摘要:

摘要:旅游生态安全作为促进区域生态优先和绿色发展的热点领域得到广泛关注。在系统分析国内外旅游生态安全研究文献的基础上,从研究尺度、研究内容、分析框架和方法模型等方面对其研究现状进行了梳理,归纳总结旅游生态安全研究特征并提出未来展望。研究发现:①旅游生态安全研究案例地以宏观和中观尺度居多且涵盖多种生态系统类型,主要集中在旅游生态安全的内涵、测度与评价、预警、趋势预测与管理等,分析框架多从PSR和DPSIR框架演化而来,研究方法正在从单一数学模型到定量方法综合应用转变。②旅游生态安全研究存在以下问题:对该领域基础知识框架和学科基本原理关注亟待加强,指标体系对旅游生态安全本质的刻画不够精准,多学科协同研究不足,新技术新方法应用有待深化。③未来需要重点关注典型旅游地和微观尺度的旅游地生态系统,完善旅游生态安全基本知识框架,拓宽研究成果的国际化视野,扩大数据来源途径并强化人工智能技术等方法的创新,构建旅游生态安全管理网络。

摘要:全球变化和人类活动加剧引起的土地荒漠化正威胁着全球生物多样性,土壤动物作为其重要组成部分,对生物地球化学循环及生态系统稳定性具有重要作用。为深入理解土壤动物群落对土地退化的响应及其在生态恢复中的作用,本文重点总结了国内外有关土壤动物对土地荒漠化的响应及其在荒漠化土地恢复中的作用等研究成果,并展望未来研究方向。研究表明,土地荒漠化主要通过改变土壤环境、植物和土壤微生物特征影响土壤动物群落;不同土壤动物类群(线虫、螨类、蚂蚁和甲虫)对土地荒漠化的响应存在差别;自然恢复和人工植被建设恢复均可促进土壤动物多样性恢复;土壤动物通过改善土壤结构、提高土壤肥力、促进有机质分解和养分周转、以及生态指示作用,在生态恢复中发挥作用。针对未来荒漠生态系统中土壤动物的研究,我们提出以下建议:1)实行室内微缩实验与野外控制实验相结合并长期监测,整合地上地下生态系统开展荒漠化对土壤动物的多因素分析研究;2)开展生态退化和恢复措施对土壤动物多维功能性状的影响研究,重点关注群落内性状变化对荒漠化的响应机理,从而为极端干旱环境中土壤动物适应性维持机制与群落构建机制提供新证据;3)探索荒漠土壤动物多样性丧失对土壤碳循环过程、土壤多功能性的影响机理,及其在生态系统多服务性应用价值为荒漠生态系统的稳定性、恢复效果评估及精细管理提供科学依据;4)重视荒漠化土地生态恢复过程及其措施对土壤动物多样性的影响,因为这直接关系到荒漠生态系统结构恢复、功能维持及其稳定性。

摘要:沙漠化是我国乃至全球面临的重大生态问题,沙区水资源问题十分突出。低覆盖度治沙理论依据天然稀疏林密度,提出在降低固沙林覆盖度的基础上,通过改变分布格局能够保持防沙治沙的效益,为沙漠化防治提供了新的思路。给出8了低覆盖度治沙的原理和不同气候区低覆盖度固沙体系典型设计,提出了低覆盖度治沙理论在与传统技术模式结合、羽翼袋沙障、沙地林田草沙水分利用与近自然生态恢复等方面的几种创新实践。实践表明,低覆盖度治沙是用覆盖度15%—25%的固沙林带(沙障)构建的一种复合型固沙植被恢复模式,留有75%-85%的空地或者地带性自然恢复植被带,能够确保沙区的水分平衡和雨养植被的稳定持续发育,对于解决目前沙区水资源承载力不足,固沙林稳定性、可持续性差等问题具有重要意义。今后将进一步加强基于低覆盖度理论的治沙、沙产业相结合的技术示范研究。

摘要:大气氮沉降对陆地生态系统的影响取决于氮在生态系统中的留存量。探明生态系统的氮留存作用对预测全球变化背景下生态系统氮循环具有重要意义,但植物、土壤和生态系统氮留存的影响因素仍不清楚。通过文献搜集对58个野外¹⁵N同位素示踪研究的305组观测结果进行综合分析。结果表明:生态系统氮回收率(¹⁵N_rec)为(56.3±1.39)%,且土壤¹⁵N_rec (40.1±1.17)%显著高于植物¹⁵N_rec (16.2±0.89)% (P < 0.001)。年均温度、年降水量、土壤有机碳、总氮和碳氮比的增加显著增加植物、土壤和生态系统¹⁵N_rec,但土壤pH、施氮量和施氮持续时间的增加却显著降低植物和生态系统¹⁵N_rec (P < 0.05)。上述因素解释了生态系统、植物和土壤¹⁵N_rec变化的65.0%,61.0%和64.0%。年降水量是影响生态系统、植物和土壤¹⁵N_rec的最主要因素(P < 0.001),年降水量和年均温度构成的气候因素显著影响生态系统、植物和土壤¹⁵N_rec。研究结果对阐明陆地生态系统氮循环过程,以及维持生态系统的稳定性具有重要意义。

摘要:黄土沟壑区作为黄土高原水土流失的严重区域,其土地利用与土地覆被变化(LUCC)对水土保持和生态修复具有重要影响。以晋西三川河流域为例,运用SWAT和PLUS模型,从景观格局的宏观视角,设置了流域上中下游极端土地利用、沟谷川地缓冲区土地利用与未来不同形态生态用地共3类70个LUCC情景,模拟多情景下流域径流响应,并提出适应性空间规划对策。研究发现,上游区域以林地作为土地利用主要方式,能够有效减少地表径流、提高水土涵养能力。相比之下,下游区域土地利用类型对流域的产汇流作用影响较小。河道沿线缓冲区的宽度变化对流域产汇流影响明显具有尺度特征,其中河道沿线400m和900m范围,是重要的尺度范围。此外,生态用地分布形态对径流控制效果有明显差异,其中,线性分布模式年径流量较低,控制效果较好。基于此,提出“流域空间-河谷空间-生态基础设施”三个尺度层级的流域雨洪安全格局构建对策,旨在塑造流域生态安全格局、提高区域可持续发展能力。本研究为黄土沟壑区区水土保持、生态保护与社会经济发展的协调统一提供科学依据和实践指导。

摘要:景观格局是表征土地利用(LUCC)空间分布特征的重要指标,人类活动导致的景观格局变化是改变流域径流-泥沙过程的重要因素之一。现有研究仅采用单一来源的LUCC产品探究景观格局对径流-泥沙过程的影响,忽略了不同LUCC产品给研究带来的不确定性。以鄱阳湖区饶河上游虎山流域为研究对象,基于1963—2022年气象水文数据和3种同分辨率的1990—2020年七期LUCC产品,分析流域降雨、径流、输沙和土地利用的变化特征,并结合相关分析和偏最小二乘回归法(PLSR)探究景观格局变化对径流-泥沙特征的影响及其不确定性。研究发现,1963—2022年,虎山流域年输沙模数(STM)和含沙量(SSC)呈显著增长趋势(P < 0.001),径流深(RD)呈不显著增长趋势。流域内主要的LUCC为林地和耕地,约占流域面积的(79.57±6.03)%和(15.72±2.36)%。1990—2020年,城镇扩张主要侵占林地和耕地,且存在较多林地-耕地之间的相互转化。不同LUCC产品得到的景观格局指数存在显著的差异(P < 0.05),主要由其对灌木和草地的识别差异所导致的。总体来说,研究区景观的最大斑块面积有所减小,景观破碎度有轻微增长,景观多样性有一定的增加。不同LUCC产品下得到的景观格局对径流-泥沙的影响存在差异,所有产品一致的结论是:斑块密度(PD)和蔓延度指数(CONTAG)与RD、STM和SSC呈负相关关系,边缘密度(ED)、Shannon多样性指数(SHDI)和Shannon均匀度指数(SHEI)与STM和SSC呈正相关关系;PLSR模型显示最大斑块占景观面积比例、斑块结合度、景观分割度、SHDI和修正的Simpson均匀度指数(MSIEI)对RD、STM和SSC的变化具有重要意义。选用ED表征面积-边缘特征、选用PD和CONTAG表示聚散度特征以及选用SHDI和SHEI表征多样性特征可以相对减少LUCC产品对研究结果带来的不确定性。通过增加流域内林地与耕地之间的连通性,减少零散分布的耕地,尽可能避免两种景观类型之间的相互转换,可以减少景观破碎化程度,缓解流域土壤侵蚀。研究成果可为鄱阳湖区水土流失防治及生态文明建设提供参考。

摘要:将流域视作自组织、有生命力的系统,构建了适用于土地利用数据的玻尔兹曼熵改进模型,提出了流域景观格局复杂度定量表征方法。通过计算1980—2020年延河流域景观格局复杂度及其动态变化,从“格局”和“动态”两个维度分析了延河流域的生态可持续性。结果显示:(1)延河流域景观格局复杂度呈现显著的空间异质性,不同地理位置和土地利用类型之间存在显著差异:延安市辖区北部地区景观格局复杂度最高,南部地区较高,上游地区呈现交错分布的特点,下游地区最低;水库和坑塘平均景观格局复杂度最高,有林地、高覆盖度草地和灌木林地平均景观格局复杂度最低;(2)延河流域景观格局经历了显著的变化: 2000—2010年,75%的景观单元格局复杂度增加; 2010—2020年,整体景观格局复杂度显著下降后趋于稳定,流域景观格局有序性增强。研究提出的基于玻尔兹曼熵的景观格局复杂度计算及生态可持续性分析方法原则上也适用于其他流域或景观类型,可为流域生态保护和管理提供新的视角和方法。

摘要:荒漠化是当今人类所面临的区域性生态环境威胁之一,其发生常伴随林地生产力下降、土地资源丧失、生物多样性丧失、土壤固碳能力减弱等一系列生态环境退化问题,进而导致土地地力低下。环塔里木盆地作为荒漠化问题突出的生态脆弱区,易受到自然因素和人为因素的双重影响,及时准确地监测并评估荒漠化风险是防治荒漠化的基础和前提。单一的评估方法在荒漠化风险评估中均有一定的局限性,主客观结合法可以提升荒漠化风险评估精度。研究基于“三因子”理论,通过建立包括气候条件、人类活动、荒漠化监测现状等3类16个指标评价体系,利用主客观结合的熵组合权重法构建了荒漠化风险综合评价指数(Comprehensive Evaluation Index,CEI),并对环塔里木盆地的荒漠化风险进行评估。结果显示:(1)三因子权重分析显示:暴露性因子权重最高,脆弱性因子权重最低;(2)环塔里木盆地西部地区的荒漠化危险性小于东部地区,危险性、脆弱性和暴露性较高的区域集中在绿洲外围,原生荒漠区危险性较低,绿洲边缘地区较易发生荒漠化;(3)环塔里木盆地区域的荒漠化风险主要呈现为极低风险,高风险和极高风险区呈狭长、零稀分布,主要分布在绿洲边缘和居民点工矿用地区,原生荒漠区的荒漠化风险较低。高风险以及极高风险区仅占总体面积的3.0%;(4)基于地理探测器探究环塔里木盆地区域内人类活动和环境因素对荒漠化风险程度空间分异的影响结果显示:单因素分析方法显示土地利用类型(0.68)是主要的驱动因素;双因素交互分析方法显示各因素之间主要以非线性增强为主。影响最大的组合为:土地利用类型∩载畜量(0.78)和耕地面积∩载畜量(0.78),荒漠化风险程度主要受人为因素影响。合理的土地利用规划、禁止随意丢荒和耕地扩张以期实现耕地的集约高效经营,是荒漠化防治的有效策略之一。研究利于准确掌握区域荒漠化风险各程度的空间分布状况,分析其影响因素和机制,为区域开展有效的荒漠化防治措施提供科学依据。

摘要:京杭大运河承载着文化遗产传承、经济社会发展与生态系统保护及人与自然和谐共生示范样板的多重使命,探明其生态系统服务与经济发展的内在关系及其关键影响因素,可以为新时代京杭大运河区域创新协调发展提供科学支撑。以京杭大运河江苏段为研究区域,综合运用InVEST模型、spearman相关系数、耦合协调度模型、障碍度模型以及贡献度模型,刻画2001—2020年京杭大运河江苏段生态系统服务时空分布与经济发展水平动态变化特征及其规律,探究生态系统服务与经济发展之间的耦合协调关系特征及其贡献/障碍因素。结果表明:(1)京杭大运河江苏段生态系统服务存在明显的空间分异性,南北差异明显。(2)京杭大运河江苏段生态系统服务关系的年际变化相对稳定,除生境质量与水源涵养关系由协同转变为权衡外,其余生态系统服务之间权衡系数逐渐减小或协同系数增大。(3)2001—2020年京杭大运河江苏段各县区域单元经济发展水平和生态系统服务综合水平整体变化不大,且由北向南逐渐增加,两极分化较为严重。2001—2020年京杭大运河江苏段生态系统服务与经济发展的耦合协调关系整体呈现逐步好转的趋势,且南段优于北段。(4)从系统层看,京杭大运河江苏段各区县经济发展水平和生态系统服务综合水平对生态系统服务与经济发展耦合协调关系的平均贡献度分别为0.74和0.27,平均障碍度分别为0.69和0.31。从指标层看,各区县的关键贡献因素和阻碍因素各不相同。据此提出推动生态系统服务与经济发展协同发展的政策建议。

摘要:长江流域是我国重要的经济带之一,探究生态旅游效率的时空分布规律、探讨其优化路径是高质量打造长江国际黄金旅游带过程中有待回答的重要问题。通过构建生态来旅游效率“投入-产出”指标体系,基于非期望产出的Super-DEA模型对2011—2021年长江经济带11个省市的生态旅游效率进行测度,通过HP滤波分析与Hurst指数未来趋势预测、Kernel密度估计、收敛性分析等方法研究生态旅游效率时空演化规律,并借助模糊定型集比较分析法探究长江经济带生态旅游效率组态提升路径。研究结果表明:(1)长江经济带全流域生态旅游效率维持在较高发展水平;生态旅游效率大致分为三个发展阶段,分别表现为保持平稳、逐年降低和加速上升;下游地区的生态效率整体高于中游、上游地区;上海市和浙江省基本实现生态旅游高效发展,云南省生态旅游发展最为落后。(2)在周期性分析及趋势预测方面,长江经济带生态旅游效率具有一定的周期性,平均周期为4.3年,11个省份均表现出未来持续性发展趋势,安徽、湖北和湖南三省表现为显著持续上升,江苏、浙江、安徽、江西、重庆、云南表现为不显著持续上升,上海和贵州则为不显著持续下降。(3)从演化规律及空间分布情况来看,长江经济带生态旅游效率表现稳中向好;研究初期下游地区“高-高”集聚逐渐发展为全流域的“高-高”集聚;经检验,长江经济带生态旅游效率收敛,且下游地区的收敛速度显著高于中游和上游地区。(4)在模糊定型集比较分析方面,提出开放模式下的人口聚集型、开放模式下现代宜居的人口聚集型、经济助力下的生态宜居型和旅游业主导下的人口聚集型四条高生态旅游效率组态提升路径。

摘要:随着城镇化速度不断加快以及可持续发展理念的兴起,对城市进行生态经济耦合协调度研究有助于明确城市发展现状,评价其转型效果并对适合其的发展方向进行预测,对我国社会可持续发展具有重要的现实意义。基于MODIS卫星影像,统计出河南省2000—2020年间遥感生态指数(RSEI)。基于夜间灯光数据、人口栅格数据和PM_2.5数据构建了一种能够综合反映城市社会经济发展状况的遥感综合经济指数(RSCEI)。通过构建RSEI和RSCEI的耦合协调度模型,分析城市转型过程中生态和经济耦合协调情况。研究表明:(1)使用RSCEI反映城市社会发展状况,可以在社会活动的全过程对城市发展状况进行评价。相比传统的夜光遥感手段,其在经济欠发达地区反映的发展差异更加明显;(2)2000—2020年间,河南省生态环境质量呈现出“先改善后退化再恢复”的趋势。东部和西部区域生态环境质量优于中部区域;(3)2000—2020年间,河南省中心城区经济发展水平逐渐高于城市边缘区域。以第一产业为主的城市RSCEI呈现出先下降后上升的转型过程;以第二、三产业为主的城市靠近经济发达城市有利于城市社会经济发展;(4)河南省耦合协调度在2005年左右遇到转型发展中的瓶颈阶段,产业结构的调整导致耦合协调度持续下降,2015年后耦合协调度开始出现上升趋势,表明新的产业结构有利于河南省生态质量和社会经济协调发展。研究提出的RSCEI,填补了城市生态经济耦合协调度研究领域缺乏一种能够从城市发展全过程反映发展水平的空间化指数的空白,为城市可持续发展研究提供了新的遥感参考指标。

摘要:重大水电工程可持续开发运行是流域水资源可持续管理的重要组成。因此,如何量化工程建设运行所造成的多重损失对重大水电工程系统可持续性的影响是关键科学问题。提出了一种考虑社会-经济-生态损失的可持续性能值评估模型(ESM-SEEL),将水电开发运行造成的社会损失、经济损失和生态系统服务损失作为能值分析的关键组分集成到能值核算账户中。以三峡工程为研究对象,对1993—2022年30年间三峡工程系统可持续性的时间演变规律与特征进行综合评价与对比分析。结果表明:1)入库径流化学势能(2.77×10²⁴sej)和能值损失(1.48×10²⁴sej)是三峡工程系统的主要投入项,分别占能值总投入的52.1%和27.9%。防洪功能产生了显著的社会经济效益(1.27×10²⁴sej),占能值总产出的35.2%。2)移民安置补偿、运行期水污染、鱼类生物多样性损失和泥沙淤积是三峡工程的主要损失项,分别占能值总损失的77.7%、8.8%、5.5%和2.5%。3)能值可持续性评估指标表明,三峡工程系统可持续性波动上升,可持续性指数(IESI)的变化趋势与三峡工程以及长江流域水旱实际情况一致,即径流总量偏丰(枯)的年份IESI值相对较高(低)。因此,在实现水电工程效益最大化的同时,降低系统社会-经济-生态损失是促进长江流域水电开发与生态环境协调发展的关键途径。研究结果为在水电工程尺度上理解人-水系统之间的复杂关系以及重大水电项目可持续性评估提供理论指导和科学依据。

摘要:自然保护区作为中国西部四省(西藏自治区、四川省、青海省和甘肃省)生态系统的重要保护屏障,评估其保护成效对推动生态文明建设具有重要意义。但当前鲜有在不同保护级别和保护对象(野生动物、野生植物、森林生态、内陆湿地以及荒漠生态)条件下综合评估中国西部四省自然保护区保护成效的研究。针对该问题,基于核归一化植被指数(kNDVI),采用趋势分析和稳定性指标这两种方法,在不同保护级别和保护对象条件下分别从时间(保护区成立前后)和空间(保护区内外样地)维度系统地评估了中国西部四省自然保护区的保护成效。研究发现:(1)近40年(1982—2022)中国西部四省保护区的植被生长整体呈上升趋势,东部增长趋势高于西部;(2)保护区保护成效较为显著,保护区成立后虽然70%像元内植被稳定性下降,但52%像元内植被生长趋势提高;保护区内部的植被生长趋势和稳定性均优于外部;(3)时间和空间维度分析均表明国家级内陆湿地类保护区优于省级,时间维度分析显示省级野生动物类保护区优于国家级,国家级森林生态类保护区优于省级,但空间维度结果相反;(4)保护区级别的提高(从省级变为国家级)对其保护成效有积极影响,保护区处于国家级时期的保护成效优于省级。本研究可为中国保护区管护措施的完善和生态文明建设提供参考。

摘要:山水林田湖草沙生命共同体理念是当前我国落实生态文明建设的重要遵循,基于自然的解决方案(Nature-based Solutions,NbS)理念综合考虑社会、经济和生态效益以应对多样化挑战,实现“社会-生态”系统可持续管理,与生命共同体理念高度契合。生态安全格局是整合生态要素和优化空间配置的有效工具。以黄土高原沟壑区的皇甫川入黄小流域为研究区,提出了NbS指导下的“风险-格局-路径”生态修复框架。基于景观生态风险评价诊断流域“社会-生态”系统问题,构建源地-廊道-节点式生态安全格局,依据NbS八大准则设计“修复措施-生态效益-人类福祉”的NbS生态修复路径。建立“要素-问题-准则-策略”逻辑关系,实现NbS修复路径的全要素空间落位。结果表明:(1)皇甫川入黄小流域景观生态风险空间分异显著,干流周围及流域南部风险高,高与较高风险区、中风险区、低与较低风险区分别占全区面积的21.43%、25.56%、53.01%。(2)流域内共识别18个生态源地、153条生态廊道和86个生态节点,生态源地与廊道分布较均匀,生态节点在流域西北部分布较少。(3)设计流域“川道改造＋坡沟共治＋矿山重塑”三位一体的山水林田坝草一体化保护和系统治理策略,布局3大类10小类共计80个修复工程。(4)修复策略NbS自评估总分值86.04%,与NbS准则高度匹配。在NbS理念指导下,利用生态安全格局进行山水林田坝草要素生态过程耦合、空间布局协同,为流域维护生态安全、治理系统问题、实现可持续发展提供了有益实践。

摘要:三江源国家公园是我国重要的生态屏障区,研究其水源涵养服务变化对区域生态保护、绿色发展与生态系统健康诊断等具有重要意义。基于参数地方化修正的InVEST模型,分析三江源国家公园2000—2022年水源涵养服务的时空变化特征,并利用逐像元相关和残差趋势方法辨识对其产生影响的驱动因素。结果表明:(1)2000—2022年三江源国家公园水源涵养量显著上升,变化速率为1.01亿m³/a,年平均水源涵养量为91.66亿m³。三江源国家公园体制的建立有助于水源涵养服务的提升,试点建立后(2016—2022年)水源涵养量增长速率高于试点建立前(2000—2016年)。地方化的Z参数可用于相似自然条件下的水源涵养研究。(2)水源涵养量空间上表现为东南高西北低的分布格局,高值区位于东南部澜沧江源园区,低值集中于国家公园北部,草原是区域水源涵养量的主要贡献地类。水源涵养极重要区和高度重要区占比小,多为各河流发源地。(3)三江源国家公园水源涵养服务与降水呈正相关、与蒸散发呈负相关,降水发挥着主导作用。2000—2022年间,气候要素对水源涵养服务的影响有所下降。(4)气候变化是驱动三江源国家公园水源涵养能力提升的重要因素,自2016年国家公园试点建立后,单一气候的积极影响区域占比从98.42%下降至82.44%。气候人类共同作用和单一人类活动的积极影响逐渐显现,说明国家公园的建设与生态保护对水源涵养起到积极作用,但仍存在气候变化与人类活动叠加引起的水源涵养能力下降现象。

摘要:水源涵养是森林生态系统服务功能的重要组成部分。对北京鹫峰国家森林公园150—1150m海拔范围内 10个海拔梯度上坡面主要水文过程进行了研究,发现水源涵养量随海拔升高呈“降-升-降”的变化规律,在海拔450m处最小(55mm),海拔750m处达到最大值(130mm)。水源涵养量在150—450m海拔范围内下降的主要原因是以蒸散为主要形式的水分输出在这一海拔区间随海拔升高递增,蒸散量占降水量的80%,在750—1150m海拔范围内下降的主要原因是降水输入随海拔升高递减。研究区土壤砾石含量高、降雨集中的特点,有利于强降水最大限度发生下渗,土壤水深层渗漏量超过降水量的20%。水分大量下渗有利于补充地下水、降低强降水引发土壤侵蚀的风险,但土壤砾石含量过高保水性太差使得水分大量下渗会造成土壤水分亏缺(-1.61%/a)。以海拔变化表征华北地区气候暖干化趋势发现,未来该区森林生态系统的水源涵养功能有减弱的可能,水资源短缺造成的生态压力或将进一步提升。

摘要:极端生态环境水循环关键参量监测设备基本依赖进口,部分关键参量尚无原位监测设备或缺乏大范围监测设备,且信息化、智能化水平低,亟需自主研发相关监测设备与物联网监测技术,填补国内外相关设备的空白或实现国产替代。本文主要介绍国家重点研发计划重点专项“典型脆弱生态系统保护与修复”2023年立项的项目“极端生态环境水循环关键参量监测设备与物联网监测系统研制和示范”(2023YFF1303500)的立项背景、主要研究内容、实施方案以及考核指标与创新点等。本项目紧密围绕国家生态监测需求,瞄准极端生态环境水循环关键参量高精度、自动、稳定监测等技术难点,研制极端生态环境(高寒、干旱)水循环关键参量监测设备6套,研建极端生态环境物联网监测系统1套,并开展基于物联网监测系统的研制设备野外测试和示范应用。项目将满足国家“三区四带”生态安全屏障建设的重大科技需求,实现极端生态环境水循环关键参量监测设备的自主创新与升级换代,大幅度提升极端生态环境野外台站监测的信息化、智能化水平,服务于我国脆弱生态系统的保护与修复。

摘要:工业化和人口增长导致人类活动大规模扩张,使得温室气体排放量大幅增加,由此带来了一系列亟待解决的环境问题。城市是我国碳排放的主体区域,而城市家庭则是城市碳排放的主要来源之一,因此城市家庭碳排放的研究对于节能减排有重要意义。我国现有研究大多忽略了中小型城市家庭尺度上的不同生活方式选择方面的碳排放差异。故本文对城市家庭之间极具日常性、差异性的交通出行和饮食方式选择所致碳排放作为研究内容,采用碳排放系数法、多元逐步回归和有序多分类Logistic回归等方法对滨城区城市家庭展开碳排放及作用机制研究。结果显示研究区城市家庭平均交通和饮食碳排放总量约为357.97 kgCO₂/月,其中交通出行与饮食方式碳排放量的比例关系约为4∶1。私家车、网约车、摩托车、公交车和电动车分别占交通出行碳排放量的92.72%、4.88%、1.83%、0.37%和0.19%,居家用餐、外食、外卖分别占饮食碳排放量的75.29%、19.71%和5%。分析发现,户主受教育水平、家庭收入和家庭规模共3个影响因素指标会对家庭交通和饮食碳排放造成显著影响,且各因素与碳排放量均呈正相关关系。上述3个影响因素通过影响家庭选择的方式作用于家庭交通和饮食碳排放,对其作用机制分析发现,户主受教育水平会对家庭购买私家车和外食、外卖频率造成影响,家庭收入会对网约车出行频率造成影响,而家庭规模则主要通过对交通和饮食活动的人均值造成影响。最终提出部分碳减排建议,对城市生态可持续和全民低碳行动的落实具有参考意义。

摘要:在“双碳”目标背景下,定量评估与分析碳足迹的变化对碳排放“双控”具有重要意义。以京津冀地区为研究对象,基于2005—2021年土地利用数据、植被净初级生产力(NPP)数据以及碳排放数据对碳足迹进行测度,并分析其变化趋势及影响因素。研究发现:(1)研究期内京津冀地区碳排放的多年平均值为0.11 Pg C/a,平均增速为3.35%,且整体呈现出显著增长的趋势;NPP的多年平均值为0.35 Pg C/a,平均增速为0.25%,整体呈现出上下波动的态势;(2)研究期内京津冀地区的碳足迹和碳赤字总体表现出明显上升趋势,年均增长率分别为3.28%和1.27%,同时碳足迹的变动呈现“东北-西南”的空间分布格局,且存在明显的区域差异性,碳足迹压力指数表现出多极化趋势;(3)城镇化率是影响京津冀地区碳足迹变化的核心驱动因素,且其变动也受多因子共同作用,尤其是城镇化率与能源效率交互作用对碳足迹的影响最为显著。

摘要:碳氧平衡估算可以从源头量化区域自然与社会经济系统的平衡状态,对实现“双碳”目标,助推城市高质量发展具有积极的现实意义。基于碳氧平衡理论,综合乌鲁木齐市社会经济系统的五种排碳耗氧行为和自然生态系统的五种固碳释氧来源,构建碳氧平衡估算模型,分析碳氧平衡状态和影响因素。结果表明:(1)2000—2020年,乌鲁木齐市排碳耗氧量逐年增加,排碳量增加幅度高于耗氧量,排碳量和耗氧量的年均增长率分别为6.49%和5.10%,2000—2014年为快速增长阶段,2014—2020年为缓慢增长阶段。排碳耗氧的主要来源是工业消耗和交通运输。(2)2000—2020年,固碳释氧量整体呈略微下降的趋势,固碳量和释氧量的年均变化率为-0.12%。研究期间草地是全市固碳释氧的关键地类,其次是林地,城镇绿地的固碳释氧潜力较大,各生态系统的固碳释氧量变化趋势与各地类面积变化趋势基本吻合。(3)近20年乌鲁木齐市处于碳氧非平衡状态,且不平衡的状态在逐年加剧。碳平衡指数在[-0.61,-0.88],氧平衡指数在[-0.58,-0.83],排碳与固碳之间的压力高于耗氧与释氧之间的压力,自然生态系统固定的CO₂和释放的O₂不能抵消社会经济系统排放的CO₂和消耗的O₂。(4)城镇化规模、城市生态状况、能源结构和经济发展是驱动乌鲁木齐市碳氧平衡变化的极重要因素。避免城市无序扩张,构建清洁能源体系和巩固生态系统碳汇能力是调节乌鲁木齐市碳氧平衡状态的有效措施。研究结果为乌鲁木齐市“碳达峰、碳中和”目标和路径实现提供数据参考和碳氧平衡调控建议。

摘要:经济增长伴随着碳排放的不断增加,加剧了全球变暖和气候变化的严重程度。分析净碳排放量时空演变特征和鉴别其与经济发展之间的脱钩效应及影响因素对促进区域发展低碳化绿色可持续战略有着重要的实践意义。以珠三角城市群为例,对市级尺度的碳排放量,碳汇能力的时空演变特征进行分析,并用生态承载指数表征其净碳排放程度。同时采用Tapio脱钩模型评价该区域的净碳排放和经济效应的脱钩指数进行探讨,结合迪氏指数分解法 (Logarithmic Mean Divisia Index, LMDI)识别和分析净碳排放的脱钩指数的影响因素。结果表明:(1)珠三角地区生产视角碳排放总量处于先快速增长后缓慢增长的趋势。碳排放总量由2000年的1.75×10⁸ t 增长到2020年的4.87×10⁸ t,增长率为178.29%。(2)2000—2020年,珠三角地区碳吸收量由1.84×10⁸ t增长到2.06×10⁸ t,增长率为11.9%。林地和耕地是城市吸收二氧化碳的主要贡献者,其碳吸收量占总的碳吸收量的97%以上。(3)珠三角地区碳生态承载指数空间差异明显,呈现中间低两边高的趋势,地区周边的肇庆、惠州和江门生态承载指数高,与之相反,佛山和东莞的生态承载指数低。(4)碳排放强度因素、能源消耗因素、效率因素和人口因素对净碳排放量和经济发展的脱钩效应有着显著的作用。提高生态服务和增加绿地管理有助于增强碳汇能力,进而促进碳排放与经济增长的脱钩。因此,基于这些发现,研究建议珠三角地区应在未来的发展中重点加强碳汇能力的提升。同时,调整产业结构和能源结构,逐步减少对高碳排放行业的依赖,推动经济发展与碳排放的脱钩,促进区域内低碳、绿色、协同的可持续发展。这对于该地区应对全球气候变化以及实现碳中和目标具有重要的战略意义。

摘要:随着道路交通碳排放量的不断攀升,全球温室效应不断加剧。近年来,在工业、能源等领域,结合因素分解模型与碳排放预测模型的双模型方法已显示出其在揭示碳排放关键驱动因素和探明碳达峰路径方面的优势,但在道路交通领域的应用尚显不足。利用多尺度排放清单模型获取2001年至2019年中国道路交通碳排放数据,并采用GDIM方法对影响碳排放的驱动因素(包括GDP、道路交通能源消耗量、单位能耗碳排放量、人口总量、道路交通人均碳排放量、人均GDP、单位GDP能耗和道路交通碳排放强度)进行分解。其次,设计五种逐层递进的情景,以评估不同政策组合下的减排潜力;最后,运用LEAP模型对2021—2035年中国道路交通的碳达峰情况进行情景仿真和预测。结果显示:(1)在各驱动因素中,GDP是影响交通碳排放的最主要因素,而人均GDP是抑制碳排放的关键;(2)在各情景模拟中,中经济发展强效低碳情景(SLSC)和中经济发展强化低碳情景(ELSC)展现出最佳的减排效果,预计在2024年均能实现碳达峰,其峰值碳排放量分别为1399.9Mt和1402.69Mt;在所有车型中,商用车碳排放将于2020年的744Mt增长至2035年的约800-1300Mt,相较于其他车型,其碳减排潜力巨大;(3)尽管摩托车的碳排放量在三种车型中最低,但其排放量呈上升趋势。摩托车在单独实行“摩改电”措施后无法实现碳达峰,需要未来进一步的管控措施配合其他政策同步实施才能实现碳达峰。本研究所提出的模型及方法在交通运输碳减排中具有较好的参考价值。

摘要:土壤有机氮组分和含量变化直接影响土壤供氮潜力,而氮肥施加如何影响土壤有机氮组分目前尚不清楚。以农田土壤为研究对象,以施氮肥处理与土壤有机氮为主题,搜集了1981—2023年国内外已发表的1792条田间试验数据,进行了整合分析(meta-analysis)。结果表明:1)施氮肥显著增加了农田土壤总氮和有机氮含量,其中酸解氨基糖氮和酸解氨态氮增幅最大,而非酸解氮增幅最小。2)施氮量是影响土壤有机氮累积的重要因素,除非酸解氮以外,其余各有机氮组分累积量均随施氮量增加而增加。3)与短期(1-3 a)和长期( > 9 a)施氮相比,中长期(3-9 a)施氮更有利于土壤有机氮的累积。4)施氮肥后0—20 cm和20-40 cm土层有机氮各组分显著增加,40-60 cm土层无显著变化。5)土壤有机碳和矿质氮是施氮后土壤有机氮含量变化的关键非生物因素;微生物生物量氮和蛋白酶活性是影响有机氮组分的重要生物因素。可见施氮肥显著提高了农田土壤有机氮含量和氮供应潜力,特别是在有机碳含量和微生物活性较高的土壤中,施肥对有机氮的累积效应更明显。

摘要:研究林分立地因子、土壤养分因子及其交互作用对平均优势木生长的影响,分别构建含立地、土壤养分及其交互作用的立地指数模型,为杉木人工林立地质量评价提供一种新思路。基于40块湖南杉木人工林样地中平均优势木的解析木数据,采用数量化方法Ⅰ、随机森林算法、K-means聚类和非线性混合效应回归分析,确定显著影响优势高生长的立地与土壤养分因子;筛选最优基础模型并构建含立地、土壤养分及其交互效应的非线性混合立地指数模型,运用AIC、BIC和R²等3个评价指标评价模型拟合效果,导出最优立地指数模型。结果表明:对优势木平均高影响显著的因子为:海拔、坡度、土壤类型、有机质、全氮、全钾,立地因子显著性顺序为海拔 > 坡度 > 土壤类型,土壤养分因子重要性顺序为有机质 > 全氮 > 全钾;7个候选模型中最优基础模型为坎派兹式(Gompertz)(R²=0.6876,MAE=6.6922,RMSE=2.7448);构建含立地、土壤养分及其交互类型效应的混合模型精度分别提升至0.7827、0.7765、0.8400;以精度 ≥ 95%的标准聚类,构建含立地类型组、土壤养分类型组和立地-土壤养分交互类型组的混合模型精度相比基础模型分别提升了13.05%、12.52%和21.42%,相比各类型效应的混合模型AIC、BIC均有所降低。表明立地、土壤养分及其交互作用均对平均优势木生长有显著影响,含交互效应的混合模型拟合效果优于单独立地、土壤养分效应,基于立地-土壤养分交互类型组的多形立地指数曲线模拟平均优势木的生长规律更为准确,最终构建以立地-土壤养分交互类型组为随机效应的最优立地指数模型为:H_jSSNMTG=a_jSSNMTG×exp(-b×exp(-c×T_jSSNMTG))+ε_jSSNMTG,可以用于湖南复杂立地条件下杉木人工林立地质量评价。

摘要:明确不同密度人工林地生态系统土壤-微生物的养分循环过程,对林业建设过程中阐明生态系统养分循环规律及人工林经营有重要意义。以黄土高原6种林分密度(1000、1500、1800、2400、3000、3500 株/hm²)的刺槐林(Robinia pseudoacacia)为研究对象,测定林地土壤和微生物C、N、P含量及胞外酶活性,明晰其生态化学计量特征。结果表明:随着刺槐密度增大,(1)林地土壤C、N含量及C∶P、N∶P先增大后减小,中等密度(1800—2400株/hm²)显著高于其他密度,而C:N呈相反趋势,P含量无显著差异;(2)土壤微生物C、N、P含量呈现波动变化,C∶N显著下降,C∶P、N∶P先增大后减小;(3)土壤4种胞外酶活性及其表征的C∶N均先增大后减小,C∶P、N∶P呈增大趋势;(4)元素比率阈值(TER)显示除在1800 株/hm²外,其他密度刺槐林地土壤微生物均受到N限制。刺槐林地土壤胞外酶及微生物对土壤养分变化具有自我调节作用,且呈现较好的内稳性,且中等密度刺槐林地更能促进养分积累,尤其是1800 株/hm²的刺槐林地更利于微生物的生长繁殖。研究结果可为该区刺槐人工林的合理经营提供科学依据。

摘要:大范围、高强度的森林火灾能够摧毁地表植被并重启群落演替进程,是影响滇中地区森林生态系统稳定的重要干扰因素之一,但当地这些火烧事件的干扰边界和随后的植被恢复动态目前仍缺乏足够的定量报道。以大理鸡足山亚热带半湿润常绿阔叶林分布区内1984年5月3日发生火灾的火烧迹地为主要研究对象,基于1986—2023年的Landsat多时序影像,尝试以差值归一化燃烧指数(difference Normalized Burn Ratio, dNBR)对当地历史火烧事件的火烈度边界进行定量划分,以地形因子和多重比较对不同火烈度区域间空间分布格局差异进行解释和分析;以植被覆盖度(Fractional Vegetation Cover,FVC)、归一化燃烧指数(Normalized Burn Ratio,NBR)和燃烧恢复率(Burn Recovery Ratio,BRR)等遥感植被指数时序变化和分段线性回归模型对火烧迹地上的植被恢复阶段进行定量区分,结合气温和降水等气候因子的时序变化对植被恢复过程中的重要时间拐点进行解释,并以林冠高度特征对火烧迹地目前的植被恢复程度进行评价。研究结果表明:当地1984年时的总过火面积应不小于1423.71 hm²,火烧迹地可划分为轻度、中低度、中高度和重度等四个火烈度(Fire severity)等级,面积比例分别为63.39%、30.73%、5.85%和0.03%,坡度较小则火烈度可能越高;轻度和中低度火烈度区可分为快速恢复(1986-1996年)和降速恢复阶段(1996年至今),中高度和重度火烈度区可分为快速恢复(1986-1990年)、降速恢复(1990-1996年)和稳定(1996年至今)阶段,但气候因子并未表现出类似的阶段性变化,遥感植被指数的时间动态更多与植被演替过程中的树种迭代过程有关;各火烈度区域内的林冠平均高度至今仍较对照区(26.4 m)偏低,林冠结构和森林地上生物量应仍处于恢复过程中。当地火烧迹地上的森林经过40年的恢复后应仍处于次生演替的前中期,亚热带半湿润常绿阔叶林的恢复是一个复杂且长期的过程。

摘要:地中海大麦(Hordeum murinum subsp. leporinum)原产欧洲,2023年首次在河南省发现其入侵种群。由于其繁殖能力强、生长速度快、一旦大面积入侵将会对当地农业生产造成危害。亟需探明其在我国的潜在入侵和分布区,为建立全面的监测和预警系统提供支撑。基于查询的地中海大麦的分布数据(453个)和环境因子(19个),并利用MaxEnt模型模拟其适生生态位,预测其在中国当前和未来气候变化背景下的潜在地理分布。结果表明:年平均气温、温度季节性变化、最冷月最低温度、年降水量、最暖季度降水量和最冷季度降水量是影响地中海大麦分布的主要因子;当前气候条件下适生区总面积为278.72×10⁴ km²,占中国国土面积的29.03%,高适生区主要分布在河南、陕西、甘肃、云南、贵州、四川等地;未来气候条件下更利于地中海大麦扩张,总适生区较当前有不同程度地扩展,增幅最大的时期为2050sSSP245(7.97%);中、高度适生区多集中在西南、华中、华东和西北等区域,增幅最大的时期分别为2050sSSP585(7.40%)、2070sSSP126(16.75%)。未来应加强植物检疫,防止地中海大麦从焦作地区向外扩散蔓延;同时在华中、华南、华东和西南地区完善引种与调运的管控制度,不到疫区调种,并提高人们的风险防范意识。

摘要:基于青藏高原6个植物区系种子植物多样性数据,归纳统计得出科属特征、物种组成相似性以及多样性空间分布格局,量化气候、地形和历史因素对植物区系多样性分布格局的影响程度,探究青藏高原不同种子植物区系多样性格局的形成原因。结果表明:(1)青藏高原6个植物区系地区均以草本植物为主(平均68.69%),其中IIIE14横断山脉地区的种子植物种类最为丰富(8786种),而IIIF18西喜马拉雅亚地区的种子植物种类最少(1341种);菊科(12.34%)、杜鹃花属(3.19%)分别是青藏高原植物区系的优势科和优势属。(2)在植物科属水平上,IIIE14地区与IIIE15东喜马拉雅地区相似性系数最高(分别为0.8500、0.7225),IIIE15地区与IIC6喀什噶尔地区相似性系数最低(分别为0.4444、0.2594),而在种水平上,IIIF16唐古特地区与IIC6地区相似性系数最高(0.4673),IIIE14地区与IIIF18地区相似性系数最低(0.0822)。(3)青藏高原植物区系多样性分布格局整体呈现东南多、西北少的局势;气候、地形及历史因素共同决定着青藏高原植物区系多样性格局,其中海拔范围对IIIE14(均值15.49%)、IIIF17(均值25.46%)、IIIF18(均值30.96%)地区、地形异质性对IIIE15地区(均值18.14%)、年均温对IIIF16地区(均值18.04%)、以及年降水量、实际蒸散量对IIC6地区(均值22.94%、24.95%)种子植物物种丰富度和谱系多样性的构建有着重要影响。上述结果表明高原内部不同的环境特点、地质历史和气候变化历史促进了青藏高原植物区系的多样化,形成今日青藏高原差异巨大,但存在一定相似性的独特多样性格局,这为揭示青藏高原不同区域生物多样性的形成和演化提供科学依据。

摘要:对小尺度森林生态产品总值进行精细评估,能够揭示不同森林生态系统之间的生态服务价值差异,有利于特定地段的森林生态产品价值转化。以浙江省温州市泰顺县司前畲族镇为试点区域,在浙江省《生态系统生产总值(GEP)核算技术规范陆域生态系统》标准的核算框架和指标体系的基础上,提出了小班尺度的水源涵养、土壤保持、洪水调蓄、气候调节、固碳释氧等核算方法,收集了森林资源一张图、气象、空气质量、水质监测等数据,基于GIS技术以小班为核算空间单元,利用林分信息开展森林生态产品价值评估。结果显示,2021年司前畲族镇的森林生态产品总值为36.58亿元,平均价值为20.86万元/hm²。其中生态系统调节服务价值最大,占总价值的97.6%,供给产品和文化服务价值相对较低。生态产品价值表现为气候调节 ＞ 土壤保持 ＞ 洪水调蓄 ＞ 水源涵养 ＞ 直接供给产品 ＞ 固碳释氧 ＞ 生态旅游 ＞ 水环境净化 ＞ 空气净化,评估结果显示了司前畲族镇森林生态产品的数量和质量,生态服务价值可观,为当地政府进行生态补偿和“两山”转化提供参考依据。

摘要:研究荒漠植物叶片功能性状在小尺度自然环境梯度上的变异和协调,有助于了解荒漠局域环境变化下植物的适应策略。以河西走廊荒漠绿洲过渡带广布种泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)为材料,分析叶片功能性状在沙丘不同固定阶段的特征及其对土壤因子的响应。结果表明:(1)固定、半固定和流动沙丘的泡泡刺比叶面积(SLA)和氮含量(LNC)存在显著差异,且固定 ＞ 半固定 ＞ 流动,固定沙丘的泡泡刺组织密度(TD)和干物质含量(LDMC)显著小于流动沙丘(P ＜ 0.05)。(2)固定、半固定和流动沙丘的泡泡刺肉质化程度(DOF)与LDMC,SLA与TD负相关,固定和流动沙丘的泡泡刺肉质化程度(DOF)与TD,SLA与LDMC负相关,DOF与SLA,LDMC与TD正相关(P ＜ 0.05)。(3)主成分分析结果表明,固定沙丘的泡泡刺具有较高SLA和LNC,流动沙丘的泡泡刺具有较高TD和LDMC,半固定沙丘的泡泡刺叶性状变异介于两者之间。(4)冗余分析结果表明,土壤碳含量、土壤氮含量、土壤磷含量、土壤紧实度和土壤含水量共同解释了叶片功能性状的变异的80.76%。表明环境的差异决定了泡泡刺的资源分配策略,固定沙丘的泡泡刺采取“快速投资-收益”的获取策略,流动沙丘的泡泡刺采取“慢速投资-收益”的保守型策略。结果可为在种内性状水平上评估荒漠植物的资源分配策略提供见解。

摘要:古树作为百年以上的大树,是极其珍贵的自然资源,但在人类社会快速发展所带来的诸多不利影响之下,生长严重受限。因此对其进行保护和复壮是一项刻不容缓且需长期坚持的重要工作。经过长期的自然选择,其根际土壤中存在着与其生长密切相关并具有独特作用的土著微生物。接种古树根际土壤中的优势土著AM真菌或可成为一种新的古树复壮方法。从上海市城区具有100年以上树龄的古银杏树根际土壤中成功筛选、扩繁的2种土著AM真菌菌剂(近明球囊霉 Claroideoglomus claroideum和摩西斗管囊霉 Funneliformis mosseae)为试验材料,通过单、双接的应用方式接种至古银杏实生苗中进行盆栽验证试验。研究结果表明,接种土著AM真菌不仅对古银杏实生苗的表型指标、地上部生长、根系形态、植物养分积累、生物量等生长指标均具有显著的促生效果,并对实生苗的叶绿素相对含量、光合生理状况、抗氧化酶活性、代谢产物积累等生理指标也产生了有利影响,使得实生苗的生长情况整体向好,但不同的土著AM真菌对古银杏实生苗的生长过程产生了不同程度的影响。通过隶属模糊函数综合法将不同菌剂对古银杏实生苗的促生效果进行量化并综合排序,确定双接(近明球囊霉+摩西斗管囊霉)是促生古银杏实生苗较好的接种方式。证明了土著AM真菌在古树促生复壮方面具有一定的的潜力和效果,后续还将在古银杏树上进行相应的验证试验。研究结果可推动田间土著AM真菌的本土化应用,为古树的保护和复壮提供了新的思路和技术支撑。

摘要:生物结皮是旱区景观的重要成分,分布具有明显的空间异质性,影响其生态功能。然而,已有研究中生物结皮的分布特征以定性描述为主,限制了对其生态功能的评估。以黄土高原不同降水量带封禁退耕草地的生物结皮为对象,通过野外调查和图像处理,采用景观格局指数量化生物结皮的分布格局,明确不同降水量带生物结皮的空间分布特征。结果表明,1)景观格局指数能够精确地量化生物结皮的分布特征。黄土高原200-550 mm降水量带退耕草地的生物结皮盖度变化于47%-73%,不同降水量带间生物结皮盖度差异显著。其中,200—250 mm降水量带生物结皮平均盖度(73%)显著高于250-550 mm(52%)。2)不同降水量带生物结皮的分布模式不同。从200至550 mm,生物结皮的分布模式由基底转变为基底或斑块共存模式,再进一步转变为斑块模式。3)生物结皮斑块特征在不同降水量带间差异显著。降水量从200—250 mm增至250-500 mm,生物结皮斑块数量增加3倍,最大和平均斑块面积降低42%和49%,斑块形状趋于复杂,450-500 mm降水量带生物结皮斑块接近圆形。4)生物结皮分布格局在不同降水量带差异显著。斑块长度随降水量增大而增加,破碎加剧。本文首次量化揭示了黄土高原不同降水量带生物结皮的斑块特征和分布格局,为准确评估生物结皮的生态功能奠定了理论基础,为旱区生态系统的恢复和管理提供了科学依据。

摘要:明确叶绿素分子有效光能吸收截面对深入了解植物光合过程具有重要意义。为定量且全面探讨光合色素分子有效光能吸收截面对光强的响应,以大豆(Glycine max)为例,设置全日照和遮荫两种光强处理,首先测量CO₂浓度分别为300、400、500 μmol/mol和600 μmol/mol时叶片电子传递速率对光强的响应曲线(J/I曲线);测量大豆叶片的叶绿素含量;然后结合光合机理模型计算本征光能吸收截面(σ_ik)、有效光能吸收截面(σ'_ik)和捕光色素分子处于激发态的最小平均寿命(τ_min)等光合参数。结果表明,光合机理模型可很好地拟合两种光强条件下不同CO₂浓度下大豆叶片的J/I曲线,其决定系数均大于0.99;不同CO₂浓度下,遮荫和全日照下最大电子传递速率(J_max)范围分别为126.03-164.34 μmol m^-2 s^-1和273.33-326.92 μmol m^-2 s^-1,τ_min值范围分别为16.15—22.93 ms和3.65-4.64 ms。与全日照相比,遮荫条件下大豆叶片捕光色素分子的光能吸收能力明显较低,而处于最低激发态的叶绿素分子数则明显较大。相同光照处理下,不同CO₂浓度对大豆叶片的σ_ik和τ_min值无显著影响,而σ'_ik值随着CO₂浓度增加而整体呈减小趋势。以400 μmol/mol CO₂浓度时的相关光合参数为例,结合电子传递速率计算公式,首次从叶绿素分子光能吸收特性角度定量解释了全日照条件下大豆叶片具较高J_max的原因。这为定量研究叶绿素分子有效光能吸收截面提供了新的研究手段。

摘要:较暗的角质层明度有助于昆虫吸收热量和减少高UV-B的伤害,因此自然生境中昆虫群落体色往往呈现出地理变异。然而,人们对城市昆虫群落体色的变异模式和影响因素仍然知之甚少。在青藏高原东缘8个城镇的64个样地(海拔510-3380 m),开展地栖蚂蚁群落调查,采集到55890只工蚁(31属81种)。运用线性混合效应模型,评估了区域温度和紫外线水平对城市蚂蚁群落角质层明度的潜在影响。结果表明,蚂蚁群落角质层明度在城镇间具有显著差异(相比甘孜县蚂蚁群落,元谋县蚂蚁群落的群落加权平均值高出约39%,群落算数平均值高出约32%);区域温度对蚂蚁群落角质层明度影响显著,温度越高,群落角质层明度值越大,但区域UV-B对其没有显著影响。因此,区域温度能够有效解释该地区的城市蚂蚁群落角质层明度变异,而蚂蚁群落体色明度对区域UV-B条件的响应可能还受到其他环境因素的调节。

摘要:在贺兰山东麓荒漠草原区,分别在平行山体方向不同空间距离布设4个研究样带,利用陷阱杯诱捕法,调查了不同空间距离样带节肢动物的群落多样性与功能群分布特征,阐明了贺兰山山前荒漠草原节肢动物群落结构分布规律及其影响因素。结果表明:(1)随样带距离增加,地面节肢动物个体数、Shannon指数和Simpson指数无显著变化,而总类群数呈显著降低趋势,降低了48.31%(P < 0.05)。(2)随样带距离增加,捕食性动物类群数和个体数均无显著变化,而植食性动物类群数和个体数呈逐渐降低趋势(P < 0.05),分别降低了66.64%和65.38%;杂食性动物个体数随距离样带未发生显著变化,而其类群数呈显著降低趋势(P < 0.05),降低了16.41%。(3)冗余分析(RDA)显示,草本植物密度和土壤有机碳是贺兰山山前荒漠草原地面节肢动物群落分布差异的主要影响因素;PLS-SEM结果显示,草本植物密度和丰富度及土壤黏粉粒含量(P < 0.05)是贺兰山山前荒漠草原地面节肢动物功能群结构分布的主要影响因素。综合分析表明,远离贺兰山,土壤理化性质发生变化,引起荒漠草原植物密度降低,地面节肢动物类群数分布亦减少,特别是植食性动物分布愈少,反映了山前荒漠草原地面节肢动物呈现上行效应的分布规律。

摘要:巢捕食是驱动鸟类行为进化的一个重要因素,促使鸟类进化出一系列的行为策略。为探究鸟类应对不同巢捕食者的行为策略,于2016年4-7月利用赤峰锦蛇(Elaphe anomala)和花鼠(Tamias sibiricus)模拟巢入侵实验,基于人工巢箱分别在育雏前期(子代6-8日龄)和育雏后期(子代15-17日龄)对杂色山雀(Sittiparus varius)亲鸟和雏鸟的反捕食行为进行了研究。结果显示:杂色山雀亲鸟的巢防御行为和雏鸟的反捕食行为会根据繁殖进程和捕食者类型的变化而进行调整。亲鸟应对捕食者行为的强度随繁殖进程的推进而升高(OR=3.061, P=0.003),随捕食者的危险程度的增加而降低(OR=0.451,P=0.023)。亲鸟报警鸣声的激烈程度随捕食者危险程度的增加而增加,随繁殖进程的推进而升高(P < 0.001)。雏鸟在育雏前期对亲鸟的报警鸣声均无任何回应;但在育雏后期听到亲鸟对花鼠的报警鸣声时,均迅速停止一切活动并静默蹲踞在巢箱底部(n=31,P < 0.001),当听到亲鸟对赤峰锦蛇的报警鸣声时,87.1%繁殖巢的雏鸟均会迅速尝试逃出巢箱,其余繁殖巢雏鸟则仍是静默蹲踞在巢底(n=31,P < 0.001)。

摘要:布氏田鼠是内蒙古典型草原主要害鼠之一。为探明其发生机制,建立规模化调查技术,在内蒙古东乌珠穆沁旗草原利用无人机航拍技术采集布氏田鼠冬季栖息地影像。通过拼接、目视解译、格网化(1hm²)分析,利用遥感数据、地理空间数据等获取格网内生境指标,采用皮尔逊相关分析和广义加性模型等方法,探讨了影响布氏田鼠越冬洞群分布的相关生境因子。结果表明:(1)生长季植被指数对其洞群密度空间分布有一定指示作用,布氏田鼠喜栖于植被较为低矮的裸露草场(0.1 ＜ NDVI ＜ 0.18);(2)9月和10月NDVI与其越冬洞群密度的分布具有较大关系,其中9月份布氏田鼠洞群主要集中在0.25 ＜ NDVI ＜ 0.35的区域,而10月份NDVI与洞群密度呈负相关关系;(3)布氏田鼠越冬栖息地的选择偏向于海拔相对较高(895m-915m)的西南缓坡(0.3°-1.6°)。研究结果将为布氏田鼠越冬栖息地选择预测提供了参考依据。

摘要:近年来,机器学习技术的飞速发展,为生态学研究提供了新的工具和方法,推动了研究思路的更新和研究范式的转变,引领生态学逐渐走向数据驱动型研究的时代。随着环境问题的日益严峻,生态安全问题也已逐渐成为全球关注的焦点。对生态安全中的安全评估、模拟与安全预警以及安全格局三个子领域进行了概述。以Web of Science核心合集和中国知网的文献为数据源,系统梳理机器学习在生态安全领域的应用进展,并归纳总结了关键词与相关算法。结果显示,机器学习在生态安全的主要应用包括分析确定影响因素、分析确定指标的权重和重要性、模拟生态安全与指标间的对应关系、动态预测与预警、识别生态源(区)以及格局的动态演变六个方面。分析了每个应用内常见算法的特点、局限性及其适用性,并进行了算法演变分析。展望未来机器学习与生态安全可以进一步融合探索的问题,比如识别生态安全阈值、构建精准化生态安全预警平台以及阐明格局演化的驱动机制。为生态安全的未来研究提供参考。

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