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主        编:傅伯杰

创  刊  年:1981

出版频次:半月刊

主管单位:中国科学技术协会

主办单位:中国生态学学会;中国科学院生态环境研究中心

出版单位:《生态学报》编辑部;科学出版社

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    2022年第42卷第12期
      封面目录
    • 全球变化与可持续生态学专栏
    • 杜荻,吕永龙,陈春赐,曹天正

      2022,42(12):4719-4728, DOI: 10.5846/stxb202108302446

      Abstract:

      海岸带生态系统为人类提供了食物、水等丰富的物质以及文化、休闲等生态系统服务。但由于全氟化合物等污染物的排放和气候变化的影响,海岸带地区环境日益恶化、资源枯竭、极端气候灾害加剧。这些问题直接导致了海岸带水质下降、近海生物多样性减少、生物群落结构变化,海岸带生态系统可持续发展受到影响。全氟化合物在自然环境中难以降解,会沿食物链在生物体内累积和放大进而对人类健康造成风险。随着氟化工产业在我国的快速发展、新型全氟化合物的不断更替以及气候变化的加剧,全氟化合物对海岸带生态的影响面临着极大的不确定性。为了更好地服务海岸带生态系统的可持续发展,目前仍需要加快完善立法保障,在全国范围内对全氟化合物进行监测;将海洋与陆地作为一个有机整体,统筹陆地影响和海岸带管控,严格控制污染物的排放。

    • 罗万云,王福博,戎铭倩

      2022,42(12):4729-4741, DOI: 10.5846/stxb202111213281

      Abstract:

      探究国家重点生态功能区生态-经济-社会系统耦合协调的演化特征,对实现可持续发展目标、建设美丽中国有重要意义。运用耦合协调模型、剪刀差方法、耦合度模型以及VAR模型对2007-2019年阿勒泰地区EES系统耦合协调度的动态演化进行分析。结果表明:(1)2007-2019年阿勒泰地区整体耦合协调度呈现不断上升趋势,由2007年的中度失调(0.271)向2019年的轻度失调(0.371)演进,生态系统与经济系统、社会系统的发展水平呈现"X"型变动趋势,经济系统与社会系统持续上升,而生态系统略微下降。(2)经济系统与社会系统、生态系统与社会系统演化速率的剪刀差在2014年以后出现较大幅度的波动,而生态系统与经济系统演化速率的剪刀差趋于稳定态势,生态系统与经济系统、经济系统与社会系统的耦合度呈现出由无序到有序的初始过渡。(3)由脉冲响应函数及方差分解可得,阿勒泰地区EES系统耦合协调水平的提升是三系统共同作用的结果,前期主要由社会系统、经济系统驱动,后期主要依赖生态系统的改善。研究表明:国家重点生态功能区应着重减轻经济系统对社会系统和生态系统的胁迫强度,进而实现三者的协同发展。

    • 孙红,方国飞,阮琳琳,李斯楠,张丽

      2022,42(12):4742-4757, DOI: 10.5846/stxb202106261702

      Abstract:

      亚洲半干旱区生态系统敏感,环境问题突出,作为全球近30年来碳水通量变化最大的区域,明确其碳水通量的时空分布格局和驱动因素对区域资源管理与可持续发展、全球气候变化等领域具有重要意义。基于植被与土壤湿度的联合同化产品(LPJ-Vegetation and soil moisture Joint Assimilation,LPJ-VSJA),结合研究区植被及气象数据,分析了亚洲半干旱区2010-2018年碳水通量植被总初级生产力(GPP)、蒸散发(ET)和水分利用效率(WUE)的时空变化、年际变化贡献率以及驱动因素。结果表明:(1)2010-2018年亚洲半干旱区年均GPP、ET、WUE空间格局总体呈"双夹型",中高纬度与低纬度地区的碳水通量值大于中纬度区域。(2)2010-2018年GPP、ET和WUE的年际变化总体都呈现增长趋势,但只有GPP呈现显著增长趋势(P<0.05),增速为7.82 g C m-2 a-1。(3) WUE的年际变化表现为总体先增加后减少,正值中农田对WUE年际变化贡献率最大(54.6%),森林生态系统在面积占比仅有草原五分之一的情况下仍有与草原相近的贡献率。(4)在亚洲半干旱区被植被所覆盖的40%区域中,WUE与温度、降水和光合有效辐射(PAR)显著相关(P<0.05),降水为亚洲半干旱区WUE的主导气象因素,降水和PAR共同影响了大部分区域植被的生长状况,对WUE多为负向影响;温度对WUE主要为正向影响。气象因子对WUE影响的区域差异性较明显。研究结果可为亚洲半干旱区制定植被和水资源管理策略、实现可持续发展提供参考。

    • 张善红,齐贵增,苏凯,周林燕,孟清,白红英

      2022,42(12):4758-4769, DOI: 10.5846/stxb202107191951

      Abstract:

      随着极端气候变化,山地灾害频发。基于秦岭山地32个气象站点的实测数据,以标准化降水蒸散指数(SPEI)为旱涝量化指标,研究了过去60年秦岭山地旱涝时空变化特征、频率、周期等变化规律,结果表明:(1)1960-2019年,秦岭山地年SPEI指数以0.124/10a的速度下降,其中,90.23%的面积呈显著下降趋势,1.96%的面积呈显著上升趋势,并在1990年发生干旱突变;秦岭北坡的干旱化趋势大于南坡,且高海拔地区干旱化更为明显。(2)突变前秦岭山地湿润比例平均值为36.94%,突变后下降为18.19%;干旱比例由突变前的17.64%急剧上升到突变后的38.19%;突变前30年秦岭山地极端干旱事件、严重干旱事件极少发生,发生频率几乎为0;突变后30年严重干旱和极端干旱事件发生频率增加,秦岭南北坡极端湿润和严重湿润事件近乎销声匿迹。(3)整体上,太阳黑子与秦岭山地旱涝变化以显著负相关关系为主;ENSO事件对秦岭山地的旱涝变化影响较大,在La Nina年易发生洪涝事件,在El Niño年易发生干旱事件;在不同时域范围内,海表温度距平(SSTA)对秦岭山地旱涝变化的影响不同:1990年以前,SPEI与SSTA存在显著的负相关关系;1990年后,SPEI与SSTA存在5-6年的强凝聚性共振周期,且SPEI滞后SSTA约1/4周期。

    • 李红英,张存桂,汪生珍,马伟东,刘峰贵,陈琼,周强,夏兴生,牛百成

      2022,42(12):4770-4783, DOI: 10.5846/stxb202107061801

      Abstract:

      植被对水热条件的响应因生态系统的空间异质性而具有显著的差异。基于GIMMS NDVI3g和MODIS NDVI逐旬数据集,通过数据融合构建的青藏高原1982-2020年的植被时间序列,利用Mann-Kendall趋势法分析近40年植被动态变化及其对温度、降水和辐射等水热条件的响应,并划定了植被动态的主要水热驱动因子分区。结果表明:(1)近40年青藏高原植被生长季平均NDVI呈现显著上升趋势,增速为0.006/10a,植被NDVI显著增加和减少的区域分别占青藏高原总面积的73.97%和18.38%;(2)青藏高原植被对水热条件的响应在静态上表现为高原腹地较高原边缘更加明显;在动态上表现为不同植被类型区对水热因子的响应关系、方向、程度均有所不同;整体上除森林和灌丛外,所有高寒植被类型与降水的响应程度要优于温度和辐射;(3)青藏高原植被生长受水热因子驱动的区域占高原总面积的55.95%,其中42.72%以上的区域气温、降水和太阳辐射的驱动作用是互补的,13.23%的区域由多个水热因子联合驱动;44.05%的区域为非气候驱动区。

    • 李力

      2022,42(12):4784-4794, DOI: 10.5846/stxb202108302442

      Abstract:

      不同国家生态创新水平有高低,生态创新系统有差异。生态创新系统是由一系列参与者通过相互作用形成的网络,目的是推动有助于生态环境和社会经济协调发展的知识和技术的生产、传播和应用。为比较不同国家生态创新系统的发展状况和可持续性,分析不同国家生态创新系统的优势和不足,提出生态创新系统两步评估法和整体分析框架。把生态创新系统的功能和过程结合起来,对生态创新系统的发展水平进行评价。重点关注系统的长期发展,即系统可持续性。基于资本的角度,包括知识、经济、人力和社会资本,建立生态创新系统可持续评估模型,考察相关资本存量、流量和风险因素。根据创新系统理论、文献回顾和国际研究比较,遴选出30个关键指标,构建涵盖2个指标矩阵的综合评价指标体系。采用主成分分析和综合评价方法,对不同国家生态创新系统的功能-过程和可持续性分别进行评价。研究表明,法国、德国、韩国、西班牙和挪威生态创新系统的功能-过程表现最强,韩国、德国、奥地利、挪威、捷克生态创新系统的可持续性表现最强。根据生态创新系统的现状和可持续性,主要生态创新国家可以分为四种类型,据此采用不同发展策略。如韩国系统现状水平和可持续性都较高,属于生态创新先进国。西班牙现状水平较高但可持续性较弱,需要加大对生态创新系统的投入。土耳其系统现状水平和可持续性都较弱,荷兰系统现状水平和可持续性较均衡。土耳其除加大资本投入外,还要加强创新系统功能的提升和创新过程的优化。研究在完善生态创新系统功能和过程一体化评价的同时,弥补当前生态创新系统可持续性研究缺乏的不足。同时,评估结果为各国生态创新系统的优化提升、相关生态创新政策的出台提供研究基础和数据支撑。

    • 耿静,徐栋,吴御豪,耿佳,任丙南,杨锋

      2022,42(12):4795-4806, DOI: 10.5846/stxb202107272035

      Abstract:

      海南岛是气候变化敏感区以及生态环境脆弱区。近几十年气候变化和人类活动深刻地影响着海南岛的生态环境质量。然而,针对海南生态环境质量时空演变及其对气候变化与人类活动响应的规律还不清晰,理解这些规律对实现海南岛可持续发展目标具有重要意义。基于多源遥感数据,利用改进的遥感生态环境指数(MRSEI)探究了海南岛1992-2015年生态环境质量时空变化特征以及其对气候变化以及人类活动的响应,并利用像元尺度的多元回归法对比了气候变化与人类活动对生态环境质量变化的贡献。结果表明:(1) MRSEI指数适用于大区域,可用于本研究中的海南岛生态环境质量评价;(2)近24年,海南岛生态环境质量呈现波动上升的趋势,且在所有土地利用类型中,林地的MRSEI最高,多年平均值达到0.812;(3) MRSEI与气温、降雨呈现出显著正相关关系,与以夜间灯光表征的人类活动在沿海以及各市县的主城区呈现显著负相关关系;(4)气候变化在MRSEI演变中的贡献整体要高于人类活动影响。为海南中国特色自由贸易港建设中生态环境与经济社会协同发展研判提供科学的定量支撑,并为制定相应的政策提供依据。

    • 陈思含,邵超峰,高俊丽,赵润,杨岭

      2022,42(12):4807-4822, DOI: 10.5846/stxb202108272419

      Abstract:

      资源型城市作为我国重要战略保障基地,面临较为突出的不可持续问题,定量化开展可持续发展水平监测评估是推动其绿色转型发展、激活再生动力的重要途径。基于联合国可持续发展目标体系(SDGs),结合行星边界理论,从资源型城市可持续发展特征出发,建立了由2个系统、4个支柱、12个领域和48项指标组成的资源型城市可持续发展评价指标体系。借鉴全球SDGs监测评估实践经验,考虑指标属性,综合确定各指标的阈值,并采用改进的离差标准化、障碍度分析及耦合协调度分析等方法建立综合评价技术体系。以拥有"有色金属之乡"称号的郴州市国家可持续发展议程创新示范区为评价对象,对其2005-2019年连续15年的可持续发展水平进行实证分析。结果表明:(1)郴州市可持续发展水平整体上呈现稳步上升趋势,得分由0.398上升到0.610。(2)4个支柱中,自然资源支柱的得分进步幅度最大,高达71.3%,说明郴州市已经逐步提高对资源利用效率的重视,同时意识到挖掘替代资源的重要性,资源保障与利用能力不断提升;而发展动力支柱得分始终处于较弱或中等水平,已成为制约郴州市可持续发展和绿色转型的主要因素,其中科技创新驱动是该支柱发展关键障碍因子。(3)15年间郴州市的人类发展系统和自然环境系统耦合向好发展,耦合协调度由0.631提高至0.780,但与同类型城市相比,郴州市人类发展系统的改善具有一定滞后性和不充分性,如何将郴州市自然环境优势转化以提高人类发展水平是郴州市进一步需要探索的。提高创新能力、挖掘并培育壮大接替产业、积极探索自然资源转化路径,协调平衡保护与发展的关系,正是以郴州市为代表的资源型城市实现可持续发展的有效途径。

    • 郭洁芸,王雅歆,李建龙

      2022,42(12):4823-4833, DOI: 10.5846/stxb202108192313

      Abstract:

      近年来,中国大气氮沉降水平不断增加,过量的活性氮输入深刻影响了我国陆地生态系统碳循环。虽然已有大量的研究报道了模拟氮添加实验对我国陆地生态系统碳动态的影响,但是由于复杂的地理条件和不同的施氮措施,关于植物和土壤碳库对氮添加的一般响应特征和机制仍存在广泛争议。因此,采用整合分析方法,收集整理了172篇已发表的中国野外氮添加试验结果,在全国尺度上探究氮添加对我国陆地生态系统植物和土壤碳动态的影响及其潜在机制。结果表明,氮添加显著促进了植物的碳储存,地上和地下生物量均显著增加,且地上生物量比地下生物量增加得多。同时,氮添加显著增加了凋落物质量,但对细根生物量没有显著影响。氮添加显著降低了植物叶片、凋落物和细根的碳氮比。总体上,氮添加显著增加了土壤有机碳含量并降低了土壤pH值,但对可溶性有机碳、微生物生物量碳和土壤呼吸的影响并不显著。在不同的地理条件下,土壤有机碳含量对氮添加的响应呈现增加、减少或不变的不同趋势。回归分析表明,地上生物量与土壤有机碳含量之间,以及微生物生物量碳与土壤有机碳含量之间呈负相关关系。虽然氮添加通过增加凋落物质量显著促进了植物碳输入,但同时也会通过刺激微生物降解来增加土壤碳的分解,这可能是由于增加的氮输入显著降低了凋落物和细根的碳氮比来提供高质量的分解底物。土壤有机碳积累对氮添加的响应取决于植物碳输入和土壤碳输出之间的权衡。综上所述,氮添加会促进中国陆地生态系统的植物和土壤碳储存,但其响应程度取决于不同的生态系统类型和施氮措施。在氮沉降背景下,地上碳输入与土壤有机碳含量之间的负相关关系可能会影响对陆地土壤碳收支的预测,在未来的生态系统模型中应该充分考虑植物-土壤碳动态之间的平衡。

    • 苏尚柯,杜建国,陈彬,谭红建,杨雯,丁丽可,董鹏,俞炜炜,胡文佳

      2022,42(12):4834-4846, DOI: 10.5846/stxb202107021767

      Abstract:

      随着底层和近底层渔业资源的衰退,海洋中上层鱼类在我国海洋捕捞业中逐渐占据重要的地位。预测气候变化情景下中上层经济鱼类的潜在生境分布及其变化规律,可为应对气候变化的鱼类栖息地保护和渔业生态系统管理提供重要科学依据。采用物种分布模型模拟并预测现状及2050年两种气候变化情景下8种中上层经济鱼类在中国近海的潜在分布,通过分布区的收缩-扩张情形和质心迁移距离定量分析气候变化对鱼类空间分布格局的影响。结果表明:(1)模型预测结果良好,各组模型的AUC值均高于0.85,影响目标鱼类潜在分布的主要驱动因子为海水表层温度和溶解氧;(2)8种中上层经济鱼类中,羽鳃鲐(Rastrelliger kanagurta)、鳓鱼(Ilisha elongata)等种类生境分布偏南,气候变化情景下分布北界可扩展至长江口,而鳀鱼(Engraulis japonicus)、青鳞小沙丁鱼(Sardinella zunasi)等种类主要分布在我国北方海域,气候变化情景下生境南缘边界退缩明显;(3)整体来看RCP8.5情景下的空间分布变化率大于RCP2.6情景,其中蓝圆鲹(Decapterus maruadsi)、青鳞小沙丁鱼等分布面积扩张,可能是潜在的受益者,而羽鳃鲐、鳀鱼等可能是潜在的受损者,鳀鱼的潜在分布面积缩减最多;(4)大部分鱼类的潜在生境呈现向北迁移的情形,仅有青鳞小沙丁鱼略微南移,RCP2.6情景下目标种类的分布质心平均北移距离为89.43km,RCP8.5情景下北移距离为182.95km。

    • 李敏,吕桂芬,牛艳芳,孟兆云,杨勋爵

      2022,42(12):4847-4860, DOI: 10.5846/stxb202106151584

      Abstract:

      白桦是天然次生林生态系统演替过程中的先锋树种,是典型的外生菌根树种。基于Illumina Miseq高通量测序技术及生物信息学方法,分析了白桦外生菌根真菌多样性和群落结构及其驱动因素。结果表明,白桦根围土壤中共获得261个外生菌根真菌OTUs,隶属于2门、4纲、11目、29科、50属。在门水平上,担子菌门(Basidiomycota)真菌相对丰度占93.5%;其余为子囊菌门(Ascomycota)真菌,相对丰度占6.5%。在属水平上,相对丰度≥1%的优势属共有16个,其中红菇属(Russula,32.1%)、蜡壳耳属(Sebacina,19.9%)和丝膜菌属(Cortinarius,11.8%)的相对丰度最高,分布广泛,在所有样点均有出现。采用RDA和SPSS分析了外生菌根真菌群落组成差异的驱动因素,pH值、总氮、土壤含水量和速效钾对外生菌根真菌的分布均有极显著影响,其中,pH值对外生菌根真菌多样性及群落结构变化的解释度最高,为34.3%,其次为总氮、土壤含水量和速效钾,解释度分别为25.1%、16.8%和5.4%。研究结果阐明了跨气候带白桦外生菌根真菌的群落结构和影响因素,可为深入理解及预测全球气候变化对森林生态系统的影响提供理论依据。

    • 刘亮,关靖云,穆晨,韩万强,乔雪丽,郑江华

      2022,42(12):4861-4871, DOI: 10.5846/stxb202104251084

      Abstract:

      基于MODIS数据和改进的光能利用率模型(CASA模型)对2008-2018年伊犁河流域植被净初级生产力(NPP)进行估算,通过一元线性回归趋势分析、变异系数、Hurst指数等方法对其时空分异特征进行分析。结论如下:(1)时间特征上,伊犁河流域植被NPP呈现波动上升趋势,年内植被NPP呈现出"单峰型"特点,该流域四季植被NPP大小关系为:夏季 > 春季 > 秋季 > 冬季;(2)空间特征上,伊犁河流域植被NPP呈现东北低西南高,沿天山山脉呈环状分布,各植被类型NPP的大小为:林地(624.13 g C m-2 a-1)>耕地(575.04 g C m-2 a-1) > 草地(270.57 g C m-2 a-1) > 裸地(114.26 g C m-2 a-1)。该流域植被NPP在海拔、经纬度方面均呈现不同的变化特征。(3)空间稳定性上,伊犁河流域植被NPP存在明显的空间差异性,各变异程度面积比例从大到小为:稳定(44.78%) > 不稳定(25.47%) > 比较稳定(16.46%) > 很不稳定(13.3%);(4)未来变化趋势上,伊犁河流域大部分地区植被NPP未来的变化趋势将以持续增加为主,未来变化趋势的面积比例大小为:持续增加(51.67%) > 由增加变为减少(31.75%) > 持续减少(9%) > 由减小变为增加(7.54%) > 无法预测(0.06%)。研究结果可为伊犁河流域的生态环境和社会、经济的可持续发展提供可靠的理论依据。

    • 王晓伟,韩佳玲,张爱勤

      2022,42(12):4872-4881, DOI: 10.5846/stxb202103280812

      Abstract:

      种子的选择性败育在被子植物中普遍存在,开展结籽格局及其影响因素的研究有助于深入了解种子的形成机制及多样化的生殖对策。以刺叶锦鸡儿Caragana acanthophylla为材料,通过传粉过程、胚珠发育动态和资源分配状况的研究,以探讨种子的选择性败育格局及相关影响因素。结果显示:(1)刺叶锦鸡儿具高度自交不亲和性,为泛化的传粉系统,蜂类是主要的传粉者。自然状态的结实率为(86.00±4.96)%,不存在传粉限制,但受精具明显的时间效应。(2)刺叶锦鸡儿单花期4-5d,每朵花有(14.00±0.14)粒胚珠。胚珠的发育从荚果顶部开始,其中,开花后第3天荚果顶部胚珠开始膨大;第11天绝大多数胚珠出现了膨大,此时,在荚果基部的胚珠开始败育,随后荚果顶端受精后的胚珠也出现败育,最终仅荚果中部形成2-3粒种子。其结籽格局为成熟荚果中部胚珠,而败育荚果顶部和基部胚珠的选择性败育类型。(3)受微地形影响,居群内开花植株具斑块分布,对较少开花植株通过添加水肥进行资源调控后,结籽率显著提高,说明在种子形成过程中存在资源限制。综上所述,受精顺序和资源限制两个互逆的资源梯度决定了刺叶锦鸡儿的结籽格局。其中,受精的时间梯度导致了基部胚珠的最先败育;而资源分配的位置效应又导致了顶部已受精胚珠的败育;中部为两种资源的交汇处,在受精时间和资源分配的位置效应方面是一个折中,胚珠得到了较好的发育。

    • 唐玉祥,王全成,陈娟,时应贵,熊德成,胥超,陈仕东,杨智杰

      2022,42(12):4882-4891, DOI: 10.5846/stxb202106301742

      Abstract:

      植物叶片和细根输入的可溶性有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)是森林生态系统最活跃的组成部分,对生态系统的碳循环有重要作用。以中亚热带13种典型树种为研究对象,测定其幼苗叶片和细根(0-1 mm和1-2 mm)的碳氮含量,淋溶产生的DOC浓度以及傅里叶红外光谱特征,分析不同树种和不同器官之间DOC的数量特征和结构特征。结果表明:(1)浙江桂在叶片和细根(0-1 mm和1-2 mm)的总碳含量上最高,竹柏在叶片和0-1 mm细根的总碳含量上最低,观光木在1-2 mm细根的总碳含量上最低。花榈木和罗汉松在叶片的总氮含量上分别为最高和最低,木荚红豆和观光木分别在0-1 mm和1-2 mm细根的总氮含量上最高,冬青在细根(0-1 mm和1-2 mm)的总氮含量上最低。(2)刨花楠、闽楠和浙江桂等樟科树种在叶片淋溶产生的DOC浓度上最高,而罗汉松和和竹柏等罗汉松科树种在叶片淋溶产生的DOC浓度上最低;花榈木和木荚红豆等红豆属树种在细根(0-1 mm和1-2 mm)淋溶产生的DOC浓度上最高;刨花楠、闽楠和浙江桂等樟科树种在细根(0-1 mm和1-2 mm)淋溶产生的DOC浓度上最低。(3)红外光谱显示,13种树种叶片和细根淋溶产生DOC的红外光谱特征具有一定的相似性,都有6个吸收峰和1个透射峰。浙江桂叶片淋溶产生的DOC在各个波段的吸收率上最高,冬青叶片最低;红豆杉细根(0-1 mm和1-2 mm)淋溶产生的DOC在各个波段的吸收率上最高,木荚红豆0-1 mm细根淋溶产生的DOC在各个波段吸收率上最低,丝栗栲1-2 mm细根淋溶产生的DOC在各个波段吸收率上最低。研究表明在植物生物多样性较高的亚热带常绿阔叶林,树种和器官类型在调节DOC的数量特征和结构特征上起重要作用,相关研究应充分考虑到不同材料之间的差异性。气候变化下树种分布、降雨强度与频率的改变,将强烈影响森林中可溶性有机碳的数量与组成,从而影响到亚热带森林土壤微生物活动与养分循环。因此,通过比较不同树种的叶片与细根产生的DOC数量与组成结构上的差异,为完善和补充气候变化下亚热带常绿天然林碳循环研究提供科学依据。

    • 高源,律江,李春征,刘京宇,张志强

      2022,42(12):4892-4902, DOI: 10.5846/stxb202005281383

      Abstract:

      大气气溶胶可以影响到达地面的太阳辐射,进而影响植物光合作用和生态系统生产力,乃至区域上的碳收支。为探究北京地区气溶胶对杨树人工林生态系统生产力的影响,利用2006-2009年北京大气气溶胶数据结合北京大兴杨树人工林涡度相关系统监测的辐射、碳通量等数据,分析了气溶胶对散射辐射、光能利用效率(LUE)、生态系统初级生产力(GPP)的影响,并利用通径分析方法探究了气溶胶和生态环境因子对GPP的直接和间接影响。结果表明,北京市气溶胶光学厚度(AOD)具有明显的季节变化特征:春、夏两季大于秋、冬季,夏季气溶胶光化学厚度最大。大气气溶胶显著影响了地表辐射组分以及温度、湿度环境因子,随着AOD从0增大到3,总辐射减小了43.63%,散射辐射增加132.26%,散射辐射比例增大了2.55倍,而相对湿度增大48.52%,日温差增大3℃左右。当生态系统受水分胁迫时,气溶胶对生态系统生产力无显著影响,当生态系统处于非水分胁迫时,杨树人工林生态系统光能利用效率和生产力随着气溶胶浓度增大先增大后减小,当AOD为1.0-1.6时,GPP维持在较高的水平,当AOD>2.5时,GPP显著减小且小于背景气溶胶(AOD<0.4)的GPP。通径分析表明,水分胁迫条件下,气溶胶对杨树人工林生态系统生产力的间接影响很小;非水分条件下,散射辐射对生态系统生产力影响最大,气溶胶可以通过增大散射光施肥效应来增大生态系统生产力。不同的水分条件下气溶胶对杨树人工林生态系统的影响不同,非水分胁迫条件下适宜的气溶胶增大杨树人工林生态系统的生产力,严重的气溶胶污染(AOD>1.5)则导致杨树生态系统生产力下降。

    • 雷颖,何雪娜,王佳敏,刘俊婷,谭兴旺,赵彬,刘锦春

      2022,42(12):4903-4911, DOI: 10.5846/stxb202106171607

      Abstract:

      桢楠是我国珍稀渐危树种,国家二级保护植物,野生多散生于海拔1500 m以下的亚热带常绿阔叶林中。而喀斯特生境岩石裸露、土壤浅薄贫瘠、岩溶干旱频发,理论上并不适合喜湿耐荫且喜酸性土壤的桢楠生长及幼苗更新。因此重庆市大足区和永川区喀斯特生境中的天然桢楠种群可能存在一定的更新困难。为明确这两个桢楠种群的生存现状及动态特征,采用野外调查法,从径级结构、静态生命表、存活曲线、结构动态及分布格局等方面分析桢楠种群结构及其数量动态规律,以期预测种群未来发展趋势,为喀斯特地区桢楠种群的保护、群落更新及植被恢复提供理论基础。结果表明:(1)大足区桢楠种群的年龄结构趋于稳定型,而永川区桢楠种群的年龄结构为增长型。两地区幼苗充足但死亡率高。(2)静态生命表及相关曲线分析显示,两个桢楠种群存活数量总体上随径级增大而减少;两个桢楠种群的生存期望值在不同径级间存在波动,大足区桢楠种群在第Ⅱ径级而永川区则是第Ⅳ径级期望值最高。(3)两个种群的存活曲线均为Deevey-Ⅲ型,即幼树死亡率较高,并且种群的增长速度较为缓慢。(4)大足区种群为随机分布,永川区种群为集群分布;种群各生长发育阶段均为集群分布,但聚集强度随着龄级的增加而减弱。桢楠种群在喀斯特地区生长周期长,天然更新能力较强但对外部干扰敏感。建议加强对幼苗的抚育工作,提高幼苗存活率,促进桢楠种群的自然更新和恢复。

    • 俞昀,白小军,王志一

      2022,42(12):4912-4921, DOI: 10.5846/stxb202106231667

      Abstract:

      生态位能够反映物种在群落中的功能地位,通过生态位可以定量地研究种内、种间、生境三者之间的相互关系。以大兴安岭次生林区优势种群落叶松(Larix gmelinii)为研究对象,运用Levins公式、Pianka指数和Hegyi单木竞争指数模型分析了该优势种的生态位特征、生态位宽度与重叠度以及重叠程度与竞争作用之间的关系。研究结果表明:随落叶松个体的发育其生态位呈先增大后减小的规律性变化;生态位宽度较大的落叶松个体间重叠程度往往也较高,生态位宽度与重叠度呈显著的线性正相关;落叶松个体间的生态位重叠程度与彼此之间的竞争作用无明显相关性、种群内存在互利性生态位重叠现象;生物个体间的竞争作用与研究尺度有关。

    • 王赟博,孙宇,赵清格,张彬,赵萌莉

      2022,42(12):4922-4932, DOI: 10.5846/stxb202011162955

      Abstract:

      内蒙古阴山北麓农牧交错区由于长期不合理的开垦造成了荒漠草地生态系统碳交换等生态功能的显著丧失。我国20世纪末开始实施的退耕还林还草工程产生了大量退耕地,随着自然恢复演替,这些退耕地的生态功能得到了有效的修复,其巨大的碳汇潜力成为了荒漠草地生态系统碳循环研究的热点。研究通过空间代替时间的方法,对内蒙古阴山北麓典型区域--武川县周边无干扰的荒漠草原以及3个退耕恢复阶段草地的生态系统CO2交换(NEE、GEP和ER)、水分利用效率(WUE)以及生物量等指标进行了实地测量。结果表明:(1)随着退耕恢复演替时间的推移,生态系统CO2交换呈显著上升趋势,演替晚期植被NEE与未受干扰的荒漠草地无明显差异;(2)生态系统水分利用效率的变化趋势与生态系统CO2交换基本一致,但已退耕17年后的退耕地WUE仍没有恢复至未受干扰荒漠草地的水平;(3)导致以上结果的原因主要与退耕地地上植被生物量的恢复以及一、二年生植物和多年生植物比例的演替变化有关。结果表明荒漠草地退耕地恢复过程中生态系统功能的恢复可能并非是同时的,而是分阶段有选择进行的。

    • 龙依,蒋馥根,孙华,王天宏,邹琪,陈川石

      2022,42(12):4933-4945, DOI: 10.5846/stxb202102260545

      Abstract:

      植被碳储量估测是自然资源监测的重要内容,遥感技术结合地面样地进行反演可以获得区域范围内植被碳储量的空间连续分布,弥补了传统人工抽样调查估测的不足。然而,现有的参数和非参数遥感估测模型大多忽略了样地数据的变异与空间自相关关系。研究以Landsat 8 OLI影像为数据源提取遥感变量,结合植被碳储量实测调查数据,利用最小信息准则(AICc)、最大空间自相关距离(MSAD)和交叉验证(CV)分别确定最优带宽,组合Gaussian、Bi-square和Exponential核函数构建地理加权回归(GWR)模型估算深圳市植被碳储量,并与多元线性回归(MLR)进行比较,选择最优模型绘制深圳市植被碳储量空间分布图。研究结果表明,GWR模型整体精度优于MLR模型,GWR模型的决定系数(R2)均高于MLR模型,且均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)显著降低。带宽和核函数的选择对GWR模型估测结果产生了显著影响。以CV确定带宽、Exponential为核函数组合构建的GWR模型效果最佳,其R2为0.697,RMSE为10.437 Mg C/hm2,相比其它模型精度上升了13.87%-32.28%,且变量回归参数均存在显著空间非平稳性,能较好反映空间异质性。结合最优GWR模型和植被类型空间分布估算深圳市植被碳储量,得到其碳储量值在1.63-60.95 Mg C/hm2之间,其中高值和低值主要分布于森林和草地区域,与深圳市植被覆盖情况基本一致。GWR模型考虑了变量空间异质性,基于带宽优选的GWR模型一定程度上能获得更合理的碳储量空间分布,能为深圳市植被碳储量遥感估算提供方法与技术参考。

    • 雷泽鑫,傅健宇,罗俊杰,曹磊

      2022,42(12):4946-4958, DOI: 10.5846/stxb202105131259

      Abstract:

      黄土高原大规模人类活动造成下垫面剧烈变化,流域景观格局改变,影响产汇流过程。学科融合视角下,基于Budyko水热耦合方程、景观指数计算以及回归分析等多学科方法,以晋西黄土丘陵沟壑区三川河流域为例,分析不同尺度景观格局变化造成流域径流量变化的原因,判别地理景观空间对产汇流过程的影响。结果表明:(1)1980年至今是研究区径流锐减阶段,其中下垫面变化对径流贡献率为60.81%;(2)1980年至今的下垫面变化造成流域景观斑块破碎、形状趋于规整,景观格局分割度、蔓延度提高;(3)利用逐步线性回归模型可将径流减少的景观格局变化定位到具体地理空间,流域东部、北部主要支流上游与两条支流汇流处的林地核心斑块面积减少以及城市建设区域对于水体连通性的破坏。通过跨学科方法探究景观格局与径流变化之间的潜在空间关联,揭示径流对景观格局变化的响应,可为黄土高原水资源管理与生态规划提供决策依据。

    • 马宏智,钟业喜,欧明辉,肖泽平,冯兴华

      2022,42(12):4959-4967, DOI: 10.5846/stxb202106211644

      Abstract:

      水陆交错带是典型的过渡性地理空间,是地理学研究的关键样带,承载着特殊且复杂的人地关系。根据鄱阳湖过水性、吞吐型、季节性特点,考虑行政区划完整性与尺度效应,基于高分辨率遥感影像和长时间序列水位变化数据,利用非监督分类、目视解译、调查验证等方法,从自然和行政区划两个维度划分了鄱阳湖水陆交错带的地域范围,阐述了其自然、经济和社会等基本特征,分析了其理论基础、现实意义及科学内涵。研究表明:(1)鄱阳湖水陆交错带最大自然范围约为2508.08 km2,行政范围涉及11个县(市、区)78个乡镇单元,包含行政村974个;(2)其景观要素变化多样,经济发展主要以生态农业、生态旅游业为主,人口分布呈现带状特征,与交错带范围高度吻合;(3)自然基础、尺度效应和内涵特征是其范围划分的理论基础,探究其人与环境相互作用的过程、机理与规律是重要现实意义;(4)未来可以从景观格局变化、人地关系分解、社会生活变迁等方面开展进一步研究,以揭示该区域特殊人地关系变化。

    • 石龙宇,郑巧雅,廖振珍

      2022,42(12):4968-4977, DOI: 10.5846/stxb202010192656

      Abstract:

      雄安新区的建设目标是构建"绿色生态宜居新城区",将城市发展与生态宜居并行。生态基础设施作为城市中提供生态系统服务的条件与过程,对构建绿色生态宜居新城区起到主要支撑作用。构建了生态基础设施建设与城市发展的指标体系。在现状分析的基础上,根据雄安新区规划文件,采用地区类比法等方法对生态基础设施建设与城市发展情况进行预测,以形态学空间格局分析(MSPA)模型处理得到的7类景观类型作为生态基础设施指标,并从人口、经济、产业、城镇化4方面构建雄安新区城市发展指标;其次建立耦合协同模型,分析2010、2015、2017、2025、2035、2050年6个年度雄安新区生态基础设施建设与城市发展的协同度水平。研究结果表明,雄安新区生态基础设施建设与城市发展在早期处于濒临失调状态,后续经过政策引导,雄安新区生态基础设施建设与城市发展协同程度逐渐提高,至2050年已达到良好协同状态。研究结果可为促进雄安新区生态基础设施建设与城市协同发展提供科学参考。

    • 李君怡,席毅,赵俊福

      2022,42(12):4978-4987, DOI: 10.5846/stxb202106281706

      Abstract:

      森林土壤是一个重要的大气甲烷的汇。然而,相较于寒带和温带,在热带尤其是东南亚地区,森林土壤甲烷通量的观测较少,这限制了目前对热带森林土壤甲烷通量与环境因子之间关系的认识,也给热带森林土壤甲烷汇的估算带来了一定的不确定性。在中国海南省吊罗山国家森林公园的热带森林土壤,采用激光光谱法测量了2016年9月至2018年9月逐月的土壤甲烷通量,并分析了其与周围环境因子的关系。结果表明:研究区土壤是甲烷的汇,山顶样地的年平均吸收量为0.95 kg CH4-C hm-2 a-1,山脚样地的年平均吸收量为1.93 kg CH4-C hm-2 a-1。干季(11月-次年4月)的甲烷吸收通量明显高于湿季(5-10月),占到全年甲烷吸收的68%。山顶样地年平均土壤湿度为19.2%,年内的波动较小(2.8%)。而山脚样地的年平均湿度相对较低,为12.7%,且年内波动大(5.4%)。土壤湿度是控制甲烷吸收最主要的环境因子,可以解释月际甲烷吸收变化的76%,甲烷吸收通量与土壤温度的相关性则不显著。当土壤湿度高于20%(体积分数)时,研究区土壤开始从甲烷的汇转变为甲烷的源。综合研究及热带其他研究中甲烷吸收与土壤湿度的关系,推算出热带森林土壤的甲烷年吸收量为1.72 Tg CH4-C/a。结果对东南亚地区长时间甲烷通量观测及热带森林土壤甲烷汇的估算具有重要意义。

    • 卢小妮,陈露雨,李永春,方韬,胡晓嫣,李永夫,俞叶飞

      2022,42(12):4988-4997, DOI: 10.5846/stxb202012313329

      Abstract:

      凋落物输入方式的改变导致凋落物数量和质量发生变化,进而对森林土壤氮矿化产生影响。选择未被入侵的次生阔叶林和毛竹入侵后形成的毛竹纯林为对象,对地表凋落物进行保留、去除与置换处理,采用室内培养法同时添加抗生素(链霉素和放线菌酮)分析真菌和细菌在土壤氮素矿化中的贡献。结果表明:(1)去除凋落物处理使阔叶林土壤净氨化速率增加27.0%,净硝化速率降低11.4%;毛竹林土壤净氨化速率增加23.4%。(2)置换凋落物处理使阔叶林土壤净氨化速率增加43.8%,净硝化速率降低33.5%;毛竹林土壤净硝化速率增加73.1%。(3)添加抗生素后,凋落物置换处理与对照相比,置换凋落物后阔叶林土壤真菌和细菌在净氨化中发挥主要作用;真菌在两种林分土壤净硝化中发挥主要作用,细菌在阔叶林土壤净硝化中发挥主要作用。(4)结合测定的凋落物化学性质可知,置换凋落物后引起真菌和细菌在土壤氮素矿化中贡献发生变化,是由于输入凋落物中木质素和纤维素含量的变化。综上,凋落物去除和置换改变了土壤氮素矿化速率,置换凋落物后改变了真菌和细菌对土壤氮素矿化的贡献。解析凋落物质量在土壤氮素矿化中的作用及微生物群落的相对贡献,有助于阐明毛竹入侵阔叶林的地下生态机制。

    • 郑佳华,赵萌莉,王琪,张峰,张彬,张军

      2022,42(12):4998-5008, DOI: 10.5846/stxb202103290818

      Abstract:

      放牧和刈割是内蒙古草原的两种主要利用方式,然而,长期放牧和刈割对大针茅草原土壤微生物群落的影响知之甚少,因此,以内蒙古大针茅草原为研究对象,设置放牧和刈割两种利用方式,以围封不利用为对照,基于高通量测序技术,研究大针茅草原在不同利用方式下土壤微生物组成及多样性的变化,并结合土壤理化因子进一步探究土壤微生物群落组成的主要影响因素。研究结果表明:不同利用方式下土壤细菌α多样性指数无显著差异,而刈割显著提高了土壤真菌Observed_species、Chao1和ACE指数;土壤细菌群落的优势菌门是变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria),土壤真菌群落的优势菌门是子囊菌门(Ascomycota)和被孢霉门(Mortierellomycota),不同利用方式下部分微生物类群的相对丰度差异显著,放牧显著提高了细菌群落的变形菌门、疣微菌门(Verrucomicrobia)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度,刈割显著提高了真菌群落的担子菌门(Basidiomycota)相对丰度,此外,放牧和刈割均显著降低了厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度;冗余分析表明,土壤细菌主要受硝态氮和铵态氮影响,二者均与酸杆菌门(Acidobacteria)呈正相关,与变形菌门(Proteobacteria)呈负相关,土壤真菌主要受有效磷和硝态氮影响。综上所述,草地利用方式的改变通过土壤理化因子改变了土壤微生群落组成及多样性,其中土壤铵态氮、硝态氮和有效磷是微生物群落形成和演化的主要驱动因素。研究揭示了不同利用方式下大针茅草原土壤微生物群落结构特征及多样性的变化及其与土壤理化性质的关系,可为大针茅草原合理利用提供理论依据。

    • 陈彦云,夏皖豫,赵辉,曾明

      2022,42(12):5009-5021, DOI: 10.5846/stxb202106241676

      Abstract:

      粉垄耕作是中国的一种新型耕作技术,对耕地质量和作物增产有重要影响。设置传统耕作深度20 cm (CK)、粉垄耕作深度35 cm (FL1)和粉垄耕作深度50 cm (FL2)对玉米耕地进行处理,重点研究了粉垄耕作技术对土壤微生态的影响,并阐明土壤微生物群落组成及功能对粉垄耕作的响应。结果表明,FL1、FL2和CK处理玉米产量分别为8.58、8.38和6.22 t/hm2,FL1和FL2处理增产率分别为34.7%-37.9%。在0-20、20-40 cm土层中,粉垄耕作两个处理的土壤酶活性、微生物群落多样性和功能多样性均显著高于CK处理。通过结构方程模型发现,粉垄耕作直接提高了土壤酶活性、细菌参与养分循环的功能基团和细菌的群落结构,并通过细菌群落间接影响了真菌群落,增加了真菌参与养分循环的功能基团和真菌群落多样性,使土壤微生物碳源利用的能力和功能多样性指数得到提升,以FL1效果更佳。总之,研究从微生物的角度解释了粉垄耕作对土壤微生态的影响机制,为粉垄耕作提升土壤耕地质量提供了理论依据。

    • 郑洁,程梦华,栾璐,孔培君,孙波,蒋瑀霁

      2022,42(12):5022-5033, DOI: 10.5846/stxb202104010853

      Abstract:

      为探讨酸性红壤根际氨氧化微生物群落以及硝化作用对不同秸秆还田处理的响应,基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站设置的秸秆还田长期试验平台(9年),采用荧光定量PCR和高通量测序技术,研究不同秸秆还田处理(不施肥(CK);氮磷钾肥(NPK);氮磷钾肥+秸秆(NPKS);氮磷钾肥+秸秆猪粪配施(NPKSM);氮磷钾肥+秸秆生物炭(NPKB))下玉米根际土壤氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)和细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)丰度和群落结构的变化,揭示了秸秆还田对根际氨氧化微生物群落结构和硝化潜势(potential nitrification activity,PNA)的影响机制。结果发现:相比CK和NPK处理,秸秆还田显著提高了土壤养分含量和硝化潜势,其中有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、速效磷(AP)、速效钾(AK)、硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)含量显著增加,NPKSM处理对土壤肥力提升效果最佳。AOA的硝化潜势显著高于AOB,表明AOA主导了土壤硝化作用。秸秆还田显著提高了AOA和AOB丰度,改变了群落组成,Shannon和Chao1指数均高于未添加秸秆的处理。SOC、TN和NH4+-N以及AOA和AOB多样性指数分别与PNAAOA和PNAAOB呈显著正相关。结构方程模型表明,NH4+-N和TN通过AOA丰度和AOB多样性间接影响PNAtotal。研究结果表明,秸秆还田处理能够显著提高红壤肥力,增加红壤AOA和AOB数量和活性,从而促进红壤氮素转化过程,其中秸秆猪粪配施的提升效果最佳。

    • 张孟豪,吴玲,陈静,潘伯桂,刘科学,Velasquez Elena,Lavelle Patrick,戴军,张池

      2022,42(12):5034-5044, DOI: 10.5846/stxb202106281713

      Abstract:

      办公废纸屑作为常见有机废弃物,由于体积小且转化为再生纸成本高,因而再利用很难。但其含有大量有机碳(特别是纤维素)可能有助于退化土壤修复。蚯蚓对土壤有机质分解和其他土壤功能有重要影响,办公废纸屑和蚯蚓共同作用如何影响养分贫瘠土壤质量至今未知。研究以赤子爱胜蚓为接种蚯蚓,将办公废纸屑添加到养分贫瘠土壤中,分别设置纯土壤培养为对照组(S)、单独添加废纸屑(SP)、单独接种赤子爱胜蚓(SE)和添加废纸屑并接种赤子爱胜蚓的处理(SPE),比较培养90 d后各处理理化指标(pH、有机碳、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾、交换性阳离子钾、钠、钙、镁等)、微生物磷脂脂肪酸(PLFAs)总含量和微生物结构的差异,在此基础上综合评价土壤质量,阐明废纸屑和赤子爱胜蚓在养分贫瘠土壤改良修复中的作用。结果显示:SPE处理较SP处理显著提高废纸屑的分解率89.48%。与对照相比,SP处理能够显著提高土壤pH值2.94个单位,SPE处理能够使其维持在中性水平;前者显著提高土壤有机碳(SOC)125.76%,交换性钠钙镁(NaEx、CaEx、MgEx)154.00%、65.28%、55.25%,后者则明显增加SOC含量522.88%,全氮(TN)1365.29%,全磷(TP)36.26%,速效钾(AK)42.84%,交换性钾(KEx)、NaEx、CaEx、MgEx 42.69%、160.35%、386.00%、110.36%。与对照S相比,SP和SPE处理均能显著提高真菌、放线菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、一般细菌和总PLFAs含量以及真菌/细菌,显著降低了革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌(P<0.05)。主成分分析中S、SP、SPE处理土壤综合质量差异显著(P<0.05),不同处理的质量指数呈现废纸屑+蚯蚓处理 > 废纸屑处理 > 对照,且土壤质量与微生物结构及生物量的关系更为密切。综上所述,在养分贫瘠土壤中赤子爱胜蚓堆肥废纸屑可以通过调节微生物群落结构,改变土壤pH和养分含量来提高土壤综合质量。这为废纸屑的资源化利用和养分贫瘠土壤的改良修复提供科学参考。

    • 马进鹏,庞丹波,陈林,万红云,陈高路,李学斌

      2022,42(12):5045-5058, DOI: 10.5846/stxb202104130959

      Abstract:

      土壤微生物在维持干旱区森林生态系统功能稳定方面具有重要作用,但有关干旱区微生物群落结构及多样性沿海拔分布规律研究较少,采用磷酸脂肪酸(PLFA)法定量分析贺兰山自然保护区东坡不同海拔典型植被带(荒漠草原HM、蒙古扁桃MG、油松林YS、混交林HJ、青海云杉林QH)土壤微生物群落结构特征及多样性。结果表明,不同海拔植被带土壤中共检测出59种PLFA生物标记,YS土壤中生物标记的含量明显高于其他植被类型,5个植被带共有且含量较高的PLFA生物标记为16:0、18:1ω9c、18:1ω7c、10Me 16:0和18:2ω6c,特征微生物的含量在不同植被带土壤中分布不同,细菌分布数量最大,其次是真菌、放线菌,原生动物分布数量最小。聚类分析发现,不同植被带土壤PLFA生物标记可分成不同的类群,16:0、18:1ω9c和18:1ω7c基本在每个植被带都会单独聚为一类。对不同植被带所共有的PLFA生物标记绘制热图,发现不同的PLFA生物标记在不同植被带分布不同,YS植被带PLFA生物标记分布最高。不同植被带土壤微生物群落多样性显示,HJ土壤中微生物多样性指数大于其他植被类型,HM土壤中微生物多样性指数最小,说明土壤微生物多样性与植被多样性密切相关。主成分分析表明,与土壤微生物群落相关的2个主成分解释量为78.01%和8.80%,对第1主成分起主要作用的微生物类群有非特异性细菌、革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌、放线菌和原生动物等,对第2主成分起主要作用的微生物类群为厌氧细菌。土壤微生物与土壤因子相关性分析表明,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)与微生物类群及多样性指数正相关,pH、容重(BD)与微生物类群及多样性指数负相关,海拔引起土壤因子的改变是影响土壤微生物群落结构及多样性的重要因素。研究表明YS土壤中微生物含量最大,HJ土壤中微生物多样性最高,与山地生态系统中中部区域生物多样性高的其他研究结果相吻合,可为贺兰山自然保护区土壤微生物的研究及保护区的管理提供科学依据。

    • 张欣,邓巍,朱娅佼,李娜,肖文,杨晓燕

      2022,42(12):5059-5066, DOI: 10.5846/stxb202101220234

      Abstract:

      为探究微生物在流域中的水、陆分布差异和相互关系,对澜沧江两条支流捕食线虫真菌多样性水陆分布进行了调查研究。在枯水期,以澜沧江一级支流沘江和黑惠江为研究区域,系统布设12个采样点(水流交汇点),每个采样点采集水、陆对称样品各5份,共采集土样120份。结合传统分离纯化、形态学及分子生物学方法筛选和鉴定菌株,按照《Nematode-Trapping Fungi》进行分类,共获得2属13种88株捕食线虫真菌;其中,陆地样品中共分离到2属11种45株,水体底泥中分离出1属10种43株,检出率分别为41.67%和53.33%。结果表明,澜沧江两条支流捕食线虫真菌在物种、属、群落结构3个层面上均存在水陆差异,也相互联系;陆地土壤可能是流域内捕食线虫真菌多样性的源,水流是其重要的传播因子。在流域生态系统内,水陆间的扩散限制和水流的连通性都是维持微生物物种多样性的重要机制。

    • 张鑫,尹文萍,谢菲,樊辉,陈飞

      2022,42(12):5067-5078, DOI: 10.5846/stxb202106241680

      Abstract:

      生境适宜性评价是物种保护和生境管理与规划的基础。近几十年来,云南境内野生亚洲象数量剧增,外扩迁移事件频发,而新迁入区域生境适宜状况因物种出现点数据缺乏而难以评价,掣肘迁移亚洲象保护与风险防范应急。以亚洲象新近迁入的元江-李仙江流域为案例区,采用荟萃分析统计亚洲象生境评价因子,结合相关性分析和方差膨胀因子独立性检验,筛选出生境评价因子;基于开源遥感数据产品量化生境因子,综合主成分分析和层次分析计算生境评价因子权重,采用生境适宜性指数(Habitat Suitability Index,HSI)模型评价元江-李仙江流域亚洲象生境适宜性,并分析其景观格局。结果表明:(1)元江-李仙江流域亚洲象生境适宜性空间格局主要表现为由下游至上游呈递减趋势,最适生境主要分布于流域下游段,而流域上游段适宜生境少;(2)元江流域生境适宜性低于李仙江流域,且其生境斑块连接度更低、破碎化更严重;(3)2021年"北移象群"北迁沿程生境适宜性由西南向东北呈下降趋势。基于亚洲象生境适宜性评价结果,科学引导野生亚洲象迁入适宜生境区,以规避人象冲突,保障外迁亚洲象群及其活动区居民生命财产安全,服务于区域生物多样性保护与乡村振兴。

    • 伍丽艳,任伯凇,吴涛,黄太福,龚小燕,刘志霄

      2022,42(12):5079-5088, DOI: 10.5846/stxb202011162947

      Abstract:

      中华菊头蝠(Rhinolophus sinicus)主要分布于我国境内,属于典型的洞栖食虫性蝙蝠,具有重要的研究意义与保护价值。近年,在湘西州境内的16个溶洞中对其栖息生态特征进行了观察,共记录到其个体12942只次,数据分析结果显示:该蝠是该区域溶洞中的居留型优势蝠种,具有集群冬眠的习性。每年的9月中下旬开始逐步聚群冬眠,翌年的3月底开始苏醒,其夏季的繁育场所非常隐蔽,通常位于人无法进入的洞段或人迹罕至的洞穴。总体上,其栖点主要集中于距洞口150-200 m (91.60%)的洞段,离地高度6-10 m (91.75%),多以"双足悬挂"的栖姿将身体悬空倒挂于洞道的顶壁。其体温与栖点温度之间不存在显著性差异(P>0.05),但具有明显的线性正相关关系(R2=0.8886)。其栖点安全性春夏季高,秋冬季中等偏低。中华菊头蝠作为该区域洞栖性蝙蝠的优势种,在维持洞穴生态系统的稳定中发挥着至关重要的作用,加强对洞穴生态系统中蝙蝠伞护性的研究有助于洞穴生态保护教育及对蝙蝠种群的保护实践。

    • 杨大星,杨娟,李灿

      2022,42(12):5089-5102, DOI: 10.5846/stxb202008122104

      Abstract:

      研究洞穴土壤节肢动物,有助于了解土壤节肢动物对特殊环境的响应,对于深入认识喀斯特生态过程具有重要意义。以喀斯特洞穴生态系统小型土壤节肢动物为研究对象,采用主成分分析、重复测量方差分析、相关性分析和冗余分析等方法探讨了小型土壤节肢动物与环境因子的相互作用关系。调查共获得小型土壤节肢动物2399个,隶属7纲15目121科。其中,自然林优势类群为等节跳科(Isotomidae),洞穴优势类群为奥甲螨科(Oppiidae)。PCA分析显示,洞穴与自然林小型土壤节肢动物群落组成差异明显。洞穴小型土壤节肢动物类群数、密度和Shannon-Wiener指数(H')显著低于自然林(P<0.05),自然林小型土壤节肢动物类群数、密度和Shannon-Wiener指数(H')季节差异显著(P<0.05),洞穴类群数、密度和Shannon-Wiener指数(H')季节差异不明显。相关性分析结果表明,小型土壤节肢动物类群数和Shannon-Wiener指数(H')与pH值、全磷和光照强度显著相关(P<0.05),密度与pH值、全磷、有机质和光照强度显著相关(P<0.05)。RDA分析表明,土壤pH值是影响小型土壤节肢动物多样性的最主要因子。研究结果表明,小型土壤节肢动物多样性受生境类型的影响,洞穴生态系统生境脆弱,稳定性差,不利于小型土壤节肢动物的生存。因此,应该加强洞穴生物多样性保护,避免不合理的开发利用。

    • 刘洋,刘琦,田雨露,董满宇,徐霞,关梦茜,江源

      2022,42(12):5103-5114, DOI: 10.5846/stxb202008272234

      Abstract:

      浮游细菌是河流生态系统中营养元素的转运者和能量流动的主要贡献者,其群落组成和多样性会受沿途河岸带环境的影响,但目前对开放流动水体中浮游细菌群落的研究还不足。研究使用高通量测序方法,获取了滦河中上游21个样点的浮游微生物群落数据,并结合遥感数据和水体理化指标进行分析,探讨浮游细菌群落结构与水环境因子的关系。结果表明:(1)变形菌门和放线菌门是滦河干流中占据优势地位的门类。(2)群落Chao1丰富度指数与Shannon's多样性指数均与采样点距河流源头距离存在显著负相关(P<0.05),其中Chao1丰富度指数在河流中段的反常升高暗示着外源性偶见种在该河段的大量涌入。(3)采样点距源头距离与细菌群落组成相关性最高;以距源头距离作为控制变量,只有总氮、硝酸盐氮、氨氮与细菌群落组成相关(P<0.05),表明距源头距离所代表的滞水时间和氮营养盐对细菌群落组成存在显著影响。(4)在4种土地利用因子中,无论是否以距源头距离作为控制变量,只有建设用地占比与细菌群落组成相关(P<0.05);若以硝酸盐氮、电导率作为控制变量,则建设用地占比与细菌群落组成在α=0.05的显著性水平下不再显著相关;若以总氮、氨氮、pH、叶绿素a和流速作为控制变量,则建设用地占比与细菌群落组成在α=0.1的显著性水平下不再显著相关。上述结果表明,建设用地对于浮游细菌群落的组成存在影响,包括通过改变硝酸盐氮的排放而造成的直接影响,以及通过改变河流的水文和理化条件而造成的间接影响。

    • 专论与综述
    • 李承义,何明珠,唐亮

      2022,42(12):5115-5124, DOI: 10.5846/stxb202102250530

      Abstract:

      磷(P)循环在维持荒漠生态系统的生物多样性水平、结构和功能的稳定性、元素的动态平衡,以及荒漠自然资源的可持续利用方面有重要作用。通过查阅国内外有关P循环的文献资料,发现当前国内尚缺乏针对荒漠生态系统P循环的系统研究,特别是P循环的生物和非生物驱动机制。综述了荒漠生态系统P的输入-输出过程,植物对P的吸收转运机制以及对P循环的作用,生物土壤结皮(BSC)有机分泌物对P循环的贡献,以及荒漠生态系统P循环过程对气候变化的响应机制等。文末展望了荒漠生态系统P循环的一些重要研究方向和亟需解决的科学问题,包括(1) P在荒漠生态系统中的存在形态、分配及动态平衡;(2)土壤微生物对荒漠植物获取土壤有效P的驱动作用;(3)入侵植物对P循环的影响与潜在生态风险评估;(4)利用分子生物学和基因组学手段揭示真菌-荒漠植物根系系统P循环的基因调控机制;(5)微生物分泌物、土壤磷酸酶类(包括磷酸单酯酶、磷酸二酯酶和三磷酸单酯水解酶)和作用于含磷酸酐和N-P键的酶对土壤P循环的调控;(6)气候变化(干旱、高温和降水节律变化等)如何影响P的生物和非生物转化过程;(7)基于同位素示踪和生态化学计量学理论解释荒漠生态系统P循环路径及其稳定性维持机制。

    • 学术信息与动态
    • 管英杰,刘俊国,崔文惠,贾金霖

      2022,42(12):5125-5135, DOI: 10.5846/stxb202107272041

      Abstract:

      生态修复是实现中国生态文明的有效途径。然而,我国生态修复研究发展态势尚不明晰。采用文献计量学,从年发文量、期刊分布、科研机构分布、合作研究及研究重点等方面对其进行系统性的分析。结果表明:我国生态修复研究虽起步较晚,但近年来发展速度迅速。我国相关科研成果全球占比呈指数式增长,但国际影响力有待提高。我国科研人员间已经建立了广泛的合作研究关系,国家间合作模式主要为双边合作,近年来机构间合作呈现出向多边合作发展趋势。我国生态修复研究重点关注"生物多样性"、"生态系统服务"和"生态修复理论与技术"等方面,但对生态修复与社会经济议题的结合研究尚显不足。黄土高原地区、喀斯特地貌区、土壤重金属污染地区以及江河湖泊和湿地是我国生态修复研究的重点。未来需进一步加强多类型生态系统协同修复的内在机理和规律、渐进式生态修复理论在实践中的应用、生态修复与社会经济议题的结合等方面的研究。

    • 封底
    • 2022,42(12):5136-5136, DOI:

      Abstract:

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      自然保护地体系与国家公园建设
    • 王兆峰, 许静

      DOI: 10.5846/stxb202102230499

      Abstract:

      分析土地利用演变对国家公园生态系统服务价值的影响,是推进国家公园生态文明体制建设的重要依据。为厘清二者之间的影响效应,本文采用生态系统服务价值修正模型、土地利用动态度、价值变率模型及交叉敏感性系数对青海省三江源国家公园2000~2018年土地利用演变对生态系统服务价值的影响进行研究,结果表明:(1)19年间三江源地区的土地利用演变表现为荒漠、草地、水体三地类间的互相转换,且主要变化于长江源园区西北部和北部,地类的转移方向与当地气候变化相关;(2)从时间变化来看,三江源地区的生态系统服务价值呈现“向好”态势,草地和水体对园区生态环境贡献较大,土地利用类型的演变与生态系统服务价值存在一定的关联;(3)从空间变化来看,三园区的生态系统服务价值总体呈增长态势,但存在明显的空间差异,从高值到低值依次为:长江源>黄河源>澜沧江源,呈现从西北向东南递增的分布特征,与当地温湿气候空间特征一致。(4)两地类转换对生态系统服务价值的影响程度从大到小排序为:荒漠与水体>草地与水体>荒漠与草地,土地利用转型跨度愈大,对生态系统服务价值的影响就愈强。研究时段内生态敏感性系数呈现先升高后降低的特征,表明生态环境的变化也会反作用于土地利用对生态系统服务价值影响的敏感性。

    • 山水林田湖生态保护修复
    • 张羽, 蔡竟芳, 万云, 高海燕, 孙凯, 沈一栾, 阿斯哈, 李红丽

      DOI: 10.5846/stxb202006111519

      Abstract:

      湿地生态系统中凤眼莲(Eichhornia crassipes)入侵造成湿地植物群落结构退化及功能崩溃,直接影响沉水植物的生长繁殖及初级生产力。目前关于凤眼莲的入侵机制有一定的研究,而关于凤眼莲入侵程度对沉水植物金鱼藻(Ceratophyllum demersum)和黑藻(Hydrilla verticillate)生长及种间关系的影响相对缺乏。本研究以外来入侵植物凤眼莲,沉水植物金鱼藻和黑藻为研究对象,设计凤眼莲入侵程度(无入侵,轻度入侵对应盖度25%,重度入侵对应盖度75%)交叉定植方式(黑藻单种模式、金鱼藻单种模式,金鱼藻和黑藻混种模式)的控制实验,探究凤眼莲入侵强度对沉水植物金鱼藻和黑藻生长及种间关系的影响。结果表明,凤眼莲入侵程度显著降低了金鱼藻的生物量、分枝数;黑藻的株高、分枝数和分节数。无凤眼莲入侵时,两种沉水植物生物量均最大,两者种间竞争关系较强;随凤眼莲入侵盖度增加,两种沉水植物的生物量先急剧降低后略微增加,种间关系经过微弱促进后又变为竞争作用,其中黑藻表现出明显的竞争优势。此外,凤眼莲入侵略微降低了水体中的总氮、总磷含量。结构方程模型(SEM)分析结果表明凤眼莲入侵以及水体总氮、总磷等水体理化性质对沉水植物生长均有显著负向影响(P<0.05),且水体理化性质对沉水植物生长的影响强于凤眼莲入侵。总之,凤眼莲入侵显著降低了金鱼藻和黑藻生长繁殖,随着凤眼莲入侵程度增加,两种沉水植物种间关系由竞争转变为促进再转变为竞争。研究结果为凤眼莲入侵有效控制及湿地沉水植被的恢复与重建提供了一定的理论依据和技术支撑。

    • 自然保护地体系与国家公园建设
    • 姚小兰, 周琳, 吴挺勋, 任明迅

      DOI: 10.5846/stxb202006191601

      Abstract:

      海南热带雨林国家公园被中线高速公路自东北-西南方向穿越,改变了局域景观分布格局,影响到生态系统完整性与原真性,可能存在潜在的生态风险。本研究选取海南热带雨林国家公园高速公路穿越段两侧3 km作为研究区域,运用GIS技术、Fragstats和景观生态学理论定量评价2013年(高速公路未建)、2016年(高速公路在建)和2019年(高速公路竣工)三年的景观要素变化,解析景观变化趋势和可能带来的潜在生态风险。结果表明,2016年高速公路建成面积(含动土区域)为325.51 hm2,林地面积略有减少,但林地斑块密度增加;耕地面积虽略有增加,但耕地最大斑块指数下降,耕地景观优势度降低。2019年高速公路建成竣工后,由于路旁绿化,高速公路占地面积有所下降,林地面积和林地斑块密度增加,但林地和耕地斑块的内聚力指数下降,自然连通度略降低,破碎化程度加剧;高速公路穿越段中等生态风险区和较高生态风险区面积逐年增加。但隧道和高架桥路段在一定程度上维持了道路两侧的植被连通性,对局域生态系统没有明显影响。高速公路造成的生境隔离与破碎化效可能累积产生远期的负面生态学效应。海南热带雨林国家公园高速公路穿越段位于生态敏感的水源涵养区,建议增设隧道式高架林地提升生境连通性和生态系统完整性、增加人工湿地汇聚和净化道路径流、设立长期生态监测样地对关键节点生态过程与生态系统功能特别是水源涵养与水质净化功能等开展监测与生态恢复。

    • 研究论文
    • 谢慧明, 毛狄, 沈满洪

      DOI: 10.5846/stxb202009132383

      Abstract:

      上游居民实践中甚少收到生态补偿资金,流域生态补偿的普惠性亟需提高。普惠的生态补偿不仅要增加上游居民的获得感,还要通过准确把握上游居民接受生态补偿意愿及其偏好让他们得以获得与生态增益行为贡献相匹配的补偿。本文以中国首个跨省流域生态补偿机制试点——新安江流域生态补偿为例,基于条件价值法研究了上游居民接受生态补偿的意愿及其影响因素。研究发现:(1)上游地区基于居民最小受偿意愿的合意生态补偿规模约为165.60亿元/年,其中浙江淳安县和安徽黄山市的合意受偿规模分别为44.32亿元/年和121.28亿元/年。(2)上游居民的受偿意愿随其年龄和家庭人口数的增加而提高,农村居民的补偿诉求比城镇居民更高,收入变化带来的受偿意愿边际变化约为0.04。(3)淳安县居民受到的环境规制强度偏高,他们的受偿意愿也更高;上游居民参加环保志愿活动的频率与他们的受偿意愿正相关。(4)上游居民感知的政府环保投入负担与实际负担不匹配,流域政府需增加有效生态公众宣传以实现政府环保投入和治理成效的价值。(5)异地移民就业安置政策在一定程度上可以缓解补偿资金缺口压力和地方有效就业压力。

    • 乌日娜, 张兴东, 曹永强, 王 妍

      DOI: 10.5846/stxb202011112912

      Abstract:

      本文以辽宁省气象数据、空间数据和田间管理数据集为基础,首先,依据自然灾害风险形成理论,从危险性、脆弱性、暴露性和防灾减灾能力四因子入手,选择10个副指标,构建辽宁省玉米旱灾综合风险评价指标体系,并利用组合加权法和GIS空间分析方法,确定其权重及区域化。利用自然灾害风险指数法和加权综合评价方法,建立辽宁省玉米旱灾综合风险评价模型,并进行了辽宁省玉米旱灾时空分布特征分析及综合风险评价研究。结果表明:(1)自1960年以来,研究区干旱频率总体呈上升趋势,尤其2010年以后有明显增加态势。其中1970—1979年间干旱发生频率较低,2010—2019年间干旱频率最高。不管是月尺度、季节尺度、生长季尺度还是年际尺度,辽宁省西北部干旱频率普遍较高,而东南部干旱频率较低。干旱强度呈现从辽宁省中部地区向东西地区两个方向递减的趋势,高值出现在辽宁省中部的阜新、锦州、铁岭、辽阳、盘锦、鞍山、营口和大连等地。干旱历时从辽宁省东部向西部区域递减的趋势,其中高值出现在铁岭北部、盘锦、鞍山、营口和丹东南部等地,低值分布在朝阳西南部、葫芦岛西北部、本溪西部和丹东等地。(2)从四个因子角度来说,辽宁省朝阳西部和葫芦岛西北部玉米旱灾危险性指数较低以外其他区域玉米旱灾危险性指数均较高。然而,辽宁省西北玉米主产区玉米旱灾脆弱性指数和暴露性指数均较高,且防灾减灾能力较低。当四个因子加权综合评价时,辽宁省西北部玉米旱灾综合风险呈现较高的现象。研究结果可为保障辽宁省粮食安全及制定防灾减灾政策提供理论依据和科学指导。

    • 张晓, 吴梦婉, SeMyung Kwon, 潘磊磊, 韩辉, 杨晓晖, 刘艳书, 时忠杰

      DOI: 10.5846/stxb202104170996

      Abstract:

      全球气候变化导致森林生态系统的结构与功能发生改变,甚至出现树木死亡与林分衰退的现象,研究林分生长对气候变化尤其是干旱事件的响应有助于预测未来气候变化下生态系统的稳定性。本研究以辽宁章古台5个林龄的樟子松人工林为研究对象,分析了树木径向生长对气候因子与地下水位的响应,结果表明:秋季气温,尤其是最低气温显著影响樟子松林的生长(44年生林分除外);低林龄樟子松林(36、39年)生长与当年夏季及生长季内的降水显著相关,而高林龄樟子松林(52年)生长则与当年春季尤其是当年2与5月降水显著正相关;36、39与52年生樟子松人工林年表与当年夏季的Palmer干旱指数(PDSI)显著正相关,44、58年生樟子松人工林年表则与地下水位显著相关。应对早期干旱(即1997年)时,樟子松人工林表现为随林龄增加,其抵抗力增加而恢复力降低;在随后的两个干旱事件中,高林龄樟子松林的抵抗力不再明显高于低林龄,可能是由于地下水位显著降低影响根系吸水;受累积干旱的影响,所有林龄樟子松人工林对2007-2008干旱事件的弹性力均小于1,径向生长量明显降低。地下水位是影响不同林龄樟子松人工林生长及对干旱抵抗力的重要因子,考虑地下水位有助于进一步提升森林生态系统对气候变化响应研究的准确性。

    • 翁升恒, 张方敏, 卢燕宇, 段春锋, 倪婷

      DOI: 10.5846/stxb202104181005

      Abstract:

      蒸散(Evapotranspiration,ET)是联结土壤—植被—大气过程的纽带,对理解地表水热平衡至关重要。因此,量化分析ET时空变化特征、揭示其主要控制因子对区域用水管理和农业生产十分重要。本文利用遥感数据和气象数据,基于BEPS模型估算了1981—2019年的淮河流域ET,分析了该区域ET时空分布特征,并通过敏感度系数和贡献率方法对该区域的ET多年变化特征进行了归因分析,最后借助数值实验方法深入探究影响特湿润年(2003年)ET较低的主要原因。结果表明:(1)1981—2019年淮河流域多年平均ET为549.83 mm,其中夏季ET占全年ET的比值达到47.63%;1981年以来区域ET整体呈极显著上升趋势(4.41 mm/a, P<0.01);季节上,除冬季外,其他三个季节的ET增幅均呈显著性增加(P<0.05),四季增幅速率大小依次为:夏季>春季>秋季>冬季;空间上,中东部和南部ET较高,重心模型显示ET高值区域呈显著的由北向南的移动趋势;(2)归因分析结果表明,淮河流域ET对气温变化最敏感,其次为相对湿度、太阳总辐射、叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)和降水,但ET对LAI的正敏感性逐渐增强导致LAI的显著升高对流域ET年际变化贡献最大(44.5%),其次是气温的升高(25.93%);同时,LAI是春、夏、秋三季ET变化的主导因素,气温是冬季ET变化的主导因素;(3)数值实验显示高相对湿度是引起特湿润年(2003年)ET明显偏低的最主要因素,这与导致长时间序列ET变化的原因不同。因此,建议今后加强极端气候条件下ET变化的归因分析,为更有效地应对全球气候变化提供决策服务。本研究结果能够为认识淮河流域环境变化对水循环影响及合理分配区域水资源提供科学参考。

    • 南方丘陵山地屏障带生态系统服务提升研究
    • 吴之见, 杜思敏, 黄云, 郑博福, 谢泽阳, 罗诚康, 万飞, 朱锦奇

      DOI: 10.5846/stxb202104181007

      Abstract:

      开展自然生态系统生产总值的评估,对于生态保护政策效益的量化考核,推动生态效益纳入社会经济体系具有重要的意义。赣南地区地处典型的南方丘陵山地带,森林覆盖率高,是赣江、东江上游的重要生态屏障。以赣南为研究区域,基于2000-2018年间3期遥感影像,并运用遥感、地理信息技术的方法,构建了生态系统生产总值的评估指标体系,探讨了将生态系统生产总值(GEP)核算应用于生态保护成效的评估。结果表明:(1)赣南地区2018年生态系统生产总值为10963.26亿元,约为当年GDP的3.9倍;气候调节、水源涵养和洪水调蓄是赣南地区生态系统的核心服务功能,这3项服务价值总和占当年GEP的75.62%;重点生态功能区县的人均GEP高于非重点生态功能区县,而单位面积GEP低于非重点生态功能区县;(2)2000年、2010年和2018年绿金指数(GEP/GDP)分别为5.20、4.19、3.91,呈现出逐年下降的趋势;(3)2000-2018年,赣南地区GEP以可比价计算增幅为21.75%,其中2000-2010年、2010-2018年的年平均增幅分别为1.46%、0.78%,GEP增幅有所减缓,但生态保护成效总体上呈现向好趋势。研究表明,GEP核算结果能很好地反映赣南地区一定时期的生态环境状态和变化,体现生态保护建设工程综合实施效果,为赣南地区后续生态保护建设提供科学依据。

    • 专论与综述
    • 李惠茹, 严靖, 杜诚, 闫小玲

      DOI: 10.5846/stxb202105141261

      Abstract:

      对外来植物开展入侵风险评估是防止外来植物入侵最经济有效的措施,能够极大的节约外来种管理的经济和时间成本。本文简述了国内外入侵风险评估系统,从外来物种基础信息缺乏、外来植物的适生区分析不完善、风险评估体系构建不客观、对新近外来种的关注度不够4个方面阐述了我国外来植物风险评估存在的主要问题。并针对存在的问题提出了以下建议:(1)构建外来植物基础信息数据库是风险评估的基础,加强外来植物本底资料的调查与考证,并将外来植物表型数据的积累和分析纳入数据库,使得风险评估有据可依。(2)运用生态位模型进行生态风险分析是风险评估的重点,并将人类活动指标纳入预测模型,揭示人类活动对入侵植物分布格局的影响。(3)建立科学的风险评估系统是核心,包括通过选择风险指标和设置权重来提高评估系统的科学性、构建特定区域或特定生态类型的风险评估体系、根据评估对象的生物学与生态学特征建立符合实际要求的评估标准,实行差别化的风险评估等。(4)加强新近外来植物的管理是关键,应定期野外监测新近外来种的种群动态,定期审查风险评估结果,对高风险的新近外来种进行预警。本研究将为中国外来植物风险评估体系构建提供重要参考,为入侵植物防控措施的制定提供理论依据。

    • 喀斯特槽谷区生态退化与修复
    • 杨霄, 陈晓晓, 袁周伟, 苏迪, 宋月华

      DOI: 10.5846/stxb202105141270

      Abstract:

      轻中度石漠化地区生态环境较为脆弱,昆虫是生态系统中的重要角色。以叶蝉作为指示生物,在轻中度石漠化地区选取刺梨林、核桃林、玫瑰园、桃林、李子林以及草地6种不同土地利用类型的样地进行叶蝉标本采集,分析6类样地中叶蝉群落的物种组成、相似性、多样性、均匀度和丰富度等特征及其与各地理要素之间的关系。同时还分析了不同月份叶蝉群落的物种组成、多样性、均匀度和丰富度等指数的变化趋势。结果如下:共鉴定叶蝉11亚科52属。拟竹叶蝉属Bambusananus Li & Xing、顶斑叶蝉属Empoascanara Distant和小绿叶蝉属Empoasca Walsh是各样地的优势类群,共占69.4%。尤其是小绿叶蝉属Empoasca,在不同样地中个体数都是最多,占总采集数量的44.6%。Shannon-Wiener 多样性指数(H′)表现为:刺梨林>草地>核桃林>李子林>桃树林>玫瑰园;Pieluo 均匀性指数(J)则是:草地>刺梨林>李子林>桃树林>核桃林>玫瑰园,Simpson 优势度指数(C)为:玫瑰园>李子林>草地>刺梨林>桃树林>核桃林。温度是影响叶蝉群落个体数量的重要环境因子之一,气压和湿度等环境因子则与之无明显相关性。本研究结果表明在生态环境脆弱的轻中度石漠化地区,草地和刺梨林两种土地利用类型的叶蝉个体数(N)与类群数(S)较为丰富,是较为合适的喀斯特生态环境修复的土地利用类型,研究结果将对石漠化治理和喀斯特轻-中度石漠化地区生态恢复技术集成与示范具有重要指导意义。

    • 研究论文
    • 曹永强, 周姝含, 杨雪婷

      DOI: 10.5846/stxb202109062513

      Abstract:

      区域植被归一化指数变化特征对环境容量和生态发展方向有重要指示作用。基于SPOT/VEGETATION NDVI数据和ESA CCI-LC植被分类数据,利用Theil-Sen+ Mann-Kendall、变异系数、Hurst指数和相关性分析方法,对辽宁省2000-2019年不同植被类型归一化指数时空变化特征和气候因子之间的响应关系进行分析。结果表明:(1)NDVI均值呈现从乔木到草原逐渐降低的趋势,不同植被类型在生长季具有不同的生长习性;(2)各植被类型都呈增加趋势,结合Hurst指数和Sen趋势,辽宁省36.12%的植被将趋于改善,约有61.25%的植被将趋于退化;(3)变异系数结果表明:所有植被类型中以乔木植被最为稳定,草原型植被最不稳定。(4)辽宁省各植被类型NDVI与降水显著正相关,与气温相关性相对较低。结果可为辽宁省生态评价和碳循环研究提供植被覆盖动态参考。

    • 张子琦, 焦菊英, 陈同德, 林红, 陈玉兰, 徐倩, 程玉卓, 赵文婷

      DOI: 10.5846/stxb202105171292

      Abstract:

      摘要:洪积扇是拉萨河流域珍贵的土地资源,而明悉其土壤养分状况是对其进行科学合理开发利用的基础。为此,在拉萨河流域选取了10个洪积扇,于2020年7—8月调查了其上的植物群落组成并采集对应土壤,测定了土壤有机碳(SOC),全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的含量并计算其化学计量比。结果表明:10个洪积扇的60个样方中共发现植物种87种,分属于29科79属,其中禾本科和菊科的物种居多;洪积扇SOC、TN、TP、AN和AK的平均含量分别为34.38 g/kg、2.77 g/kg、0.39 g/kg、130.78 mg/kg和189.79 mg/kg,均表现为草地>灌丛>农田,其中SOC、TN、AN和AP含量在草地和农田下差异显著(P<0.05);土壤TK的平均含量为19.68 g/kg,表现为农田>草地>灌丛;土壤AP的平均含量为3.36 mg/kg,表现为农田>灌丛>草地;土壤C: N的均值为12.75,表现为农田>灌丛>草地;土壤C: P、N: P和N: K的均值分别为102.50、8.10和0.16,均表现为草地>灌丛>农田,总体来说洪积扇土壤P元素较为稀缺;土壤N: K与SOC、TN、TP、TK、AN、AP、AK均极显著相关(P<0.01),SOC和TN与植物群落盖度极显著正相关(P<0.01);典范对应分析(CCA)进一步表明土壤养分及其计量比对洪积扇植物群落组成影响显著(P=0.002),且TP、K: P和AP是影响洪积扇植物群落组成的主要土壤生态化学计量因子。综上所述,拉萨河流域洪积扇植物种相对丰富,但分布不均匀,组成不稳定。SOC、TN、TK含量相对较高但C: N值低,表现为有机质矿化速率高而土壤肥力低下;土壤TP和AP的含量均较低,洪积扇植物群落在生长发育过程中受到土壤P元素的限制。此外,本研究还发现土壤N: K同C: N: P一样可作为评价土壤养分状况的生态化学计量指标。

    • 汪 堃, 南丽丽, 郭全恩, 姚宇恒, 何海鹏, 夏 静, 马 彪

      DOI: 10.5846/stxb202109042504

      Abstract:

      采用盆栽试验,比较播种当年及生长第2年对照、中度、重度干旱胁迫下根茎型、直根型、根蘖型苜蓿根系平面、立体几何构型和分形特征差异,以探究不同根型苜蓿对干旱的适应策略。结果表明:随干旱胁迫增加,各根型苜蓿根系总长度、总表面积、总体积和平均直径均减小;各根型苜蓿的根系拓扑指数较小,根系分支模式为叉状分支结构;各根型苜蓿的根系具有较好的分形特征,其分形维数较小,而分形丰度和平均连接长度均较大,表明其根系分支相对简单,但空间拓展能力强,有利于对营养空间的占有;各根型苜蓿的总分支较小、逐级分支率较大,有助于资源的快速获取和促进主根的向下生长。对根系构型参数进行主成分分析,根系总表面积、分形丰度、根长、根体积、分形维数和比根长6个根系构型参数能较好反映不同根型苜蓿根系构型特征。重度胁迫下,根茎型、根蘖型苜蓿的根系总长度、总表面积、总体积、比根长、比表面积、平均连接长度均大于直根型苜蓿,表明根茎型、根蘖型苜蓿适应干旱环境的能力强于直根型苜蓿。

    • 山水林田湖生态保护修复
    • 翟夏杰, 崔丽娟, 李伟, 赵欣胜, 张曼胤, 李春义, 窦志国

      DOI: 10.5846/stxb202103080631

      Abstract:

      生态单元的概念在生态系统的环境保护和生物保护中被广泛应用。本文通过阐述湿地生态单元的定义,内涵和外延,分析了湿地生态单元的特征,介绍了湿地生态系统的内部生态单元,湿地“外援”生态单元和人工重建湿地生态单元等在湿地恢复中的应用案例,并对湿地生态单元未来需要关注的研究方向进行了总结,以期为湿地保护与精细化管理提供理论基础和科学依据。

    • 研究论文
    • 宋伦, 宋广军, 吴金浩, 杨国军, 刘印, 刘苏萱

      DOI: 10.5846/stxb202105191311

      Abstract:

      采用高通量测序—分子鉴定分级技术于2019年对长山群岛全海域真核微藻粒级结构进行了研究。结果发现,春季以中(47%)、小粒级(41%)为主,夏季以小(39%)、大粒级(38%)为主,秋季以大粒级(60%)为主,春、夏、秋季小、中、大粒级微藻比例为42:47:11、39:23:38、22:18:60。小粒级微藻优势种为细小微胞藻(Micromonas pusilla)、融合微胞藻(Micromonas commoda)和金牛微球藻(Ostreococcus tauri),中粒级微藻优势种为剧毒卡尔藻(Karlodinium veneficum)、大粒级微藻优势种为柔弱几内亚藻(Guinardia delicatula)、平野亚历山大藻(Alexandrium hiranoi)、多纹膝沟藻(Gonyaulax polygramma),综合整个真核微藻群落,春季由中粒径的剧毒卡尔藻占据优势(23.9%),夏季由大粒径的平野亚历山大藻占据优势(29.4%),秋季由大粒径的多纹膝沟藻占据优势(66.8%),有毒甲藻在该海域中占有绝对优势,贝毒累积风险较高,小粒径微藻中金牛微球藻和抑食金球藻曾在渤海引发褐潮,潜在威胁该海域贝类养殖业。虾夷扇贝对小粒级和大粒级微藻的选择性较低,对中粒级微藻的选择性较高,尤其对水体中优势种剧毒卡尔藻一直表现出主动选择。COD、DIN、DO、Oil及部分重金属Cd、As、Hg影响着整个长山群岛海域真核微藻粒级结构时空演变。

    • 大江大河流域生态环境保护与修复专辑
    • 张柳柳, 刘睿, 张静, 肖作林, 冀琴

      DOI: 10.5846/stxb202106011448

      Abstract:

      景观组成及景观格局特征决定了污染物的来源和地表景观的拦截消纳潜力,地表坡降会加剧土壤侵蚀,坡地景观特征是影响河流水质的重要因素。本研究基于长江上游重庆段2015年水质监测数据和30 m空间分辨率土地利用数据,提取河岸带100 m、200 m、300 m、500 m、1000 m和子流域六种空间尺度上景观格局和景观组成,并进一步将景观组成分为总地类、缓坡地类和陡坡地类三种不同坡度尺度,再采用相关分析和冗余分析(RDA)等方法定量探讨了坡地景观特征(坡地景观组成、景观格局)对河流水质的多时空尺度影响。结果表明:坡地景观特征对2015年长江上游重庆段河流水质的影响具有空间尺度效应;坡地景观特征对河流水质的影响在河岸带尺度强于子流域尺度,其中关键尺度为河岸带100 m至300 m,最有效尺度为河岸带200 m。坡地景观特征影响水质的季节差异随空间尺度不同而变化,在河岸带100 m至300 m尺度为汛期强于非汛期,在河岸带1000 m尺度相反,在子流域尺度无季节差异。建设用地面积比与溶解氧(DO)和高锰酸盐指数(CODMn)正相关,耕地面积百分比与氨氮(NH4+-N)参数正相关,两者为水质污染“源景观”,且缓坡耕地对水质的解释率高于总地类耕地;林地与水质参数呈负相关,对缓解水质恶化具有积极作用;集聚度(COHESION)、聚合度 (AI)指标与NH4+-N参数及斑块密度(PD)、边缘密度(ED)与DO、CODMn参数均呈正相关。在集水区尤其是河岸带300 m范围内,严格把控建设用地污水收集与处理,种植河岸带防护林,采取横坡耕种方式,并通过优化景观结构(如种植植物篱)以增强景观拦截力以减少污染物的集中输出,从而改善河流水质。

    • 城市生态调查评估与生态管理专刊
    • 谭德明, 丁仕宇, 韩宝龙, 潘雪莲, 刘红晓

      DOI: 10.5846/stxb202107131886

      Abstract:

      快速城市化加快了城市生态系统格局的改变,导致生态系统服务价值下降,对城市可持续发展造成阻碍。为了探究何种城市发展模式能够创造更高的生态系统服务价值,以深圳为案例,利用2010年、2015年和2020年生态系统类型数据,设置经济、惯性和生态3种不同的发展模式,并使用CA-Markov模型对2025年深圳市各类生态系统变化进行预测。在此基础上创新性地核算了不同模式下的关键生态系统服务价值。结果显示:(1)2015年到2020年,各类生态系统呈现不同变化趋势,人类聚落生态系统快速增长,对各类自然生态系统造成侵占,城区绿地呈现自然减少人工增加趋势。(2)2025年3种发展模式对生态系统类型变化影响显著,惯性发展模式下人类聚落、城区绿地出现扩张,经济发展模式下进一步增长,自然生态系统面积显著减少,生态发展模式下自然生态系统面积得到恢复。(3)3种模式下的生态系统服务价值变化差异显著,惯性和经济发展模式下,生态系统服务价值显著下降,分别较2020年下降2.67%和5.25%。生态发展模式下,生态系统服务价值提高,较经济发展模式提升5.5%,3种模式生态系统调节服务总价值差最高达到38.1亿元。综合来看,未来的发展模式应当选择以生态保护为优先的发展模式,通过制定有效的生态空间保护措施如生态保护红线划定、城市潜在开发区调整,实施生态工程等提高城市生态空间面积和质量,维持和提高生态系统服务价值,实现经济发展与生态保护的协调并行。

    • 专论与综述
    • 罗芳丽, 王沫竹, 董必成, 陈禹含, 于飞海

      DOI: 10.5846/stxb202107211968

      Abstract:

      植物表型受自身基因型、所处环境及其亲体所经历环境的共同影响;其中,亲体环境对子代表型的影响被称为亲体效应。亲体效应不仅可通过有性繁殖产生的种子传递给后代(即有性亲体效应),也可以通过克隆生长等无性繁殖产生的分株传递给后代(即克隆亲体效应)。亲体效应对植物种群,特别是对有性繁殖受限、缺乏遗传变异的克隆植物种群的长期进化可能发挥着极其重要的作用,因此,对亲体效应研究进展的梳理非常必要。本文对克隆亲体效应和有性亲体效应的内涵进行了阐释,并论述了克隆和有性亲体效应对子代表型、适合度、种内/种间竞争能力以及种群/群落结构和功能的潜在影响;阐述了亲体效应的潜在调控机制,包括供给机制、代谢物质调控机制、表观遗传机制等;论述了克隆亲体效应在克隆植物适应进化中的作用。未来可以就克隆亲体效应的遗传稳定性及其对克隆生活史性状变异的贡献程度,以及克隆与有性亲体效应引起的表型多样性对种内/种间关系、种群/群落多样性及生态系统结构、功能和稳定性的影响开展深入研究。

    • 生态系统服务专题
    • 杨婉清, 杨鹏, 孙晓, 韩宝龙

      DOI: 10.5846/stxb202107272042

      Abstract:

      景观格局是人与自然共同作用的结果,深刻影响着区域的生态系统服务及可持续发展。以高度城市化地区─北京市为案例,选取了粮食生产、水质净化、空气净化、气体调节、生境质量以及休闲娱乐6项重要生态系统服务,采用InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs)、ROS(Recreation Opportunity Spectrum)等模型定量评估了1980—2018年生态系统服务时空分布。通过对北京市景观组成与景观配置指数进行定量分析,进一步探索了景观格局演变对生态系统服务的影响。结果表明:(1)北京市1980—2018年建设用地扩张了120%,建设用地扩张是耕地面积减少的主要原因。景观格局总体上趋于破碎化,斑块形状复杂化,斑块异质性增加;(2)时间上,北京市1980—2018年粮食生产、水质净化、气体调节、生境质量、休闲娱乐五项生态系统服务均呈现下降趋势;空间上,粮食生产呈现东南部较高,西北部较低的分布特征,其余生态系统服务均呈现西北部较高,东南部较低,市中心最低的分布特征;(3)景观水平上,林地、建设用地等景观组成变化对生态系统服务影响最为显著。破碎化指数、多样性指数等景观配置指数对生态系统服务影响最为显著;类型水平上,平均斑块面积、斑块聚集度对生态系统服务影响相对最为显著。总体来讲,本研究通过分析景观格局演变如何影响生态系统服务,为如何通过设计和优化景观格局来提升生态系统服务提供了定量依据,从而为促进区域的景观可持续规划提供理论依据和案例参考。

    • 城市化的生态环境效应与生态安全
    • 陕永杰, 魏绍康, 原卫利, 苗 圆

      DOI: 10.5846/stxb202108082175

      Abstract:

      长江三角洲城市群是中国城市化水平和经济发展水平最高的城市群,其“三生”功能问题和矛盾日益凸显,“三生”功能耦合协调分析是国土空间规划及区域可持续发展的基础。以长江三角洲城市群为研究区,从农业生产、非农业生产、生活水平、生活保障、生态压力和生态保障六个方面筛选31项指标构建“三生”功能评价指标体系,采用熵权法和AHP法组合确定评价指标权重。并引入耦合协调度模型,以2000—2019年为研究时段进行“三生”功能评价及其耦合协调度分析,并运用面板数据模型和Robust回归分析影响研究区“三生”功能的主要因素。结果表明:(1)研究区2000—2019年间生产、生活、生态功能整体上稳步提升,其中,生产功能东西部发展优于中部,低值区缩减;生活功能东部优于西部,南部优于北部;生态功能随时间呈现由西南部到东南部最优的变化特征。“三生”功能总体表现为 “东部优于西部,南部优于北部,东南部发展最优”格局,空间差异明显;(2)生产-生活严重失调城市占比由23.08%缩减为0,基本协调城市占比由11.54%提高到46.15%,中度协调城市占比由0提高到53.85%,耦合协调性提高显著;生产-生态中度失调城市占比由57.69%降为4.8%,基本协调城市占比由19.23%提升为88.46%;生活-生态耦合严重和中度失调城市占比由有到无,中度协调城市占比由0提升为88.46%,上海市升为高度协调城市;生产-生活-生态功能耦合协调度逐步提高,在空间上呈现东部、东南部为主要高值区,沿海优于内陆的分布格局;(3)地均农业机械总动力、地均固定资产投资、城镇常住居民人均可支配收入、草地面积、绿地覆盖率等因素对研究区“三生”功能耦合协调发展起到了巨大的推动作用,而农村常住居民人均可支配收入对“三生”功能耦合协调起到了限制作用。研究结果能为其社会经济稳定发展与国土空间资源利用可持续发展提供参考依据。

    • 生态管理
    • 万慧琳, 王赛鸽, 陈彬, 夏楚瑜, 苏锐

      DOI: 10.5846/stxb202108132244

      Abstract:

      湿地生态风险评价对区域自然资源保护及规划管理具有重要意义。本研究以三江平原湿地为研究区域,基于2000年、2005年、2010年、2015年四期土地利用数据,以城市扩张导致的土地利用变化、道路建设等人类活动为风险源,景观生态风险、生态系统服务价值为风险受体构建了三江平原湿地生态风险综合评价体系,分析三江平原多年风险源、风险受体及综合生态风险时空变化特征。进而,利用距离阈值确定空间距离权重,采用双变量空间自相关模型揭示了不同时间尺度下生态风险的空间集聚分布特征。结果显示:从风险源角度,人类活动风险源强度呈增加趋势,松花江、穆棱河、倭肯河地区一直处于中高风险水平。从风险受体角度,景观生态风险的中高风险地区2015年较2000年从网格水平上增加了36.89%,重点集中在湿地与水体分布区;生态系统服务低价值区即高生态风险区主要分布在中部水田、旱田、建设用地以及东北部与东南小范围的湿地区域。综合生态风险结果显示,三江平原生态风险在时间上呈增加趋势,高风险区域面积增加了24.07%,空间上由松花江河滩型湿地区与穆棱河地区逐渐向四周蔓延。此外,生态风险的强弱受到空间距离的影响显著,本研究选取5km为自相关分析的距离阈值,2000年、2005年、2010年、2015年三江平原土地利用与综合生态风险的空间格局存在显著的空间正相关关系,土地利用与综合生态风险呈高-高的地区主要集中在研究区内的松花江流域及周围滩地地区,随着土地利用变化及转移,空间关联逐渐增强且区域分布不断扩大。研究结果可从人类活动控制、景观格局优化、生态服务价值提升等方面为三江平原生态风险防控分区管理提供理论依据。

    • 生态系统服务专题
    • 苏 宁, 丁国栋, 杜林芳, 杨 光, 雷燕慧, 赵媛媛

      DOI: 10.5846/stxb202108142245

      Abstract:

      资源型城市通过资源开采驱动城市快速发展,同时通过生态恢复维持生态系统稳定。探究典型人类活动对资源型城市生态系统服务的消极和积极影响对于可持续城市建设具有重要意义。以鄂尔多斯市为例,基于1990—2018年土地利用/覆盖、NDVI等数据,修订了生态系统服务价值计算方法,量化了区域生态系统服务价值的时空格局,进而评估了人类活动过程对生态系统服务的影响。研究结果表明,研究时段内鄂尔多斯市城镇建设用地、林地和草地面积总体增加,耕地及未利用土地面积减少。区域生态系统服务总价值总体呈上升趋势,从1990年的2312.24亿元上升至2018年的2421.38亿元,增加了4.72%。2000年以后鄂尔多斯市退耕还林、未利用地植被恢复等措施使得生态系统服务价值增加了113.53亿元,同期城镇建设用地扩展占用生态生产用地导致生态系统服务价值减少了91.36亿元,生态建设的积极影响大于城镇建设用地扩展的消极影响。

    • 研究论文
    • 魏新星, 陈一欣, 黄静, 苏杰, 尹海伟, 曾辉

      DOI: 10.5846/stxb202108182283

      Abstract:

      在以存量更新促进城市可持续发展的时代,将城市低效用地有序更新为绿色基础设施(Green Infrastructure,GI)是实现城市建成区生态空间再造和生态格局优化的可操作路径。现有低效用地的更新优先度评价多将经济效益作为发展潜力的判断依据,未能很好地考虑地块的潜在生态效益。以广西桂林市中心城区为例,采用层次分析法、熵权法和TOPSIS方法,从经济和社会效益角度构建综合指标体系定量评价城市低效用地的更新潜力,在此基础上,基于最小费用路径和电路理论方法,采用标准化最小费用廊道值与中心性值,评价低效用地对提升研究区景观连通性的重要性,最后利用二维判别矩阵方法,综合更新潜力与重要性分析结果,对低效用地更新为GI的优先度进行了评判。结果表明:(1)研究区更新潜力等级较高的低效用地面积占比达38%,集中分布在研究区西部和北部。(2)低效用地更新后充当廊道和踏脚石的潜力存在显著差异,对提升景观连通性重要性较高的低效用地面积占比达40%,主要分布在研究区北部、西部和南部。(3)低效用地更新潜力评价结果和基于景观连通性提升的重要性评价结果在部分区域差异明显,更新为GI优先度较高的低效用地主要分布在研究区北部和西南部,应根据其不同优先度等级采取差异化的更新规划措施。研究结果可为城市低效用地再开发的规划实践和绿色基础设施网络格局优化提供新框架和决策参考。

    • 生态治理与恢复技术的评价方法及应用
    • 王永珍, 林永一, 冯怡琳, 赵文智, 刘继亮

      DOI: 10.5846/stxb202108182294

      Abstract:

      沙障作为人工固沙植被恢复与保护绿洲和道路安全的一种手段,可以有效阻止沙丘移动,改变流动沙丘地表生态水文过程,进而影响节肢动物多样性及营养结构及功能变化。鉴于此,选取临泽县中部沙带为研究区,利用陷阱法系统调查了生物、物理沙障和流动沙丘区沙丘不同部位地表节肢动物分布及多样性。研究结果表明,沙障营建强烈影响了流动沙丘区地表节肢动物组成,生物和物理沙障区地表节肢动物的活动密度、物种丰富度及多样性均显著高于流动沙丘区,捕食性和其它食性节肢动物较植食性节肢动物对沙障营建的响应更为敏感。沙障还改变了沙丘地表节肢动物的分布规律,生物和物理沙障区地表节肢动物的活动密度从沙丘底部到顶部依次增加,而流动沙丘区地表节肢动物主要分布在沙丘中下部。谢氏宽漠王和尖尾东鳖甲在流动沙丘区主要分布沙丘的中下部,沙障营建导致沙丘顶部谢氏宽漠王和尖尾东鳖甲的活动密度大幅提高。此外,研究还发现生物和物理沙障对地表节肢动物的影响不同,生物沙障区地表节肢动物活动密度显著高于物理沙障区,捕食性和东鳖甲属等其它食性节肢动物的活动密度在生物沙障区均高于物理沙障区。总之,沙障营建及类型差异强烈影响地表节肢动物的分布及多样性,它通过资源上行效应和土壤物理环境的改变提高了地表节肢动物的多样性及营养结构,从而影响了土壤生态系统结构及功能变化过程。

    • 研究论文
    • 杨 畅, 王月容, 汤志颖, 王 茜, 段敏杰, 漆良华

      DOI: 10.5846/stxb202109302752

      Abstract:

      风景游憩林是城市森林的重要组成部分,具有减菌、降噪、滞尘、释氧及调节人体舒适度等生态保健效应,探索具有良好综合生态保健效应的景观模式对游憩林的建设和管理尤显重要。以北京西山国家森林公园乔-灌-草、乔-草和灌-草等9种不同群落结构风景游憩林为研究对象,通过野外监测和室内分析相结合等方法,研究了空气负离子浓度、PM2.5浓度及消减率、噪音消减率、减菌率及人体舒适度的动态变化,分析了温度、湿度、风速等环境因子对生态保健效应的影响,运用综合指数法对生态保健效应进行定量评价。结果表明:(1)空气负离子浓度年变化范围为296.67—1090.00 个/cm3, 乔-灌-草结构年均最高,为(755.62±110.11) 个/cm3,灌-草结构最低为(637.53±121.90) 个/cm3;(2)PM2.5浓度年变化范围为6.83—63.04 μg/m3,且夏季<秋季<春季<冬季,乔-灌-草结构对PM2.5消减率最大(10.95%),灌-草结构最低(1.17%);(3)噪音消减率随着距离的增加均有一个最佳消减场,不同群落结构平均减噪率表现为乔-灌-草>乔-草>灌-草;(4)减菌率变化范围为11.65%—44.60%,且乔-灌-草>乔-草>灌-草;(5)乔-草结构人体舒适度最好,灌-草结构最弱;(6)PM2.5浓度和温度呈负相关,与湿度和风速呈正相关,细菌数量与温度、湿度、风速均呈正相关,噪音与温度、风速呈正相关,与湿度呈负相关,空气负离子浓度与湿度和风速呈负相关;(7)生态保健效应综合指数范围为1.6565—9.1387,总体排序乔-灌-草>乔-草>灌-草。北京风景游憩林的建设,在群落结构上以乔-灌-草为宜,在树种选择上优先考虑油松、刺槐、侧柏等具有生态保健效应的乡土树种。

    • 胡影, 冯晓明, 巩杰

      DOI: 10.5846/stxb202010202664

      Abstract:

      近年来,受全球气候变化和人类活动的双重影响,我国干旱半干旱区生态环境保护和社会经济发展面临着严峻挑战。生态系统服务是链接自然生态系统和人类福祉的桥梁,其持续供给对区域可持续发展具有重要意义。在具有生态重要性、脆弱性的地区,如何协调生态保护与社会经济发展的关系以达到可持续发展是重要的科学问题。以宁夏回族自治区为例,基于InVEST模型及相关地理图件,分析研究区生态系统服务变化及其权衡关系,通过耦合协调度模型分析生态系统服务与社会各项经济指标的耦合关系及空间差异,辨析区域耦合协调度的主要影响因素。结果表明:(1)研究区生态系统服务空间分异明显,土壤保持、水质净化、水资源供给和碳储存均呈现南高北低的特征。(2)县域尺度上各项生态系统服务之间显著正相关,呈现为协同关系;其中水质净化与水资源供给的相关性最高(相关系数是0.73),其次是碳储量和水资源供给(相关系数是0.60);而土壤保持与水质净化、水资源供给的相关性较低(相关系数均在0.50以下)。(3)宁夏回族自治区耦合协调度与城镇人口比重、城镇居民人均可支配收入负相关,与农村常住居民人均可支配收入正相关;产业分配模式与耦合协调度显著相关。(4)宁夏回族自治区约50%的县(区)处于勉强协调发展状态,其中73%的县(区)更注重经济发展;约 41%的县(区)属于协调发展类,其中 2/3 的县区环境保护相对超前;中部地区的发展优势较强。研究结果对于准确把握经济社会发展过程中生态系统服务特征具有重要理论和实践意义,为促进宁夏生态保护与经济发展的统一协调提供科学辅助依据。

    • 生态系统服务专题
    • 胡继然, 姚娟

      DOI: 10.5846/stxb202105061174

      Abstract:

      牧民对草地生态系统服务的重要性认知成为推动牧区生态环境保护以及牧民生计可持续发展的重要前提。以喀拉峻180份牧户实地调研数据为基础,在分析牧民对草地生态系统服务的认知程度和生计选择的基础上,运用灰色关联分析探究生态认知与生计选择的总体关联性,并采用多元Logistic模型探究生态系统服务认知对生计选择的具体影响。结果显示:1)生态系统服务认知水平依次为调节服务(79.83%)>支持服务(78.21%)>文化服务(77.06%),且对气体调节的认知度最高(82.67%),对科研教育的认知度最低(72.11%);2)生态系统服务认知与生计选择的总体关联度均在0.47以上,处于中等关联水平;3)生态系统服务认知对选择旅游畜牧兼业生计影响相对显著,其中气体调节和土壤保持正向影响旅游畜牧兼业生计选择,而废物处理对其产生负向影响。

    • 研究论文
    • 高文礼, 陈晓楠, 伊力努尔·艾力, 马晓东

      DOI: 10.5846/stxb202105181301

      Abstract:

      以疏叶骆驼刺为研究对象,设定3个水分梯度正常水分(土壤相对含水量70%±5%)、干旱胁迫(土壤相对含水量20%±5%)和复水处理(干旱胁迫60天后恢复至正常水分)与四组接种处理(单接种丛枝菌根真菌(AMF)、单接种根瘤菌、双接种AMF+根瘤菌和不接种),分析不同水分条件下双接种丛枝菌根真菌和根瘤菌对疏叶骆驼刺的生长以及供、受体疏叶骆驼刺之间氮素转移的影响。结果表明,正常水分处理时,双接种疏叶骆驼刺的AMF侵染率、地上生物量、地下生物量、总生物量以及氮含量均要高于单接种处理;根瘤数量、Fm、Fo和Fv/Fm与单接种处理之间无差异;在遭遇干旱胁迫时,双接种疏叶骆驼刺的AMF侵染率、总生物量、Fv/Fm均小于单接种处理;地上生物量、地下生物量、根瘤数、Fm、Fo以及氮含量与单接种之间无差异。复水后,双接种疏叶骆驼刺的地上生物量、地下生物量、总生物量、根瘤数均优于单接种;AMF侵染率、氮含量低于单接种;Fm、Fo、Fv/Fm均与单接种之间无差异。在氮素转移方面,正常水分时,双接种与单接种的氮素转移率无差异,在遭遇干旱胁迫时,双接种疏叶骆驼刺的氮素转移率显著降低,即使复水后,仍得不到恢复。可见,与单接种AMF或单接种根瘤菌相比,双接种AMF和根瘤菌在正常水分时更具有优势,干旱胁迫会导致AMF和根瘤菌协同促生优势的减弱,复水后双接种疏叶骆驼刺能及早的对水分变化做出响应,对其生长具有一定的补偿作用,但仍不能抵消干旱胁迫所带来的损伤。丛枝菌根网络所介导的氮素转移具有一定的耐旱性,但是在干旱条件下双接种疏叶骆驼刺的氮素转移率要低于单接种AMF,复水后仍得不到恢复。

    • 范春苗, 王志泰, 汤娜, 邓国平

      DOI: 10.5846/stxb202012213241

      Abstract:

      喀斯特多山地区,城市扩展过程中大量自然山体镶嵌入城,形成具有多种生态系统服务功能的城市遗存自然山体。但在城市内部致密化发展过程中,这些城市遗存山体常被城市建设用地包孤立和包围,形成人工干扰场中的生态孤岛。生态网络的构建既有利于城市遗存自然山体自然资源保护,又有助于丰富城市绿色基础设施生态系统服务功能。以喀斯特地区典型的多山城市——贵阳市行政区为研究对象,综合利用形态学空间格局分析法(Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA)和景观连通性识别中心城区生态源地,基于主成分分析确定研究区综合阻力面,通过最小累计阻力模型(Minimum Cumulative Resistance,MCR)、重力模型和水文分析等方法,识别并优化关键衔接廊道及节点,在中心城区行政区和建成区两个尺度构建研究区生态网络。结果表明:1)行政区生态源地分布整体呈现“南北相望”的格局,建成区生态源地集中在中部;2)研究区综合生态阻力高值主要集中在研究区中部,呈放射状向外扩散,综合生态阻力低值主要分布在研究区周边,以大型林地斑块为主;3)行政区极重要、重要、一般廊道数分别为15、21、69,极重要廊道集中分布在北部,建成区极重要、重要、一般廊道数分别为37、113、227条,极重要廊道主要分布在建成区中部;4)行政区和建成区一类生态节点分别为29、25个,二类生态节点33、17个。最终通过叠加行政区和建成区生态网络要素,形成贵阳市中心城区生态网络,研究结果能为贵阳市中心城区在未来用地空间上协调生态保护与城市发展提供科学合理的参考。

    • 城市生态调查评估与生态管理专刊
    • 董轩妍, 胡忠文, 吴金婧, 王敬哲, 杨超, 张杰, 夏吉喆, 邬国锋

      DOI: 10.5846/stxb202104251087

      Abstract:

      作为反映城市生态环境的重要指标,城市生态宜居性受到学术界越来越多的关注。首先结合遥感与POI数据生成分类特征,利用文档主题生成模型进行特征重表达,采用随机森林模型提取住区,为后续的生态宜居性评价提供基本单元;随后,依据多源数据生成多个生态宜居性评价指标,使用基于熵权的TOPSIS方法构建生态宜居评价模型,得出每个住区综合得分;以深圳市为实验区对本研究提出的方法进行了验证,并对深圳市的住区生态宜居性进行了空间分析。结果表明:(1) 机器学习方法与多源数据结合可得到精细的城市功能分区图,总体精度可达82.1%;(2) 基于TOPSIS方法构建的生态宜居评价框架能够对住区生态宜居性进行有效量化,综合得分高的住区多为片区绿化率高、空气质量好、建筑密度较小的住宅区,而得分较低的住区主要集中在城中村等生态环境较差的区域,结果符合客观事实;(3) 深圳市内的住区及其评价得分呈现出明显的空间分异,南山、福田、罗湖区域的住宅小区较多;宝安、龙华、龙岗区内部同时包含较多的住宅小区与城中村,导致三个区内部各评价单元的得分差异较为明显;因住区数量少、绿地面积大、空气质量高等客观条件,坪山、盐田和大鹏区生态宜居得分情况较好。以上结果展示了本研究方法的有效性,可为城市生态宜居建设及城市规划等提供案例参考和数据支撑。

    • 研究论文
    • 程天亮, 王新平, 马雄忠, 潘颜霞

      DOI: 10.5846/stxb202109142585

      Abstract:

      干旱区灌丛植被空间格局受多种物理和生态过程影响,能够指示生态系统的状态。本文通过量化灌丛斑块大小的空间分布来评估阿拉善高原东南部覆沙荒漠植被生态系统的状态,采用点格局分析法分析灌木种群的相互关系,以阐明不同灌木种在斑块格局形成中的作用,并结合土壤条件及下垫面粗糙度等指标验证评估的准确性,探讨灌丛空间格局差异的内在机理。结果表明,研究区样方2灌丛斑块大小符合截尾幂律分布,其他样方符合对数正态分布,前者的空间结构及生境条件均优于后者,说明植被空间格局可以准确表征生态系统状态。在局地尺度上灌木种内和种间呈现不同的相互关系,以竞争关系为主导是导致斑块破碎化的主要驱动机制。小灌木(如猫头刺)的种内互利关系有利于促进多样化斑块形态的形成,而大灌木(如沙冬青和蒙古扁桃)种间的互利作用则有利于形成异质性更强的复杂空间格局。基于灌丛斑块的空间格局评估生态系统状态,可为保护和恢复生态脆弱区受损植被提供重要的借鉴。

    • 蔡家庆, 薛峰, 袁帅, 赵泽芳, 崔明皓, 史丹丹, 江源

      DOI: 10.5846/stxb202108022102

      Abstract:

      为探究德令哈地区柏树山不同生境气候对祁连圆柏(Sabina przewalskii)径向生长的影响,在该区域设置3个采样点(S1:地势较低的陡坡地,S2:坡度缓和的凹形坡地,S3:地势较高的陡坡地),运用树木年轮学方法收集了58棵祁连圆柏共113根样芯。通过建立3个样点的祁连圆柏差值年表,分析在半干旱区不同生境内祁连圆柏径向生长对气候响应的特征以及气候因子对祁连圆柏径向生长的贡献。结果表明:不同生境的祁连圆柏径向生长对降水的响应基本一致,对温度的响应则存在显著差异,其中当年5月的降水对不同生境祁连圆柏径向生长的贡献作用最大(P<0.01),当年6月的降水次之(P<0.05)。温度对S1和S3祁连圆柏径向生长的贡献均不显著(P>0.05)。当年9月的平均最高温对S2祁连圆柏径向生长有显著的贡献作用(P<0.05),低温对其的贡献并不显著(P>0.05)。该研究结果论证了受地形差异的影响,不同生境下的气候对树木径向生长的影响具有多样性。因此,在研究树木生长与气候的关系时,应综合考虑不同生境的特点,以选取适宜的生境进行科学研究。

    • 城市生态调查评估与生态管理专刊
    • 章屹祯, 汪涛, 张晗

      DOI: 10.5846/stxb202105201317

      Abstract:

      新常态背景下,“降霾增效”是促进城市协调可持续发展的重要保障。基于2008—2017年我国269个地级市面板数据,利用ArcGIS空间分析、EBM-DEA、空间杜宾等模型,探究雾霾污染与生态效率的时空演化格局及产业集聚对其非线性影响及空间溢出效应。结果显示:(1) 我国城市雾霾污染具有“块状”与“集群分布”特征,并呈现以京津冀城市群为中心的“核心—边缘”扩散模式;城市生态效率呈东部>中部>西部依次递减态势, 其H-H型城市主要分布在东部沿海地区;(2) 产业集聚是“双刃剑”,其对雾霾污染与生态效率的影响存在显著的“U”型关系,即产业集聚每提升1%,雾霾污染和生态效率相应降低0.1388%和0.1409%,产业集聚平方项每提升1%则相应提升0.0188%和0.0113%;(3) 产业集聚进一步提升对本地与邻近城市的雾霾污染具有较强的正向空间溢出效应,地方政府应采取联防联控的污染治理策略,构建长效环境治理合作机制;(4) 产业集聚规模对雾霾污染和生态效率的影响表现出一定的区域异质性,应设计差异化的产业发展策略,为城市“降霾增效”提供支撑;通过重构权重矩阵、替换核心解释变量与设置滞后变量,证明了上述主要结论的稳健性。当前我国正处于工业文明向生态文明转换的关键阶段,期望本研究能为区域可持续发展提供参考。

    • 脆弱生态系统保护与修复专栏
    • 陈翔, 刘树林, 彭飞, 王涛

      DOI: 10.5846/stxb202107242000

      Abstract:

      生物土壤结皮(Biological soil crust,BSC)作为干旱、半干旱地区健康生态系统的重要组成部分,具有固碳、固氮、降低土壤水分蒸发、减少土壤径流等多种生态功能,这些功能与BSC的发展阶段及覆盖度密切相关,使其在维系荒漠自然生态系统的稳定性中扮演重要角色。因此,结合遥感数据尺度定量研究影响BSC分布的环境因素是评估沙区生态系统稳定性并以此为依据进行沙化土地治理的重要基础性研究。影响BSC覆盖度的环境因子较为复杂,现有研究方法存在两方面局限,其一是多为小尺度定性分析,其二是多侧重于孤立地分析BSC与环境因子间的单向关系。利用结构方程模型(Structural Equation Modeling,SEM)中的非递归路径分析(Nonrecursive Path Analysis,NPA)对遥感30 m分辨率像元尺度BSC覆盖度、植被覆盖度、土壤pH值、盐度、有机质与粒度进行路径分析,旨在使用综合性方法从整体上阐明大尺度BSC分布与植被、土壤间的交互关系。结果表明:(1)在毛乌素沙地,BSC覆盖度受各环境因子综合影响,无法用单一变量说明。BSC覆盖度与植被覆盖度、土壤有机质、平均粒径和细颗粒占比呈极显著正相关(P<0.01),与粗颗粒占比呈极显著负相关(P<0.01)。(2)BSC覆盖度与植被覆盖度通过有机质相互影响,BSC覆盖度对植被覆盖度有较大的正向直接影响,路径系数(Path Coefficient,PC)=0.43(P>0.05),植被覆盖度对BSC覆盖度有交大的负向影响(PC=-0.22;P>0.05)。(3)土壤平均粒径和细颗粒占比均正向影响BSC的覆盖度,其中,平均粒径对BSC覆盖度的总体影响较大(PC=0.67;总效果值=0.590),细颗粒占比对BSC覆盖度的间接影响较大(间接效果值=0.052)。(4)盐度对BSC覆盖度呈显著负向直接影响(PC=-0.41;P<0.05;总效果值=-0.398),pH值对BSC覆盖度有极小的正向影响(总效果值=0.072)。上述研究结果可为遥感探测BSC、制定有效的荒漠生态系统保护与修复政策措施提供科学依据。

    • 南方低效人工林改造与特色生态产业技术研究专栏
    • 赵泽尧, 张雪, 陈桐, 赵天宇, 徐帅, 梅莉

      DOI: 10.5846/stxb202008012004

      Abstract:

      森林植被受全球气候变化、森林经营活动及病虫害等多种干扰,导致林地光合碳供应水平及根系输入量发生变化。在此背景下,土壤性质及土壤温室气体排放的响应及其机理是预测森林碳汇功能变化及森林可持续经营的重要依据。以2年生马尾松盆栽苗为对象,通过单株/盆和3株/盆栽植密度控制根系输入量、通过环割和截干控制光合碳向地下的供应能力,模拟森林植被干扰导致的根系输入量及光合碳供应变化对土壤理化性质、微生物群落结构及温室气体排放的影响。结果表明,苗木根系非结构性碳水化合物(TNC)含量和氮含量比单株/盆低;3株/盆的土壤速效氮含量比单株/盆低,土壤革兰氏阳性菌、厌氧菌、放线菌及丛枝菌根真菌丰富度均比单株/盆显著增加,3株/盆的土壤二氧化碳(CO2)排放速率较高,但土壤氧化亚氮(N2O)排放速率差异不显著。无论是单株/盆还是3株/盆,环割和截干处理后,根系生物量、根系长度及表面积均比对照显著下降,根系TNC含量显著下降。土壤和根系氮含量都有增加趋势;土壤微生物生物量碳(SMBC)含量降低,而土壤微生物生物量氮(SMBN)则提高。环割和截干后,土壤中各种微生物组成丰富度均有下降趋势,土壤CO2排放速率显著下降,土壤N2O排放速率则显著提高。根系输入量及光合碳供应对土壤细菌和真菌含量均有显著影响,土壤细菌含量与根系生物量、SMBC和SMBN显著正相关;土壤真菌含量与土壤温度显著负相关,与根系生物量、SMBC和SMBN显著正相关。相关分析表明,土壤CO2排放通量与土壤温度、土壤湿度及根系生物量显著正相关,与土壤硝态氮显著负相关;土壤N2O排放通量与土壤温度和土壤湿度显著正相关。以上研究表明,根系输入量与地上光合碳供应共同作用,改变土壤理化性质及微生物环境,进而影响土壤温室气体排放。

    • 自然保护地体系与国家公园建设
    • 郭甲嘉, 沈大军

      DOI: 10.5846/stxb202010162643

      Abstract:

      随着经济社会的发展,中国自然保护地体系经历了由以自然保护区为主体向以国家公园为主体的重要变迁。本文应用多源流理论分析了中国自然保护地体系变迁。首先,从内在逻辑、民主化程度和变量控制三个方面分析了多源流理论在中国保护地变迁研究中的适用性;然后,从问题源流、政治源流和政策源流三个方面分析了中国自然保护地体系变迁的主要影响因素,梳理了变迁的逻辑路线,总结了变迁的内容,其中,变迁内容包括管理客体、管理主体和管理手段三个方面。结果表明:中国自然保护地体系变迁是问题源流、政治源流和政策源流共同作用的必然结果,表现在问题源流中的指标数据和问题反馈促进了政策源流中政策建议和方案的提出,而焦点事件与政治源流中执政理念的冲突对变迁起到了重要的催化作用;政策源流存在渐进式完善过程,尤其是国家公园试点对政策源流的发展起到关键作用。此次变迁的逻辑路径主要包含三股源流的相互作用,通过引入国家公园重塑中国自然保护地体系,促进其系统性、整体性和协同性发展。

    • 研究论文
    • 岳文泽, 夏皓轩, 吴桐, 熊锦惠, 钟鹏宇, 陈阳

      DOI: 10.5846/stxb202104010847

      Abstract:

      生境质量是反映生物多样性状况与局地生态功能的重要指标,在高质量发展背景下研究区域生境质量的时空演变具有重要意义。以浙江省为研究区,基于InVEST模型、热点分析及地理探测器模型探究生境质量的时空演变与影响因素,并利用生态质量结果对浙江省生态红线开展了定量评估。结果表明:(1)2000-2015年,浙江省生境质量均值呈减速下降趋势,空间上形成了西北、西南、中东高和东北、中部低的分布格局;生境退化度呈现“中心—外围”的圈层辐射结构。(2)热点分析显示,生境质量与生境退化度在乡镇尺度上集聚特征相似、冷热点空间分布趋势相反。(3)地理探测分析发现,地形(高程、坡度)是影响浙江省生境质量的主要因素,植被因素(NPP、NDVI)的贡献度随时间推移逐渐增大;浙江省生境质量空间分异受到自然因子与社会经济因子的协同作用。(4)浙江省生态红线的生境质量整体较高且稳定,不同红线类型的生境质量存在差异;高生境质量区与生态红线的错位区域主要分布在浙西南、西北部山区,而北部、中部以及东部相对较少。基于此,对生态红线调整、区域生态功能区划提出对应的策略,以期提升浙江省生态空间管控。

    • 专论与综述
    • 何思源, 闵庆文

      DOI: 10.5846/stxb202104020854

      Abstract:

      本文以国内外文献、报告、规划为原始材料,以“保护兼容”一词为核心,结合其使用语境,系统阐述在自然保护话语由“堡垒式”转向“社区保护”时,随着自然保护地功能与管理发生变化,人类活动的保护兼容性如何被重新发现并在自然保护实践中助力生物多样性保护。研究发现,首先,“保护兼容”理念充分体现在景观尺度的土地利用连续体上;其次,在生产性景观视角下乡村土地利用和传统农业系统进入自然保护领域;第三,“保护兼容”理念以土地利用为基础下沉到乡村社区的资源管理、生计发展等多类型活动,以各种保护倡议和项目实现,并在发展中国家和发达国家呈现出不同特征。“保护兼容”理念既进行尺度扩展,探索区域内、跨行政区域乃至国家间多利益相关方参与、多类型土地利用贡献于自然保护扩展,也进行尺度下沉,倡导基于本土价值实现全球价值的保护理念。研究提出,全球在生物多样性保护中要进一步重视生产性景观和农业生物多样性保护,而发展中国家面对全球生物多样性保护紧迫目标时,需要坚持社区主体性和在保护实践中的主动性。

    • 研究论文
    • 尉毓姣, 朱琳, 曹鑫宇, 王文科, 龚建师, 余慧琳, 孟丹

      DOI: 10.5846/stxb202104080914

      Abstract:

      蒸散发是水文循环的重要组成部分,获取高时空分辨率的数据能够更加精细化蒸散发的时空变化规律,对于水资源管理、生态水文过程量化具有重要意义。由于单一传感器反演的蒸散发无法同时具有高空间和高时间分辨率,以南京地区为例,首先结合Landsat-8遥感影像数据和气象数据,采用基于能量平衡原理的SEBS模型估算日蒸散量。在此基础上,选取典型区域采用ESTARFM模型将估算的蒸散发结果与低空间分辨率的MOD16A2蒸散发产品数据进行时空融合降尺度研究,并评价模型的融合精度。结果表明:(1)SEBS模型估算的蒸散发结果与蒸发皿折算后的数据、MOD16A2产品数据的平均相对误差分别为0.14 mm/d和0.22 mm/d。(2)南京地区蒸散量季节差异明显,表现为夏季>秋季>冬季;各区在夏季的日平均蒸散量差异也较大,六合区蒸散量最大,秦淮区最小;另外,蒸散量分布受土地利用类型的影响,总体上表现为水域>林地>耕地>草地>其他,且植被覆盖度较高的区域蒸散量较大。(3)基于ESTARFM模型融合的蒸散发结果与基于Landsat-8遥感影像反演的蒸散发数据在空间分布上具有相似性,二者相关系数为0.74。在全球气候变化的背景下,本研究可为蒸散发数据集时空分辨率的提高提供参考,同时也能够为南京地区水循环过程和水资源管理研究提供数据支撑。

    • 周岚, 巫大宇, 吕秋实, 李贤伟, 苏宇, 郭茂金, 尹海锋, 吕倩

      DOI: 10.5846/stxb202104150984

      Abstract:

      中龄林的马尾松受松材线虫侵染后,林木生长、生理生化指标、群落多样性等会发生异质性变化,但是,针对患病林木地下细根的响应尚不清楚。本研究以松材线虫疫区患病马尾松和健康马尾松为研究对象,采用土柱法,分0—15 cm和15—30 cm土层,对细根进行分级研究,定量分析1—5级细根的形态、生物量以及养分元素,探讨松材线虫侵染的马尾松人工林细根形态、生物量以及养分元素的分异特征。结果表明:(1)患病马尾松人工林细根的健康状态与根长密度、生物量呈极显著正相关(P<0.01),低级根(如1级根)患病后,响应会更加强烈。(2)马尾松人工林患病后,细根有效磷、速效钾浓度会显著降低(P<0.05),而全氮、钙浓度会显著升高(P<0.05)。(3)松材线虫病使林分的土壤有机质含量显著高于健康林分(P<0.05),而土壤速效钾含量会显著低于健康林分(P<0.05)。以上结果表明,松材线虫侵染的马尾松人工林会在细根形态、细根养分和土壤养分上会发生特异性响应,揭示了松材线虫病对马尾松人工林地下细根的影响,旨在为松材线虫病防治提供一定参考。

    • 专论与综述
    • 孙龙, 岳阳, 胡同欣

      DOI: 10.5846/stxb202104231072

      Abstract:

      干扰作为生态系统中的一种固有属性,在部分生态系统中已严重影响到了该地区生态系统平衡。生态系统多功能性作为衡量生态系统的一个综合指标,能够同时反映生态系统的整体功能。随着干扰活动的不断变化,干扰对生态系统影响的关注度也在不断上升,针对干扰对生态系统多功能性的研究也在不断增加,但由于干扰对生态系统多功能性的影响还缺乏系统总结,因此本文从概念进展、量化指标、测度方法、影响因子四个方面论述生态系统多功能性的研究现状,结合干扰对生态系统多功能性的研究,对比分析其研究进展,以期为今后生态系统多功能性的研究提供参考。目前针对森林生态系统多功能性的研究仍存在诸多问题,本文为今后的森林生态系统多功能性的研究提出以下三点展望:(1)加强生态系统多功能性的应用性研究;(2)加强评估各生态系统功能之间的相互作用对生态系统多功能性的影响研究;(3)加强干扰对生态系统多功能性影响的机制性研究。以期为进一步探索干扰对生态系统多功能性的影响机制研究提供借鉴,以推动该领域的发展。

    • 研究论文
    • 王晓娟, 董文攀, 周世良

      DOI: 10.5846/stxb202104241078

      Abstract:

      全球苜蓿属植物约87种,我国有15种,大多为广布种,可生活在不同的生境当中。该属植物由于荚果等形态变异复杂,繁育系统多样,其进化历史一直是本领域关注的热点问题之一。随着分子生态学的发展,利用基因组学的方法解决生态学问题不断报道,但目前我国苜蓿属物种的叶绿体基因组数据缺乏,有关其演化路径的研究尚少有开展。为此,本文选取了我国苜蓿属10个代表物种和胡卢巴属1种,测序比较其叶绿体基因组结构特征,基于叶绿体基因组和核ITS序列构建分析其系统发育关系,并结合物种地理分布生境特征探究我国苜蓿属植物的演化路径。结果显示,以上苜蓿属植物的叶绿体基因组大小为121-127 kb,均为非典型的“四区”结构,缺失反向重复区。在10个苜蓿属物种的叶绿体基因组中共检测到1,273个SSR位点,这些SSR位点可以作为潜在的分子标记用于我国苜蓿属植物资源的鉴定。供试苜蓿属物种的叶绿体基因组共发生6次基因倒位。天蓝苜蓿的2个倒位发生在基因atpB到ycf3、ndhC到trnLUAA之间的区域;青海苜蓿和花苜蓿的叶绿体基因组共享4个倒位,分别位于基因psbM到psaA、ndhB到trnNGUU、ndhB到rpoA以及clpP到rpl20区间。天蓝苜蓿中还存在clpP、rpoC1和atpF基因内含子的丢失现象。基于叶绿体基因组及ITS序列构建的苜蓿属系统发育关系,支持传统上将苜蓿属划分为紫苜蓿组、南苜蓿组、阔荚苜蓿组和天蓝苜蓿组的分类处理。其中,直果胡卢巴、单花胡卢巴与毛荚苜蓿形成一支,位于系统树的基部,支持中国苜蓿属和胡卢巴属之间存在过渡类型“类苜蓿植物”的观点。分析我国苜蓿属植物的分化原因可能与这些物种的生境有关,特别是年平均温度可能是导致苜蓿物种分化的决定性因素。

    • 生态系统服务专题
    • 魏培洁, 吴明辉, 贾映兰, 高雅月, 徐浩杰, 刘章文, 陈生云

      DOI: 10.5846/stxb202105011149

      Abstract:

      开展山区流域产水量的定量评估研究,有利于区域水资源保护规划的制定、生态补偿机制的建立以及生态平衡的维系。然而,目前对我国西部高寒山区产水量的时空变化评估及其影响因素的研究依然较为缺乏。选取青藏高原东北缘祁连山西段疏勒河上游为研究区,基于InVEST(Integrate Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs Tools)模型定量估算并分析了2001—2019年产水量的时空变化特征及影响因素。结果表明:(1)2001—2019年,研究区年均气温和年实际蒸散量呈增加趋势(P>0.05),年降水量和NDVI则显著增加(P<0.05);(2)年均总产水量为13.66×108 m3,空间分布呈现山地高海拔区较高,河谷低海拔区较低的特征;(3)19年来产水量以0.26×108 m3·a-1的速率显著增加(P<0.01)。其中,高海拔区的产水量显著增加,约占整个研究区的32.01%;然而,仅有8.39%的低海拔区产水量显著下降(P<0.05)且集中分布在西北部;(4)产水量与降水量显著正相关,同气温、实际蒸散量、归一化植被指数(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index)和根系深度显著负相关(P<0.001);(5)产水功能一般重要级别区占研究区面积的47.26%,极重要和高度重要级别区占总面积的28.25%。本研究为祁连山国家公园水资源的动态评估、有效管理和可持续发展提供了科学参考。

    • 研究论文
    • 马方园, 郭豪, 肖成玉, 廖露露, 周婉婷, 方熊, 易志刚

      DOI: 10.5846/stxb202105111230

      Abstract:

      全球增温对森林生态系统碳循环产生了重要影响,而生物源挥发性有机化合物(Biogenic volatile organic compounds,BVOCs)是生态系统中生物合成的重要次生碳代谢产物。作为BVOCs的主要组成成分,单萜烯(Monoterpenes,MTs)合成与释放在森林生态系统碳循环过程中有重要作用。以南亚热带常见树种杉木(Cunninghamia Lanceolata(Lamb.)Hook)和木荷(Schima superba Gardn.et Champ)2年生盆栽苗木为对象,设置未增温、电热线增温、红外辐射器增温3个处理,分析不同增温方式对植物MTs通量、光合作用及相关酶活性的影响。结果表明:杉木MTs通量显著高于木荷,分别为4027.634—16239.608 pmol m-2 s-1、49.228—130.512 pmol m-2 s-1。电热线增温导致杉木MTs通量增加约2倍,以柠檬烯和γ-松油烯为主,分别占73.3%和15.1%;红外辐射器增温处理下杉木MTs通量下降52.6%,以柠檬烯和α-松油烯为主,分别占71.3%和18.9%。不同处理间杉木气孔导度的变化趋势与其MTs通量结果类似,增温可能主要通过影响植物气孔导度从而影响MTs释放。增温处理后木荷净光合速率增加,其中电热线增温处理效果更显著(9.890 μmol CO2 m-2 s-1),且不同处理存在显著性差异(P<0.05)。因此,在进行全球增温模拟研究时需考虑增温方式差异,建议尽量设置多种增温方式,以便更全面反映增温的生态效应,为全球增温模型提供更可靠的数据支撑。

    • 专论与综述
    • 陈珊珊, 温兆飞, 马茂华, 廖桃, 周旭, 吴胜军,

      DOI: 10.5846/stxb202105111233

      Abstract:

      植被动态变化受气候和人类活动双重作用力的驱动。在气候变化的背景下,如何定量剖析人类活动在植被动态变化中的作用力,对增加植被生态系统碳储量和缓解气候变化具有重要意义。随着生态文明建设和环境保护意识的加强,就植被生态系统而言,生态工程作为一项巨大的人类活动,对植被影响的广度和深度日益加强。系统分析气候变化背景下生态工程对植被的生态效应影响,对后期生态恢复措施的制定和实施具有十分重要的理论指导意义。虽已有一些生态工程对植被影响的定量化研究方法,但不同方法之间的结果难以进行比较研究。比较探讨各定量研究方法的优缺点有利于推动植被驱动机制的研究,有助于恢复生态学和人类生态学的应用和发展。主要系统梳理了定量研究生态工程对植被动态影响主要研究方法:回归分析、残差趋势分析、基于生物物理过程模型方法和阈值分割方法。对比发现,基于生物物理过程模型方法具有较高的应用潜力,趋势分析方法和阈值分割方法仍需进一步完善。目前,定量剖析生态工程对植被变化的影响研究主要侧重于模型模拟,野外实证研究和模型验证较为缺乏,是恢复生态学未来研究的重点和难点之一。

    • 研究论文
    • 朱 弘, 杨 乐, 岳春雷, 李贺鹏

      DOI: 10.5846/stxb202105191310

      Abstract:

      木本植物幼苗是森林生态系统的重要的组成部分,其定居、存活、生长的生态学过程对于森林植被的更新具有潜在指示和筛选作用。为探究浙江杭州午潮山亚热带常绿阔叶次生林群落更新和演替机制,基于样方法对150 m2样地内天然更新幼苗的物种组成、数量特征和基径结构进行统计,在此基础上采用最近邻分析和Ripley’s K函数的点格局方法,分析其中主要优势树种的更新动态及其时空分布格局。结果表明:(1)样地内乔木幼苗树种组成丰富,共调查到幼苗811株,隶属12科20属27种,其中樟科Lauraceae、壳斗科Fagaceae、山茶科Theaceae和山矾科Symplocaceae为主要优势科。(2)红楠Machilus thunbergii、薄叶润楠M. leptophylla、毛柄连蕊茶Camellia fraterna和刨花润楠M. spauhoi在所有调查物种重要值排序前4,因而被确定为优势林下植物,绘制的基径结构小提琴图(violin plot)进一步显示它们的种群分属快速增长型、稳定增长型、缓慢增长型和稳定型。(3)红楠、薄叶润楠和刨花润楠在小径级和小尺度上多呈聚集分布,随生长发育和空间尺度的增加,聚集强度呈现先增高后降低趋势,最终向离散分布或随机分布转变,可视为群落演替的早期树种;同时,三者在聚集强度上有所差异,排序为红楠>薄叶润楠>刨花润楠。毛柄连蕊茶Camellia fraterna种群密度较低,在小径级和小尺度上呈随机分布,随生长发育和空间尺度的增加,聚集强度呈波动趋势,最终向离散分布转变,可视为演替的中期树种。本研究在小尺度上初步揭了午潮山木本幼苗种群的演替过程中的种群结构和分布格局,可以为亚热带森林管理与植被恢复提供理论依据。

    • 岳雪萍, 王淘, 吕天星, 周涛, 刘琦, 唐磊, 周高子, 贾媛丽, 周伟, 任万军, 陈勇

      DOI: 10.5846/stxb202105281410

      Abstract:

      冬水田—水稻是川中丘陵区传统的稻田种植模式,冬水田种植模式转变是实现多熟种植及机械化的重要途径。为探究冬水田—水稻种植模式转旱作过程中作物季及休闲期土壤呼吸速率及其组分构成,本试验设置冬水田—水稻转旱作(FTD)、冬水田—水稻(FR)和冬闲田—玉米(FM)3种不同种植模式,采用根排除法和静态明箱-气相色谱法原位取样测定作物季及季后休闲期土壤呼吸及其组分,并通过测算净生态系统生产力(NEP)进而判断冬水田—水稻转旱作过程的农田系统碳汇强度。结果表明:(1)FTD显著提高了土壤总呼吸速率及其自养和异养呼吸速率,从而提高了其累积排放量(P<0.05)。与FR相比,FTD的土壤总呼吸及其自养和异养呼吸的累积排放量分别提高了13.14倍、11.32倍和15.56倍(P<0.05);与FM相比,FTD的土壤总呼吸及其自养和异养呼吸的累积排放量分别提高了70.56%、40.83%和115.47%(P<0.05)。(2)与FR和FM相比,FTD均降低了土壤呼吸及其组分的温度敏感性(Q10),且土壤总呼吸的温度敏感性介于异养呼吸和自养呼吸之间。(3)FR,FM和FTD的净生态系统生产力(NEP)均为正值,其数值分别为7911.66 kg/hm2,5667.89 kg/hm2和1583.46 kg/hm2,均表现为大气CO2的碳汇,但与FR与FM相比,FTD显著降低了其净生态系统生产力,呈现出较弱的碳汇。

    • 重点脆弱生态区生态恢复
    • 蒋 燕, 靳 川, 姜晓燕, 李鑫豪, 魏宁宁, 高圣杰, 刘 鹏, 贾 昕, 查天山

      DOI: 10.5846/stxb202106011440

      Abstract:

      植物资源(光、氮、水分)利用效率是反映生态功能适应气候变化的关键指示,然而鲜有研究综合考虑植物资源利用效率间的相对变化及其调控机制。选取宁夏盐池毛乌素沙地优势物种油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,于2017—2019年生长季对油蒿光合生理参数和环境因子进行原位监测,实验室测定叶片比叶面积(SLA)和叶氮含量(LNC),分析叶片光利用效率(LUE)、水分利用效率(WUE)、氮利用效率(NUE)的相对变化特征及其生物和非生物影响因子,探讨油蒿叶片资源利用效率对环境的响应。结果显示:油蒿LUE和NUE的季节变化趋势基本一致,两者呈正相关(R2=0.17;P<0.01),且皆与WUE季节变化不同,无显著关系(P>0.05),WUE波动幅度最高(CV=48%),NUE最低(CV=39%);研究期间LUE、WUE和NUE月均值基本在夏季出现高峰值,分别为0.12 mol/mol,104.02 μmol/mol和11.49 μmol g-1 s-1。土壤含水量(SWC)>0.09 m3/m3,叶片资源利用效率不受其影响,而SWC<0.09 m3/m3,WUE和SWC关系为二次函数;SWC调节土壤氮含量(Nsoil)和光合有效辐射(PAR)对叶片资源利用效率的影响。叶片资源利用效率与LNC无显著相关性;SLA与LUE显著负相关(P<0.01),与NUE显著正相关(P<0.01),与WUE相关性不显著(P>0.05)。LUE主要受SLA和Nsoil影响,NUE主要受SLA和SWC影响,SWC和Nsoil还可通过SLA和LNC间接影响LUE和NUE。结果表明水分和土壤氮含量是限制油蒿叶片资源利用效率的主要非生物因子,比叶面积则是调控其资源利用效率的关键生物因子,是深入探究荒漠植物群落对环境响应策略的重要补充。

    • 研究论文
    • 田立涛, 王少剑

      DOI: 10.5846/stxb202106051488

      Abstract:

      探究科技创新与生态环境之间的耦合协调关系,是当前我国高质量发展过程中亟待解决的关键问题。本文通过初步探讨科技创新与生态环境的耦合协调机制,构建两者的综合评价指标体系,借助物理学耦合协调度模型定量测算2007—2018年珠三角地区科技创新与生态环境的耦合协调度,并对其时空演化特征进行探讨分析。结果表明:珠三角各市的科技创新综合指数与生态环境综合指数均呈现不断上升的趋势,且两者耦合度、耦合协调度也呈现出由低水平向高水平的演进特征。在空间分布上,珠三角地区科技创新与生态环境的耦合协调度呈现出以珠江入海口城市“广深佛莞”为中心,向两侧递减的空间格局。在作用类型上,珠三角多数城市在2007年的科技创新能力起到明显地滞后作用,但随着时间的推移城市创新能力不断增强,与生态环境之间达到基本协调,甚至高级协调水平;而肇庆市发展相对缓慢,仍处于“基本失调—科技创新受阻型”。以区域高质量发展为引领,通过加大创新要素投入、控制污染物排放、合理布局生态用地等方法提高生态创新,有助于未来珠三角实现科技创新与生态环境协调可持续发展。

    • 杨欢, 乔远, 王兴邦, 陈新平, 张务帅

      DOI: 10.5846/stxb202106081522

      Abstract:

      黄淮海地区是我国重要的玉米产区之一,定量化该区域玉米生产的能源利用效率和净生态系统碳平衡对提高资源利用效率和实现碳中和具有重要意义。基于国家统计数据,利用生命周期评价(LCA)、能值分析和碳平衡等方法,定量化了2004—2018年黄淮海地区(包括河北、河南、山东、安徽和江苏5个省)玉米生产的能源利用效率和净生态系统碳平衡,并阐明其时空变化特征。结果表明:黄淮海地区玉米生产的平均能源利用效率、温室气体排放量、净生态系统碳平衡和可持续性指数分别为3.9、3.8 t CO2-eq·hm-2、12.6 t C·hm-2和6.8。不同年份间黄淮海地区玉米生产的能源利用效率和净生态系统碳平衡存在显著差异,能源利用效率在2012年最高,为4.3,在2005和2007年最低,为3.7;净生态系统碳平衡在2015年最高,为14.2 t C·hm-2,在2005年最低,为10.1 t C·hm-2。各省份中以河北省玉米生产的能源利用效率、净生态系统碳平衡和可持续性指数最高,分别高于区域平均15.3%、9.6%和26.4%,较最低的江苏省高45.5%、22.0%和88.8%。河北省、河南省和山东省的综合得分均为正值,具有较高的资源利用效率和生态环境效益。黄淮海地区玉米生产资源投入、能源利用效率、生态环境效益和净生态系统碳平衡在时空尺度上存在较大的差异,应制定区域特异性优化管理策略,减少化肥和农药的施用,施用增效肥料和高效生物农药等,采用秸秆还田等保护性耕作措施,积极推进规模化和机械化的发展,实现黄淮海地区玉米生产的绿色可持续发展。

    • 侯东杰, 乔鲜果, 郭柯

      DOI: 10.5846/stxb202106111552

      Abstract:

      围封草原枯落物累积通过改变水分和热量的再分配影响植物的生长发育。为探究不同植物种群对枯落物累积的适应性,2015—2017年在内蒙古围封典型草原设置了枯落物去除实验,对土壤温度和水分进行了原位监测,也对群落优势物种大针茅(Stipa grandis)和亚优势物种羊草(Leymus chinensis)种群的生长发育过程及种群数量特征进行了测定。结果表明:枯落物累积显著降低生长季表层和深层土壤温度(1.3—4.6℃和1.5—3.2℃),并提高表层和深层土壤水分(1.4%—10.4%和1.0%—5.0%)。枯落物累积对大针茅种群返青时间的延迟(16.9—24.2 d)显著高于羊草种群的(5.2—6.7 d),但对大针茅和羊草种群的营养生长期无显著影响。枯落物累积显著提高大针茅种群的高度但显著降低其盖度和地上生物量,引起大针茅种群的重要值显著降低(0.38→0.22)。枯落物累积显著提高羊草种群的高度、盖度和地上生物量,进而显著提高其重要值(0.16→0.28)。大针茅和羊草种群重要值排序的更替驱动围封草原植物群落演替。本研究从植物种群的角度为阐明围封草原群落结构与功能改变提供新视角,也为科学合理制定围封政策提供理论依据。

    • 生态管理
    • 范 星, 陈 彬

      DOI: 10.5846/stxb202106201637

      Abstract:

      水足迹是评价人类活动对水资源开采和水环境污染程度的重要方法,对农作物生长过程的绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹进行量化和分析,可以为农业用水综合评价和用水管理提供指导。以三江平原为研究区域量化粮食作物生产水足迹的时空特征,揭示粮食生产对区域水资源的占用情况,并分析水足迹的影响因素。结果表明:(1)三江平原粮食生产水足迹总量在2005—2018年间呈显著增加趋势,其中绿水足迹、蓝水足迹和灰水足迹在水足迹总量中的占比历年平均为28%、8%和64%;(2)粮食生产水足迹空间差异明显,在地市尺度,佳木斯市水足迹最高,占三江平原总量的47%,在县区尺度,富锦市、依兰县和桦南县是水足迹热点地区;(3)只考虑蓝水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成轻度压力,而同时考虑蓝水和灰水足迹,粮食生产给三江平原水资源造成重度压力;各地市间水资源压力有较大差异,其中佳木斯市负担了该区域将近一半的粮食产量,水资源压力最高,鹤岗市则水资源压力最低;(4)降雨量、灌溉水利用效率、化肥施用量、粮食种植结构和作物单产水平等都会影响粮食作物生产水足迹,其中蓝水足迹响应种植结构的变化最敏感,灰水足迹响应化肥施用量的变化最敏感,而水足迹总量响应作物单产水平的变化最敏感。因此,我们建议应将减少化肥施用量、提高作物单产水平和优化作物种植结构纳入区域水资源可持续管理之中。

    • 城市化与区域生态耦合及调控机制专栏
    • 陈晓红, 许晓庆, 刘艳军, 王颖, 张明轩, 马灵玉, 刘爽

      DOI: 10.5846/stxb202106221662

      Abstract:

      高质量的三生空间是城市高品质空间布局、高效率功能体现的重要保障与载体。城市群作为城市三生空间矛盾的集中地,降低其城市脆弱性,是区域可持续发展的关键。因此,基于三生空间质量的哈长城市群城市脆弱性研究对国土空间协调与稳定发展具有重要意义。以哈长城市群11个地市为研究区域,基于生产空间质量、生活空间质量、生态空间质量构建城市脆弱性评价指标体系,运用熵权-TOPSIS评价模型、ArcGIS空间分析工具以及地理探测器对2010-2018年哈长城市群城市脆弱性的时空格局演变与驱动力进行分析。研究结果表明:①在时间变化上:整体来看,2010-2018年哈长城市群城市脆弱性呈下降的趋势,城市脆弱性空间上呈“先增强后减弱”的态势。城市脆弱性高等级地区数量呈现“先增强后减弱”的趋势,而城市脆弱性指数相似地区集中分布呈现“先减弱后增强”态势。②在空间布局上:形成了II、I级区“点状零散”,V、IV级区的“边缘式”的空间分布格局。空间分布呈现“随机化”,无明显集聚性。从其演化趋势类型特征上看,呈发散趋势的城市多于呈收敛趋势的城市,说明哈长城市群城市脆弱性空间差异呈逐渐增大态势。③基于三生空间质量哈长城市群城市脆弱性的空间分异主要是由城市生活空间质量脆弱性的差异引起,其次是城市生产空间质量脆弱性。其中,经济增长水平不高是城市生产空间质量脆弱性的首要因素;交通设施水平不完善、燃气资源供给力度不够、城乡差距偏大、教育水平程度偏低、信息化水平低下是城市生活空间质量脆弱性的关键因素;污水处理强度、城市绿化水平和生活垃圾无害化处理强度是影响哈长城市群城市生态空间质量脆弱性的基础要素。

    • 研究论文
    • 王文秀, 栾军伟, 王一, 杨怀, 赵阳, 李丝雨, 梁昌强, 孔祥河, 刘世荣

      DOI: 10.5846/stxb202107021759

      Abstract:

      凋落物是植物在其生长发育过程中新陈代谢的产物,是土壤有机质输入的重要途径,凋落物分解是生态系统养分循环的关键过程之一。在全球气候变化背景下,热带地区干旱事件发生的频率和强度均在增加,同时,普遍认为热带地区受磷(P)限制,所以探讨干旱胁迫和土壤磷可用性对热带地区叶凋落物分解的影响及两者是否存在交互效应十分必要,有助于了解干旱对该区叶凋落物分解的影响机制以及是否受土壤磷调控。依据植物多度、碳固持类型、叶质地,以海南三亚甘什岭热带低地雨林的4个树种叶凋落物(铁凌 Hopea exalata、白茶树 Koilodepas bainanense、黑叶谷木 Memecylon nigrescens、山油柑 Acronychia pedunculata)为实验材料,依托2019年在该区建成的热带低地雨林模拟穿透雨减少、磷(P)添加双因素交互控制实验平台,包括干旱(D -50%穿透雨)、P添加(P +50Kg P hm-2yr-1)、模拟干旱×P添加(DP -50%穿透雨×+50Kg P hm-2yr-1)、对照(CK)4个处理,且4种处理随机分布于3个区组,即设置了3个重复。使用常规的凋落物分解袋法探究实验处理对4个树种叶凋落物的分解系数、碳(C)、氮(N)元素动态变化的影响。结果表明:不同树种的叶凋落物因基质质量不同分解存在差异。模拟干旱处理对叶凋落物C、N损失产生抑制作用,但是对不同树种叶凋落物的抑制作用不同,原因是干旱处理通过抑制土壤分解者活动、减弱凋落物的物理破碎作用,间接抑制凋落物分解,并且由于高质量(含N量高)凋落物受微生物分解者影响较大,所以该凋落物分解受干旱抑制程度较大;P添加处理对叶凋落物C损失存在促进作用、N损失存在抑制作用,原因是土壤中P含量的升高,提高了微生物分解高C物质的能力,以及当土壤中P含量较高时,间接抑制微生物通过分解凋落物获取养分或者促进微生物优先完成自身生长代谢需要而不是合成分解凋落物所需要的酶,导致叶凋落物N损失下降;模拟干旱与P添加处理存在显著交互效应,P添加处理缓解或反转了干旱胁迫对叶凋落物分解的抑制作用。以上结果表明,不同基质质量的凋落物分解存在差异,对干旱胁迫的响应不同;在叶凋落物分解过程中,P添加促进C损失、抑制N损失;此外,在热带低地雨林,土壤中P可用性变化可调节干旱对凋落物分解的影响。

    • 西藏退化高寒生态系统恢复与重建
    • 张力天, 杨时海, 刘炜, 王晓丽, 秦金萍, 董瑞珍, 边巴普尺, 米玛顿珠, 索朗次仁, 张树淼, 张敏, 仁增曲扎, 马玉寿

      DOI: 10.5846/stxb202107091853

      Abstract:

      沿环境梯度揭示植物群落特征及其环境影响因子的研究是生态学研究的重点内容之一。雅鲁藏布江作为世界海拔最高的河流之一,目前尚未开展流域内白草(Pennisetum centrasiaticum)主要分布区植物群落研究。本研究从雅鲁藏布江上游源头区仲巴县帕羊镇至中游米林县派镇白草主要分布区设置26个样地对植物群落特征进行调查。研究结果表明:(1)雅鲁藏布江中上游白草主要分布区有119个植物物种,属35科96属,主要有禾本科、菊科和豆科。各样点优势种有白草、砂生槐(Sophora moorcroftiana)、藏沙蒿(Artemisia wellbyi)、白莲蒿(Artemisia sacrorum)、固沙草(Orinus thoroldii),白草群落物种丰富度最大的是江孜县(S=37),最小的是桑日县(S=12),白草重要值最大的是拉孜县(67.52%),最小的是桑日县(11.88%);(2)26个样点的平均地下生物量为3374.23 g/m2,各白草主要分布区群落在0—10 cm、10—20 cm和20—30 cm土层的地下生物量占比分别为60.38%,26.36%和13.26%;(3)相关分析结果表明,白草高度与海拔(r=—0.60),白草高度与土壤pH(r=—0.53),白草生物量与土壤pH(r=—0.55)呈极显著负相关(P<0.01);(4)RDA分析表明:轴1和轴2共解释全部方差的40.60%,在环境—群落的解释中起主导作用。(5)通过聚类分析,将雅鲁藏布江中上游白草主要分布区划分为梯度Ⅰ(平均3008.67 m)、梯度Ⅱ(平均3824.75 m)和梯度Ⅲ(平均4419.29 m),禾本科功能群在不同海拔梯度均有最大的高度、盖度和重要值,4个功能群(禾本科、豆科、菊科和杂类草)的高度随海拔上升而下降,群落物种丰富度和群落地下生物量占比随海拔上升而增加。上述结果表明白草是雅鲁藏布江中上游广泛分布的乡土草种,其群落特征多样,与环境因子有较强的相关性。

    • 研究论文
    • 何汐然, 丁晓雪, 许毓哲, 李君

      DOI: 10.5846/stxb202108192303

      Abstract:

      气孔调节是植物适应水分条件变化的关键途径,研究多变生境中植物气孔行为对认识植物的适应具有重要意义。洪水漫溢新形成的河漫滩是胡杨更新的自然生境,其土壤质地和地下水埋深具高度时空异质性。已有研究主要集中于胡杨对地下水埋深变化的生理生态响应,而对土壤质地与地下水变化交互作用影响植物水分关系的认识不足。本文通过设置土壤质地(砂土(S1)、砂壤土(S2)、黏壤土(S3)与地下水埋深(W1(30cm)、W2(60cm)、W3(90cm))交互试验模拟幼龄胡杨自然生境,观测分析了不同条件下胡杨气孔导度(Gs)、气孔导度斜率(g1)、光合的气孔限制(Ls)的变化。研究结果表明:(1) 胡杨气孔行为对地下水变化的响应受土壤质地影响;(2) 相同地下水埋深时不同土质间Gs具显著差异,W1时S2与S3的Gs显著高于S1;W2时S1与S2明显低于S3;W3时S3最大,S2次之,S1最小;(3) 相同地下水埋深处理下,g1在S1最大,S3次之,S2最小;(4) 相同地下水埋深处理下,W1时S2与S3的Ls显著高于S1,W2与W3时Ls在S2最大,S3次之,S1最小。综上所述,幼龄胡杨气孔行为对地下水埋深变化的响应因土壤质地而异,这可能归因于土壤质地影响根系结构和土壤水的垂直分布,对胡杨早期植物水分关系具有重要影响。

    • 张晓龙, 邓童, 刘学森, 郑玲娜, 于超, 罗乐

      DOI: 10.5846/stxb202108202318

      Abstract:

      地下水是影响西北地区植被分布、生长和群落演替的重要因子,通过人工装置模拟30 cm(D30)、40 cm(D40)、50 cm(D50)、60 cm(D60)、70 cm(D70)5个潜水梯度,从生长发育、根系形态、拓扑结构与分形维数以及表型可塑性四个方面来分析不同潜水埋深对单叶蔷薇幼苗的影响,力求揭示单叶蔷薇幼苗对不同水分环境的适应性策略,这将对今后开展单叶蔷薇植被恢复和保育工作具有重要价值。研究结果表明:(1)单叶蔷薇幼苗可通过增加扎根深度、总根长、根表面积、根体积、根尖数量、分支数量、地上干物质和根系干物质来应对不同潜水埋深带来的干旱胁迫,D50、D60、D70和CK处理下的幼苗还可以通过提高根冠比来适应更长久的干旱环境。(2)不同潜水埋深处理下,单叶蔷薇幼苗根系的拓扑指数基本保持在0.8—0.9之间,说明该根系属于典型的人字形分支模式,受环境影响较小。其中,短而细的密集细根(0—2 mm)构成了单叶蔷薇幼苗根系的主体。从资源分配的角度来看,该种拓扑结构相对简单、内部竞争较小、碳消耗少,有利于根系扩大土壤资源获取效率,从而保障植株生长发育的物质供需平衡,这是单叶蔷薇对环境胁迫的适应性策略。(3)适度的干旱,如50—70 cm的潜水埋深,可以促进单叶蔷薇幼苗扎根深度;而在较浅的潜水埋深(30—40 cm)环境中,单叶蔷薇幼苗能快速解除干旱,转向地上器官的生长发育,同时它通过降低垂直根系长度、增加分支和根尖数量来获取更多氧气和适应水分充足的新环境,到第75 d时生长旺盛,在株高、总根长、根表面积、根体积、根尖数量、分支数量、地上干物质、根系干物质、根组织密度和分形维数10个指标上与CK组具有显著差异,说明单叶蔷薇幼苗对水分充足和严重干旱的极端环境均有较好的适应能力,表型可塑性强。

    • 焦德志

      DOI: 10.5846/stxb202108232349

      Abstract:

      不同环境条件下的植物个体可以表现出形态特征的分异和物质分配的权衡与调整。采用大样本抽样调查与统计分析方法,比较研究扎龙湿地不同生境芦苇(Phragmites Australis)生殖株和营养株的形态特征以及生物量分配的异速关系。结果表明:在9月末,盐碱生境、旱生生境、湿生生境和水生生境芦苇分株的生长表现出较大的生态可塑性,株高和株重均以盐碱生境最小,水生生境最大,最大值与最小值的比值分别为1.3—3.3和1.8—5.1,分株生长在种群间的变异度高于种群内,与营养株相比,生殖株的变异度较低;分株的支持分配与生产分配的比值为1.8—4.2,生产分配以盐碱生境最高,以水生生境最低,而支持分配和生殖分配表现与生产分配相反的序位;生殖株的花序长和花序重与株高间呈直线函数形式增长,株高和株重低于种群平均值的20%和35%的分株不进行有性生殖;叶重、叶鞘和茎重以及分株重与株高间呈幂函数形式的异速生长关系。植物通过改变个体的形态特征以及调整构件间生物量分配适应不同环境,而受遗传因素控制的构件间生长关系却相对稳定。

    • 面源污染模型研究
    • 谢晖, 邱嘉丽, 董建玮, 高田田, 赖锡军

      DOI: 10.5846/stxb202109062508

      Abstract:

      面源污染是影响流域水环境和水安全的重要污染来源,对其进行有效防控需要对其负荷以及防控措施效果进行科学高效精准的预测。HSPF(Hydrological Simulation Program - FORTRAN)模型具有突出的综合性和灵活性,是面源污染模型的典范。近年来,HSPF模型应用于我国流域面源污染相关的研究和实践有了飞速发展,但同样也面临着模型机理和参数本地化、模型构建精细化、模型结构不确定性较大等方面的挑战。围绕该模型在面源污染模拟与管控中的研究进展,对其在变化环境下的模拟方法和成果,以及应对参数识别、不确定性分析、措施效果评估和总量控制的思路和方法等方面进行了总结,并分析了现代化环境模拟形势下HSPF模型的延伸发展。结合模型相关研究的总结,强调了面向我国流域特色的本地化模型改进,服务河长制精细监管的大尺度精细化模拟,以及模型与大数据统计及人工智能耦合的互馈集合模拟等后续研究是需要重点关注的发展动向。

    • 第十九届中国生态学大会专辑
    • 段妍, 孙明, 李楠, 徐湘, 王爱勇, 董婧

      DOI: 10.5846/stxb202011092876

      Abstract:

      海月水母为我国近海主要大型灾害水母种类之一,当自然环境适宜其生长与繁殖时,易出现暴发性的增殖现象,严重破坏了我国近岸海洋生态系统的稳点与平衡。本研究采用实验生态学方法,研究了温度(2.5、5、7.5、10、15、20 、25、27.5、30℃)和盐度(15、20、25、30、35、40)对海月水母碟状体存活与生长的影响,实验共进行30d。结果显示,在实验设置的温盐范围内,温度、盐度均显著影响碟状体的存活与生长。在盐度15—35条件下,海月水母碟状体可以在温度2.5—25℃存活,在15—25℃范围内可正常生长;在温度20—25℃和盐度20—30条件下适宜海月水母碟状体生长,其中温度20℃和盐度25条件下海月水母碟状体特定生长率达到最大。与盐度相比温度对碟状体的影响较大,在盐度15—35条件下,随着温度的升高,碟状体的伞径逐渐增大,其碟状体形态向水母体形态的转变速度将加快。在达到临界点25℃时,若继续升高温度,碟状体的生存率与生长率显著下降。温度与盐度对海月水母碟状体的生存与生长具有明显的交互效应,碟状体在实验过程中表现出在较低温度条件下增高了对较高盐度的适应性。研究表明,温度、盐度的变化显著影响碟状体的生长与存活,直接导致碟状体种群数量变动,进而影响成熟水母体种群数量。结论为进一步探索大型水母暴发的生态环境机理提供重要科学依据。

    • 区域生态学学术研讨会专题
    • 董伯纲, 于洋, 吴秀芹

      DOI: 10.5846/stxb202012283296

      Abstract:

      气候变化正导致干旱事件发生的强度、频度显著改变,极端气候事件发生的不确定性直接影响陆地生态系统关键生态过程。我国西南地区在2009-2010年发生百年一遇的极端干旱,目前关于植被在长时间尺度对此次干旱事件的响应尚不明确。本文以云南省为研究区,基于多年Normalized difference vegetation index(NDVI)影像数据以及长时间序列气象资料对此次极端事件的干旱遗产效应开展研究,分析了干旱遗产效应的持续时间以及不同植被类型的响应差异。结果表明:1)云南省植被生长在极端干旱事件发生后受到的抑制时间大约持续1-2年,受影响区域主要集中在遭遇降水严重减少的地区;2)海拔2000 m附近为植被对干旱响应最为敏感的区域,海拔高于4000 m的植被生长几乎未受到干旱影响;3)较之草地和农田,森林植被受到的抑制作用更为强烈。研究初步揭示了极端干旱对云南省植被生长造成的影响,为该地区未来应对极端干旱并有效开展植被恢复提供理论依据。

    • 研究论文
    • 张婷婷, 刘文耀, 胡涛

      DOI: 10.5846/stxb202101040024

      Abstract:

      作为山地森林生态系统附生植物区系的重要组分,兼性附生植物是一类既能附生于树皮,又能根植于土壤的特殊植物类群,是同一物种在不同生长基质上的生态型。研究兼性附生植物在不同生境下的化学计量特征及其变化,有助于了解兼性附生植物对生境变化的响应与养分利用策略。以云南哀牢山亚热带山地湿性常绿阔叶林中常见的兼性附生植物长叶粗筒苣苔(Briggsia longifolia)为研究对象,通过对其地生、树干基部和1.3 m树高处不同生境的基质、植株叶片和根系中C、N、P含量及其化学计量比的测试与分析,探讨不同生境下兼性附生植物的化学计量特征及其养分利用策略。研究结果显示:长叶粗筒苣苔的生长基质以及各器官的化学计量特征在不同生境间存在差异。林地土壤C、N、P含量以及C: N、C: P和N: P均低于树干附生基质,树干基部基质的C、N、P化学计量特征介于两者之间。与地生生境相比,在附生生境下长叶粗筒苣苔的N、P含量较高,而C: N、C: P和N: P则较低,说明其养分利用效率较低。在3种生境下长叶粗筒苣苔叶片的N含量与N: P均低于根系,而C: N则高于根系。长叶粗筒苣苔叶片中N、P元素以及N: P比的内稳性指数高于根系,叶片和根系的内稳性均表现为:HN: P > HN > HP。根中较弱的化学计量内稳性,说明其通过调节根系的元素组成与养分吸收来维持叶片代谢活动的相对稳定。综上所述,兼性附生植物通过调整其在不同生境间的养分吸收与利用策略以及叶片和根系间的化学计量内稳性,以此来适应生境的变化。这些研究结果丰富了植物生态化学计量学理论,也为深入研究森林生态系统生物多样性形成及其维持机制、以及山地森林资源的保护与管理提供了科学依据。

    • 汤娜, 王志泰, 包玉, 陈信同, 马星宇, 韦光富

      DOI: 10.5846/stxb202101070069

      Abstract:

      多山地区城市扩展过程中,建成区内遗存有大量自然山体,形成城市人工基质“海”中的遗存山体“岛屿生境”,这些城市遗存山体长期受到来自城市人工环境的各种间接或直接的干扰。为探索城市基质与城市遗存自然山体植物群落多样性之间的关系,本研究以黔中地区典型的喀斯特多山城市为研究区域,按不同规模选择15座城市遗存山体,每座样山按坡向+坡位组合方式设置群落调查样地,共设置143个样地;以样山边界为基准,100m为步长向外设置20个缓冲区,总宽度为2000 m,计算缓冲区总不透水表面积(PTIA)、植被覆盖度(VC)、破碎化指数(FI)、土地利用(LU)4个城市基质特征指标。运用Pearson相关分析和线性回归模型分析了城市基质特征指标与城市遗存山体植物群落物种多样性之间的相关关系。结果表明:①PTIA对不同规模城市遗存山体整体植物多样性的影响都存在明显空间尺度效应,在2000 m时相关性最高,呈显著正相关;不同规模城市遗存山体整体植物多样性与单个或多个LU类型存在显著相关性,但影响效应存在显著差异;VC、FI与城市遗存山体整体植物多样性无显著相关关系;②不同规模城市遗存山体各层次植物多样性与城市基质特征 4个指标在不同的空间尺度上均存在显著相关性;③城市遗存山体植物多样性Shannon-Wiener指数(H")与每个城市基质特征指标一元线性回归拟合度高,而多元回归R2为0。本研究初步探明城市基质特征对城市遗存山体植物多样性具有一定的影响,但影响规律不一致且存在空间尺度差异,说明城市人工环境对城市遗存山体植物多样性维持的影响非常复杂,需要从不同的角度开展深入的研究,才有可能示城市遗存山体植物多样性的城市化响应机制,进而指导城市遗存山体保护规划与管理。

    • 专论与综述
    • 施秀珍, 王建青, 黄志群, 贺纪正

      DOI: 10.5846/stxb202101070073

      Abstract:

      森林是陆地生态系统的重要组成部分,其巨大的生产力和生态服务功能对人类的生存和发展至关重要。森林树种多样性增加能够显著提高森林生产力,关于树种多样性如何影响地下生物多样性及生态功能逐渐受到国内外学者的广泛关注。从土壤微生物及其介导的元素生物地球化学循环这一视角出发,综述了树种多样性对土壤细菌和真菌多样性、群落结构及功能的影响,提出需要进一步深入研究的方向。总体来说,树种多样性有利于增加土壤细菌生物量和多样性,是预测病原性真菌和菌根真菌多样性及群落结构的重要生物因子。树种多样性能增加土壤有机碳储量,增强森林土壤的甲烷氧化能力,并提高土壤磷周转速率及有效磷含量。关于树种多样性对森林土壤氮循环的影响需考虑多样性假说和质量比假说的相对贡献。今后应加强树种多样性对多个营养级之间相互作用的研究;关注树种多样性对生态系统多功能的影响;加强学科交叉,引入微生物种群动态模型和气候模型等模型预测方法,研究树种多样性对全球气候变化的应对机制,以期促进地上植物多样性与地下生态系统功能关系的研究,增强森林生态系统应对未来全球环境变化的能力。

    • 研究论文
    • 王俊, 潘鸿, 谢磊, 崔国发

      DOI: 10.5846/stxb202103120670

      Abstract:

      为了揭示珍稀濒危特有种华南五针松天然种群的生存状况,在全面调查广东南岭国家级自然保护区华南五针松分布的基础上,结合文献收集法,利用群落内不同乔木的胸径、树高、冠幅等指标,计算不同海拔梯度内华南五针松种群的平均生存压力,分析不同海拔梯度内华南五针松种群的空间格局。结果表明:1)、海拔高度和温度影响群落的空间格局,沿994m至1600m的海拔梯度上华南五针松种群空间格局以聚集为主,且随海拔的升高,种群聚集强度增加,当达到1600m时,聚集强度降低,种内和种间竞争减缓,生存压力变小;2)、华南五针松种群平均生存压力指数总体沿海拔梯度上升呈递减趋势(R2=0.31,P<0.05),中低海拔华南五针松种群生存压力较大,高海拔聚集强度降低,生存压力减小,华南五针松有向高海拔迁移的可能,当达到1710m以上时,最终会因分布区逐渐缩小、生存环境恶劣和不适应等因素造成最终灭绝;3)、群落种间结构的复杂性造成种间和种内竞争激烈,同一海拔梯度上华南五针松种群平均生存压力指数不同;4)、针对华南五针松人工林,种群平均生存压力指数为50,受到来自竞争树种的威胁大,需加以严格保护。华南五针松幼苗更新缓慢,属衰退型种群,且物种之间存在“竞争驱赶”的现象,这可能是导致华南五针松种群濒危的重要生态因素。

    • 徐睿, 刘静, 王利艳, 颜耀, 吴鹏飞, 马祥庆, 李明

      DOI: 10.5846/stxb202103230765

      Abstract:

      为认识地理环境因子对不同种源杉木的影响及其响应和适应特征,对生长在同质园的7个种源3年生杉木王幼树根、叶功能性状及碳氮磷化学计量与环境因子的关系进行了研究。结果表明:不同地理种源杉木功能性状种源间变异系数为7.3%~18.9%,化学计量种源间变异系数为1.6%~18.9%,均小于20%,叶、根C含量变异系数较小,说明C是植物体最稳定的元素。不同地理种源杉木幼树叶厚、比叶面积、叶组织密度、比叶重、叶干物质含量差异显著,表明杉木叶片形态具有较强的可塑性来适应不同种源地地理环境变化。不同地理种源杉木根N含量、根C:N和根C:P差异极显著,反映不同种源地气候与土壤养分对根系化学计量特征的潜在影响。江西文公山种源的杉木比叶面积最大,比根长、根干物质含量最小;安徽休宁种源的杉木叶片C含量、C:P、根C:N、N:P最小,细根N、P含量最高;江西安福山种源的杉木细根C:N最大,叶片N:P、细根C、N、P含量、C:N、C:P最小。不同种源地经度与杉木叶组织密度、叶C:P呈极显著正相关。随着降水梯度升高,不同种源杉木叶根N:P、比叶面积、比叶重升高。随海拔升高和气温的降低,叶片厚度增加,叶组织密度密度减小,叶干物质含量减小,比叶面积减小。对不同地理种源杉木功能性状间的权衡关系分析表明,不同种源杉木根比表面积与比叶面积呈显著负相关且与比叶重呈极显著正相关,叶片及细根N含量与P含量均呈极显著正相关,说明杉木叶、根面积存在关联性,根长与根面积生长趋势相同,根叶对N、P元素含量的响应也相同。

    • 白燕娇, 李义学, 刘任涛, 常海涛, 唐希明

      DOI: 10.5846/stxb202104271110

      Abstract:

      为了解枸杞林地面节肢动物功能群结构季节分布特征,以宁夏绿洲枸杞林为研究对象,于2018年的春、夏、秋季节,采用陷阱诱捕法,调查了地面节肢动物功能群季节分布特征及其与环境因子之间的关系。结果显示:(1)枸杞林地地面节肢动物功能群包括植食性、捕食性、腐食性和杂食性动物,个体数分别占6.31%、86.75%、2.01%和4.89%,其中以捕食性动物为主。(2)植食性地面节肢动物个体数和生物量表现为春季显著高于秋季,夏季居中;类群数表现为夏季显著高于秋季,春季居中。捕食性地面节肢动物生物量表现为夏季和秋季显著高于春季;个体数和类群数在不同季节间均无显著差异。腐食性地面节肢动物个体数、生物量和类群数在不同季节间均无显著差异。杂食性地面节肢动物个体数和类群数表现为春季显著高于夏季,秋季居中;生物量在不同季节间均无显著差异。(3)相关分析表明,捕食性地面节肢动物个体数与土壤含水量呈正相关关系,腐食性地面节肢动物个体数与土壤全磷呈正相关关系,杂食性地面节肢动物与土壤全氮呈正相关关系。但植食性地面节肢动物个体数则与土壤含水量呈负相关关系,杂食性地面节肢动物个体数与土壤温度和土壤全碳呈负相关关系。(4)pRDA分析表明,土壤含水量是影响地面节肢动物功能群结构季节分布的主要环境因子。结论:随着季节更替,宁夏干旱绿洲区枸杞林地面节肢动物的功能群组成差异较大,功能多样性差异较小。说明每个功能群的个体数和类群数对季节变化敏感,但功能多样性较稳定。

    • 吴翊平, 冯嘉懿, 田 野

      DOI: 10.5846/stxb202202090317

      Abstract:

      高寒煤矿排土场植被恢复是制约我国矿区绿色可持续发展亟待解决问题,内蒙古扎哈淖尔煤矿通过不同的生态措施对排土场进行人工植被恢复的实践。本研究在2020年和2021年对该高寒煤矿排土场75个样地进行野外连续监测,对不同生态恢复措施影响高寒地区内蒙古扎哈淖尔露天煤矿排土场植物恢复过程中的群落组成、盖度、物种多样性进行分析,阐明不同恢复措施在高寒地区煤矿排土场植被恢复中的作用。研究结果表明:从2020年到2021年排土场的植物群落物种数、植被盖度和群落多样性存在显著的季节变化规律;周边原生草原的非人工种植植物随恢复时间增加而不断进入排土场,导致群落物种数显著增加;植物群落多样性在平面、坡面与田字格地形存在显著差异,田字格上Shannon-Wiener多样性指数最低;坡度显著影响群落多样性,同时受到季节变化影响;喷播加灌木种植方式与其他4种播种方式相比显著增加群落香浓维纳多样性指数;但不同坡向、土壤施肥方式和水分灌溉方式对植物群落多样性没有显著影响。本研究结果可为完善草原露天煤矿植被恢复技术提供科学依据。

    • 中国重点脆弱生态区生态恢复模式及效益评估专栏
    • 李 治, 孙 悦, 李国平, 刘生胜

      DOI: 10.5846/stxb202102040374

      Abstract:

      陕北黄土高原自然环境严峻,是我国农村生活最贫困的地区之一,不同地理地貌村庄的贫困农户生计策略对生计资本的敏感性还缺乏相关的实证检验。基于佳县的调研数据,将样本划分为风沙区、丘陵沟壑区和土石山区三类村庄,在贫困户和非贫困户生计资本与生计策略对比分析基础上,结合二元logistic模型对贫困农户生计策略由纯农型向非农型转变的关键因素进行分析,研究发现:人力资本、金融资本和社会资本的增加对贫困农户非农型生计策略的选择有正向作用,而自然资本、物质资本的增加对非农型生计策略的选择有负向作用。风沙区和丘陵沟壑区的结果与总样本相似,土石山区贫困农户自然资本越丰富反而越倾向于选择非农型生计策略。不同类型村庄生计策略存在显著差异,不调整生计策略的贫困农户未来仍有70%选择扩大农业、林业生产。在进行可持续生计策略调整时,个体经营和外地打工是他们主要选择的方式,自然灾害和红枣市场不景气是他们未来愿意选择生计多元化的主因。

    • 研究论文
    • 许阳光, 郭文召, 王文龙, 罗少辉, 陈卓鑫, 娄义宝, 费建坪

      DOI: 10.5846/stxb202110313052

      Abstract:

      摘要:植被恢复作为黄土高原防治水土流失的重要措施,但极端降雨诱发的浅层滑坡在植被恢复的沟坡上频繁发生,影响流域的产流产沙过程。本文基于野外原位模拟降雨试验,在60 mm/h降雨强度下,研究草被沟坡浅层滑坡发生特征及其发生前后的产流产沙差异。结果表明:(1) 极端降雨所诱发的草被沟坡上的浅层滑坡深度为14~36 cm,与自然强降雨所导致的浅层滑坡深度相贴合,均是低于50 cm。(2)植被根系与土壤容重、孔隙度等土壤性质显著相关(P<0.05),致使滑坡面上、下层土壤物理性质差异显著(P<0.05)。由于土壤性质的差异,在极端降雨下滑坡面上层土壤水分更快达到饱和(饱和度>90%),导致浅层滑坡的发生。(3)草被坡面浅层滑坡后的径流与产沙均显著增大(P<0.05)。三个小区的平均径流率在滑坡后增大了4.0~13.1倍,其平均含沙量和产沙率在滑坡后分别增大了9.9~54.9倍和70~841倍。研究结果有助于加深了解植被沟坡的侵蚀产沙机理,并为浅层滑坡防治提供科学依据。

    • 三江源国家公园承载力研究
    • 左婵, 王军邦, 张秀娟, 芦光新, 叶辉, 王春雨, 张志军, 李英年

      DOI: 10.5846/stxb202106131577

      Abstract:

      净初级生产力(NPP)是评估全球气候变化和人类活动下生态系统状况、过程和机制的重要指标之一。研究以中国首批国家公园之一的三江源国家公园为对象,利用GLOPEM-CEVSA耦合模型,以1981—2018年空间插值的气象数据和基于遥感反演的FPAR数据为输入,分别估算仅气候驱动的潜在NPP(NPPCL)和气候遥感共同驱动的现实NPP(NPPRS),以二者之差厘定人类活动影响的NPP(NPPHA),进而探究全球气候变化下人类活动的影响。结果表明:(1)三江源地区NPPRS多年均值为309.70 g C m-2 a-1,占NPPCL的61.65%。其中,黄河源、长江源和澜沧江源园区NPPRS分别为249.88 g C m-2 a-1、140.18 g C m-2 a-1和330.55 g C m-2 a-1。(2)全区NPPRS以2.00 g C m-2 a-2速率显著增加,高于NPPCL(1.74 g C m-2 a-1),其中黄河源、长江源和澜沧江源园区NPPRS增长速率分别占各自NPPCL增长速率的89.13%、90.23%和77.43%,澜沧江源园区整体受人类活动影响最大。(3)气候影响方面,年降水、年平均日最高气温和年平均日最低气温共同可解释全区NPPCL和NPPRS年际变化的51%和73%,可分别解释黄河源、长江源和澜沧江源园区的48%和58%、52%和69%、42%和50%,其中气温对NPP年际变化趋势影响更大。(4)人类活动在大部分区域呈负影响,存在西北向东南负面影响增强的空间分布特征,但2000年前后人类活动对生产力变化趋势呈负影响的面积从79.12%降低到56.34%,NPP变化量从-71.41 T g C降低到-38.72 T g C,作为主导因子的变化范围从18.73%增加至38.76%,三江源地区生态保护与恢复等措施促进了植被生产力增加,但需进一步实施生态保护与恢复措施,这是一项长期而艰巨的任务,任重而道远。

    • 城市化的生态环境效应与生态安全
    • 朱陇强, 郭泽呈, 肖敏, 秦梦谣, 颉耀文

      DOI: 10.5846/stxb202101220239

      Abstract:

      生态安全格局的识别与构建是保障半干旱区生态安全及可持续发展的重要途径。以西北内陆半干旱区黄土高原县级行政单位为研究对象,结合RS和GIS技术,在定量评估生态系统服务功能(生物多样性保护、水源涵养、土壤保持)和水土流失敏感性的基础上,识别生态源地,并利用最小累积阻力模型计算阻力面,构建临洮县生态安全格局。结果表明:(1)临洮县生态源地面积为243.79 km2,占全县总面积的8.55%,生态源地集中分布在南屏山林区、马衔山兰州军马场、太石镇的水源保护区以及沿洮河的河谷农业区。(2)临洮县生态安全缓冲区划分为高、较高、中、低水平生态安全区四个类别,分别占总面积的12.71%、47.81%、32.51%和6.97%,不同生态安全区应采取不同措施以保障区域生态安全。(3)识别的234条总长为493.56 km的生态廊道,185条总长为551.26 km的辐射通道,以及74个生态战略节点共同组成临洮县生态安全格局。研究结果以期为半干旱区县域尺度生态安全格局构建研究提供相关参考,也将为临洮县国土空间总体规划和城市用地合理布局提供重要指导。

    • 三江源国家公园承载力研究
    • 赵梦凡, 赵彤, 颜亮东, 李英年, 温婷婷, 祁栋林, 苏文将

      DOI: 10.5846/stxb202108172265

      Abstract:

      利用1961-2020年三江源区23个国家气象站点的逐日最高温度和最低温度资料,通过划分1961-1990年、1971-2000年、1981-2010年和1991-2020年四个气候态(分别记做第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ气候态),分析不同气候态中极端高温和极端低温事件的阈值、频次和强度的时空分布特征并探索其变化原因。空间分布上,极端温度阈值基本表现为海拔越高阈值越低且东西向逐渐降低,不同气候态存在一定的非对称性增温的特征。极端高温频次和强度的空间分布区域性和规律性均优于极端低温,表现为第Ⅰ、Ⅱ气候态自西向东递减,第Ⅲ、Ⅳ气候态自西向东递增的径向空间分布特征;时间变化上,极端高温频次和强度均呈现弱增加-迅速增加-增速放缓的整体增加趋势,而极端低温不同气候态中频次和强度时间变化趋势特征并非全部一致,表现为频次显著增加极端性降低-频次增加极端性增加-频次显著减少极端性显著降低,极端性的下降与三江源区生态保护政策的实施保持一致。进一步归因分析后发现,极端气温与多个环流系统遥相关且存在较好的因果关系,国省碳排放也对极端气温时间序列变化有较好的滞后响应。

    • 研究论文
    • 张旖琳, 吴相利

      DOI: 10.5846/stxb202107051790

      Abstract:

      摘要:以黑龙江省为主体的中国北方森林湿地生态功能区及毗邻地区作为实证研究区域,从绿色生产、绿色生活、绿色生态三个维度构建绿色发展水平测度指标体系,运用熵权-TOPSIS评价法、障碍度模型、趋势移动平均模型等方法,对2009-2018年期间长白山森林生态功能区、三江平原湿地生态功能区、大小兴安岭森林生态功能区及毗邻的非生态功能对照区绿色发展水平进行了动态测度和时空差异比较、评估了绿色转型发展速度、识别并分析了障碍因素作用,预测了绿色发展趋势水平。主要结论如下:①区域自然生态本底优质,但各功能区绿色发展水平相对较低,绿色指数均低于0.6;十年间各功能区绿色发展水平呈小幅上升趋势。城市间绿色发展整体水平的最大差距徘徊在0.16~0.17之间,呈微弱缩小态势。②从3个时间节点各功能区整体绿色发展空间格局上看,长白山森林生态功能区处于较高水平,三江平原湿地生态功能区水平偏低。大小兴安岭森林生态功能区绿色发展水平上升幅度较大,毗邻对照区则较小。高水平类型城市数量有所增加,由1个增加至3个,低水平地区数量下降,由4个下降至2个,并呈向高水平转变的趋势。③区域绿色转型效果总体不显著,转型速度缓慢未呈现显著的加速转型发展的态势。④相较绿色生态而言,绿色生活和绿色生产两个指标对城市绿色发展水平阻碍强度较大。⑤未来5年区域绿色发展水平将呈波动上升的发展趋势。强化创新驱动机制,提高绿色创新能力;完善基础设施建设,促进区域协同发展;加大人才资金投入,提高生态环境治理力度是全面推进区域绿色发展的重要举措。

    • 三江源国家公园承载力研究
    • 张晓瑶, 虞 虎, 张 潇, 周 侃

      DOI: 10.5846/stxb202107061802

      Abstract:

      开展国家公园尺度的土地生态安全综合评价,对优化三江源国家公园土地利用管理规划、加强生态网络建设具有重要借鉴价值。在“压力-状态-响应”(PSR)理论框架中融入草地退化指数、冻土稳定型分布、生态系统服务价值和景观生态脆弱性等指标,分析三江源国家公园土地生态安全状况及其主导因素。研究表明:(1)三江源国家公园景观生态脆弱性整体较低,不同园区景观生态脆弱性指数略有差异,长江源园区为中等脆弱区,黄河源园区脆弱性次之,澜沧江源园区景观生态脆弱性优于其他两园区。(2)三江源国家公园整体土地生态安全状况为较不安全,其中,长江源园区、澜沧江源园区以较不安全区等级为主、临界安全等级次之,黄河源园区临界安全及以上等级的面积比重为93.94%。(3)土地生态较安全区和安全区分布于长江源园区中南部,以及黄河源园区南北两侧边缘区,较不安全区和临界安全区在长江源园区、澜沧江源园区以及黄河源园区交错且连片分布。(4)基于地理探测器模型的自然生态和社会经济影响因素识别结果显示,居民点密度、水网密度和景观生态脆弱性是影响三江源国家公园土地生态安全的主导因素,揭示了人类活动扰动程度与生态系统脆弱性对国家公园土地生态安全状况的综合作用。

    • 张法伟, 李红琴, 李文清, 王军邦, 仪律北, 罗方林, 张光茹, 王春雨, 杨永胜, 李英年

      DOI: 10.5846/stxb202106111565

      Abstract:

      三江源国家公园是青藏高原生态屏障的核心单元,准确评估其土壤碳氮特征是区域生态功能认知和分区管理的重要基础。基于54个样点调查数据,结合高程、坡度、坡向及2000—2018年的年均气温、降水、归一化植被指数等生态因子,采用增强回归树模型研究了三江源国家公园表层(0—30 cm)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)密度的空间格局和等级区划及储量特征。结果表明三江源国家公园SOC密度和TN密度分别为(5.41±3.12)kg/m2(平均值±标准差,下同)和(0.57±0.27)kg/m2,其空间变异均主要受降水和归一化植被指数影响。澜沧江源园区和黄河源园区SOC和TN密度分别为(9.39±0.89) kg/m2和(0.92±0.09)kg/m2、(8.26±2.33) kg/m2和(0.80±0.20)kg/m2,约为长江源园区的2倍。SOC和TN密度等级在澜沧江源园区呈现出中心高周围低的特征,在黄河源园区和长江源园区分别表现出从北到南和从东南到西北逐渐降低的格局。三江源国家公园SOC储量和TN储量分别为0.60 P g和0.06 P g,其中澜沧江源园区、黄河源园区、长江源园区的储量占比分别约为20%、20%和60%。三江源国家公园SOC储量和TN储量均主要集中在高寒草甸和高寒草原,二者累计占比约为90%,是区域生态功能的主要载体和管理规划的重点对象。研究结果可为三江源国家公园的功能评估和分区管理提供参考依据。

    • 张法伟, 李红琴, 仪律北, 罗方林, 张光茹, 王春雨, 杨永胜, 李英年

      DOI: 10.5846/stxb202106111566

      Abstract:

      草地退化显著削弱了三江源高寒草甸的土壤肥力及生态承载功能,但空间尺度上的驱动强度和环境调控尚不清晰。在2020年7—8月,基于三江源国家公园高寒草甸典型分布区原生植被和退化植被的60个配对采样,研究表层(0—30 cm)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量对草地退化的空间响应特征。三江源国家公园高寒草甸原生植被SOC和TN含量分别为2.45%±2.05%(平均值±标准差,下同)和0.25%±0.20 %,配对样本t-检验的结果表明草地退化导致SOC和TN分别极显著(P<0.001)下降了44.0%和35.6%。TP对草地退化无显著响应(P=0.22)。原生植被的土壤C:N:P平均为59.6:6.2:1.0,草地退化导致化学计量值平均下降28.3%。一般线性模型的结果表明草地退化对SOC和TN及土壤生态化学计量特征的空间降低强度主要取决于纬度和海拔(P<0.01),与经度和土壤深度关系较弱(P>0.30),即低纬度高海拔的高寒草甸响应相对强烈。草地退化导致三江源国家公园高寒草甸土壤碳氮损失严重,降低了土壤生态化学计量。研究结果可为三江源退化高寒草甸土壤营养功能的治理和恢复提供理论支撑。

    • 颜玉倩, 祁栋林, 沈晓燕, 曹晓云, 乔斌, 何彩青, 赵梦凡

      DOI: 10.5846/stxb202108172267

      Abstract:

      本文利用三江源地区21个气象台站的最大冻土深度、气温、降水观测资料,欧洲中心再分析资料,利用旋转经验正交分解等方法对三江源地区季节性冻土最大冻土深度(MFSD)的时空分布特征进行了分析,并探讨了季节性冻土与气候因子之间的相关关系,结果表明:(1)1981年-2020年三江源地区近40年平均MFSD空间分布呈现出以玛多站和清水河站为最大值中心,向四周递减的分布特征,中心最大值为218.85cm,全区平均MFSD为136.66cm。(2) 40年平均变率空间分布和旋转正交经验分解第一模态时间系数均表现出近40年三江源地区MFSD呈现明显的下降趋势,冻土层明显减薄,冻土退化显著,全区平均最大冻土深度递减率为0.51cm/a。(3)表征热力状况的气候因子中,湿润指数、气温和降水是影响三江源地区的季节性冻土的较为重要的气候因子。 (4)三江源地区季节性冻土的关键区在三江源东北部,包括7个气象站点。MFSD典型高值年为:1983,1984,1986,1993;典型低值年为:1988,1994,1999,2010,2013,2017,2019。通过对500hPa位势高度场典型高值年典型低值年合成分析,季节冻土典型高(低)值年,北半球极涡的面积较大(小),强度较大(小),对应三江源地区季节性冻土更厚(薄)。在典型高(低)值年,南亚高压范围偏小(大),强度偏弱(强),温度场的大值中心温度更低(高),对应三江源地区应季节性冻土更厚(薄);研究结果可为三江源地区开展冻土保育、退化湿地修复、退化草地近自然恢复等生态环境保护技术研究提供气象支撑、为揭示土壤-大气互相影响的机制,应对和减缓气候变化,建设三江源国家公园提供理论依据。

    • 生态系统服务专题
    • 闫晓露, 李欣媛, 刘澄浩, 李佳伟, 钟敬秋

      DOI: 10.5846/stxb202108292431

      Abstract:

      生态系统服务簇是多种生态系统服务的组合,明晰生态系统服务簇及其自然-社会经济驱动因素,对生态系统服务内部相互依赖机制识别、实现多种生态系统服务间良性互动具有重要意义。目前生态系统服务簇的识别已得到广泛应用,但对多种生态系统服务之间交互作用的动态过程与影响机理的认识还不够深刻。针对目前多种生态系统服务间交互作用动态演化分析及其社会-生态驱动机理研究不足的现状,本文以我国北方沿海重要中心城市——大连市为例,选取食物供给、水源涵养、固碳释氧、土壤保持、生境质量和景观美学6种关键服务。采用斯皮尔曼相关性分析方法探究生态系统服务权衡与协同关系,借助自组织网络方法识别生态系统服务簇,进一步分析多种生态系统服务间交互作用的时空分异特征,运用地理探测器探究其空间分异影响因素。结果表明:①食物供给与土壤保持存在极显著的权衡关系(\bar{r}=-0.45),土壤保持与景观美学存在极显著的协同关系(\bar{r}=0.50)。②2005-2015 年大连市生态保育簇空间格局较稳定,水源涵养簇、食物供给簇与服务枯竭簇之间轨迹变化明显,城市扩张与服务枯竭簇演变具有一致性。③高程、归一化植被指数是影响生态系统服务簇空间分布的关键自然因素,而土地利用强度指数与地均GDP是影响其空间格局演化的主要社会经济因素。不同因子间交互作用会强化对生态系统服务簇空间分异特征的解释,特别是社会经济因子与自然因子间的交互作用对服务簇空间格局演化过程具有显著影响。开展基于服务簇的生态系统服务交互关系研究,可以为区域制定针对性保护规划提供科学依据。

    • 三江源国家公园承载力研究
    • 肖练练, 朱冬芳, 虞虎

      DOI: 10.5846/stxb202107141894

      Abstract:

      游憩承载力评估与预测是国家公园游憩规划与动态管理的重要工具。本文采用系统动力学模拟仿真软件Vensim PLE,构建三江源国家公园游憩承载力系统动力学模型,包括资源空间、生态环境、社会经济、社会心理四个子系统。以2015-2035年为系统仿真区间,模拟了原始情景、社会驱动模式、生态保护优先模式、协调发展模式四种情景下各子系统的发展演化趋势,为三江源国家公园游憩规划与管理提供参考。结果表明:(1)原始情景模式下,三江源国家公园游憩承载力呈现先增后降的趋势,在2031年面临游憩承载力超载风险,在加大游憩设施投入的社会驱动模式下,游憩承载力将有所提升,但2031年后提升效果微弱。(2)生态优先模式下从提高污染治理能力和适度控制游客规模进行调控,游憩承载力有所提升,并将游憩承载力超载风险由2031年延迟至2033年。(3)协调发展模式下生态环境承载力和资源空间承载力缓慢上升,在四种模式中均为最高值,游憩承载力也达到最大值,游憩承载力超载的风险由2031年延长至2035年以后。对国家公园游憩承载力的模拟预测,为合理及时调控提供科学参考,有利于三江源国家公园生态保护与游憩质量提升。

    • 城市化的生态环境效应与生态安全
    • 王子尧, 黄楚梨, 李倞

      DOI: 10.5846/stxb202108202319

      Abstract:

      生态分区规划是平衡区域生态保护与发展建设,促进区域可持续发展的重要手段。以博尔塔拉蒙古自治州为例,通过耦合InVEST-HFI-PLUS模型,在评估研究区生境质量与人类足迹指数的基础上,进行生态分区规划。利用2005年与2020年两期土地利用数据,借助PLUS模型模拟自然发展与规划保护两种情景下研究区2035年的土地利用状况,并动态评估不同情景下的生态系统服务水平,对比分析不同情景的实际效益。结果表明:(1)研究区整体生境质量较好,有56%的区域生境质量等级为高;研究区人类足迹指数呈现四周低、中部高的分布格局。(2)综合生境质量与人类足迹指数,可以将研究区划分为重点保护区、重点修复区以及适度开发区三个生态管制分区,其中重点保护区面积占比为52.8%,重点修复区面积占比为42%,适度开发区面积占比为5.2%。(3)对2035年两种情景下的土地利用模拟与生态系统服务价值评估表明,规划保护情景下生态系统服务总价值较自然发展情景下提升4.16亿元,研究区生态条件有明显改善。

    • 研究论文
    • 王云霓, 代海燕, 曹恭祥, 张慧, 梁海荣, 桑昊, 杨溢文, 刘红梅

      DOI: 10.5846/stxb202107101859

      Abstract:

      以内蒙古大青山华北落叶松人工林为研究对象,通过树木年轮法和异速生长方程法,计算华北落叶松人工林生物量、碳密度及其年增量的年际变化,并分析碳密度年增量与气温、降水、湿度等气象因子的关系。研究发现:华北落叶松人工林碳密度随着林龄增加的变化曲线可用逻辑斯谛生长方程拟合,在1979—2016年,碳密度由1.05 t/hm2增加到76.83 t/hm2。华北落叶松人工林碳密度年增量存在显著的年际差异,总体上呈波动性的“慢—快—慢”趋势,碳密度年增量最高达到3.72 t hm-2 a-1,多年平均为2.05 t hm-2 a-1。华北落叶松人工林碳密度年增量与上年6月和当年6—8月的降水量显著正相关,与上年11月降水显著负相关;与上年11—12月、当年2月和12月的温度和大气相对湿度分别呈正、负相关;与上年7月、9月及当年8—9月的温度保持显著或极显著正相关。研究表明,温度、湿度和降水主要通过生长季的长短和土壤可利用水分及冬季的雪害冻害影响华北落叶松人工林的碳汇潜力,在未来该地区升温增湿的气候变化趋势下华北落叶松人工林的固碳潜力可能会增强。

    • 重点脆弱生态区生态恢复
    • 王新源, 马立鹏, 程小云, 张 琴, 兰芳芳, 李 源, 唐 霞, 曲 浩, 连 杰, 李玉霖

      DOI: 10.5846/stxb202106201636

      Abstract:

      沙漠化是河西走廊荒漠绿洲过渡带土地退化的主要原因,科学合理的治沙措施能够有效控制风沙侵害,有助于植被—土壤系统的重建与恢复。多年来,治沙措施的研究主要集中在不同时间梯度下某种给定措施对植物群落及土壤的影响方面,对于同一时间段内不同类型措施产生的生态惠益尚缺乏足够认识。鉴于此,以流动沙地丘间地为对照,选取围栏封育+麦草沙障(Ge+Ws)、麦草沙障+人工梭梭(Ws+H)和尼龙沙障+人工梭梭(Nn+H)3种不同的治沙措施区为研究对象,通过群落学调查与土壤因子测定,研究了不同治沙措施影响下植物群落数量特征和土壤因子的变化规律与相互关系,并对各措施的生态效益进行了评价。结果表明:(1)植被方面,3种治沙措施影响下草本层和灌木层群落数量特征均呈增加趋势,其中Ge+Ws草本层恢复效果较佳,Ws+H和Nn+H灌木层恢复程度更明显;土壤方面,伴随植物群落的恢复,3种治沙措施均能大幅改善土壤全碳、全氮、有机质等主要养分,但同时对土壤水分带来负面效应,Ge+Ws, Ws+H及Nn+H的表层土壤含水量依次减少了37.99%、 31.37%和35.94%。(2)结构方程模型显示,治沙措施通过直接影响灌木和草本群落间接改变土壤因子。灌木群落数量特征增加将显著降低土壤水分(P<0.001),但草本群落对土壤水分的负面影响在Nn+H中不显著,类似的,灌木群落是土壤养分增加的主要驱动力,而草本群落对土壤养分的积极效应仅在Ge+Ws中达到显著水平(P<0.05)。治沙措施影响下,灌木层和草本层间能够产生协同关系,这种关系在种植梭梭的Ws+H(P<0.05)及Nn+H(P<0.01)区域达到显著水平。(3) 围栏封育+麦草沙障的优势在于草本群落物种多样性和生产力方面,适宜于流动沙丘中定植有原生灌木的区域;麦草沙障+人工梭梭与尼龙沙障+人工梭梭能够构建更为稳定的高生产力灌木群落,特别是尼龙沙障+人工梭梭,产生的生态效益更佳,应给予优先考虑。

    • 王敏, 胡守庚, 张绪冰, 张学斌, 吴思

      DOI: 10.5846/stxb202105111234

      Abstract:

      科学评估与分析干旱区绿洲乡镇景观生态风险,对优化绿洲土地资源管控和维护干旱区绿洲生态系统稳定性具有重要现实意义。以张掖市绿洲乡镇为对象,基于土地利用数据和景观格局指数,结合ArcGIS空间分析功能,研究其景观生态风险时空特征及影响因素。结果表明:1987—2018年,耕地和建设用地变化明显,分别增加429.03 km2和236.26 km2;整体景观生态风险呈下降趋势,并呈“南北高,中间低”格局特征;各乡镇风险水平在空间上正向聚集,位于绿洲边缘地区的乡镇风险变化明显;人为活动干扰是近年风险水平变化的主要因素。研究成果可为西北干旱区绿洲生态保护与治理提供决策参考。

    • 土壤生态专栏
    • 王凯, 厉萌萌, 刘德权, 张凌基, 刘可欣, 许华, 唐亮, 何明珠, 张珂

      DOI: 10.5846/stxb202104221061

      Abstract:

      生物结皮在干旱半干旱地区生态系统中起着重要的作用。目前,有关生物结皮的存在对土壤酶活性的影响已有大量研究,而对生物结皮基本特征对土壤酶活性的研究较少。以流沙为对照,研究了不同组成生物结皮(藻结皮、地衣结皮、地衣—藓结皮、藓结皮)中以结皮厚度、叶绿素a含量、胞外多糖、胞外蛋白质及结皮中养分为特征的变化规律及其对结皮下土壤酶活性的影响。结果表明:1)不同组成生物结皮的结皮厚度、叶绿素a、胞外多糖、胞外蛋白质、C、N、P、C/N、C/P、N/P的变化范围从藻结皮到藓结皮分别为:2.28—8.29 mm、1.79—8.05 μg/cm2、14.60—20.43 mg/kg、13.16—19.37 mg/kg、5.54—51.42 g/kg、0.44—3.36 g/kg、0.23—0.54 g/kg、9.62—15.32、24.07—94.98、1.92—6.23,且上述结皮特征均沿着藻结皮、地衣结皮、地衣—藓结皮、藓结皮方向显著增加(P<0.001),但胞外多糖和胞外蛋白质在地衣结皮、地衣—藓结皮和藓结皮间无显著差异(P>0.05);2)相比于C和N,结皮的P含量具有较小的变异系数,且不同组成生物结皮的N/P均小于14,说明不同组成生物结皮均易受到N限制;3)结皮下土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶、蛋白酶活性在不同组成生物结皮呈增加趋势,但均随土壤深度的增加而减小;4)生物结皮特征与结皮下土壤酶活性呈显著正相关。冗余分析显示,生物结皮的胞外蛋白质、C/N和P是影响结皮下土壤酶活性的关键影响因子,且胞外蛋白质含量的影响最大(解释量为92.2%)。

    • 区域生态学学术研讨会专题
    • 汪东川, 陈星, 孙志超, 辛燕, 王海庆, 柴华, 王鸿艺

      DOI: 10.5846/stxb202104261102

      Abstract:

      格尔木作为青藏高原重要的交通枢纽城市,其生态环境的可持续发展关系到该地区的经济繁荣与社会稳定。利用长时间序列的研究在节点选择方面缺少指向性,通常采用等间隔划分的方法来确定研究时间节点。基于此,通过Google Earth Engine(GEE)平台计算了格尔木近30年(1990—2019年)的遥感生态指数(RSEI),并使用非参数统计方法——Mann-Kendall突变检验,科学的确定研究的时间节点,再进一步分析格尔木生态环境时空变化并探讨其影响因素。研究表明:(1) RSEI可以有效地评价格尔木生态环境质量,30年间RSEI均值从0.38下降至0.33,生态环境整体呈退化趋势;(2)由突变检验确定1990、2001、2006、2015与2019年为本研究的时间节点。各年份RSEI以较差为主,占总面积的45%以上,主要分布在柴达木盆地北部。RSEI等级变化以下降为主,2001年下降最为明显,2015年有所减缓;(3)受气候与人类活动不同程度的影响,格尔木RSEI变化趋势以下降为主,占区域总面积的89.73%,广泛分布在柴达木地区和唐古拉山地区,受气候因素影响较大;而变化趋势上升的仅占3.24%,主要分布在格尔木人类活动密集的市区、乡镇以及柴达木盆地成矿带,受人类活动影响较大。

    • 研究论文
    • 田新民, 陈红, 钟林强, 黄海娇, 刘小慧, 张子栋, 杨孟平, 周绍春

      DOI: 10.5846/stxb202109172622

      Abstract:

      开展野生动物种群分布数量和生境适宜性评价研究是制定物种科学保护决策的基础和关键。本研究以东北马鹿(Cervus canadensis xanthopygus)为研究对象,于2015—2020年在黑龙江省老爷岭南部穆棱林区,采用大样方调查方法收集马鹿在雪地留下的足迹信息分析马鹿种群数量;通过相机监测、足迹链跟踪和大样方调查3种方法综合收集马鹿活动点信息,利用最大熵(MaxEnt)建模分析马鹿生境适宜性。马鹿种群分布数量研究结果表明,穆棱林区马鹿种群密度为(0.0645±0.009)只/km2,种群数量为47—61只,主要分布在研究地区南部的和平、龙爪沟和共和林场。生境分析结果表明:人为干扰因子中,居民区对MaxEnt模型的贡献率为44%,马鹿主要在距居民区距离约5 km和10—15 km的区域活动,在偏僻的林间小道和乡村道路马鹿生境适宜性较高,其对模型贡献率分别为16.8%和10.2%;植被因子中,在距常绿针叶林和针阔混交林距离4 km范围内,随距离增加马鹿生境适宜性逐渐降低。生境适宜性分析结果表明,研究地区马鹿适宜生境和次适宜生境面积为87.09 km2,仅占研究区域的10.39%,主要集中分布于研究区域的东南部,而西北部的适宜生境较少,且破碎化严重。研究认为,老爷岭南部穆棱林区马鹿种群密度低、数量少主要受马鹿种群基数小和适宜生境面积少两方面的限制。因此,在未来马鹿种群保护恢复的过程中,应有针对性地加强对马鹿重点分布区域西南部和西北部的生境恢复,西南部生境修复有利于研究地区与吉林省天桥岭林区2个隔离分布区之间马鹿种群进行基因交流,西北部生境修复有利于增加马鹿种群恢复需求的适宜生境面积。对穆棱林区马鹿种群实施保护和对关键区域不适宜生境进行修复意义重大,亦为满足该区域分布的东北虎(Panthera tigris altaica)和东北豹(Panthera pardus orientalis)对猎物资源的需求有着重要意义。

    • 滕扬, 张沼, 张书理, 杨永昕, 贺伟, 王娜, 张正一, 鲍伟东

      DOI: 10.5846/stxb202109062517

      Abstract:

      构建生态廊道在缓解生境破碎化对生物多样性的影响、维持濒危物种的遗传多样性、维护自然生态系统结构完整与功能稳定方面具有重要作用。本研究以内蒙古大兴安岭南段分布的马鹿(Cervus elaphus)种群为研究对象,利用MaxEnt模型对其生境适宜性进行分析,并利用最小累积阻力模型构建潜在的生态扩散廊道,探讨大兴安岭南段区域隔离马鹿种群的栖息地连通方案。结果显示,马鹿栖息地呈破碎化状态,种群有明显的隔离分布趋势,现有适宜栖息地具有海拔较低(800~1200 m)、坡度较缓(< 15°)、靠近水源、植被类型多为靠近山林的灌丛或草地等特点。所构建12条生态廊道具有经过河流浅水节段、远离村落等特点,便于落实栖息地生态恢复管理措施。本研究从区域尺度综合分析了大兴安岭南段马鹿栖息地现状及连通性,有助于优化适宜栖息地格局,促进马鹿扩散和栖息地连通,为该物种隔离种群及其栖息地保护规划提供现实指导和基础资料。

    • 潘伯桂, 刘丙权, 蔡昆争, 王维, 田纪辉, 吕稳稳, 蔡一霞

      DOI: 10.5846/stxb202102240510

      Abstract:

      硅(Si)可有效提高水稻对镉(Cd)的抗性,但关于优化硅肥管理对水稻耐Cd性、光合及物质积累等响应机制尚不明晰。本研究采用受污染的农田土壤,通过盆栽试验研究移栽期施Si(T)、拔节期施Si(J)、移栽和拔节期等量分期施Si(TJ)对Cd污染水稻光合作用及物质积累的影响,以不施Si(CK)为对照。结果表明:施Si可明显提高Cd污染下水稻净光合速率,延长叶片光合功能,促进叶片Si沉积,增加Cd在叶中的固定,减少其向籽粒转移。与CK相比,TJ处理在全生育期具有较高的光合速率,产量显著高于其他处理。T、TJ、J处理叶片细胞壁Cd的固持量分别增加11.45%、24.16%和30.15%,且叶片Cd更多以惰性形态(包括果胶和蛋白质结合态Cd、不溶解性磷酸Cd和残渣态Cd)存在,导致叶片Cd转移系数降低,T、TJ、J较CK分别降低33.91%、56.67%和52.16%。此外,主成分分析结果表明,三种Si处理对水稻耐Cd性和光合特性的综合影响大小为TJ>J>T。综合考虑Si调控光合作用、产量、叶片和籽粒Cd浓度的效应,推荐Si素于移栽期与拔节期分期施用。

    • 重点脆弱生态区生态恢复
    • 欧阳玲, 马会瑶, 王宗明, 路春燕, 王菜林, 张永生, 于显双

      DOI: 10.5846/stxb202004230977

      Abstract:

      科尔沁沙地农牧交错带生态系统脆弱,生态问题突出,该区域生态工程建设实施前后生态环境状况的变化还有待进一步研究。本文依据《生态环境状况评价技术规范》( HJ/T192-2015)中的评价方法,利用1990,2000,2010和2015年四期的遥感和地理信息数据对科尔沁沙地的生态环境状况进行评估。结果表明:科尔沁沙地的生态环境状况可以分为三个阶段,生态退化时期(1990-2000年),生态恢复时期(2000-2010年)和生态平稳时期(2010-2015年)。1990、2000、2010和2015年EI分别为75.19、70.20、73.51和74.27,生态环境状况等级在1990年为优,其余为良。2000年开始,科尔沁沙地实施了各类国家重点生态工程项目。1990-2000年?EI为-4.99,2000-2015年?EI为4.07,?EI由负变正,说明科尔沁沙地的生态环境保护工程成效显著。城市化进程和水资源短缺是科尔沁沙地生态环境状况转好趋势减缓的主要原因,因此需要进一步开展生态保护工程,并合理利用地下水资源

    • 马南方, 高晓东, 赵西宁, 赵连豪, 刘华清, 杨孟豪

      DOI: 10.5846/stxb202107081840

      Abstract:

      针对黄土丘陵区退耕还林(草)工程实施20 年固碳效果研究薄弱的问题,以典型退耕小流域为对象,在不同地形(峁坡、沟肩、沟谷)和植被类型(次生草地、撂荒山杏林、撂荒坡耕地)共布设147 个样点采集0—100 cm土层样品并测定,以研究土壤有机碳(SOC)分布特征及地形、植被对其的影响。结果表明:小流域峁坡剖面(0—100 cm)土层SOC含量平均为2.43 g/kg。地形和植被类型对小流域SOC分布特征产生了重要影响:沟肩表层和剖面SOC含量均最高且显著(P<0.05)高于沟谷,但与峁坡无显著差异;次生草地表层(0—20 cm)和亚表层(20—40 cm)SOC含量均显著(P<0.05)高于撂荒山杏林和撂荒坡耕地。地统计学分析显示小流域 0—20 cm土层SOC含量有最大块金值且块金系数为49.6%,即表层SOC具有最大块金效应且受到结构因素与随机因素共同影响;剖面SOC分布格局表现出与表层土壤相似的特征。总之,退耕还林(草)碳汇效应显著,且在地形和植被类型作用下呈现显著的空间异质性特征。

    • 研究论文
    • 李成, 赵洁, 庄智程, 顾思浩

      DOI: 10.5846/stxb202103260795

      Abstract:

      人类活动扰动加剧了长三角城市群生态系统结构演变,从而导致不同生态系统服务之间冲突加剧。明晰城市生态系统服务权衡强度及其影响因素对经济社会发展与生态保护的双赢具有重要意义。基于InVEST模型分析长三角城市群2005和2019年碳储存、粮食生产、生境质量、产水量和氮输出量等生态系统服务时空格局演变,并利用相关性分析、均方根误差指数和冗余分析方法,测度权衡强度并揭示权衡强度演变的关键影响因素。结果表明:粮食生产分别与碳储存、生境质量和产水量之间,以及氮输出量与生境质量和碳储存之间,碳储存与产水量之间呈现出显著的权衡关系;权衡强度空间异质性显著的粮食生产与碳储存,粮食生产与产水量的权衡强度高值主要集中在北部粮食主产区和南部山区。氮输出与碳储存、碳储存与产水量之间的高强度权衡关系主要位于南部地区。粮食生产与生境质量以及氮输出与生境质量的高强度权衡区域多集中在社会经济快速发展地区。长三角城市群生态系统服务权衡强度受多个因素共同作用,其主要影响因素包括坡度、林地覆盖率、农田覆盖率、降雨、气温、建设用地率等。

    • 自然保护地体系与国家公园建设
    • 焦雯珺, 刘显洋, 何思源, 闵庆文, 无无,

      DOI: 10.5846/stxb202108192315

      Abstract:

      随着我国自然保护事业进入新时代,以国家公园为主体的自然保护地体系建设思路得以明确,以国家公园为代表的自然保护地监测工作也被赋予了更高的要求。监测在促进国家公园科学规划与管理中发挥着重要作用,国家公园管理目标的实现离不开可靠的监测数据和信息的支撑。我国的国家公园试点由各类型自然保护地整合设立,因此面临不同监测类型之间的整合,存在缺乏统一的监测指标体系、有效的监测数据管理、健全的监测实施机制等问题。在对各类型自然保护地整合优化的基本思路下,基于国外国家公园监测实践与经验,综合考虑我国自然保护地的监测现状和需求,从顶层设计出发,构建了以自然资源清查为基础、以生态监测为核心、以自然与人为干扰监测为辅助、以管理有效性监测为补充并服务管理有效性评价的国家公园综合监测体系。在此基础上,本文进一步提出由三级监测网络、监测数据管理、管理有效性评价三部分组成的国家公园监测实施机制。在国家公园监测体系构建方面进行了探索与尝试,以期为我国国家公园监测体系以及监测制度的建立提供有益参考。

    • 研究论文
    • 焦丽君, 刘瑞民, 王林芳, 党晋华, 肖艳艳, 夏星辉

      DOI: 10.5846/stxb202106291724

      Abstract:

      随着人类对于河流的开发利用日益增强,显著改变了河流的天然径流过程,生态供水不足成为流域生态系统健康的重要制约因素。研究以山西省汾河流域为研究区基于天然和实测径流数据,利用SWAT模型分别模拟了流域近30年天然径流和近10年跨流域调水情况下现状径流过程,并在此基础上对流域各河道生态流量及现状径流量进行时空量化,探讨了不同生态流量标准下生态缺水量在时间和空间上的变化情况。研究结果表明:(1)汾河流域各河道生态流量时空差异明显,汛期(0.50-18.80m3/s)河道生态流量需求显著高于非汛期(0.05-1.81m3/s),总体分布特征为中下游干流远高于上游支流;(2)在Tennant法的不同生态流量标准下,汾河流域非汛期生态流量保障情况整体优于汛期,高频缺水区主要分布在支流,呈上下游分散分布;(3)在中等级生态流量标准下,流域约84%的区域能保障基本生态流量需求,关键缺水区为岚河、潇河、浮山县及浍河地区;(4)建议流域生态补水在时间上侧重汛期补水,空间上侧重高频缺水地区,基于流域生态缺水量时空分布特征分配跨流域调水资源,提高水资源利用效率。本研究从时空上量化了跨流域调水工程实施后流域生态流量满足程度,可以为未来流域水资源管理提供有效指导。

    • 湿地生态系统定位研究
    • 贺慧丹, 李红琴, 祝景彬, 张法伟, 杨永胜, 王春雨, 罗方林, 李英年

      DOI: 10.5846/stxb202108172274

      Abstract:

      由于青藏高原高海拔、低温的特殊环境,使得生态系统呼吸(Re)对气候变化的响应极其敏感,然而对高寒湿地生态系统长时间尺度上的Re动态特征及驱动机制的研究相对薄弱。本研究以青藏高原东北部高寒湿地为研究对象,分析了基于涡度相关系统观测的高寒湿地2004-2016年的CO2通量排放动态及影响机制,对预测高寒湿地碳平衡对未来气候变化的响应具有重要意义。结果表明:高寒湿地在2004-2016年的月平均Re表现为单峰变化趋势,在8月达到峰值;年Re表现为逐年升高的趋势(P<0.05),年Re均值为608.9±65.6 gCm?2 year?1;生长季Re约是非生长季Re的2.7倍,线性回归分析表明生长季Re(r2=0.66, P=0.001)、非生长季Re(r2=0.47, P=0.01)与全年Re呈极显著正相关。在月尺度上,分类回归树分析(CART)和线性回归分析表明土壤温度(Ts)是月Re的最主要控制因素,暗示高寒湿地的土壤呼吸对整个生态系统的碳排放至关重要。在年际尺度上,生长季积温(GDD)与生长季Re呈显著正相关(P<0.05),而生长季降水(PPT)与生长季Re呈显著负相关(P<0.05),非生长季气温(Ta)(P<0.05)、PPT(P<0.05)与非生长季Re呈显著正相关,暗示未来温度的升高将会促进高寒湿地的CO2排放,而生长季、非生长季碳排放对PPT的差异化响应,暗示在分析高寒生态系统CO2排放对未来水热条件响应时需更加谨慎。

    • 研究论文
    • 高俊峰, 张志明, 蔡永久, 黄佳聪

      DOI: 10.5846/stxb202105211325

      Abstract:

      我国目前处于生态环境管理的转型期,尚未形成统领水生生物、生物栖息地、水质与水量等要素的水生态保护体系。在总结相关水生态研究成果的基础上,梳理形成了基于水生态系统时空尺度和状态梯度效应理论的水生态保护目标制定构想与方法,分析了淡水生物完整性对自然地理要素、水环境压力、栖息地质量的响应机制,提出以水生态“功能分区—状态评价—问题诊断—目标预设—可达性评估—目标确定”为主线的水生态保护目标制定技术体系,研发了生物完整性评价、水生态保护目标预设和可达性分析等技术方法。该体系以江苏省常州市为典型水生态功能区应用案例,验证了技术体系的适用性与可行性,取得良好的应用效果。该研究是水生态保护目标制定理论和方法方面的研究探索,可为全国相关工作提供参考依据。

    • 陈万旭, 卞娇娇

      DOI: 10.5846/stxb202101230245

      Abstract:

      完善的交通基础设施网络是形成高度同城化和高度一体化城市群的前提和基础,科学探测城市群地区交通通达度对生态系统健康状况的影响机制对城市群地区生态系统保护以及可持续发展具有重要实践意义和价值。基于多源数据分别测度了1995—2015年长江中游城市群交通通达度以及生态系统健康水平,并借助双变量空间自相关与空间回归模型从全局和局部的角度揭示了交通通达度对生态系统健康的影响机制。研究结果显示:(1)研究期间长江中游城市群生态系统健康状况总体呈现降低态势,山区生态系统健康水平显著高于平原地区;(2)双变量空间自相关分析结果显示交通通达度和生态系统健康水平之间存在显著的空间依赖性,二者之间主要的关系类型包括低交通通达度水平-低生态系统健康水平、高交通通达度水平-低生态系统健康水平和低交通通达度水平-高生态系统健康水平三种类型;(3)空间回归结果显示交通通达度的增加会导致生态系统健康状况的恶化,而且交通通达度对生态系统健康的影响具有显著的空间异质性。本研究结果可以为长江中游城市群地区生态系统健康保护宏观调控政策制定以及差异化管控政策制定提供科学依据。

    • 专论与综述
    • 陈春谛

      DOI: 10.5846/stxb202108222340

      Abstract:

      作为生态学理论应用于实践的有力工具与关键环节,生态系统服务一直是生态学、地理学等学科的研究热点;近些年,亦是自然资源管理、城乡规划设计等实践应用学科的研究前沿。因此,相关学科并驾齐驱,结合生态系统服务研究,不断丰富其涉猎领域,支撑决策者权衡利弊,促进社会与自然环境的可持续发展。然而,在从理论研究走向实践应用的研究链中,存在一些被忽视却值得回顾的问题,生态系统服务研究有没有与实践应用相结合,这种结合的程度如何。本文检索近十年间国内外发表的生态系统服务研究,建立“需求驱动—研究匹配—应用结合程度”的分析框架,通过文献计量和相关分析方法,从生态系统服务研究和实践应用之间结合的有效性这一视角分析国内外该领域进展、存在的不足及发展趋势。经筛选共获得文献122篇;分析发现,绝大部分的研究开篇自述受实践需求驱动,并表示他们的研究与应用相结合。这类结合多集中在自然资源管理、规划类应用,只有少数研究将生态系统服务应用于小尺度的工程,如生态恢复工程(10.7%)和设计(2.4%)。在研究匹配方面,尽管有些文献构建了特殊的指标和技术方法促使两者之间建立链接;但整体而言,生态系统服务研究对实践的影响有限,特别是在数据、技术方法和指标方面,缺少与实践之间明确的关联,存在研究缺口。最后,在促进生态系统服务研究与实践应用之间的有效链接上,本文提议一些途径,如创新与实践需求直接匹配的空间评估技术;研发与人们福利(如健康风险、财产损失)直接相关的指标和评估方法等,以拓展生态系统服务领域研究的广度与深度,更好地发挥生态系统服务的研究目标,服务于可持续发展的实践应用诉求。

    • 城市化的生态环境效应与生态安全
    • 周伟奇, 朱家蓠

      DOI: 10.5846/stxb202106021454

      Abstract:

      受全球变暖和快速城市化的影响,城市可持续发展面临重大挑战。近10年,基于自然的解决方案(Nature-based Solutions, NbS)受到广泛关注与认可,为解决城市所面临的生态环境问题、提升城市韧性和可持续性提供了新的思路和途径。本文首先回顾了NbS的提出背景与发展历程,剖析了其核心内涵与框架准则,进而以城市中日益突出的内涝问题为例,介绍了NbS在应对和解决城市典型生态环境问题中的应用;通过汇总现有实施案例、整合多方观点,对比分析了NbS与国内外城市内涝管理的常用方法在概念框架、理论内涵和应用实践等方面的区别与联系;进一步综合论述了基于NbS开展城市内涝管理所采用的技术手段、计量方法、评价模型的发展现状;最后,对NbS在我国的应用进行了展望,认为其在适应气候变化、提高城市韧性等方面具有巨大的潜力,但大范围的推广也面临理论认知尚不深入、实践过程存在障碍、专业人才与本土研究不足等多项挑战。

    • 研究论文
    • 周婷婷, 胡文革, 钟镇涛, 王月娥, 陈婷, 张雪

      DOI: 10.5846/stxb202011112920

      Abstract:

      摘要:旨在了解艾比湖湿地盐生植物盐角草根际与非根际中不同类型反硝化细菌的分布及其随季节变化情况,为温带干旱地区荒漠盐化生态系统的代表—艾比湖湿地在生态植被恢复过程中,由微生物推动的土壤氮素循环过程提供数据支撑。采集了艾比湖湿地夏、秋、春三个季节的盐角草根际和非根际土壤样本,通过高通量测序技术,比较分析了nirS-型和nirK-型两种类型的反硝化细菌的多样性和群落结构特点;利用RDA(redundancy analysis)探究了土壤理化因素对反硝化细菌多样性及群落结构的影响。艾比湖湿地盐角草根际与非根际中,nirS-型和nirK-型反硝化细菌多样性最高的为秋季根际土壤样本;各土壤样本中的反硝化细菌多样性均呈现根际>非根际。盐角草各土壤样本中的nirS-型反硝化细菌在门分类水平上隶属于变形菌门(Proteobacteria),厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria),而nirK-型反硝化细菌在门水平上分类仅包括了Proteobacteria和Firmicutes。Proteobacteria在各土壤样本中的占比均较高;其中Gamma-Proteobacteria的盐单胞菌属(Halomonas)和假单胞菌属(Pseudomonas)是各土壤样本所共有的nirS-型反硝化菌的优势菌属,但它们在每个土壤样本中的相对丰度各有差异。Alpha-Proteobacteria的根瘤菌属(Rhizobium)是盐角草各土壤样本中较为广泛存在的nirK-型反硝化细菌。艾比湖湿地盐角草各土壤样本中的反硝化细菌群落结构存在着一定的差异。RDA结果显示含水量、有机质、全氮和铵态氮等对各土壤样本中的nirS-型反硝化细菌的多样性影响较大,含水量、有机质、全氮、碱解氮等是nirK-型反硝化细菌多样性的主要影响因素。土壤电导率、全磷、全钾、全氮和碱解氮协同影响nirS-型反硝化细菌的群落结构,有机质、速效钾、速效磷、pH和硝态氮是nirK-型反硝化细菌群落结构组成的主要影响因素。艾比湖湿地反硝化细菌呈现季节性变化,nirS-型和nirK-型反硝化细菌以不同的主要菌属,共同推进湿地反硝化作用。而对于湿地生态系统的保护,则需要进行长期而广泛的土壤状态评估和土壤反硝化微生物菌群的动态监测。

    • 张璞进, 黄建辉, 木兰, 单玉梅, 晔薷罕, 温超, 常虹, 任婷婷, 陈世苹, 白永飞

      DOI: 10.5846/stxb202011112916

      Abstract:

      氮素与水分作为干旱半干旱草原生产力共同限制性因子在退化草原生态快速修复过程中备受关注。本研究以不同放牧强度背景下的短花针茅荒漠草原为研究对象,开展围封模拟放牧利用实验,同时实施添加氮素和水分的恢复措施。通过分析群落生物量受历史放牧强度、年份的影响,以及氮素和水分添加对不同功能群植物生物量的作用,探讨不同放牧强度下短花针茅草原可持续利用的调控机制。研究结果显示,降雨量与放牧强度决定着短花针茅草原的植物群落结构。氮素添加可提升11%-29%的群落地上生物量,水分添加可提升12%-32%的地上生物量,且二者存在显著的交互作用。不同功能群植物生长对氮素与水分添加的响应存在差异,多年生丛生禾草对氮素和水分添加响应最敏感。氮素与水分添加可显著提高多年生丛生禾草生物量,但与自然降水量相关。氮素添加对生物量的影响在正常降雨和稍旱年份作用显著,而水分添加在干旱年份作用显著。在正常降雨年份,以半灌木植物为优势种的轻度放牧背景以添加水分对提升生产力最宜,以多年生丛生禾草和半灌木为共优种的中度放牧背景和以多年生丛生禾草为优势种的重度放牧以同时添加水分和氮素对提升生产力最为宜;在干旱年份不同放牧强度背景下均以添加水分对提升生产力最为宜。我们的结果表明了养分与资源的改善有利于退化短花针茅草原的快速恢复和可持续生产。

    • 张金峰, 葛树森, 梁金花, 李俊清

      DOI: 10.5846/stxb202106191629

      Abstract:

      紫椴(Tilia amurensis)为国家二级重点保护野生植物。本文以长白山北坡阔叶红松林内的紫椴种群为研究对象,通过建立种群静态生命表、绘制存活曲线、计算数量动态指数并引入生存函数和时间序列预测模型定量描绘其结构与动态特征。结果表明:1) 种群年龄结构呈不规则金字塔形,幼龄阶段(Ⅰ—Ⅳ龄级)个体数之和占个体总数的67.26%。2) 种群存活曲线接近Deevey-Ⅲ型,表明植株在幼龄阶段死亡率高。3) 总体数量动态变化指数Vpi>V′pi>0,表明紫椴种群为增长型,但V′pi趋近于0,结合死亡率(qx)和消失率(Kx)曲线呈现出连续性先增后降的复杂动态变化趋势,可知该种群不稳定且在干扰情况下增长趋势不明显。4) 生存函数分析显示,种群在Ⅲ—Ⅳ龄级间达到平衡状态,尔后进入衰退期且从第Ⅷ龄级开始进入生理衰退。5) 时间序列预测分析表明,在未来2、3、4、5、6、7、8、9、10龄级时间后,紫椴幼龄个体数逐渐减小,而中、成和老龄个体数量将逐渐增加,说明未来紫椴种群的增长主要依靠后者。生物学特性和生境是限制紫椴种群增长的主要原因。建议加强幼苗抚育工作,提高幼苗和小树的存活率,保护和改善生存环境,从而促进紫椴种群的自然更新和恢复。

    • 杨海乐, 张辉, 吴金明, 李君轶, 王成友, 杜浩, 危起伟

      DOI: 10.5846/stxb202104271109

      Abstract:

      流域生物信息流是流域生态学研究中的重要内容,是流域生态系统中的物质输移和能量输移过程的信息标记,是用eDNA技术调查评估河流水体中物种组成空间特征的基础。估算流域生物信息流是流域生态系统过程研究和eDNA技术调查评估河流水体中物种组成空间特征的关键。在有限的调查采样中,平行样的数量如何影响流域生物信息流的估算,尚待解答。基于随机抽样调查的基本原理,提出假设——采样数量不影响流域生物信息流估算结果的准确度,但会影响其精密度,然后通过问题简化转化和模拟计算,对该假设进行了检验。模拟计算结果显示,随着样点生物信息检出度(平行样数量)的增大,流域生物信息流估算结果会从偏小逐渐靠近流域生物信息流实际值,同时其99.9%置信区间也逐渐集中于流域生物信息流实际值。即样点生物信息检出度(平行样数量)对流域生物信息流估算的准确度和精密度均有影响。在实际调查研究过程中,建议先在所研究区域对平行样数量和样点生物信息检出度的关系进行预评估,然后基于流域生物信息流估算可信度目标在正式实施方案中经济有效地设置平行样,基于多平行样调查结果估算流域生物信息流,再根据各样点生物信息检出状况对流域生物信息流估算结果进行后验评估。

    • 颜佳滢, 吴志峰, 申健, 张意岑, 俞方圆

      DOI: 10.5846/stxb202011062842

      Abstract:

      位于我国南方丘陵的粤港澳地区拥有丰富杜鹃花资源,长期以来受杜鹃花不适宜在高温低海拔地区进行开发利用等思想的影响,该区域野生杜鹃花的开发、保护与利用研究寥寥无几,但低海拔野生杜鹃花在气候变化下正面临较高灭绝风险。本研究基于粤港澳地区杜鹃花属(Rhododendron)14个筛选后的野生物种229个标本点位数据,利用最大熵模型(Maxent)模拟粤港澳地区野生杜鹃花在2070年低、中、高3种温室气体排放模式(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)下的适生区范围大小与方向的变化及其主导环境变量。研究发现未来粤港澳地区野生杜鹃花的适生区范围整体呈缩小趋势,且随着温室气体排放浓度的增加,即从RCP2.6到RCP8.5,越来越多杜鹃花物种适生区呈现向高纬度、高海拔方向迁移的趋势;对杜鹃花分布影响最大的变量为最冷月的最低温、温度季节性和最干月降水量。本研究通过探究气候变化对野生杜鹃花适生区范围的影响,以期为粤港澳地区野生杜鹃花的保护与开发利用提供科学指导。

    • 熊千志, 杜恩在, 薛峰, 李文卿, 周子建, 赵守栋, 江源

      DOI: 10.5846/stxb202107071814

      Abstract:

      树木生长对水热条件响应的研究在揭示气候变化的生态影响中发挥着重要作用。为探讨水热因子对亚洲最大的人工针叶林生长的影响及不同树种生长—水热因子关系特征,本文选取塞罕坝地区龄级较高的人工针叶林群落的优势树种华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)和樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica),采集树木年轮样芯,并通过年轮宽度数据建立标准年表。通过分析两树种的标准年表数据与气温、地温、降水量、饱和水汽压差等水热因子的相关关系,揭示不同树种对水热因子响应的异同。研究结果显示:华北落叶松的生长受到6、7、9月的干旱胁迫和8月过多降水的限制,同时受到冬季较高的平均地温和降水的促进;樟子松的生长则受到夏季的高温干旱胁迫和8月过多降水的抑制,但8月较高的平均地温以及春季较高的平均最低地温对樟子松的生长存在明显促进作用。塞罕坝地区华北落叶松受干旱胁迫强于樟子松,而樟子松受较低地温的胁迫强于华北落叶松。考虑到区域增温的趋势,推断樟子松应是更适合在塞罕坝等半干旱地区继续进行大面积人工造林和经营管理的树种。

    • 谢冰一, 程新如, 吕乐, 张宏斌, 陈宝雄, 刘云慧, 宇振荣, 段美春

      DOI: 10.5846/stxb202104050871

      Abstract:

      农田生物多样性评价中常采用指示类群基于物种鉴定水平的数据计算多样性指数,如果能用高级别的分类鉴定结果(如科)或直接用该指示类群个体数来代替该类群物种水平上的多样性指数,可以极大地节省鉴定的成本和降低鉴定难度。同时采用多个指示类群田间取样数据和多种分析方法验证这个问题有助于获得更为普适的结论。为研究农田节肢动物不同分类级别和个体数对于物种丰富度的替代效果,于2019年5—8月在浙江省宁波市的两片不同管理措施和多生境的农田景观区进行了节肢动物群取样调查,并对蜘蛛和蜂类两个类群进行了科级和物种级别的鉴定。通过分析目级和科级分类水平的数目、指示类群的个体数与物种丰富度之间的相关性;并基于这4个指数进行不同管理措施和生境间的双因素方差分析;同时基于目级、科级和物种级别数据,采用非度量多维尺度分析(NMDS)对比他们在不同管理措施和生境间的种类组成差异。结果显示:(1)将蜘蛛、蜂类分类至科级可分别拟合其物种水平数据63%和89%的变异性,并且比目级的数据相关性更大。(2)两个指示类群的个体数与物种数之间都有极为显著的相关性,且r≥0.7 。(3)比起目级数,科级数和个体数在不同管理措施和生境间的差异结果和物种数更类似。(4)基于分科数据的NMDS在不同管理措施和生境间差异的结果也和物种级别数据的结果更类似。因此,在农田生物多样性的评估中,可以在一定程度上采用较高层次分类的数据,其中科级水平的数据作为首选,从而降低分类鉴定难度并提高工作效率。在需要快速进行蜘蛛和蜂类基于大量标本数目的生物多样性评估时,可直接统计指示类群个体数量来替代物种水平的结果。

    • 王志康, 祝乐, 许晨阳, 李艳, 耿增超, 王强, 刘莉丽, 秦一郎, 杜旭光

      DOI: 10.5846/stxb201912272807

      Abstract:

      通过研究凋落物去除对秦岭天然林土壤团聚体稳定性及细根分布特征的影响机制,为秦岭地区植被保护及生态治理提供理论依据。结果表明:(1) 凋落物去除导致云杉林10—40 cm土层土壤中粒径大于0.25 mm水稳性团聚体含量(WR0.25)较对照显著降低(P < 0.05);混交林10—40 cm土层的大于0.25 mm机械稳定性团聚体含量(DR0.25)显著降低(P < 0.05);红桦林表层0—10 cm土壤团聚体的平均质量直径(MWD)显著降低(P < 0.05);(2) 凋落物去除导致三种天然林0—20 cm土层的细根生物量密度(FRBD)较对照显著降低44.18%—57.24%,细根体积(FRV)显著降低24.64%—60.41%;三种天然林中红桦林0—40 cm各土层的FRV最高;(3) 凋落物去除导致云杉林0—40 cm土层的土壤容重较对照显著增加5.24%—13.04%,三种天然林0—40 cm土层的土壤有机碳含量显著降低7.92%—25.21%,全氮含量显著降低10.17%—18.10%;(4) 相关分析表明,云杉林土壤的团聚体破坏率(PAD)和土壤不稳定团粒指数(ELT)与FRBD、细根根长密度(FRLD)和FRV均呈极显著负相关,混交林土壤的PAD与FRBD呈极显著负相关关系(r= -0.814),红桦林土壤团聚体MWD与FRBD、FRLD和细根比根长(FSRL)均呈显著负相关关系(r= -0.777、-0.771和-0.786)。综上,凋落物去除在总体上降低了天然林土壤团聚体的稳定性及有机碳和全氮含量,并且不利于林木细根的生长。

    • 张欣, 王志杰

      DOI: 10.5846/stxb202105201324

      Abstract:

      城市景观稳定性是对城市生态环境进行分析和评价的基础,对城市景观生态安全格局和景观可持续性具有十分重要的意义。以典型喀斯特山地城市贵阳市为研究对象,以2008年、2013年和2017年景观类型为主要数据。运用蔓延度指数、斑块密度和总边缘对比度构建景观稳定性评价模型,在分析2008—2017年景观格局变化状况的基础上评价景观稳定性时空特征。并运用探索性空间数据分析方法揭示贵阳市景观稳定性时空演变规律和冷热点特征。结果表明:(1) 2008—2017年贵阳市景观格局发生剧烈变化,耕地面积大幅减少,林地和建设用地面积持续增加,景观破碎化程度加剧,但破碎化趋势有所减缓。(2)10年间,贵阳市景观稳定性水平整体较低,以不稳定和较不稳定为主,表现出“先降低、后提高,总体略有降低”的趋势。(3)贵阳市景观稳定性的空间分布与演变具有明显空间聚集效应,全局Moran’s I指数介于0.2008~0.4005之间,但聚集趋势呈“总体减弱,小幅提高”的特征;此外,景观稳定性热点区主要集中在城镇建设用地或林地斑块相对集中连片、完整的区域。研究结果可为喀斯特山地城市景观空间格局优化、生态安全网络格局构建和生态文明城市建设提供重要的科学依据。

    • 张茹倩, 李鹏辉, 徐丽萍

      DOI: 10.5846/stxb202106061492

      Abstract:

      推进绿色城镇化和发展低碳经济是实现区域可持续发展的关键。运用综合指标法和碳排放模型分别对2000—2018年新疆14个地(州、市)的城镇化水平和土地利用碳排放进行测度,并基于偏最小二乘法和耦合协调度模型对二者的影响机理和耦合关系进行探讨。结果表明:(1)新疆各地(州、市)的新型城镇化水平差异显著,2018年乌鲁木齐市最高(83.43%),克州最低(18.15%),且城镇化的主导类型以人口城镇化→土地城镇化→经济城镇化→社会城镇化的发展顺序转变;(2)新疆土地利用碳效应由负转正,净碳排放量年均增速达7.86×106 t/a,变异系数以2004年为折点,呈倒“V”型变化趋势,2004年后各地(州、市)碳消耗的相对差异逐渐缩小。(3)经济、社会、土地是城镇化影响区域土地利用碳排放的3个重要维度,人均国内生产总值、第二产业增加值、社会消费品零售总额、全社会固定资产投资总额、建成区面积是其中的极重要因素。(4)各地(州、市)城镇化与土地利用碳排放的耦合度、耦合协调度均呈上升趋势,二者具有良好的共振性,且趋于同步发展,表明新疆城镇化发展过程中能源消耗的负向作用日益凸出。最后为提高新疆碳排放效率,促进城镇化绿色发展提出了建议和对策。

    • 王 盛, 李亚文, 李 庆, 胡世雄, 王金凤, 李文静

      DOI: 10.5846/stxb202105291417

      Abstract:

      张家口-承德地区是京津冀环境优化的战略要地,开展水源涵养和土壤保持服务的定量评估对维护生态系统的安全运行意义重大。综合运用InVEST模型、空间偏相关统计制图及情景模拟等手段,分析了张承地区近20年水源涵养和土壤保持服务的时空变化特征及其复杂空间关系,定量评估二者对气候和土地利用变化的响应。结果表明:2000—2019年张承地区水源涵养量、土壤保持强度分别以0.97mm/a的速率增加和-0.50t hm-2 a-1的速率减少,空间上二者均呈西低(坝上高原)东高(冀北及燕山山地)的分布格局。冀北及燕山山地落叶阔叶林生态区水源涵养和土壤保持能力强,二者空间关系以协同为主;坝上高原草原与农业生态区则权衡关系更占优势。水源涵养和土壤保持服务关系复杂,空间上与区域土地利用类型、植被覆盖度和坡度关系密切。情景模拟结果表明,降水(r=0.90, P<0.01)对水源涵养服务的影响远大于潜在蒸散(r=-0.37, P>0.1),且降水变幅越大对水源涵养量的作用越强;而降水变化与土壤保持服务呈线性正相关关系,降水每增加(减少)10%引起土壤保持强度增加(减少)74.7t/hm2。预计2030年张承地区水源涵养能力将明显提升,土壤保持能力变化不大,届时人为干扰(如生态保护、规划控制)将对提升水源涵养服务产生重要影响。为改善张承地区水源涵养和土壤保持服务,需同时考虑多种因素的综合影响,以制定更合理的政策措施。建议继续加大国家重点生态工程建设,尽可能限制建设用地扩张,提高植被覆盖度,尤其加强保护关键坡度带是今后生态管理工作应关注的重点。

    • 涂晨雨, 贾绍凤, 朱文彬, 吕爱锋, 官云兰

      DOI: 10.5846/stxb202105211328

      Abstract:

      陆面蒸散发(ET)是自然生态系统水分耗散的主要方式,准确把握其时空变化特征,对于区域水资源合理利用与生态环境保护具有重要意义。针对我国西北干旱内陆区实测资料匮乏的现状,本研究基于MODIS产品,构建了具有时空二维属性的地表温度-植被指数特征空间,实现了柴达木盆地陆面蒸散发的时空连续估算;在此基础上,进一步分离土壤蒸发与植被蒸腾,开展研究区自然生态系统耗水有效性评价。结果表明:(1)柴达木盆地近九年多年平均ET为188.75 mm,受降水空间分布格局影响,ET具有明显的从东南向西北减少趋势;(2)土壤蒸发与植被蒸腾多年平均值为171.06 mm和14.26 mm,后者年内峰值出现时间总体比前者晚1个月,具有滞后效应;(3)盆地陆地生态系统多年平均耗水总量为430.94亿m3,其中高效、中效和低效耗水的占比分别为6.55%、52.57%和40.88%。本研究在区域尺度以时空连续的方式揭示了ET水分消耗的有效性,可为基于ET水资源管理目标的实现提供重要科学支撑。

    • 专论与综述
    • 任飞虹, 白骅, 邱兆文, 田顺

      DOI: 10.5846/stxb202108042131

      Abstract:

      减少道路环境的颗粒物污染对通勤者的健康至关重要。道路绿地在交通排放和邻近区域之间形成屏障,但这种植被屏障是否可以有效消减局部颗粒物污染仍然需要深入研究和探讨。结合现有研究成果,阐述了植被对颗粒物污染的影响途径;分析了街道峡谷和开放道路两种典型城市道路环境中,植被组成及群落结构设计的关键特征对颗粒物分布和扩散的影响;总结了有利于消减颗粒物浓度的植被单株性状和叶片微形态;探讨了影响颗粒物浓度的其他因子的耦合作用;针对不同道路环境提出了有效的植被屏障设计建议,并指出了植被群落设计和叶片微形态方面的研究趋势,以期优化道路植被规划,改善路域空气质量。

    • 乔治, 蒋玉颖, 贺曈, 卢应爽, 徐新良, 杨俊

      DOI: 10.5846/stxb202106201639

      Abstract:

      土地利用变化研究经历了近30年的快速发展,学者基于不同建模目标构建出多种土地利用变化模型,实现了从数量模拟到时空格局模拟,从单一模型向多种模型耦合的跨越。当前研究主要在元胞自动机(Cellular automata,CA)模型和CLUE-S(Conversion of Land Use and its Effects at Small Region Extent)模型的基础上进行改进,Markov模型、SD(System Dynamics)模型、Logistic回归和随机森林等均可计算CA模型和CLUE-S模型中所需的土地利用需求,多标准评价、地理加权回归、多主体模型以及人工神经网络等方法也多被用于CA模型的扩展,而CLUE-S的改进则存在模型本身系列的升级。这些模型广泛应用于各种区域和尺度土地利用变化预测实例研究并研发软件系统和数据集。驱动力分析主要从自然因素与人文因素两方面进行,人文因素是引发土地利用变化的主要因素。在目前的研究中,由于技术手段的限制,仍然存在时空尺度、数据误差、数据整合的不确定性等问题。未来土地利用变化模拟研究应进一步发挥大数据技术优势,推动土地利用变化模拟研究朝向精细化、多元化方向发展。结合生态环境领域实际问题,深挖土地利用变化与其生态环境效应之间的互馈机制,将研究视角从探究人类活动对土地利用变化的影响逐渐转向二者相互作用,最终促进人地关系协调发展。

    • 重点脆弱生态区生态恢复
    • 祁鹏卫, 张贤

      DOI: 10.5846/stxb202105031151

      Abstract:

      基于MODIS-NDVI数据、气象数据、地形数据和人类活动数据,采用趋势分析等方法,应用地理探测器模型,全面分析2000-2019年重庆市植被覆盖时空变化特征,并探究各地理因子及其交互作用对重庆市植被覆盖的影响程度与作用机制。研究发现:(1)2000-2019年,重庆市植被覆盖整体呈波动上升趋势,增长率为4.4%/10a,NDVI偏差值呈先减小后增加趋势。(2)2000-2019年,重庆市植被覆盖高值区主要分布于渝东北和渝东南,低值区则主要分布于三峡库区消落带及渝西、主城地区;植被覆盖空间格局在东西方向上由“一字型”向“斜线型”演化,南北方向上由“浅U型”向“深U型”演化。(3)2000-2019年,各地理因子对重庆市植被覆盖空间分异性解释力大小依次为:年均温(0.3459)>高程(0.3281)>年均降水量(0.2305)>人类活动强度指数(0.1747)>坡度(0.1008)>总辐射(0.0552)>坡向(0.0034);年均温、坡向、人类活动强度指数解释力总体呈增加趋势,年均降水量、总辐射、高程、坡度解释力总体呈减小趋势。(4)2000-2019年,各地理因子对重庆市植被覆盖变化存在交互作用,且呈双因子增强和非线性增强两种类型,而不存在相互独立作用或对植被覆盖变化解释力减弱的交互因子。

    • 研究论文
    • 卢玉鹏, 陈玮, 王小玲, 高柱, 何兴元

      DOI: 10.5846/stxb202105101218

      Abstract:

      兴安杜鹃(Rhododendron dauricum)是大兴安岭森林群落灌木层的优势种,其种群统计研究尚属空白。以大兴安岭呼中区不同海拔和林型的兴安杜鹃种群为对象,编制了静态生命表,计算生存分析函数,采用时间序列分析种群数量动态。结果表明,低海拔梯度(600m)的落叶松林中,兴安杜鹃幼龄级(Ⅰ—Ⅱ)个体较多,占67.31%,且幼龄级死亡率和消失率较低,存活率较高,存活曲线为Deevey Ⅰ型曲线,为增长型种群。种群的衰退期转折点在Ⅱ—Ⅲ龄级,未来种群数量呈增长趋势。中低海拔梯度(600—900m)的白桦林中,中龄级(Ⅱ—Ⅲ)个体数量较多,占45%以上,中龄级死亡率和消失率较低,存活率较高,存活曲线为Deevey Ⅰ型曲线,为稳定型种群。种群的衰退期转折点在Ⅲ—Ⅴ龄级之间,由于种群密度制约,未来种群数量逐渐趋于衰退。高海拔梯度(1200m)的落叶松林中,种群个体总数最少。其中,Ⅰ龄级个体数量最多,占33.52%,但死亡率和消失率较高,存活率较低,Ⅱ—Ⅴ龄级死亡率和消失率较低,存活率较高,存活曲线为Deevey Ⅲ型曲线,为增长型种群,但增长趋势较弱。种群的衰退期转折点在Ⅴ龄级,未来种群数量呈增长趋势,但由于环境限制,种群数量更趋于稳定。可以认为,大兴安岭兴安杜鹃种群数量整体稳定。海拔和林型是影响兴安杜鹃种群数量的重要因素,海拔为600—900m,郁闭度为45%—50%的白桦林为兴安杜鹃的适宜生境,成为灌木层中的主要优势种。

    • 生态系统服务专题
    • 刘永婷, 杨钊, 徐光来, 刘斌, 杨强强, 刘世杰, 何开玲

      DOI: 10.5846/stxb202103030579

      Abstract:

      本文运用空间热点分析定量分析了生态系统服务在不同尺度上的空间分异特征,基于四象限模型对生态质量进行评价,并采用地理探测器探讨影响其空间分异的主要驱动因素。结果表明:(1) 生态系统服务价值(Ecosystem Service Value, ESV)存在显著的空间异质性,分布格局呈现空间自相关性,冷热点分布具有明显尺度效应。(2) 示范区人类活动强度与ESV耦合程度基本协调一致,生态质量总体状况较好。人类活动强度与ESV耦合程度因研究尺度不同而存在一定差异。(3) 各探测因子的解释力在县域和乡镇尺度上存在显著差异,社会经济驱动因素在县域尺度上解释力大于乡镇尺度。各驱动因子之间存在明显的协同增强效应,双因子交互作用增强了对ESV空间分异的解释力。

    • 研究论文
    • 李云凯, 徐敏, 贡艺

      DOI: 10.5846/stxb202102190461

      Abstract:

      物种对食物资源利用方式的差异,即营养生态位分化是物种共存的先决条件之一,对种间营养生态位的比较研究有助于了解同域分布物种的共存机制。脂肪酸组成可反映生物较长时间尺度的摄食信息,对探讨物种间营养生态位分化具有重要指示作用。热带东太平洋主要栖息有8种大型中上层鲨鱼,大青鲨(Prionace glauca)、大眼长尾鲨(Alopias superciliosus)、镰状真鲨(Carcharhinus falciformis)、长鳍真鲨(Carcharhinus longimanus)、浅海长尾鲨(Alopias pelagicus)、尖吻鲭鲨(Isurus oxyrinchus)、路氏双髻鲨(Sphyrna lewini)和锤头双髻鲨(Sphyrna zygaena),通过比较其肌肉脂肪酸组成,分析种间食性差异,营养关系及营养生态位分化。结果表明,尖吻鲭鲨营养级相对较高,大青鲨相对较低。3种鼠鲨与5种真鲨存在食性差异或栖息地隔离。浅海长尾鲨与大眼长尾鲨营养生态位重叠程度较高,存在激烈的资源竞争。大青鲨与镰状真鲨生态位宽度较大,表征其对环境的可塑性较强;尖吻鲭鲨和路氏双髻鲨生态位宽度较小,表现为其食性的特化。本研究解释了脂肪酸组成分析在鲨鱼摄食研究中的潜在应用,对分析大洋性鲨鱼的营养生态位分化,资源分配方式及同域共存机制有一定的应用价值。

    • 李玉龙, 鲍相渤, 李轶平, 周遵春, 付杰, 高祥刚, 陈百灵, 李云峰*

      DOI: 10.5846/stxb202102170448

      Abstract:

      研究使用环境DNA宏条形码技术(eDNA metabarcoding)检测辽东湾东北部河口区围海养殖池塘水母种类多样性,探索适用于水母种类物种鉴定和监测的新方法。本研究利用环境DNA宏条形码技术,分别基于18S rDNA和COI宏条形码检测了辽东湾东北部河口区围海养殖池塘水母种类多样性,通过水样采集、过滤、eDNA提取、遗传标记扩增、测序与生物信息分析的环境DNA宏条形码标准化分析流程,从围海养殖池塘7个采样点中获得可检测的采样点数据。结果显示,基于18S rDNA宏条形码检测出8种水母种类,其中钵水母纲大型水母2种、水螅水母总纲小型水母6种;基于COI宏条形码技术共检测出19种水母种类,其中钵水母纲大型水母5种、水螅水母总纲小型水母14种;两种DNA条形码标记都显示养殖种类海蜇(Rhopilema esculentum)为优势种。研究结果表明,环境DNA宏条形码技术作为一种新兴的生物多样性监测手段可用于快速检测水母种类多样性,在水母类物种鉴定、监测及早期预警中有较大的应用潜能。

    • 李蕊希, 吴雪, 贡璐

      DOI: 10.5846/stxb202107272029

      Abstract:

      为了了解塔里木河上游地区荒漠植物叶片的功能性状及其对不同生境的生态适应性,本研究以花花柴(Karelinia caspica)和骆驼刺(Alhagi sparsifolia)两种典型荒漠植物为研究对象,分析沙地和盐碱地等不同生境下两种荒漠植物叶片的结构性状和化学性状,并结合冗余分析探讨了其与土壤因子的关系。结果表明:(1)研究区花花柴、骆驼刺两种荒漠植物的叶厚度(LT)、叶面积(LA)、比叶面积(SLA)及叶组织密度(LTD)等结构性状在不同物种之间存在显著差异(P<0.05),而叶片有机碳(LOC)、氮(LN)、磷(LP)含量等化学性状在不同生境之间存在显著差异(P<0.05),其平均值分别为417.67g/kg、15.14g/kg及1.12g/kg,低于全球植物叶片平均水平。(2)在沙地和盐碱地等不同生境下两种荒漠植物叶片LA、SLA及LTD等均呈极显著负相关(P<0.01),LA和N/P是两种生境下植物叶片性状中综合排名前三的共同指标因子。(3)冗余分析结果表明,土壤因子中的土壤含水量(SWC)、土壤有机碳(SOC)和土壤氮(SN)对荒漠植物叶片性状变异起到了较好的解释。本研究表明不同荒漠植物在长期进化过程中形成了相对稳定的叶片结构性状特征,而叶片化学性状对生境土壤因子的变化则较为敏感。

    • 李敏敏, 刘鹏程, 孔维民, 马方莲, 李帅锋, 王萌

      DOI: 10.5846/stxb202001100087

      Abstract:

      澜沧黄杉(Pseudotsuga forrestii Craib)为中国特有珍稀濒危植物,野外种群个体数量少,分布范围狭窄,研究其种群结构及动态特征可以量化种群未来发展趋势,并为科学合理保护该物种提供依据。通过对云南省迪庆州德钦县不同群落类型下澜沧黄杉种群的调查及数据收集,编制澜沧黄杉静态生命表,绘制存活曲线和生存分析函数曲线,并采用时间序列模型对种群的数量动态进行预测,以揭示不同群落环境下澜沧黄杉的种群结构和动态特征。结果表明:德钦县澜沧黄杉种群主要分布在海拔2200~3300m的区域,栖息地群落类型为澜沧黄杉林、冷杉林与云南松林,三种群落澜沧黄杉种群均属增长型,数量变化动态指数Vpi和Vpi"都大于0,但对外界干扰比较敏感,存活曲线趋于Deevey-Ⅱ型,表明种群各龄级的死亡率基本接近。不同群落类型下种群大小依次为澜沧黄杉林>冷杉林>云南松林,结合种群动态分析表明,澜沧黄杉林更适宜种群的生存;生存分析和时间序列预测表明幼龄个体的缺乏、死亡率高,是导致种群野外更新困难的主要原因。野外调查发现澜沧黄杉天然种群受到人类砍伐、放牧、开荒等因素的影响,严重影响了种群的生存,因此未来在加大科学研究力度进一步探究该物种濒危影响因素的同时,还要加大保护宣传力度,并扩大建立保护区以实现对该物种的多方位保护。

    • 专论与综述
    • 靳一丹, 陆雅海

      DOI: 10.5846/stxb202107061805

      Abstract:

      土壤蕴含极为丰富的微生物多样性,它们在物质分解、元素生物地球化学循环、植物生产力和生物健康中扮演着关键角色。理解土壤微生物的生物地理分布格局、形成机制与群落构建规则,有助于预测在全球变化背景下土壤微生物组的功能演变及其对陆地生态系统的调控影响。自21世纪以来,土壤微生物生物地理学在各种大型国际微生物计划的推动下逐步形成了分子生物学技术耦合大数据分析的模式,实现了多种尺度上的关联研究。本文首先阐述了土壤微生物在分布格局和群落构建规则方面的研究进展;接下来重点介绍了分子生物学技术和大数据分析在土壤微生物生物地理研究中的应用;最后对土壤微生物生物地理学未来在微生物分类分辨率、模型验证与构建和功能基因地理学的发展方向进行了展望。

    • 研究论文
    • 胡洋, 丛孟菲, 陈末, 买迪努尔·阿不来孜, 愚广灵, 申志博, 杨再磊, 朱新萍, 贾宏涛

      DOI: 10.5846/stxb202105081206

      Abstract:

      随着全球氮沉降速率的快速增加,已对陆地生态系统微生物群落活性和代谢产生了深刻的影响。因此迫切需要了解全球气候变化敏感区土壤中微生物量和酶活性对氮添加的响应。为此,以中亚干旱区巴音布鲁克高寒湿地为研究对象,在保护良好的高寒湿地选择沼泽(S)、沼泽草甸(SM)和草甸(M)3种湿地类型布设野外原位氮添加试验(施氮浓度分别为0、8、16 kg·N·hm-2·a-1),探究短期氮添加对土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳/氮(MBC/MBN)、微生物商(QMB)、土壤蛋白酶、脲酶、碱性磷酸酶、H2O2酶和蔗糖酶活性的影响。结果表明:(1) 高寒湿地不同湿地类型土壤微生物量和酶活性存在显著差异,其中SM土壤MBC、MBN、MBC\N、QMB较S和M区高,对酶活性而言,SM和M区土壤蛋白酶和碱性磷酸酶活性较高,M区H2O2酶和脲酶活性较高。(2) 氮添加显著增加了3种湿地类型中土壤MBC和MBN,其中MBC增加了7.00%—119.00%,MBN增加了8.03%—38.26%。氮添加仅显著增加了S和SM区土壤MBC/N和QMB(增加了24.68%—113.10%),但抑制了M区土壤MBC/N和QMB(抑制了8.93%—10.36%)。(3) 氮添加显著增加了3种湿地类型土壤中脲酶、蛋白酶和H2O2酶活性,分别增加了7.25%—59.63%、4.71%—58.55%和34.70%—157.27%。但是氮添加对土壤碱性磷酸酶活性无显著影响。对蔗糖酶而言,N1处理增加了S区土壤蔗糖酶活性(增加了58.58%),而N2处理显著降低了22.72%。氮添加对SM和M区蔗糖酶活性无显著影响。(4) 结构方程模型的结果显示,氮添加直接增加了土壤微生物量和酶活性。而随着湿地类型的变化(S-SM-M)直接和间接(通过pH)增加了酶活性;湿地类型的变化还通过影响pH、有机碳和有效养分间接增加了土壤微生物量。总之,氮添加和湿地类型可直接或间接的影响着土壤微生物量和酶活性。其中,土壤pH和有机碳是微生物量和酶活性变化的主要影响因素。本研究可为中亚干旱区高寒湿地应对未来气候变化的措施的制定提供技术参考。

    • 学术信息与动态
    • 何奕忻, 蒋海波, 张运春, 王晓锋, 杨刚, 康晓明, 陈槐, 吴宁

      DOI: 10.5846/stxb202106251695

      Abstract:

      随着湿地研究的发展,小微湿地开始受到研究者和政策制定者的共同关注。我国小微湿地的研究尚处于起步阶段,仅有少数文献介绍了小微湿地的概念、管理和营造技术。为了深入了解小微湿地的研究现状,本文检索了web of science核心数据库1990年至今关于小微湿地相关的研究论文,并运用CiteSpace软件对检索到的3072篇小微湿地研究文献的逐年发表数量、学科分布、核心作者与国家地区、关键词和文献被引用情况进行了可视化分析,追溯探讨了小微湿地的发展和研究动态及热点。结果显示,1990年以来,针对小微湿地的研究呈持续上升态势;小微湿地研究涉及生命科学、环境、生态、水产等137个学科,可以归为16个聚类,主体研究的各个聚类间有着继承和衍生关系,交叉重叠较多;小微湿地对全球变化的响应与适应及在“碳中和”中的贡献、小微湿地的生态服务功能及适应性管理、小微湿地对面源污染的净化功能可能是未来几年的研究热点,城市小微湿地的研究和工程运用也将成为本研究领域的增长点。

    • 天然林保护修复专栏
    • 郭睿妍, 田佳, 杨志玲, 杨泽康, 苏文瑞, 刘文娟

      DOI: 10.5846/stxb202104271113

      Abstract:

      黄河流域是我国重要的生态屏障,研究黄河流域森林植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的时空变化特征及驱动机制,对解释黄河流域森林碳汇/源变化具有重要意义。基于Google Earth Engine(GEE)云平台,利用MOD17A3H V6 NPP数据、MCD12Q1 V6土地覆盖类型数据、ECMWF/ERA5气象数据和USGS/SRTMGL1_003高程数据,采用岭回归分析、Hurst指数和冗余分析(Redundancy Analysis, RDA)对黄河流域2001—2019年森林NPP的时空变化特征及影响因子进行分析。结果表明:(1)2001—2019年,黄河流域森林平均总面积为3.66万km2,其中阔叶林、针叶林、混交林平均面积分别为:2.64万km2、0.01万km2和1.01万km2,森林NPP年总量呈线性增加趋势,其均值为8.99Tg C,年均增速为0.36Tg C a-1,19a增长率为173.60%;不同森林类型的NPP年总量均值分别为:4.79Tg C(阔叶林)、6.04×10-5Tg C(针叶林)和0.64Tg C(混交林),年均增速为:阔叶林(0.16Tg C a-1)>混交林(0.02Tg C a-1)>针叶林(3.60×10-4Tg C a-1)。(2)2001—2019年,黄河流域森林年均NPP呈线性增加趋势,其均值为241.58g C m-2 a-1,年均增速为7.18g C m-2 a-1,19a增长率为108.63%;不同森林类型的年均NPP均值分别为:178.48g C m-2 a-1(阔叶林)、0.60g C m-2 a-1(针叶林)和62.49g C m-2 a-1(混交林),年均增速为:阔叶林(4.75g C m-2 a-1)>混交林(2.39g C m-2 a-1)>针叶林(0.04g C m-2 a-1)。(3)黄河流域森林NPP呈增加趋势的面积占94.50%,其中显著增加的面积占73.29%;呈减少趋势的面积占5.50%,其中显著减少的面积占1.57%。阔叶林NPP显著增加的面积最高(76.78%),其次为混交林(60.84%),针叶林最少(56.76%)。(4)黄河流域森林NPP的Hurst指数(H)介于0.38—1.00之间,平均值为0.87,其中H≥0.5的像元数约占99.34%,黄河流域森林NPP在未来一段时间内仍保持持续增加趋势。(5)归因分析表明环境因子对黄河流域森林NPP时空变化的总解释率为55.80%,显著影响的环境因子为经度(35.5%)、降水(8.00%)、气温(6.50%)和纬度(5.40%)。2001—2019年黄河流域森林NPP呈增加趋势,且呈现较强的可持续性;GEE云平台结合冗余分析可及时、高效获取黄河流域森林NPP的时空变化并对其进行归因分析。

    • 研究论文
    • 古丽哈娜提.波拉提别克, 巴贺贾依娜尔.铁木尔别克, 李红梅, 常顺利, 张毓涛

      DOI: 10.5846/stxb202102030366

      Abstract:

      天山林区群落结构相对简单、木本植物种类较少,但天山林区灌木群落中主要木本植物间的水分竞争模式尚不明确,水分利用动态缺乏定量分析。运用稳定同位素技术,对天山林区灌木群落4种主要灌木的茎杆水分及各潜在水源的氢氧稳定同位素组成进行测定,运用IsoSource模型定量分析4种灌木在夏季对各潜在水源的相对利用比例,探讨天山林区灌木群落主要灌木树种水分来源差异及动态变化。结果发现:7月,当浅层土壤含水量充足时,密刺蔷薇、黑果栒子和金丝桃叶绣线菊均大幅度吸收利用浅层土壤水,相对利用比例高于89.3%,异果小檗则相反,即吸收利用各潜在水源(浅层土壤水30.7%、中层土壤水29.4%、深层土壤水25.7%、溪水14.2%,下同);8月,当浅层土壤含水量降低时,密刺蔷薇转移至60—100 cm深层土壤水和溪水,相对利用比例分别为64.8%和27%,黑果栒子和金丝桃叶绣线菊以相似比例吸收利用各潜在水源(33.8%和36.8%、30.9%和29.7%、23.5%和22.3%、11.8%和11.2%),异果小檗则表现出可能吸收利用80—100 cm以下更稳定的深层土壤水;9月,当浅层土壤含水量升高时,4种灌木均大量吸收利用浅层土壤水,相对利用比例高于72.2%。这表明,天山林区灌木群落主要树种可通过可塑性转换水分来源来应对环境水分变异,在时间和空间上有效分割灌丛水源从而减缓对水分资源的竞争压力,从而通过在水分资源利用上的生态位分化促进物种间的共存。

    • 学术信息与动态
    • 付秀梅, 李晓楠, 林春宇, 薛诚, 陈睿姝, 鹿守本

      DOI: 10.5846/stxb202108042130

      Abstract:

      生态足迹是评估人类活动下生态可持续性的有效工具。基于1999-2020年CNKI中文核心期刊与1994-2020年Web of Science核心合集有关生态足迹研究文献共5104篇,运用CiteSpace可视化软件,绘制中外研究高频词时区、关键词聚类及突现词时间分布科学知识图谱,梳理中外生态足迹相关研究演进路径、基本理论框架与动态前沿。研究结果表明:(1)中外生态足迹研究演进路径均可分为三个阶段,但演进方式有所差异,且国内研究较国外相对滞后;(2)中外生态足迹研究均已形成以生态足迹模型方法为工具、以足迹测算为基础、以生态安全为落脚点、以促进人与生态协调发展为目标的基础框架体系,国外侧重基础框架构建、宏观尺度研究与微观机制分析,国内侧重模型和方法优化与外部环境分析;(3)当前国外前沿方向为环境库兹涅茨曲线假设验证研究与生态网络分析,国内为碳足迹和水资源足迹的测算、三维生态足迹模型下的自然资本评估以及生态补偿问题。

    • 研究论文
    • 冯彬, 胡露, 赵姗姗, 董鑫, 冯万举, 张栋耀, 张晋东, 周材权, 白文科

      DOI: 10.5846/stxb202108022099

      Abstract:

      为了解同域分布有蹄类在环境复杂的山地森林生境中以何种方式维持种间关系以实现稳定共存,基于物种分布模型与日活动模式分析了四川省岷山、邛崃、大相岭、小相岭和凉山五大山系同域分布中华鬣羚(Capricornis milneedwardsii)与中华斑羚(Naemorhedus griseus)的时空生态位特征。结果显示:(1)在四川省五大山系,中华鬣羚的适宜栖息地面积为28006.07 km2, 占研究区总面积的26.18%,其中高适宜栖息地面积为10015.90 km2,中华斑羚的适宜栖息地面积为21073.32 km2, 占研究区总面积的19.71%,其中高适宜栖息地面积为8396.22 km2;(2)中华鬣羚与中华斑羚在生境因子选择上相似性高、栖息地重叠面积大,其空间生态位重叠度指数D = 0.776, I = 0.949,其适宜栖息地的主要重叠区域位于岷山和邛崃山系;(3)中华鬣羚与中华斑羚的日活动节律重叠指数为0.812;(4)中华鬣羚与中华斑羚属于同域分布的资源利用型竞争物种,中华鬣羚的存在会显著影响中华斑羚的日活动节律(P = 0.016);二者同域分布时都会增加其昼间活动强度,并增加活动高峰期的强度及持续时间。本研究初步分析了中华鬣羚与中华斑羚的时空生态位特征,揭示了二者在空间、时间生态位上种群共存及种间竞争的耦合关系。研究有利于深入理解同域分布动物时空生态位特征、近缘物种的共存机制及种间竞争关系,为有蹄类等珍稀野生动物种群及栖息地的保护提供科学参考。

    • 数据融合生态评估
    • 陈子琦, 董凯凯, 张艳红, 侯光雷, 刘兆礼

      DOI: 10.5846/stxb202105081205

      Abstract:

      国家重要生态功能区是国家主体功能区战略实施和生态保护红线划定的基础,关系到全国乃至全球范围的生态安全。开展大尺度生物多样性保护成效区域对比评估对促进物种栖息地科学管理、提升国家生物多样性保护水平具有较为重要的意义。本研究以2015年《全国生态功能区划》修编版划定的24个生物多样性保护生态功能区为研究对象,选取生态功能区内或邻近生态功能区的国家级自然保护区核心区作为参照区,利用InVEST模型计算多年参照区生境质量指数,并从中筛选出最大值,构建全国尺度的生境质量指数参照基准,在此基础上,采用空间叠加分析方法建立保护成效指数,定量分析了24个重要生态功能区生物多样性保护成效空间对比差异。研究结果表明:(1)基于参照基准的生物多样性保护成效区域对比评估方法可以较好地应用于全国尺度,全国重要生态功能区生境质量指数参照基准呈现明显的“西北低,东南高”的分布格局,而重要生态功能区生物多样性保护成效则表现出“西北高,东南低”的空间差异;(2)位于华东和华南地区的重要生态功能区生态环境本底状况较好,东北和华中地区的重要生态功能区居中,而西北和西南地区的重要生态功能区生态环境本底状况较差;(3)2015年西北和西南地区的重要生态功能区生境质量指数基本与参照基准持平,表现为生物多样性保护成效较好,华中和华南地区的重要生态功能区生境质量指数小幅度低于参照基准,体现保护效果居中,保护效果较差的重要生态功能区则位于东北与华东地区,其生境质量指数大幅度低于参照基准。通过对全国尺度重要生态功能区生物多样性保护成效区域对比评估,为进一步完善国家生物多样性保护成效的绩效考评机制和转移支付提供科学依据。

    • 研究论文
    • 陈青, 汪志如, 汤文超, 丁慧芳, 廖劲扬, 王亚芳, 王文娟

      DOI: 10.5846/stxb202108102197

      Abstract:

      鄱阳湖是世界重要的候鸟越冬地,承载了全球约98%的白鹤(Leucogeranus leucogeranus)。然而,近年来鄱阳湖沉水植被退化严重,白鹤的传统食物苦草(Vallisneria spp.)冬芽丰富度急剧减少。食物短缺导致白鹤的觅食生境由自然湿地的浅水生境转移至稻田、藕塘等人工生境,稻田在白鹤保护中发挥的作用日益突出。了解鄱阳湖周边稻田对白鹤的承载力可为白鹤的保护和管理提供科学依据。为此,本研究首先调查了鄱阳湖周边稻田散落稻谷的生物量,测量了稻谷的营养成分,并利用遥感影像对鄱阳湖周边10 km范围内稻田的总面积进行估算,从而得出鄱阳湖周边稻田散落稻谷能提供的总能量。然后,计算稻田中以稻谷为主要食物的6种鸟类的日能量消耗,用以表示日能量摄入。最后,依据稻田能提供的总能量、鸟类的日能量摄入、鸟类的越冬时长、以及各种鸟类的数量占比,计算得出鄱阳湖周边稻田能承载的白鹤数量。结果表明,鄱阳湖周边稻田散落稻谷的生物量为6.494 g/m2,环鄱阳湖周边10 km范围内稻田的总面积为1984.46 km2,这些稻田能承载的鸟类总数量为140860只,其中能承载的白鹤数量为10775只,超过了全球白鹤的总数量(3500—4000只)。因此,鄱阳湖周边稻田能为白鹤等鸟类提供丰富的食物资源。

    • 陈松鹤, 向晓玲, 雷芳, 邹乔生, 艾代龙, 郑亭, 黄秀兰, 樊高琼

      DOI: 10.5846/stxb202112143553

      Abstract:

      为研究秸秆覆盖与施氮条件下土壤真菌群落变化及其驱动因素与冬小麦产量的关系,试验采用二因素裂区设计,主区为秸秆覆盖(SM)和不覆盖(NSM);副区为两种施氮量0(N0)和180(N1)kg/hm2。于小麦开花期采集土壤样品测定土壤养分及采用Illumina Miseq高通量测序技术分析根际真菌群落结构和多样性。结果表明,SM较NSM处理小麦产量提高40.3%,差异显著。NSMN1较NSMN0处理小麦产量显著提高75%;SMN1处理比SMN0处理小麦产量显著提高92%。SM处理较NSM处理土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、氨态氮(NH4+-N)、速效磷(AP)和速效钾(AK)的含量显著增加,土壤硝态氮(NO3--N)含量降低。无论秸秆覆盖与否,施氮显著提高了土壤TN、AN、NH4+-N、NO3--N、AP和AK的含量。秸秆覆盖根际真菌群落多样性(Chao1与Shannon指数)增加;施氮则降低其多样性。SM处理较NSM处理显著增加担子菌门(Basidiomycota)和降低被孢霉门(Mortierellomycota)的相对丰度,子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度无显著差异。在NSM条件下,施氮显著增加子囊菌门的相对丰度,担子菌门与被孢霉门相对丰度显著降低;在SM条件下,施氮处理显著降低子囊菌门和增加担子菌门的相对丰度,被孢霉门的相对丰度降低,但无显著差异。在属水平上,SM处理较NSM处理显著增加光盖伞属(Psilocybe)、弯孢菌属(Curvularia)和黑孢霉属(Nigrospora)的相对丰度,被孢霉属(Mortierella)、球腔菌属(Mycosphaerella)、帚枝霉属(Sarocladium)、镰刀菌属(Fusarium)和柱霉属(Scytalidium)的相对丰度显著降低,蛋白单胞属(Pyrenochaetopsis)的相对丰度无显著差异。NSMN1较NSMN0处理显著增加球腔菌属、弯孢菌属和帚枝霉属的相对丰度,显著降低被孢霉属和柱霉属的相对丰度;SMN1比SMN0处理显著增加光盖伞属、弯孢菌属、帚枝霉属和柱霉属的相对丰度,被孢霉属相对丰度显著降低。LEfSe分析,球腔菌属、弯孢菌属和光盖伞属是秸秆覆盖配施氮肥的关键真菌菌属。基于冗余分析,土壤SOC、AK、AP、AN、TN与NH4+-N含量对真菌群落结构有显著或者极显著的影响。进一步分析表明,在秸秆覆盖配施氮肥条件下光盖伞属、柱霉属和弯孢菌属与小麦产量相关。综上,秸秆覆盖配施氮肥有助于提高土壤养分有效性和小麦产量,利于优化土壤真菌群落结构,对四川丘陵旱地提升土壤肥力和作物生产力具有重要意义。

    • 刘建超, 马雨辰, 张凌玉, 任静华, 李一平, 陆光华

      DOI: 10.5846/stxb202108092183

      Abstract:

      红霉素(ERM)在水环境中广泛检出,并产生生态毒理风险。以大型溞为模式生物,研究了ERM在浮游动物生殖、生长、抗氧化及神经系统方面的慢性毒理效应。结果表明ERM对大型溞的急性毒性为低毒(48h-LC50 为315.41 mg/L,96h-LC50为163.08 mg/L)。在2 μg/L 和 200 μg/L 浓度下暴露21 d,ERM长期暴露会干扰大型溞的生殖、生长、氧化应激防御及解毒相关基因的表达,诱导丙二醛含量上升,抑制抗氧化系统超氧化物歧化酶和谷胱甘肽转移酶及神经系统乙酰胆碱酯酶活性,引起细胞膜损伤和神经传导紊乱,造成大型溞前期产卵率升高,且对生长发育和游泳行为产生不利影响。本研究解析了ERM在浮游动物生殖、生长及在蛋白和基因水平上的毒理响应,为揭示抗生素对水生生物种群稳定和生态系统安全的影响提供基础数据支撑。

    • 典型高寒生态系统演变规律及机制
    • 唐国, 胡雷, 宋小艳, 李香真, 王长庭

      DOI: 10.5846/stxb202104261096

      Abstract:

      根系是草原生态系统中最重要的碳库之一,分析高寒草甸植物群落生物量和地下不同径级根系碳分配特征及根系的生长特征对降雨变化的响应,有利于了解全球变化背景下高寒草甸植物根系、土壤碳氮循环及其过程。本研究采用微根管技术原位监测5种降雨梯度下(增雨50%:1.5P、自然降雨:1.0P、减雨30%:0.7P、减雨50%:0.5P、减雨90%:0.1P)高寒草甸植物群落和根系属性(现存量、生产量、死亡量、根系寿命和周转速率)的变化特征,结果表明:(1)降雨变化对地上植物群落生物量无显著影响,但0.5P和0.1P显著增加禾本科生物量(P<0.05)。(2)总根系现存量在处理间无显著差异,但随着降雨量减少呈先增加后降低的趋势。土层间不同径级根系现存量差异显著,0—10 cm土层1.5P和0.7P1级根现存量显著增加,2级和3级根现存量显著降低;在10—20 cm土层,1.0P2级根系现存量显著高于其余处理(P<0.05)。(3)总根生产量与死亡量随降雨减少而降低,在0—10 cm土层,1.0P总根生产量和死亡量最高,0.1P显著降低了1级根生产量 (P<0.05)。(4)0.1P显著增加10—20 cm土层1级根和总根寿命(P<0.05)。(5)根系周转随降雨量减少呈降低趋势,但无显著差异(P>0.05)。(6)结构方程模型进一步表明:根系现存量和生产量受土层和水分的直接影响,土层和养分对根系周转有负效应。综上所述,降雨量的变化并未显著改变地下总根系生物量,但少量降雨变化(0.7P、1.5P)会降低植物对2、3级根生物量的分配,投入更多资源以促进1级根的生长;而水分下降至轻度水分胁迫(0.1P),植物会减少地下各径级根系生物量的分配,保持低根系生物量消耗和低根系生长来维持其正常的生长状态,完成其正常的生态功能。

    • 研究论文
    • 王立景, 肖燚, 孔令桥, 吴炳方, 欧阳志云

      DOI: 10.5846/stxb202102030361

      Abstract:

      为研究青藏高原草地承载力的空间演变特征并对其进行预警,以已有的青藏高原净初级生产力数据为基础,核算了该地区的草地理论载畜量及演变趋势,并结合县域实际存栏量,划定了草地承载力的预警等级。结果表明:(1)青藏高原草地承载力整体呈东高西低的格局,其中高寒草原和高寒草甸是该地区草地承载力的主要组成部分;(2)2000—2015年,青藏高原理论载畜量由8614.89万羊单位(Sheep Units, SU)增至9451.53万羊单位;(3)青藏高原整体处于超载状态,2000—2010年超载状况加剧,至2015年超载状况稍有缓解,草畜平衡指数(Balance of Grassland and Livestock Index, BGLI)由67.88%增至79.90%,再降至67.91%。目前亟需优先控制72个红色预警县(超载状态正在加剧)的牲畜存栏量,避免超载状况进一步恶化。未来需要通过控制牲畜存栏量、调整畜牧区发展布局和提高草地生产力等多项措施的结合来改善青藏高原地区的草地承载状况,维持草地生态系统的可持续发展。

    • 专论与综述
    • 白晓航, 赵文武, 尹彩春

      DOI: 10.5846/stxb202103280808

      Abstract:

      优化生态系统服务供给是实现人类社会与自然生态系统和谐发展的必然途径。生态系统在平衡与非平衡之间复杂的转化模式使生态系统服务研究备受阻力,如何科学地解析生态系统服务内在调控机制是实现从自然资源利用到生态系统功能优化的关键。从论述生态系统稳态转换驱动机制入手,阐明扰动发生后稳态转换的路径、生态系统功能对扰动的响应模式;基于稳态转换视角深入诠释生态系统服务内涵及变化过程,以“结构-过程-功能-服务-人类福祉-可持续性”为核心架构来发展生态系统服务理论框架,并从生态系统敏感性和恢复力等内在属性探讨生态系统服务对结构和功能变化的响应情况;解析当土地利用变化超过生态系统阈值时,各项生态系统服务间的互馈作用。本文基于稳态转换视角评述生态系统服务变化过程与作用机制,以期为生态系统服务研究及生态系统管理提供新视角。

    • 研究论文
    • 王菲, 范帅邦, 曹永强

      DOI: 10.5846/stxb202109222653

      Abstract:

      构建区域资源-经济投入产出模型,以2017年为基准年对东北三省水资源消耗和能源消耗进行测算,并通过展布虚拟水足迹与虚拟能源足迹的空间转移变化,分析16部门的流通状况。结果显示:(1)2017年东北三省水资源消费总量为571.59亿m3,能源隐含水总量为30.48亿m3,水资源隐含能消费量为768.55tce;能源消费量为40579.95tce;(2)部门虚拟水足迹省际转移变化为:辽宁省最大输入路径为食品制造及烟草加工业-农业,吉林省和黑龙江省输入路径则相反。国际转移中:辽宁省主要进口金属冶炼及制品业产品,出口食品制造及烟草加工业产品;吉林省第三产业为最大虚拟水净输出部门,食品制造及烟草加工业和建筑业为最大虚拟水净输入部门;黑龙江省主要出口采选业和木材加工及家具制造业;(3)部门虚拟能源省际转移变化中最大流通部门分别为:建筑业-第三产业、建筑业-金属冶炼及制品业、采选业-化学工业。国际转移变化量辽宁省最大,吉林次之,黑龙江省最少。

    • 第十九届中国生态学大会专辑
    • 邓悦, 郑一琛, 常剑波

      DOI: 10.5846/stxb202011102906

      Abstract:

      “保水渔业”是中国控制“水华”暴发等生态灾变的措施之一,其结果存在较大的不确定性。在浙江省的新安江水库(千岛湖),“保水渔业”的实施带来了水质改善和渔业增产的双重效果。但在生态系统自组织层面,这种人工干预手段引起的生态系统结构化效应的研究,尚未真正展开。基于2008—2010年千岛湖的生态和渔业资源调查数据,应用EwE(V6.6)构建了2010年千岛湖生态系统的Ecopath模型,并将其与2004和2016年的模型进行对照,分析了千岛湖生态系统在鲢、鳙鱼放养下的变化。千岛湖生态系统在3个年份均为4个整合营养级,营养能流分布成典型的金字塔型,且营养流总量中流向碎屑的占比很大,营养级Ⅰ、Ⅱ的能量被利用得不够充分;除鲢、鳙鱼外大部分鱼类的生物量逐渐下降,浮游植物和碎屑的生物量增多;系统的初级生产力和规模得到了一定提升,但总体的能量转换效率有所降低。在一些和系统成熟度、复原力和稳定性密切相关的参数方面,总初级生产量/总呼吸量(TPP/TR)增加,Finn氏循环指数(FCI)和Finn氏平均路径长度(FMPL)逐渐降低,3个年份的连接指数(CI)分别为0.223、0.219、0.263,系统杂食指数(SOI)分别为0.087、0.102和0.131。研究分析表明,长期的鲢、鳙鱼放养使千岛湖的食物网结构发生了较大的变动,生态系统的营养交互关系不够复杂,成熟度和稳定性有所下降。千岛湖作为一个由水库发展而来的淡水水体,食物网关系本身就较为简单。因此,未来需要避免过多的人为干扰,并基于生态学原理更系统地进行修复工作。

    • 研究论文
    • 白羽萍, 王佳斌, 刘 恋, 杜昱东, 邓祥征, 陈建成

      DOI: 10.5846/stxb202109012471

      Abstract:

      土地利用变化将改变区域生态系统服务的稳定供给能力,进而对区域生态稳定和可持续发展构成威胁。中国西部地区快速城镇化背景下,扩张的经济发展需求对土地利用变化产生了重大影响。本文以丝绸之路经济带规划的重要节点城市张掖市为例,基于土地利用变化均衡分析(CGELUC)模型及土地利用动态模拟(DLS)模型,模拟了多情景下张掖市 2010—2030 年的土地利用变化时空分异特征,并通过生态系统服务价值(ESV)估算、空间自相关分析等方法分析并预测了ESV及其时空演变特征,集中分析了多情景下 2030 年张掖市ESV各项服务间的权衡与协同关系。结果表明:(1)2010—2030 年张掖市土地利用格局变化显著,建设开发情景下城镇建设用地扩张最为剧烈,建设用地增长 7.41%,耕地面积减少 11.05%;生态保护情景下城镇扩张最为和缓,同时未利用地减少明显,面积降低 1088km2,主要向林地、草地、水域等生态用地发生转化。(2)2010—2030年张掖市ESV在基准情景和生态保护情景下分别增长6.43、13.16亿元,建设开发情景则整体仅增加1.53亿元。(3)供给、调节、支持与文化4种单项ESV,基准和生态保护情景下均呈现显著上升趋势;建设开发情景下有3项呈现缓慢的增长趋势,且该情景下供给服务则始终呈现下降趋势。(4)各单项生态系统服务协同关系明显,东南—西北轴线南北两侧区域表现为协同关系,仅有少数区域表现为权衡关系,且供给—文化服务的权衡关系较为明显。本文可为西部城镇化快速发展地区统筹经济发展与生态保护提供科学方案。

    • 王博, 韩树文, 顾泽, 陈锋, 白夜, 刘晓东

      DOI: 10.5846/stxb202111223283

      Abstract:

      油松是我国华北地区代表性树种之一,含有丰富油脂,容易引发大面积高烈度森林火灾。阐明不同烈度林火对油松林地表可燃物负荷量和潜在地表火行为的影响,对于油松林林火管理具有重要意义。以辽河源自然保护区2014年不同烈度林火干扰后油松林分为研究对象,根据不同烈度(重度、中度、轻度)和对照(未过火)分别设置3块20 m×20 m样地,共12块样地,调查地表可燃物和林分结构指标,结合室内实验,利用BehavePlus 5.0软件进行潜在火行为模拟,探讨不同烈度林火5年后油松林地表可燃物负荷量和潜在地表火行为特点,并分析影响潜在地表火行为的主要因素。研究结果表明:(1)不同烈度林火之间,细小可燃物负荷量和地表可燃物总负荷量均不存在显著性差异(P>0.05)。(2)不同烈度林火后,在不同风速和可燃物含水率条件下,油松林潜在地表火蔓延速度、火线强度不存在显著性差异(P>0.05),单位面积发热量、火焰高度、反应强度存在显著性差异(P<0.05)。(3)不同烈度林火后油松林潜在地表火行为主要受油松更新幼苗基径、灌木负荷量、油松平均冠幅、上层枯叶负荷量、油松更新幼苗密度的影响。研究结果表明不同烈度林火均可以降低再次燃烧的火烈度和风险。

    • 土壤生态专栏
    • 丁金梅, 王维珍, 米文宝, 侯凯元, 张喜旺, 皇甫霞丹

      DOI: 10.5846/stxb202201040022

      Abstract:

      草地是重要的碳汇资源库,在陆地生态系统碳循环中扮演着重要角色。探明草地土壤有机碳的空间分布格局及其影响因素对于推动区域生态系统碳汇管理,实现“双碳”目标和绿色高质量发展具有重要意义。以宁夏三种主要草地类型为研究对象,基于野外样点调查,采用结构方程模型,分析了草地土壤有机碳的空间分布特征及其影响因素。结果表明:不同类型草地土壤有机碳含量表现为草甸草原高于典型草原,荒漠草原最低,垂直剖面上均随土壤深度的增加而降低。草甸草原和荒漠草原有机碳空间变异自表层向下逐渐增大,典型草原在20-40 cm土层变异系数达到最大。有机碳分布在区域上从南部六盘山山地向中部干旱风沙带逐渐降低。Amos结构方程分析发现,海拔高度、地上生物量、降水量、温度和土壤含水量可解释土壤有机碳空间变异的91.4%。海拔高度对土壤有机碳总效应最大(作用系数为0.78),海拔高度引起的降水和温度等要素区域分异间接影响土壤有机碳含量;地上生物量对土壤有机碳的直接正向效应最大(0.559);降水量对土壤有机碳效应分为直接效应和作用于生物量及土壤含水量的间接影响;温度表现为通过生物量对土壤有机碳间接产生负向效应(-0.259)。宁夏草地土壤有机碳的空间分布主要受降水量和与其密切相关的生物量的支配作用。近20年来降水量增多和草地人为干扰减少,宁夏草地碳汇作用显著。

    • 研究论文
    • 朱爱萍, 原升艳, 温姗姗, 黄波波, 冯小雷, 谢正兰

      DOI: 10.5846/stxb202204110949

      Abstract:

      为探究不同空间尺度的景观格局对流溪河水质的影响,本研究于2020年6月和2021年1月在流溪河干流15个采样点进行了水样的采集,测定了水温、溶解氧、pH、氨氮、硝态氮、硫酸盐和氯化物等水质指标。结合遥感解译所得的土地利用数据,提取了不同空间尺度(子流域和河岸带缓冲区)的景观格局指数,采用Bioenv 分析、Mantle 检验、方差分解和层次分割理论等方法揭示了景观格局对水质变化的影响。研究结果表明:氨氮是流溪河的主要污染物。土地利用结构与空间格局特征对水质的影响存在空间尺度效应。在100 m河岸带缓冲区,水域是影响水质的主要贡献源;而在其他空间尺度建设用地是影响水质的主要贡献源。在子流域尺度,林地和建设用地的斑块密度(PD指数)是影响水质变化的核心特征;而在河岸带缓冲区尺度,水域和建设用地的连通性(CONTAG指数)和林地的多样性(SHDI指数)是影响水质变化的关键特征。在各个空间尺度,土地利用与空间格局的交互作用对驱动水质变化起主导作用,尤其在1000 m河岸带缓冲区对水质的贡献率最高。因此,加强1000 m缓冲区尺度土地利用的管理和减少建设用地成片建设规划等对保护流域水质具有重要意义。

    • 城市生态调查评估与生态管理专刊
    • 杨新梅, 黄和平, 周瑞辉

      DOI: 10.5846/stxb202204120964

      Abstract:

      城市绿色发展是实现高质量发展的内在要求,科学评价城市绿色发展水平,把握绿色发展水平的时空演变特征是相关领域研究的前提和基础。基于2003—2019年中国286个地级及以上城市的面板数据,从绿色生产、绿色生态和绿色生活三个方面构建城市绿色发展水平评价指标体系,测算中国城市绿色发展水平,然后通过空间相关分析、热点分析、Dagum基尼系数分解等方法揭示城市绿色发展水平的时空演变特征。结果表明:(1) 中国城市绿色发展水平在稳步提升,但仍有很大提升空间。(2) 绿色生产指数、绿色生态指数和绿色生活指数逐年增长,平均增长率分别为2.67%、4.61%、1.66%。绿色生态指数对城市绿色发展水平的提升贡献最大,其次是绿色生活指数,绿色生产指数最低,直接拉低了城市绿色发展水平。(3) 中国城市绿色发展水平呈现典型的高–高集聚与低–低集聚的正向空间相关。热点区域集中在广东省之外的东部沿海和中部城市。(4) 中国城市绿色发展水平的总体差异、区域内及区域间差异均呈现下降趋势,其中区域间差异是总体差异产生的主要来源。

    • 生态系统服务专题
    • 杨支齐, 杜 虎, 曾馥平, 彭晚霞, 郭诗宇, 宋同清, 何霄嘉

      DOI: 10.5846/stxb202203220701

      Abstract:

      森林生态系统作为陆地最大氮素储存库,在维系氮素生物地球化学循环方面发挥了重要作用。本研究以我国人工林主产地广西马尾松、杉木、桉树3种主要人工林为研究对象,探讨了3种林型不同龄组、不同层次的氮储量组成与分配格局,结果表明:随着林龄的变化,不同林龄马尾松、杉木、桉树林氮储量大小范围在6.64-15.15、8.44-14.90、3.22-11.29 Mg.hm-2之间,其中马尾松、杉木、桉树分别在幼龄林、过熟林、成熟林最大,除幼龄阶段马尾松氮储量最高外,其他各林龄阶段均为杉木林最大。3种人工林生态系统氮储量生态格局基本一致,绝大部分氮储存于土壤中,乔木层氮储量仅次于土壤层,灌木层氮储量最小。土壤层氮储量主要集中于0-10cm, 马尾松、杉木除幼龄林外土壤层氮储量随着林龄增大逐渐升高,桉树则幼龄林到成熟林逐渐升高,过熟林则下降。同一林分各层次不同器官氮储量存在着差异,乔木层中树干氮储量均占比最高,说明树干是乔木层的主要氮库;灌木层中叶片中含有更多的氮储量;草本层地上部分>地下部分,地上部分是氮储存的主要场所;细根氮储量0-20cm>20-40cm。因此,不同造林树种生态系统氮固持能力有所差异,总体上,人工造林后期生态系统固氮能力逐渐增强,而速生桉树人工林收获期生态系统固氮有所下降。

    • 专论与综述
    • 陈飚, 余克服

      DOI: 10.5846/stxb202005021086

      Abstract:

      摘要:病毒对珊瑚礁生态系统中的生物进化、生物地球化学循环、珊瑚疾病等方面具有重要的生态影响。随着珊瑚礁的全球性退化,病毒在珊瑚礁生态系统中的功能与危害日益显现。本文综述了珊瑚礁生态系统中病毒的研究现状与进展,包括:1)珊瑚礁病毒的多样性与分布特征(水体、宿主、核心病毒组);2)珊瑚礁病毒的生态功能(感染方式、促进生物进化、生物地球化学循环);3)珊瑚礁病毒对全球气候变化的响应(热压力、珊瑚疾病)。总体而言,珊瑚礁生态系统具有极高的病毒多样性,所发现的60个科占已知所有病毒科数量的58%。珊瑚的核心病毒组主要由双链DNA病毒、单链DNA病毒、单链逆转录病毒所组成,珊瑚黏液层对病毒具有富集作用。“Piggyback-the-Winner”(依附—胜利)是病毒在珊瑚礁中主要生物动力学模式,其可通过水平基因迁移的方式促进礁区生物进化。病毒可通过裂解细菌与浮游藻类的途径参与珊瑚礁的生物地球化学循环,尤其是碳循环与氮循环过程。此外,病毒还具有介导珊瑚热白化与直接引发珊瑚疾病的能力,这会影响珊瑚礁生态系统应对气候变化的适应性与恢复力。基于国际上的研究进展综述,本文结合南海珊瑚礁生态现状提出以下研究方向,以期促进我国珊瑚礁病毒学的发展:1)开展南海珊瑚礁中病毒多样性的识别及其时—空分布特征研究;2)探索病毒对南海珊瑚热白化、珊瑚疾病的介导作用及其与气候变化的关系;3)揭示病毒对南海珊瑚礁生物地球化学循环的贡献。

    • 学术信息与动态
    • 徐苡珊, 赵文武

      DOI: 10.5846/stxb202112193601

      Abstract:

      中国生态文明与可持续发展2021年学术论坛于2021年11月20日至21日在江西省南昌市举行,论坛共吸引1700余人次参与线上线下研讨。本次论坛的主题是“后疫情时代生态保护与可持续发展”。 论坛围绕 9个专题展开,分别是:(1)人地系统耦合与可持续发展;(2)国土空间规划与生态修复;(3)生态系统服务与生态产品价值实现;(4)农村宅基地退出与乡村发展;(5)山地水土保持与乡村振兴;(6)生态保护修复与可持续发展;(7)流域生态文明建设与高质量发展;(8)喀斯特区生态文明建设与可持续发展;(9)海洋生态文明建设与向海经济高质量发展。对我国生态保护与区域可持续发展研究的启示有:(1)将基于自然的解决方案纳入生态文明建设;(2)深化多源数据和多模型耦合支撑的可持续发展评估;(3)建立健全基于生态系统服务的生态产品价值核算体系。

    • 生态系统服务专题
    • 王晓峰, 马嘉豪, 冯晓明, 贾子续, 张欣蓉, 延雨, 孙泽冲, 周继涛

      DOI: 10.5846/stxb202203120604

      Abstract:

      黄河流域是我国重要的生态屏障和经济区,防风固沙服务及其驱动机制的研究对于筑牢黄河流域生态安全屏障具有重要意义。本文基于修正土壤风蚀模型(RWEQ)定量评估黄河流域2000—2018年防风固沙服务时空变化,采用相关分析和地理加权回归模型(GWR)从社会、气候、土壤、植被、地形等角度探究各驱动因素对黄河流域防风固沙服务影响的空间异质性。结果表明:(1)2000—2018年黄河流域土壤风蚀模数与单位面积防风固沙量分别以0.04 t·hm-2·a-1和0.14 t·hm-2·a-1的速率下降,而防风固沙保有率和植被覆盖度则分别以0.05%·a-1和0. 26%·a-1的速率上升。(2)黄河流域土壤风蚀以微度(<2t·hm-2·a-1)和轻度(2-25 t·hm-2·a-1)为主,共占研究区面积的96.28%。土壤风蚀在空间分布呈现西北高东南低的特点,而防风固沙服务高值则主要分布于西北部和下游流域。(3)各驱动因素对黄河流域防风固沙服务的影响具有明显的空间异质性,其中降水、温度、实际蒸散量、土壤黏粒含量、土壤有机质含量和坡度以负面抑制作用为主,而风速、气压、归一化植被指数和土壤粗砂含量则主要呈现正向促进作用。本研究结果可为黄河流域荒漠化防治和生态保护修复提供一定参考和依据。

    • 研究论文
    • 杨玉珍, 闫佳笑, 杨洋, 杨阳

      DOI: 10.5846/stxb202108232348

      Abstract:

      黄河流域旅游生态效率时空演变及空间溢出效应研究,有利于优化旅游资源要素投入,推动黄河流域生态保护及高质量发展。基于超效率SBM模型测算2010—2019年黄河流域73个城市旅游生态效率,借助ArcGIS软件描绘时空演化轨迹,并构建空间杜宾模型揭示空间溢出效应。结果表明:(1)黄河流域旅游生态效率时序上呈现先上升后下降的阶段性特征,空间上呈现“下游-中游-上游”阶梯式递减的异质性特征;(2)旅游生态效率分布具有明显的空间集聚与依赖特征,低水平同质化现象显著;(3)空间溢出效应显著,政府干预、市场规模对邻近城市旅游生态效率具有正向溢出效应,经济发展、产业结构、交通可达性对邻近城市旅游生态效率具有负向溢出效应。基于实证分析结果,提出制定差异化、互补性旅游发展策略,加强区域旅游战略合作,发挥邻近区域辐射带动作用,优化城市空间溢出效应的建议。

    • 顾文杰, 周广胜, 吕晓敏, 周梦子, 周莉, 汲玉河, 周怀林

      DOI: 10.5846/stxb202108242360

      Abstract:

      物候对气候变化具有重要指示作用,然而现有研究主要关注植物物候变化与环境因子的关系,对于物候变化的生理生态机制研究较为缺乏。本研究基于内蒙古自治区克氏针茅草原红外线辐射增温与控水相结合的原位模拟试验资料,探究了克氏针茅物候变化的光合生理生态机制及其对水热环境因子的响应。研究结果表明:(1)增温使克氏针茅返青期和抽穗期提前2.8 d和7.8 d、枯黄期推迟6.8 d;水热协同作用主要影响抽穗期,增温增水(气候暖湿化)较增温减水(气候暖干化)提前7.4 d。(2)增温增水使得克氏针茅返青期和抽穗期的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著高于增温减水,而对水分利用效率的影响则相反(P < 0.05),增温增水与增温减水对克氏针茅枯黄期的光合生理生态特征影响无显著差异。(3)净光合速率是影响克氏针茅物候变化的决策因子,温度是影响克氏针茅植物返青期和枯黄期的限制因子,水分则是影响克氏针茅植物抽穗期的限制因子。本研究发现克氏针茅物候与其光合生理生态特征和环境因子密切相关,研究结果可为植物物候模型发展和物候机理研究提供理论支撑。

    • 陈冰瑞, 邹 慧, 孟祥红, 王铃茜, 郝秀丽, 康 勋, 王 臣, 张欣欣

      DOI: 10.5846/stxb202108242369

      Abstract:

      研究气候变化下物种适生区的分布格局与变迁,对于物种的保护和资源的可持续利用具有重要的理论和实践意义。选取柴胡(Bupleurum chinense)与狭叶柴胡(Bupleurum scorzonerifolium)在中国地域内的381个有效分布点和36个环境因子,利用MaxEnt模型模拟当前以及未来(2050和2070年)两种气候情景下(RCP4.5和RCP8.5)其适生区的分布格局,并分析了制约其适生区分布的主导环境因子。结果表明:(1)影响柴胡适生区分布的主导环境因子为最湿月份降水量、最干季度平均温度以及海拔。影响狭叶柴胡适生区分布的主导环境因子为最湿月份降水量、温度季节性变化标准差以及海拔;(2)当前气候条件下,柴胡适生区总面积为1.4755×106km2,约占我国国土面积的15.37%,中、高度适生区主要分布在陕西南部、山西东部、甘肃东南部、山东中部、河北中西部等地;狭叶柴胡适生区总面积为1.8034×106km2,约占我国国土面积的18.78%,中、高度适生区主要分布在黑龙江西部和东部、内蒙古中部和东北部、河北北部、陕西中部等地。(3)未来气候背景下,两种柴胡总适生区面积呈现增加趋势。柴胡适生区分布质心向东北方向的高纬度地区迁移,狭叶柴胡适生区分布质心向西部方向的高海拔地区迁移。

    • 姜旭海, 韩玲, 白宗璠, 刘惠群

      DOI: 10.5846/stxb202112183592

      Abstract:

      以内蒙古自治区为研究区,基于“PSR”(Pressure-State-Response)分析框架,耦合空间距离指数模型(SDIM)构建土地沙漠化敏感性评价体系(LDSES),结合沙漠化敏感性时空演变图谱,定量探讨内蒙古自治区土地沙漠化敏感性在2000年、2005年、2010年、2015年、2020年期间的时空演变,并引入CA-Markov模型模拟沙漠化敏感性未来演变机制,进而采用地理探测器揭示了前20 a演变进程中主要驱动因子对其演变的影响特征及解释力。结果表明:1)内蒙古自治区沙漠化敏感性整体上呈现由东北向西南递增的趋势,低敏感区位于大兴安岭和阴山山脉周边林草地覆盖区,高敏感区则位于西南部的巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布其沙漠、毛乌素沙漠等沙地和戈壁地区;2)从沙漠化敏感性时空演变上来看,研究期间沙漠化敏感性改善的区域,占总面积的30.65%,沙漠化敏感性恶化的区域,占总面积的4.48%,沙漠化敏感性类型维持稳定不变的区域占总面积的52.72%,整体来看土地沙漠化潜力逐渐降低,土地生态质量逐渐好转;3)2030年沙漠化敏感性模拟结果显示未来10年沙漠化敏感性以低度敏感为主要类型(26.43%),沙漠化潜力将大幅下降,生态工程措施将取得一个较好的结果。4)驱动力分析表明,沙漠化敏感性对气候因素的响应尤为敏感,其中降雨量对沙漠化敏感性分异的解释力最大;在社会经济发展因素中,经济发展水平起主要影响,说明经济水平的提高在一定程度上将影响土地沙漠化敏感性,各驱动因子交互对沙漠化敏感性呈现增强作用,表明沙漠化敏感性的分异是由多种因素共同作用的结果。研究可为半干旱区沙漠化防治和策略的制定提供借鉴。

    • 高浩翔, 申立泉, 刘瑞, 王功, 张爱萍, 陈蕾, 张毅祯, 张学炎, 祁军, 王春玲, 耿硕, 周鑫, 吕青昕, 吴佳忆, 孟秀祥

      DOI: 10.5846/stxb202112043432

      Abstract:

      野生马麝(Moschus chrysogaster)是珍稀濒危资源动物,分布于我国青藏高原及周边地区。甘肃兴隆山国家级自然保护区是野生马麝最重要的分布区之一,深入了解保护区的生境结构、质量及分布是对区域内野生马麝进行成功保护的前提和基础,但迄今缺乏大尺度的马麝生境适宜性研究。本研究利用实地调查得到的兴隆山保护区的野生马麝夏季分布点数据,采用MaxEnt模型,结合地形、归一化植被指数、距河流距离、距道路距离等环境变量数据,进行野生马麝的夏季生境适宜性分析。结果表明:影响野生马麝夏季生境适宜性的主要生态因子是海拔、坡向、植被和河流,其贡献率分别达40.3%,23.4%,18.6%和10.9%;兴隆山保护区野生马麝的夏季潜在适宜生境分布面积为123.34km2,占整个保护区的41.11%,占保护区林地的61.92%;野生马麝夏季潜在适宜生境主要集中在保护区的中部和西部,其中高适宜性生境约为保护区的4.47%,各适宜区间及适宜区之内均存在一定程度的不连续分布。为加强对兴隆山保护区野生马麝种群及生境的就地保护,建议通过生境保育措施,提高野生马麝潜在分布区的生境适宜性,同时增加各适宜生境之间的连通性。

    • 陈金月, 付娆, 陈水森, 尹小玲, 王重洋, 李丹, 彭咏石

      DOI:

      Abstract:

      水质现状评估及其驱动因素分析是实现水生态保护、水资源利用和水污染治理的关键,对于水生态系统的可持续发展具有重要意义。以广东省七大流域为研究区,基于2019-2020年间的溶解氧(DO)、透明度(SDD)、悬浮物(SPM)、叶绿素a(Chla)、氨氮(NH3N)、总氮(TN)、总磷(TP)等7个指标的水质监测数据,综合运用单因子指数法(SI)和综合水质指数(WQI)评价方法,分丰水期(N=66)和枯水期(N=54)评估研究区的水质现状,并探讨水质参数与地形、气象、社会经济和土地覆被类型等驱动因素之间的相关关系。SI评估结果显示广东七大流域主要以工业污水、农业面源等造成的Chla和TN 浓度超标、部分水体富营养化严重为主,同时伴有溶解氧浓度偏低的问题;WQI评估结果显示研究区有57%以上的采样点属于中等以下水质。Chla、SPM、NH3N和TP浓度具有显著的季节和驱动因素差异:丰水期的Chla和TP浓度低于枯水期,但SPM和NH3N浓度高于枯水期。枯水期DO、TN和WQI的显著性影响因子为丰水期的1/3左右;这种季节差异可能是流域内降雨、营养盐负荷和土地覆被类型导致的复杂地表径流及面源污染所致。珠江三角洲河网区、粤西诸河、韩江下游以及粤东诸河练江流域的水质问题突出。未来水生态系统的可持续发展研究可以借助长时间序列、多频次、高分辨率的遥感监测手段和多种数值模拟方法以及常规水质评估模型,探讨气候变化、河岸带产业结构和流域土地利用方式对面源污染的影响,以进一步厘清降雨强度、三产结构和土地利用方式转变对区域水质变化的影响。

    • 城市化的生态环境效应与生态安全
    • 李海萍, 王语萌, 杜佳琪

      DOI:

      Abstract:

      县域城市的可持续发展是推动生态文明建设、实现特色新型城镇化战略目标的重要基础,以保护生态服务价值为目标的县域城市扩展研究具有重要理论和现实意义。运用SLEUTH模型,以两山理论发源地安吉县为例,并与毗邻的广德市进行对比,预置了两县市现有发展模式和生态保护模式两种不同的发展情景,并基于生态服务价值进一步将生态保护情景分为保护调节服务、供给服务、支持服务和娱乐服务4种情景。对不同情景下的2030年建设用地扩展进行模拟和对比分析,以探究生态保护情景下的建设用地扩展对县域经济的影响。结果显示:(1)现有发展模式下,两县市仍围绕当前建设用地向周围蔓延,在明显的外延式增长下还伴随着内部填充,集中扩张区均围绕县城及各镇政府所在地并呈现集中连片趋势,这种模式势必对生态环境产生负面影响;(2)生态保护情景下,两县市均在一定程度上抑制了建设用地的扩张,安吉县扩张面积最低减少1.43%,广德市扩张面积最低减少7.57%。(3)相比于现有发展模式,两县市对林地的占用量显著降低,安吉县对林地的占用减少了1.79km2,广德市减少了2.44km2;(4)安吉县相较广德市的建设用地扩展更多依赖耕地转换,因安吉县最先走生态保护道路,故生态保护情景对建设用地扩展的影响已明显小于广德市。

    • 西南生态的现状、影响及变化研究专辑
    • 曹瑞, 杨万勤, 袁吉, 李晗, 谭波

      DOI:

      Abstract:

      土壤酶活性随关键时期的变化特征对于深入理解人工林土壤物质循环具有重要意义。2014年6月至2017年4月,采用原位土柱培养方法,研究了长江上游低山丘陵区的马尾松人工林土壤有机层和矿质土壤层转化酶、脲酶和酸性磷酸酶活性随关键时期(雨季初期,ERS;雨季中期,MRS;雨季末期,LRS;旱季初期,EDS;旱季末期,LDS)的变化特征。结果表明:土壤有机层和矿质土壤层酶活性随关键时期的变化显著,总体表现为雨季高于旱季。土壤有机层转化酶和脲酶活性呈现逐年降低的趋势;矿质土壤层酸性磷酸酶活性呈现逐年增加的趋势。土壤有机层转化酶和酸性磷酸酶活性显著高于矿质土壤层。土壤有机层三种酶活性年际变化幅度及随关键时期的变化幅度均高于矿质土壤层。偏最小二乘分析(PLS)表明,土壤含水量、微生物量和底物含量对土壤酶活性具有显著影响,但其影响大小强烈取决于土壤层次和酶的种类。可见,马尾松人工林土壤有机层酶活性对环境因子变化的响应更敏感,而且驱动土壤有机层和矿质土壤层酶活性动态的主导因子也存在差异。

    • 学术信息与动态
    • 余欣, 余瑞林, 邓伟平

      DOI: 10.5846/stxb202111123176

      Abstract:

      基于web of science和中国知网数据库,运用CiteSpace知识图谱可视化方法,分析国内外生态风险评价的研究进展。结果表明:(1)1990-2020年国内外生态风险评价研究文献数量均快速增长,相对而言国内文献数量增长更快;(2)国内外文献作者及研究机构之间基本形成合作网络体系,中国科学院的发文量在国际位于领先地位;(3)关键词和关键词聚类可视化分析表明生态风险评价研究长期聚焦在水环境、重金属、有机化合物污染影响;(4)国内外研究重点重合度高、同步性强,均从水环境为主向水土环境与城市环境并重转变、向源解析和风险管理研究延申,但相较之下,国内研究对风险源、质量标准研究更为重视,国外研究与生物学联系更为紧密、对于国际性话题的研究关注也更多。对当前国内生态风险评价研究的启示包括:增强研究对象多元化和国际化,检验更新各类质量标准,构建相对统一的生态风险评价框架和指标体系,科学评估区域持续发展水平和绿色发展潜力。

    • 研究论文
    • 刘文倩, 李家湘, 龚俊伟, 赵丽娟, 项文化, 程幸, 王维嘉, 张意灵

      DOI: 10.5846/stxb202103100659

      Abstract:

      厘清叶片功能性状的变异及性状间的权衡关系,对揭示植物对环境变化的响应及适应策略具有重要意义。以中亚热带柯(Lithocarpus glaber)-青冈(Cyclobalanopsis glauca)常绿阔叶林为对象,测量了1 hm2固定监测样地内6个优势树种的叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、干物质含量(LDMC)、叶片厚度(LT)、叶片碳(LC)、叶片氮(LN)、叶片磷(LP)含量和叶片碳氮比(LC : LN)8个功能性状,采用多重比较、主成分分析(PCA)法分析了群落叶片功能性状的生活型、种内和种间变异及性状间关系。结果显示:(1)群落内叶片功能性状种内、种间差异显著,变异中等(CV : 0.02—0.59),其结构性状的可塑性较化学性状保守,变异格局符合“性状空间变异分割假说”;针叶树种的LA、SLA显著低于阔叶树种,常绿树种的LC和LDMC最小,而落叶树种的SLA、LN和LP最大以及LT和LC : LN最小。(2)群落叶片功能性状变异主要来源于生活型和种间变异,种内变异亦有显著贡献;生活型对多数性状的贡献率较大,其对LDMC、LC : LN的贡献分别高达93.11%和91.76%;种间变异(LDMC除外)对结构性状的贡献率均高于化学性状;种内变异对LP的贡献率(23.66%)较种间高。(3)叶片性状之间多表现出显著相关关系,针叶树和阔叶树在PCA排序图中聚集于不同区域,叶经济型谱在柯-青冈群落中具有适用性,不同树种通过叶片结构、化学性状之间的权衡策略来适应环境变化,从而实现群落物种共存。结果可为理解森林群落物种的环境适应策略、预测群落动态变化和制定植被恢复措施提供科学依据。

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    • 尖峰岭热带天然林不同土层细菌群落多样性和组成的海拔变异规律

      黄正谊, 苏延桂, 黄刚, 吕坤, 吴国朋, 林思诺, 王晶晶

      Abstract:

      土壤微生物群落结构沿海拔梯度的变异是微生物生物地理学分异和群落空间分布的重要内容,然而,热带森林土壤微生物多样性及其群落特征的海拔模式尚不明确。本文研究了海南省尖峰岭自然保护区0—20cm和20—40cm土壤细菌多样性和群落组成沿海拔梯度(400—1410m)的变化及其与环境因子的关系。结果表明:在0—20cm土壤微生物生物量碳、生物量氮和生物量磷随海拔升高(峰顶降低)而增加,20—40cm土壤微生物生物量碳、生物量氮和生物量磷随海拔升高呈先升高后降低趋势;整体上,变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、厚壁菌门在0—20cm中占优势,丰度总和占该层细菌总量的88.17%;变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、厚壁菌门、绿弯菌门在20—40cm中占优势,丰度总和占该层细菌总量的90.82%;随海拔增加,0—20cm细菌多样性线性减少,20—40cm细菌多样性变化不显著;沿海拔梯度,0—20cm细菌群落组成可分为低(409—1018m),中(1018—1357m)和高(1410m)三个海拔聚集群落,20—40cm细菌群落组成随海拔无显著性变化;两土层细菌多样性与土壤pH显著正相关,土壤细菌群落组成在0—20cm主要受年均温度和pH影响,20—40cm受年均温度和土壤有机碳影响;根据Bray-Curtis指数,0—20cm和20—40cm土壤细菌相似性随地理距离的增加逐渐降低,细菌群落相似性随环境距离的增大也逐渐降低。总之,尖峰岭土壤细菌多样性和群落组成的海拔格局受土壤深度影响,且驱动细菌群落组成变化的因素在土层间不同,暗示在未来气候变化背景下,热带森林0—20cm和20—40cm土壤微生物群落可能具有不同的响应机制。

      • 1
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    2022年第42卷第12期
      景观、区域和全球生态
    • 李亦秋, 鲁春霞, 邓欧, 刘艺

      2014,34(11):3081-3089, DOI: 10.5846/stxb201303270536

      Abstract:

      流域生态敏感性是流域生态系统遇到干扰时产生生态失衡与生态环境问题的难易程度和可能性大小,生物多样性是其影响最为重要的生态因子。主要考虑物种丰富度、珍稀程度、濒危程度、保护等级和生态系统类型等生物多样性敏感因子,借助GIS强大的空间数据采集和建模分析能力,在专家打分求取敏感因子权重基础上,通过空间模型计算生物多样性敏感度综合得分。基于二级流域综合得分最大值,采用ARCGIS自然间断点法实现敏感度分区,结果表明:极敏感区域主要分布在长江区的岷沱江、金沙江石鼓以下、金沙江石鼓以上、宜宾至宜昌、嘉陵江流域,珠江区的郁江、红柳河和西江流域,西南诸河区的澜沧江、红河和怒江及伊洛瓦底江流域,黄河区的龙羊峡以上流域等,这些区域水生生物特有种和受威胁物种丰度大,国家级自然保护区密集,是陆地生物多样性最丰富的地区。不敏感区域主要分布在松花江区除第二松花江以外流域,西北诸河区的塔里木盆地荒漠、古尔班通古特荒漠、中亚西亚内陆河、塔里木河干流等荒漠区,松花江区低温高寒,具有大森林、大草原、大湿地、大农田和大水域的特点,库坝工程对其生物多样性产生影响的可能性较小,西北诸河的荒漠区生境严酷,生物多样性贫乏,也不具备修建大型水库的条件,生物多样性敏感度也较低。其它区域介于二者之间,因其所处的生态系统类型、物种丰富度、珍稀程度、濒危程度和保护等级不一样,生物多样性敏感度各异。对流域库坝工程产生的生物多样性敏感度进行辨识,可为未来流域水资源合理和适度开发提供科学依据。

    • 研究简报
    • 徐卫华, 罗翀, 欧阳志云*, 张路

      2010,30(6):1648-1654, DOI:

      Abstract:

      自然保护区群的构建对于优化我国自然保护区空间布局、提高自然保护区的保护效果具有重要意义。以大熊猫为主要研究对象,以秦岭山系为研究区域,以生境评价与通达性分析为主要研究方法,探讨了自然保护区群合理布局与功能区优化的程序、内容与方法。研究表明,目前秦岭山系已建与筹建的大熊猫自然保护区17个,自然保护区群初步形成,保护了50%的大熊猫生境,但东部的3个自然保护区尚未全部相连,且整个自然保护区核心区被隔离为20部分,大大影响了自然保护区效果的发挥。为优化自然保护区的布局,建议新建湑水河与锦鸡梁两个自然保护区,以大熊猫居群为基本单位将核心区调整为4个,并且通过3个连接区的建设加强各大熊猫居群的连通性,以促进大熊猫种群间的交流与迁徙。研究结果可为秦岭山系自然保护区建设提供思路与依据,对其它地区自然保护区群的建立及全国自然保护区网络的优化也具有借鉴意义。

    • 研究论文
    • 聂建亮, 武建军, 杨曦, 刘明, 张洁, 周磊

      2011,31(17):4961-4969, DOI:

      Abstract:

      地表温度(Land Surface Temperature, LST)在空间上和时间上均存在很大的差异性。而通过卫星遥感技术来监测地表温度存在着空间分辨率和时间分辨率上的矛盾:空间分辨率高的卫星时间分辨率低,反之亦然。为了解决这个矛盾,首先利用TsHARP (An algorithm for sharpening thermal imagery)温度降尺度方法将LSTMODIS,1km(1km MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)地表温度)图像(2004年9月9日上午)降尺度为LSTMODIS,500m(500m MODIS地表温度)图像。为了对降尺度LSTMODIS,500m图像进行验证,对研究区内同一天(2004年9月9日上午)的ETM图像的第6波段的辐亮度值升尺度到500m后,再利用Sobrino ETM(Enhanced Thematic Mapper)温度反演方法反演得到LSTETM,500m(500m ETM地表温度)图像,将LSTETM,500m图像作为当日地表温度的实测值,对降尺度LSTMODIS,500m图像的降尺度效果进行验证。对比结果表明降尺度LSTMODIS,500m图像更加精细刻画LSTMODIS,1km图像在空间上的分布格局;定量对比3种降尺度LSTMODIS,500mLSTETM,500m的RMSE分别为0.786、1.002,0.754℃,降尺度结果达到预期效果。

    • 福建长汀水土保持专题
    • 黄绍霖, 徐涵秋, 林娜, 曾宏达, 刘智才, 陈文惠, 王琳, 杨冉冉

      2013,33(10):2992-3001, DOI: 10.5846/stxb201201160097

      Abstract:

      全球气候的变化已使得人类日益关注森林生态系统的碳储量变化。以福建省长汀县河田盆地为例,开展马尾松林碳储量估算模型的研究。通过2010年的野外样地调查获得了马尾松林的实测数据,并将其与同年的ALOS遥感影像对应样地的植被光谱信息进行比较。通过研究5种遥感植被指数与马尾松林碳储量之间的相关关系,从中选取了基于归一化植被指数(NDVI)的研究区最佳马尾松林碳储量反演模型。精度分析表明,该模型平均相对误差为-1.95%,均方根误差为3.01 t/hm2,因此可以有效地用于反演研究区的马尾松林碳储量。利用该模型反演出河田盆地2010年马尾松林的总碳储量为114.58×104 t,碳密度为34.92 t/hm2

    • 研究论文
    • 鲁蕾, 吴亦潇, 张维昊

      2017,37(18):5993-6004, DOI: 10.5846/stxb201606211215

      Abstract:

      城市小型湖泊具有对环境变化的高敏感性,其浮游植物群落特征和演替规律对湖泊生态系统的监测与管理有重要意义。本研究于2015年3-12月,对武汉市沙湖进行了生态和水质监测,共鉴定出藻类10门312种,绿藻、硅藻和蓝藻种类数占优。为探究富营养化城市小型湖泊浮游植物群落时空异质性及其演替驱动力,选取了4个多样性指数(Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数和Whittaker指数),并进行了多样性指数与环境因子的相关性分析、主成分分析和聚类分析,计算了优势种在监测时段的3个种间联结性指数和校正χ2检验系数。结果表明,夏秋季节浮游植物群落处于演替的稳定状态,环境因子驱动作用明显,其中离子浓度的影响大于温度的影响,钠、镁离子浓度为主要影响因素;蓝藻门和绿藻门优势种联结性较高,硅藻门优势种内部联结性较高而与其他门类相关性较低,从季节上看,夏秋季节的优势种种间联结性较高,春冬季优势种与其他时段优势种相关性低,可能为群落在冬春季不稳定的原因。

    • 专论与综述
    • 王冉, 刘铁铮, 王恬

      2006,26(1):265-270, DOI:

      Abstract:

      抗生素被长期大量地用于人和动物的疾病治疗,并以亚治疗剂量添加于动物饲料长期用于动物疾病的预防和促进生长,大部分抗生素不能完全被机体吸收,而有高达85%以上抗生素以原形或代谢物形式经由病人和畜禽粪尿排入环境,经不同途径对土壤和水体造成污染。最近研究显示在城市废水和表面水中检测到了抗生素的存在。但关于抗生素在环境中的分布、迁移和稳定性等的研究资料很少。环境中的抗生素会对环境生态系统包括细菌、水生生物、土壤生物和植物等产生危害,并产生大量耐药菌,对人类健康构成威胁。为评估抗生素在环境中潜在的危害,就抗生素在环境中的分布、转归及对环境和人的危害等方面进行综述,并对今后的研究方向作了探索。 

    • 问题与讨论
    • 杨晓晖, 张克斌, 赵云杰

      2001,21(3):474-480, DOI:

      Abstract:

      生物土壤结皮在荒漠化地区广为分布。从结皮的概念、结皮对生态系统和景观变化的影响 (包括水文循环、土壤侵蚀、土壤养分循环、维管植物的萌发和生长、动物多样性、景观异质性以及生态系统和景观变化监测和评价等 )以及生物土壤结皮对干扰的反应及其恢复机理等方面详细地论述了生物土壤结皮在荒漠化发生发展及其防治中所起的重要作用 ,并提出了今后生物土壤结皮研究的方向和着眼点。

    • 种群、群落和生态系统
    • 黄昆, 王绍强, 王辉民, 仪垂祥, 周蕾, 刘允芬, 石浩

      2013,33(17):5252-5265, DOI: 10.5846/stxb201205310793

      Abstract:

      涡度通量观测可直接获取陆地生态系统与大气之间CO2净交换量(NEE),但深入认识碳循环过程和校验生态系统模型需要不同时间尺度总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸(Re)等碳通量数据。利用中国陆地生态系统通量观测与研究网络(ChinaFLUX)中亚热带人工针叶林生态系统2003-2009年的涡度通量和气象观测数据,分析了两种NEE拆分方法对不同时间尺度GPP和Re评估的影响,结果表明:(1)两种拆分方法得到的生态系统碳通量组分(GPP和Re)的季节动态变化一致,都在生长季7、8月份达到峰值;(2)非线性回归模型拆分得到的全年Re和GPP相较于光响应曲线模型分别高出2%-28.6%和1.6%-23%,最大高出317.6 gC·m-2·a-1(2006年),逐月最大差值主要发生在8、9月份;(3)不同时间尺度上,两种方法拆分得到的GPP 和Re之间差值的环境响应因子不同。在广泛采用非线性回归模型进行拆分时,如果当月光合有效辐射接近到905 mol·m-2·月-1,月平均空气饱和水汽压差接近1.18 kPa时,需要考虑使用光响应曲线模型拆分该月通量,结合两种拆分方法以减小全年的误差。

    • 景观、区域和全球生态
    • 黄蕊, 徐利岗, 刘俊民

      2013,33(13):4078-4089, DOI: 10.5846/stxb201301050030

      Abstract:

      依据我国西北干旱区95个站点1951-2008年月平均气温资料,运用经验正交分解法(EOF)、Morlet小波分析、Mann-Kendall秩次相关检验法及气候趋势系数等方法剖析了西北干旱区气温场空间分布结构及多时间尺度下的变异规律和变化趋势。结果表明:西北干旱区气温存在3a、9a及准12a主周期;气温场空间分布以"相间复杂"型为主(对总体方差贡献为30.93%),基于此将西北干旱区划分为北疆子区、南疆子区、河西子区、青海子区及内蒙古子区。全区44.8%的年份气温属正常范围,15.5%年份异常偏暖,3.4%显著偏暖,13.8%年份偏冷,显著偏冷和异常偏冷年份均为8.6%。自90年代以来,西北干旱区开始增温,2001-2008年温度正距平值达6.9℃,正距平年数由80年代40%上升至100%。西北干旱区97.9%的地区呈现增温趋势,其中94.7%的地区通过信度0.01的显著性检验,96.8%的站点通过了0.05的显著性检验;增温幅度为0.02℃/10a-1.21℃/10a;并形成了北疆以富蕴(1.09℃/10a),南疆以喀什(0.22℃/10a),东疆以巴里坤(0.76℃/10a),柴达木盆地以小灶火(0.81℃/10a),河西地区以松山(0.08℃/10a),内蒙古西部以吉诃德(0.03℃/10a)为中心的增温区。

    • 研究简报
    • 李灿, 金道超, 柳琼友, 李子忠

      2007,27(8):3532-3535, DOI:

      Abstract:

      通过室内控制温湿度下的种群生态学研究,考察了梯度恒温17~32 ℃下,温度对药材甲实验种群存活、发育和繁殖的影响。结果表明,在实验温度范围内,幼虫发育历期随温度的升高而缩短,在17,20,23,26,29 ℃和32 ℃下,分别需要74.4,67.6,522,46,36.6 d和36.2 d;温度对卵孵化率、幼虫和蛹存活率、成虫单雌产卵量等参数的影响显著;药材甲种群卵量和种群增长指数均符合二次方程抛物线模型,种群下一代卵量的拟合方程为Npe =-6.338 t2 + 339.01t -3403.4, r=0.953**;种群增长指数拟合方程为Ipg =-0.070 t2 + 3.767 t-37.816, r=0.953**;净增殖率、内禀增长率、周期增长率、平均世代周期等参数与温度之间的关系均极显著相关。

    • 研究论文
    • 李从娟, 雷加强, 徐新文, 王永东, 范敬龙

      2012,32(15):4819-4826, DOI: 10.5846/stxb201107181069

      Abstract:

      为探明荒漠灌木个体周围土壤养分和盐分的空间分布及其成因,以荒漠灌木梭梭(Haloxylon ammodendron Bge.)为研究对象,对其周围土壤pH值,电导率,有机碳,全氮和有效磷的空间异质性以及树干径流的化学性质进行了研究。结果表明:树干周围出现显著的"肥岛"效应,且土壤有机碳,全氮和有效磷的"肥岛"作用范围发生在距主根大约20-40 cm以内。土壤pH值和电导率在主根周围25 cm以内的值却显著低于外围,而在离主根25 cm处出现了"盐岛",即在梭梭主根中心形成了一种高养分、低盐和低pH值的环境。树干径流和自然降雨化学性质的对比研究表明:除pH值和CO32-外,树干径流中其他化学离子的含量均显著高于自然降雨中的含量,说明这种高养分、低盐分的环境是由树干径流引起的,也就是树干径流带给土壤养分的同时将盐分带走。

    • 张舒怡, 何雪宝, 王建军, 林和山, 黄雅琴, 林俊辉, 牟剑锋, 刘坤, 郑成兴

      2017,37(18):5961-5972, DOI: 10.5846/stxb201607011353

      Abstract:

      2013年8月、2013年10月、2014年1月和2014年4月分别在洛阳河口潮间带选取5种生境(红树林区Q1,Q2,Q3;光滩Q4,林缘光滩Q5)开展调查,以探讨不同生境间甲壳动物群落结构及功能群差异和影响因素。调查共获得甲壳动物18科35种,优势种和重要种有弧边招潮(Uca arcuata)、薄片蜾蠃蜚(Sinocorophium lamellatum)、宁波泥蟹 (Ilyoplax ningpoensis)和秀丽长方蟹(Metaplax elegans),以穴居型植食者为主;不同生境间优势种存在明显变化,游泳型甲壳动物主要出现在生境Q1、Q2和Q3。洛阳江红树林生境Q1、Q2、Q3底栖甲壳动物物种多样性和功能群复杂性高于林缘光滩和光滩生境,而生物量和栖息密度则相反。通过对5种不同生境的物种数、生物量、密度、功能群、物种多样性指数进行生境-季节间双因素方差分析发现,不同生境间与季节间甲壳动物物种数、栖息密度、功能群、均匀度指数与多样性指数存在显著差异;生物量在生境间差异不显著,丰富度指数在季节间差异不显著;生境Q1、Q2和Q3差异不显著。而底栖甲壳动物群落相似性和非度量多维度标序(nMDS)分析表明林缘光滩Q5的甲壳动物群落结构与Q1、Q2、Q3的相似度高,与光滩生境相似度较低,这可能是因为红树林、林缘光滩、光滩三者生境的复杂程度、食物丰富程度和食物来源存在差异有关。综合分析表明生境复杂程度与季节是影响洛阳河口潮间带大型底栖甲壳动物分布的主要因素。

    • 专论与综述
    • 赵军, 杨凯

      2007,27(1):346-356, DOI:

      Abstract:

      生态系统服务价值评估是当前生态经济学和环境经济学的研究热点和焦点。在系统回顾国内外生态系统服务价值评估研究进展的基础上,从研究对象、价值构成、研究方法、时空过程等4个方面对生态系统服务价值评估的当前特征进行了分析,探讨了价值评估中评估基础、评价方法以及结论应用等问题。指出国内必须加强生态系统服务理论和方法研究,展望了未来生态系统服务价值评估研究和工作的重点领域。

    • 研究论文
    • 钟金城, 陈智华, 赵素君, 肖玉萍

      2006,26(7):2068-2072, DOI:

      Abstract:

      为进一步弄清中国牦牛的遗传资源及其类型划分,利用微卫星DNA、随机扩增多态性(RAPD)、扩增片断长度多态性(AFLP)等3种分子遗传标记技术研究了麦洼牦牛、九龙牦牛、大通牦牛和天祝白牦牛的分类;并结合作者对牦牛染色体和血液蛋白多态性的研究结果探讨了中国牦牛类群的分类。结果:①根据微卫星位点的等位基因频率进行聚类分析,表明麦洼牦牛和九龙牦牛的遗传距离最大(1.506),麦洼牦牛2个群体之间的遗传距离最小(1.062)。5个牦牛群体被聚为两大类,四川九龙牦牛单独成一大类,其他牦牛群体聚为一类。②根据RAPD和AFLP两种分子遗传标记的分析,表明天祝牦牛和大通牦牛的遗传距离最小(0.0336),九龙牦牛和天祝牦牛的遗传距离最大(0.0414),4个牦牛品种被聚为两大类,九龙牦牛品种聚为一类,其它3个牦牛品种聚为一类。大通牦牛和天祝白牦牛在较近的水平上首先聚为一类,然后在较远处与麦洼牦牛聚为一大类。③根据染色体特征和血液蛋白位点的基因频率进行聚类的结果与微卫星DNA、RAPD、AFLP的聚类结果相似。中国牦牛可分为以九龙牦牛和麦洼牦牛为代表的两个类群(型)。这与蔡立等将中国牦牛分为“青藏高原型"和“横断高山型"的结果是一致的。而与其他学者的分类结果有较大的差异。结合中国牦牛品种(群体)的地理分布、生态条件、育成史及其分化的实际情况,作者认为中国牦牛分为两个大的生态类型是合理的。

    • 曾素平,时琢,赵梅芳,刘发林,王光军,林杨,李沁园,向枝远,陈小伟,U. S Ogbodo

      2020,40(15):5190-5202, DOI: 10.5846/stxb201907131472

      Abstract:

      城市水体包括城区内的自然水体和人工水体两大类。作为城市生态系统的重要组成部分,水体在缓解城市热岛效应(Urban Heat Island,UHI)上具有重要作用。研究城市热岛效应的现状,探讨水体对城市热岛的缓冲效应,为改善城市热岛效应和生态环境,并对城市进行合理的改造和规划提供理论依据。以长沙市中心城区为研究区域,以南北向贯穿长沙市的湘江河道作为主要研究对象,基于长沙市2016年7月Landsat 8 TIRS遥感影像采用大气校正法反演地表温度(Land Surface Temperature,LST),利用监督分类法获取其同步的城市化进程和土地利用类型,分析市区内地表温度及热岛效应的空间分布特征。同时,通过在湘江两侧建立多个尺度的缓冲区,并将其与地表温度分布及土地利用类型叠置,分析湘江为主的水体对长沙市热环境及各缓冲区的缓冲效应,结果表明:(1)长沙市城市建设格局与热岛效应空间分布基本相似,建筑用地热岛效应更高,极端地表温度达到53.8℃;水体、绿地和裸地的热岛效应相对较低,最低地表温度为16.0℃;(2)湘江对长沙市热岛效应具有缓冲作用,对长沙市热岛效应的平均缓冲距离为400 m;(3)湘江对热岛效应的缓冲能力与水体周边土地利用类型有关,对河东区的缓冲作用小于河西区,对沿江休闲区的缓冲效应大于沿江住宅区。综上所述,长沙市热岛效应强度与用地类型相关,建筑用地热岛效应严重;水体对热岛的缓冲效应显著,但不同缓冲区内缓冲距离存在差异,因此对城市生态格局进行小规模改造可增强水体缓冲作用,缓解城市热岛效应。

    • 个体与基础生态
    • 黄金龙, 居为民, 郑光, 康婷婷

      2013,33(20):6497-6508, DOI: 10.5846/stxb201212211841

      Abstract:

      以南京市紫金山林区为研究区,利用e-Cognition面向对象分类方法,基于光谱和空间信息融合后的IKONOS影像提取单木树冠阳性冠幅(PoCA)信息,并结合野外实测的样方生物量数据,分别建立了针叶林和阔叶林地上生物量 (AGB)的遥感估算模型,并利用实测森林生物量数据对模型进行了验证。结果表明,基于遥感影像提取的PoCA与实测AGB存在较好的非线性相关关系,所建针叶林AGB估算模型的可靠性优于阔叶林模型。对建模样本而言,估算的针叶林和阔叶林AGB与观测数据比较的R2分别为0.62 (P < 0.01,n=9) 和0.56(P < 0.01,n=16)。验证表明,所建AGB估算模型的可靠性较好,估算的针叶林和阔叶林AGB与观测数据比较的R2分别为0.55(P < 0.01,n=6) 和0.52(P < 0.01,n=10),但当AGB较低时,模型结果偏高,AGB较低时,模型结果偏低。研究说明通过高分辨率遥感数据的融合、提取树冠信息进行生物量估算是可行性的。

    • 景观、区域和全球生态
    • 郭子良, 崔国发

      2014,34(5):1284-1294, DOI: 10.5846/stxb201306101598

      Abstract:

      综合自然地理区划可以为生物多样性保护和自然保护区体系建设等提供基础资料,为区域生物多样性政策的制定提供科学依据。随着我国自然保护区事业的不断发展,自然保护综合地理区划成为自然地理区划的重要研究内容之一。虽然我国自然保护区体系已经初步建立,但仍然没有一个同时依据生物因素和非生物因素分布规律,确定的自然保护综合地理区划方案,为生物多样性保护和自然保护区建设服务。利用GIS技术和PC-ORD4.0软件中的双向指示种分析(TWINSPAN)方法,将中国版图划分出3489个基本地理单元,并对这些地理单元进行了数量化分类。然后,根据这个分类结果,参考植被区划和地貌区划等,提出了中国自然保护综合地理区划方案。中国自然保护综合地理区划方案包括了8个自然保护地理大区、37个自然保护地理地区和117个自然保护地理亚地区。该区划具有以下特点:(1)利用TWINSPAN的数量分类方法进行地理区划的探索是区划方法上的创新,为自然地理区划的研究提供了新的研究途径。(2)选取的数量化指标是在结合已有专项区划资料提出的,有助于避免动植物分布指标的人为选择偏差,可以综合反映区域自然地理特征,对生物多样性就地保护和自然保护区体系建设具有较好的指导作用。(3)量化分析保证了地理区划的客观性,同时定性分析避免了量化分析过程中的误差,使区划结果更准确。

    • 研究论文
    • 曾曙才, 谢正生, 俞元春, 刘月秀

      2002,22(12):2141-2146, DOI:

      Abstract:

      研究了北亚热带 2 5 a生栓皮栎林、杉木林、火炬松林、毛竹林和 5年生 2代杉木萌芽林土壤中 B、Mo、Cu、Zn、Fe、Mn的有效含量、在土壤剖面中的分布规律、影响其有效性的土壤因子以及不同林分对土壤微量养分含量的影响。结果表明 ,在该地区的森林土壤中 ,有效 B,Mo,Cu的平均含量均低于各自临界值 ,有效 Zn平均含量接近临界值 ,Fe,Mn含量丰富 ;有效微量养分在土壤剖面中的分布因林分和元素种类而异 ;影响微量元素有效性的主要土壤因子为有机质和有效磷含量 ;不同林分对土壤有效微量元素含量有显著影响 ,栓皮栎林土壤中有效微量养分含量最高 ,2代杉木萌芽林最低 ,其余林分居中且基本接近。

    • 李玉霖, 崔建垣, 苏永中

      2005,25(2):304-311, DOI:

      Abstract:

      研究了生长在不同沙丘生境中 (流动沙丘 ,半固定沙丘和固定沙丘 ) 2 0个植物种 (10个 1年生植物种和 10个多年生植物种 )的比叶面积 (SL A)和叶干物质含量 (L DMC)的变化 ,并且分析了各个沙丘生境的土壤养分特征。结果表明 ,各个植物种的平均 SL A和 L DMC在植物种之间差异显著 ;多数在两种或 3种沙丘生境均有分布的植物其 SL A在不同沙丘生境之间差异显著 ,但是仅有 6个植物种的 L DMC在不同沙丘生境之间表现出差异 (p<0 .0 5 )。与许多研究结果类似 ,1年生植物的 SL A显著大于多年生植物的 SL A,而且两者之间 L DMC存在一定的差异。 1年生植物 SL A和 L DMC之间相关性不显著 ,但多年生植物SL A和 L DMC之间呈显著负相关。综合所有 2 0个植物种可以发现 ,SL A增大时 ,L DMC有下降的趋势。

    • 序论
    • 杨玉盛

      2017,37(1):1-11, DOI: 10.5846/stxb201701050044

      Abstract:

      随着全球环境变化和人类活动对生态系统影响的日益加深,生态系统结构和功能发生强烈变化,生态系统提供各类资源和服务的能力在显著下降。在这种背景下,全面认识生态系统的结构功能与全球环境变化的关系已成为当前生态学研究的热点之一。本文综述了全球环境变化对典型生态系统(包括森林生态系统、河口湿地生态系统、城市生态系统)影响以及全球环境变化适应的研究现状,分析研究面临的困难及挑战。在此基础上,提出对未来研究发展趋势的展望。在森林生态系统与全球环境变化研究上,未来应重视能更好模拟现实情景的、多因子、长期的全球环境变化控制试验,并注重不同生物地球化学循环之间的耦合作用。在湿地生态系统与全球环境变化研究上,未来应加强氮沉降、硫沉降及盐水入侵对湿地生态系统碳氮循环的影响,明晰滨海湿地的蓝碳功能,加强极端气候和人类干扰影响下湿地生态系统结构和功能变化及恢复力的研究。在城市生态系统与全球环境变化研究上,未来应深化城市生物地球化学循环机制研究,实现城市生态系统的人本需求侧重与转向,并开展典型地区长期、多要素综合响应研究。在全球环境变化适应研究上,未来应构架定量化、跨尺度的适应性评价体系,加强典型区域/部门的适应性研究以及适应策略实施的可行性研究,注重适应与减缓对策的关联研究及实施的风险评估。期望本综述为我国生态系统与全球环境变化研究提供一些参考。

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