摘要:

摘要:森林生态系统作为最重要的鸟类栖息地,其内部结构不仅是决定鸟类多样性组成和分布的关键因素,还在维持和提升森林生态系统功能方面发挥着重要作用。随着近年来全球范围内不同程度的森林退化和恢复、毁林和造林事件的持续发生,森林结构发生了显著而复杂的变化。鸟类多样性如何响应森林结构及其变化成为森林生态学和生物多样性保护领域研究的热点问题。梳理了常见森林水平和垂直结构特征,并对其含义和影响进行了总结。进而对不同尺度上森林结构影响鸟类多样性的现象、规律和内在机制进行了归纳。总体而言,森林结构能够通过改变食物资源、栖息地、微气候条件、种间关系等对鸟类多样性产生直接和间接影响,鸟类的生活史和生态特征在对森林结构的响应中起到了决定性作用。在不同的尺度上森林结构的影响机制也有所不同,并存在一定的不确定性。展望了新兴观测手段在推动森林结构与鸟类多样性关系研究方面的作用,并强调了开展多尺度比较研究的重要性。倡导生态学家、保护生物学家和政策制定者之间的跨学科合作以解决复杂的保护挑战,为森林管理和生物多样性保护提供科学参考。

摘要:植物叶片机械强度(刚度和韧性)与其抗旱性之间存在一定的协同关系,是植物适应环境的重要策略。开展植物叶片机械强度与抗旱性耦合机制研究有助于理解和预测陆地植被对气候变化的响应和适应策略。由于缺少针对该协同关系驱动因素的系统性研究,当前对植物适应干旱的生理生态机制缺乏深入理解。从叶片机械结构、抗旱性状及驱动二者变化的相关解剖学/生理性状进行分析,在综述叶片机械结构与抗旱性状的基础上,阐明抗旱性与机械性状协同关系的解剖学和生理基础,以期为今后研究植物机械性状和抗旱协同适应策略提供参考。细胞壁厚度、膨压损失点(Ψ_tlp)和主脉长度(VLA_maj)在调节叶片机械强度和抗旱性的权衡关系中发挥重要作用:①较厚的细胞壁不仅能够降低细胞膨压损失后的皱缩和塌陷风险,也会保护叶片免受由细胞收缩引起的导管外水分运输能力下降,从而使得植物叶片有较强的耐旱能力;②叶脉维管束水分的运输在干旱下存在着由栓塞引发的被破坏风险,而单位面积较大的主脉长度(VLA_maj)可以提供额外的水分替代途径向叶肉供应水分;③较厚的细胞壁厚度和较高的VLA_maj有助于增加叶片的机械强度。综上所述,在干旱生境中,尽管水分亏缺会降低叶片光合速率,但具有高机械强度和抗旱性的叶片却能延长其寿命,以保证叶片在恶劣生境中维持基本的气体交换和正碳收益。揭示了高机械性和抗旱性的耦合是植物适应干旱的内在机制,并对植物抗旱性的研究进行展望,强调未来研究在考虑植物机械性状的基础上,需要结合植物功能性状和生理因素如渗透调节能力、水分缓冲能力等协同探究植物的抗旱性,以期为未来植物抗旱协同策略提供指导。

摘要:自然保护地是生物多样性保护的核心举措,在全球森林生态系统保护中发挥着关键作用。尽管许多研究已经评估了自然保护地对土地覆盖、人类干扰和人类福祉的影响,但其在减少森林破碎化方面的成效仍然缺少评估。以中国建立的自然保护地为例,分析了2000-2022年保护地范围内森林覆盖率和森林破碎化程度的时空特征,采用倾向性得分匹配法评估了保护地在减少森林覆盖率下降和森林破碎化方面的成效,并分析了成效的空间分布规律。研究发现,超过半数保护地内的森林覆盖率增加而森林破碎化程度减少,整体森林景观正在改善。保护地内的森林景观变化模式在不同省份间存在显著的差异。其中,呈现保护地森林覆盖率增加、破碎化程度减少模式的省份数量最多,主要分布在中国的西部和东北地区。中国东南地区省份的保护地主要呈现森林覆盖率减少、破碎化程度增加以及森林覆盖率减少、破碎化程度减少的森林景观变化模式。在保护地的森林景观保护成效方面,约60.6%的保护地在减缓森林覆盖率下降方面取得了积极成效,大多数保护地(64.4%)在减少森林破碎化方面作出了积极贡献。不同省份保护地在减少森林覆盖率下降和森林破碎化方面的平均效应存在显著差异。在人类压力较大的东南地区省份,保护地减少森林覆盖率下降和森林破碎化的成效总体上更显著,而在人类压力较小的西北地区省份,保护地减少森林覆盖率下降和森林破碎化的成效相对较弱。保护地减少森林覆盖率下降与减少森林破碎化的成效的相关性不显著(r=0.04,P>0.05)。总体而言,中国自然保护地在保护森林景观方面是有效的,其中41.2%的保护地在减少森林覆盖率下降和森林破碎化方面均发挥了积极作用,84.0%的保护地至少在减少森林覆盖率下降或森林破碎化方面产生了积极成效。研究结果也表明,同时评估自然保护地减少森林覆盖率下降和森林破碎化的成效,能够更全面地揭示保护地保护森林景观的成效。这些评估方法和结果为保护地的绩效管理提供了科学支撑,也为我国未来自然保护地体系建设提供了参考。

摘要:研究旅游生态系统发展空间关联网络与土地利用转型的权衡协同关系,对于推动国土空间优化和旅游可持续发展具有重要意义。以武陵山片区为例,分析2000-2020年土地利用转型时空格局,综合运用引力模型和社会网络分析方法探究旅游生态系统发展空间关联网络的结构特征,通过Spearman秩相关系数和双变量局部空间自相关定量分析旅游生态系统发展空间关联网络与土地利用转型的权衡协同关系。结果表明:(1)武陵山片区旅游生态系统发展空间关联网络轴线呈现"东密西疏、北疏南密"的非均衡特征,武陵源-永定始终为强联系关系,武陵源、冷水江、鹤城、吉首和永定的度数中心度均值远高于其他地区。(2)综合土地利用动态度呈现"上升-下降-上升"的变化趋势,单一地类动态度大小排序为:建设用地＞水域＞草地＞耕地＞林地;林地和耕地相互转化是土地利用转型的主要表现形式。(3)综合土地利用动态度与旅游生态系统发展空间关联网络中心性(CSCN)之间存在协同关系;不同地类的动态度与CSCN的权衡协同关系具有阶段性和空间异质性特征。研究可为促进区域旅游生态系统和土地利用转型协同发展提供理论借鉴与实践参考。

摘要:生态系统碳储存服务评估领域已涌现出多种模型与工具,但不同模型导致的评估结果差异缺乏定量比较。为深入分析不同模型在同一区域碳储存服务评估中的表现差异与有效性,采用InVEST模型与ARIES模型两种生态系统服务评估工具,对重庆市中心城区的碳储量进行对比评估。结果表明:InVEST模型评估中心城区碳密度为92.99t/hm²,碳储总量505.03×10⁵t,ARIES模型估算的碳密度为116.88t/hm²,碳储总量639.58×10⁵t;不同土地覆盖类型中,林地碳密度最高,耕地和林地为区域主要碳库;在海拔梯度上,碳密度随海拔升高而递增,碳储量随海拔呈先增后减的趋势;两模型评估的区域碳储量空间分布格局一致,均呈"中间低,四周高",而分布形式差异显著。造成两模型评估结果差异的因素包括碳密度数据与评价单元的不同;InVEST模型侧重以土地覆盖类型为评价单元,碳储量按地类分布,ARIES模型则耦合地类与栅格单元,碳储量以斑块形式分布。InVEST模型评估结果可反映不同地类的碳储量高低,而ARIES模型则能进一步揭示同一地类间碳储量的空间异质性,ARIES模型评估结果的有效性更强,可为区域制定固碳政策提供有力支持。

摘要:“双碳”战略规划下,研究山东省碳储量发展趋势及演变特征,对山东省可持续发展具有重要参考意义。基于山东省2000年、2010年和2020年土地利用数据,运用PLUS模型和InVEST模型估算得到山东省多期碳储量数据。结果表明:2000-2020年山东省碳储量在20年间减少了2.15×10⁷t,且呈现持续减少态势。山东省2030年碳储量在自然发展情景和生态-耕地保护情景下,相较于2020年分别减少8.93×10⁶t和增加5.81×10⁶t。生态-耕地保护情景下山东省耕地减少速度放缓,建设用地扩张速度得到抑制,林地等高碳密度土地类型得到保护并有所增加,山东省碳储能力增强。研究结果可为山东省可持续发展和"双碳"战略规划的实施提供科学参考。

摘要:作为人工-自然耦合的地理系统,耕地碳流生态网络的紊乱严重影响了区域碳平衡。"双碳"目标下,探究耕地碳流生态网络有助于推动其健康运转,对实现碳中和目标具有重要意义。基于湖北省土地利用数据和社会经济数据,从复杂地理系统视角,采用生态网络分析和GIS分析方法,在剖析2000-2020年湖北省耕地碳流生态网络的形成机制的基础上,实证研究了该网络的空间格局和内部结构的演变特征。研究表明:(1)湖北省耕地碳收支为净排放状态,整体呈现明显增长态势,导致耕地碳流密度高且递增趋势明显,并且耕地净碳排放和耕地碳流密度的区域差异显著。(2)湖北省耕地碳流生态网络整体紊乱,碳流转移呈现消极净碳流态势,网络中积极碳流明显小于消极碳流,对维护区域碳平衡产生负面作用。(3)网络碳流的分布重心集中在天门市的北部,范围主要覆盖以天门市为中心的湖北省中部偏南部地区,并且总体上呈现"西北-东南"分布格局。(4)基于网络结构分析,湖北省耕地碳流生态网络在土地利用碳流系统中发挥重要作用,凸显了优化湖北省耕地碳流生态网络的紧迫性。研究结果可为国土空间低碳优化提供新研究视角,以期为推动耕地碳流生态网络可持续发展、加快实现碳中和目标提供参考。

摘要:节水、降碳是长江经济带农业可持续发展面临的主要挑战,对农田生态系统的碳水关系进行耦合研究,有助于明确农业水资源的可持续性和厘清农业碳排放的规律,为农业生产水资源管理和低碳可持续发展提供决策支持。从碳水关联视角出发,基于碳水足迹理论,引入足迹广度与足迹深度对2011-2020年长江经济带农田生态系统碳水足迹进行评价,并利用耦合协调度模型对农田生态系统的碳水足迹耦合关系进行探究。结果显示:(1)长江经济带农田生态系统处于碳赤字、水盈余阶段,四川省碳赤字水平最高,湖南省水盈余指数最高。(2)长江经济带农田生态系统碳足迹广度整体呈现"先增长后下降"的趋势,四川省最高,上海市最低,且高值区主要集中在长江经济带上游;除贵州省外,其余省份碳足迹深度均等于1,无需动用存量资本。水足迹广度整体呈波动下降趋势,江苏省最高,上海市最低;除江苏省外,其余10省份水足迹深度均等于1,无需动用水资源存量资本。(3)长江经济带农田生态系统碳足迹与水足迹的耦合协调度逐年上升;从时间维度来看,整体耦合协调度还不够高;从空间维度来看,碳水足迹耦合协调度均值呈"上游>中游>下游"的分布特征。(4)长江经济带碳水足迹耦合协调发展水平存在空间依赖,空间关联性存在不稳定性,波动较大,主要表现为高-高集聚区数量增多,高-低集聚区减少,低-低、低-高集聚区较为稳定。

摘要:迅速发展的高速铁路廊道正在对沿线区域土地利用和景观格局产生深远影响,科学分析高铁沿线土地利用和景观格局变化的梯度效应,理解以高速铁路为代表的人类活动对生态系统的影响,对加强高铁规划-建设-运营过程中景观生态保护、构建可持续高速铁路网络具有重要意义。以西成高铁陕西段两侧10km缓冲区为研究区,划分1km等间距缓冲带,基于西成高铁陕西段建设前后(2010年和2018年)的土地利用数据,分析缓冲区、缓冲带内土地利用和景观格局变化情况,并分段揭示高铁线路影响的梯度效应范围。结果表明:(1)耕地、林地和草地是西成高铁陕西段沿线缓冲区内主要景观类型。高铁线路建设开通增加了以建设用地为代表的人类活动区域。(2)高铁线路建设开通使得沿线区域景观整体异质性呈微弱增强趋势,形状则呈规则化趋势。耕地景观斑块变得破碎且分散,但形状变得规则。建设用地破碎化程度降低,连通和聚集程度呈加强态势。(3)高铁线路建设开通对沿线区域景观格局的影响具有显著的距离衰减梯度效应,影响范围呈现出秦岭段(1.3km)＜巴山段(1.5km)＜关中平原段(2.5km)＜汉中盆地段(5.6km)的分布特征,这一范围亦是研究区沿线景观生态保护的重点区域。

摘要:海南岛三大流域是全岛重要的水源涵养和生态屏障区,近年来流域土地利用变化剧烈、生态系统脆弱,开展流域景观生态风险评估研究,对于加强区域生态安全保障和可持续发展利用至关重要。以海南岛南渡江、昌化江和万泉河三大流域为研究区域,综合采用景观生态学和地理探测器等方法,探究了1980-2020年海南岛三大流域景观生态风险的时空变化特征及其驱动因素。结果表明:(1)三大流域土地利用类型以林地和耕地为主,40年间土地利用变化主要表现为建设用地和水域面积的持续增加,以及耕地和草地面积的持续减少;流域景观格局变化呈现景观破碎度和多样性加剧,景观连通性减弱。(2)40年间三大流域景观生态风险较为稳定,景观生态风险指数等级以低等级和较低等级为主,占流域总面积的70%以上。(3)三大流域景观生态风险的空间分布聚集性呈减弱趋势,主要呈现"高-高"和"低-低"聚类模式,低风险区域集中在三大流域上游的热带雨林国家公园,高风险区域集中在三大流域东北部区域。(4)土地利用强度是影响三大流域景观生态风险空间差异的主导驱动因子,且土地利用强度和坡度的交互作用是造成流域景观生态风险空间分异的主要原因,解释力为64.7%。研究结果可为海南岛流域生态治理和景观生态优化提供重要参考。

摘要:粮食生产事关国计民生,粮食主产区作为国家粮食稳产保供的"压舱石",对保障国家粮食安全具有重要作用。学界围绕主产区粮食生产与经济发展的关系开展了大量研究,但少有研究关注主产区粮食生产、经济发展与生态保护之间的关系。基于粮食主产区2000-2020年1265个县域单元的粮食生产、社会经济、生态保护、自然环境等数据,采用空间分析技术、耦合协调度模型和地理探测器模型,在系统分析主产区粮食生产、经济发展和生态保护时空格局演变特征的基础上,探究主产区粮食-经济-生态系统的时空耦合规律,并探测其主要驱动力。结果表明:①过去20年,主产区粮食生产、经济发展、生态保护均取得了较大成就,但后十年粮食增产、经济增速有所减缓,部分地区生态系统出现"退化"现象;主产区粮食生产重心向东北方向移动了288公里。②主产区粮食生产呈现东北三省和中部传统农区高、西部地区低的空间格局,经济发展水平呈现自东向西逐渐递减的梯度规律,NDVI呈现"南高北低、东高西低"分布格局。③研究期内主产区粮食-经济-生态系统的耦合协调度不断提升,但过去5年有所下降。④主产区粮食-经济-生态系统的耦合协调关系受多重因素共同作用,双因子交互驱动力大于单因子作用,交互作用类型以双因子非线性增强为主。研究结果有望为国家粮食安全战略和乡村振兴战略决策提供理论依据和实践支撑。

摘要:在生态文明建设的背景下,森林公园提供的游憩服务对提升人类健康和福祉至关重要,其舒适性体验的构成指标和评估方法备受关注。然而,仅基于初级感官体验或浅层心理认知的游憩舒适度评估是不完备的,亟需构建一个涵盖身心整体性的评估模型。以福建省内156个森林公园为对象,结合方面级情感分析(ABSA)和基于决策实验室分析的网络程序分析法(DANP),构建了一个新的森林公园游憩舒适度衡量框架,并通过中国4个典型森林公园对模型进行了实证评估。结果表明:(1)游憩舒适度涵盖了身体舒适性、心理舒适性、精神舒适性、社会舒适性4个主准则、15个次准则和290个方面术语;(2)4个主准则在方面术语情感指数加权计算后的排序与次准则一致,表明在线网络评论的情感指数可作为衡量游憩舒适度各准则的重要指标;(3)身体舒适性是影响游憩舒适度最主要因素,而心理舒适性的提升能够有效促进身体舒适性,进而改善精神舒适性与社会舒适性;(4)主准则身体舒适性、心理舒适性、精神舒适性和社会舒适性的区域权重分别为0.236、0.264、0.246、0.253。在次准则方面,情绪调节、解决心理问题和生态审美体验的重要性位列前三;(5)在4个森林公园中,总游憩舒适度大小排序为仙女山国家森林公园>大奇山国家森林公园>亚龙湾热带天堂森林公园>福建九龙谷国家森林公园。这项研究为游憩舒适度评估提供了新的视角和方法,也为森林公园游憩管理与决策支持提供了重要依据。

摘要:构建生态安全格局是国土空间生态保护修复的重要内容,探讨基于多种理论的生态网络构建、关键节点识别方法并明晰其特点,创新多方法耦合的工作体系对国土空间生态保护修复具有重要意义。以济宁市为例,以济宁市自然保护地为生态源地,以陆生生物迁移特点为基础选取NDVI、坡度、地形起伏度、土地利用类型、距道路距离、距水域距离作为阻力因子,使用主成分分析方法获得权重加权叠加生成综合阻力面,运用MCR-重力模型和电路理论分别识别生态廊道(EC)、生态保护节点(EPN)、生态修复节点(ERN);使用网络闭合度、线点率、网络连接度、成本比、关键节点密度5个参数评价基于两种方法的生态网络结构差异,并对其包含的景观类型、空间分布、节点区位进行对比。研究结果如下:(1)基于MCR-重力模型共提取和识别生态廊道(EC)51条,生态保护节点(EPN)121个,生态修复节点(ERN)58个;基于电路理论共提取和识别生态廊道(EC)50条,生态保护节点(EPN)232个,生态修复节点(ERN)208个;(2) MCR-重力模型识别生态网络的结构更加复杂密闭,其生态廊道稳定性更高,电路理论在关键节点的识别中更具优势;(3)两种模型识别的生态网络所包含的景观类型相近,均以农田和林草地为主,说明发展生态农业对平原产粮区的生态安全具有重要意义,MCR-重力模型生态廊道包含更多的林地;电路理论在城镇开发边界内和非控制区内可以更好地识别生态节点,可以有效提高生物迁徙成功率。结果对济宁市国土空间生态保护修复具有指导意义。

摘要:全球天然牡蛎礁受到不同程度的人为活动影响,中国多数礁区的生态功能已严重衰退。以海南文昌龙楼(东岸)和儋州海头(西岸)典型潮间带天然牡蛎礁为研究对象,使用Ecopath静态模型作为分析工具,对比分析2个生态系统的营养结构特征和能量流动途径。结果表明,2个牡蛎礁生态系统具有相似的营养级结构,第Ⅱ营养级的能量转换效率低,均以碎屑食物链为主,主要关键种为腹足类、节肢动物、大型海藻和浮游植物。2个生态系统中的第I营养级承受着极高的捕食压力,其被捕食量分别高达总捕食量的99.48%和99.16%,大部分能量集中在前两个营养级,第Ⅰ、II营养级的总流量分别占系统总流量的99.88%和99.67%。龙楼牡蛎礁生态系统中,浮游植物显示出更强的上行效应,而海头牡蛎礁生态系统则具有更高的平均能量转移效率,达到7.046%。海头的连接指数(CI)、系统杂食指数(SOI)、Finn's循环指数、Finn's平均路径长度和聚合度(A)分别为0.301、0.111、23.70%、4.510和39.42%,高于龙楼(0.281、0.110、9.927%、3.170和33.14%)。龙楼的TPP/TR(总初级生产量/总呼吸量)和TPP/TB(总初级生产量/总生物量)分别为2.442、6.557,海头分别为1.026、2.927,说明海头牡蛎礁生态系统的成熟度和稳定性更强。研究发现,2处天然牡蛎礁生态系统有较好的成熟度和稳定性,海头的牡蛎礁生态系统健康状况优于龙楼,但均存在营养级间的能量传递受到阻碍的问题,大部分能量流向了碎屑,说明系统中均缺乏高营养级的生物,未来的管理策略应着重于减少对近岸肉食性鱼类和蟹类等高营养级生物的人为捕捞活动,进一步提升牡蛎礁生态系统的稳定性。

摘要:为了解贝类增殖放流对潮间带大型底栖动物群落的影响,于2022年5月(春季)和10月(秋季)对台州市玉环县坎门湾区域贝类增殖区和对照区潮间带大型底栖动物群落开展了现场调查和研究。两次调查共采集到大型底栖动物6门7纲55科89种,增殖区记录到的物种数(62种)高于对照区(59种),全区、增殖区和对照区大型底栖动物均为软体动物种类占比最高,分别占相应区域物种数的46.07%、51.61%和49.15%。春季,增殖区和对照区大型底栖动物优势种分别为9种和4种,共有优势种是微角齿口螺Odostomia subangulata和纹藤壶Amphibalanus amphitrite;秋季,分别为4种和5种,共有优势种是绯拟沼螺Assiminea latericea和日本大眼蟹Macrophthalmus(Mareotis) japonicus。不管是春季还是秋季,大型底栖动物平均栖息密度、生物量、Shannon-Wiener多样性指数(H')、Margalef丰富度指数(D)均表现为增殖区＞对照区,而Pielou均匀度指数(J')表现为对照区＞增殖区。双因素方差分析表明,增殖区和对照区之间大型底栖动物生物量差异显著,而种类数、栖息密度在春季和秋季之间差异显著,其余参数在区域间及季节间差异均不显著。聚类分析表明,春季增殖区和对照区的大型底栖动物群落相似度较高,可分为增殖区(T1和T2断面)和对照区(T3和T4断面)2组;秋季相似度较低,可分为增殖区T1断面、增殖区T2断面和对照区T3和T4断面3组。结合增殖放流前以及周边调查数据,贝类增殖放流两年后,大型底栖动物群落物种数、平均栖息密度、生物量、Shannon-Wiener多样性指数(H')和Margalef丰富度指数(D)均有提高,但效果不明显,研究区域大型底栖动物恢复效果并不理想。

摘要:生物完整性指数整合了多个单指标对干扰的响应特征,因此在综合评价水生态健康状况时具有良好的指标稳定性和响应敏感性。使用生物完整性指数开展自然河流水生态健康评价案例较多,但由于水体特征差异性导致指标选取存在不同,因此针对城市河流的评价研究案例并不多见。在参考以往研究基础上,结合城市河流的独有特征,将可以反映生态系统功能的功能多样性指标纳入备选指标体系,构建了天津市城市河流大型底栖动物完整性评价指数并开展了水生态健康评价。基于2023年4月和9月的水生态监测数据,分析了天津市城市河流大型底栖动物群落结构在枯水期和丰水期之间的变化情况。结果表明,大型底栖动物群落组成表现出显著的季节差异(ANOSIM: P=0.006, R=0.107),枯水期物种数要高于丰水期。梨形环棱螺(Bellamya purificata,Y_枯水期=0.208,Y_丰水期=0.192)、环棱螺属一种(Bellamya sp.,Y_枯水期=0.045,Y_丰水期=0.074)和纹沼螺(Parafossarulus striatulus,Y_枯水期=0.033,Y_丰水期=0.163)均是优势种,表现出季节稳定性。本研究构建了以水生昆虫分类单元数、BMWP指数、功能丰富度和功能分异度等为核心评价指标的天津市城市河流大型底栖动物生物完整性指数(IBI)。评价结果体现了在生物完整性的构建时引入功能参数的重要性。从空间分布看,上游河道保持了较好的生物完整性特征,而由于人类活动的介入导致中下游河道普遍偏差。从季节变化来看,不同地区的完整性变化存在差异,栖息地完整、植被覆盖度高和功能多样性高的参考点位对外部干扰的抵抗力和恢复力较好,因此受到的水文扰动小,而受损点位生物完整性普遍降低。营养盐和有机污染均影响了两个季节的IBI指数,而对于丰水期的大型底栖动物群落,水文变化也是不容忽视的重要因素。本研究结果从生物完整性角度为天津市河流生态系统的评价和保护修复提供了参考依据,同时也为其它类似河流生态系统提供了借鉴。

摘要:浮游植物群落组成变化能有效地改变水体溶解性有机质(DOM)组成特征,研究黄河小浪底水库DOM光谱特征和浮游植物群落的响应关系,可为库区水资源管理和水生态环境保护提供科学依据。采用三维荧光光谱结合平行因子分析法,分析DOM的光谱特征及来源;探究浮游植物群落结构特征,运用多样性指数评价库区水质,利用冗余分析探讨影响浮游植物群落的关键环境因子;利用相关性分析探究DOM组成与浮游植物群落的关系。结果表明:共鉴定出浮游植物6门73属110种,库区群落结构和相对丰度以金藻门、硅藻门和绿藻门为主。空间上,相对丰度表现为中游＞坝前＞上游＞坝后,群落特征存在明显空间异质性。多样性指数评价结果表明库区水质为中污型,其中,中游和坝前多样性指数显著高于上游和坝后,群落结构更复杂,说明筑坝拦截后浮游植物生物活性增强。冗余分析结果显示,叶绿素a、总有机碳、总氮、溶解氧和pH是影响库区浮游植物群落结构的主要驱动因子。DOM主要由紫外区类腐殖质(C1)和类色氨酸(C2)组成,受陆源输入和内源贡献的综合影响,其中,藻类和浮游植物释放等内源贡献较大。相关性分析表明,浮游植物群落结构与类蛋白物质正相关,优势种与自生源指数显著正相关,说明库区水体浮游植物对DOM具有重要贡献。

摘要:近年来,塑料污染日趋严重,已成为全球关注的环境问题。塑料添加剂等污染物随着塑料的不当处理或老化大量进入环境中,严重威胁动物和人类健康。为确定两种典型塑料添加剂邻苯二甲酸二丁酯(Dibutyl phthalate, DBP)和双酚A(Bisphenol A, BPA)对鱼类早期发育和行为的影响,研究以斑马鱼(Danio rerio)为模式动物,探讨 DBP 与 BPA 单独及联合暴露对斑马鱼胚胎发育、运动行为和神经系统的影响。结果显示:DBP 和 BPA 单独和联合暴露导致斑马鱼胚胎和仔鱼心率下降,体长缩短,孵化进程加快,但对总孵化率和畸形率无明显影响。DBP 单独及和 BPA 联合暴露导致仔鱼运动能力增强、活跃度增加。DBP 单独暴露导致丙二醛含量增加,诱导脑部细胞凋亡水平升高。DBP 和 BPA 联合暴露导致神经系统发育相关基因转录水平升高,神经递质五羟色胺含量降低,但多巴胺含量和乙酰胆碱酯酶活性并无明显变化。DBP 和 BPA 在联合干扰胚胎早期发育(心率、孵化率)和仔鱼运动能力(运动速度、运动距离、狂躁状态频率、狂躁状态持续时间、活跃状态频率、活跃状态持续时间)方面主要表现为拮抗效应,在影响神经系统发育相关基因(gfap、tph1b、th、syn2a和nestin)的转录水平方面表现为一定的协同效应。本研究结果可为 DBP 和 BPA 在水环境中的风险评估提供数据支撑,也可为邻苯二甲酸酯类和双酚类化合物对水生动物的联合神经毒性效应机制研究奠定基础。

摘要:能量代谢的适应性调节是小型哺乳动物应对环境变化的主要策略之一。为探讨动物的散热能力对能量代谢和脂肪累积的影响,通过高温(32.5℃)驯化和剃毛处理改变黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)的散热能力。8周后,测定体重、摄入能、体温、代谢率,以及皮毛热传导率、脂肪重量、内脏各器官重量和下丘脑摄食相关神经肽的基因表达。结果显示,背部剃毛使黑线仓鼠散热能力提高,能量摄入和代谢率显著增加、体温显著下降,而脂肪累积未发生显著变化;高温驯化使散热能力降低,能量摄入和代谢率显著减少,体温升高,但脂肪累积显著增加。结果表明,机体的散热能力通过调节代谢产热的能量支出参与体脂含量的适应性调节,对其应对自然环境的季节变化具有重要的生理生态学意义。

摘要:豆科槐树植物在防风固沙,改良土壤和防止水土流失方面发挥着重要作用,是重要的生态树种。全球气候变化正深刻影响植物的生长状态和地理分布,预测槐树植物的潜在适宜生境有助于深入了解气候变化对槐树植物地理分布格局的影响,对制定保护槐树类植物的科学保护策略至关重要。采用优化MaxEnt模型预测刺槐、短绒槐和槐在当前和未来2070年四种气候情景下(SSP1_2.6,SSP2_4.5,SSP3_7.0和SSP5_8.5)在中国的潜在适宜分布,确定影响三种槐树地理分布的主导环境因子,并使用ArcGIS绘制三种槐树的高精度空间分布图。结果表明:(1)温度和降水是影响三种槐树地理分布的主要因素,其中短绒槐和槐对最干季度均温响应最敏感,而等温性是影响刺槐潜在分布的最重要因子;(2)在当前气候条件下,槐的潜在分布区面积最为广阔共346.49万km²,刺槐的潜在分布区面积次之,为252.4万km²,而短绒槐的潜在分布区面积最为狭小共77.71万km²;(3)在未来不同气候情景下,三种槐树的潜在分布区都有不同程度的扩张,并且主要向更高纬度地区扩张。与当前气候相比,刺槐在未来气候下的潜在分布区主要呈现向东北、华北地区扩张的趋势,短绒槐主要向华北地区、西南地区西部、东北地区北部扩张,槐主要向东北、华北、西北地区扩张。绘制了在当前和未来气候情景下三种槐树在中国的潜在适宜分布地图,揭示了三种植物在中国的生境差异,为槐树的种质资源管理和生境保护提供了重要的科学依据。

摘要:利用改进帕尔默干旱指数和标准化降水蒸发指数表征气象干旱,采用土壤水分亏缺指数表征农业干旱,采用线性回归、变点检验以及最大相关系数等方法,明确了黄河上中游不同地理分区植被动态及干旱演变特征,深入探讨了植被对区域干旱演变的响应规律。结果表明:1)1982-2015年流域整体趋于变湿,植被演变和研究区干湿特征于2006年存在突变,表现为由趋于变干转变为趋于变湿;2)2006年后退耕还林力度降低,而年均归一化植被指数由0.006/10a的速率增至0.021/10a(P<0.05),强调了除人类活动外暖湿化进程对黄河上中游植被的加速绿化的重要作用;3)植被对不同干旱类型的响应存在空间异质性,内蒙古高原西部、青藏高原北部和黄土高原北部地区,植被受干旱影响较大,NDVI与干旱指数呈现正相关。研究结果可为黄河流域生态可持续发展提供理论依据和数据支撑。

摘要:长江干流两岸广布的滨岸洲滩湿地,具有净化水质、维持生物多样性等生态功能,是长江流域水生态安全保障的重要物质基础。长江流域湿地的分布格局、动态变化及其生态意义受到广泛关注,而作为其重要组成部分之一的长江干流滨岸洲滩湿地研究报道相对较少。通过遥感解译定量揭示了长江干流滨岸洲滩湿地分布格局,探讨了河道形态、气候干湿状况、人口社会经济等因素对滨岸洲滩湿地格局现状形成的影响。结果表明:长江干流滨岸洲滩湿地发育充分,湿地斑块共105个,总面积6976.19 hm²,占据岸线总长377.14 km。中小型滨岸洲滩湿地占优势,且呈现单体面积越小,相应水平上的湿地总面积、总岸线长、总数量越大的趋势。长江干流滨岸洲滩湿地呈三段式空间分布特征,宜宾-宜昌河段几乎没有滨岸洲滩湿地,宜昌-岳阳河段仅有中小型滨岸洲滩湿地密布,岳阳以下河段中小型滨岸洲滩湿地密布,中大型湿地稀少。湖北、安徽、江苏的滨岸洲滩湿地规模最大。左岸滨岸洲滩湿地的总规模大于右岸滨岸洲滩湿地。低岸线曲率、高河宽条件下,湿地单体面积显著更大(P≤0.05),低坡度、低GDP条件下,湿地单体面积更大(0.05≤P≤0.1),表明河道顺直、宽阔、平缓,经济相对不发达的条件显著有利于长江干流滨岸洲滩湿地发育。滨岸洲滩湿地发育同时受其"地貌""湿地"属性的制约。

摘要:海拔通过影响气温、降水以及土壤养分含量进而影响植物生长,探究植物功能性状随海拔的变化关系,能够明确植物随海拔变化的适应策略,有助于揭示不同海拔下的植物功能性状经济谱效应,对亚高山草地生态系统管理和生态修复提供重要依据。以芦芽山国家级自然保护区为研究区,选取1600m、1800m、2000m、2200m和2600m五个海拔梯度,测定植物功能性状和土壤养分含量等指标,研究亚高山草地植物功能性状随海拔变化的经济谱效应。结果表明:(1)随着海拔升高,比叶面积(SLA)、叶片氮含量(LNC)、叶片磷含量(LPC)、比根长(SRL)、比根表面积(SRA)、根氮含量(RNC)和根磷含量(RPC)显著升高(P<0.05),叶干物质含量(LDMC)显著降低(P<0.05),而叶碳含量(LCC)与根碳含量(RCC)无明显变化趋势(P>0.05)。(2)不同海拔之间植物功能性状差异显著,Rao二次熵指数随海拔升高呈现先增大后减小再增大的变化趋势。(3)RDA冗余分析表明,海拔是影响功能性状的关键因素(解释率40.4%,P=0.002)。研究分析了不同海拔梯度下的植物功能性状经济谱,表明芦芽山亚高山草地植物通过资源保守型向资源获取型适应策略的转变,来应对海拔升高带来的环境变化。

摘要:植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)是反映陆地生态系统碳封存能力和环境变化的直接指标,受气候变化与人类活动的共同影响,且在不同地形上有分异性。然而,人类活动及地形对秦巴山区植被NPP变化的影响研究尚且不足。采用CASA模型,综合利用线性趋势分析、转移矩阵和残差分析等方法研究了秦巴山区2001-2022年长时序NPP时空动态和地形效应,并进一步探讨了气候变化和人类活动对NPP变化的相对贡献率,主要结论如下:①秦巴山区2001-2022年的NPP空间分布表现为中间高,四周低,均值为585.11g C/m²,并以4.30g C m^-2a^-1的速度增加。②林地有最高的年NPP均值,而退耕还林区域具有最高的NPP增长速率(8.17g C m^-2 a^-1),表明退耕还林是秦巴山区NPP增长的有效措施;③NPP随海拔和坡度变化具有明显的分异性。在海拔3400m以下,植被NPP随着高程的增加而增加,而当高程超过3400m时,植被NPP显著减少,坡度在10°-40°范围内植被NPP的多年均值和变化趋势较高;④秦巴山区NPP变化是气候变化和人类活动共同作用的结果,二者对NPP变化的相对贡献率分别为37.81%和62.19%,其中人类活动导致陇南等生态脆弱区NPP显著提高。

摘要:草地是三江源国家公园的主体生态系统,是该地区野生动物赖以生存的基础,也是以畜牧业为主的社区经济可持续发展的保障,实现草畜平衡对三江源草地生态功能发挥具有重要意义。以三江源国家公园澜沧江源园区昂赛乡为研究区域,通过野生有蹄类动物样带调查和官方公布的家畜数量,获得现实承载力,通过遥感-过程耦合模型估算草地可食牧草产量,获得可食牧草和粗蛋白的理论承载力,采用放牧压力指数对昂赛乡草地有蹄类动物承载状况进行了评估。结果表明,2020年该地区全年野生动物实际载畜量共约(0.67±0.35)万标准羊单位,家畜约12.99万标准羊单位;可食牧草产量承载力为13.15万标准羊单位,低于粗蛋白承载力,牧草产量承载力和粗蛋白承载力存在季节变化,均表现为暖季高于冷季。仅考虑家畜,可食牧草放牧压力指数为0.9878,没有超载;综合考虑家畜和野生动物,载畜压力指数为(1.0388±0.0510),存在超载风险,野生动物是草畜平衡不可忽视的部分。野生动物对载畜压力指数的贡献约5%,草场牧食压力主要来自放牧家畜,控制家畜数量是实现该区域的草畜平衡的关键。为三江源国家公园开展草地承载力时空动态评估,合理配置放牧强度,实现草畜平衡管理,促进草地系统健康发展具有指导意义。

摘要:开展《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》(以下简称"《昆-蒙框架》")评估对于解决全球生物多样性丧失问题、合理调整生物多样性保护管理政策以及进一步提升全球生物多样性保护管理水平都具有重要意义,但还未有统一的《昆-蒙框架》生物多样性评估指标体系用于常规和周期性的生物多样性状态监测及其变化评估。研究围绕2022年《生物多样性公约》第十五次缔约方大会(COP-15)提出的《昆-蒙框架》,借鉴国内外已有的生物多样性评估指标体系,充分考虑生物多样性变化、现状和保护要素的关系,采用压力-状态-响应(Pressure-State-Response,PSR)概念框架,构建了《昆-蒙框架》生物多样性评估指标体系,包括3个一级指标、13个主题指标和16个评估指标。基于综合评分法构建了评估指标体系的定量计算公式。同时分析了拟定评估指标体系与《昆-蒙框架》行动目标的相关性和指标数据的可获得性,结果表明,拟定评估指标体系能够很好地对《昆-蒙框架》生物多样性进行监测评估,也发现现有数据难以对行动目标20、21、22和23进行量化评估。讨论了当下《昆-蒙框架》生物多样性评估指标体系研究中存在的不足和展望,以期促进《昆-蒙框架》愿景早日实现。

摘要:为进一步了解养分添加下草地物种多样性如何驱动地上生产力变化,在青藏高原高寒草甸开展养分添加实验,通过调查植物群落和测定功能性状,基于功能性状和物种多样性两种途径解析养分添加对高寒草甸地上生产力的驱动机制。结果表明:(1)氮和氮磷混合添加显著增加了群落地上生产力,分别增加67%和49.1%,其中氮是高寒草甸植物群落地上生产力的主要限制性养分。(2)氮和氮磷混合添加显著降低物种丰富度、香农维纳指数和功能丰富度;(3)植株高度在氮和氮磷混合添加后显著增加,分别增加24.2%和29.6%;比叶面积在磷和氮磷混合添加后显著增加,分别增加22.1%和34.6%;而叶片干物质含量仅在氮添加下显著增加10.1%,叶绿素含量仅在磷添加下显著降低5.5%。(4)地上生产力与功能多样性之间不存在显著的线性回归关系,但与物种多样性和叶片干物质含量之间分别存在显著负线性回归和正线性回归关系。(5)功能多样性和功能性状对群落地上生产力解释非常有限,然而物种多样性可以很好解释地上生产力的变化;这与质量比假说的预测相一致。综上,表明中期养分添加条件下高寒草甸群落地上生产力的增加主要是由优势种的功能性状所驱动,且物种多样性比功能多样性更好解释高寒草甸地上生产力变化。

摘要:城市树木对缓解城市热岛效应具有重要作用,但是单位树木覆盖率(Fraction tree cover, FTC)增加对地表温度的减弱程度,即降温效率(Cooling Efficiency, CE)对树木覆盖率的响应特征尚不清楚。此外,气温(Air temperature, AT)、土壤湿度(Soil moisture, SM)和饱和水汽压差(Vapor pressure deficit, VPD)的相互作用阻碍对其如何影响CE的理解。选取全球229座城市,构建2100 m×2100 m单元格,利用分段回归确定不同气候带CE随FTC变化的拐点(阈值效应),结合偏最小二乘路径分析探究上述气象变量对CE的直接和间接影响。结果表明:(1)在干旱带白天和半干旱带夜间,CE随FTC的增加不存在显著拐点,在半干旱带白天和干旱带夜间,FTC阈值为19%,半湿润带昼夜FTC阈值分别为45%和30%,湿润带为55%和23%。(2)AT和SM普遍促进CE,VPD在白天直接抑制CE,夜间则促进CE。在(半)干旱带,AT和SM主要通过控制VPD间接影响CE,而在(半)湿润带,AT和SM主要直接影响CE。(3)在半干旱带,白天AT和VPD在FTC阈值前后对CE的影响方向相反,主导因素由AT变成VPD;夜间湿润带AT对CE的路径系数在FTC阈值处由负转正,其余气候带的主导因素保持不变。本研究得到的FTC阈值能指导不同气候带城市绿化规划,通过分析气候条件在FTC阈值前后对CE的差异性影响,为构建气候韧性城市提供依据。

摘要:倒木是森林碳库的重要组成部分,其呼吸释放的CO₂对全球气候变化和碳循环具有重要意义。采用动态密闭气室分析法(EGM-4便携式环境气体检测系统连接自制腔室)对贵州茂兰喀斯特常绿落叶阔叶混交林中分别处于轻度、中度和重度腐烂等级的狭叶润楠(Machilus rehderi)、细叶青冈(Cyclobalanopsis gracilis)、化香(Platycarya strobilacea)和枫香(Liquidambar formosana)4种常见树种倒木呼吸进行日、季节动态监测,分析时间、树种、腐烂程度、倒木温度和倒木基质特性对倒木呼吸速率的影响,提取影响倒木呼吸速率的关键性影响因子,并以单木作为随机效应构建倒木呼吸速率与各影响因子的线性混合效应模型。结果表明:1)喀斯特森林不同树种倒木呼吸的年变化均表现出一致的单峰曲线模式,最大值出现在夏季(平均1.14 g CO₂ m^-2 h^-2),最小值出现在冬季(平均0.13 g CO₂ m^-2 h^-2)。2)倒木呼吸速率受到季节因素的显著影响(P<0.001),且季节、树种、腐烂程度之间存在显著的交互效应(P<0.01)。倒木呼吸速率与倒木温度、倒木初始氮含量呈显著正相关,与倒木含水量呈显著负相关。3)考虑单木水平随机效应的混合模型拟合精度(R²=0.90,AIC=125.241,BIC=146.082)优于扩展模型(R²=0.83,AIC=139.062,BIC=152.881)和基础线性模型(R²=0.73,AIC=151.660,BIC=159.476)。本研究揭示了倒木呼吸速率的年动态特征及其主要影响因素,强调了腐烂程度和环境因素对倒木CO₂释放的重要作用。这些结果为喀斯特森林碳循环的深入研究提供了重要依据,也为森林碳模型的改进提供了数据支持。

摘要:研究旨在分析铜矿废弃地生态恢复过程中植物群落结构特征及其稳定性,以期为矿区受损生态系统的植被恢复提供理论依据。采用"空间代时间"方法,分析铜矿废弃地不同恢复年限[1a(R1)、10a(R10)、30a(R30)和45a(R45)]及对照区(CK)植物群落结构组成及其稳定性。结果显示:(1)不同恢复阶段,优势物种有差异,例如恢复初期(R1)为海州香薷(Elsholtzia splendens)+茵陈蒿(Artemisia capillaris)+ 鸭跖草(Commelina communis)群落,恢复中期(R10)茵陈蒿、五节芒(Miscanthus floridulus)和海州香薷为优势种,而恢复后期(R30和R45)为海州香薷+鸭跖草群落,为该矿区废弃地自发演替的基本过程。(2)恢复过程中,植物群落的Shannon-Wiener指数、Simpson指数和Pielou均匀度指数及生物量先(R1和R10)增加后降低(R30和R45),Whittaker β指数随着植物群落恢复呈增加趋势。(3)R1、R10、R30、R45和CK植物群落Godron稳定性的交点与群落稳定参考点(20,80)的欧氏距离依次分别为23.19、43.91、24.25、15.41和10.78,表明在自然恢复过程中,植物群落物种丰富度增加,群落稳定性和复杂性增强。该研究揭示了矿区废弃地植被的自然演替规律及其稳定性特征,为铜矿废弃地植被恢复和群落演替动态提供了数据参考和理论依据。

摘要:根系生态位特征是护坡植物选择的重要依据,而具有不同根系生态位特征的植物组合,直接影响坡面土体的固持和植被恢复效果。选取了4种根系类型的常用护坡植物,分别为垂直轴根型灌木紫穗槐(Amorpha fruticosa L.)、水平轴根型灌木胡枝子(Lespedeza bicolor Turcz.)、根蘖型草本紫花苜蓿(Medicago sativa L.)、丛生型草本高羊茅(Festuca arundinacea),依据根系类型进行了9种组合,采用湿法客土喷播对模拟边坡进行修复治理,研究不同植物组合的根系生态位特征,以明确不同类型根系之间错综复杂的位置关系及生态功能,为边坡修复植物选择及加固坡面稳定提供一定参考。研究结果表明:(1)不同根系结构类型组合在土层的空间分布具有显著差异。在0-10 cm土层中,高羊茅组合的根长及根干重百分比显著高于其他组合为86.9%和90.83%;而紫穗槐+苜蓿组合则在5 cm以下的土层中显著高于其他组合,为63.73%和76.52%。(2)不同组合根系生态位指数均随径级数量的增加而递减,均呈现反J型。高羊茅组合和胡枝子组合根系生态位指数均随土层深度的增加先升高后降低,其余组合随土层深度的增加而降低。高羊茅组合垂直空间生态位变化最大,其变幅为0.21-3.51。在10 cm以下土层中,除紫穗槐+苜蓿组合外的其余组合生态位指数均显著下降表现为表层聚集生态位型。(3)生态位指数最高的组合是紫穗槐+胡枝子,为1。紫穗槐+胡枝子+高羊茅组合的细根生态位宽度指数、生态位重叠度及地下种间竞争指数均显著高于其他组合,分别为0.089、0.036和0.438,种间竞争强度最大。综合不同根系类型植物组合的根系生态位特征,表现较好的根系类型组合为垂直轴根型+水平轴根型的紫穗槐+胡枝子组合、垂直轴根型+水平轴根型+丛生型的紫穗槐+胡枝子+高羊茅组合、根蘖型苜蓿组合和垂直轴根型+根蘖型的紫穗槐+苜蓿组合。

摘要:稻田甲烷(CH₄)排放通量的研究是当前陆地生态系统碳循环研究的重要组成部分和热点问题之一。利用2016年江苏句容生态实验站稻麦轮作农田生态系统涡度相关原位观测数据,分析了稻田CH₄排放通量昼夜变化特征及其主要影响因子(总初级生产力GPP,gross primary productivity、潜热通量LE,latent heat flux、空气温度TA,air temperature、土壤温度TS,soil temperature),并采用波谱-Granger因果分析方法,从因果分析角度重点探讨了稻麦轮作农田生态系统中水稻生长季的稻田CH₄排放通量昼夜变化原因,结果表明:在稻麦轮作农田生态系统中小麦生长季的农田CH₄排放通量较低,昼夜变化特征不明显;水稻生长季的稻田CH₄排放通量呈现明显单峰值昼夜变化特征,峰值出现在13:00-16:00之间。在小时尺度上,GPP和LE昼夜变化的峰值出现的时间(11:30和14:00)早于稻田CH₄通量(14:30),而温度(TA、TS)峰值(15:30和16:30)滞后于稻田CH₄通量和GPP、LE。在频率域上GPP、LE、TA、TS与稻田CH₄通量在1d和12h周期上存在较强的共振关系;GPP、LE与稻田CH₄通量之间存在明显的因果关系,而TA、TS与稻田CH₄通量之间在长时间尺度上的因果关系更加明显。在日内时间尺度,相对于气温和土壤温度,与光合和蒸散相关的GPP、LE是更重要的稻田CH₄通量昼夜变化的影响因子。本研究可为构建稻田CH₄排放模型提供因果机理性解释。

摘要:水文连通性是影响洪泛区水文过程及生态系统结构和功能的关键要素,对湿地植被的生长与分布尤为重要。基于ESTARFM(Enhanced Spatial and Temporal Adaptive Reflectance Fusion Model)模型重构了2000-2022年鄱阳湖洪泛系统高时空分辨率水体指数NDWI(Normalized Difference Water Index)(8d,30m)和增强型植被指数EVI(Enhanced Vegetation Index)(16 d,30 m)数据集,并结合地统计水文连通性函数,系统研究了鄱阳湖区多维水文连通性的演变特征及其对湿地植被生长的影响规律。结果表明:1)鄱阳湖区不同水文期内东西和南北方向的水文连通性随距离增加均呈现高度动态变化特征,水文连通性函数曲线的变化速率为:枯水期>退水期>涨水期>丰水期;2)研究时段内,鄱阳湖南北水文连通性明显高于东西水文连通性,但就不同区域而言,主湖区和南矶保护区的主导连通性随时间发生变化,碟形湖区及鄱阳湖保护区以南北水文连通性为主导;不同区域东西水文连通性呈现较为一致的波动下降趋势,南北水文连通性演变趋势差异较大;3)鄱阳湖湿地植被EVI与水文连通性之间呈现显著的负相关关系,其中,主湖区植被EVI主要受东西水文连通性控制,碟形湖区及鄱阳湖保护区植被EVI受东西和南北水文连通性的共同作用,南矶保护区植被EVI更多的受南北水文连通性影响。加强变化环境下水文连通性对湿地生态系统"结构-过程-功能"的影响规律研究,对促进湖泊系统水资源管理和湿地生态保护至关重要。

摘要:气候变化会影响群落的物种组成和生态功能,物种分布模型是探究物种地理分布格局的重要工具。冷蒿(Artemisia frigida)作为我国温带草原的退化指示种,其地理分布格局会如何响应气候变化还缺乏深入系统的了解。以冷蒿为研究对象,选取355个地理分布记录和13个环境影响因子,对R语言"Biomod2"包中11个物种分布模型进行筛选,选择最大熵模型(MaxEnt)、随机森林(RF)、广义加法模型(GAM)和极端梯度提升(XGBOOST)等模型构建集成模型,对冷蒿在未来气候情景(ssp126、ssp245、ssp585)和两个时间序列(2041-2060年和2061-2080年)的潜在适生区进行预测。结果表明,年降水量、最湿季节降水量、最冷季均温、年均温是影响冷蒿分布的主导气象因子。当下情景(1970-2000年)冷蒿分布在我国北部草原,主要包括内蒙古自治区、新疆维吾尔自治区、西藏自治区、青海省、甘肃省、黑龙江省、四川省、山西省和吉林省。未来三种气候情景下冷蒿的分布均表现为扩张,收缩区域主要发生在400 mm降水线以下中部地区。在高碳气候情景(ssp245和ssp585)下,冷蒿向青藏高原和东北地区的扩张趋势更加明显,ssp245情景下,2041-2060年和2061-2080年依次扩张14.86%、17.07%;ssp585情景下,2041-2060年和2061-2080年依次扩张17.09%、24.81%。未来气候情景下冷蒿的分布质心总体向西南方向迁移。高碳气候情景(ssp585)会加快冷蒿的迁移速率,进而对原生群落物种组成产生影响,可能会影响我国草地生态系统的物种组成和生态格局。冷蒿草原较易沙化,未来在暖干化趋势较为明显的东北地区如何科学合理的管理冷蒿草原对该区域荒漠化防治和生态修复就显得十分重要,本研究结果将为理解未来气候变化背景下冷蒿的分布格局和合理管理北方草地提供参考。

摘要:城市土壤中的真菌,尤其是植物和动物致病真菌,对植被生长和人类健康产生重要影响。然而,目前人们对城市绿地土壤中致病真菌分布和影响因素的研究几乎是空白。选取上海绿地土壤为研究对象,收集了社会经济因素和气候因素,测定了土壤理化性质,探讨了这些因素对城市土壤真菌群落尤其是致病真菌多样性及组成的影响。研究表明,城市土壤真菌群落多样性与人均国内生产总值(GDP)显著负相关(P<0.05),且人口密度和人均绿地面积等社会经济因素对真菌群落组成有显著影响。此外,人口密度是影响土壤致病真菌群落组成,特别是动物致病真菌的主要因素,而年均温(MAT)、年降水(MAP)等气候因子对非致病真菌群落组成影响更为显著。因此,随着人类社会经济活动强度的增加,城市土壤真菌多样性会减少,而动物致病真菌的占比会增加。我们的研究首次揭示了社会经济因素对城市绿地土壤病原真菌多样性和群落组成产生的重要影响,为保障城市绿地土壤质量和人类健康提供了重要的科学依据。

摘要:内蒙古露天煤矿开采过程中形成大面积排土场,但排土场由于土壤质量差,加上气候条件严苛,植被恢复非常困难,严重阻碍该地区经济可持续发展。土壤真菌参与有机质分解和养分循环等生态过程,具有促进植物生长和增强抗逆性的重要作用。因此,选取内蒙古通辽和锡林浩特的5个大型露天煤矿排土场已经恢复的禾本科、豆科及杂类草三个功能群草本植物根际土壤真菌群落为研究对象,分析根际土壤真菌多样性、群落组成、真菌功能型、网络结构变化特征及影响因素,阐明排土场生态恢复过程中植物根际土壤真菌群落适应规律。结果表明:(1)禾本科根际土壤真菌的Shannon和Simpson多样性指数显著高于豆科和杂类草;禾本科、豆科和杂类草三个功能群的优势真菌群落均为子囊菌门,占总丰度的59.47%-79.61%;球囊菌门的相对丰度具有显著差异,豆科最高,其次是禾本科,两者均显著高于杂类草;(2)三个功能群的丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)和土壤腐生菌相对丰度均表现为禾本科>豆科>杂类草,且禾本科显著高于杂类草;(3)禾本科根际真菌的共生网络负相关比例和模块化指数在三个功能群中最高;禾本科网络结构更稳定,生态位更宽;网络关键物种数禾本科>豆科>杂类草;(4)禾本科、豆科和杂类草分别有53.2%、50.9%、16.2%的关键物种与土壤NH⁺₄-N、NO^-₃-N和C/N等因子具有显著相关性。综上所述,禾本科相比较豆科和杂类草植物根际土壤具有更高AMF丰度和网络稳定性,表明禾本科植物在排土场恢复的适应性较高,研究结果可为排土场植被恢复和物种筛选提供科学参考依据。

摘要:土壤真菌对维持植物地上生物量具有重要作用,植物也会通过根系分泌物等调控土壤真菌群落组成,然而,人们对森林树种影响土壤真菌及其功能群落组成和多样性的认识仍不足。选择川西亚高山两种海拔(2900 m和3200 m)下年龄相似的粗枝云杉(Picea asperata)天然林为研究对象,采集粗枝云杉根际、非根际及空地土壤,采用高通量测序技术和FUNGuild数据库比对,分析土壤真菌及其功能真菌群落的组成和多样性变化。结果表明,土壤真菌及其功能真菌群落的组成和多样性在3个土壤取样位置间差异不显著,但在2个海拔之间具有显著差异,例如,海拔2900 m和3200 m土壤的优势真菌分别为蜡壳耳属(Sebacina)和红菇属(Russula)。对于真菌功能群落α多样性,发现外生菌根(ECM)真菌群落的ACE指数在2900 m海拔处显著高于3200 m海拔,而植物病原真菌的ACE指数和Shannon指数恰好相反,土壤真菌及其腐生真菌群落的α多样性指数在不同海拔间无显著差异。进一步通过网络分析发现,两个海拔之间土壤真菌群落的相互关系和核心菌群明显不同,其中3200m海拔的土壤真菌群落表现出更明显的负相关性。另外,影响土壤真菌及其功能群落的关键因子也不相同,土壤真菌和腐生真菌群落主要受pH影响,而外生菌根真菌和植物病原真菌群落分别受到土壤含水量和全氮的影响。本研究有助于深入理解森林生态系统的地下微生物学机制,为森林保护和恢复提供科学依据。

摘要:土壤有机碳热稳定性有助于解析土壤对环境因子的响应、认识土壤有机碳稳定性和热动态特征,从而揭示环境要素对碳循环的影响。以贺兰山西坡不同海拔土壤为研究对象,分析土壤理化性质、盐基离子、热重曲线特征、热稳定性参数及热稳定性驱动因素。结果表明:随海拔升高,土壤理化性质除容重(BD)、pH和有效磷(AP)外均呈现递增的趋势;盐基离子主要富集在低海拔地区;TG(Thermogravimetry,热重)曲线所反映的质量损失速率增大;DTG(Derivative thermogravimetry,热重微分)曲线在中低海拔呈双峰趋势,在高海拔呈现单峰趋势;中低海拔TG-T₅₀(SOC质量减少一半时对应的温度)相对较高;随海拔升高,Exo₁/Exo_t(较低温度分解下SOC /总分解SOC)逐渐增加,而Exo₂/Exo_t(较高温度分解下SOC /总分解SOC)逐渐减少,表明贺兰山西坡低海拔土壤有机碳的热稳定性较高;理化性质和土壤有机碳热稳定性之间的相关性显著水平更高;SOM是影响土壤有机碳热稳定性的主导因素。综上,贺兰山西坡土壤有机碳热稳定性随海拔升高逐渐降低,低海拔土壤有机碳含有更多耐热成分且相对更加稳定。

摘要:定量分析未来气候变化下中国水稻产量预估结果的差异来源,为制定未来水稻的发展规划和相关政策提供依据。采用Meta分析方法,通过检索和筛选得到相关文献42篇(2000年以来),共有1129个样本。以水稻单产变化率作为因变量,对导致水稻产量预估差异的自变量进行统计整合。通过回归分析明确未来气候预估、CO₂肥效、气候变化的时空分布和气象因子对水稻产量的影响。研究表明:(1)未来气候预估的气候情景和气候模式对水稻产量影响显著。高排放的A2气候情景下水稻产量预估最低,而低排放的RCP 2.6情景最适宜未来水稻生产,其产量的预估比A2高出5.6%。选择PRECIS模式预估未来气候得到的水稻产量比其他模式高4.1%。(2)CO₂肥效作用对水稻产量有正面影响,考虑其作用的产量预估比不考虑其作用高15.0%。(3)未来气候变化下水稻产量预估存在时空上的差异。时间上,中稻的产量比早稻高2.8%。空间上,不同种植区划的水稻产量预估差异明显。当以全国区域水稻产量为基准,东北早熟单季稻稻作区有11.6%的增产幅度,而华中双单季稻稻作区有10.3%的减产幅度。(4)气温、降水和太阳辐射气象因子的变化对水稻产量影响显著。结合已有数据信息,气温每升高1℃水稻减产5.8%,降水变化率和太阳辐射变化率每增加1%,分别增产0.7%和0.9%。建议未来中国水稻的发展应从低排放的气候情景、CO₂肥效作用、中稻的生育期时段内自然资源和东北早熟单季稻稻作区的生态环境等方面深入探讨,充分发挥对水稻有增产影响变量的作用。

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