摘要:

摘要:泥炭湿地作为全球重要的陆地有机碳库,其碳氮循环过程对水位变化高度敏感。尤其在气候变化背景下,日益频繁的水位下降事件不仅加剧了土壤氧化条件,还通过影响底物可利用性和酶活性,调控微生物代谢效率,已成为当前湿地生物地球化学循环研究的核心问题。基于若尔盖高寒泥炭湿地建立原位水位控制实验平台(水位下降0-40 cm),整合微生物生物量碳氮磷(MBC/MBN/MBP)和酶化学计量向量分析,系统揭示水位下降对微生物碳氮利用效率(CUE/NUE)的影响。研究发现:(1)水位下降导致表层土壤微生物碳限制加剧,向量长度增加了28%以上,而氮限制状态持续存在,向量角持续小于45°;(2)随水位下降表层土壤微生物碳氮利用效率呈现协同下降模式,深层土壤没有显著变化,整体上土壤微生物碳氮利用效率呈现显著正相关关系;(3)微生物通过降低微生物生物量C:P以适应磷需求,从而缓解碳受限条件下的代谢压力。向量长度变化可解释微生物碳氮利用效率变化的35.8%和41.3%,表明资源化学计量失衡是驱动代谢效率下降的关键因素。建立了"水位-资源限制-代谢耦合"的理论框架,为高寒泥炭湿地应对气候变化的微生物适应机制提供了新认知,对全球变化背景下泥炭湿地碳汇功能的精准管理具有重要意义。

摘要:探究腾格里沙漠半固定沙丘不同植被下的土壤粒度差异性,能够为沙漠地区人工植被选育和生态修复提供重要的参考依据。选取腾格里沙漠半固定沙丘芦苇、沙拐枣、沙蒿和白刺4种植物为研究对象,运用分形维数和相关分析相结合的方法,对其不同部位(背风坡、坡顶和迎风坡)土壤粒径组成及养分含量特征进行分析。结果表明,半固定沙丘4种植被的土壤颗粒组成均以细砂和中砂为主,占土壤总含量的52.97%—96.58%。土壤平均粒径大小依次为芦苇 > 白刺 > 沙拐枣 > 沙蒿。土壤单重分形维数D大小表现为白刺(1.71) > 芦苇(1.58) > 沙拐枣(1.55) > 沙蒿(1.50),且背风坡土壤分形维数大于迎风坡。土壤多重分形参数信息维D₁、关联维D₂、信息维/容量维D₁/D₀由大到小为:白刺>沙拐枣>沙蒿>芦苇,且D₀ > D₁ > D₂,土壤颗粒分布存在明显非均匀性,而奇异谱函数的谱宽Δα和对称度Δf均为白刺最大、沙蒿最小。土壤养分含量、D、Δα、Δf同黏粒、粉粒含量呈极显著正相关关系,与砂粒含量呈极显著负相关性。综上,腾格里沙漠东南缘半固定沙地白刺灌丛相较其他三种植被其土壤颗粒的吸附和固定能力更强,对土壤养分状态的改良作用也更加明显,且在半固定沙丘背风坡的综合效果更强。

摘要:探究气候变暖和大气氮沉降对沼泽草甸土壤碳氮磷含量及化学计量特征的影响,对于理解气候变化背景下的沼泽草甸生态系统养分循环过程具有重要意义。选择尕海沼泽草甸土壤为研究对象,采用开顶箱增温(OTC)和外源氮素(NH₄NO₃)添加方法,设置对照(CK)、增温(W)、施氮(N)和增温施氮(WN)4种处理,研究连续3 a增温施氮对沼泽草甸0-10 cm、10-20 cm、20-40 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)及其化学计量特征的影响。结果表明:(1)在0-40 cm土层,与CK相比,W处理导致土壤TN含量显著增加了5.46%—9.71%,N处理导致SOC含量显著降低了10.98%—20.00%,土壤TN含量显著增加了54.10%—62.74%,土壤TP含量显著增加了11.59%—18.75%,WN处理导致土壤TN含量显著增加了34.14%—41.07%,SOC、TN、TP含量均随土壤深度增加而降低;(2)在0-40 cm土层,与CK相比,W处理导致土壤C ∶ N显著降低了0.92%—15.74%,N处理导致土壤C ∶ N显著降低了43.44%—50.14%,土壤C ∶ P显著降低了20.22%—32.63%,土壤N ∶ P显著增加了29.76%—42.94%,WN处理导致土壤C ∶ N显著降低了27.88%—33.12%,土壤N ∶ P显著增加了29.52%—55.72%;(3)相关分析显示,SWC与SOC、TN、TP、C ∶ P、N ∶ P呈极显著正相关,NO₃^--N与SOC、TN、TP、N ∶ P呈极显著正相关,与C ∶ N呈极显著负相关,土壤碳氮磷含量及化学计量特征的主要影响因素是土壤SWC与NO₃^--N。综上所述,施氮促进了土壤TN、TP的积累,但导致SOC含量降低,增温施氮降低了土壤C ∶ N,而增加了土壤N ∶ P,进而改变了尕海沼泽草甸土壤的养分循环。

摘要:为探究城市绿化树种叶功能性状的变异及其环境驱动因素,以上海环城生态公园带62个样方9种常见树种为研究对象,通过测定9种植物叶功能性状,分析其对大气污染物和土壤养分的响应。结果表明:(1)上海常见树种的叶功能性状受不同环境因素驱动,叶碳含量、叶氮含量、叶磷含量、叶钾含量、叶面积、比叶面积、叶干物质含量与叶形指数受大气和土壤环境显著影响。(2)大气污染物中,PM_2.5与叶碳含量负相关;O₃与叶形指数正相关,与叶氮含量负相关;VOCs与比叶面积、叶氮含量和叶磷含量正相关,与叶碳含量和叶干物质含量负相关。(3)土壤养分中,土壤总氮含量、土壤总磷含量与叶钾含量负相关;土壤总钾含量与叶氮含量和叶钾含量正相关;土壤速效钾含量与叶磷含量正相关;土壤氨氮含量与叶碳含量和叶氮含量负相关;土壤硝态氮含量与叶面积、叶氮含量正相关。(4)相较于大气污染物,土壤养分在叶功能性状变异的解释中具有更高相对重要性。综上,上海城市森林的管理建设与功能评估过程中需要考量城市异质环境对树木叶功能性状的影响。

摘要:秦巴山区作为中央绿芯和中华碳库,发育了多样而独特的森林生态系统,其森林土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)动态评估对维系区域碳平衡具有至关重要的作用。对比6种机器学习算法,选取最优模型模拟2000-2023年秦巴山区森林SOC时空分布格局,利用沙普利叠加解释(Shapley additive explanations, SHAP)方法揭示环境因子和表层(0-20cm)SOC的非线性关系。结果表明:(1)XGBoost模型在SOC空间模拟中取得相对最优性能(R²=0.73,RMSE=21.98g/kg),验证了其对复杂山地环境变量的交互解析能力。(2)环境协变量与秦巴山区森林SOC之间存在着非线性关系,生长季太阳辐射、海拔、生长季降水量和生长季均温作为关键因子在XGBoost模型中的贡献率分别为26.18%、14.50%、8.76%和5.77%,并存在阈值效应。(3)2000-2023年秦巴山区表层森林SOC呈"西高东低"空间格局,虽在不同时段内波动但总体呈上升趋势,且高海拔地区森林SOC对气候波动较为敏感。研究结果为深入理解区域碳循环机制提供科学依据,为制定精准森林管理和碳汇提升策略提供理论支持。

摘要:草地物候特征及其对气候变化的响应是生态学研究热点。基于2001-2023年 MODIS NDVI 数据,采用动态阈值、回归分析、Theil-Sen趋势及Hurst指数等方法,分析中国天然草地物候时空动态特征及其气候因子响应机制。结果表明:中国天然草地返青期提前,枯黄期推迟,生长季延长,空间上由北向南、由西向东递增。Hurst 指数预测显示,大部分区域草地物候将延续上述趋势,少数呈反持续性。生长季长度受年均温与降水共同影响,降水影响程度显著大于气温。热性、暖性及温性草地对降水更敏感,高寒草地对温度更敏感。研究为草地可持续管理及应对气候变化提供科学依据。

摘要:非结构性碳水化合物(NSC)是植物碳光合产物的重要组分,在植物碳分配、逆境适应等方面起关键作用。近年来,全球变暖对青藏高原高寒草地生态系统的结构与功能造成了显著影响。以青藏高原的高寒草地为研究对象,选取了甘南、海北、那曲三个地区作为实验区,利用随海拔升高,环境胁迫逐渐增强这一特点,分析了四种植物功能群(禾草、莎草、豆科以及杂类草)对环境胁迫的NSC响应机制。研究结果显示:(1)高海拔地区的植物NSC含量显著高于低海拔地区;(2)豆科植物NSC含量显著低于其它三个功能群;(3)禾草类植物通过增加可溶性糖含量来响应胁迫;而莎草类植物则通过积累淀粉来响应胁迫。结果表明,面对环境胁迫(如高海拔代表的低温、强辐射等),高寒草地植物普遍通过提高NSC含量进行响应,但不同功能群采取了截然不同的碳分配策略以适应胁迫:豆科植物表现出较低的NSC投资,禾草侧重于增加可溶性糖以参与渗透调节增强抗逆性,而莎草则倾向于积累淀粉储存能量以备胁迫解除后生长之需。这些发现为理解全球气候变暖背景下青藏高原高寒草地植物对环境胁迫的响应机制提供了重要的科学依据,对于该区域生物多样性的保护和管理具有指导意义。

摘要:类异戊二烯化合物(如异戊二烯(ISO)和单萜烯(MTs))作为植物源挥发性有机物(BVOCs)的主要组分,在高温高光(尤其短波光)下与NOx发生光化学反应生成臭氧(O₃),还可通过氧化转化形成二次有机气溶胶(SOA),间接影响大气变化。以2年生闽楠(Phoebe bournei (Hemsl.) Yang)幼苗为研究对象,设置15/20℃、20/25℃、25/30℃(夜晚/白天)三个温度梯度和白光(WL,全光谱)、白光+蓝光(BL)、白光+紫外光-B(UV-B)三种光质处理,通过测定不同处理下异戊二烯和单萜烯的释放速率、相关酶活性及光合指标,探究温度和短波光照对闽楠类异戊二烯释放的影响。结果表明:(1)BL处理下,闽楠ISO和MTs释放速率随着温度升高而增加,在25/30℃分别达到最大值((47.326±1.081)pmol m^-2 s^-1和(502.911±190.357)pmol m^-2 s^-1)。UV-B处理下,ISO和MTs的释放速率随温度升高整体呈现增加的趋势,在20/25℃分别达到最大值((44.684±6.703)pmol m^-2 s^-1和(187.997±50.071)pmol m^-2 s^-1)。相较于WL,BL处理降低了ISO排放及柠檬烯的相对组分占比,而UV-B处理提高了柠檬烯的相对组分占比。(2)整体而言,温度与短波光照交互作用显著影响MTs释放:高温与UV-B交互抑制而低温与UV-B交互促进MTs释放;与UV-B相反,BL与较低温度交互抑制而与较高温度交互促进MTs释放;交互作用对ISO释放则无显著影响。(3)温度和光质协同调控闽楠光合代谢与BVOCs释放。温度升高增加了净光合速率(P_n)、异戊二烯酶(IspS)和单萜烯酶(MTPS)活性,降低丙二醛(MDA)含量,并改变单萜烯组成。短波光照能增强IspS和MTPS活性,在20/25℃和25/30℃时降低叶绿素含量。研究结果为揭示全球气候变化(升温、短波辐射增强)对植物(尤其是樟科植物)BVOCs排放的影响提供理论依据,对于植物类异戊二烯排放清单估算及其对大气化学与气候反馈的预测具有重要价值。

摘要:锑矿开采导致土壤结构破坏、重(类)金属污染加剧和生物多样性丧失等问题。亮叶桦(Betula luminifera)作为晴隆喀斯特锑矿区唯一乔木植物,其种群结构和动态变化直接关乎该区生态系统结构和功能。以贵州晴隆锑矿区和对照区亮叶桦种群为研究对象,探究了其种群结构和动态变化。结果表明:(1)锑矿区亮叶桦幼龄、中龄和老龄个体比例为10:10:1,呈增长型结构。(2)锑矿区亮叶桦于IV龄级累计死亡率突增,而Ⅱ型存活曲线与老龄期较高的存活率及生命期望值可维持老龄期种群存续。(3)锑矿区亮叶桦可在锑矿区稳定增长,但其抗干扰能力弱(P < sub>max=0.06%)。综上,锑矿区亮叶桦种群可较好适应锑矿环境,推动群落正向演替。该结果为喀斯特锑矿区的生态恢复和植被管理提供科学依据。

摘要:木质部解剖结构与植物的水分利用能力密切相关,对评价植物应对三峡库区消落带环境变化的水力适应策略具有重要意义。选取三峡库区澎溪河流域的消落带与非消落带的白柳(Salix alba)和桑树(Morus alba)为研究对象,运用树木解剖学方法对三峡库区消落带与非消落带桑树和白柳的木质部解剖结构特征进行对比分析。结果表明:(1)白柳与桑树的木质部解剖结构存在显著的种间差异,桑树具有较大的导管直径、水力直径和较高的水分输导效率,而白柳则具有更高的导管密度和较低的脆弱性指数。(2)两种植物木质部解剖结构与水力功能性状之间存在显著相关性和协同演化关系,以适应三峡库区周期性干湿交替胁迫环境。(3)白柳和桑树对消落带环境的适应性存在显著差异,白柳通过增加导管密度和厚跨比、降低脆弱性指数等方式采取安全导向策略,桑树则通过扩大导管直径实现效率优先策略。研究结果可为消落带植物多样性保护及生态修复提供理论依据。

摘要:不同传粉者类群可通过与花表型性状产生不同的互作进而影响植物个体的繁殖适合度。因此,在泛化传粉系统中,探究植物花表型对不同传粉环境的繁殖适应性对理解其进化选择机制具有重要意义。高寒草地狼毒(Stellera chamaejasme)拥有鳞翅目昆虫(蝶、蛾类)和缨翅目蓟马两类传粉者,该研究通过套袋操控形成开放授粉与仅蓟马授粉两种传粉环境,比较两类传粉功能群对狼毒繁殖成功的相对贡献,并探讨花性状对不同传粉环境的繁殖适应性。结果发现:狼毒表型性状在个体间存在不同程度的变异性;其中,花结构性状(花冠口大小和花管长)的变异较小,花产量性状(小花数)的变异系数居中,株丛大小(花序数)的变异系数最大。狼毒的结籽数及坐果率在两种授粉条件下均存在显著差异(P < 0.001)。在开放授粉条件下,狼毒花序的结籽数和坐果率均显著高于仅依赖蓟马授粉的花序。花冠口大小、花管长以及两性状组合,在两种授粉条件下对狼毒繁殖适合度的影响存在显著差异:在开放授粉条件下,狼毒繁殖适合度(结籽数和坐果率)与花冠口大小存在显著正线性关系(P < 0.01),与花管长度存在显著的负线性关系(P < 0.01),与两种性状组合(交互)存在显著负相关关系(P < 0.01);然而,仅在蓟马授粉条件下,两种性状单独对繁殖适合度的影响均不显著,但二者互作对狼毒繁殖适合度产生显著的正向影响(P < 0.01)。花产量性状(小花数)在开放授粉环境下与结籽数之间存在显著的正线性关系(P < 0.01),而仅在蓟马授粉环境下,二者均无显著相关性。在蓟马授粉条件下,株丛花序数对狼毒的(单花序)繁殖适合度产生显著的负向影响(P < 0.05),而在开放授粉条件下,对其繁殖成功的影响不显著。本研究表明,狼毒的花结构及花展示性状可通过与传粉者互作影响繁殖成功,且对不同的传粉者功能群表现出分化适应趋向。

摘要:蒙古高原(Mongolian Plateau,MP)是典型的干旱半干旱区,生态系统脆弱,水分限制特征突出,植被总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)受干旱影响尤为明显。然而,目前关于干旱对该地区草原GPP影响的定量研究仍然有限。基于Copula函数构建多元标准化干旱指数(Multivariate Standardized Drought Index,MSDI),结合Mann-Kendall 统计检验法,分析蒙古高原草原叶绿素荧光GPP(GOSIF-GPP)数据的时空特征与趋势。在此基础上,进一步评估不同干旱强度下四类草原生态系统的GPP损失率。研究结果表明: (1)MSDI指数适用于蒙古高原草原干旱监测;(2)2001-2020年,蒙古高原草原生态系统以轻度和中度干旱为主,高山草甸干旱频率最高,荒漠草原最低。主要干旱年为2007年、2009年和2017年,2007-2011年干旱面积占比较高,2012年后波动趋缓,多年平均占比为43%。干旱趋势在蒙古国西部和内蒙古西南部较强,但大多不显著,整体呈现"西强东弱、显著性均差"的特征;(3)2001-2020年,蒙古高原99%的区域GPP呈增长趋势,整体增长速率为3.54g C m^-2 a^-1。草甸草原年均GPP较高且稳定,荒漠草原年均GPP较低且波动大;(4)干旱对不同草原生态系统GPP的影响存在差异,损失率排序为:荒漠草原>典型草原>草甸草原>高山草甸。特别是夏季7月植被进入生长高峰期,水分需求急剧增加,GPP因旱损失尤为严重,轻度干旱下损失率分别为40%、39%、30%和27%,中度干旱下损失率分别上升至52%、50%、40%和35%。

摘要:估测大面积树种多样性的空间分布对于生物多样性评估、森林资源的可持续管理和保护至关重要。当前结合植被结构信息和气候特征以量化亚热带森林树种多样性的相关研究较少。以云南省普洱市的南亚热带山地森林为研究对象,利用Sentinel-2影像和机载激光雷达(ALS)数据,根据光谱异质性和高度异质性假说,通过XGBoost算法对树种多样性进行建模预测。结果表明:(1)干湿季组合提升了树种多样性制图精度,Shannon-Wiener多样性指数在湿季预测效果更好(R²=0.606,RMSE=0.565),Simpson多样性指数则在干季表现更佳(R²=0.578,RMSE=0.238);(2)光谱特征对物种丰富度预测有价值(R²=0.738,RMSE=2.448),LiDAR特征在预测Shannon-Wiener多样性指数上更具优势(R²=0.718,RMSE=0.199),二者结合提高了Simpson多样性指数的预测能力(R²=0.801,RMSE=0.189);(3)红边波段、Rao's Q、变异系数、纹理特征和冠层特征(CCm)在制图中具有较高的应用价值;(4)研究区内树种多样性及其空间分布是生态位分化、气候、地形与森林管理等因素的综合结果。研究为估测南亚热带山地森林的树种多样性提供了一个方法流程,有助于当地的森林经营管理和生物多样性保护。

摘要:植物幼苗的耐旱能力及耐旱阈值的确定是干旱荒漠区人工植被栽培的关键科学和技术问题,然而,基于植物长势和生理活性等多指标的生长耐旱阈值确定方法尚不成熟,对荒漠地区人工植被建设的水分管理造成限制。以我国北方荒漠生态系统重要建群种梭梭(Haloxylon ammodendron)为研究对象,通过水培实验模拟6个干旱梯度(0 MPa至-1.5 MPa),监测梭梭幼苗的生长、生理及生化指标变化,分析梭梭在应对干旱胁迫时的多指标协同响应,并利用主成分分析与Logistic模型相结合的方法明确其生长耐旱阈值。结果表明:(1)随干旱胁迫加剧(水势≤-0.7 MPa),幼苗株高、根长显著下降,根冠比升高,生物量向根系分配,渗透调节物质发生积累且抗氧化酶被显著激活;(2)梭梭幼苗在应对干旱时呈现多生理指标协同响应,表现为超氧化物歧化酶、过氧化氢酶与过氧化物酶的协同作用,脯氨酸与可溶性糖在干旱胁迫下同步升高。(3)基于多生理指标的主成分因子,梭梭生理指标响应水势梯度的Logistic模型表明其生长耐旱阈值为-0.73 MPa,即低于该水势的生境将影响梭梭幼苗长势和活性。量化了幼苗期的生长耐旱阈值,为荒漠区梭梭人工种植的水分管理及抗逆品种筛选提供了依据和借鉴。

摘要:基于黄土高原刺槐人工林文献数据,通过外包线分析法解析乔木层、灌木层、草本层和枯落物层生物量对主要因子的响应规律,确定合适的调控手段使各层生物量维持在较高水平。结果表明:(1)黄土高原各层生物量均值(t/hm²)表现为乔木层(73.78)>枯落物层(6.43)>灌木层(2.91)>草本层(1.55),其中乔木层占比达87%。(2)各层生物量随主要影响因子的变化表现为:乔木层最主要影响因子是林龄,随林龄增加呈迅速增长(0-20 a)- 增长渐缓(20-30 a)- 趋于平缓(＞30 a)的规律,立地指数(10 m)、郁闭度(0.60)、林分密度(1500株/hm²)为该层生物量增速转折点。灌木层和草本层主要影响因子是立地指数、林分密度、郁闭度,灌木层随立地指数升高逐渐递减,草本层呈快速增加- 缓慢增加- 趋于平稳的趋势;灌草层生物量均在＞1700株/hm²后显著减小、在郁闭度0.60-0.65时维持较高值。枯落物层的主要影响因子是林龄、乔木层生物量、郁闭度,随林龄和乔木层生物量增加先快速增大后增速渐缓,随郁闭度呈单峰响应(峰值0.60-0.70)。(3)郁闭度0.60-0.65时各植被层生物量维持较高水平(外包线最大值的85%以上)。该研究分析了黄土高原刺槐人工林各植被层生物量对主要因子的响应规律,并提出未来刺槐人工林经营时应维持0.60-0.65郁闭度范围使各层生物量维持在较高水平,为指导构建合理乔-灌-草-枯落物复合结构、提高刺槐林生态系统稳定性和固碳、水土保持与生物多样性保护等生态功能提供支撑。

摘要:植物物种多样性是植物多样性的直接表征,其分布格局及影响因素一直是生态学和生物地理学重要研究议题。当前对于植物物种多样性的研究多局限于单因子驱动解析,对多尺度生境异质性的耦合效应及其空间分布规律仍缺乏系统性认知。以新疆北部荒漠区一年生短命植物为研究对象,以alpha多样性指数测度植物物种多样性,基于野外调查与环境因素分析,探讨生境异质性对一年生短命植物的物种多样性分布格局的影响。结果表明(1)共调查到一年生短命植物70种,主要以十字花科、菊科、禾本科、紫草科和豆科植物为主,分别占调查植物总数的32%、14%、10%、10%和7%,在不同生境中,一年生短命植物物种多样性表现为沙质荒漠显著大于砾质荒漠显著大于盐化荒漠(P < 0.05);(2)线性拟合结果表明,一年生短命植物物种多样性与年均温度、土壤平均粒径呈显著正相关(P < 0.05),与土壤pH、土壤电导率、土壤有机碳和土壤总氮呈显著负相关(P < 0.05)。(3)随机森林分析结果显示土壤pH、土壤电导率和土壤平均粒径对一年生短命植物物种多样性的相对重要性较高。(4)结构方程模型结果表明,土壤pH和土壤电导率对一年生短命植物物种多样性表现为直接负效应,海拔、年均温和土壤平均粒径则表现为间接正效应。研究表明同时考虑多个环境因子及因子间的交互作用可以更好地解释一年生短命植物物种多样性分布格局。该结果可为荒漠植物保育和荒漠植被恢复提供理论依据。

摘要:豆科植物通过与根瘤中固氮根瘤菌的共生作用来提高土壤肥力。根瘤菌可以与一些内生菌在根瘤中共存,并能提高植物的抗胁迫能力,产生激素以促进植物生长,增加植物营养摄入。从紫花苜蓿根瘤中分离得到5株内生菌,通过形态特征及16S rDNA鉴定,确定3株为Bacillus 属,1株为Advenella属,1株为Sinorhizobium属。为了探究橡胶颗粒浸提液对根瘤内生菌的影响,将分离出的苏云金芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和草木樨中华根瘤菌用不同粒径橡胶颗粒浸泡18年的浸提液进行胁迫处理,分析根瘤内生菌的生长、抗逆生理特征和生物膜的形成。结果显示,胶粒浸提液对根瘤内生菌生长产生抑制作用,且浸提液胶粒粒径越小,抑制性越强。随着浸提液胶粒粒径的降低和暴露时间的增加,3种内生菌的超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)含量、乳酸脱氢酶(LDH)活性和谷胱甘肽(GSH)含量升高,生物膜的形成显著降低,说明胶粒浸提液对根瘤内生菌产生氧化胁迫,从而抑制了内生菌的生长。研究可为废旧橡胶对土壤细菌的毒性机制研究提供参考。

摘要:外来植物入侵严重威胁青藏高原原有的生物多样性,交通走廊的建设和使用是外来入侵植物扩散的重要途径。为研究青藏高原道路建设对植物入侵影响的空间分异特征,基于全球生物多样性信息网络平台(GBIF)公民观测数据,通过在青藏高原不同海拔范围(0-2000m、2000-2500m、2500-3000m、3000-4000m、5000m及以上)道路建立多层缓冲分析条带,分析青藏高原不同海拔,路域影响范围内入侵植物物种出现记录、果实类型功能群构成及记录密度的演变规律。研究结果表明:青藏高原外来入侵植物共180种,隶属44科。高海拔地区入侵植物数量减少,平均海拔每上升1000m,入侵植物减少33种。外来入侵植物观测记录密度随着离道路距离增加呈下降趋势,在距道路3.75km处降至区域本底水平,而海拔4000m以上区域在距道路1km处就降至区域本地水平。果实类型为瘦果、蒴果、颖果、胞果、荚果的植物相较于其他果实类型,观测记录密度降至区域本底水平的距路距离更远(2.5km)。为青藏高原道路周围外来入侵物种入侵防控提供了科学依据。

摘要:基于植物生态学特征和牲畜采食偏好2个维度的4个因子构建划分方法,把研究区草甸草原植物群落划分为6个植物功能类群;在植物功能类群尺度上,运用4个放牧强度的长期控制放牧实验(2009-2022年)和在长期控制放牧样地上叠加的两年(2021-2022年)短期停牧实验,探讨长期放牧与短期停牧对草甸草原植物群落的功能类群结构及其功能性状的影响及其响应机制。研究结果为:长期放牧通过筛选高耐牧/避牧植物功能类群,导致群落的植物功能类群结构简化,优势功能类群更替;功能性状的抗牧性状提升(株高、叶面积、干重降低,比叶面积增加);停牧两年可部分逆转长期放牧的影响,以轻度放牧草地的恢复潜力最大;多年生矮禾草类群的生长特征对重度放牧的响应支持生长速率假说,而功能类群结构及部分养分特征对轻、中度放牧及其停牧的响应支持中度干扰假说。放牧强度、植物功能类群的类型、放牧管理(放牧与停牧)共同塑造了功能类群性状对放牧/停牧干扰的响应状态。调整植物的生长策略和资源分配是植物功能类群响应不同强度的放牧/停牧干扰的主要策略,不同功能类群响应策略的差异,导致其功能性状变化幅度和变化方向有明显不同。由此得出结论:长期放牧驱动草甸草原植物群落的功能类群结构和功能性状向耐牧型退化,短期停牧可部分修复;"轻中度放牧+短期停牧"是协同生态恢复与牧业生产的有效策略。未来需在多时空尺度整合多种影响因子来进一步探讨草甸草原植物群落结构与功能性状的变化及其机制。

摘要:在全球气候变化背景下,极端气象灾害对牧民的生计安全构成严峻挑战。其中,作为草原地区频发的主要气象灾害,雪灾具有频率高、强度大、影响广等特征,常导致牲畜死亡和严重经济损失,加剧了牧民的生计脆弱性。基于青海和内蒙牧区牧户家庭的实地调查数据,运用中国雪深长时间序列数据集与雪灾判别标准,识别雪灾事件及其严重程度,分析其对牧民畜牧业生计的影响,并评估牧民采用的多种适应性策略在缓解雪灾负面冲击方面的不同效用。研究结果表明:(1)雪灾对牧户的畜牧业收入有显著的负面影响,表现为雪灾每增加1d,牧户畜牧业收入平均下降0.14%。同时,雪灾持续天数与牲畜存栏量之间亦存在负相关关系。值得注意的是,上述负面影响在青海与内蒙研究区域间呈现出明显的空间异质性。(2)采用适应性策略能够有效缓解雪灾对牧民畜牧业生计的冲击。其中,提高畜种多样性、实施草地流转、购买畜牧业保险、修建牲畜棚圈等策略,对减轻雪灾造成的畜牧业收入损失和牲畜存栏量下降均发挥了显著的缓解作用。不同区域需结合其资源禀赋与社会经济条件,因地制宜地完善适应性策略并提供技术支持,以降低灾害损失,维系牧户生计水平。

摘要:面对气候变化加剧带来的异常与极端火险事件频发,火管理范式正由传统被动控制转向以灾害风险韧性为导向的"与火共存"。自然生态系统中的动植物与传统生态智慧为适应低强度火灾提供了宝贵经验,揭示了可持续共存的潜力。尽管计划烧除是公认有效的火灾风险管理工具,但在中国具体国情下,"与火共存"的系统化理念及其与计划烧除的整合研究和应用仍显不足。在研究国内外"与火共存"的基础上,创建"灾害风险预测-与火共存能力评估-计划烧除战略优先区(Risk and Coexistence-Prescribed Burning, RCO-PB)"框架。该框架旨在从理论层面系统化梳理火灾风险与生态系统共存能力间的复杂关系,并构建一套面向区域尺度火管理空间优化的普适性方法论。核心目标在于通过此框架,有效降低高强度火灾风险,科学规划火管理优先区,并为维护生物多样性提供适宜的生态环境。在RCO-PB框架指导下,运用机器学习和深度学习模型,对研究区域(重庆市嘉陵江流域)的火灾风险进行精准预测,并对生态系统的与火共存能力进行了深入评估。应用空间优化模型识别并确定了计划烧除的战略优先区,重点关注那些共存能力强但火灾风险高的区域。结果表明:土地覆盖因子在火灾风险模型预测中起到关键作用,研究区内3% 的地区极易发生火灾(风险值≥0.659),7% 的地区发生火灾的风险很高(风险值≥0.411),北碚缙云山火险等级极高。与火共存能力高价值区集中在植被复杂、茂密的生态系统,合川南部、北碚西部和北部具有较高的共存能力(前10%,值>0.9)。计划烧除优先区分布在以马尾松纯林、针阔混交林(马尾松-青冈栎/香樟等)为主的林区,主要对这些区域的成熟林木以及灌木进行计划烧除处理。该框架为重庆应用计划烧除管理火灾风险提供有利依据,并为我国西南地区面临高强度火灾的山地城市提供了参考。

摘要:内陆水体水-气界面CO₂交换对全球碳循环具有重要影响。湖泊作为典型的内陆水体,其CO₂收支具有不容忽视的地位。然而,在岩溶水体这一特殊生态系统中,关于极端干旱期CO₂吸收与排放的估算仍存在显著的不确定性。因此,为探索岩溶湖泊CO₂交换特征及其驱动因素,本研究以我国贵州省典型岩溶湖泊红枫湖(HFH)、百花湖(BHH)及其连接河流老马河(LMH)为对象,使用顶空平衡法与薄边界层模型法量化了极端干旱期表层水体CO₂分压(pCO₂)和CO₂交换通量(FCO₂)的空间格局,同时利用Spearman相关性分析进一步探究了环境因子对水体CO₂的调节作用。结果表明:极端干旱期岩溶湖泊pCO₂平均值为(917±332)μatm,处于过饱和状态,在470-2094 μatm范围内变化。其中LMH、HFH与BHH的pCO₂平均值分别为(967±352)μatm、(838±401)μatm以及(975±140)μatm。水体FCO₂变化范围为1.0-31.7 mmol m^-2 d^-1,平均值为(8.7±6.15)mmol m^-2 d^-1,表现为大气的CO₂源。岩溶湖泊pCO₂与溶解氧(DO)和叶绿素a(Chla)显著负相关(P < 0.05),与硝态氮(NO₃^--N)显著正相关(P < 0.05),说明生物代谢的营养盐利用对区域水体CO₂排放的调节作用。同时,pCO₂与总氮(TN)显著正相关(P < 0.05),溶解性有机碳(DOC)、总磷(TP)和pH显著负相关(P < 0.05),体现生物呼吸矿化作用耦合营养状态变化进而调控CO₂排放,且该过程受到外源人为活动的影响。本研究揭示岩溶湖泊在极端干旱期CO₂的交换特征以及环境因子对CO₂的驱动作用,展现了极端气候条件下岩溶水体碳源、汇功能状态,相关研究有望为我国"双碳"目标的实现提供一定理论支撑。

摘要:结合R语言kuenm包优化MaxEnt模型参数,系统预测中华穿山甲在当前及未来气候情景下的潜在适生区分布格局,为其种群恢复及栖息地保护提供科学依据。基于经过严格筛选的132个中华穿山甲分布点位数据及8个环境因子,运用R语言kuenm包优化MaxEnt模型参数组合,结合ArcGIS平台分析其当前与未来(2041-2060年、2081-2100年)6个气候情景下的潜在适生区分布、通过贡献率、刀切法检验及响应曲线评估主导环境因子,并预测适生区动态变化。结果显示:(1)优化后的模型验证指标为遗漏率=0.0303、delta.AICc=0、平均AUC=0.965>0.9,模型预测精度达到优秀水平。(2)关键影响因子依次为年降水量bio12(贡献率79.1%)、降水季节性bio15(9.3%)、1月份平均最高气温tmax1(5.6%)。(3)当前潜在适生区总面积约112.45×10⁴km²,集中分布在我国南部地区,其中高适生区面积约为39.1×10⁴km²(约占34.77%),中适生区面积约为28.52×10⁴km²(约占25.36%),低适生区面积约为44.83×10⁴km²(约占39.87%)。(4)未来气候变暖下,SSP245情景适生区显著扩张(2050s达171.59×10⁴km²),而2090s-SSP585情景则导致高适生区面积锐减52.05%。(5)未来中华穿山甲潜在适生区质心迁移方向呈现差异化时空特征:SSP126情景下表现为先北偏西移后东南移,SSP245情景下呈现先北移后西南移,SSP585情景下则显示先东北移后显著西移的迁移轨迹。研究成果可为中华穿山甲保护实践提供空间决策建议,提升物种保护效能。

摘要:鄱阳湖是我国最大的淡水湖,其水域面积变化对区域水资源供给、洪水调节等具有重要影响。近年来,在气候变化和人类活动的共同作用下,鄱阳湖水域面积发生了显著变化。传统遥感水体监测方法在多源影像处理方面效率较低,难以满足大范围、长时间序列的动态监测需求。为此,基于谷歌地球引擎(GEE, Google Earth Engine)平台,整合1990-2024年多源遥感、气象与土地利用数据,系统分析了鄱阳湖水域面积的时空演变特征及其驱动因素。结果表明:(1)时间尺度上,鄱阳湖年最大与最小水域面积在2024年分别较1990年减少了14.04%和28.04%,面积变化幅度较大,波动性明显;季节上,春秋季水域变化幅度较大,夏冬季相对平稳,冬季面积缩减最明显,2024年较1990年总体缩减达927.85km²。(2)空间尺度和特征上,丰水期主体湖和碟形湖水域显著扩张,呈现"湖相"特征;枯水期湖区收缩并碎片化,赣江尾闾区域水面退缩尤为明显,总体呈"河相"特征。(3)气候变化响应上,研究期间降水总量增加346.68mm,年均增长率为9.91mm/a,较多年平均值高出约16.74%。年降水量与水域面积呈正相关,其波动对湖泊的扩张与收缩具有显著影响。同期,年均气温上升1.01℃,年均升幅约0.03℃,累计升幅达5.57%,与水域面积呈较强负相关,气温升高通过增强蒸发作用间接加剧湖泊萎缩。(4)研究期间水域向建设用地转化面积达533.19km²,直接压缩水域空间;林地累计转为耕地与建设用地面积达18339.39km²,削弱区域蓄水能力与生态调节功能,进一步加剧水域面积波动性。基于GEE平台的多源数据集成与长时序分析方法,实现了高效自动化的水域动态监测,为其他大型湖泊研究提供了技术范式。同时,研究成果为湖泊水资源管理与生态保护政策制定提供了决策支持。

摘要:为探究长江禁渔初期刀鲚(Coilia nasus)生殖洄游期间的摄食特征,于2021年洄游汛期采集样本,通过寄生线虫检查和耳石微化学分析鉴定洄游型个体,结合胃(肠)含物分析和稳定同位素技术进行摄食特征研究。胃(肠)含物分析表明,饵料组成以浮游动物(原生动物、轮虫、枝角类、桡足类)为主(摄食率90.53%—91.78%),虾类和鱼类次之;体长(L)≥300 mm个体对虾类或鱼类的摄食率(41.84%)显著高于体长(L)≤250 mm个体(20.29%),雌性个体对浮游动物、虾类、鱼类的摄食率均高于雄性。稳定同位素分析显示,刀鲚δ¹³C值为(-21.84±1.96)‰(范围-27.48‰--18.84‰),δ¹⁵N值为(12.62±1.54)‰(范围10.10‰-17.36‰);营养级为(2.64±0.47)(范围2.33-4.46);食物源贡献率分别为:虾类52.1%、浮游动物31.7%、鱼类5.6%和浮游植物2.6%。研究结果为刀鲚资源保护和管理提供科学依据。

摘要:城市群数字经济与土地利用可持续耦合协调是实现可持续发展目标(SDGs)的关键。目前,测度城市群尺度数字经济与土地利用可持续的耦合协调并揭示其驱动因素的研究存在不足。基于VIKOR-CCD模型测度中国十四个典型城市群数字经济和土地利用可持续的耦合协调关系,并利用XGBoost模型和SHapley加性解释算法剖析耦合协调度的关键影响因素。结果表明:(1)2000-2020年,中国城市群数字经济呈现稳步上升趋势,且不同发展水平的城市分类明显;空间上则呈现东部沿海地区高数字经济发展的分布格局。(2)2000-2020年,城市群土地利用可持续在时间上呈现先增后平缓波动的趋势,空间上则呈现沿海一带城市群高于内陆的分布格局。(3)我国数字经济和土地利用可持续的耦合协调关系在研究期间以失调为主,前十年由0.35增至0.41,近十年来失调关系改善变缓,研究期末仅增至0.42。(4)不同发展水平下因子对耦合协调度的影响作用存在差异。产业布局力度、技术创新支持力度、产业多样化、交通设施水平,四个主要因子对耦合协调度具有显著的影响。随着各因子发展水平的提高,产业布局力度、技术创新支持力度和交通设施水平对耦合协调关系的影响由抑制转为促进,产业多样化则相反。因此,城市群数字经济与土地利用可持续耦合协调需要综合考虑多维度、多要素、多主体的协同发展,这对于城市群背景下落实SDGs具有重要意义。

摘要:城市规模扩大和区域气候变暖使得城市热岛问题愈发严重,分析城市形态对热环境的影响对于优化城市空间结构以改善热环境具有重要意义。以南昌市主城区为研究区域,基于GEE平台反演得出2010-2023年南昌市主城区热环境的时空演变过程,共选取10个指标分析南昌市城市形态的演变特征,使用地理探测器探究城市形态对热环境的影响程度,并构建XGBoost模型和SHAP解释模型分析城市形态与热环境间的非线性关系。结果发现:(1)南昌市主城区平均地表温度在2010-2023年间上升了0.53℃,热环境整体呈现由中心向四周递减的空间格局,低温区的重心逐渐向东北方向迁移,高温区的重心由东南迁移转变为向东北方向迁移。(2)2010-2023年间,南昌市主城区土地利用和建筑分布的集中化和紧凑化加剧,景观多样性有所下降,建筑物空间分布更为均匀化。(3)2010-2023年间,影响南昌市主城区热环境的主要指标为建筑体积密度和建筑分布均匀度,建筑立体形态对热环境的影响更大,城市形态指标对热环境的交互作用表现为双因子增强或非线性增强。(4)各项城市形态指标与热环境之间的关系均表现为非线性,景观斑块平均大小、景观散布与并列指数、Shannon多样性指数、天空可视度对热环境主要起到降温作用,景观斑块密度、景观形状指数、平均建筑高度、建筑体积密度、建筑体型系数和建筑分布均匀度则主要起到增温作用。研究结果可为城市发展规划和改善城市热环境提供一定依据。

摘要:城市扩张是影响区域生态环境的关键因素,明晰城市扩张与生态风险之间的关系对城市可持续发展和生态环境优化具有重要现实意义。然而,当前研究从微观视角阐明城市扩张对景观生态风险的研究相对有限,尤其是不同城市发展模式对景观生态风险的影响尚未得到充分探讨。以江苏省为例,提出基于网格数据模型的多阶邻接指数(MAI)算法以识别城市扩张模式,评估了城市扩张模式与景观生态风险的演变及关系。结果表明:(1)江苏省城市规模持续扩张且扩张重心随时间推移呈现"苏北(1985-2000年)→苏中(2000-2010年)→苏南(2010-2020年)"的阶段性演进规律,边缘式城市扩张是其主导模式。(2)景观生态风险总体呈现"上升-下降-回升"的波动趋势,苏南、苏中及东部沿海地区的景观生态风险水平显著高于其他区域,苏北、苏中和苏南风险等级转换激烈趋势与城市扩张规律具有一致性。(3)景观生态风险指数与MAI数值呈正相关关系,同单位面积内城市扩张模式对生态风险的影响强度表现为填充式<边缘式<相邻式<相间式<分离式<蔓延式,城市扩张加剧了生态环境恶化。(4)人类活动和气候相互作用共同影响沿海地区景观生态风险,而相关政策是城市扩张的主要调控因素。未来沿海城市发展应充分考虑不同城市扩张模式对生态环境的差异化影响,研究结果可为发达地区人地可持续发展和区域生态安全格局优化提供科学依据和理论指导。

摘要:技术创新是推动中国城市群高质量发展的重要途径之一。基于2007-2021年中国19个城市群的面板数据,旨在探究技术创新对中国城市群绿色发展水平的提升或阻碍作用,并揭示技术创新影响在不同区域、政策导向和发育阶段上的差异。研究选取创新投入、创新产出、创新环境与创新合作要素,运用空间面板计量模型深入考察四类创新对城市群绿色发展的影响。表明:①2007-2021年,中国城市群地区技术创新水平明显提升,创新指数均值由0.081增长至0.326,空间上呈现由"腹地低-沿海高"向"沿海沿江"的T字形创新高地格局转变。城市群绿色发展水平呈稳步上升趋势,在群间和群内的空间差异逐年减小。②城市群技术创新能促进绿色发展水平的提升,各类创新因素的影响力从大到小依次为:创新产出＞创新环境＞创新投入＞创新合作,且创新环境与创新合作对城市群绿色发展均存在显著的正向空间溢出效应。③政策导向级别较高的城市群绿色发展主要受到创新合作的驱动作用,级别较低的城市群则以创新投入为主要驱动力。本文聚焦城市群尺度,揭示了技术创新不同要素对城市群绿色发展的影响机理,有助于深化对城市技术创新影响机制的理解,并差异化指导城市群生态治理与协同,为开展绿色转型的空间实践提供科学参考。

摘要:从微观尺度视角探究城市社区绿地生态功能供需关系,有助于提升居民福祉、促进社区高质量发展。论文选取广州、杭州、南京、无锡、三亚、昆明6个城市共26个社区,综合考虑国家政策标准和社区特征,划分为基础类、完善类、提升类三类,利用社区绿地环境观测和居民主体感知问卷调查数据,运用层次分析法和耦合协调度模型,分别从社区绿地质量、生物多样性、花粉致敏性、热舒适度、植被美景度五个维度研究南方典型城市社区绿地生态功能供需匹配问题。结果表明:(1)总体上呈现"客观物质环境梯度分异-主观生态感知趋同平衡"的特征。社区绿地环境观测综合指数处于中等偏下水平,居民主体生态感知评价综合指数处于中等偏上水平,主客观耦合协调度绝大多数处于中等水平。(2)在三类社区的比较中,客观评价、主观评价及其耦合协调评价,均按照基础类、完善类、提升类的顺序呈现梯度递增特征。(3)五个维度方面,主客观评价存在较大的差异性:客观表现为绿地质量最差、动物友好性植物最好,而主观上则表现为日晒强度感知最差、花粉致敏度最好,耦合协调度表现为社区绿地质量＜热舒适度＜花粉致敏性＜植被美景度＜生物多样性。本研究为微观尺度社区绿地生态功能供需匹配评估提供方法借鉴,为城市社区更新和治理分类施策提供参考。

摘要:大气CO₂浓度的增加已成为无可争议的事实,在时空维度上获得足量的CO₂浓度监测数据,对准确把握城市碳排放特征并制定相应的减排措施具有至关重要的作用。在广州大学城内选择林荫大道、社区广场、茂密森林和繁忙路口四个典型景观类型,尝试结合卡尔曼滤波和物联网技术以提升低成本传感器监测CO₂浓度的精度和效率,开展城市近地面CO₂浓度时空变化的精细化分析。结果显示:(1)低成本传感器在相同环境下获取的原始CO₂浓度值一致性较低,F检验和t检验显示差异性明显,但经卡尔曼滤波处理后数据两种检验方法显示数据无差异,表明滤波后监测结果具有高度一致性;(2)林荫大道与社区广场、茂密森林与繁忙路口、林荫大道与繁忙路口之间的CO₂浓度差异非常显著,林荫大道CO₂浓度最低,平均值仅为456.74μmol/mol (±11.83 μmol/mol),繁忙路口的CO₂浓度最高,平均浓度为467.32 μmol/mol(±16.04 μmol/mol);(3)不同景观之间的CO₂浓度变化规律昼夜差别明显,林荫大道与社区广场CO₂浓度差异主要发生在晚上(13.30 μmol/mol),而白天的差异很小(3.53 μmol/mol),此外,交通流量较大的繁忙路口在上午7至11时CO₂浓度最高,而下午时段与其它三种景观差别最大。研究成果可为有效解决CO₂浓度监测成本与精度之间的平衡问题提供了新的思路,并为快速高效提升碳排放监测能力提供了技术支撑。

摘要:高强度的人类活动与粗放的土地利用模式叠加,导致沿海防护林和海岛整体森林体系破碎化,使得原有防风固沙生态屏障功能严重退化,重塑海岛整体防风生态网络成为破解海岛生态安全困境的关键路径。对土地利用变化的精确模拟为准确反映海岛生态系统防风功能演变及构建防风生态网络提供依据。将多情景模拟与海岛防风生态网络构建相结合,基于PLUS模型模拟东山岛2030年自然、经济、生态3种发展情景,运用形态学空间分析和最小累积阻力模型获取核心防风源地,综合考虑海岛大风风险性和森林防风功能构建海岛防风综合阻力面,提取和筛选东山岛重要防风廊道,对比2020年及2030年3种情景下东山岛防风空间要素特征与演变趋势。结果表明:(1)在2030年土地利用多情景模拟中,耕地和水域面积在3种情景下均有一定程度的减少,建设用地面积增长,林地在经济发展情景和生态保护情景下面积有所增加,符合海岛生态保护的目标。(2)2020年大风灾害中高风险区面积比例达72%,大风灾害风险仍较高;2030年的自然发展情景与经济发展情景则呈现显著风险升级趋势,较高风险区面积较2020年分别增加15%和13%,高风险区面积分别增加3.1%和3.3%。(3)相较于2020年,东山岛2030年3种情景下核心防风源地面积均有不同程度扩大,自然发展情景与经济发展情景的扩张趋势明显,面积增加均超过5km²,防风廊道数量亦有增加的趋势,尤其是二级防风廊道,主要集中在中部县政府驻地和东部沿海地段。提出"一核四区一带多点"的防风安全格局构建策略,为东山岛生态防风保护与社会经济协同发展之路提供科学依据。

摘要:生态产品价值实现与乡村生态振兴在理论与实践维度深度耦合,推动二者双向赋能对于乡村全面振兴和农业发展全面绿色转型具有重要意义。采用演绎推理法,厘清二者内涵与关联逻辑,并从"质量-动力-效率"协同提升的视角,全面阐释其双向赋能的机制与关键路径。研究表明:(1)乡村生态振兴与生态产品价值实现的目标高度契合,生态产品的多功能效益与乡村生态振兴的内在需求相吻合,构成二者双向互馈的理论基础。(2)生态产品价值实现和乡村生态振兴通过质量提升机制、动力增强机制和效率变革机制交互作用。其中质量提升机制通过生态修复、生态产业化发展、生态文化与品牌建设夯实生态产品价值实现的质量根基;动力增强机制通过价值显化驱动政府担当、价值增值牵引企业参与、利益联结带动农民增收,激活各方参与乡村生态振兴的动力;效率变革机制则通过要素优化配置、技术创新应用和制度协同赋能,提升要素配置、过程管理与系统协同的整体效能。(3)针对生态产品质量不高、生态保护修复动力不足、生态-经济价值循环效率不高的现实困境,提出实施"三生空间治理、产业融合与品牌建设"的质量提升路径,"优化绿色政绩考核与财税激励策略、完善市场体系与企业政策支持、深化权益改革与能力建设"的动力增强路径,以及"优化要素配置破解资源转化梗阻、技术赋能实现精准管理、制度协同降低交易成本"的效率变革路径。本研究创新性提出生态产品价值实现与乡村生态振兴的关联逻辑和双向作用机制,为探索生态保护与经济发展的良性循环提供了新视角,对于生态资源富集地区的生态产品开发和乡村生态振兴协同发展具有现实指导价值。

摘要:高原地区需因地制宜选择有效的生计增长方式以应对全球可持续发展的挑战。采用结合住户调查与熵权法生计资本量化分析相结合的混合方法,深入探讨了青藏高原北部纳木措和色林措地区的生计发展特征与转型策略。研究发现:(1)纳木措与色林措形成市场主导和政策依赖的差异化生计资本结构;(2)旅游业已成为藏北地区生计资本调整与转型的关键,但仍受制于空间门槛、人力资源错配与业态初级化等多重约束;(3)依赖补贴与内生发展能力的失衡削弱了社区的抗风险能力和可持续转型动力。这些结论揭示了空间资源配置优化与差异化政策设计在促进藏北生计可持续转型中的核心作用,为高海拔生态脆弱区协调生态保护与经济韧性提升提供科学依据。

摘要:生态功能区划是基于生态系统结构特征、服务功能及空间分布规律,将地理空间划分为不同生态功能单元的过程。生态系统服务功能评价及其空间权衡与协同关系研究,是该过程的重要基础。采用自组织特征映射模型(SOFM)网络,结合Spearman相关性分析和地理加权回归(GWR)模型,对青藏高原的水源涵养、土壤保持、防风固沙、固碳和生物多样性保护五种主要生态系统服务功能进行量化和空间分析。研究结果表明,青藏高原生态系统服务功能在空间分布上存在显著差异。水源涵养、固碳和生物多样性保护功能高值区主要分布于东南部湿润区,土壤保持功能高值区集中在东南部地形陡峭复杂的山区,防风固沙功能高值区则主要位于柴达木盆地、羌塘高原等干旱风沙区。同时,各项服务功能之间存在复杂的协同与权衡关系,水源涵养与固碳功能表现出显著的协同效应,而防风固沙功能与其他生态系统服务功能之间的则存在明显的权衡关系。基于SOFM网络和生态系统服务功能权衡协同关系优化,本研究将青藏高原生态功能分区单元按"就近-协同"原则进行调整,以提高区划内部的功能协调性,最终划定6个一级生态大区和21个二级功能区。该生态功能区划方案可为青藏高原生态保护提供科学依据,并为国家生态功能区划政策优化及重点生态工程精准施策提供支持。

摘要:西南高山峡谷区农业人口多、生态脆弱,粮食生产-生态的协同发展对于实现可持续发展目标至关重要。构建了基于生境-格局-功能的生态系统脆弱性评估框架,采用四象限分析法,量化了粮食生产和生态系统脆弱性之间的关系,旨在为区域粮食安全与生态保护提供针对性的管理策略。结果表明,2000—2022年研究区:(1)粮食总产量呈东南高、西北低的空间分布格局,高产区主要沿中低山河谷带以条状或片状分布。在此期间,粮食单产呈提高态势,粮食总产量增长33.85%。(2)生态系统脆弱性指数呈波动下降趋势,整体下降了6.70%,中度脆弱区的面积始终最大。(3)粮食增产-生态改善区(Ⅳ区)占50.43%,其中持续协同向好区域为10.97%;粮食减产-生态退化区(Ⅱ区)占4.25%,持续协同变差区域为0.59%;粮食增产-生态退化区(Ⅰ区)和粮食减产-生态改善区(Ⅲ区)均为权衡状态,分别占24.64%和20.68%,持续权衡区域为10.86%。77.58%的区域出现波动变化,Ⅳ区向Ⅰ区转变占比最高(23.67%),呈现由协同变好向权衡发展的趋势。西南高山峡谷区经过长期生态建设,粮食生产与生态总体呈现协同向好态势,但局部地区因粮食生产占用导致生态退化的问题仍需重点关注。

摘要:湖泊浮毯沼泽化是浅水湖泊消亡和沼泽形成的重要过程,已成为湖泊生态系统继富营养化之后的第二大威胁。在该过程中,电子受体体系经历从以无机电子受体为主(溶解氧、硝酸盐/亚硝酸盐、硫酸盐、铁离子等)向无机-有机复合电子受体库(如腐殖酸等)的动态转变,进而影响甲烷的产生与氧化。沼泽化初期,溶解氧作为主要电子受体,甲烷排放量极低(<10 mg CH₄m^-2 d^-1)。随着浮毯形成和水位下降,硝酸盐和亚硝酸盐成为主要电子受体,反硝化菌与产甲烷菌竞争底物,甲烷排放量波动增加(20-50 mg CH₄ m^-2 d^-1)。在重度沼泽化阶段,硫酸盐和铁离子主导厌氧环境,产甲烷菌活性增强,甲烷产生量达到峰值(>100 mg CH₄ m^-2 d^-1),同时硫酸盐还原菌抑制甲烷氧化菌,导致甲烷净排放量显著增加。此外,腐殖酸等有机质作为可逆和可再生的有机电子受体,通过驱动厌氧甲烷氧化并促进与其他还原过程耦合,进一步调控甲烷排放。系统综述了湖泊浮毯沼泽化进程中无机-有机复合电子受体库转变、氧化还原能力与甲烷厌氧氧化之间的构效关系,旨在阐明不同类型和来源的电子受体在氧化还原过程中的作用,并为评估碳循环对湖泊浮毯沼泽化进程的响应提供理论依据。未来可借助多技术联用和多元统计方法,进一步探讨天然有机质及微生物过程对甲烷氧化的调控机制。

摘要:农村家庭能源转型极易受到外界干扰,"返煤""返柴"等能源转型脆性事件频发,严重阻碍能源转型进程和能源共同富裕实现。系统梳理了家庭能源转型脆性的内涵及特征、影响因素及多维效应等方面的研究现状。研究发现,当前研究缺乏对西北生态脆弱区农村能源转型的数据掌握和转型规律的认识,农村家庭能源转型脆性及其多维效应间的交互耦合关系与综合评估的理论体系和技术方法较为欠缺,面向农村家庭转型脆性决策管理的实践应用较为薄弱。基于此,结合西北生态脆弱区农村能源转型脆性现实情境,提出未来需要在以下方面加强研究:(1)建立农村家庭能源转型脆性测度体系,厘清能源转型脆性特征,建构能源转型脆性概念模型;(2)开展典型村镇能源转型长期监测,揭示"外源-内生"脆性因子交互扰动下农村家庭能源转型脆性的演化机理;(3)构建"能源转型脆性-环境-健康-低碳-社会"等多学科交叉的一体化模型,量化评估能源转型脆性可能带来的社会经济后果;(4)搭建农村家庭能源转型脆性动态干预预警平台,形成"识脆-防脆-治脆"三位一体联动干预机制。研究旨在增进对脆性视角下农村家庭能源转型的认识与理解,为开展能源转型脆性研究提供学术参考。

摘要:生态空间是"三生空间"的重要组分,科学认识生态空间韧性的理论机制与实现路径对国土空间生态安全治理具有重要意义。在阐释韧性理念与生态空间研究契合性的基础上,对生态空间韧性的理论内涵、评估方法、机制研究及规划调控策略进行了系统回顾,并探索了生态空间韧性研究框架。研究发现,现有韧性测度以静态特征韧性评估为主,应注重响应韧性概念内涵的动态韧性测度,如抵抗力、恢复速率、适应性等;基于"干扰-响应"框架,梳理了风险扰动、要素演化与因果驱动、稳态转变等生态空间韧性机制,未来应整合"抵抗-恢复-适应"与适应性循环理论梳理韧性原理;在应用层面,现有研究多基于传统工程韧性思维,与适应性等生态空间韧性理念深度结合的调控策略相对较少,韧性原理向管控规则、规划语言转化路径有待明晰。针对研究不足,探索性地提出基于"特征解析-机制研究-规划响应"的生态空间韧性研究框架,旨在推动复杂系统视角下生态空间韧性机制的理论与管控研究,以期为生态文明建设与生态安全政策制定提供科学支撑。

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