摘要:

摘要:以亚热带区裸露型和覆盖型岩溶生境中的5种优势乔木为研究对象,分析其18项功能性状指标,旨在探讨不同岩溶环境下物种的生态适应策略。结果表明,(1)18个性状的变异程度存在差异。叶性状变异系数为16.9%-97.4%,其中比叶面积变异系数最大(97.4%),叶干物质含量变异系数最小(16.9%);木质部性状变异系数为24.4%-90.9%,Carlquist脆弱性指数变异系数最大(90.9%),边材密度变异系数最小(24.4%)。(2)覆盖型岩溶乔木性状变异程度(17.1%-101.4%)高于裸露型岩溶(14.2%-69.0%)。比叶面积、保卫细胞长度、气孔面积指数、海绵组织厚度、上表皮厚度及叶片厚度在两类生境间均存在显著差异(P < 0.05)。(3)两类生境下叶片表现出不同的性状协同策略,而枝条却呈现出趋同的协同模式;覆盖型岩溶区乔木枝-叶性状协同紧密,裸露型岩溶区则呈现显著的枝-叶性状解耦现象。(4)主成分分析显示,裸露型岩溶区乔木叶片性状在经济-水力维度上表现出功能整合,覆盖型岩溶区乔木叶片则实现了经济-水力-解剖结构的多维分化;两类生境下枝条性状均呈现相同的双维度结构,以水力维度优先,解剖结构次之。该研究揭示了裸露型岩溶生境下乔木倾向于采取保守型生存策略,而覆盖型岩溶生境下乔木则倾向于资源获取型策略,二者枝叶性状存在显著分异。

摘要:探究森林群落的动态变化,对于理解森林生态系统的保护、维持机制和促进生态系统恢复具有重要意义。基于2007、2012、2017和2022年对木论国家级自然保护区内1hm²的喀斯特常绿落叶阔叶混交林样地胸径(DBH)≥1cm的木本植物的4次调查数据,分析了植物群落组成、重要值、径级结构、生物多样性和种群动态的变化规律。结果表明:(1)15年间植株个体数从3380(41科81属99种)减少到2128(42科79属98种),物种组成相对稳定;物种丰富度、Shannon-Wiener指数和Simpson指数逐渐降低,Pielou均匀度指数呈先上升后下降的趋势。(2)群落中小径级个体数逐渐减少,大径级个体数增加,中小径级以常绿树种为主,大径级以落叶树种为主。结构多样性指标(胸径变异系数和胸径基尼系数)呈先降后升的变化模式。(3)种群动态发现,重要值排名前14位的物种仅粗糠柴逐渐退出;相比前10年,后5年重要值前14位的物种死亡率有所下降,增补率上升,种群变化率上升;不同径级表现出明显的动态分化特征,小径级年均死亡率为3.18%,增补率从0.36%提升至2.14%,中径级年均死亡率为1.44%,大径级年均死亡率仅为0.17%,中大径级年均增补率为1.38%,表明径级越大,种群稳定性越强。研究结果揭示了喀斯特森林在环境胁迫下的独特演替模式,为亚热带喀斯特森林生物多样性保护及生态恢复提供科学依据。

摘要:物种多样性的空间分布格局和尺度效应是群落生态学研究的核心问题,然而,物种多样性的空间变异及其尺度效应在时间上如何变化目前仍然不是非常清楚。桂西南喀斯特季节性雨林是全球生物多样性的热点区域之一,为了探寻其物种多样性的空间变异及其时间动态,研究依托广西弄岗15 hm²北热带喀斯特季节性雨林动态监测样地,基于长期监测数据,系统分析其物种丰富度、物种多度、Shannon-Weiner指数、 Simpson指数以及Pielou均匀度指数的多尺度变异及其时间动态,旨在为该区生物多样性保护和利用提供依据。结果显示:(1)物种多样性的空间分布呈现较高的空间异质性,不同生境的多样性差异较大且随尺度而变化;(2)多样性指数的空间变异尺度依赖性显著:物种多度和丰富度的方差随取样尺度增加,Shannon-Weiner、Simpson及Pielou指数的方差随尺度增加单调递减,多样性变异系数均随尺度增加而线性下降;(3)2011-2021年时间动态分析结果显示,各多样性指数空间变异呈现不同特征,多度和丰富度的方差呈显著降低趋势,但Shannon-Weiner指数、Simpson指数及Pielou指数的方差表现为显著增加趋势;丰富度的变异系数随时间变化不明显,而其它多样性指数的变异系数则显著增加,但后期(2016-2021)增加不明显。以上研究结果表明,喀斯特季节性雨林物种多样性具有复杂的时空变化特征,应该谨慎进行尺度的推演,同时也突显了多尺度整合与长期监测对优化喀斯特生物多样性保护策略的重要性。

摘要:城市化进程深刻影响城市遗存山体生态系统的植被-土壤协同关系,但其耦合响应机制尚不明确。以喀斯特地区的城市遗存山体为研究对象,沿城市化梯度(高、中、低)选取12座遗存山体,通过植被群落调查、土壤理化性质分析,建立由9个植被因子和10个土壤因子组成的指标体系,采用层次分析法和熵权法确定权重,构建植被-土壤耦合协调模型(CCDM),系统揭示城市化对植被特征、土壤性质及其交互关系的影响机制。结果表明:(1)植物物种多样性Simpson指数和Richness指数随城市化强度的上升而逐渐下降;功能多样性FRic、FDis、Rao'Q指数在不同城市化强度下有显著差异,均呈现出中城市化＞低城市化＞高城市化的格局;高、中、低城市化区域的稳定性逐渐升高,呈现显著的空间分异规律。(2)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、碱解氮(AN)和速效钾(AK)5项指标在不同城市化强度下均呈现显著差异,高城市化区域的土壤速效钾富集,低城市化区域的全氮和碱解氮显著高于其他区域。(3)城市遗存山体的植被-土壤耦合协调度随城市化强度发生变化,但均处于勉强协调状态,其中耦合协调度最高的为低城市化强度下(D_c=0.589),其f次为高城市化区域(D_c=0.532),中城市化区域因土壤质量滞后(P(y)/S(x) =2.516)呈现显著失衡,耦合协调度最低(D_c=0.503)。城市化通过改变生境异质性与养分循环削弱植被-土壤耦合关系,需基于梯度差异优化生态修复策略:低城市化区域需保护自然生境,中城市化区域应提升土壤养分以平衡系统发展,高城市化区域需引入深根植物缓解土壤退化。研究结果为进一步揭示城市化对城市遗存山体中植物群落和土壤性质相互作用的影响提供参考,为喀斯特地区多山城市的生态保护与可持续规划提供理论支撑。

摘要:外源氮输入是驱动氮限制喀斯特草地生态系统植被恢复和土壤碳固存的关键因子。土壤有机碳矿化是碳输出的重要途径。然而,目前的研究大多集中于氮添加对有机碳矿化的影响,对于固氮植物氮输入的影响关注较少。基于此,以喀斯特自然恢复草地为研究对象,探究持续4年的氮添加和固氮植物引种(深紫木蓝和紫穗槐)两种氮输入方式和氮输入量(对照、低氮和高氮)对土壤有机碳矿化和Q₁₀的影响。结果表明:(1)外源氮输入显著增加土壤铵态氮和有效氮含量,最大增幅分别达245.2%和152.3%。与低密度固氮植物引种相比,高密度固氮植物引种下土壤有效磷含量呈现降低趋势。(2)氮输入量显著影响土壤有机碳矿化,表现为低氮促进,特别是氮添加和深紫木蓝更明显,增幅分别为14.4%和21.5%;而高氮呈现抑制的趋势。氮输入降低Q₁₀,且低氮输入量降低Q₁₀的效果比高氮输入更明显,尤其是深紫木蓝,低密度种植比高密度种植显著降低19.0%。冗余分析结果表明,土壤理化性质解释了土壤有机碳矿化特征的45.3%,其中铵态氮占15.4%,有效磷占18.8%。土壤有效磷是影响有机碳矿化的主要因素,这可能与固氮植物生物固氮耗磷有关。土壤氮有效性是影响Q₁₀的主要因素,可能与氮有效性增加提高有机碳稳定性有关。(3)氮输入方式对有机碳矿化和Q₁₀的影响不显著,氮添加与深紫木蓝引种的效果趋同,而紫穗槐的影响较弱。综上,在喀斯特草地生态系统外源氮输入初期,氮输入量对土壤有机碳矿化的影响更重要。未来氮沉降增加,固氮植物引种将有利于喀斯特草地土壤有机碳存留,而深紫木蓝可作为喀斯特草地生态系统植被恢复的优选模式。

摘要:土壤有效磷(AP,Available Phosphorus)作为陆地磷循环的关键载体,直接关系着生态系统稳定与安全。然而,关于AP的时空格局及其对生态系统服务影响的系统分析仍知之甚少。通过整合33114条站点观测数据,耦合地理遥感数据与随机森林算法,构建了喀斯特地区长时间尺度AP(0-20 cm)时空数据集。采用InVEST模型量化了喀斯特地区的碳固存(CS,Carbon Sequestration)、生物多样性(BI,Biodiversity)和土壤保持(SR,Soil Retention),进一步评估了生态系统多功能性(EMF,Ecosystem multifunctionality),利用弹性系数和相关性分析等方法,揭示了土壤磷变化对生态系统服务的驱动效应。结果表明:(1) 2000-2020年,三项生态系统服务总体上呈现出增长趋势,SR年均增速约为6.8t hm^-2 a^-1,CS年均增速约为3.2g C m^-2 a^-1,BI则是波动上升;EMF空间均值为0.416,但整体呈现微弱下降。(2) AP在空间上呈现出"东西高、南北低"的分布格局(均值为13.28 mg/kg),时间序列上AP处于波动降低趋势。(3) AP与生态系统服务之间整体表现为正相关关系,即有效磷变化促进了喀斯特地区生态系统服务的提升。此外,AP对生态系统服务的影响存在着双阈值效应,在AP约为11.6 mg/kg处出现谷值,在AP约为20.3 mg/kg时达到峰值。研究明确了AP对生态系统服务的复杂影响,并强调了其关系间的阈值效应,为科学制定磷管理政策提供了参考,对推动喀斯特地区可持续发展具有重要参考价值。

摘要:碳酸盐岩风化碳汇是喀斯特碳汇的重要组成部分,理解其对生态系统服务功能的影响机制是实现该区域生态系统可持续管理的关键。然而,当前研究侧重单一生态系统服务,对长时间序列上碳酸盐岩风化碳汇如何影响不同(多对)生态系统服务的关系仍知之甚少。为此,以全球喀斯特出露面积最大的区域--西南地区为研究案例,基于2000-2020年长时序多源遥感与再分析数据,耦合热力学溶蚀模型和相关分析等多种方法揭示了碳酸盐岩风化碳汇对土壤保持、产水量与碳储量三种生态系统服务功能权衡协同关系的动态。结果显示,研究时段内西南喀斯特地区碳酸盐岩风化碳汇通量达7.04 t C km^-2 a^-1,并以年均40 kg C km^-2的速率增长。三项生态系统服务功能均有75%以上的区域呈现出显著改善趋势,其两两之间的关系以协同为主导,面积占比超过69%,超过一半(52.4%)的区域实现了三种服务的同步增强。生态系统服务间的协同强度随风化碳汇的增加而增强。研究结果强调关注喀斯特地质碳汇过程及对生态系统服务功能关系的影响,能够提供更精细化的信息以支撑区域生态恢复与碳中和目标决策成效。

摘要:全球变化背景下,西南山区石漠化演变过程发生深刻变化,亟需明确其演变格局及其主导影响因子。基于MODIS时序数据产品,融合随机森林算法和三维特征空间模型构建了西南山区石漠化最优遥感监测模型,继而利用地理探测器等分析并解释了2000-2023年西南山区石漠化演变格局及其主导影响因子。结论如下:(1) KNDVI、Albedo、BSI、RBI 是西南山区石漠化最优表征参量,基于KNDVI-Albedo-BSI特征空间模型对于监测石漠化具有最好的实用性,总体精度88.39%,Kappa系数为0.8522,尤其在轻度、中度及极度石漠化等级中具有高稳定性和识别能力;(2)2000-2023年,西南山区石漠化以轻度和中度为主,主要分布于贵州省中西部、四川省与重庆市交界地带、云南省西南及东南部等区域;(3)2000-2023年,西南山区石漠化呈现改善趋势,其中2000-2010年西南山区石漠化呈现改善趋势,2010-2023年,则呈现总体改善,局部恶化趋势;(4)2000-2023年石漠化主要驱动因子发生显著变化,由2000年的自然因子协同主导,转变为2010年的人类活动与自然要素耦合效应增强和2023年的降水跃居首要驱动因子。研究成果可为西南山区石漠化综合治理与修改提供数据和决策支撑。

摘要:城市化引起城乡格局变迁,往往会导致生态系统服务空间不公平分配,严重影响区域社会-生态可持续发展。然而,在此过程中城乡生态系统服务格局与所承载生态风险是否关联,以及如何基于两者关联实施生态安全分区及分层保护管控尚不明晰。以横跨多区域的长江经济带为例,选择典型土地-人口-经济城市化指标聚类识别城-郊-乡空间,采用生物物理模型对关键生态系统服务和生态风险指标进行定量评估,测度两者在城乡梯度的异质性关联关系,并实施城-郊-乡生态安全分区。结果表明:(1)2010-2022年,城乡过渡区面积增加比例最大,约77%,而乡村地区面积减少最多,约8%。(2)相比于乡村和自然用地,城市和城乡过渡区多数调节和支持服务值较低,但热浪和洪涝风险较高。十二年间,城市和城乡过渡区的休闲游憩、热岛缓解服务降低明显;而乡村和自然用地的土壤保持服务降低明显,且地质和洪涝风险显著增加。(3)在城市和城乡过渡区,气候调节、空气净化、热岛缓解、生境质量与生态风险相关性更强,而在乡村地区粮食生产、水质净化则与生态风险更相关。(4)对于安全分区,城市地区以生态改善修复区为主,面积占71%;城乡过渡区以生态敏感保育区和生态改善修复区为主,分别占52%和30%;乡村地区以生态敏感保育区为主,占比超62%;自然用地则以生态涵养保育区和生态敏感保育区为主,分别占44%和10%。研究结果可为长江经济带类似大尺度城市化高度空间异质性区域的城乡生态系统服务分区治理与生态风险精准管控提供科学依据。

摘要:湿地生态系统服务功能是国际湿地城市发挥重要价值的关键所在。目前有关国际湿地城市创建前后湿地生态评估的研究多聚焦于类型、面积的变化,而对其生态系统服务功能的时空演变及政策驱动关注相对较少。为此,以"类型-功能-政策"为研究框架,以城市湿地精细化分类结果(10m空间分辨率,13种湿地类型)为基础,在识别和量化湿地类型和面积变化的基础上,进一步借助InVEST模型评估海口国际湿地城市创建前后(2016年、2022年)湿地生态系统服务功能的变化,并探究变化区的湿地类型变化及政策影响,以期为国际湿地城市的湿地保护和管理提供科学支撑。结果表明:(1)海口国际湿地城市创建前后湿地总面积保持相对稳定,但沼泽湿地面积明显增加,约12.6%,养殖池湿地面积明显下降,约36.67%;(2)海口市湿地生态系统服务功能整体呈现湿地碳储量(增长约5.13%)与水质净化功能(氮、磷含量分别减少约3%、3.55%)明显提升,洪水调蓄(减少约1.47%)及水源涵养功能(减少约2.12%)出现轻微下降;(3)海口市生态系统服务功能的空间变化特征呈现稳定为主,碳储量及水源涵养功能的变化突出,变化区面积依次为57.7km²、50.32km²,变化区内湿地类型变化主要为养殖池向滨海沼泽的转换及林地与沼泽的相互转换,其中美兰区北部、琼山区南部为区域内湿地生态系统服务功能变化特征的典型区域。鉴于此,未来城市湿地的保护与管理不仅需要关注面积、类型的变化,更应重视其生态系统服务功能的动态,以实现湿地价值的最大化挖掘。

摘要:湿地是陆地生态系统碳循环的重要部分,开展典型湿地保护区不同土地利用类型植物生物量与土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)变化特征研究,可深化湿地碳循环认知,助力"双碳"目标实现,对陆地生态系统碳管理有重要理论与实践意义。以河南丹江湿地国家级自然保护区(实验区)为对象,系统分析林地、草地与沼泽地的植被组成、生物量分配特征(地上、凋落物和地下)、土壤剖面发育特征及有机碳分布规律与驱动因素。结果显示:(1)生物量分配特征方面,植物生物量呈现沼泽地>草地>林地(仅林下部分)的梯度格局;植物生物量分配模式呈现显著生境异质性,沼泽地地下生物量占比最大(55%),源于芦苇发达的根状茎;草地地上生物量占比最大(51%),与优势物种狗牙根向茎叶器官优先分配资源的先锋策略相关;林下凋落物生物量占比最大(46%),由乔木凋落物持续输入与分解缓慢共同导致。(2)土壤剖面发育特征方面,土壤剖面发育受植被、地形及水文条件共同调控,人工林地土层厚度最深(70-80 cm),得益于人为改良和乔木根系作用;沼泽地土层深度可达40 cm,其泥炭层与潜育层(蓝灰色)发育与季节性淹水相关;草地土层浅薄(约30 cm)主要受侵蚀及沙石堆积影响。(3) SOC分布特征方面,SOC含量随土层加深而递减,且样地间SOC含量与密度表现为沼泽地>林地>草地;0-10 cm表层SOC含量最高但样地间变化范围较大,深层SOC分布趋于均质。(4) SOC变化驱动因素方面,草地地下生物量与表层SOC显著正相关(P < 0.05),草地浅层根系快速周转是碳输入的主要驱动因素;土壤容重与SOC呈负相关,而含水率与SOC正相关,揭示了水分条件对碳积累的促进作用。研究将湿地保护区植物生物量分配特征与土壤剖面发育及SOC含量结合,探究湿地碳循环的内在机制,填补该区域在土壤发育与碳含量变化研究方面的空白,为湿地碳汇管理提供了科学依据。

摘要:探究丹顶鹤迁徙路线上的湿地景观格局演化模式及驱动因素,有利于构建促进物种迁徙的生态廊道、科学制定湿地修复策略、维护湿地生态系统稳定。以丹顶鹤迁徙路线上的湿地为对象,获取1990-2020年共七期土地利用/覆被数据,基于改进过后的景观格局状态与演化识别模型(SEDM)研究湿地格局演化模式的时空分布特征,并利用地理探测器分析其驱动因素。结果表明:(1)1990-2015年间湿地面积减少了7994km²,湿地萎缩严重,大量湿地转化为耕地、人工表面。2015-2020年湿地面积增加,而转入湿地的主要类型为耕地、水域和林地。(2)湿地景观格局的演化具有明显的阶段性特征,1990-2000年间湿地格局演化以破碎类型为主,收缩与减少模式占主导;2000-2015年湿地面积减少趋势放缓,发生演化的格网数量显著减少,湿地格局演化模式由减少模式向新增模式过渡;2015-2020年湿地景观格局演化以扩张类型为主,增加与新增演化模式为主导,湿地得到有效恢复。(3)湿地格局演化频数较高的区域集中在东北松嫩平原、三江平原、黄河三角洲与盐城滨海地区,气温、降水和耕地对湿地格局演化影响最为显著。其中在东北地区的松嫩和三江平原湿地格局演化频繁主要受气候变化、耕地扩张影响,而黄河三角洲和盐城湿地格局演化主要受人类活动的影响。总体来看,气候变化虽然是湿地格局演化的关键因素,但湿地格局演化从破碎转向扩张模式,主要是受人为因素的驱动。

摘要:掌握海洋生态系统资产的时空变化对于了解自然资源资产化管理及评价其对人类的贡献至关重要。作为海洋生态系统资产的空间位置及质量状况的重要信息来源,海洋生态系统资产实物量核算不仅是海洋生态系统全过程核算的前提,还为后续开展海洋生态产品总值核算提供重要的数据支撑。通过海洋生态系统的实物量核算方法,分析了核算区海洋生态系统范围和海洋生态系统状况在15年间的变化情况。核算结果反映了核算区在开展海洋生态修复实践和综合管理方面取得一定的成效。从基础数据、转化应用和体制机制等3个方面指出了开展海洋生态系统资产实物量核算存在的瓶颈,并提出一些建议:(1)加强基础数据的支撑作用,固定数据统计口径,定期对海洋生态系统资产的实物量开展常态化核算;(2)建立数据核算平台,有效衔接海洋生态系统资产的核算账户与国民经济核算账户,为后续科学合理分配海洋生态补偿资金提供支撑;(3)加快完善海洋生态系统资产核算的相关体制机制,为后续开展海洋生态补偿和市场化交易等方面提供制度保障。

摘要:互花米草作为我国滨海湿地典型入侵物种,其快速扩张机制与生态效应已成为潮滩生态安全研究的重要议题。采用高分辨率无人机遥感构建2013-2022年多时相数据集,构建面向复杂潮间带环境的U-Net-ResNet34深度学习模型,通过残差连接优化特征提取,显著提升红树林、互花米草易混淆地物的分类精度。在已有景观格局指数基础上,通过相关性分析,对强相关性指数分组,进行主成分分析,创新性构建面积扩张因子(SEM)和聚集-边缘权衡因子(AETI),耦合景观扩张模式与标准差椭圆模型,系统揭示其空间扩散特征。结果表明:(1)改进的U-Net-ResNet34模型平均总体分类精度达96.73%,Kappa系数为0.97,有效解决红树林-互花米草光谱混淆难题;(2)景观动态呈现"扩散-定殖-竞争"三阶段特征。扩散期斑块密度年增幅达42.3%,定殖期SEM年均增速18.7%,竞争期AETI指数减弱64.2%;(3)扩张模式由初期飞地型(62.5%)向成熟期填充型(95.03%)转变;(4)空间质心南1.01km,主轴方位角偏转30.43°,方向性显著增强。研究揭示了互花米草通过克隆繁殖快速占据空间并形成连片优势群落的生态机制,为潮滩入侵物种早期预警与精准防控提供了高精度的空间决策依据。

摘要:为实现海洋资源合理配置与环境保护协调发展,海洋功能区划将近岸海域划分成为不同功能区域,各功能区承受人类活动压力类型不同,科学评估不同功能区生态质量差异对于海洋空间资源可持续利用至关重要。于2020-2022年对鸭绿江口邻近海域的港口区、海洋保护区、捕捞区和航道区的底栖动物群落开展调查,并基于底栖动物的分类和功能性状构建了底栖完整性指数(Benthic Index of Biotic Integrity; B-IBI)评价指标。共采集大型底栖动物139种,其中环节动物63种、节肢动物39种、软体动物22种、棘皮动物6种、脊索动物3种,其他类群6种。不同海洋功能区的底栖动物的分类和功能性状呈现差异,港口区主要呈现耐污类群落特征,如更高比例的多毛类、二阶机会种、小型种、食沉积物者、管栖者等,然而海洋保护区、捕捞区和航道区主要呈现清洁类群落特征,如高比例的软体动物、中小型种、食浮游生物者、自由生活者以及游泳者等。基于底栖动物的分类和功能性状选择了41个候选指标,并通过分布范围、判别能力、冗余分析筛选出6个核心指标用于构建B-IBI评估体系。评估结果表明,鸭绿江口邻近海域的整体生态质量良好且呈现从港口区向其他海洋功能区升高的趋势,除港口区生态质量"较差"外,海洋保护区、捕捞区和航道区的生态质量均为"良好",这表明港口区可能受到陆源污染、港口营运等人类活动的影响。相关性分析表明,B-IBI与NO₃^--N, NH₄⁺-N, PO₄^3--P、Hg等污染因子呈显著负相关,暗示其可以反映周边入海河流和养殖排污对鸭绿江口生态质量的影响,证明了B-IBI用于评估鸭绿江口不同海洋功能区生态质量的有效性,可以反映污染物对海洋生态系统结构和功能的影响,为海洋功能区划评估提供依据。

摘要:云贵高原作为中国西南岩溶区的核心组成部分,碳酸盐岩出露广泛分布,其既是中国西南生态安全屏障区,也是生态环境脆弱区、少数民族聚居区。高原湖泊流域是云贵高原开发利用最密集的地区,是受人为干扰最强烈的生态交错带,其生境质量的动态演变过程直接影响着江河的水源涵养、水资源调配及水生态安全,更对地方经济社会发展、农业生产建设产生深远影响。本研究以滇东南普者黑流域为研究对象,在In VEST模型评估生境质量(Habitat Quality, HQ)基础上,纳入遥感生态指数模型(Remote Sensing based Ecological Index, RSEI)评价区域生态质量,以优化生境质量评估的数据支持,全面展示滇东南岩溶湖泊流域生境质量的动态演变特征、未来趋势发展。结果表明:(1) RSEI流域均值整体变化分为下降、波动、上升3个阶段,1990-2020年间整体下降0.136,年均减少率0.59%,生态条件变差等级下降以生态等级-1级、-2级为主(48.90%、24.80%)。(2)生境质量流域均值整体变化表现为先减后增再减的变化趋势,1985-2020年间整体稳定于0.36-0.39之间,以生态等级2级为主(0.20 < HQ≤0.40),面积位于200.000-220.000 km²之间,占比60.00%-65.00%。(3)纳入RSEI数据支持,生境质量流域均值与RSEI整体变化呈相同趋势,1990-2020年间整体下降0.132,年均减少率0.73%,主要表现为从1990年的生态等级3-4级(32.78%、62.86%)下降到2020年的生态等级2-3级(16.61%、81.65%)。通过优化调整、对比分析、预测模拟滇东南岩溶湖泊流域生境质量,其区域生态整体呈现下降趋势,其中主要不同在于整体演变趋势、极值分布、均值变化以及生态等级。不同评估模型耦合使评价结论更具科学性、说服力,可为岩溶湖泊生态系统的保护与预警提供科学依据,据此提出相应的发展建议是滇东南普者黑流域生态保护必不可少的环节。

摘要:为探究三峡库区消落带周期性涨落对土壤微生物群落结构的影响,以库区近坝段龙潭坪和兰陵溪消落带为对象,分别于春、夏、秋采集160m以下、160-170m以及170m以上三个高程区间表层土样,并运用磷脂脂肪酸(PLFAs)分析微生物群落结构。结果表明,消落带微生物群落以细菌为优势种,占比73.5%,各类群分布受海拔和季节显著影响。微生物生物量与细菌丰度随海拔升高呈现"单峰"分布格局,中等水淹程度下的160-170m高程区间微生物生物量最高,并分别高于160m以下和170m以上区间24.5%和22.5%,160-170m高程区间的细菌丰度则分别高于其他两个区间8.7%和3.2%。季节上,微生物生物量和细菌丰度随时间变化也呈现"单峰"格局,并在夏季达到最高,真菌和放线菌丰度秋季最高。双因素分析结果显示,季节对微生物群落的影响比海拔更为显著,在每个地区对微生物类群均有影响,季节和海拔对真菌具有显著的交互作用。真菌更能适应于pH较高的龙潭坪地区,放线菌丰度在不同地区和不同高程没有差异。通过冗余分析(RDA)发现,两个主成分轴对微生物群落解释量为42.85%,影响微生物群落结构的环境因子主要有土壤有机碳(SOC,33.8%)、总氮(TN,1.1%)、pH(8.2%),SOC和pH是微生物群落结构的关键驱动因子,其中,pH主导了龙潭坪微生物群落变化,SOC主导了pH较低的兰陵溪微生物群落变化。微生物生物量与细菌丰度之间存在正相关关系,且均与环境因子SOC、TN、pH正相关,真菌丰度分别与细菌和放线菌存在负相关关系。揭示了消落带水位及季节变化对微生物群落的影响规律,为三峡库区消落带的生态保护与修复提供重要的理论依据。

摘要:在全球高原生态系统持续受到气候变化与人类干扰影响的背景下,高海拔地区兽类多样性及其空间格局尚缺乏系统研究。作为南亚与青藏高原的重要生态过渡带,陈塘沟的物种组成、相对丰度及其沿海拔和生境梯度的变化规律仍不明确。旨在系统揭示该区域兽类多样性的空间格局,识别关键生境,并为高原生物多样性保护提供科学依据。研究于2023年7月至2024年11月在珠峰国家级自然保护区陈塘沟区域(46.14 km²)布设116台红外相机(间距≥500 m),覆盖不同海拔和生境类型,优先选择动物痕迹密集处,结合水源分布、植被状况及历史监测资料确定布设点位,共获取2515个相机工作日的数据,系统揭示了区域内兽类丰富度分布格局与生态功能结构。共记录19种兽类,其中食肉目物种数最多(12种),偶蹄目独立有效记录最多(510次),体现捕食者与草食动物的功能互补。共记录5种国家一级(喜马拉雅麝Moschus leucogaster、喜马拉雅斑羚Naemorhedus goral、雪豹Panthera uncia、金钱豹Panthera pardus和金猫 Pardofelis temminckii)和10种国家二级保护野生动物(岩羊Pseudois nayaur、小熊猫Ailurus fulgens、猞猁Lynx lynx、云猫Pardofelis marmorata、豹猫Prionailurus bengalensis、熊猴Macaca assamensis、狼Vulpes vulpes、赤狐Martes flavigula、黄喉貂Canis lupus、石貂Martes foina),占调查兽类总种数的78%,凸显该区域在珍稀濒危物种保护中的枢纽地位。物种丰富度沿海拔梯度呈中峰格局,显示中低海拔生境在支持多样性方面的重要性。5种生境(阔叶林、针叶林、针阔混交林、灌丛和草甸)的兽类物种丰富度存在显著差异,其中草甸和灌丛的物种数最高。填补了该区域长期缺乏系统监测的空白,并可为高原生态保护提供科学依据,建议未来结合多源数据(如遥感、环境与人为干扰信息等)与功能多样性指标,从多维度揭示高原兽类群落的生态功能格局与环境响应机制,从而为区域生态保护与管理提供更科学的依据。

摘要:国家与地方重点保护野生动植物及其栖息地是生物多样性保护的重要内容。为获取以提升重点保护物种保护率为目标的规划单元组合, 构建了一套基于物种组成互补性排序与概率抽样原理的优先保护区判识算法。并在优先保护区筛选过程中, 融合物种保护重要级加权处理与栖息地面积保护目标设定, 强调了对高保护重要级物种与局限分布物种的栖息地保护。以北京怀柔区为案例区, 针对该区域内222种国家/北京市重点保护野生动植物, 运用上述算法识别了重点保护物种保护率分别达到80%、95%和100%的优先保护区。这些优先保护区的面积占怀柔区全区面积的比例分别为5.92%、9.10%和10.83%。通过优先保护区与生态保护红线范围的叠加分析, 发现怀柔区重点保护物种保护空缺主要分布在雁栖湖与怀柔水库周边区域, 以及怀九河上游地带。与基于热点区域的优先保护区识别方法相比, 本文方法选取的区域更具代表性和成本效益优势, 能有效支撑提升重点保护物种保护率的目标。但本文方法识别的优先保护单元具有离散的空间分布格局, 这体现了不同物种在空间分布上的差异性。鉴于此, 优先保护单元上的就地保护应同区域生态空间保护紧密结合, 在加强重点保护物种关键分布区管护的同时, 进一步减缓区域人类活动带来的干扰与保护压力。

摘要:全球变暖显著影响了生态系统的稳定性和其应对环境干扰的能力。采用基于临界慢化(Critical Slowing Down)理论的方法,以长时序月度净初级生产力(NPP)作为生态系统状态的表征变量,通过计算各植被类型生态系统状态的时间自相关(滞后1个月)来量化抵抗力,研究2001-2021年京津冀地区生态系统抵抗力变化,并结合抵抗力突变点,确定生态系统在不同温度条件下维持稳定的降水量阈值。结果表明:(1)2001-2021年京津冀地区不同植被类型生态系统的抵抗力由大到小依次为:落叶阔叶林、落叶针叶林、常绿针叶林、灌木、混交林、草地;(2)约96.1%的林草区域NPP呈现增长趋势,但约有73.4%的区域表现出抵抗力下降的趋势;抵抗力在2014年到2021年间出现了较多的突变,并在2019年3月至6月出现最大峰值,突变发生的区域集中在北京西南部、保定北部、张家口南部的交界地带,其中抵抗力突增的主要是落叶阔叶林,而突降的主要是混交林;(3)结合所检测到的抵抗力突降点,确定了在不同温度下落叶阔叶林、常绿针叶林、混交林、草地生态系统维持稳定的月降水量阈值,以京津冀地区旱季月均温度14.1℃为例,常绿针叶林需要32.0mm月降水量以阻止生态系统的消极转变,落叶阔叶林需要24.0mm,混交林需要16.1mm,草地需要27.9mm。

摘要:耕地保护是保障耕地生态安全,改善耕地生态福利绩效,提升农民民生福祉的重要基础。基于2010-2022年西南地区云、贵、川、渝4省市49个研究单元,采用包含非期望产出的超效率SBM模型、空间滞后模型和门槛效应模型等,评估了研究区耕地的生态安全、生态福利绩效水平,以及耕地生态安全对生态福利绩效的影响、关键影响因素临界阈值。结果表明:1)2010-2022年研究区耕地生态安全和生态福利绩效水平整体呈上升趋势,空间格局均呈"北高南低"的特征,高值区集中在四川盆地,低值区则集中在云南南部,空间异质性显著,但趋于弱化,呈均衡化发展趋势。2)耕地生态安全对生态福利绩效具有显著的正向作用,耕地生态安全通过自然价值溢出和经验技术溢出影响耕地生态福利绩效,表现出明显的正向邻近空间溢出效应。3)耕地生态安全对生态福利绩效的影响在耕地经营规模、作物种植结构上存在明显门槛临界阈值,阈值超过0.516 hm²/人、48.901%时,正向作用显著增强。未来耕地保护应着重因地制宜推进适度规模经营,调整作物种植结构,加强区域合作,保障耕地生态安全,促进耕地生态福利绩效持续提升。

摘要:生态安全格局在维持地区生态稳定中发挥着不可替代的作用,科学划定其范围并进行有效管理是生态恢复的关键环节,这对于实现地区的可持续发展具有重要意义。以黄河流域陕北段典型区域毛乌素沙地为研究对象,融合生态系统服务功能评估、地下水脆弱性评价和热点分析提取关键生态源地,引入夜间灯光指数对基础阻力面进行优化,使其能更准确地反映人类活动对生态过程的影响。基于电路理论识别研究区内重要的生态廊道和生态节点,为构建区域生态安全格局奠定了坚实基础,并联合周边城市生态发展政策,提出有针对性的生态治理策略。结果表明:(1)2005、2010、2015与2020四个时期,毛乌素沙地共识别出89个生态源地,平均面积为2081km²,占研究区总面积的5.27%,为生物提供了高质量的栖息环境和多样化的生态系统服务,同时较低的地下水脆弱性增强了该区域的生态稳定性;提取生态廊道共181条,平均长度12.64km,其中重要生态廊道为101条;确定生态夹点共1872个,生态障碍区共19746km²,是生态恢复的优先区域。(2)对识别出的生态源地和生态要素实施整体规划,并根据自然保护区分布与土地利用现状,制定了一套生态恢复策略,包括四个核心组成部分:划定生态保护红线,明确生态安全底线;加强关键生态节点的保护与恢复,提升生态安全格局的稳定性;实施分区分类生态修复措施,针对性的解决具体生态问题;促进区域协同治理,形成生态保护合力。系统构建了毛乌素沙地四个时期的生态安全格局,并提出了区域化的治理策略,有望为推动黄河流域高质量发展、提升荒漠化地区生态安全提供参考。

摘要:碳氧平衡估算可以从源头量化自然生态系统与人类活动的平衡状态,对实现"双碳"目标,助推高质量发展具有积极的现实意义。基于碳氧平衡法、重心模型、ESDA等方法,分析了1990-2020年全国碳氧平衡的时空演变,并预测了2030年碳氧平衡目标下生态用地需求。通过全国省域尺度固碳释氧量及碳氧平衡的时空演变情况分析可知(1)时间上全国固碳释氧量总体小幅下降(约2.32%),空间上区域差异显著,西部高于东部,其中长三角地区的上海市下降最为显著,其固碳释氧量下降幅度高达34%。(2)在区域碳氧平衡方面,东部地区(尤其京津冀、长三角)碳氧失衡严重,碳氧平衡系数远高于西部,氧平衡问题更严峻。上海增幅最为突出,30年间碳氧平衡系数分别增长210.20%和247.84%。(3)碳氧平衡系数重心的迁移方向在时空上具有一致性,持续向西南迁移。空间上呈现东部/中部高高集聚、西部/西南低低集聚的特征。(4)实现2030年碳氧平衡,京津冀、长三角等区域需显著增加差异性生态用地,且氧平衡需求更大;上海等地区仅靠增地已难实现平衡(需增地超500%-1200%),亟需经济转型减排。研究结论:目前我国碳氧失衡问题严峻,西南地区对中国碳氧平衡状态的影响逐渐增大,未来需要考虑不同目标下的生态用地布局。可为我国的碳氧平衡目标实现提供相关的科学参考。

摘要:为揭示不同旅游干扰对自然保护区游步道草本植物群落生态位及种间联结的影响。以浙江天目山国家级自然保护区为研究对象,依据游客量(100%:高;30%:低)和游步道距离(0-10m;10-20m)划分干扰强度,实地调查19个样地38个样方(即不同干扰区),分析各干扰区草本植物群落组成及物种多样性特征、草本优势种的生态位和种间联结性特征。结果表明:天目山游步道草本植物群落中共有89种草本植物,隶属于38科65属。游客量对草本植物株高、游步道距离对草本植物盖度产生显著影响(P＜0.05),各干扰区间的草本植物物种多样性均无显著差异(P＞0.05)。樱叶乌蔹莓(Cayratia albifolia)和麦冬(Ophiopogon japonicus)分别在游客量高和游客量低的样方中具有较大的重要值和生态位宽度。不同干扰区中优势种间的生态位重叠度均值(0.20-0.36)均较小,各干扰区中优势种间的总体关系均表现为负相关(VR＜1.00),χ²检验和Spearman秩相关检验结果一致,多数优势种对的种间关联性较弱,生态位分布较独立。重要值与生态位宽度显著正相关(P＜0.001),生态位重叠值与Spearman秩相关系数显著正相关(P＜0.001)。因此,建议在生态管理时应针对性地保护关键优势种,优先采用非工程性措施(如游客引导、设置缓冲区),维持适度的生境异质性,并重点预防旅游干扰强度加剧对物种个体及群落结构的潜在负面影响。

摘要:海岛旅游地生态系统面临风险日益加剧的背景下,开展海岛旅游地生态安全研究具有重要意义。为了克服传统旅游生态安全评价方法在处理权重波动性和评价过程不确定性的局限,综合运用变权理论与灰色云模型,引入承载力-支持力-吸引力-延续力-发展力(CSAED)模型,构建海岛旅游地生态安全评价指标体系,以舟山群岛为例开展实证研究。结果表明:(1)2008-2022年,舟山群岛旅游生态安全指数总体呈波动上升趋势,从2008年的50.793提升至2022年的83.152,由"风险等级"演化至"安全等级";(2)各子系统表现差异显著,支持力与承载力子系统安全指数持续提升,延续力与发展力呈现"先提升-后回落"的波动特征,而吸引力子系统则出现安全等级的下降趋势;(3)变权理论与灰色云模型的融合,能够提高对海岛旅游地生态安全的诊断敏感度与评价结果的可靠性。不仅拓展了旅游生态安全评价方法论体系,还可为舟山群岛旅游生态环境治理政策制定提供理论参考与决策依据。

摘要:土壤有机碳(SOC)是陆地生态系统中最重要的碳库之一。在亚热带季风气候区,SOC的变化对碳循环具有重要影响。以江西省为研究区,根据SOC含量的影响因素和数据可获得性,选取37个特征变量,分别构建1987年和2011年0-100 cm土壤有机碳密度(SOCD)的空间外推模型,实现SOCD分布制图,分析土壤有机碳储量(TSOC)和土壤碳汇速率的特征。得出以下主要结论:(1)统计分析土壤样本检测的SOC含量表明,1987年至2011年间,江西省SOCD的均值从3.70 kg C/m²增至12.52 kg C/m²。其中,森林SOCD均值从4.37 kg C/m²增至13.99 kg C/m²,农田SOCD均值从2.92 kg C/m²增至5.94 kg C/m²;(2)随机森林(RF)模型在模拟2011年SOCD的空间分布中表现良好(R²=0.73,RMSE=6.22 kg C/m²),受特征数据可获得性的影响,1987年SOCD的模拟精度较低;(3)根据空间外推结果,1987年至2011年间江西省土壤表现出巨大的碳汇潜力,平均SOCD从3.62 kg C/m²增至11.57 kg C/m²,其中:森林的平均SOCD从4.13 kg C/m²增至14.01 kg C/m²,农田的平均SOCD从2.89 kg C/m²增至7.43 kg C/m²,草地的平均SOCD从2.98 kg C/m²增至8.83 kg C/m²。此外,TSOC从0.605 Pg C增至1.932 Pg C,碳汇速率依次为:森林>草地>农田。

摘要:云南沙棘(Hippophae rhamnoides subsp. yunnanensisRousi)是藏东南地区重要的生态经济树种,但其林下少见实生苗分布。为探究云南沙棘林下不同分解程度凋落物浸提液对其种子萌发的影响,测定了7个质量浓度梯度(0、2、5、10、25、50 g/L和100 g/L)的未分解凋落物、半分解凋落物和全分解凋落物浸提液处理种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、发芽速率系数、发芽启动时间以及幼苗鲜重、胚根长度等指标,并评价了不同处理的化感综合效应指数。结果表明:(1)高浓度的未分解(10-100 g/L)、半分解(5-100 g/L)和全分解(50-100 g/L)凋落物浸提液处理会延迟种子萌发启动时间0.67-4.67 d,而5-10 g/L浓度范围的全分解凋落物浸提液会使种子萌发启动时间提前0.67-1.00 d。(2)3种凋落物浸提液对种子发芽势、发芽指数和发芽速率系数的影响均表现为随浸提液浓度升高而抑制作用增强,但对活力指数、幼苗鲜重和胚根长度的影响则表现为"低促高抑";发芽率在未分解和半分解凋落物浸提液处理下表现为随浸提液浓度升高而抑制作用增强,在全分解凋落物浸提液处理下则表现为"低促高抑"。(3)未分解、半分解和全分解凋落物不同浓度浸提液的化感综合效应指数分别介于-2.01-0.04、-6.39-0.00和-0.72-0.01之间,表明半分解凋落物对种子萌发的化感抑制作用最强,其次为未分解凋落物和全分解凋落物。云南沙棘林下积累过多的凋落物所释放的化感物质抑制了种子萌发,不利于其种群更新。这可为云南沙棘天然林更新和人工林可持续经营提供参考。

摘要:为揭示不同品种梨根系土壤资源获取策略,以新疆密植模式成龄库尔勒香梨、新梨7号、玉露香梨为对象,测定12年生梨园行间距树干30-210 cm距离、0-100 cm深剖面细根形态和土壤理化空间性状。结果表明:(1)库尔勒香梨根长、根表面积和根体积密度最高,其细根根长密度分别是玉露香梨、新梨7号1.53、2.23倍;比根长、比根表面积均表现为:新梨7号>库尔勒香梨>玉露香梨,根组织密度则相反。库尔勒香梨根系集中分布20-80 cm深度土层,根长占比81.04%,随土壤深度增加根系密集区向水平方向持续扩张;新梨7号根系集中分布在0-60 cm深度土层,根长占比78.34%,水平方向根系分布较均匀;玉露香梨根系分布范围广,无密集区域,80-100 cm深层土壤根长密度显著高于其他品种。(2)密植梨园土壤养分表现上高下低,0-40 cm深度土壤有机质含量较高,速效养分整体由含量最高区域向两侧和深层土壤递减;土壤容重随土层深度增加先升高后下降,在20-60 cm深度土层最高,孔隙度、饱和含水量、田间持水量则相反。密植梨园根系优先利用近树干处土壤水分,漫灌后15天,距主干50 cm、100 cm、150 cm、200 cm处土壤含水量分别下降6.53%、5.06%、1.71%、3.05%。(3)库尔勒香梨、玉露香梨细根根长密度与土壤有机质和速效养分含量均为负相关关系,与土壤含水量为显著正相关关系,表明土壤水分对库尔勒香梨、玉露香梨根系分布影响较大;新梨7号细根根长密度与土层深度呈显著负相关关系,与土壤碱解氮呈显著正相关关系,表现养分的趋向性。综上,密植模式下3个梨品种资源获取策略不同,并表现为细根形态和分布差异。库尔勒香梨具有高根系密度,细根随深度增加向水平方向扩张以提高资源获取效率。新梨7号偏向"获取"策略,根系在土壤养分富集区分布,表现出觅食特征。玉露香梨偏向"保守"策略,占据更大土壤空间,增加深层土壤根系占比,增强对深层水分利用能力。

摘要:测量两组根序(1-3 级根和 4-5 级根)的 7 个功能性状,分析其在不同石砾含量梯度下的变化,以探讨观赏树种在石质山地环境中,细根性状的变异及其适应策略。结果表明:(1)随着石砾含量的增加,1-3级根的比根表面积(SRA)和比根长(SRL)随石砾含量增加显著减少,而根直径(RD)、根组织密度(RTD)和根碳含量(RCC)显著增加。4-5级根序则相反,即随石砾含量增加4-5级根的资源吸收能力增强;(2)不同根序在石砾含量梯度上表现为两个维度:PC1(占总变异的49.04%)由"协作"梯度(与RD和SRA相关)解释;PC2(占总变异的18.08%)代表了一个资源获取梯度,与RTD和根氮含量(RNC)相关,即获取-保守策略。1-3级根序主要与PC2有关,而4-5级根序在PC1上得分更高。(3)根系性状网络结构也随着石砾环境梯度也相应发生变化,土壤石砾越多性状之间的相关性和连接性越强,同时1-3级根序性状的网络结构比4-5级根序复杂;总体而言,不同根序承担的功能不同,1-3 级根倾向于"自己做"的资源获取策略,而 4-5 级根则更倾向于与菌根真菌合作的资源保守策略。在石质环境中根序发生功能转变,观赏树种利用低级根粗化而高级根细化的特殊根系性状可能更具有优势。这些发现有助于更好地理解植物在石质土壤中的生存策略和机制,并为树木在石质山地区域的持续生存提供了理论依据。

摘要:兰科植物(Orchidaceae)是被子植物中最大的科之一,约三分之一的物种通过欺骗机制而非传统互惠方式吸引授粉昆虫。兰花的挥发性物质高度多样,而传粉者会对特定花香气味表现出偏好。这些挥发性物质不仅构成了兰花与传粉者之间独特的化学通讯系统,也可能与其协同进化密切相关。通过对蕙兰、墨兰和风兰等3种国兰挥发性物质进行全二维高端色谱质谱测序和种间差异分析,结果发现3种国兰(蕙兰、墨兰和风兰)分别检测到3177、2838、3098种挥发性物质。其中,主要挥发性物质种类为烷烃类、醇类、酯类和酮类。感官风味特征分析结果表明,3种兰花主要为甜味、水果味和绿色植物味。3种国兰的共同香味物质为1241种,其中2-甲基丁醛为3种兰花的香味成分的主要贡献者,其次为乙酸丁酯、2-戊基呋喃、壬烯醛、丙烯酸丁酯、α-蒎烯、十一烷酮等。此外,3种兰花的差异物质分别为240种(蕙兰/风兰)、220种(蕙兰/墨兰)和171种(墨兰/风兰)。筛选了7种候选挥发物质,并通过昆虫触角电位反应(EAG)和行为趋向选择测试兰花花朵挥发性成分对中华蜜蜂吸引效应。结果表明,7种兰花主要挥发物质均能引起中华蜜蜂的触角电位反应,其中苯甲醛和2-甲基丁醛反应值最强,前者在低浓度下效果最佳,后者在高浓度下反应最显著。行为实验表明,除α-蒎烯在所有浓度下吸引效应显著高于苯甲醛(P < 0.05)外,其余物质在不同浓度下对蜜蜂吸引力差异不显著(P>0.05)。综上,3种兰花的挥发性成分表现出明显的多样性,部分关键成分可诱发蜜蜂电生理反应,初步揭示了兰科植物与传粉者间的化学互作机制,并为探讨植物-传粉者协同进化提供科学基础。

摘要:青檀(Pteroceltis tatarinowii)是我国特有的单属种珍稀孑遗植物,也是特有的纤维树种与钙质土壤植物群落中的先锋树种,具有重要的经济、文化与生态价值。目前,青檀正面临种群数量减少和种群衰退的问题,亟需开展保护性研究。以收集的12个省(市)的21个野生青檀种群共计210份种质为材料,采用简化基因组测序技术对其种群遗传多样性与遗传结构进行了分析,为青檀的遗传资源保护提供理论依据与实践指导。研究结果表明,青檀的物种遗传多样性水平较低,且种群内部存在近交现象(Ho=0.1992、He=0.2084、Pi=0.2142、Fis=0.0385),遗传分化水平大多为中等(Fst=0.1201),种群间存在基因交流(Nm=1.9002),推测以种子流为主,表现为西南三个种群(GXGL、GXLZ、GZGY)和安徽淮北(AHHB)、陕西华阴(SHXHY)、江西湖口(JXHK)种群向其它种群进行基因迁移,整体具有由南到北的基因流动现象,以西南种群为原始种群具有两条可能的种群迁移路径,进而推测西南地区为青檀的冰期避难所。种群遗传结构分析将21个青檀种群分为4个亚群:(1)北部和中西部地区亚群(NW)、(2)东部暖温带地区亚群(ER)、(3)长江中下游地区亚群(SR)、(4)西南地区亚群(SW)。同时检测出安徽淮北(AHHB)、湖北麻城(HBMC)、江西湖口(JXHK)、山东曲阜(SDQF)、陕西华阴(SHXHY)5个种群包含较多的特有SNP和单一的遗传背景,需设立单独的保护单元。

摘要:毛竹林作为我国亚热带地区重要的碳汇生态系统,但长期抛荒导致的林分退化不仅削弱其碳汇功能,还可能通过改变土壤微环境降低CH₄吸收能力并加剧N₂O排放。近年来,带状改造被广泛用于抛荒毛竹林生态修复,但其对土壤CH₄和N₂O通量的影响仍不明确。以浙江省安吉县抛荒毛竹林为研究对象,设置抛荒对照、集约经营、三种带状改造(轻度、中度和重度)及皆伐改造共6种处理,通过连续12个月的定位观测,结合静态箱-气相色谱法与土壤因子测定。结果表明:(1)抛荒对照的土壤CH₄年吸收量为(8.68±0.08) kg hm^-2 a^-1,N₂O年排放量为(1.46±0.02)kg hm^-2 a^-1;与抛荒对比,轻、中、重度改造使CH₄吸收量减少11.40%-32.37%(P < 0.05),N₂O排放量增加17.12%-47.26%(P < 0.05),且改造强度与温室气体通量变化呈显著正相关;(2)土壤CH₄吸收与温度、含水率、硝态氮和水溶性有机氮均呈极显著负相关(R²=0.41-0.58),而N₂O排放与温度、硝态氮、铵态氮及水溶性碳氮组分呈显著正相关(R²=0.49- 0.67);(3)轻度与中度改造在提升土壤肥力(硝态氮增加13%-18%、有机碳提高7%-12%)的同时,全球增温潜势(GWP)增幅最低(45.94%-80.70%),显著优于重度改造与皆伐(P < 0.05)。研究表明,轻、中度带状改造可实现抛荒竹林生态功能恢复与温室气体减排的协同优化,为亚热带竹林可持续经营提供科学依据。

摘要:长苞铁杉(Nothotsuga longibracteata)是中国特有的珍稀濒危植物,被列为国家Ⅱ级重点保护野生植物。而位于南山国家公园候选区黄桑国家级自然保护区源头山的长苞铁杉群又是全国百个最美古树群之一,保护意义重大。为揭示该长苞铁杉种群的生存潜力与濒危机制,实现科学有效保护目标,采用标准样地调查法,通过空间代替时间的研究策略,分析了该群落特征及种群年龄结构,编制了种群静态生命表和存活曲线,并进一步结合种群动态量化分析和时间序列模型,预测了种群未来发展趋势。研究表明:(1)长苞铁杉生境群落共有植物64种,被子植物占比最高(94.1%),长苞铁杉为乔木层的显著优势种;(2)该长苞铁杉群共有完整植株32株,种群的年龄结构整体表现为Ⅰ龄级个体比重小,其余龄级个体比重大,难以维持种群的更替,属于衰退型种群;(3)基于静态生命表所构建存活曲线符合Deevey-Ⅱ型特征,这反映出长苞铁杉种群具有相对稳定的死亡模式;(4)种群动态分析显示,V_pi和V'_pi指数均为正值,但V'_pi趋近于零,表明该种群在未来将维持缓慢的增长态势,但整体上抗外界干扰能力弱;(5)时间序列分析预测发现,尽管预测显示种群整体数量存在缓慢增长,但受Ⅰ龄级个体存活率低、自然更新受阻、年龄结构断层等因素,未来该种群整体仍呈现不同程度的衰退趋势,甚至濒危。基于以上结果,本文提出以就地保护为主,生境修复为辅的综合保护策略,以促进长苞铁杉种群的保护与恢复。

摘要:干旱荒漠草原区建植人工灌丛进行防沙治沙是中国西北较为常见的一种生态治理措施,但人工灌丛如何影响生态系统的植物-土壤-微生物互作以及驱动土壤呼吸的认识尚不明确。以宁夏盐池人工灌丛生态系统为研究对象,基于灌丛沃岛效应理论,沿灌丛根区水平梯度(灌丛下、灌草过渡区和行间草地)设计试验并开展取样与观测,利用方差分析、冗余分析和相关分析,研究人工灌丛入侵对植物-土壤-微生物互作的影响,解析土壤呼吸的微生物驱动机制。结果表明:(1)土壤养分和微生物量随土层深度增加而降低,0-50 cm土层平均总微生物生物量达13.8-29.2 nmol/g,细菌为优势种,其中革兰氏阳性细菌占比38.5%-39.6%,革兰氏阴性细菌占比26.5%-34.3%。(2)人工灌丛显著提高革兰氏阳性细菌/阴性细菌的比值,促使土壤细菌营养策略从行间草地的"寡营养型"向灌丛下的"富营养型"转变,并增强了有机碳可利用性。(3)在生长季和日内尺度上,土壤呼吸、土壤温度和含水量均呈"单峰型"变化曲线,其中土壤呼吸与含水量呈极显著正相关,与土壤温度相关性不显著。(4)人工灌丛建植显著改善了土壤微环境,土壤有机碳、含水量、β-葡萄糖苷酶对微生物群落贡献率最高,微生物量的增加有效促进了土壤呼吸。研究成果为深入理解人工灌丛生态系统的功能提供了理论依据和数据支撑。

摘要:新疆天山北坡是我国西北干旱区重要的农业生产基地,近年来受到气候变化和水肥管理措施影响强烈。该地区气候整体上呈现出"暖湿化"的特征,同时水肥管理措施不断优化,使得农田生态系统生产力发生明显变化。在此背景下,深入揭示气候变化与水肥管理措施对农田生态系统的耦合作用机制,并确定科学的水肥管理措施以适应气候变化给干旱区农田带来的影响,对保障区域粮食安全与发挥农业大国的优势具有重要意义。基于Biome-BGC MuSo模型,将天山北坡主要农作物生理生态参数、管理模块参数本地化,揭示1979-2018年天山北坡农田生态系统NPP的时空分布特征,量化气候变化与水肥管理措施对NPP的相对贡献,探究NPP对不同灌溉、施肥措施的响应。结果表明:(1)1979-2018年天山北坡农田生态系统NPP以2011年为分界点先增后减,多年平均值为0.409 kg C m^-2 a^-1。NPP高值区主要位于奇台县南部以及温泉县等,以玉米、小麦种植为主;低值区较为分散,在乌苏市北部、沙湾县、玛纳斯县等均有分布,以棉花种植为主。(2)气候变化和管理措施对天山北坡农田生态系统NPP的相对贡献率分别为38.75%、61.25%,并且科学的管理措施能够有效放大气候变化对NPP的正向作用、缓解气候变化的负面影响。(3)玉米、小麦、棉花NPP随灌溉量和施肥量的增加先上升后趋于不变,灌溉量475 mm和施肥量236 kg/hm²(基准量的1.3倍)构成水肥管理最优组合,超出此阈值农作物NPP增幅明显减弱。研究结果可为干旱区农田生态系统应对气候变化、维持区域可持续发展提供理论参考。

摘要:鄂尔多斯市是我国黄河"几"字湾攻坚战的主战场,也是筑牢北方干旱半干旱地区生态屏障的重要区域。植被动态变化是表征区域生态恢复质量的重要指标之一,而气候变化和人类活动对鄂尔多斯生长季植被覆盖时空动态的贡献程度尚不清楚。基于GEE平台MODIS卫星数据分析鄂尔多斯市2000-2020年生长季(6-9月份)归一化植被指数(NDVI)时空变化,利用Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall显著性检验、偏相关和残差分析法揭示气候变化和人类活动的响应。研究表明:(1)2000-2020年鄂尔多斯市生长季NDVI均值整体呈波动上升趋势,平均增速为0.005/a,2011-2020年植被改善更明显;生长季NDVI地域差异显著,表现出东部高于西部地区的特点。(2)降水和气温对生长季植被产生不同程度的影响。生长季累计降水与NDVI呈正相关区域面积占比高达98.08%,其中受降水显著影响的区域占47.08%(P < 0.05),表明降水是驱动生长季植被变化的主要气候因子。(3)基于残差趋势分析,发现近21年来人类活动对生长季植被整体上呈正向效应,正相关区域约占研究区的86.12%;2000-2020年气候变化和人类活动对生长季NDVI变化的贡献率分别为25.87%和73.66%,表明人类活动为植被变化的主控因素。(4)气候变化与人类活动对植被变化的贡献具有显著空间异质性,气候变化以中低贡献为主,高贡献区(>60%)分布偏西,约占总面积的6.30%;而人类活动以高贡献为主,贡献区(>60%)主要分布于东部地区,约占总面积的80.06%,表明鄂尔多斯生长季NDVI变化呈现"东人西气"的空间异质性格局。

摘要:生物入侵显著改变了土壤中功能微生物群落的组成,进而影响本土植物的养分吸收及其群落结构。热带珊瑚岛由于植物群落结构简单且存在养分限制,极易受到植物入侵的影响,进而影响功能微生物发挥作用。以我国热带珊瑚岛生态系统为研究对象,以未有植物定植的光裸地作为对照,并采集8种入侵的有害植物和2种本土植物的根际土壤,采用高通量测序的方法,探讨了植物入侵对珊瑚岛植物根际功能微生物(丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)和固氮菌(nifH))群落的影响及其驱动因素。研究结果表明:1)有害植物和本土植物在珊瑚岛的定植显著影响了功能微生物的α多样性。具体而言,AMF丰富度指数在乡土植物根际土壤显著高于入侵植物根际土壤和光裸地(P < 0.05),而Shannon-Wiener指数(Shannon-wiener index)呈现本土植物>光裸地(P < 0.05),但与有害植物根际无显著差异;nifH的丰富度指数和Shannon-Wiener指数呈现有害植物>对照≈本土植物(P < 0.05);8种入侵植物根际土壤之间的AMF和nifH的α多样性指数具有显著差异;2) AMF和nifH的β多样性在不同入侵植物物种之间具有显著差异,有害和本土植物定植显著改变了其β多样性(P < 0.05),并显著改变了AMF、nifH和AMF+nifH的共发生网络的子网络拓扑参数度和平均路径长度(P < 0.05),但对介数中心性无显著影响;3)冗余分析表明,AMF和固氮菌的物种多样性和群落结构主要受土壤有效氮、磷和植物叶片氮、磷含量的影响,而子网络拓扑参数则主要受叶片碳、土壤有机碳和铵态氮的驱动。综上所述,在热带珊瑚岛养分限制条件下,有害植物的快速入侵对功能微生物α多样性的影响在AMF和固氮菌群落具有相反趋势,但都显著改变了群落结构和共发生网络的子网络拓扑参数。本研究为热带珊瑚岛地上-地下群落的快速构建、土壤恢复及有害植物防控提供了重要的理论依据和实践参考。

摘要:生态稳定性概念的科学界定具有重要理论价值与实践指导意义。然而,受其内在复杂性的制约以及长期存在的术语混用,学界迄今未能就该概念的内涵达成共识。研究认为,生态稳定性概念可分为现象(恒常性)与机制(持久性)两个方面,前者包括状态同一性、数值同一性、类型同一性等多个层面,后者则可解构为抵抗力、耐受力与恢复力等多个维度。为合理、一致地界定这些概念,需构建统一的系统性范畴框架。现有框架基于动力系统理论,虽能有效界定恢复力和耐受力,但将环境简化为黑箱的处理方式,使其难以有效表达抵抗力机制的本质特征。生态单元在某种程度上是与其环境共演化的,这要求人们超出单一的"动力系统"的视角,将系统的对外调控功能也纳入考虑。基于这一理念,本研究通过区分间接环境和直接环境,将动力系统框架扩展为双重耦合框架:第一重是生态单元自身内部的相互作用;第二重则是生态单元对环境中介过程的调控作用。环境扰动被解析为三类作用模态:通过中介过程起效的外部间接扰动、作用于系统参数的表面扰动,以及直接影响系统状态的穿透式扰动。相应的维稳机制分别为抵抗力(对外部中介过程的调控)、耐受力(对直接环境胁迫的容忍)和恢复力(对状态偏离的修复)。这一框架可深化对生态稳定性概念的理解,也为"复杂性-稳定性"论题提供了新的思路。而要彻底揭示生态稳定性的复杂内涵,仍有待于发展新的框架以进一步界定可塑性、适应性、再生-发育等其他机制。

摘要:城市绿地暴露是应对快节奏、高压力等城市生活方式及人居环境问题等潜在健康风险的一种基于自然的解决方案。以规划设计为抓手,将健康融入城市绿地建设与管理全过程,是实现城市和社区可持续发展目标(SDG11)的重要途径。科学认知规划设计对绿地暴露健康效应的作用成为健康中国城市绿地高质量发展与管理的基础。基于规划设计视角,运用文献计量与荟萃分析方法,系统综述了城市绿地暴露研究的空间尺度、类型特征、度量方式及其与健康效益间的关联路径,构建了"规划设计-暴露特征-健康效益"的城市绿地暴露健康效应分析框架,并以NDVI为核心暴露指标探究绿地暴露剂量与健康结局的响应特征。研究结果表明:1)规划与设计层面上城市绿地暴露特征存在差异,规划层面关注整体绿地布局,包括可用性、可达性和可视性等,多以客观度量为主;设计层面更侧重绿地内部要素及其配置布局,多依赖居民主观感知和使用行为测度。2)绿地暴露健康效应路径存在差异,规划层面城市绿地数量、质量及布局等特征会影响人居生态环境质量与居民的绿地使用行为,直接或间接地与潜在健康结局关联,而设计层面城市绿地内部自然要素(树木、草地、水体等)和活动设施(广场、座椅、运动场所等)配置特征与居民压力缓解、使用行为促进等显性健康效益关联;以上关联关系受社会、经济、生态环境背景等因素的调节。3)基于NDVI的绿地暴露健康效应存在一定的剂量-反应关系和距离阈值特征。在身体健康方面,100m范围内绿地暴露健康效应最强(OR=0.72),500m和1000m范围内绿地暴露健康效应量先降后升,但在100-500m之间绿地暴露健康效应量并不明显。对心理健康而言,300m范围内绿地暴露的健康效应最强(OR=0.87),随距离增加效应量逐渐减小,在1000m时趋近于无效(OR=1.08)。绿地暴露的心理健康效应距离范围(500m)小于身体健康(1000m)。未来面向健康城市绿地建设实践,需更精确的匹配城市绿地规划与设计层面上绿地暴露特征、空间尺度及其特定的健康效应研究,以实施更有效的基于自然解决方案的公共卫生干预策略。

摘要:生态网络构建是区域生物多样性保护的重要策略,其技术特点在于能够整合物种迁徙扩散的生态过程,同时评估人类活动对生态系统的影响,其研究进展与方法创新对完善生物保护具有重要理论与实践意义。基于CNKI和Web of Science核心合集数据库,检索并筛选2004-2024年我国生物多样性保护领域的生态网络文献300篇(中文143篇,英文157篇)。采用文献计量法,从地理空间分布、空间尺度、生态系统类型、焦点物种及网络构建技术等方面系统回顾,旨在揭示研究热点与方法局限,为生态网络研究的理论发展与技术优化提供科学依据。研究表明:1)生态网络研究总体呈现显著增长趋势。空间分布上集中于云南、四川等旗舰物种密集区及京津冀、长三角等科研集聚区,研究尺度多聚焦于市县级中小尺度(72.8%),城市生态系统占比最高(53%)。2)约半数研究未界定焦点物种;在明确物种的研究中,哺乳动物占53.62%,同时69.57%的研究聚焦珍稀/保护物种,例如,大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)、亚洲象(Elephas maximus)等。3)研究方法普遍遵循"源地识别-阻力面构建-廊道提取-生态网络优化"的框架,其中廊道提取以最小累积阻力模型(63.3%)和电路理论(32.3%)为主流。网络优化策略多依靠识别与修复生态夹点(Pinch point)和断裂点(Barrier points)以强化连通性,在开展网络评价的研究(86篇)中,以基于图论的网络结构评价(44.19%)和景观格局指数评价(31.40%)为主。研究发现,现有研究存在焦点物种选择单一(忽略普通物种)、焦点物种数据缺失及保护成效验证薄弱等问题,建议未来在生态网络构建与优化中拓展焦点物种范围,建设"珍稀/保护物种+普通物种"的复合保护网络,尤其在城市生态系统中更多关注中小型乡土物种;同时,探索生成式人工智能(Generative artificial intelligence,GenAI)技术,以丰富焦点物种数据库,进一步整合公民科学、众包数据及自动监测系统等低成本新技术,构建多物种动态监测系统,为形成我国生物多样性保护生态网络、完善区域保护政策提供科学依据。

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