和利用效率受基质理化性质的显著影响(P<0.05),且所有基质处理下,羽枝青藓的生长发育均受到磷元素的限制。(3)基质各理化因子对羽枝青藓生长发育的影响程度不同,对羽枝青藓生长指标总变异的解释率前五为:全氮>气水比>有机质>透气孔隙度>速效钾;对羽枝青藓植株体元素含量及其化学计量值总变异的解释率排序前五为:速效钾>硝态氮>有机质>全氮>气水比。人工培育羽枝青藓的过程中,基质类型及其理化性质是不可忽视的因素,在羽枝青藓营养元素吸收和利用效率方面,基质的化学性质较物理性质具有更高的影响权重,火山岩可作为秦岭羽枝青藓室内快速培育的理想基质。

摘要:森林火灾位居森林三大灾害之一,作为一种能够给森林生态系统带来危害和损失的林火燃烧现象,受到气象、地形和可燃物等因素的作用。而森林可燃物是林火燃烧的物质基础与能量来源,对森林火灾的蔓延起到决定作用。根据在林中空间位置的不同,又可以将其划分为地下、地表和空中可燃物。其中,地表可燃物载量能够直接影响地表火的发生和发展,是林火传播的关键因素之一。以吉林省东部地区(吉林市、通化市、白山市、延边朝鲜族自治州)为研究对象,基于全国森林和草原火灾风险普查数据,研究该地区地表可燃物载量的空间分布特征和影响因素。结果表明:吉林省东部地区地表可燃物载量以1h时滞可燃物载量最高,尤其是延边朝鲜族自治州,最高可达11.13 t/hm²;吉林市北部、延边州中东部、通化市南部的灌木可燃物载量也较高,发生地表火转变为树冠火的风险较高。林分因子的郁闭度、林分密度、树高、林龄是影响可燃物载量的主要因素。使用多元线性回归方法建立的不同类型可燃物载量预测模型均通过了显著性检验(P<0.05),具有较高的预测精度。研究结果可以为吉林省森林可燃物管理和调控提供科学的理论指导。

摘要:探究植被多样性对生态系统稳定性的影响是生态屏障区可持续管理的关键。以祁连山南麓为对象,基于2003-2022年MODIS-EVI时间序列数据,结合STL算法、线性回归模型和随机森林模型,量化生态系统抵抗力、恢复力及变异性,并验证景观尺度下“保险假说”的适用性。结果表明:(1)植被多样性存在显著海拔分异,Margalef指数在海拔2800-3000 m达峰值,Simpson指数和Shannon指数在海拔4500 m以上显著升高。(2)生态系统抵抗力在海拔3000-5000m范围内随海拔升高而增强,高山植被和荒漠植被的抵抗力较高,农作物最低。恢复力在海拔4000 m以下较高,针叶林恢复力显著高于荒漠植被。(3)线性回归显示,Simpson指数与恢复力呈显著正相关(β=1.935,P=0.0013),而Shannon指数与恢复力呈显著负相关(β=-0.968,P=0.001)。随机森林模型揭示放牧强度(23.6%)和年均降水(18.9%)分别为生态系统抵抗力和恢复力的主导因子,植被多样性贡献度低于环境因子。研究表明,景观尺度下“保险假说”受环境异质性与人类活动调控,多样性对稳定性的影响呈非线性且尺度依赖。研究为高海拔生态脆弱区保护提供了量化依据。

摘要:近年来,藏东南地区不断增加的人类活动与基础设施建设导致水土流失问题日趋加重。为探究藏东南地区小流域水土流失特征,选取仲堆小流域为研究对象,基于GeoWEPP模型,划分了28个子流域,结合野外调查,模拟了2000、2005、2010、2015、2020、2022年研究区单次降雨和年降雨产生的径流量和土壤侵蚀量,分析了地表变化背景下小流域径流过程与水土流失迁移路径的空间分布特征,并在此基础上,识别了小流域水土流失风险点。结果表明:(1)仲堆小流域年高径流量与土壤高侵蚀量主要集中在5-10月份,且随着人类活动和地表扰动范围增加,2015、2020、2022年小流域径流量与土壤侵蚀量显著高于前期。(2)仲堆小流域出口输移泥沙0.14-0.2mm范围的颗粒占比最大,河流中段以细粉砂为主,两端以粗砂粒为主,其水土流失较严重区域主要分布在其东部坡度较陡区域以及干流中部和南部,且由西北向东南逐渐增加。(3)2010、2015年小流域水土流失风险区显著增加,2020、2022年,低中高风险区降低,极高风险区占比上升,水土流失风险区由流域西北向东南方向迁移,土地利用、坡度和人为扰动共同影响流域水土流失风险区的空间分布。研究结果可为藏东南地区水土流失防治提供参考依据。

摘要:玉兰叶石楠(Photinia magnoliifolia Z.H.Chen)是我国特有的珍稀濒危野生植物,有且仅有浙江临安和湖北蔡甸2个小种群,呈孤岛状,个体数量极少。通过分析不同生境条件下玉兰叶石楠的花部特征与传粉生物学特性,探讨其繁殖生态机制,为其物种保育提供科学依据。结果表明:(1)玉兰叶石楠花部特征变异幅度为7.98%-24.93%,平均变异系数为13.12%,其中花幅的变异最小,花梗长度的变异最大;回归分析显示,郁闭度显著影响花部特征,迁地保护林缘群体的花幅、萼筒长度、花柱长度及子房直径显著大于其他生境(P<0.05),而花梗和子房长度最小。(2)玉兰叶石楠花部特征间存在较高的相关性,36对性状中达到极显著(P<0.01)和显著相关(P<0.05)的性状分别有10对和4对,其中与花幅和花瓣长度显著相关的性状较多,分别为4对和3对。(3)玉兰叶石楠杂交指数为3,繁育系统为兼性异交类型,自交亲和,有时需要传粉者。(4)观察到玉兰叶石楠访花昆虫共16种,隶属于4目10科,主要访花昆虫有灰管带食蚜蝇(Eristalis cerealis)、黑带食蚜蝇(Episyrphus balteatus)、小蜜蜂(Apis florea)、中华蜜蜂(Apis cerana)和斑青花金龟(Oxycetonia bealiae),双翅目、膜翅目和鞘翅目昆虫均为潜在的传粉昆虫。综上,生境异质性驱动玉兰叶石楠花部特征表型可塑性,表现为关键花部性状的适应性分化,其繁育系统为兼性异交,依赖传粉者,访花昆虫较丰富,具有泛化传粉系统特征,这可能是其对异质生境的一种适应性策略。

摘要:细根分解过程是森林生态系统养分循环的重要环节之一,受树种特性和组合类型的综合调节。不同树种混交是提升人工林功能和稳定性的重要措施,然而,不同叶片形态特征及固氮功能的树种混交是否会影响细根分解过程目前尚不清楚。研究选取我国南亚热带6种常见的具有不同特性的造林树种开展6个单种及8个两两混合的细根分解实验,以揭示固氮树种有无及不同叶片形态树种组合对细根分解速率的影响规律。结果表明:(1)单种细根分解中火力楠具有最高的质量和养分损失速率,而格木则具有最低的质量和养分损失速率;(2)两两混合的细根分解类型中,马尾松+火力楠和火力楠+红椎的分解速率显著高于其它6种组合类型;(3)按照叶片形态组合的不同模式(阔叶+阔叶,针叶+阔叶,针叶+针叶)对细根分解速率和元素损失速率无显著影响;固氮树种细根参与显著降低混合细根的分解速率,并导致细根中氮、磷和碳元素损失率分别降低34.5%,19.6%和20.8%;(4)两两混合细根的分解速率与分解根系残余物的水分含量和细根初始总磷含量呈正相关,而与细根直径和碳/磷元素比值呈显著负相关。研究表明亚热带混交人工林的树种组成和固氮树种的参与对细根分解过程具有显著影响,树种组配不同导致的细根分解差异是调节人工林土壤碳库和碳循环的重要因素。

摘要:土壤细菌是生态系统中的重要组成部分,在维持生态系统稳定中具有重要作用。对森林群落优势种根际土壤细菌的海拔响应模式的探讨较为缺乏。研究通过分析海拔梯度上天目山常绿阔叶林优势种小叶青冈(Quercus myrsinifolia)根际土壤理化性质及细菌群落组成,探究小叶青冈根际土壤细菌群落结构对海拔变化的响应模式。结果表明:天目山小叶青冈根际土壤含水率、微生物量碳、微生物量氮、总磷、有机碳含量随海拔升高呈上升趋势,土壤总氮含量在海拔梯度上呈单峰驼峰模式,土壤pH值则随海拔上升而降低。天目山小叶青冈根际土壤细菌总丰富度和特异性沿海拔升高呈单调下降趋势;优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、放线菌门(Actinobacteriota)和疣微菌门(Verrucomicrobiota)等,土壤细菌群落Chao1指数、Shannon多样性指数、Simpson多样性指数均随海拔升高而降低。土壤细菌群落的β多样性在最高海拔和最低海拔之间具有显著差异。海拔、土壤含水率、pH值、总磷、有机碳、微生物量碳对细菌群落结构有显著影响。土壤pH值、总磷、有机碳是影响天目山小叶青冈根际土壤细菌群落的关键因素。探明天目山不同海拔小叶青冈根际土壤细菌结构变化规律及其影响因素,对维持亚热带常绿阔叶林生态系统功能稳定及养分循环具有重要研究价值。

摘要:量化竞争对长白落叶松干旱适应性及生态弹性的影响,为气候变化下长白落叶松人工林的适应性经营提供理论依据。以黑龙江省哈尔滨市胜利实验林场36块长白落叶松人工林为对象,采用Hegyi竞争指数(CI)将各样地划分为3组,即低竞争指数组(CI＜2.9,n=45)、中竞争指数组(2.9≤CI<4.8,n=60)、高竞争指数组组(CI≥4.8,n=52);采用树木年轮学方法量化不同竞争强度下长白落叶松对干旱的适应性和生态弹性的差异性响应。结果表明:限制长白落叶松径向生长的主要气候因子为低竞争指数组非生长季的月降水量、月最低温以及月均温,中竞争指数组非生长季的月降水量,高竞争指数组非生长季的月降水量以及月最低温;抵抗力表现为低竞争指数组＞中竞争指数组＞高竞争指数组,恢复力表现为高竞争指数组＞低竞争指数组＞中竞争指数组,弹性力表现低竞争指数组＞高竞争指数组＞中竞争指数组。随着干旱年份的延续,不同竞争长白落叶松的抵抗力变化趋势呈现显著下降,恢复力变化趋势呈现显著上升,弹性力则呈现显著下降。因此,非生长季降水是限制长白落叶松径向生长的主要因子,低竞争指数组的适应能力更强因而有利于抵御干旱。

摘要:小兴安岭森林在维护国家生态安全、应对气候变化等方面发挥着重要的作用。研究以小兴安岭天然林保护工程区三个不同纬度地区(清河、带岭、五营)不同龄级的天然次生林为研究对象,采用样地清查法量化植被和土壤等各组分碳密度分异及其影响因素。研究结果显示,不同纬度的植被碳密度和残体碳密度存在显著差异,植被碳密度波动由低纬度向高纬度呈递减趋势,随林分的平均年龄呈增加趋势;清河地区的各林型植被碳密度波动范围为76.22-154.57 t/hm²,显著高于五营(74.97-105.78 t/hm²)和带岭(61.49-91.89 t/hm²)的森林植被碳密度。带岭地区的红松柞木林植物残体碳密度为6.69 t/hm²,显著高于其他地区。表层土壤(0-10 cm)碳含量和中层土壤(20-40 cm)碳含量在纬度间差异不显著,带岭地区大于40 cm深层土壤平均碳含量为20.56 mg/g,显著高于清河(3.94 mg/g)和五营地区(11.10 mg/g)。但是,土壤碳密度在不同纬度间的差异不显著,土壤碳密度波动范围为79.03-118.25 t/hm²。清河地区的森林总碳密度(189.96-235.66 t/hm²)最高,而五营地区的总碳密度(146.59-182.58 t/hm²)最低,随着纬度的升高,森林总碳密度呈降低的趋势。植被、土壤和残体碳密度占总碳密度的范围依次分别为42%-64%、35%-54%和1%-4%。小兴安岭不同菌根型树种碳密度存在明显的区域特征,各地区植被碳密度以外生菌根树种为主,占总植被碳密度的57%-99%,且随着纬度升高其占比呈增加趋势,外生菌根树种碳密度随林龄增大有降低的趋势。植被碳密度与年龄多样性、胸高断面积、最大树高呈显著正向影响,与降雨和海拔呈边缘显著正向影响,植物残体碳密度受到降雨和海拔的显著正向影响,土壤碳密度与各项因素无显著相关关系,植被碳密度与残体碳密度呈显著负相关关系。

摘要:研究蒸散发(ET)和植被覆盖度(FVC)的时空特征对区域生态水文过程至关重要。利用2012-2022年MODIS影像数据,采用ArcGIS空间分析及数理统计方法,探讨了青海湖流域生长季ET与FVC的时空动态及其相互关系。结果显示:2012-2022年青海湖流域5月、7月、9月和生长季多年平均蒸散量分别为39.41、65.95、40.33、259.05 mm,相应的植被覆盖度平均值分别为0.52、0.60、0.53、0.55。生长季典型月份及整个生长季年平均蒸散量和植被覆盖度在年际尺度上均呈波动上升但不显著的趋势(P>0.05),但在空间尺度上均呈现不同程度的增加趋势。研究期内青海湖流域生长季平均蒸散量与生长季平均气温、降水量、平均干燥度、土壤含水量和植被覆盖度的空间相关性通过显著性检验(P<0.05)的区域占比分别为51.14%,73.45%、69.37%、79.74%和67.93%,说明研究期内青海湖流域生长季蒸散量受水分和植被覆盖条件影响的范围比热量条件的更广,且不同因子的空间作用具有明显的区域差异。生长季平均蒸散量与植被覆盖度呈显著正相关(R²=0.49,P<0.05),说明2012-2022年生长季植被覆盖度对蒸散量有显著影响。研究结果可为深入认识青海湖流域生长季生态水文过程变化规律提供科学依据。

摘要:植被群落发育可直接决定水土流失区生态功能恢复成效。采用空间代替时间的方法,在长汀红壤侵蚀区选取流失斑和5个发育阶段的马尾松林分研究不同恢复阶段植被、枯落物以及土壤持水特征的差异及相互作用,探讨马尾松恢复林分发育进展对林分涵养水源能力的影响。研究结果表明,马尾松恢复林分能力是以枯落物持水占主导作用。在发育初期以植被层持水为主,中期以土壤层持水为主,中后期以枯落物层持水为主,林分发育到25 a后才具有森林水源涵养能力。枯落物持水能力在林分垂直结构中由乔木层、灌木层和枯落物层调控,主要受到乔木层物种丰富度、灌木层物种均匀度和枯落物生物量决定;土壤持水能力只由乔木层和土壤层调控,主要受土壤非毛管孔隙度、土壤容重、林分郁闭度和林分密度决定;植被持水能力由乔木层、草本层、枯落物层和土壤层共同调控,以草本层物种均匀度起决定作用。建议在亚热带红壤侵蚀区,以马尾松和胡枝子中低密度混交组成乔灌层,以铁芒萁为草本层,营造初始林分;在10-20年生马尾松恢复林分下,套种木荷、赤楠和石斑木的方式,改造恢复林分结构;结合每年对林分土壤进行局部深翻和施有机肥等措施,提高林分持水能力,达到涵养水源、保持水土的功能。

摘要:干旱区绿洲生态系统脆弱,植被动态对区域生态平衡和水资源可持续利用至关重要。然而,传统的植被指数预测方法往往假设其呈线性或平稳特征,难以充分捕捉实际环境中潜在的非线性和空间依赖性。以青土湖绿洲为对象,综合利用遥感数据,包括归一化植被指数(NDVI)、归一化水体指数(NDWI)以及盐分指数(SI),并结合5×5邻域空间特征和3年时滞窗口,构建融合卷积神经网络(CNN)与门控循环单元(GRU)的CNN-GRU深度学习模型,用于预测青土湖绿洲的NDVI时空变化。结果表明,与仅使用CNN或GRU的模型相比,CNN-GRU模型在决定性系数(R²)、均方根误差等指标上均表现更优,其中测试期R²可达0.88,尤其在高NDVI区和绿洲-荒漠过渡区的预测更为准确。邻域空间信息与三年时滞特征的输入,有效增强了模型对NDVI复杂非线性及空间关联性的捕捉能力。研究结果为干旱区绿洲植被长期监测与生态环境管理提供了更可靠的技术支撑,也为深度学习与遥感技术在生态系统研究中的应用提供了新的思路和借鉴。

摘要:竞争作为影响红松(Pinus koraiensis)生长发育的重要因素而得到关注,但林冠下中幼龄红松对竞争的响应机制尚缺乏深入研究。以东北林业大学帽儿山实验林场红松阔叶树人天混交林林冠下15年生(幼龄)、30年生(幼龄)和45年生(中龄)红松为研究对象,使用Hegyi竞争指数(HCI)量化红松所受相邻木竞争强度,将竞争强度分为5个等级(HCI分别为0-5、5-10、10-15、15-20、20-25),分析中幼龄红松在不同相邻木竞争强度下的直径、树高生长和生理特征,结合相关性分析探究中幼龄红松适应竞争压力的生态学机制。研究结果表明:(1)相邻木竞争强度对中幼龄红松的直径和树高生长有显著的负效应,这种抑制效应随着树龄的增加愈发显著。(2)相邻木竞争强度与中幼龄红松的直径和树高之间均呈幂函数关系。(3)中幼龄红松针叶的非结构性碳水化合物(NSC)和全氮(TN)含量随着竞争强度增加表现出先升高后下降的趋势,15年生红松针叶的NSC和TN含量在竞争强度等级为3(竞争强度10-15)时达到峰值,而30、45年生红松在竞争强度等级为2(竞争强度5-10)时达到峰值;针叶的NSC与TN含量呈显著正相关;细根的淀粉和全碳含量相对稳定。(4)15年生红松顶芽的赤霉素(GA)含量相对稳定,而30和45年生红松顶芽的GA含量随着竞争强度增加逐渐下降;顶芽的吲哚乙酸含量与直径和树高呈显著正相关。(5)不同树龄红松耐受相邻木竞争强度范围存在差异,15年生红松可以耐受的竞争强度等级为1-3(竞争强度0-15),而30和45年生红松收窄为1-2级(竞争强度0-10)。综上,为保障林冠下红松林木正常生长发育,15年生红松所受的竞争强度应不超过Hegyi竞争指数15,而30、45年生红松所受的竞争强度不超过Hegyi竞争指数10。

摘要:水分和氮素有效性是荒漠生态系统植物生长发育的主要限制性因素;然而,其对荒漠植物群落功能多样性与生态系统多功能性的影响尚不明晰。以毛乌素沙地典型黑沙蒿群落为研究对象,基于9年的水氮添加野外实验,测定黑沙蒿群落中各物种的株高、比叶面积、叶片干物质含量及叶片氮、磷含量,计算群落水平性状及功能多样性指数;基于植物生产力、土壤肥力和土壤胞外酶等指标,采用平均值法计算生态系统多功能性,分析水氮添加对黑沙蒿群落功能多样性和生态系统多功能性的影响。结果显示:(1)水添加显著增加了群落水平株高,但显著降低群落叶片氮、磷含量,氮添加显著降低群落株高和群落叶片磷含量,同时显著增加群落叶片干物质含量,水添加显著增加氮添加对群落比叶面积的正效应,同时显著降低氮添加对群落叶片磷含量的正效应;(2)水添加显著增加了功能离散度指数,水添加显著减弱氮添加对功能丰富度指数的效应;(3)水氮添加对土壤速效养分和部分胞外酶活性具有显著影响,土壤速效磷和地上生产力呈负相关,水氮添加及其交互作用对生态系统多功能性均无显著的直接影响;(4)水添加通过增加群落比叶面积,氮添加通过降低功能丰富度指数和增加群落比叶面积,间接降低了生态系统多功能性。研究结果表明,水氮添加使黑沙蒿群落趋向资源获取型策略,抑制了群落内物种生态位分化,体现出更强的群落竞争和养分消耗。在未来降水和氮沉降增加的情形下,黑沙蒿群落可能向资源获取型策略转变,导致生态系统多功能性降低,可能会减弱生态系统稳定性。

摘要:为了解不同草地类型地表节肢动物群落结构特征及其驱动因素,以新疆玛纳斯县温性荒漠草原、温性草甸草原和温性草原为研究区域,于2023年5-9月及2024年4月通过巴氏罐诱集法调查节肢动物群落组成特征及优势种的变化规律,结合气候、植被及土壤数据,分析影响其时空动态的驱动因子。主要结果:(1)共诱集到节肢动物1986只,隶属于5科9属9种,以拟步甲科(Tenebrionidae)和金龟科(Scarabaeoidae)为优势类群。(2)地表节肢动物群落结构显示出显著的季节性差异,相对湿度是影响地表节肢动物群落时序变化的主要驱动因子。(3)温度是三种草地类型群落结构的核心驱动因子。此外,地表节肢动物群落结构还受到其他环境因子的影响,但作用强度在不同草地类型间存在显著差异:土壤pH对温性荒漠草原地表节肢动物群落影响最显著,月降雨量、相对湿度是影响温性草甸草原地表节肢动物群落的显著因子,温性草原中地表节肢动物群落受土壤湿度影响最显著。研究结果为理解环境因子与不同草地类型地表节肢动物群落结构的关系补充理论数据,为保护草地地表节肢动物多样性和有害物种防治措施的制定提供参考依据。

摘要:光照是东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense Lu)生长所必需的环境因子,光照强度与东海原甲藻的生长状态密切相关,研究发现弱光条件是东海原甲藻赤潮发生和延续的一个重要因素,然而目前东海原甲藻对光响应的分子机制仍然知之甚少。研究通过生长检测、叶绿素荧光检测、转录组测序分析与组蛋白赖氨酸甲基化修饰检测等多种方法探究东海原甲藻对弱光的生长响应。生长与叶绿素荧光检测发现弱光条件更有利于东海原甲藻爆发性生长,光合效率更高。转录组分析发现弱光条件下东海原甲藻内编码微管、基于微管的生物学过程及细胞骨架的结构成分的基因显著上调表达,编码DNA损伤及细胞周期阻滞的基因显著下调表达,这些结果与不同光照强度条件下东海原甲藻的生长检测指标一致。其次,转录组分析发现东海原甲藻内编码组蛋白赖氨酸甲基转移酶的相关基因表达受到光照强度的显著调控。Western Blot实验结果发现,东海原甲藻组蛋白H3的多个赖氨酸位点发生了甲基化修饰,H3K4me3、H3K79me等修饰能够响应光照条件变化,推测组蛋白赖氨酸甲基化修饰参与了东海原甲藻对光照强度的生长响应并在其中发挥重要调控作用。研究系统探索了弱光对东海原甲藻生长的影响,为理解东海原甲藻赤潮形成过程中的环境驱动因素提供了新的视角,探索了东海原甲藻内组蛋白表观遗传修饰对环境的响应,引入了表观遗传学的研究方法,为东海原甲藻赤潮成因研究提供了线索。

摘要:放牧活动已成为目前大熊猫栖息地面临的最常见且迅速扩展的威胁之一,其核心因素是家畜与大熊猫活动的时空重叠。以大熊猫国家公园卧龙片区为案例,利用物种分布模型和核密度分析方法,探讨了大熊猫与家畜的时空重叠特征,并分析了导致重叠的原因。结果显示:(1)大熊猫与家畜的活动节律重叠度在春季最高(重叠指数Δ=0.83),其次是冬季(Δ=0.76),夏秋季最低(Δ=0.65)。除夏秋季外,大熊猫与放牧家畜的活动节律不存在显著差异。(2)在空间分布上,大熊猫与家畜的适宜生境具有较高的重叠性(生态位重叠指数D=0.49,I=0.74)。高重叠区域的面积为61.26 km²,主要分布于保护区的东北至东南部,呈斑块状分布。(3)大熊猫生境预测中,贡献较大的环境变量依次为海拔、植被类型、距居民点距离、坡度;而在家畜的生境预测中,贡献较大的环境变量依次为坡度、距公路距离、距水源距离、距居民点距离、平均温度日较差。综合分析表明,大熊猫与家畜适宜生境重叠的主要原因在于两者生境选择上的相似性,同时家畜适宜生境的环境变量范围较广,大多能覆盖大熊猫适宜生境的环境变量范围。基于此,建议保护区管理局划定并严管放牧缓冲区,采取分时或分区放牧策略,以减少放牧家畜和大熊猫活动的时空重叠。研究结果可为缓解大熊猫栖息地的放牧干扰提供科学依据,也可为类似保护地的管理提供了参考。

摘要:铁氧化物是影响土壤有机碳(SOC)动态变化的关键因素之一,阐明铁氧化物对SOC的固持与矿化机制是实现“双碳”目标背景下铁-碳研究的热点和前沿问题。研究旨在阐明土壤中铁及其氧化物的赋存形态和形态转化如何影响SOC的固持与矿化。梳理在氧化还原稳定或波动条件下铁以及铁与其他因素交互对SOC的作用机制,并在此基础上介绍近些年铁-碳研究热点区域研究成果,总结当下研究中存在的问题,并进一步提出未来研究中需着重关注的方向,为我国土壤固碳潜力的科学评价和土壤碳汇管理措施的有效实施提供科学参考。

摘要:运动是动物生命过程的基础,但在城市高速扩张、人类活动日益频繁,城市中各类生态问题日益涌现的背景下,动物在建成环境中的生存和运动受到干扰和威胁。基于动物运动视角总结城市建成环境中景观阻力研究进展,旨在推动城市生态空间合理规划,维护建成环境中动物觅食、迁徙、繁殖等基本活动。阐述景观阻力概念,并解析其发展历程。在此基础上以建成环境中动物作为主要研究对象,阐述物种在建成环境中运动的主要方式及特征。基于动物对生存环境的感知,从景观环境要素和人为干扰两个方面总结建成环境中景观阻力主要影响因素。同时从时间和空间两个角度分析动物在建成环境中运动受景观阻力的影响。从数据获取和分析方法两个方面总结景观阻力构建流程,数据获取分为空间环境数据和动物运动数据,分析方法将其归纳为阻力模拟模型、生物数据分析模型和时空影响模型三类。并且从维护动物运动的角度提出景观阻力在城市空间格局优化、城市生态系统服务功能提升、生物多样性保护等多方面提出景观阻力应用。结果表明:相比自然环境,动物在建成环境中运动和繁衍表现出显著的行为差异,且目前国内外学者围绕景观阻力的研究已经开展大量研究,围绕城市空间元素(包括基质、斑块、廊道等)的景观阻力研究与实践取得了丰富的成果,但是聚焦于动物运动轨迹的景观阻力研究尚不完善。景观阻力作为量化动物生态过程和生态功能的重要方式,景观阻力的研究为建成环境中动物运动的顺利开展、生物多样性保护、生态空间优化、城市生态保护与修复等提供了科学的理论依据和技术支撑。

摘要:草地生态系统生产力稳定性对维持草地生态系统服务和功能至关重要。为深入了解草地生态系统生产力稳定性的研究脉络,基于文献计量学方法使用CiteSpace、VOSviewer等软件,以1998-2024年间Web of Science核心数据库中相关文献为数据源进行可视化统计分析,系统总结了草地生态系统生产力稳定性的研究进展。结果表明:(1)1998-2024年草地生产力稳定性的相关研究发文量呈现上升趋势,中国在该领域的研究实力全球领先,中国科学院和兰州大学发文量突出,Collins Scott L和Eisenhauer Nico等为主要核心作者;(2)研究热点“生物多样性”、“生态系统生产力”和“时间稳定性”始终是核心主题,说明生物多样性与稳定性的关系始终是研究热点;(3)研究方法丰富和完善,研究方向从关注地上生物多样性与稳定性的关系扩展到同时关注地上与地下生物多样性与稳定性的关系,并且更加全面阐述了全球变化因子对草地生态系统生产力稳定性的影响及机制,解析了不同时空尺度上草地生产力稳定性的响应机制。未来研究可以聚焦于全球变化多因子对草地稳定性的影响,同时推动长期实验的开展和跨学科合作,共同促进草地生态学的深入发展。

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