摘要:

摘要:湖泊作为淡水生态系统重要的组成部分,对人类的生存和发展起着不可替代的作用。社会经济快速发展的同时带来了湖泊环境的恶化,严重威胁湖泊生态环境,因此湖泊环境的科学治理在当今仍是一项艰巨而迫切的任务。人工智能技术的不断发展为湖泊环境治理带来了新的机遇和挑战。分析了当前我国湖泊治理面临的问题和挑战,再从湖泊监测、模拟与预测、湖泊管理、湖泊评价四个方面介绍了人工智能技术在湖泊环境治理领域的应用现状,并分析了当前人工智能技术在湖泊环境治理应用中存在的问题,提出了相应的建议,并探讨了未来的发展方向。研究认为我国湖泊治理还面临着水资源空间分布不均衡、营养盐控制难度大、生态水位难以保证以及缺乏统一完整且高效的监管技术体系等问题。人工智能技术的应用能极大地提高湖泊环境治理的效率,拓展了湖泊治理研究的范围并提高了精度和准确度,促进了水环境治理的转型升级和可持续发展。同时,人工智能技术在湖泊治理领域还面临着适用范围窄、可靠性差、对实测依赖性强以及缺乏对特定参数和领域的应用问题。未来应当加强相关模型和方法的研究,发展更优化的算法模型,以提高模型的可移植性和数据的准确性,深入研究外界因素与湖泊水质的关系,同时要加强全球变化背景下湖泊碳循环的人工智能研究。研究将为湖泊水污染治理和水安全保障提供新思路和新手段。

摘要:国家治理现代化和新型城镇化等战略对城市可持续发展提出了更高要求,作为城市安全治理和土地利用调控的重要基础,城市韧性与土地绿色利用效率之间的作用机制尚不明晰,正成为科学引导城市可持续发展的重要障碍。在重构城市韧性与土地绿色利用效率内涵基础上,基于演化韧性、可持续发展、人地关系地域系统等理论和文献归纳分析等方法,构建一个城市韧性与土地绿色利用效率的互动机制分析框架。结果表明:第一,城市韧性内涵形成了"多维度融合、多能力转变和多视角评估"的概念框架;第二,城市土地绿色利用效率是绿色新发展理念和可持续发展理论下的产物,旨在以最小的资源投入,取得区域内土地经济、社会和环境效益的最大化,实现土地最优利用;第三,城市韧性与土地绿色利用效率之间存在复杂互动关系;一方面,城市韧性可通过产业结构转型和科技创新的传导路径以及空间溢出效应方式作用于土地绿色利用效率;另一方面土地绿色利用效率可以通过地方政府财政压力传导和城镇化水平调节反馈于城市韧性。研究认为针对现实中非耦合协调的城市,应在立足不同职能和规模城市类型基础上,充分借助相关规划、制度和政策等手段,实施差异化调控策略促进城市韧性与土地绿色利用效率协调优化,服务更高要求的城市可持续发展。

摘要:近年来两栖动物在全球范围内面临严重威胁,是全球生物多样性保护、生物地理研究等领域的重要科学问题。回顾并总结了近年来国内外关于两栖类衰退问题的研究成果,从态势及成因两方面对两栖动物衰退研究进展进行了综述。全球两栖物种的衰退形势较为严峻,衰退成因复杂,对两栖动物衰退成因的认知也在不断发展,主要因素包括栖息地丧失和改变、气候变化、UV-B辐射、壶菌病、化学污染、外来物种的引入、过度利用及物种特征因素等。其中,栖息地丧失是最根本也是最主要的威胁,气候变化对两栖动物的威胁逐渐上升,加剧了它们的生存危机。这些因素往往会共同作用于两栖动物,驱动两栖动物的衰退。结合中国的两栖动物保护现状提出若干保护建议,包括:(1)加强中国两栖动物监测网络建设;(2)优化两栖动物保护的保护区;(3)加大执法监管力度,严厉打击危害两栖动物的非法行为。针对两栖类衰退研究存在的发展空间提出,未来可借助更多新技术,与地理学、数据科学、人工智能等多学科交叉互动,持续地开展两栖动物的监测及研究,以期更好地理解和应对这一全球性问题。

摘要:为探索能有效修复土壤镉(Cd)污染、显著降低土壤Cd含量的种植方式,通过中国知网搜集和整理相关文献资料,系统研究了近年来不同种植方式对不同地区、不同土层土壤Cd的含量、形态、生物有效性及修复效率和植物Cd含量、富集转运Cd的影响,并对有关机制及其对生物有效性的影响进行简要分析。结果表明,不同种植方式下土壤Cd含量、植物Cd含量、修复效率存在显著差异,不同种植方式对不同地区的土壤修复效率有着不同的区域适用性;不同种植方式不同土层土壤Cd赋存形态含量存在显著差异,单作和间作条件下,土壤可交换态、可还原态、可氧化态和残渣态Cd含量显著高于轮作和连作。研究综述了不同种植方式对土壤-植物系统重金属Cd污染修复的影响,对于深入理解种植方式在土壤重金属污染修复中的作用具有重要意义。未来应进一步加强对不同土壤及植物类型,在不同种植方式下土壤-植物系统中Cd含量和形态变化规律的深入研究,以验证和补充现有结论。

摘要:森林具有类型多样、结构复杂以及随环境变化等特征,1 m深森林土壤储存的碳约占全球森林生态系统总碳储量的45%,约占全球土壤碳库的52%。目前对森林土壤固碳潜力和关键过程机制的认识还十分有限。因此,森林土壤储碳与增汇的估算仍存在很大不确定性。研究梳理了森林土壤有机碳(SOC)储量、密度、含量、增量、固定和碳汇等术语定义;综述了SOC稳定性的机制,包括化学结构稳定性、团聚体物理保护、金属氧化物和粘土矿物吸附,生物与环境主导有机碳稳定固持,以及最新研究相继提出的森林SOC组分多样性及功能复杂性维持碳稳定的学术观点。研究还分析了森林SOC储量和增量不同测定方法的主要原理、优点和不足。根据已有文献数据分析,全球森林1 m 深SOC储量变化范围为383-787 Pg C(Pg=10¹⁵g),年变化范围为每年降低349 Tg C(Tg=10¹²g)到每年增加498 Tg C。中国森林1 m深 SOC储量评估范围为16.0-34.2 Pg C,年变化范围为每年降低64.5 Tg C到增加217.3 Tg C。说明目前对森林SOC储量和增量的估算还存在很大不确定性。最新研究表明全球森林碳容量和固碳潜力巨大,但不同研究对SOC是否存在上限仍具不同观点,气候变化对森林SOC储量及其持续固碳潜力的影响也存在较大的不确定性。未来建议通过学科交叉深入探索森林群落结构与土壤固碳过程之间的联系,从碳组分多样性和功能复杂性的新视角理解森林SOC的形成与稳定机制;将SOC监测纳入国家森林资源清查体系、建立国家尺度的SOC长期监测网络、设立我国森林SOC增汇大科学计划;提出保持SOC稳定固持的天然林保护修复及经营提升途径;建立培育高固碳树种,优化林分结构,合理采伐以及轮伐期延长等人工林土壤固碳增汇经营技术体系。

摘要:农田生态系统具有碳源和碳汇的双重作用,探究农田生态系统碳足迹对农业高质量发展具有重要意义。研究采用碳源碳汇法构建区域农田生态系统碳足迹模型,分析黄河流域农田生态系统的时空演化特征,并采用Dagum基尼系数法和σ检验揭示黄河上中下游的区域差异及收敛性特征。研究发现:1)黄河流域农田碳排放总体呈现先增后减的趋势,年均增长率为0.94%;而碳汇稳步上升,年均增长率为2.41%。碳足迹总体呈现出波动式下降的变化特征,降幅达17.80%,空间上呈现出东北部高,中西部低的分布格局。2)上中下游的区域间差异和区域内差异对总体差异的平均贡献率分别为26.86%、59.84%;3)黄河流域下游地区存在显著的σ收敛特征,而其余区域则不明显。黄河流域碳足迹存在明显的空间差异,因此需要推动黄河流域农田生态系统向协同低碳发展的方式转变。

摘要:造林增汇对中国实现碳中和目标具有重要作用,目前中国已经将扩大森林面积确定为实现碳中和目标的重要策略之一。但已有研究多从自然条件出发识别可造林区域,而忽视了经济因素特别是水资源成本对造林的约束。基于GIS数据和统计数据,将水资源成本纳入造林经济决策模型,评估其对中国自然和经济双重可行的造林面积和碳汇潜力的影响。结果表明:(1)中国自然和经济双重可行的造林面积和碳汇潜力分别为1509.31万hm²和75.18 Mt CO₂/a,水资源成本会导致两者分别减少约50%和30%,产生了显著的约束作用。(2)在水资源成本约束下,当前中国碳市场仅能促使造林增汇的碳中和贡献从3.16%-4.91%提升到3.75%-5.83%,激励作用比较有限。(3)水资源成本约束下的中国再造林碳汇潜力为43.07 Mt CO₂/a,高于新造林。并且水资源成本导致再造林碳汇潜力下降幅度为27.54%,低于新造林的38.91%,对再造林碳汇潜力的约束作用弱于新造林。综上,应尽快将水资源成本纳入造林决策之中,并完善碳交易市场体系,重点发挥再造林的增汇优势。研究对提高中国土地资源利用效率、制定灵活的生态修复政策以及科学认知和发挥造林增汇的碳中和贡献具有重要现实意义。

摘要:植被对降水的敏感性作为评估植被对降水响应程度及预测生态系统未来变化的关键指标,其在不同干湿区域及植被类型中的敏感性及其变化趋势尚未明确。研究采用线性回归模型,结合两种植被指数,对中国2001年至2020年植被对降水的敏感性进行了估算,并对其空间格局及变化趋势进行了分析。研究结果显示,中国植被对降水的敏感性总体呈现正值,并且呈现出增长趋势。空间分布上,植被的降水敏感性与区域干旱程度呈正相关,具体表现为干旱区 > 半干旱区 > 半湿润区 > 湿润区;不同植被类型对降水的敏感性差异显著,其中受水分条件限制较大的温带荒漠和草原区的敏感性最高,而降水常年充足或受温度限制的区域,如热带雨林区和寒温带针叶林区的敏感性最低。从时间上看,干旱区、半干旱区、半湿润区植被的降水敏感性呈上升趋势,而湿润区则呈现下降趋势,这一现象可归因于植被增长导致的需水量增加以及增温引起的地表蒸散发增强。此外,研究还计算了不同干湿区域降水敏感性变化对整体敏感性增加的贡献度,结果指出干旱区对敏感性变化趋势的贡献度最大,两种植被指数均显示干旱区的贡献度超过50%,其次是半干旱区。因此,在全球持续增温的背景下,植被对降水变化的敏感性将日益增强,必须采取针对性措施加强水资源管理以应对气候变化。

摘要:高寒内陆河流域孕育的高寒湿地对气候变化敏感,极易受外部因素干扰并发生退化。及时准确的阐述高寒湿地面积变化特征及归因分析有助于提高兼具敏感性和脆弱性的高寒湿地资源保护和管理的科学性。青海湖流域位于青藏高原东北部,是全球变化的敏感区和青藏高原脆弱生态系统典型区,也是国际重要湿地分布区之一。基于GEE云平台和2000-2023年长时间序列Landsat遥感影像,采用随机森林分类方法对青海湖流域高寒湿地进行分类,分析其面积变化特征,最后结合相关分析和随机森林特征变量重要性排序方法探讨青海湖流域高寒湿地面积变化的影响因素。结果表明:(1)2000-2023年湿地分类的平均总体精度为88.45% (85.01%-92.63%),平均kappa系数为0.83(0.82-0.91),有效区分了湖泊、沼泽湿地和沼泽化草甸等高寒湿地类型。(2)研究期内青海湖流域湿地总面积增加了604.19 km²,其中沼泽湿地面积减少了228.21 km²,湖泊与沼泽化草甸面积分别增加了203.93 km²和628.47 km²。(3)受气候暖湿化影响,湿地呈现由干旱向湿润的转化趋势,主要体现为沼泽湿地与湖泊之间的转化、沼泽化草甸与草地之间的转化。24年内共有1101.44 km²草地转化为沼泽化草甸,2.93 km²湖泊转化为沼泽湿地,66.65 km²沼泽湿地转化为湖泊湿地。(4)青海湖流域不同海拔高度上因其气候、降水模式存在差异,致使主导不同湿地面积变化的气候因子不同。降水和季节性积雪是影响青海湖流域高寒湿地面积变化的主要因素。研究结果可为流域尺度高寒湿地的科学保护提供相关依据。

摘要:为探究高寒草地生态系统在垂直地带性上对气候变化的响应机制,选择祁连山南麓温性草原为研究对象,深入分析了1987-2019年祁连山南麓温性草原的时空演变特征,定量评估了关键气候因子对温性草原面积变化的相对重要性,揭示了温性草原面积变化对各气候因子变化的非线性响应关系及阈值。结果表明:(1)1987-2019年祁连山南麓温性草原面积呈增加趋势,增加速率为28.3 km²/a,增加区域主要集中在青海湖周边及河谷谷底和青海南山海拔3000 m以上山区,而减少区域则集中在青海湖东部的沙地和青海南山海拔3000 m以下地区;垂直方向上,温性草原向海拔2900 m以上高程区迁移,且向坡度25°以上山地以及平地和半阳坡迁移。(2)气温、降水和风速是影响该地区温性草原面积变化的主要气候因素,其中9月降水贡献率最高(20.6%),风速贡献率次之(18.5%)。(3)降水、风速和气温等气候因子以复杂的非线性方式共同影响温性草原面积变化。当该地区9月降水变化率在0.2-0.5 mm/a,风速变化率在-0.005--0.0025 m s^-1 a^-1,3月气温变化率在0.01-0.02 ℃/a时,4月、8月气温变化率在0.02-0.06 ℃/a时,7月气温变化率在0.02-0.03 ℃/a时,温性草原面积的增加趋势最为明显;在其他情况下面积的增加趋势有所减缓,但并未呈现负增长。研究结果将为祁连山南麓地区温性草原植被保护、恢复和管理提供科学决策支持。

摘要:在梳理海洋生态产品价值实现的理论逻辑、制度逻辑、技术逻辑、现实逻辑及其内在逻辑关系的基础上,按照"资源要素-产品类型-核心机制-实现方式-目标导向"的逻辑思路,提出海洋生态产品价值实现的核心机制,主要包括以海洋物质供给产品为主的价值增值机制满足人类物质生活需求,以海洋调节服务产品为主的价值补偿机制改善人居环境质量,以海洋文化服务产品为主的价值创造机制满足人类精神需求。结合国内外实践案例,海洋生态产品价值实现模式主要分为5大类18小类,其中海洋生态产品溢价模式包括海洋品牌价值溢价、海洋集约规模溢价,海洋生态补赔偿模式包括海洋保护修复、海洋生态补偿、海洋转移支付、海洋损害赔偿,海洋生态产品经营开发模式包括海洋绿色养殖业、海洋绿色工业、海洋生态旅游、海洋生态康养,海洋生态资源权益交易模式包括海域使用权交易、海洋排污权交易、海洋碳汇交易、海洋水权交易,海洋生态资源权益融资模式包括海洋绿色信贷、海洋绿色债券、海洋绿色基金、海洋绿色保险。

摘要:公路建设在推动区域经济和社会发展的同时,也对生态环境产生了诸如生境干扰和水土流失加剧等负面影响。为在公路规划设计阶段进行源头生态保护,弥补路线方案决策时生态约束考虑不足和相近决策结果难抉择等问题,通过预测路域生态系统服务功能的变化,同时考虑路线方案占用生态敏感区的面积,建立了公路低生态影响评价指标体系,包括路线方案经过多年冻土和中厚层季节性冻土的面积、路线方案占用草地和林地面积、路域生境质量变化、路域水源涵养量变化、路域土壤侵蚀量变化。建立多维多规则云模型对路线方案进行评价和决策,并在久马高速上进行了实例应用,结果表明通过优化路线方案、以桥隧代路、完善边坡防护、复垦临时占地等方式能够降低路线工程对生态系统的扰动。研究提出了公路低生态影响评价与决策方法,有助于实现从事后恢复生态环境向事前规划和保护的转变,为公路设计优化、生态风险监测与管理、生态保护政策制定等方面提供决策支持,促进区域生态保护和高质量发展。

摘要:厘清山区脱贫过程中"三生"空间冲突的时空演变特征与分异规律可为空间资源优化和乡村振兴提供重要支撑。运用力学平衡模型构建基于功能偏离的"三生"空间冲突测度方法,以陕南秦巴山区为案例区,分析脱贫过程中区域空间功能偏移与"三生"空间冲突的时空演变特征,并利用冷热点分析对冲突热点区进行识别。研究结果表明:(1)陕南秦巴山区"三生"空间面积呈生态空间(73.6%)＞生产空间(25.7%＞生活空间(0.7%);2010-2020年,生态空间明显增加,生产空间明显减少,生活空间轻微上升。(2)"三生"功能偏移总体上处于中等偏移级别;脱贫过程中,区域空间功能偏移呈增加趋势,强偏移、较强偏移和中等偏移面积占比升高最大的空间分别为生活空间、生产空间和生态空间。(3)"三生"空间冲突类型主要为生态-生产冲突亚类,且冲突区主要分布在生产空间,冲突热点区主要位于地势相对平坦的盆地、河谷区;脱贫过程中,"三生"空间冲突等级变化呈两极分化趋势,其中增加的无冲突区主要位于生态空间和生活空间,而增加的高等级冲突区主要位于生产空间。研究结果揭示了山区脱贫过程中"三生"空间冲突的时空分异特征,可为"三生"空间的差异化治理与均衡发展提供参考。

摘要:生态补偿是促进区域生态保护和社会经济协调发展的有效手段。目前,基于生态系统服务流的生态补偿探讨较少,定量评估较为匮乏。基于生态系统调节服务供-流-需理论,提出了一种新型生态补偿模式,明确黄河流域调节服务供需关系,结合风场分析、水文分析以及热点分析识别生态系统服务流供给区、需求区、传递路径,并通过比较生态辐射力获取服务流量,最终确定黄河流域调节服务生态补偿受偿城市、补偿城市以及补偿金额。研究结果表明:(1)2020年黄河流域水源涵养和固碳服务供给在空间上表现为"南高北低、西高东低"的分布格局;需求分布与人口密度分布密切相关,在空间上则表现为"东高西低"的分布格局。(2)黄河流域水源涵养服务供给与需求关系整体上呈现赤字状态,供给难以满足需求;黄河流域大部分地区固碳服务供给能够满足需求,但已接近生态赤字警戒线。(3)黄河流域水源涵养服务受偿城市共8个,补偿城市共22个;固碳服务受偿城市共10个,补偿城市共28个。黄河流域生态系统调节服务生态补偿总金额为676.54亿元,其中水源涵养服务生态补偿总金额为160.54亿元,固碳服务生态补偿总金额为516亿元。研究结果可以为黄河流域生态系统管理政策的制定以及生态补偿的实际应用提供参考。

摘要:空气污染暴露对公众健康造成危害,而绿色基础设施(GI)具有减轻空气污染的生态系统服务功能,是重要的公共资源与增进居民健康的公共服务设施。开展空气污染暴露视角下的GI供需研究,将人口空气污染暴露导致的健康风险定义为GI需求,GI净化空气的能力定义为GI供给,使用土地利用回归(LUR)模型获取高分辨率2020年11月-2021年10月天津市PM_2.5空间分布,使用人口密度、土地覆盖与NDVI数据和Fragstats等软件分别测度GI供给与需求指标。提出供需配适关系划分方法并绘制空间分布,揭示GI供需配适关系的失衡现象。结论如下:(1)PM_2.5浓度分布具有时间差异与城乡空间差异,人类活动影响污染浓度;(2)城市建成区GI资源无法满足高暴露风险带来的健康需求,农田、盐场植被类型单一或覆盖不足、景观格局破碎,限制GI供给能力;(3)采暖季污染物浓度升高与地表植被流失加剧GI供需失配,在高密度建成区与乡镇村庄表现为不同的供需矛盾。针对不同供需配适关系类型区域提出差异化优化策略,以期为优化公共资源配置、健康城市空间治理提供理论与数据支持。

摘要:提升城市绿色发展效率并实现收敛是促进城市可持续发展的有效途径之一。借助超效率SBM模型,测算了2003-2021年中国269个地级及以上城市的绿色发展效率,其后,采用地理信息分析、核密度估计、二阶泰尔指数重点考察了该效率值的时空演变规律和区域差异,并利用空间β收敛模型检验了269个城市、东、中、西部和23个省(自治区)的空间收敛性。研究发现:①269个城市及东、中、西部的城市绿色发展效率均值都呈现先降后升的"U"型时序特征;空间上各时期呈现东西高、中部低的格局,晋冀鲁豫四省为低值集聚区,东南沿海为高值集聚区;效率的时空演变和格局具备相对稳定性。②效率值存在极化特征和梯度特征,研究期内269个城市及东、中、西部效率值的内部绝对差异均有扩大趋势,这种差异主要来源于省内差异水平提高。③在考虑空间外溢性的情况下,269个城市及东、中、西部均存在显著的(绝对/条件)β收敛特征,收敛幅度次序为东部＞西部＞中部,269个城市的收敛幅度介于中部和西部之间。而各省(自治区)也在不同程度上呈现出显著的(绝对/条件)β收敛趋势,但收敛周期差异较大。此外,研究发现条件β收敛的周期短于绝对β收敛,理论上城市绿色发展效率将率先收敛至自身的稳态均衡水平。上述发现为系统清晰地了解中国城市绿色发展效率的空间格局、演变特征提供了支撑,可为缩减效率的不平衡性提供有益参考。

摘要:绿地作为城市中重要基础设施和居民主要活动场所,对居民心理健康具有深远影响。基于天津市24个社区712份问卷调查数据,运用多层线性回归模型和中介效应分析,探究居民绿地暴露水平对心理健康的影响,并揭示社会交往和身体健康水平所起的中介作用。尤其关注动态的个体-环境交互视角与传统静态环境视角对分析结果的差异。结果表明:①绿地环境会影响个体活动行为;②比起单一的空间环境因素,个体-环境交互因素即绿地暴露对居民心理健康的影响更显著;③绿地的景观品质决定居民与空间的接触深度,与心理健康水平显著相关;④绿地暴露强度和接触深度在一定程度上通过影响居民社会交往和身体健康水平,影响心理健康水平。研究厘清个体与环境之间的关系,补充构建"以人为本"的影响因素体系,对健康导向的生态环境改善和可持续城市规划提供一定的借鉴意义。

摘要:植物通过光合作用实现代谢循环为旅游地演化提供了较好的理论视角。研究通过类比提出旅游地光合作用,来理解一种基于旅游线路合作实现从单体到多个乡村旅游地的协同演化路径,运用中国皖南川藏线旅游业态时空演化和多主体访谈数据的混合研究验证了假设。皖南川藏线旅游地生长经历了发育、生长、成熟三个阶段,政策和资本是旅游地光合作用最关键的外部因素。旅游地光合作用是一种合作演化思维和生态化空间规划策略,旅游地不是走向衰弱而是处于不断代谢循环中。通过引入旅游地光合作用的隐喻作为类比来描述一种乡村旅游地的协同演化模式,从旅游业态时空变化的供给侧视角,而不是历时性到访人数的需求侧视角,填补了旅游地演化理论的研究空白,为类似的旅游地演化提供新的思路。

摘要:农田生态系统是支撑人类可持续发展最重要的半人工半自然生态系统,其系统的生态效率与稳定运行成为耕地利用研究的重要议题。将自然能值输入和生态系统服务价值输出纳入耕地利用生态效率(CLUE)评估框架,基于耕地的自然能值和生态系统服务价值分析,利用非期望产出Super-SBM模型、时空地理加权回归(GTWR)模型分析中国成渝地区双城经济圈2005、2010、2015、2020年的耕地利用生态效率及其驱动因素。结果显示:(1)时间维度上,2005-2020年成渝地区双城经济圈CLUE均值总体呈现持续上升的趋势,CLUE均值由2005年0.678增至2020年0.980,增幅较为显著。(2)空间维度上,2005-2020年成渝地区双城经济圈CLUE均值整体上呈"中西高、东部低"的空间分布格局,CLUE低值区主要分布在成渝地区双城经济圈的重庆部分,CLUE高值区主要分布在成渝地区双城经济圈的四川部分,地形地貌导致的耕地可利用性差异是造成CLUE空间异质性的主要原因。(3)2005-2020年成渝地区双城经济圈CLUE受多种自然、社会经济因子的交叉影响,其中日照时数和降水对成渝地区双城经济圈CLUE主要表现为负向影响;人均GDP、乡村劳动力数量、农业机械总功率对成渝地区双城经济圈CLUE主要表现为正向影响。未来成渝地区双城经济圈应进一步提升农业生产条件,加强高标农田建设及农业机械化水平,提升成渝地区双城经济圈耕地利用生态效率,推动农业高质量可持续发展。

摘要:生态系统服务耦合对于经济-社会-环境协同演化具有重要意义。以新疆和田地区为例,基于InVEST模型、耦合协调度模型及地理探测器模型(GeoDetector)、模糊集定性比较分析(fsQCA)方法,评估2020年碳储存、土壤保持、水源涵养、生境支持4种关键生态系统服务价值并探讨耦合态势,探究实现服务耦合的驱动因子及驱动机制。研究发现:(1)生态系统服务耦合协调程度整体较低,基于差异性土地利用方式和程度呈现空间异质性特征;(2)GeoDetector模型证明单一主导因子温度、降雨、地形起伏度以及牲畜规模,并发现因子两两交互存在增强作用;(3)fsQCA分析发现存在5条有效多元条件组态,"自然因子主导型" "人文因子主导型" "自然人文因子联合主导型" 3类差异化组态路径揭示6个前因变量的异质性组合充分实现生态系统服务的耦合。GeoDetector和fsQCA方法的结合为生态系统服务驱动力解析提供一个全面而创新的视角,根据研究成果,生态系统服务的科学管理不仅要关注单因子主导和双因子交互作用,还应考虑多维因子的综合效应,以推动耦合持续优化、实现生态系统可持续发展。

摘要:核心利益主体的利益均衡是国家公园社区共管的重要的前提与基础。然而,迄今研究成果缺少对国家公园社区共管利益主体间博弈均衡的实证检验和效果评估。以武夷山国家公园为例,采用专家评分法、米切尔三要素法和演化博弈模型法,识别国家公园社区共管利益主体的类型并构建演化博弈模型,分析国家公园社区共管核心利益主体的类别及博弈均衡条件。结果表明:武夷山国家公园社区共管核心利益主体包括国家公园管理机构、原住民、当地政府和村委会;原住民与国家公园管理机构的演化博弈存在四种理论稳定策略,而其中能长久稳定的策略为(不参与,不帮助)与(参与,帮助);仅当国家公园管理机构为参与到社区共管中原住民提供的额外福利收益大于1.62万元,且国家公园管理机构不帮助原住民进行社区共管时损失的生态效益大于206.86万元时,社区共管博弈系统的博弈双方能够稳定于最优策略。在此基础上,提出强化顶层设计及完善参与奖励机制等对策,希望能够厘清各利益主体的利益诉求,为武夷山及其他国家公园缓解各利益主体间的利益冲突、推进国家公园社区共管工作提供有益借鉴。

摘要:测定并比较短期氮添加下土壤总呼吸、异养呼吸和自养呼吸速率,分析环境条件对幼龄林土壤异养呼吸和自养呼吸速率的影响,以期揭示未来氮沉降对东北地区幼龄林的土壤呼吸及碳循环影响。以东北舒兰人工混交幼龄林为研究对象,设计了3种模拟氮添加处理:对照(CK,0 kg/hm²)、低氮(LN,50 kg/hm²)及高氮(HN,100 kg/hm²),于2021-2023年生长季测定土壤呼吸速率、土壤pH值及细根生物量密度,分析不同氮添加条件下土壤呼吸及其组分的呼吸速率与土壤温度、土壤pH值、细根生物量密度之间的关系。研究结果:(1)氮添加水平对土壤呼吸组分有显著影响,但未显著改变异养呼吸和自养呼吸的贡献率。其中低氮处理对土壤呼吸及其组分的呼吸速率都有促进作用,高氮处理则主要通过加强土壤酸化制约土壤异养呼吸速率来抑制土壤总呼吸速率。(2)氮添加改变了土壤环境(如土壤温度、土壤5 cm体积含水量、土壤pH值等)和植物细根的生长。低氮处理显著促进了幼树的生长,增加了土壤中的细根生物量密度,而高氮则呈现出相反的作用。不同氮添加处理均能提高土壤酸化程度,但高氮处理较低氮处理的作用更强。(3)土壤温度、细根生物量密度以及土壤pH值都与土壤呼吸速率显著正相关,其中土壤温度与土壤总呼吸及土壤异养呼吸速率呈显著指数相关关系,解释了土壤呼吸速率变异的20.2%-45.4%,是土壤呼吸速率的主要影响因子。研究结果强调了氮添加通过影响土壤环境及植物细根生物量密度而显著作用于土壤呼吸速率的驱动机制。不同氮添加处理中,低氮处理下土壤呼吸速率显著增加,高氮处理则降低,表明了未来氮沉降的改变会对土壤碳循环产生巨大影响。实验期内,土壤体积含水量的变化对土壤呼吸速率解释较差,氮添加作用下土壤酸化加重,与以往的研究结论不一致;氮添加、土壤pH值及细根生物量密度对土壤异养呼吸的贡献率都未产生显著影响,未来需要做进一步地探索和解释。

摘要:生物结皮是旱地土壤碳排放的重要参与者,但不同盖度的生物结皮土壤呼吸特征可能存在明显差异。针对黄土高原风沙土发育的藓结皮,以裸土为对照,分别设置了5%、25%、50%、75%和100%的生物结皮盖度,通过测定不同盖度下的生物结皮土壤呼吸速率和土壤性质,对比分析了其土壤呼吸速率和土壤性质的差异,并基于结构方程模型进一步探究了其土壤呼吸速率差异的内在机制。结果表明:(1)不同盖度生物结皮土壤呼吸速率的日变化趋势基本一致,且日际变化主要受降雨的影响。不同盖度的生物结皮土壤呼吸速率日变化均呈先升高(7:00-13:00,)后降低(13:00-17:00)的趋势,其范围为0.66-4.058 μmol m^-2 s^-1,且雨后激发效应随生物结皮盖度的增加而增大。(2)生物结皮的土壤呼吸速率随其盖度的增加而明显升高。与裸土(1.09 μmol m^-2 s^-1)相比,生物结皮盖度由高到低其土壤呼吸速率的增幅分别为28.2%、17.1%、9.3%、4.9%和0.6%;且生物结皮盖度越高其土壤呼吸速率的温度敏感性越强。(3)生物结皮盖度的增加通过提高土壤含水量、藓生物量、细颗粒含量(黏粉粒)直接对土壤呼吸速率产生显著的正影响(P<0.05),同时还能通过提高藓生物量对土壤有机碳产生正影响进而间接促进土壤呼吸速率。综上,黄土高原生物结皮土壤呼吸速率对其盖度变化具有明显响应,生物结皮盖度的增加通过提高土壤含水量、改善土壤机械组成以及增加苔藓生物量等明显促进了土壤碳排放速率。因此,未来气候变化加剧下生物结皮盖度的变化会引起其碳排放速率的差异,这在准确估算黄土高原碳排放量时应该被充分考虑。

摘要:微地貌在恶劣生境中通常对立地条件与生物资源进行重塑与再分配,风化矸石山坡面由于水力侵蚀广布着细沟和浅沟等微地貌。为探明矿区侵蚀微地貌是否通过影响土壤种子库而影响植物定居,选取辽西风化矸石山坡面上的裸坡、细沟和浅沟作为研究对象,研究不同微地貌土壤种子库的输入与输出特征及其动态,探讨其对植物更新及定居的贡献。结果表明:(1)辽西风化矸石山坡面的土壤种子库总密度在不同微地貌中表现为细沟>裸坡>浅沟,分别为4904.86粒/m²、4561.87粒/m²和3395.48粒/m²,均以一年生草本植物为主;不同微地貌的土壤种子库输入在坡位与垂直土层表现迥异。(2)在不同微地貌中,萌发幼苗密度和物种数表现为浅沟>细沟>裸坡,幼苗密度分别为172.74株/m²、86.41株/m²、23.00株/m²,且在下坡位高于上坡位。(3)三种微地貌内的土壤种子库输出率表现为浅沟>细沟>裸坡,分别为6.55%、3.36%、2.00%,且具有时空一致性,均在六月最大,在下坡位高于上坡位。综上所述,细沟利于土壤种子库的输入,浅沟则利于输出,在植被恢复实践中,可借鉴不同微生境的优势在矿区废弃地坡面构建微地貌人工引导植被有效恢复。

摘要:青稞苗期根腐病发生广泛、危害严重,明确不同发病率条件下根际土壤真菌群落差异,对其精准、高效防控意义重大。以青稞苗期农田内健康(MH)和根腐病发病率为5%(MD1)、10%(MD2)、15%(MD3)、20%(MD4)根际土壤为研究对象,提取其总DNA,扩增18S rDNA区,通过Illumina-Miseq平台进行高通量测序,分类、注释所得序列,分析其群落物种多样性、物种组成及结构差异。结果表明:MD2特有OTU及OTU总数最多,MD1最少,MD2与MD3共有OTU最多,MD2物种丰富度维度、遗传距离指数、丰富度估计量指数均显著最高。随发病率升高,优势菌门子囊菌门、担子菌门相对丰度降低,分别显著富集于MD1、MD3;毛霉菌门与子囊菌门变化规律一致。优势菌纲粪壳菌纲显著富集于MH中,植株发病后其丰度下降;座囊菌纲、锤舌菌纲、盘菌纲在MD1中显著富集,球囊霉纲在MD2中相对丰度最高,在MD3中最低。发病样本中,盘菌科、口蘑科、粪盘菌科、暗壳腔菌科等优势菌科相对丰度总体变化与发病率呈负相关,发病后盘菌科丰度显著降低;MD1与MD2真菌多样性与群落结构组成相似度较高,MD3则与MD4相似度更高。因此,青稞苗期根腐病的发生使不同菌群间的健康良性互作平衡被打破,发病初期激活了植物根际系统防御机制,刺激有益菌群富集,流行后期病原真菌占据主导地位,有益菌群被抑制,真菌群落物种多样性降低。

摘要:群落的物种组成、种间关系及稳定性影响着濒危植物的个体生存与种群动态,开展相关研究对深入认识濒危植物的濒危机制,及科学合理制定解濒策略具有重要价值。研究基于资源冷杉的模式标本产地广西银竹老山资源冷杉国家级自然保护区7个资源冷杉群落固定样地的调查数据,运用生态位测定、方差比率法(VR)、χ²检验、联结系数(AC)和Spearman秩相关检验等方法,分析群落重要值排名前15的乔木优势树种的生态位特征与种间联结性。结果表明:(1)在乔木层中生态位宽度较大的优势树种依次为多脉青冈、资源冷杉、大屿八角、木荷、云南桤叶树与灯笼树;(2)优势树种间的生态位重叠均值为0.699,生态位重叠指数普遍较大,乔木优势树种对环境或资源需求的相似性较大,种间竞争较强,种间关系不稳定。其中,资源冷杉与其它优势树种组成 14个种对中生态位重叠值O_ik≥0.50的有8对,优势树种生态位重叠程度较高,种间竞争较激烈;(3)乔木优势树种总体联结性和种间联结性表现为不显著正联结,暗示银竹老山的资源冷杉群落处于动态发育的演替早期阶段。(4)χ²检验、种间联结系数(AC)和Spearman秩相关检验结果均显示,多数种对间呈不显著联结,种间联结性较弱。(5)优势树种的AC值、Spearman秩相关检验与生态位重叠值之间呈极显著正相关(P＜0.001)。研究显示,广西银竹老山资源冷杉与其优势伴生树种的种间关联性较弱,各物种间呈独立分布格局,资源冷杉群落稳定性较弱。因此,建议加强对保护区内资源冷杉群落原生境的保护,同时开展资源冷杉种群的长期动态监测工作。

摘要:以黄土高原中部的麻栎次生林为研究对象,通过分析更新树种从幼苗到幼树再到乔木的变化规律,并构建林木生长模型,来探讨群落发展的方向和目标。结果表明:麻栎次生群落在天然状态下的更新序列完整,能够自我更新,更新全程受8个生境因子的影响(解释度48.0%-96.0%);更新苗死亡率在Ⅰ-Ⅱ期最高,郁闭度大和坡向湿冷的生境更有利于幼苗度过此期。在幼苗、幼树到乔木的发展进程中,麻栎和油松的重要值分别由57.70%和8.22%上升到62.20%和10.80%,竞争态势明显高于其它树种,群落整体表现出麻栎-油松主导的针阔混交林发展趋势,人工辅助经营应以此为基础。麻栎生长最优模型为Richard模型,数量成熟期在150年左右,预测目标胸径、树高和材积分别为45.00 cm、17.5 m和1.1569 m³;其生长发育可划分为6个显著的阶段:幼龄期(1-18a)、快速生长期(19-46a)、稳定生长期(47-100a)、近成熟期(101-150a)、成熟期(151-204a)以及过熟期(205a以上),弥补了传统以固定龄级(20 a)划分次生栎林龄组的不足。研究结果为指导栎类次生林相关经营决策提供了新的参考。

摘要:水分是限制植物生长的关键因子,植物的水分利用来源反映了植被对环境变化响应的生态水文过程,成为植被建设重要关注点之一,然而当前关于秦岭地区典型植物的水分利用模式尚不明晰。以秦岭主要造林树种锐齿栎(Quercus aliena var. acutiserrata)、麻栎(Quercus acutissima Carr.)和马尾松(Pinus massoniana Lamb)为对象,通过测定降雨、土壤水和植物木质部水中δ²H和δ¹⁸O的同位素,借助MixSIAR模型定量分析植物的水分利用特征,并应用Levins指数和相似性比例指数(PS指数)计算水分生态位宽度和重叠度。结果表明:不同树种在同时期的水分来源不同,同一树种在降雨前后水分来源也有别。降雨前锐齿栎主要利用20-40 cm土壤水(42.9%),雨后则逐步转移到浅层0-20 cm土层(56.3%-58.2%);麻栎雨前主要利用深层40-60 cm土壤水(45.3%),雨后逐渐转移为浅层,且随着降雨量的增加,浅层水源利用比例增大(40%增加到58.7%)。马尾松在降雨前和小雨事件后的水分利用来源变化不明显,而发生大雨(259 mm)之后,对浅层0-20 cm的水分利用由38%增加到91.1%。锐齿栎-麻栎林的PS指数为77.3%,二者间水分竞争较弱,而锐齿栎-马尾松林、麻栎-马尾松林之间存在明显的水分竞争关系(PS指数在80%以上)。结论:锐齿栎-麻栎混交林是比较适宜的搭配树种,二者对同一土层水分竞争相对较弱。而麻栎和马尾松在降雨前后的水分利用策略相似,表现出明显的水分竞争关系。因此,在未来植被建设中,建议选择合理的树种配置,以实现森林的可持续管理。

摘要:林火对森林生态系统有着重大影响,造成了广泛的生态破坏和重大的经济损失,因此建立准确可靠的预测模型对森林火灾防控至关重要。研究旨在对比分析Logistic回归模型和空间广义加性模型在林火发生预测和火险等级划分方面的应用效果,为森林火灾防控提供更科学的模型依据。选取2006-2020年的黑龙江省林火数据,结合气象、地形、植被等多种影响因素,对Logistic回归模型和四种不同基函数的空间广义加性模型进行评估。结果显示:相较于传统Logistic回归模型,由高斯过程平滑样条基(GP),三次样条基(CR),薄板回归样条基(TP),自适应样条基(AD)拟合的空间广义加性模型均展现出更优异的拟合效果和预测能力。其中,AD拟合的空间广义加性模型效果最佳,其测试集准确率提高4.2%,AUC值提升0.053。模型预测显示,黑龙江省的高火险区主要分布在西北和中南地区,与该省实际的防火布局高度吻合。研究表明,空间信息在森林火灾发生预测中具有显著作用。同时,基于自适应样条基的空间广义加性模型能够对自变量进行分段线性解释,为黑龙江省制定精准的火灾预防措施、优化消防资源配置提供了更具针对性的理论参考和决策支持。

摘要:吸收根是植物吸收养分的重要器官,其功能性状能够反映植物地下资源获取策略。尽管间伐作为重要的经营管理措施得到关注,但其对根系功能性状的影响缺乏深入研究,不利于对植物地下资源获取策略的全面了解。为探究间伐对红松吸收根功能性状的影响,并能否改变红松资源获取策略,以我国长白山林区经过间伐与未间伐红松(Pinus koraiensis)-青杨(Populus cathayana)混交林内的红松为研究对象,测定并分析其吸收根解剖结构、形态特征与化学性状功能性状,通过主成分分析探究功能性状间的联系。结果表明:(1)解剖结构方面,间伐显著增加1-3级吸收根皮层厚度,分别增加68.1%、30.5%、241.1%,显著增加1-3级根皮层厚度与中柱半径比,分别增加69.0%、52.0%与252.1%,并减小2、3级根的中柱直径,分别减小13.2%与24.2%。(2)形态特征方面,间伐对吸收根的根直径、比根长、比根面积、根组织密度无显著影响。(3)化学性状方面,间伐显著增加1-3级根的氮含量,分别增加24.4%、28.3%与29.6%,并减小1-3级根的碳氮比,分别减少17.0%、20.2%与22.2%, 但对根碳含量无显著影响。(4)主成分分析表明,吸收根存在机会主义觅食策略与保守主义觅食策略之间的权衡,机会主义觅食策略根系能够对外界资源变化快速做出反应,保守主义觅食策略根系具有较强的竞争能力,而间伐处理下的红松吸收根偏向机会主义觅食策略,对照处理下的红松吸收根偏向保守主义觅食策略。综上,间伐显著影响红松吸收根解剖结构与化学性状,提高养分吸收能力并使地下资源获取策略偏向机会主义策略,这可能是由于间伐改善林内环境,根系需要为红松快速生长提供养分支持导致。研究结果能够为红松阔叶混交林的经营管理与生产力提高提供科学依据,并为进一步探究植物地下资源获取策略对外界因素的响应与调节机制提供理论依据。

摘要:地下水干旱是影响半干旱沙区植被建设的重要因素,毛乌素沙地位于中国北方干旱半干旱区,地下水资源管理是实现该地区长期可持续发展的重要保障。由于缺乏对地下水在空间和时间维度上的直接观测,地下水干旱的定量评估面临挑战。旨在探索地下水储量的变化规律,基于重力恢复及气候试验(Gravity Recovery and Climate Experiment,GRACE)卫星数据,并结合全球陆地数据同化系统(Global Land Data Assimilation System,GLDAS)观测数据,反演毛乌素沙地2002-2021年地下水储量动态变化。进而构建地下水水位估算指标,并重新定义为GRACE地下水储量变化指数(GRACE Groundwater Storage Index,GGSI),以量化分析该地区的地下水干旱状况。研究选择4种不同的分布函数,通过KS检验选取最优分布函数,其次在不同时间尺度上计算GGSI以定量分析地下水干旱。计算GGSI与降水之间的相关系数,揭示地下水干旱对降水的滞后效应,最后进行GGSI与SPI的时滞分析。结果表明:1)不同的拟合函数对数据拟合结果有不同的反应,该研究区域的最佳拟合函数为Pearson III函数,Pearson III函数能够更准确地反映该地区地下水储量的变化趋势;2)2002-2021年期间GGSI呈波动变化,随着时间尺度的增大,GGSI值变化趋势更为明显,呈先上升后下降整体变化比较稳定的趋势,不同时间尺度下,同一地区的干旱起始、结束及严重程度各异,但干旱期总体一致。毛乌素沙地的干旱年份为2007、2021年;3)干旱对降水的滞后时间集中在5个月和8个月,在这两段滞后期中都表现出了较高的相关性。

摘要:植物作为重要的固碳途径和储碳库,对减缓气候变化发挥着关键作用。菌根作为植物的互惠共生体,影响着植物对碳的固定和储存,同时,不同类型菌根对植物碳含量发挥着各异的影响。然而,关于不同菌根类型植物碳含量的影响机制尚不明确,导致难以估算和预测气候变化下菌根对植物碳含量的影响。因此,在全球范围内,针对木本植物,系统研究了3种常见菌根类型植物(丛枝菌根(AM)、外生菌根(ECM)和AM+ECM)不同器官(茎、树枝、树皮、粗根和细根)碳含量的差异及其对地理、温度和降水因素的响应。结果表明:菌根类型对植物碳含量有显著影响。在植物器官(茎、树枝、树皮、粗根、细根)中,ECM植物碳含量(49.2%,48.5%,50.3%,48.1%,49.0%)显著高于AM植物(47.1%,45.5%,44.5%,44.7%,47.4%)和AM+ECM植物(47.4%,47.3%,48.2%,44.4%,46.3%)。其次不同菌根类型植物具有显著的纬度分布梯度,AM植物主要分布在低纬度区域,而ECM植物主要分布在高纬度区域。菌根类型影响着植物各器官碳含量和环境因素之间的关系,AM植物碳含量主要受温度因素的影响,而ECM和AM+ECM植物碳含量主要受降水因素的影响。可见菌根类型在调节植物碳含量方面有着重要作用,且影响着植物碳含量对气候变化的响应,并为预测植物碳含量提供科学依据,从而更好地应对气候变化带来的挑战。

摘要:种群的空间分布格局能够反映森林群落的构建过程和物种共存的生态策略。以2017年和2023年大兴安岭地区翠岗林场白桦林(先锋阶段)、白桦-兴安落叶松混交林(过渡阶段)和兴安落叶松林(顶级阶段)的3个100 m×100 m动态监测样地数据为基础,采用成对相关函数、汇总统计函数和三变量随机标记法,分析各阶段林分中优势树种大树、死幼树和活幼树的空间格局和相互作用。结果表明:白桦和兴安落叶松的大树、死幼树和活幼树格局均随尺度增加呈现随机分布。随着演替的进行,在小尺度(≤5 m)内,白桦大树均呈现均匀分布,活幼树则由聚集分布逐渐向随机分布转变,死幼树呈随机分布-聚集分布-均匀分布的变化规律。兴安落叶松大树和死幼树在小尺度内呈随机分布-聚集分布-随机分布的变化规律,活幼树均在小尺度聚集分布。其次,两树种种内关联性大多呈负相关和无相关,其中展现聚集格局的物种,种内空间关联主要呈无相关。密度依赖效应在演替进程中普遍存在,两树种幼树检测到的密度依赖作用均随着演替阶段由负向正转变。研究不支持Janzen-Connel假说,即各演替阶段的幼树在接近同种大树时,未检测到存活概率显著降低。相反,白桦幼树在顶级阶段的不同尺度上接近同种和异种大树能提高存活概率。兴安落叶松幼树在过渡阶段的同种大树0-15 m尺度范围内和在顶级阶段的白桦大树5-15 m尺度范围内能提高存活概率。

摘要:林型影响着森林群落生成空气负离子的效率,然而影响不同林型空气负离子浓度(NAIC)的关键驱动因子尚未清楚。研究选取了新疆山地森林中4种主要林型:针阔混交林、常绿针叶林、落叶针叶林和落叶阔叶林,并设置无林地作为对照组,监测了空气负离子浓度以及空气含氧量、空气细菌含量、PM_2.5浓度、PM₁₀浓度、光照强度、紫外线辐射强度、温度、相对湿度、风速和气压等10个环境因子,最后采用通径分析明确了不同林型NAIC的关键驱动因子。结果显示:(1)不同林型的NAIC差异显著,其中针阔混交林((3072±385)个/cm³)>常绿针叶林>落叶针叶林>落叶阔叶林>无林地。(2)在针阔混交林中,相对湿度是NAIC的主要决策变量,紫外线辐射强度对NAIC的直接正效应最大,PM_2.5浓度通过相对湿度对NAIC的间接负向作用最显著。(3)在常绿针叶林中,相对湿度是影响NAIC最关键的环境因子,气压对NAIC的直接正效应最大,紫外线辐射强度对NAIC的间接正效应最大,温度通过相对湿度对NAIC的间接负作用也最为显著。(4)在落叶针叶林中,紫外线辐射强度是NAIC的关键驱动因子,空气细菌含量对NAIC的直接负向作用最大,而相对湿度对NAIC的间接正效应也最为显著。(5)在落叶阔叶林中,光照强度是NAIC的主要决策变量,PM_2.5浓度对NAIC的直接负效应最大,相对湿度对NAIC起到最显著的间接促进作用。(6)在无林地中,NAIC主要受PM_2.5浓度控制,气压是影响NAIC最直接的正向因素,PM₁₀浓度对NAIC的间接负效应最大,且相对湿度间接促进了NAIC。因此,不同林型NAIC的影响因子既有共性又有差异性,其中相对湿度对不同林型的NAIC均存在着显著影响。利用通径分析,研究阐明了环境因子对NAIC的作用路径和综合决定作用,为揭示不同林型NAIC的关键驱动因子提供理论基础。

摘要:柽柳(Tamarix sp.)是我国西北干旱半干旱地区防风固沙的优势树种。柽柳幼苗成功定居并生长发育为成熟个体需要适应各种逆境条件,这一过程是决定柽柳种群实现天然更新的关键。以塔克拉玛干沙漠腹地达理雅博依绿洲的多枝柽柳(Tamarix ramosissima Ledeb.)幼苗为研究对象,采集其根系和土壤样品,分析了不同地下水埋深条件下(1.8 m和3.0 m)不同基径范围多枝柽柳幼苗根深、根干重、比根长、根表面积、比根面积、侧根数目、根冠比、地上/下生物量分配、根系生物量垂直分布特征,明确其对干旱环境的响应。结果表明:随着基径增大,多枝柽柳幼苗扎根深度加深,根干重和根表面积增加,比根长和比根面积则逐渐降低,根系趋于发达。随着土壤深度的加深多枝柽柳幼苗根系生物量逐渐减少,根系生物量主要集中在0-40 cm的土壤层,占总生物量的68.42%。在地下水埋深1.8 m的样地,多枝柽柳幼苗根系深度变化范围是83.5-173.5 cm,根干重和根表面积较大,随着基径的增大地上生物量分配增大,根冠比为0.95,侧根数目、总根长、侧根平均直径大于地下水埋深3.0 m样地的;而在地下水埋深3.0 m的样地,多枝柽柳幼苗根系深度变化范围是42-192 cm,比根长和比根面积较大,随着基径的增大地下生物量分配增大,根冠比为0.35,侧根的平均根长大于地下水埋深1.8 m样地的。塔克拉玛干沙漠达理雅博依绿洲多枝柽柳幼苗的根系形态受到地下水埋深的影响,体现了其对干旱环境的适应性。

摘要:波文比(β)表征陆面过程中的重要参数,能反映土壤、植被和大气之间的能量平衡和分配过程,是植被变化的生物地球物理效应研究的热点。选择青藏高原作为研究区,基于全球尺度双源遥感蒸散发模型ARTS (air-relative-humidity-based two-source)模拟的蒸散数据和GLASS的反照率数据计算2000-2018年均β。利用随机森林、结构方程模型和多元线性回归方法,结合气候因素(年总降水、年均温度、年均地表反照率)和植被因素(年均归一化植被指数),分析年均β的时空变化的主导因子。结果表明,2000-2018年,青藏高原平均β值为1.25±0.60,范围为0.32-4.83,空间分布由东南向西北逐渐增大,荒漠类的平均β最高(1.84±0.44),而热性草丛的平均β最低(0.49±0.09),年均β呈不显著的微弱下降趋势。基于三种方法均表明降水对整个区域年均β的时空变化起主导作用。青藏高原区域的暖湿化以及植被的变化对年均β有负的影响。明显的气候变暖和降水量的增加为蒸散提供了有利的条件,植被变好使蒸散增加,以潜热形式分配的能量更多,导致年均β呈下降趋势。研究揭示了气候变化下植被恢复的生物地球物理机制,并论证了β在生态系统评价中可作为气候调节功能的指标。

摘要:土壤饱和导水率(K_S)作为评价土壤入渗与透水能力的核心指标,探究其影响因素对深入理解和评估森林水源涵养功能有着重要意义。研究聚焦于祁连山东部白桦天然次生林的土壤容重、有机碳、田间持水量、孔隙度等关键理化指标,对林地持水性能进行综合评价,并深入分析土壤理化性质对K_S的影响。采用多元逐步回归分析法建立土壤传递函数模型,为验证模型的有效性,对比新建模型与现有6种土壤传递函数模型的预测精度,以确定适用于本研究区的最优模型。研究结果表明:(1)该区域K_S值变化范围为0.25-3.94mm/min,均值为1.64mm/min。利用熵权法评估土壤持水能力发现K_S所占权重较高,且林分密度在600-900株/hm²时,林地持水性能综合得分最高。(2)通过Pearson分析揭示了K_S与粘粒、粉粒含量以及土壤容重呈显著负相关关系,与砂粒含量、有机碳含量以及孔隙度等指标呈显著正相关关系。(3)对比7个土壤传递函数模型的预测效能,研究构建的新模型在拟合效果上表现最优,预测值与实测值的决定系数(R²)高达0.85。综上,K_S可作为评价祁连山东部白桦天然林林地持水能力的关键指标,且林分密度在600-900株/hm²时,林地持水性能最佳。本研究新建土壤传递函数模型可用于估算该区K_S,为祁连山东部水源涵养林的优化管理和生态建设提供了重要的数据支撑和科学依据。

摘要:黄土高原一直是全球水土流失最为严重的地区之一。尽管多年来的治理工作取得了积极成效,但在新形势下,区域生态系统综合治理仍面临着新挑战。为制定黄土高原生态系统综合治理与生态系统服务协同提升的系统解决方案,根据"十四五"国家重点研发计划"典型脆弱生态保护与修复"专项项目申报指南的要求,中国科学院生态环境研究中心牵头,联合8家单位共同申报了"黄土高原小流域山水林田湖草沙综合治理与生态系统服务协同提升技术及示范"项目,并通过评审,获准立项。项目以黄土丘陵沟壑区为重点,以生态系统服务协同提升为目标,依托典型小流域,开展包括机理机制、技术研发示范和综合集成的全链条系统研究,提出山水林田湖草沙综合治理的系统解决方案并进行应用示范。项目的实施将为推动黄土高原小流域山水林田湖草沙综合治理的理论与实践发展提供技术支撑和科学依据。

摘要: