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摘要:全球气候变化、城市人口的增加和活动强度的加剧、以及城市系统的脆弱性使得城市化区域生态风险防控变得越来越重要,加强主动适应性管理以提高风险适应能力是城市化区域应对生态风险的核心。然而,适应性应用的研究尚未形成涵盖风险应对全过程的系统体系。从适应性视角提出了基于“潜力-连通度-韧性”的三维城市化区域生态风险分析框架,采用主成分分析评估粤港澳大湾区全过程、多尺度的生态风险适应能力,基于适应性循环表征城市发展阶段特征。结果表明,大湾区城市群的生态风险适应能力总体处于中等水平,空间格局表现出由周围山区向中心和东南城市建成区降低的趋势,大湾区中部和东南部地区适应能力低值区占比达到7.70%,主要涉及适应性循环中重组阶段的城市,包括澳门特别行政区、佛山市、东莞市、中山市、深圳市和广州市,面临较强的极端高温、内涝、景观破碎化等风险,建议该区域可作为重点防控区,优先加强风险防范和保护措施。实证研究显示,建立的三维评估框架能够更好的反映生态系统的结构、功能和动态变化对城市化区域生态风险适应能力的影响,为加强城市化区域生态风险全过程管理提供参考。

摘要:生态系统服务分级管理对探明生态系统服务价值(ecosystem service value,ESV)的多尺度空间分异特征及差异变化成因有着极大的诉求,对提升生态系统服务尺度变化过程理解具有重要意义。以长江上游重要水源涵养区-贵州马尾河流域为研究对象,通过构建500 m×500 m、1000 m×1000 m、1500 m×1500 m和2000 m×2000 m四种格网尺度单元,综合运用ESV当量系数法、敏感性分析、空间自相关分析、最优参数地理探测器和空间回归模型等技术手段,明晰不同格网尺度下流域ESV的空间分异特征及多元驱动因素对ESV的影响机制。结果表明:(1)在500-2000 m格网尺度中,流域ESV的空间分布特征兼具一致性与差异性,整体表现为西、东部较高,南、北部相对较低,沿水域形成一条ESV高值带,且ESV呈现出显著的正相关性和空间集聚性。随着格网尺度增大,流域ESV整体特征更为突出,但精细度有所降低,其空间相关性和聚集效应逐渐减弱。(2)流域ESV空间异质性受自然与社会经济因素双重影响,其中,人为影响指数在不同格网尺度下始终是影响流域ESV空间分异的主导因子,且与其他因子交互作用q值均超过50%,相较于单一因子效应,驱动因子间的交互作用对ESV空间分异的贡献更为突出。在500 m格网尺度中,人为影响指数与土地利用类型的交互作用表现出较为显著的解释力,达到78.7%,而在较大尺度中,其与高程的交互作用逐渐占据主导地位。(3)各驱动因素对ESV的影响具有尺度差异,较小尺度下模型的拟合效果最佳。在不同格网尺度下,人为影响指数对ESV均呈现显著的负向影响,部分驱动因素对ESV所呈现的显著性和作用方向具有一定的差异性。本研究旨在为调控各类驱动因素以制定马尾河流域生态系统多级管理决策,乃至推动长江上游水源涵养区生态系统精准治理和多层次人地耦合协调提供科学依据。

摘要:深入探讨了长三角生态绿色一体化发展示范区(简称“示范区”)内水净化生态系统服务(WPS)的供需状况、服务流动路径及其与生态补偿的关系。随着工业化和城市化的快速推进,示范区面临着严峻的水资源污染和生态系统退化挑战。针对这些问题,首先采用InVEST模型对示范区内氮磷WPS的供需进行了量化分析,揭示了不同子流域和行政区域间的供需差异。研究结果显示,示范区大部分地区存在显著的WPS供需赤字,尤其是在太湖东南侧、示范区西南角和东北角区域,氮磷净化服务的供需矛盾尤为突出。为进一步理解WPS的流动特性,应用了SPANS算法来模拟服务在示范区内的流动路径。分析发现,服务盈余区域主要集中在示范区的中心地带以及吴江区的北部和东南部。这些区域通过生态服务流动有效缓解了周边地区的污染压力,形成了明显的区域生态优势。然而,流动路径的复杂性也揭示了生态服务在不同地区间分配的不均衡性,强调了进行合理生态补偿的重要性。基于供需流动分析结果,提出了示范区生态补偿的优化策略。应优先补偿那些接收大量外来污染负荷、提供重要WPS的区域,确保这些区域能够持续提供高质量的生态系统服务。通过政策支持和财政援助,引导资金和资源流向具有潜在供应能力的区域,增强其生态系统功能。研究还建议引入基于供需流动态监测的补偿调整,以应对区域生态服务变化的不确定性,确保生态补偿政策的精准性和有效性。研究不仅为示范区WPS的供需状况提供了全面的量化分析,还通过流动路径模拟和生态补偿设计,为区域生态治理和可持续发展提供了科学依据和实践路径。这些成果对于改善示范区水生态环境、优化水资源配置、推动生态文明建设具有重要意义,同时也为其他地区类似问题的解决提供了有益参考。

摘要:从复杂网络视角认识农业生产、农民生活和农村生态(简称乡村“三生”)融合发展的空间关联网络结构,对践行可持续发展理念和协同推进乡村振兴具有重要意义。通过耦合协调度模型测度1999-2021年中国30个省市乡村“三生”融合发展水平的基础上利用Moran's I指数检验其空间相关性,运用修正的引力模型、社会网络分析法和QAP分析法揭示其网络结构及形成机制。结果表明:(1)“三生”融合发展水平总体呈上升趋势,但水平仍偏低,区域间及省际间差异显著,区域协调性较弱。(2)“三生”融合发展空间关联网络格局已然形成,网络稳定性不断提升,节点间通达性较好,但空间关联关系仍以邻近关系为主,跨地域的互动合作尚待加强。(3)河南、陕西等中西部省份在网络中居核心地位,发挥“中介”和“桥梁”作用,而浙江、黑龙江等东、东北省份则居边缘位置,且这些地区属于主受益板块,对其他地区尤其是西部地区的空间溢出效应有限。(4)空间邻接关系、农村宽带接入用户差异、工业化水平差异和农业生产水平差异持续显著影响空间关联网络的形成,而经济发展水平差异等因素的影响具有阶段性特征,城镇化水平差异等因素的影响不显著。

摘要:全球变暖加剧背景下,滨海盐沼因其高效的固碳能力而备受关注。近年来我国滨海盐沼正面临物种入侵和围垦扰动的双重胁迫,碳汇功能面临严峻挑战。以长江口盐沼湿地为研究区,结合野外调查、室内分析和遥感反演,定量评估了盐沼湿地不同岸段、不同群落碳密度动态和蓝碳储量时空分异特征。结果表明:(1)1990-2022年,长江口盐沼面积先减少后增加,入侵互花米草逐渐取代芦苇成为优势种,到2022年其面积已占长江口盐沼总面积的53.33%。(2)互花米草长期入侵的岸段,其生物量和沉积物碳密度显著高于本土芦苇和海三棱藨草群落。(3)2022年,长江口盐沼湿地总碳储量为(2794.84±691.04) Gg C,其中,互花米草湿地贡献量超过一半(57%)。从碳储量区域差异来看,崇明岛、九段沙和南汇东滩是长江口蓝碳储量的热点岸段。(4)互花米草扩张已成为1990年来长江口蓝碳格局演变的关键因子,其碳储量从27.88×10⁴ t(2000年)增加至160×10⁴ t(2022年),而同期芦苇、海三棱藨草碳储量在33年间分别下降了32%和8%。研究结果深化了对长江口盐沼蓝碳时空格局演变规律的认识,可为评估河口区域湿地的碳汇潜力、制定外来入侵物种治理和修复策略提供科学支撑。

摘要:粮食安全是国之大计,是经济和社会稳定发展的前提。防止过度非粮化是近年耕地保护和农业发展的重要策略及挑战。基于遥感影像对水产养殖非粮化斑块进行识别,采用空间自相关等方法建构中国县级水产养殖非粮化空间格局,从农业区、粮食分区、省级行政区等多维度分析非粮化时空演化差异,采用GTWR模型探索水产养殖非粮化的影响因素。研究发现:①近25年来,全国耕地水产养殖非粮化现象显著,总体趋势为先上升后下降。②非粮化在110°E-120°E和20°N-30°N最为集中,东北、长江中下游、珠三角地区有较为显著的集聚区,其中长江中下游集聚区涉及的县市最多,范围最广。③从农业区尺度来看,长江中下游干流平原丘陵区的水产养殖非粮化在20年来持续处于较高水平;粮食主产区的非粮化现象显著,25年来持续增长,到2015-2020年期间,占比达到80.2%;江苏省、湖北省、广东省和安徽省的水产养殖非粮化情况较为严重。④水产养殖非粮化受到自然因素、社会经济因素、耕地及农业发展情况和淡水养殖状况4个方面影响。高程为负向影响,人口、财政收支比的提升在全国大部分县市都对非粮化有促进作用,耕地面积为正相关。耕地非农化在东部和西部大部分地区为正影响,淡水养殖产量的增加会促进非粮化现象的产生。

摘要:随着全球城市化加速和粮食需求激增,农业活动不断向高原和旱地等脆弱区域扩展,这些区域往往是大规模生态保护和恢复工程重点投资区。前期调研发现沙漠黄土过渡带这一具有重要生态与生产价值的区域通过大规模生态保护与恢复工程促进生态系统恢复和农业现代化转型,提高当地社区收入。然而农业快速发展伴随的碳排放问题对区域生态和全球气候构成威胁,因此本研究聚焦于榆阳区,深入探究农业碳排放规律和空间格局,根据作物分布和农业生产过程碳排放环节,构建榆阳区地块尺度农业碳排放计算框架,利用空间相关性模型测算农业碳排放的空间集聚规律,旨在评估农业活动对该区域环境的影响,为可持续发展提供科学依据。结果表明:(1)区域农业发展并未破坏现有的植被恢复成果,从2000年到2020年,农田面积约增加28.49％,NDVI上升地区面积为6975.62 km²;(2)农业系统在生产规模和经济产出上都有了显著的增长,水浇地由2000年的30721 hm²增长到2020年的60298 hm²,农牧业产值从2000年到2020年增长16.39倍;(3)榆阳区农业碳排放总量为35.602×10⁴ t,化肥、灌溉、肠胃发酵、粪便排放产生的碳排放量多;(4)农业碳排放强度呈现“北部高,南部低”的空间格局。建议北部高-高聚集区域加强农业规模化经营、减少能源和农资投入,南部低-低聚集区域完善农业基础设施、推广太阳能提水灌溉技术,实现区域农业低碳绿色发展。研究结果可为农业碳排放监督管理、农业各区碳排放优化策略提供参考,推动农业与生态环境的可持续发展建设。

摘要:雅鲁藏布江流域内植被茂盛、种类丰富,蕴含着丰富的天然水能资源,是变化背景下的生态环境脆弱敏感的典型代表区之一。水源涵养功能是生态系统服务中的一项重要功能,研究水源涵养功能的空间分布特征和演变规律及其主要影响因子对该地区的水资源保护、开发、利用和综合治理具有重要的意义。以往的研究多集中于河道里的水资源演变规律,较少关注流域内不同生态系统类型下的水源涵养量以及不同水分收支变量对涵养功能的贡献。因此,为了准确量化流域内不同生态系统的水源涵养能力并分析其可能的驱动机制,研究验证了VIC模型在雅江流域的适用性并基于该模型量化了流域内水分收支变量的变化情况,基于水量平衡原理对过去35年间生态系统的水源涵养能力变化进行定量评估分析,按照不同生态系统类型对比了流域内的涵养水量,将模拟所得水分变量纳入驱动因素,结合地理探测器识别多个驱动要素的贡献程度。研究结果表明:(1) VIC模型在雅鲁藏布江流域内适用性良好,得到流域内的水分收支变量在35年间有较为明显的变化。其中,降水量7.01 mm/10a的速率增长、植被蒸散发与地表径流深以6.15 mm/10a和 4.81 mm/10a的速率增长,而地下径流、植被截留和土壤水分没有较明显的变化趋势。(2)在1980-2015年间,流域的水源涵养能力呈现逐年降低的变化趋势,变化速率为-0.20 亿m³/a,其中上、中、下游分别涵养71.75、81.01、82.42亿m³的水量,全流域平均可以涵养约235.18亿m³的水量。(3)流域内覆被以林草为主,且林地和低等覆盖度的草地所表现的涵养水量最高,分别是60.91、63.58亿m³。(4)降水增长和蒸散发需求的增加是影响该地区水源涵养量的主要因素,共同导致了雅鲁藏布江水源涵养量总体减小。以上生态系统水源涵养能力变化指征着生态敏感脆弱区植被水分支撑功能的降低,在区域生态恢复中应当引起重视。

摘要:粮食安全对国家稳定和社会福祉至关重要。随着气候变化的不断加剧,极端天气事件对粮食生产的影响日益严重,给粮食供应带来了巨大挑战。因此,深入研究极端气候对粮食生产的具体影响,并探索有效的应对策略,具有重要的现实意义。基于理论分析,研究利用2007-2020年中国296个城市的面板数据,实证探讨了极端气候对粮食生产保障的影响,并分析了农地流转在其中的调节机制与门槛效应。研究发现:(1)在全国样本中,极端高温、极端低温和极端降水三大极端气候因子均对粮食生产产生显著的负向影响。其中,极端高温和极端低温在1%的显著性水平上对粮食生产产生负向影响,极端降水在5%的显著性水平上对粮食生产产生负向影响。(2)从不同粮食生产区域来看,极端气候对粮食主产区的粮食生产负向影响最大;在产销平衡区,极端高温显著抑制了粮食生产;而在主销区,极端气候对粮食生产的影响并不显著。(3)农地流转能显著调节极端降水对粮食生产的影响,但在调节极端高温和极端低温对粮食生产的影响方面并不显著,尤其是对粮食生产至关重要的粮食主产区与产销平衡区。(4)极端气候对粮食生产的影响存在单一门槛效应。当农地流转水平跨过门槛值10.8905后,极端气候对粮食生产的影响不再显著。因此,为保障粮食生产安全,提升应对极端气候的能力,应积极贯彻落实“藏粮于地”方针,通过农地流转优化种植结构,实现规模经济,从而提高农业生产效率。

摘要:针对以秸秆覆盖还田等保护性耕作为主的不同耕作方式下东北黑土有机碳的赋存与变化尚不清楚,以休耕轮作(包含三个条带:种植带、休闲带、覆盖带)、常规耕作和免耕三种耕作措施的长期定位试验为基础,研究土壤有机碳(SOC)及溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(ROC)、轻组有机碳(LFOC)、重组有机碳(HFOC)、颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)的变化特征。结果表明,SOC及组分随着土壤深度的增加呈下降趋势,20-40cm土壤各处理的SOC及组分含量差异不显著;休耕轮作0-20cmSOC含量较高,较常规耕作和免耕高17.33%-21.57%。休耕轮作种植带和免耕0-20cm土壤ROC和DOC含量最高,休闲带0-20cmPOC和LFOC含量最高。休耕轮作显著促进0-10cm土壤POC含量增加,对下层土壤的作用不明显,但促进了各层次土壤LFOC含量不同程度的增加。休耕轮作表层土壤POC/SOC、LFOC/SOC均高于常规耕作,秸秆覆盖还田有助于SOC组分组成的优化。SOC与ROC、DOC、POC、MAOC、HFOC均呈极显著相关关系(P < 0.01),与LFOC呈显著相关关系(P < 0.05),表明活性有机碳组分受到SOC含量及耕作方式的显著影响,休耕轮作和免耕显著提高了0-20cm土壤活性有机碳组分含量,也改善了SOC不同组分结构比例,有助于土壤有效养分的提升。

摘要:二氧化碳(CO₂)浓度的升高影响了土壤微生物过程,微生物分泌的胞外酶又会介导土壤生物化学反应,从而影响土壤碳循环。然而,当前尚不清楚当CO₂浓度升高时,土壤胞外酶中的碳降解酶活性和土壤碳含量将如何变化。基于2002-2021年全球野外实验数据,通过整合分析法探讨了CO₂浓度升高对酶活性和土壤有机碳的影响,并进一步分析了酶活性变化与土壤有机碳之间的关系。结果表明:(1) CO₂浓度升高使纤维素酶和木质素酶的活性分别提高了12.51%和9.88%,有机碳含量增加了8.04%。(2)有机碳含量变化与木质素酶活性变化呈现正相关(P ＜ 0.01),但与纤维素酶活性变化无显著相关。(3)模型选择分析表明,实验方法显著影响两种酶的活性,特别是FACE实验。此外,土壤有机氮含量和年均降雨量对木质素酶活性的提高也具有显著影响。由此得出结论:CO₂浓度升高使碳降解酶活性增强;外界环境因素以及实验因素对酶活性的增强也有一定的刺激作用,而有机碳含量的增加可能与木质素酶的“酶锁”作用有关。总之,CO₂浓度升高增加了土壤有机碳量,促进土壤碳循环;此外,土壤氮含量、实验方法、年平均降雨量以及CO₂浓度增量的影响也不能忽视。

摘要:施肥是恢复和提升退化草地生产力的重要措施,但单次施肥在时间尺度上对高寒草地植被和土壤质量的影响仍不明确。旨在探究祁连山高寒区建植20年以上的多年生退化禾草混播草地在单次氮磷施肥后对植被和土壤理化性质的持续影响。采用随机区组试验设计,设置四个氮肥水平(N₀:0 kg N/hm²、N₁:50 kg N/hm²、N₂:100 kg N/hm²、N₃:200 kg N/hm²)和四个磷肥水平(P₀:0 kg P₂O₅/hm²、P₁:65 kg P₂O₅/hm²、P₂:117 kg P₂O₅/hm²、P₃:210 kg P₂O₅/hm²),氮磷配施组合共16种处理。评估了施肥当年(2021年)和第三年(2023年)的草地生产力和土壤理化特性。结果显示,2021年,高氮水平(N₃)显著提高地上生物量(AGB),并增加了土壤有机质(SOM)、速效氮(AN)和速效磷(AP)含量;2023年,高磷水平(P₂和P₃)的AGB显著高于其他处理,并显著提升了AN、AP和全磷(TP)含量。氮肥、磷肥分别于AGB、SOM、AN显著相关;磷肥还与AP和TP显著相关;氮磷交互显著影响SOM和全氮(TN)含量;年际分别与AGB、SOM、AN显著相关。2021年,氮肥和磷肥对所有指标均有促进作用;2023年磷肥对AGB、SOM和TN仍有显著促进作用,而氮肥效果不显著,表明磷肥的遗留效应大于氮肥。结构方程模型显示,氮肥对2021年AGB有直接影响,磷肥显著影响2023年AGB,并通过AP等间接提高地下生物量(BGB)。综上,施肥当年氮肥占主导作用,高氮中磷(200 kg N/hm²和117 kg P₂O₅/hm²)模式效果最佳;施肥第三年磷肥的肥效仍在发挥作用,低氮高磷(50 kg N/hm²与117和210 kg P₂O₅/hm²)配施的持续效果更好。综合生态与经济效益,单次高磷与低氮配施可发挥施肥的增产作用和更稳定持续的遗留效应。本研究结果可为高寒地区退化禾草混播草地培育复壮实践提供重要参考。

摘要:锦鸡儿属(Caragana)灌木是我国北方地区广泛应用于退化荒漠草地恢复的常见植物,然而这些灌木需要定期的平茬以促进其更新,同时平茬产生的大量灌枝枝条为草地恢复提供了丰富的资源。因此,以宁夏盐池县荒漠草地为研究对象,以平茬后柠条(Caragana korshinskii)灌木枝条为覆盖材料,设置了无枝条覆盖(CK)、短枝条覆盖(S,枝条长度5-10 cm)和长枝条覆盖(L,枝条长度70-130 cm)3个处理,以探讨覆盖对荒漠草地土壤呼吸的影响。结果表明,与CK相比,2种覆盖措施均可以显著降低土壤温度,且S处理增加土壤含水率0.05%-3.31%,L增加土壤含水率0.04%-1.89%。此外,2种覆盖处理均显著提高了纤维素酶、β-1,4-木糖苷酶、脲酶、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和β-1,4-葡萄糖苷酶活性,增加了土壤有机碳含量和速效磷含量,提高了地上植被生物量、高度和盖度,同时促进了土壤呼吸,且S和L处理土壤累积呼吸量高于CK 56.0%和29.0%。相关分析结果表明,土壤水分、土壤酶活性、土壤养分及植物生长均不同程度影响了草地呼吸,表明覆盖可以通过改善土壤水分促进植物碳的输入,同时通过促进酶活性加速对有机物的分解和养分的输入,并最终促进了土壤的呼吸速率。本研究表明,荒漠草地平茬的灌木枝条可以促进土壤碳循环,利用退化草地的生态恢复,为平茬灌木利用提供了途径,同时也为灌丛化草地管理提供了借鉴。

摘要:系统地了解土壤微生物残体碳在人工林恢复过程中的变化特征及影响因素对评估人工林土壤碳汇具有重要意义。以黄土高原丘陵区不同恢复年限的人工刺槐林(14 a、20 a、30 a和45 a)以及邻近坡耕地为研究对象,通过生物标记物技术明确土壤微生物残体碳累积和微生物碳泵效率,利用宏基因组测序揭示土壤微生物生活史策略,并探讨土壤微生物残体碳累积和微生物碳泵效率的关键驱动因素。研究结果表明,随着刺槐林恢复年限的增加,土壤微生物残体碳呈现上升趋势,而微生物碳泵效率呈下降趋势,表明在刺槐林恢复过程中土壤微生物残体碳的累积效应增强,但对土壤有机碳的贡献出现降低趋势。随机森林模型结果显示:除土壤养分和水分以外,土壤微生物生活史策略是调控微生物残体碳累积和微生物碳泵效率的关键驱动因素,即:土壤微生物碳泵效率与S-策略微生物呈正相关,与A-策略微生物呈负相关。进一步挖掘得出:S-策略微生物中损伤修复蛋白基因(Damage repair)和渗透调节基因(Osmoregulation)是微生物碳泵效率变异的两个重要预测因子,而A-策略微生物中为脂质代谢基因(Lipids)和木质素代谢基因(Lignin)。总体而言,研究明确了人工林恢复过程中土壤微生物残体碳和微生物碳泵效率的变化趋势,并通过土壤微生物生活史策略揭示其关键驱动因素。

摘要:北方农牧交错带是我国重要的生态屏障,但由于全球变化和人类活动加剧,该区域的草地退化现象加剧,迫切需要绿色可持续的土壤恢复措施。微生物和有机肥在农业土壤改良中表现出积极作用。然而,关于复合微生物菌剂在生态脆弱区退化草地恢复的应用研究较少。复合微生物菌剂因其多菌种协同作用,能够在改良土壤结构、提升土壤肥力、促进植物生长方面发挥重要潜力,有望成为一种低成本、高效率的草地修复策略。通过盆栽实验,选择枯草芽孢杆菌、盐居固氮菌和层状近明球囊霉菌这三种有益微生物,结合有机肥进行单独或组合施用,探讨了其对退化草地土壤理化性质、微生物因子及植物生物量的影响,并利用隶属函数结合因子分析方法计算土壤质量评分综合指标,比较不同菌剂添加下的土壤质量改善效果。结果显示,有机肥结合有益微生物显著提高了土壤养分有效性,改善了土壤质量。与单独施用有机肥相比,添加微生物菌剂显著促进了植物生长及其养分吸收,三菌混施效果最佳。同时,研究发现,不同复合微生物菌剂组合间存在协同作用,增强了微生物在土壤中的功能表现,如提高土壤酶活性、促进土壤养分循环、增强微生物生物量等,最终提升了植物的养分吸收和生长能力。研究为基于微生物的草地生态恢复技术提供了可行路径和理论依据,为改善退化草地生态系统功能、维持土壤健康和保障草地可持续发展提供了科学视角和实践指导。

摘要:作为我国第二大林区,西南林区生态环境脆弱、气候变化敏感,特别是近年来受气候、环境等因素影响,林区固碳功能已出现变化,引起了广泛关注。因此,在气候变化背景下开展西南林区固碳能力的时空动态演变及其驱动影响研究具有重要意义。采用陆地生态系统碳通量模型和土壤呼吸模型,结合气象和遥感资料,对2001-2021年西南林区净生态系统生产力(Net Ecosystem Productivity,NEP)进行评估。采用Theil-Sen趋势分析、Mann-Kendall趋势检验和Hurst指数,分析西南林区NEP变化的趋势特征与可持续性特征;基于偏相关性分析和地理探测器模型等方法,定量评估气温、降水、坡向坡度等气候环境因子对森林NEP的影响程度。结果表明:(1)西南林区多年平均NEP为333.8 g C m^-2 a^-1(3.338 t C hm^-2 a^-1),总体表现为碳汇,且2001-2021年林区NEP呈现波动增长趋势,平均每年增加3.9 g C m^-2 a^-1(0.039 t C hm^-2 a^-1)。其中,NEP达到显著增加趋势的面积,占林区总面积的33.2%,主要分布在四川北部、云南西南部等地。落叶阔叶林和贵州林区NEP增加趋势最大,平均每年分别增加4.5 g C m^-2 a^-1(0.045 t C hm^-2 a^-1)和5.9 g C m^-2 a^-1(0.059 t C hm^-2 a^-1)。(2)从变化持续性看,大部林区NEP的Hurst指数小于0.5,表明NEP未来变化趋势与过去相反,林区NEP未来可能呈下降趋势,其中NEP由增加趋势变为减少趋势的林区面积占比达到64.6%。但是依然有30.5%林区NEP未来变化呈增加趋势,其中云南林区分布最多(57.1%)、四川次之(36.2%)。(3)从时间尺度的影响分析来看,近20年西南大部林区NEP与降水具有负相关性、与蒸散和气温具有正相关性,其中蒸散是影响林区NEP的第一关键气候因子,影响面积占比67.2%,降水影响范围次之(21.3%),气温影响范围第三(6.1%)。但是关键气候因子在不同森林类型间存在一定差异,其中降水是影响贵州灌丛和常绿阔叶林NEP的第一关键气候因子,而气温是影响贵州针叶林NEP的第一关键气候因子。(4)从空间分布的影响分析来看,气候环境因素对固碳功能的影响较为复杂,其中气温、辐射、高程是对西南林区NEP空间分异解释力最强的前三个因子。但是在贵州和重庆林区,各因子对NEP解释力均明显偏弱(q值 < 0.1),表明气候环境因素对林区NEP空间分布驱动机制更为复杂。此外,各因子间对林区NEP空间分布变化存在交互作用,分别属于双因子增强或非线性增强作用。其中最大交互影响力分别为,气温∩日照(q值=0.33)、辐射∩蒸散(q值=0.31),气温∩辐射(q值=0.29),表明这些因子交互作用对西南林区NEP空间分布的影响占主导地位。本研究结果将有助于揭示森林NEP对气候环境变化的响应机制,为西南林区碳中和研究提供基础数据支持。

摘要:人工植被建植是青海湖流域沙地生态恢复的有效措施,揭示典型固沙植物的水分和养分利用效率,并分析影响其时间和空间变化的因素,有利于更好地理解固沙植被对高寒干旱环境有限资源的利用策略,为促进脆弱沙区的植被恢复提供有效的理论依据和实践指导。以青海湖东沙地不同恢复年限(1987年、2008年和2015年)栽植的沙棘为研究对象,利用稳定碳氮同位素技术测定植物叶片的δ¹³C、δ¹⁵N、单位质量叶的碳(C)含量(%)、氮(N)含量(%)并计算叶的碳氮比(C/N),基于土壤含水量、叶片含水量及局地气象因子等要素,探究δ¹³C和δ¹⁵N在季节和空间尺度的变化特征及其对局地土壤和气候环境的响应。结果表明:(1)在时间尺度上,沙棘叶片的δ¹³C与δ¹⁵N在生长季呈现出先减小后增大再减小的趋势,C含量呈先升高后降低再升高的趋势,N含量呈逐渐降低的趋势,而C/N则呈现逐渐升高的趋势。(2)在空间尺度上,幼龄林的δ¹³C最高而老龄林最低,δ¹⁵N值呈现相反的趋势,沙棘叶片的C含量、N含量及其C/N均没有表现出明显的差异。(3)δ¹³C值在不同恢复年限沙棘中受到不同因子的影响,而δ¹⁵N值与平均相对湿度(MRH)之间具有显著的负相关性(P < 0.05)。沙棘δ¹³C值的季节变化是气象因子综合作用的结果,而δ¹⁵N值的季节变化是局地气象因子与叶片养分含量综合作用的结果。随着固沙年限的增加,沙棘的δ¹³C值逐渐降低,而δ¹⁵N值却在逐渐增加,固沙植被从幼龄向老龄演替进程中植物的水分利用效率(WUE)与氮素利用效率(NUE)之间具有权衡关系。

摘要:根系微生物来源于土壤微生物,其对植物的生长发育、适应性与入侵性都具有重要的影响,然而对本地豆科和外来豆科的根系内细菌群落特征的认识并不清楚。以干热河谷本地种山合欢和外来种银合欢为研究对象,通过室内控制培养方法,结合高通量测序分析技术,研究山合欢和银合欢在生长过程中根系内细菌群落特征。结果表明:(1) 在整个培养期间银合欢的株高和枯叶生物量显著高于山合欢,银合欢的叶片氮磷比、根瘤数量和根瘤重量在培养80天后也显著高于山合欢。(2) 山合欢和银合欢根系内细菌的群落组成存在显著差异。在门水平上,山合欢和银合欢的优势菌门均为变形菌门,山合欢的厚壁菌门和髌骨细菌门显著高于银合欢,而拟杆菌门和放线菌门显著低于银合欢;在属水平上,银合欢的中慢生根瘤菌属、Pseudolabrys属、链霉菌属显著高于山合欢,但其慢生根瘤菌属、类芽胞杆菌属、新鞘脂菌属、柯克斯体属、Saccharimonadaceae属显著低于山合欢。(3) 植物、时间以及两者的交互作用对根系细菌群落的α多样性指数均无显著的影响,山合欢和银合欢根系内细菌的α多样性无显著差异。(4) 代谢是根内细菌群落最主要的功能,在所有处理中约占80%,在培养80天后,细胞生长和死亡、膜运输、碳水化合物代谢、萜类和酮类化合物代谢4个子功能在山合欢和银合欢根系中存在显著差异。综上,山合欢和银合欢的生长特性和根系内细菌群落特征存在显著差异,在未来的植被恢复过程中应考虑这种差异性可能带来的影响。

摘要:全球气候变化引起极端干旱事件频发,导致黄土高原人工林生产力下降,死亡风险提高,但该区域典型树种应对极端干旱环境的生理特征变化能否提高树种抗旱性能还未可知。选取了该区域广泛分布的四个典型树种:刺槐(Robinia pseudoacacia)、丁香(Syringa reticulata)、辽东栎(Quercus liaotungensis)和油松(Pinus tabulaeformis)为对象,研究各树种根系在极端干旱过程中的水力特征、非结构性碳水化合物(NSC)含量和纹孔膜孔隙变化及其之间的相关关系。结果显示:(1)在干旱胁迫20 d后刺槐、丁香、辽东栎和油松根木质部导水率下降至0.08 kg m^-1 s^-1 Mpa^-1、0.22 kg m^-1 s^-1 Mpa^-1、0.09 kg m^-1 s^-1 Mpa^-1和0.71 kg m^-1 s^-1 Mpa^-1,栓塞程度达到97.2%、43.2%、63.1%和22.7%。(2)随着水力功能降低,刺槐、辽东栎和油松的根木质部NSC总量先增加后降低。刺槐和辽东栎根木质部内NSC总量在干旱胁迫30 d后分别比初始状态显著增加了57.9%和85.5%,但在干旱胁迫50 d后分别比初始状态增加了23.5%和47.4%。油松在干旱胁迫50 d时根木质部内NSC总量比初始状态显著增加了41.2%,在干旱胁迫70 d后比初始状态显著降低了8.2%。随着水力功能降低,丁香根木质部内NSC总量在干旱胁迫30 d和50 d时分别显著降低了20.2%和15.5%。(3)在极端干旱过程中各植物的纹孔膜由于所处的水分环境及渗透势的变化导致其孔隙先降低后增加。在干旱胁迫50 d后4个树种的纹孔膜孔隙收缩为初始状态的0.04-0.60倍,但在干旱胁迫70 d后纹孔膜孔隙增加为初始状态的0.42-1.38倍。这表明当极端干旱胁迫发生后,刺槐根木质部将首先面临水力失败的风险,丁香根木质部可能面临碳饥饿风险,而油松根能够存活最长时间。研究阐明了各植物根系对极端干旱胁迫的响应机制,为人工林的管理抚育提供科学依据。

摘要:近几十年来,由于道路网络的扩张和城市化的蓬勃发展,道路建设对典型草原的影响引起了广泛的关注。然而,道路类型和距离对植物种群生长的综合影响仍然知之甚少。因此,以陇东黄土高原微温微干典型草原为研究对象,探讨了道路建设(道路类型、距离)对菊科优势种茵陈蒿(Artemisia capillaris)和伴生种阿尔泰狗娃花(Aster altaicus)生长繁殖影响的驱动因素及其作用机制。结果表明,道路建设促进茵陈蒿的横向生长和无性繁殖,促进阿尔泰狗娃花的垂直生长和有性繁殖。阿尔泰狗娃花具有更强的更新潜力。普通公路茵陈蒿和阿尔泰狗娃花的地上生物量分别比其它两种道路平均高49%和27%,因此其对普通公路建设的响应更加敏感。此外,道路建设主要通过影响土壤进一步影响两个种群的地上生物量在群落中的占比。阿尔泰狗娃花的地上生物量及其在群落中的占比在距离20-35 m的范围存在明显阈值。因此需要注意将此范围内的植被保护和恢复措施与道路管理动态结合,影响植物生长繁殖,调控群落构建过程,以应对道路建设对种群和群落关系扰动的巨大挑战。

摘要:探究复杂多变环境中植被恢复的理论和实践是当前恢复生态学面临的重大挑战。植物响应-效应性状框架能实现严酷生境中按既定目标功能恢复植被,但在海岛应用还有待检验。以舟山群岛中街山列岛的5个海岛为例。按照历史和现有植被、微生境条件确定中街山列岛植被恢复的目标功能为防风、耐盐碱、耐贫瘠。再结合调查物种和参照本地物种,确定中街山列岛植被恢复的潜在物种库;基于舟山群岛43个海岛78个样地测定的10种植物功能性状,建立植被恢复目标功能与植物功能性状间的关系模型;基于植物响应-效应性状框架,运用贝叶斯模型预测在不同目标功能下具有目标性状的植物优势种的多度分布范围。结果表明:(1) 中街山列岛现有植被类型:落叶阔叶灌丛、常绿阔叶灌丛、针阔混交林和草丛;微生境类型:山地上坡、山地下坡、谷头平地、山顶和近岸陡坡。(2) 中街山列岛植被恢复的潜在植物物种有44种,隶属28科,38属。(3) 植被恢复目标功能与植物功能性状间的最优关系模型:防风功能=0.99+0.04树高+0.01比叶面积-0.01叶片干物质含量;耐盐碱功能=32.55-4.30叶片碳含量+0.48叶片磷含量-0.53比叶面积-0.93干材密度;耐贫瘠功能=4.92+0.40树高-0.35胡伯尔值-0.80比叶面积-0.54叶片氮含量。(4) 防风植物群落构建中,天仙果占40%,其次是柃木和野桐各占18%,滨柃和海桐各占5%;耐盐碱植物群落构建中,野桐、胡颓子和檵木的相对多度较大,分别为20%,5%和5%;耐贫瘠植物群落构建中,相对多度较大的物种有檵木(25%)、石斑木(18%)和盐肤木(10%)。综合表明植物功能性状可有效应用于海岛植被恢复中确定物种及其相对多度,该方法为特定目标功能的植被恢复提供理论化和可操作的技术指导。

摘要:生态位分化和生境过滤是森林群落物种共存和生物多样性维持的关键。森林群落高度复杂的树冠结构可以看作是物种在空间生态位的直接划分,却少有研究直接评估树冠结构导致的空间互补性对森林群落生物多样性的贡献。利用2023年婺城南山落叶阔叶林1 hm²动态监测样地的群落调查数据,结合树木冠幅信息,综合评估了树冠互补性和地形因子对婺城南山落叶阔叶林群落多样性的影响。结果表明:(1)随着树冠互补性的增加,物种多样性和树高变异程度随之升高,群落深层谱系结构趋于发散,表明树冠互补性反映了森林群落的垂直生态位分化,且倾向于在长期的历史演化过程中参与谱系结构的构建过程。(2)海拔是对群落多样性影响最大的地形因子,与物种多样性和结构多样性呈显著负相关,并导致谱群落的系结构呈现出聚集趋势。(3)树冠互补性和地形因子共同影响森林群落的物种多样性、谱系多样性和结构多样性,前者对Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数、净亲缘关系指数(NRI)、最近亲缘关系指数(NTI)和树高变异系数可解释方差的贡献率分别达43.24%、31.22%、50.16%、49.84%和53.60%,但对胸径变异系数可解释方差的贡献率仅有0.30%。总的来说,本研究发现南山落叶阔叶林树冠互补性的增加有利于群落生物多样性的维持。研究表明,在评估生物和非生物因素对森林群落生物多样性的影响时,纳入树冠互补性可以进一步深化对生物多样性维持机制的理解。

摘要:采用Granier热扩散探针法(Thermal Dissipation Probes, TDP),对中国南亚热带地区鼎湖山的过渡性针阔混交林中的主要树种--木荷(Schima superba)、马尾松(Pinus massoniana)和锥(Castanopsis chinensis)的树干液流变化进行了监测,并结合相对湿度、大气温度、光合有效辐射、太阳总辐射、降水量等环境因子进行了综合分析。研究发现,树干液流日变化特征表现为昼高夜低的单峰或双峰曲线,中午时液流密度达到峰值。具体而言,木荷液流密度的最高峰值为42.08 g m^-2 s^-1,马尾松为39.10 g m^-2 s^-1,锥为43.98 g m^-2 s^-1。不同树种的液流密度存在差异,平均液流密度的大小关系为:锥 > 木荷 > 马尾松。此外,同一树种的不同个体之间也存在液流密度的差异。不同树种对各环境因子的响应程度不同,但整体而言,太阳辐射对液流速率的影响最大。揭示了鼎湖山过渡性针阔混交林中不同树种的水分利用特征及其与环境因素的关系,为过渡性针阔叶混交林的研究提供了新的见解。

摘要:青藏高原是亚洲的重要生态安全屏障区和高海拔牧区,生物多样性资源丰富、生态环境脆弱,对气候变化和人类活动响应敏感。在青藏高原跨经纬度带开展草地植物群落调查和采样,测度物种多样性、功能多样性和地上生物量,计算采样地月均气温和月均降水气候因子的多年均值、多年变化速率和变异系数,同时计算了景观多样性指数,分析在不同环境梯度下草地植物多样性、生产力及其关系的变化。研究结果表明:(1)青藏高原西藏南部和纳木错附近的暖干化趋势明显,西藏纳木错附近沼泽草甸降水波动变异性较大、青海东南部高寒草原气温波动变异性较大,祁连山林草过渡带山地草甸景观多样性在采样点中最高;(2)群落植物株高和单株平均叶盖度对气候因子和景观多样性的响应相一致,但前者从统计结果来看更加敏感,气候因子变异性与株高和叶盖度均呈负相关、景观多样性高的地点其株高和叶盖度更大;(3)气候因子变异性高的地点功能多样性以及群落加权平均株高和叶盖度都更小,即气候环境的不稳定将降低多样性水平,气候因子变化速率越大群落功能多样性水平更高,反映了草地植物群落在加速变化环境中通过多样化物种功能性状构成以趋于稳定化的适应过程;(4)景观多样性与物种多样性和生物量呈正相关,反映了草地景观多样性对物种多样性及生物量积累有促进作用;(5)大多数植物多样性指标均与群落生物量成正比,验证了草地多样性对生产力的积极作用。研究结论为揭示青藏高原不同气候和景观背景下草地植物多样性格局变化及其影响因素提供科学依据,为制定应对气候变化的青藏高原草地植物多样性保护策略提供实证参考。

摘要:叶功能性状在反映植物群落获取资源和适应环境中起着至关重要的作用。基于局域尺度下植物群落功能性状的研究,对于理解和预测该地区植物群落对生境变化的物种组合及适应策略具有重要意义。由于荒漠绿洲过渡带(局域尺度)环境异质性显著,不同环境下的群落优势种与群落组成存在差异,进而导致植物群落的功能性状发生变化。然而,荒漠植物群落功能性状沿环境梯度分布特征及与土壤因子间的相互关系尚不明确。以临泽荒漠绿洲过渡带沙丘不同固定阶段的植物群落为研究对象,进行群落调查和叶功能性状的测定,并采用性状梯度分析法对植物群落水平下的叶功能性状进行分解,研究了荒漠绿洲过渡带生境异质性对叶功能性状的影响。结果表明:(1)叶功能性状中肉质化程度、叶片含水量、相对含水量、饱和含水量、叶干物质含量、比叶面积、组织密度、叶片磷含量和叶氮磷比在异质生境(沙丘不同固定阶段)差异显著,以灌木和多年生草本为主的固定沙丘植物倾向于采用“慢速偿还”策略,以一年生草本为主的半固定沙丘和固定沙丘的植物倾向于采用“快速偿还”策略,随沙丘的固定植物更易由受P限制转向受N限制。(2)植物群落的组织密度、叶碳磷比和叶氮磷比的可塑性和变异性最高,土壤紧实度、土壤磷含量和土壤含水量是引起变异的主要驱动因子。(3)叶功能性状梯度参数α值范围大于β值,表明对于群落构建来讲,生物竞争作用大于环境过滤;比叶面积和叶干物质含量间β组分具有较强的负相关关系,而α组分无相关性,表明物种在群落内和群落间采取不同的生态策略来适应环境。(4)不同生境影响植物群落功能性状的主要制约因素不尽相同,随生境条件变的更不稳定,与性状间联系更加紧密。综上,沙丘不同固定阶段的植物群落通过叶功能性状表现出显著的适应性差异。随着沙丘固定程度的增加,植物群落的适应策略逐渐转变,从磷限制逐步过渡到氮限制。这表明,在群落构建过程中,环境过滤与生物竞争的作用会随生境异质性的变化而调整。这些发现为理解荒漠绿洲过渡带植物群落在不同生境下的适应机制提供了重要的理论依据。

摘要:探究濒危植物群落优势树种的种间关系,有助于了解优势树种种间资源利用习性及群落演替阶段,可为区域的濒危植物保育和自然植被恢复提供理论依据。基于海南热带雨林国家公园吊罗山片区蝴蝶树所在群落的野外调查数据,利用Shannon和Levins生态位宽度指数、Levins生态位重叠指数、方差比率法(VR)、χ²检验和Spearman秩相关检验法,对群落内的中、小乔木层和大、中灌木层优势树种生态位和种间联结进行分析。结果显示:(1)不同林层的蝴蝶树重要值和生态位宽度均较大,在群落资源竞争中占据主导地位,中、小乔木层和大灌木层的青梅重要值偏高,而生态位宽度远小于蝴蝶树,分布频度对生态位宽度影响较大。(2)大灌木层优势树种存在生态位重叠种对(188组)最多,中灌木层(137组)最少,更能充分利用群落资源,蝴蝶树在小乔木层存在明显生态位重叠种对(15组)最多,种间竞争激烈。(3)中乔木层优势树种总体呈不显著正联结,而小乔木层和大、中灌木层均呈显著正联结,群落稳定性较高。(4)综合χ²检验和Spearman秩相关检验发现,小乔木层和中灌木层种间正相关占优势,更利于物种共存,但不同林层的绝大部分种对均呈不显著关联,种间关联较松散,各物种分布的独立性较强。

摘要:木姜子属是樟科的代表类群,是重要的药用及香料植物资源。预估气候变化对木姜子属植物的影响,对该属植物资源保护、引种栽培及可持续利用具有重要意义。为探究木姜子属五种植物适生区与气候变化的关系,基于2371条分布记录和22个生物变量,优化预测模型的调控倍频和特征组合参数,应用MaxEnt软件预测当前和未来(2050s,2070s,2090s)不同气候情景(SSP126,SSP245,SSP370,SSP585)下木姜子属五种植物的潜在地理分布,分析其适生区的空间变化及质心迁移趋势。结果表明:(1)模型预测结果具有较高准确度,优化后各组模型的AUC值均高于0.93。(2)木姜子属五种植物潜在分布受不同环境因素影响,其中最热季度平均降水对五种植物分布均有显著影响。(3)当前气候条件下,木姜子属五种植物的适宜性在区域间存在明显差异,红叶木姜子在我国总适生区的面积最大。(4)未来不同气候变化情景下,木姜子属五种植物的适宜生境将发生不同程度的扩张和收缩变化,其中山鸡椒和毛叶木姜子总适生区呈现完全扩张趋势,毛山鸡椒、天目木姜子和红叶木姜子不同情景下呈现不同程度的收缩和扩张。(5)随着未来全球变暖,各物种质心发生了不同程度的迁移,其中红叶木姜子、山鸡椒的质心将呈现出向高维度地区迁移趋势。木姜子属五种植物生态适应性及对气候变化的响应为其制定保护策略以及引种栽培提供理论依据。

摘要:可溶性有机质(DOM)是水生生态系统中最大的活性碳库之一,对全球碳循环、水环境质量和水生食物网具有重要影响。为揭示不同水期流域DOM组分与来源的变化特征,以典型亚热带丘陵流域为研究对象,分别于枯水期、平水期和丰水期采集河流(干流与一级支流、二级与三级支流)与小型水体的地表水样品,并结合DOM三维荧光光谱和平行因子分析,解析流域地表水DOM组成和来源。结果表明:(1)流域地表水可溶性有机碳浓度表现为枯水期 ＞ 平水期 ＞ 丰水期,而不同水体类型间表现为小型水体 ＞ 干流与一级支流 ＞ 二级与三级支流。(2)流域地表水DOM包括3个荧光组分,其中2个类腐殖质组分C1和C2,1个类蛋白质组分C3。在时间尺度上,类腐殖质组分C1和C2所占百分比表现为平水期 ＞ 丰水期 ＞ 枯水期,类蛋白质组分C3则表现为枯水期 ＞ 丰水期 ＞ 平水期;不同水体类型间,干流与一级支流、二级与三级支流组分C1和C2含量显著高于小型水体,而组分C3显著低于小型水体。(3)枯水期流域地表水可溶性有机质荧光指数(FI)的变化范围为2.16-3.04,显著高于平水期和丰水期,表明枯水期DOM大多来源于自生源物质。干流与一级支流、二级与三级支流的自生源指数(BIX)显著低于小型水体,而HIX显著高于小型水体,表明河流中输入的陆源DOM多于小型水体。研究结果可为流域水环境质量保护提供科学依据。

摘要:植物多样性对维持陆地生态系统稳定和服务功能具有重要作用。孢粉记录可为了解植物多样性变化和生态系统动态提供长期视角,为生态保护管理提供科学依据。然而,孢粉多样性对植物多样性的代表性及其与景观结构的关系尚未得到充分了解。鉴于此,利用浙江中部亚热带森林24个现代样方植物调查和表土孢粉数据计算植物及孢粉丰富度和均匀度,基于研究区植被分布图计算斑块多样性指标(丰富度、多样性和均匀度),并采用数值方法研究表土孢粉多样性与现代植物多样性、海拔及景观结构间的关系。结果表明,孢粉丰富度和均匀度对样方尺度植物丰富度和均匀度的代表性不强,但对孢粉数据进行木本和草本类群划分可增强孢粉与植物丰富度的相关性;在海拔梯度上,孢粉丰富度和均匀度均随海拔升高而呈现下降趋势;对于景观结构特征,孢粉均匀度与300m范围内的斑块均匀度存在显著正相关关系。研究认为亚热带山地森林孢粉丰富度与均匀度无法作为小尺度植物多样性的可靠指标,但可以在一定程度上反映区域景观结构特征和多样性的垂直分布格局。本研究还揭示了植被类型的变化可能会导致孢粉多样性对植物多样性的显著高估或低估,因此在利用化石孢粉记录重建植物多样性动态变化时需特别注意地质历史时期植被类型的转变。

摘要:建植人工灌丛可以防风固沙,有利于生态恢复,但不同灌丛建植模式对地表节肢动物的影响不同。选择带状和点状两种排列方式的柠条锦鸡儿灌丛为研究对象,通过陷阱诱捕法捕获地表节肢动物,并调查其群落组成、多样性特征和功能群结构,以探究灌丛不同排列方式对地表节肢动物的影响。结果表明:(1)优势类群的类群数在5、7月份表现为带状显著低于点状(P < 0.05),常见类群的个体数和类群数在5、10月份表现为带状显著高于点状(P < 0.05),稀有类群的个体数和类群数在7、10月份表现为带状显著高于点状(P < 0.05)。(2)地表节肢动物个体数在10月份表现为带状显著高于点状(P < 0.05);类群数在5、7、10月份表现为带状显著高于点状(P < 0.05);Shannon-Wienner多样性指数在5、10月份表现为带状显著高于点状(P < 0.01);Simpson优势度指数在5月份表现为带状显著低于点状(P < 0.01)。(3)捕食性个体数在5、7月份表现为带状显著低于点状(P < 0.05);植食性个体数在5、7月份表现为带状显著高于点状(P < 0.05);杂食性个体数在10月份表现为带状显著高于点状(P < 0.001);其他食性个体数在5月份表现为带状显著高于点状(P < 0.05)。捕食性类群数在5月份表现为带状显著低于点状(P < 0.01);植食性类群数在5、7、10月份表现为带状显著高于点状(P < 0.001);杂食性类群数在5、10月份表现为带状显著高于点状(P < 0.01),而在7月份表现为带状显著低于点状(P < 0.01);其他食性类群数在5月份表现为带状显著高于点状(P < 0.05)。(4)土壤容重、pH和草本丰富度是影响不同排列灌丛间地表节肢动物群落结构分布差异的主要环境因子。综上,带状排列灌丛更利于地表节肢动物的生存和定居,从而维持地表节肢动物食物网结构和系统的相对稳定性。

摘要:高海拔山体因巨大环境变化为探索群落构建过程的生物和非生物因素提供了一个理想的系统。为了解高海拔山区哺乳动物群落的构建过程,分析不同海拔梯度对哺乳动物物种多样性、功能多样性和谱系多样性的影响,及各海拔哺乳动物群落的构建过程。在云南哈巴雪山进行了为期一年的调查,共设置6个300m海拔带,布设红外相机62台,铗线24条,围栏陷阱24个。累计哺乳动物有效照片2155张,累计铗日5150个,陷阱日108个。共记录哺乳动物41种,隶属8目24科。结果显示,物种丰富度在3100-3400m海拔带最高,Simpson指数、Shannon指数和Pielou指数在不同的海拔梯度均无显著差异(P > 0.05)。海拔梯度下哺乳动物物种组成差异不明显,各海拔带物种组成结构相似,分离不明显。功能多样性随海拔升高而降低, ＜ 2500m海拔带和2500-2800m海拔带的功能丰富度显著高于其他海拔带(P ＜ 0.05),物种在这两个海拔带中所占据的功能空间大小和空间利用程度显著高于其他海拔带。物种多样性与功能多样性的回归分析结果表明,物种多样性指数的增加会导致功能丰富度、功能离散度和功能分异度的增加,而不会改变功能均匀度指数的变化。标准化效应值分析表明, ＜ 2500m海拔带哺乳动物出现聚集的趋势,生境过滤主导了哺乳动物群落构建;其余海拔带群落出现离散趋势,竞争排斥主导了哺乳动物群落的构建。研究结果表明,哈巴雪山多样化的环境为该地区保持较高的哺乳动物群落多样性提供有力支持,强调了评估群落结构时考虑多种生物多样性指标的重要性。

摘要:大型底栖无脊椎动物的生物扰动作用是维持淡水生态系统物质循环稳定的关键因素之一,当前对底栖动物群落与单一物种生物扰动作用异同的认识还十分有限。以微生境反应器培养五种典型底栖动物种群及其群落,通过测定底栖动物生物扰动作用引起的沉积物、上覆水中营养盐(NH₃-N、NO₂^--N、NO₃^--N和DTP)及溶解有机碳(DOC)的含量变化,同时计算各组单位生物量引起的元素变化量,探究单物种和生物群落扰动作用的差异以及对沉积物-水界面生源要素的影响。结果表明:单物种扰动作用导致沉积物NH₃-N含量降低(P < 0.05),并使整个体系中NO₃^--N含量增加(P < 0.05),但对DTP无显著影响(P > 0.05);而群落扰动作用则促进体系NH₃-N的增加(P < 0.05),使上覆水中NO₃^--N向沉积物沉积,同时引起上覆水DTP含量显著上升(P < 0.05)。单物种的独立扰动皆促进上覆水DOC含量降低(P < 0.05),霍甫水丝蚓的生物扰动导致沉积物的DOC含量降低且为唯一产生影响的物种(P < 0.05),而群落中各物种相互作用导致体系DOC浓度无变化(P > 0.05)。单物种/群落单位生物量对各类物质分布存在明显差异,霍甫水丝蚓的生物扰动作用对于上覆水和沉积物中的单位生物量C、N、P变化影响最为显著,但其扰动作用在群落组合中受到抑制,表明单位生物量扰动强度较大的物种,其扰动强度在群落中更容易受到抑制。

摘要:气候变化和人类活动加剧导致全球自然湿地迅速退化,依赖湿地生存的水鸟种群随之显著下降。因此,保护水鸟及其栖息地成为当前的紧迫任务,掌握各地水鸟的多样性与空间分布格局是制定有效保护措施的基础。云南省湿地资源丰富,掌握其水鸟的多样性、分布、居留类型及生态需求将为湿地保护提供重要支持。通过实地调查、文献查阅和公民科学数据分析,评估了云南省水鸟的多样性与空间分布,并基于实地调查数据探讨了影响水鸟多样性的关键环境因子。结果显示,云南省共有194种水鸟,具多样的居留类型、生态类群和营养生态位,但水鸟资源状况分布不均,优势种较少,偶见种较多;面积较大的湖泊和水库为水鸟集中分布的区域;湿地面积、类型及湿地间距是影响水鸟多样性的主要因素。建议加强面积较大湿地越冬和迁徙水鸟的监测,并扩大其他区域和季节的调查覆盖范围。同时,湿地恢复和建设应考虑不同生态类型水鸟的生境需求,特别是保护和营造浅水沼泽和滩涂湿地,以为大量的涉禽提供栖息地。

摘要:为探究贻贝养殖区大型底栖动物优势类群的分布特征及群落构建机制,基于2021年春季(4月)、夏季(8月)、秋季(11月)以及2022年冬季(1月)的嵊泗枸杞岛贻贝养殖区大型底栖动物调查数据,采用多样性指数、Raup-Crick指数、扩散-生态位连续体指数(DNCI)、Mantel分析、邻体矩阵主坐标分析、变差分解分析等方法探究优势类群多样性分布及其与环境、空间因子关系以及群落构建机制。共鉴定发现195种大型底栖动物,筛选出42种优势物种作为研究对象,其中多毛纲占比最高(76.2%),软甲纲次之(7.1%)。四季共有优势种分别为不倒翁虫Sternaspis scutata、日本倍棘蛇尾Amphioplus japonicus、丝异须虫Heteromastus filiformis。多样性指数的时空变化波动较大(0.63-2.39),总体上养殖区内部的优势类群多样性高于养殖区外围,养殖区平均多样性夏季最高,冬季最低。硝酸盐、亚硝酸盐、溶解氧、水温及离岸距离等因素是影响大型底栖动物优势种分布的关键环境因子。优势种的分布和多样性受环境过滤影响显著。大型底栖动物优势类群的群落构建机制同时受到随机性过程和确定性过程的影响。秋季群落构建中随机性和确定性过程的作用相对平衡,春冬季确定性生态过程如环境过滤在群落构建中起主导作用,夏季群落构建受随机性过程的影响较高。进一步解析发现,扩散过程和生态位过程共同主导优势类群的群落构建,其中扩散过程对群落构建的影响较生态位过程大。研究结果为贻贝养殖活动的生态效应评价及其养殖容量管理提供了参考依据。

摘要:诸如化学预警信息(Chemical alarm cues, CAC)之类的外部线索已被证明对鱼类的个体行为响应具有深刻的影响,然而化学预警信息对鱼类集群行为影响的研究鲜有关注。由于栖息环境中捕食者的存在,鱼类面临巨大的被捕食风险,而捕食胁迫已被证实可改变鱼类个体水平的行为响应,进而影响鱼群的群体凝聚力和协调性。以喜集群的鲫(Carassius auratus)幼鱼为实验对象,测定不同捕食胁迫处理下(无捕食者、有捕食者)鲫幼鱼对三种化学信息素(食物、CAC、捕食者信息)和水的个体和群体水平的行为响应特征。结果显示:(1)在无捕食胁迫处理组(对照组)中,食物信息素和水的添加导致个体水平上的个体游泳速度和运动时间比均显著降低,捕食者信息素的添加导致个体水平上的个体游泳速度和运动时间比均显著增加;添加三种化学信息素和水后,个体水平的静止时间显著增加。(2)对照组中,食物信息素和水的添加导致鱼群的群体运动速度均显著减慢,CAC和捕食者信息素的注入导致鱼群的群体运动速度增加,而CAC的注入降低了鱼群的个体游泳速度同步性和群体极性。(3)在有捕食胁迫处理组(实验组)中,添加CAC和捕食者信息素后鱼群的群体运动速度和群体运动时间比均显著增加,而食物信息素和CAC的加入增加了鱼群的个体间距离和最近邻距离;食物信息素和水的添加降低了鱼群的个体游泳速度同步性,而捕食者信息素的添加降低鱼群的个体游泳速度同步性和群体极性。研究表明:在个体水平上,捕食胁迫会降低鲫幼鱼个体对化学信息素的行为响应程度,而在群体水平上,捕食胁迫和化学信息素均会降低鲫鱼群的群体凝聚力和协调性。在捕食胁迫条件下鲫鱼群对化学信息素的敏感性相对较高,但在游泳过程中鱼群排列更加无序和分散。

摘要:自然水体中浮游植物物种丰富且类别分布不均,采集的显微图像中优势类别样本远多于劣势类别样本,导致深度学习方法在劣势类别上的分类准确率低。针对浮游植物类别不平衡引起的深度学习模型分类误差问题,分析了宏观领域类别不平衡问题的多种解决方法和策略,探究这些方法在浮游植物显微图像领域的实用性。采集了巢湖流域中常见的29个藻属、18044张图像,构建了具有严重类别不平衡特性的浮游植物显微图像数据集,并提出使用微平均和宏平均综合评价模型的分类能力。实验结果表明,常规方法训练的模型预测劣势类别样本时的F1值较低,而使用重采样大类中平方根采样法训练的模型在微平均和宏平均两个指标上均有明显提升,分类F1值分别达到了0.932和0.852。特别地,在样本数量最少的10个类别上,微平均和宏平均的F1值分别提高了9.64%和15.94%。为自然水体浮游植物群落结构自动化检测提供了更有效的深度学习模型训练方法。

摘要:随着工业革命和城市化进程,全球资源消耗和生态环境恶化加剧,保障自然资源生态安全成为关注焦点。谷歌地球引擎(GEE)作为地球大数据云计算平台,为自然资源生态安全研究提供了新引擎,涵盖评价、预测预警及预案制定等全过程管理。系统梳理了GEE在自然资源生态安全评价、预测预警及预案制定等方面的应用进展,展示了其在森林资源、耕地资源、草地资源等多种自然资源管理中的广泛应用和显著成效。同时,也指出了GEE在数据源、研究深度及预警应用方面存在的不足和挑战。为了进一步提升自然资源生态安全研究水平,提出了基于大数据和云计算技术的自然资源生态安全研究框架,明确了大数据采集、处理、分析及决策支持等关键环节,并强调了自主研发、数据共享与开放的重要性。本研究不仅为当前自然资源生态安全研究提供了理论参考和实践指导,也为未来相关领域的深入探索和创新发展奠定了坚实基础。

摘要:木质残体通过为多种生物提供栖息地、繁殖场所和养分支持,在维持物种多样性中起着关键作用。基于近20年国内外相关研究,系统梳理了木质残体对物种多样性的影响,涵盖了木质残体上栖息的动物、微生物和植物多样性。从木质残体的个体特征(如来源、体积大小、分解程度及树种类型)方面,系统分析其对物种多样性的作用机制;阐述了森林管理实践引起的木质残体数量、特征以及时空连续性的变化对生物多样性的影响。提出将木质残体纳入森林适应性管理的策略、气候变化背景下木质残体与物种多样性的关系评估、极端干扰事件对木栖物种群落组成的影响、木质残体树皮特性与生物群落构建的关系4个未来研究重点方向。旨在为森林木质残体的科学管理提供依据,亦为森林生态系统物种多样性保护提供新视角。

摘要: