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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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    2021年第41卷第22期
      封面目录
    • 2021,41(22):0-0, DOI:

      Abstract:

    • 城市生态调查评估与生态管理专刊
    • 韩宝龙,欧阳志云

      2021,41(22):8697-8708, DOI: 10.5846/stxb202110142896

      Abstract:

      开展生态系统服务评估已经成为国土空间功能管治、城市治理、生态产品价值实现等工作中的先行基础动作。生态系统服务的类型和模型方法多,数据需求复杂,传统基于多学科软件开展生态系统服务评估的工作模式知识和技术门槛较高、效率低。当前专业的生态系统服务评估软件多为美国从业人员开发,对我国的数据构成和本地化参数适应性有限。介绍了我国自主开发的生态系统分析软件(城市生态智慧管理系统,IUEMS)的主要功能和应用情况,并将其的生态系统服务评估功能与InVEST、ARIES等国外主流软件在操作逻辑、评估模型、数据取得、空间精度、界面交互五个方面进行了对比。

    • 武昊彤,冼超凡,刘晶茹

      2021,41(22):8709-8717, DOI: 10.5846/stxb202105311435

      Abstract:

      城市代谢是城市可持续发展研究的重要部分,其有序运行为城市发展与居民生活提供重要保障,代谢效率的提高有助于缓解资源利用与环境保护间的矛盾。通过分析国内外近30年的城市代谢效率的研究进展,整合代谢效率研究热点选取综合效率评估所需指标,并以深圳市为案例研究,结合数据包络分析(DEA)模型对城市物质代谢综合效率进行评估。结果表明:(1)近30年城市代谢研究处于蓬勃发展阶段,中国在相关研究领域中的影响力凸显,而城市代谢效率研究主要关注能源、水资源、碳氮元素及耐用物质(主要为建筑材料)等要素及其环境效应;(2)基于上述要素对深圳城市代谢的综合效率进行评估,其综合效率在2005-2017年间呈波动状态,多数年份城市代谢过程取得了高效运行(效率值大于1),但仍存低效年份,包括2006(0.96)、2007(0.76)、2011(0.85)和2013(0.97)年,研究期间综合效率提高不明显。在资源投入与效益产出方面,深圳市在水资源利用效率方面需进一步提高;在当前资源消耗水平下经济效益仍有提高潜力;在减少碳氮元素的环境排放及建筑垃圾产生的效率方面有一定程度的提高。(3)通过城市代谢效率研究的热点识别,可明晰目前城市代谢综合效率评估所需涵盖的要素,由此建立评估体系可用于综合效率评估的实践,通过案例分析研究其反映城市资源利用效率动态的可行性,以期为城市可持续发展评估提供科学参考。

    • 吴健生,易腾云,王晗

      2021,41(22):8718-8731, DOI: 10.5846/stxb202105271390

      Abstract:

      自然气候条件相近但社会经济制度差异显著的深圳与香港为我国制度探索与经济建设提供了重要窗口,两地的景观格局演变规律与发展趋势将深刻影响粤港澳大湾区的生态文明建设进程。以深港两地三期历史土地覆被数据为依据,应用CA-Markov模型预测了2030年景观类型,采用地学信息图谱、景观格局指数等方法对比了深港景观格局的时空分异特征,并通过地理探测器模型、logistic回归模型等方法,探讨了深圳与香港景观格局变化的驱动机制的异同。结果表明:(1)研究期内,深港两地景观格局变化显著,各景观类型之间互相转移频繁。深圳人造地表景观面积将持续增加,而香港则呈现先减少后增加的趋势;(2)深港两地的优势景观类型仍然是人造地表与林地。两地景观形状将趋于简单,相比于香港,深圳景观在呈现较高多样性的同时具有更为破碎化的特点;(3)夜间灯光所表征的经济发展水平对两地人造地表的扩张影响很大。在政策规划、社会经济水平、自然地理条件等多种因素的综合作用下,两地未来景观发展趋同存异。

    • 李明娟,赵娟娟,江南,潘妮,张曼琳,束承继

      2021,41(22):8732-8745, DOI: 10.5846/stxb202105291415

      Abstract:

      城市公园植物群落为城市生态系统提供重要的生态服务。对深圳最具代表性的6个近海城市公园进行实地调查,同时结合高分辨率的遥感图像,分析其植物群落结构特征及其与公园内部景观格局的相关关系。结果表明:(1)共调查到近海公园植物108科310属471种,其中乡土植物82科169属231种。草本植物中乡土植物比例较高,而木本中乡土植物占比较低。(2)TS-4和H-1分别是近海公园最常见的乔灌群落类型和草本群落类型,其样地量分别占总量的39%和26%。常见群落的指示种多数具有热带性质并占据主体地位。(3)公园中灌木植物种数低于乔木和草本植物,但群落稳定性较高。(4)半自然型和人工型近海公园各类植物的相似性,以灌木层植物最低。(5)公园整体景观格局中,斑块密度与林地面积比、林地最大斑块面积比呈显著负相关(P<0.05)。(6)各层植物多样性也受到景观格局显著影响:草本层植物多样性与草地、林地的斑块形状复杂程度分别呈显著负相关(P<0.05);灌木层植物多样性与林地、水体的景观破碎度呈显著负相关(P<0.05);乔木层植物多样性与草地最大斑块指数呈显著负相关(P<0.05)。公园景观破碎度的增大可能会导致植被景观面积减少。建议在公园植物造景初期就要重视对灌木的运用,尤其是一些生态本底比较脆弱的公园,以提高植物群落的稳定性和低维护性。同时应尽可能保留大面积的核心植被生态斑块,更好地发挥其生态功能。研究结果可为城市公园的规划设计、植物群落的优化配置与城市生物多样性保护提供依据。

    • 张曼琳,潘妮,赵娟娟,李明娟,江南

      2021,41(22):8746-8757, DOI: 10.5846/stxb202105301420

      Abstract:

      气传致敏花粉会引发过敏症,且可通过每年在花粉季的反复接触逐渐加重,危害人体健康,严重时甚至危害生命。花粉致敏植物在城市中被广泛引种栽培,导致城市花粉症患者数量激增。以深圳市为案例,基于建成区600个样地的实地调查数据,分析花粉致敏植物的种类构成与时空分布,通过构建花粉浓度及花粉致敏危害潜力计算公式,评估花粉致敏危害潜力及其分布特点。结果显示:①调查记录到深圳市建成区花粉致敏植物46科92属186种,其中外来种占43.37%,其中美洲、亚洲和大洋洲来源占国外外来种的81.00%。花粉致敏植物种数以公园绿地最多,达126种。植物花粉致敏等级以Ⅰ级为主,达154种。②花粉致敏植物的盛花期为春夏季,占全年累计开花种数的65.02%。最高峰出现在8月,开花种数达92种。 ③花粉浓度潜力最高值也出现在8月,占全年总值的12.13%。豆科和禾本科植物贡献比例较大,分别占乔木和草本总值的40.86%和64.13%。龙岗区花粉浓度潜力占比较高,占各季花粉量的26.06%-29.42%。④冬春两季各样地花粉致敏危害等级均不高,但夏秋季有些样地达到二级重度危害。罗湖区调查样地全年花粉致敏危害等级均较低,光明区在春夏秋季致敏危害等级皆较高。高危害等级样地主要出现在附属绿地及公园绿地。⑤花粉致敏植物防控措施情景模拟结果,去除主要花粉致敏植物种类比降低所有花粉致敏植物的花粉浓度潜力更有效。本研究为城市花粉致敏植物的管理、规划、养护和研究提供参考。

    • 高龙,唐力,侯浩然,王煜,麦有全,何伟彪,王伟民,苏红波

      2021,41(22):8758-8770, DOI: 10.5846/stxb202105281407

      Abstract:

      气溶胶和臭氧是我国大部分地区的两种主要大气污染物,对城市生态环境和人类身体健康影响严重。以深圳市为研究区,利用大气监测站点提供的监测数据和普通kriging空间插值法,从年、季、月尺度上开展近5年(2015-2019)深圳全市PM2.5和臭氧的时空分布研究,通过皮尔逊分析和显著性检验从月尺度上分析土地覆盖类型及其景观格局对大气污染的影响。结果表明:(1)近5年内深圳市PM2.5浓度总体呈现下降趋势,臭氧浓度则先降后升,二者季节性和月度差异显著。(2)PM2.5和臭氧在年、季、月尺度上空间差异明显,全市PM2.5浓度整体为西北高、东南低;臭氧浓度西北、东南较高,其余区域相对较低。(3)植被占比的增多对PM2.5浓度有明显的抑制和调控作用,植被斑块间距离越近,对PM2.5浓度的调控作用越明显;水体占比的增高会导致臭氧浓度增高和变化幅度增大。研究结果可为城市大气污染防治和景观格局规划管理提供参考。

    • 王煜,唐力,朱海涛,麦有全,何伟彪,王伟民,刘凯,苏红波

      2021,41(22):8771-8782, DOI: 10.5846/stxb202105281408

      Abstract:

      城市热环境是城市局部气候与环境的综合表现,它与土地利用格局密切相关,但是相应的机制研究还不充分。以深圳市为例,首先基于2018年LANDSAT 8遥感影像,采用支持向量机方法和线性光谱混合模型提取土地利用与覆盖度信息,分析了城市土地覆盖对地表温度以及热量收支状况的影响。基于2003-2018的MODIS地表温度数据,进一步研究了深圳市城市热岛现象的时空变化,从地表能量的角度分析城市热岛变化背后的形成机制。结果表明,深圳市地表温度从西北到东南逐渐降低,城市不透水面温度显著高于植被覆盖区域,城市热岛效应明显。不透水面和城市植被共同影响深圳市的地表温度与热量收支状况,不透水地表与感热具有较好的相关性,城市植被与潜热具有较好的相关性。长时间序列分析表明深圳的城市热岛现象在夏季较高而冬季较低,月均热岛强度为2.14℃;对于年际变化,深圳在2003-2018表现出显著的下降趋势。归因分析显示感热通量的影响在深圳起主导作用,这一模式在全年和季节上都较为明显。结果表明深圳市经过高速扩张阶段,目前发展方向是提高建成区的利用效率,该现象强调了热传输在加强城市热岛效应过程中对近地面湍流的干扰作用。本研究可以为缓解热岛效应与景观格局优化研究提供借鉴。

    • 高雯琪,陆颖,屈霄,刘晗,辛未,虞文娟,周伟奇,王伟民,陈宇顺

      2021,41(22):8783-8793, DOI: 10.5846/stxb202105311426

      Abstract:

      城镇化背景下,河流生态系统退化趋势明显,有效评价河流生境状况是修复和保护河流生态系统健康的重要基础。深圳市作为全国经济发展的窗口城市,河流生境的调查研究十分匮乏。因此,为阐明深圳市不同城镇化程度的流域河流生境的差异与主要影响因素,对深圳市两个代表性流域的河流生境展开了研究。针对深圳市河流的生境特点,于2019年丰水期(8月)和枯水期(11月)对城镇化程度较高的深圳河流域的13个样点和城镇化程度较低的坪山河流域12个样点河段的生境状况进行定量调查与评价。采用综合评价法,从河床、河道和河岸带3个方面选取10个生境指标,构建深圳市河流生境评价指标体系和评价方法。结果表明:深圳河流域河流生境质量总体较差,生境评价等级为"良"、"中"、"差"的样点河段分别占7.7%、38.5%、53.8%;坪山河流域河流生境质量总体较好,生境评价等级为"优"、"良"、"中"、"差"的样点河段分别占8.3%、41.7%、41.7%、8.3%。方差分析结果表明两次调查河流生境状况无显著性差异,短时间跨度内河流生境状况变化较小;两个流域河流生境状况差异显著,城镇化程度较低的坪山河流域河流生境质量显著好于城镇化程度较高的深圳河流域。河流生境评估指标主成分分析结果表明人类活动强度、河岸稳定性、河道变化、底质、河岸土地利用及植被多样性是影响深圳市河流生境变化的主要因子。本文对河床、河道、河岸带3个方面分别提出针对性的修复建议,对深圳市河流的生境修复和保护具有重要的指导作用。

    • 黄暄皓,梁佳丽,黄昕,向枝远,李杨帆

      2021,41(22):8794-8806, DOI: 10.5846/stxb202105311434

      Abstract:

      沙滩既是海岸带旅游活动热点区,也是应对陆海交互影响以及人为气候变化的最前沿。如何将韧性和健康理念融入到海岸带发展建设规划,建立自免疫、自适应、自修复的区域健康韧性发展机制已成为亟待解决的问题。定位于深圳大鹏半岛的沙滩-社区系统,从社会-生态系统的应对力和适应力出发,构建健康韧性评估框架。结果显示:(1)大鹏沙滩-社区复合系统中,社会子系统健康韧性水平(0.38±0.16,均值±标准差)低于生态子系统(0.65±0.10);(2)依据沙滩管理分类,I类沙滩的社会(0.53±0.16)、生态子系统(0.67±0.08)健康韧性均最高,沙滩浴场类复合系统的健康韧性大于围合管理类和封闭管理类,而开放管理类沙滩耦合系统的健康韧性在社会、生态子系统间差异明显,其生态子系统得分最低而社会子系统得分偏高;(3)沙滩-社区复合系统健康韧性差异的主控因子包括紧急避难场所覆盖率(19.4%,贡献度)、沙滩整洁度(16.5%)、公共卫生设施覆盖率(16.1%),提升此类健康指标是提升沙滩-社区系统健康韧性的关键。本研究揭示了大鹏半岛的沙滩-社区系统存在自然资源分散、健康基础设施服务供给质量差异显著等问题,为大鹏半岛可持续发展和沙滩生态产品价值实现提供了科学评估基础。

    • 王楠,李海东,唐力,赵立君,仇宽彪,姚国慧,王伟民

      2021,41(22):8807-8819, DOI: 10.5846/stxb202102050378

      Abstract:

      城市生态系统长期观测是开展城市生态安全评价和制定人居环境健康管理政策的基础。为了确保城市生态观测数据的准确性和科学性,通过辨识城市生态观测质量控制的概念,基于"人机料法环"理论构建了城市生态观测质量控制体系,结合城市生态观测质量控制相关规范的编制与实施现状,探讨了城市生态观测质量控制规范的编制技术。结果表明:(1)城市生态观测质量控制是面向城市生态观测内容(要素、空间格局、功能、服务),为保证生态观测全过程质量要求、提高生态观测结果的准确性而实施的质量控制活动和措施。(2)城市生态观测质量控制体系可从对象和过程这两个维度进行界定:对象维度方面,包括"人"-人员、"机"-仪器设备、"料"-数据、"法"-文件和"环"-观测过程5个方面;过程维度方面,涵盖城市生态观测全过程,包括城市生态观测前期准备工作、观测过程中以及观测后的数据录入、审核与评价等环节的质量控制措施。(3)我国已发布的生态观测相关技术标准中,发布的时间越晚,质量控制内容越完整,目前生态观测相关标准共102则,仅38则明确提出了质量控制具体要求。(4)《城市生态观测质量控制规范》编制需包含质量体系和质量控制措施两项技术内容,主要包括前引、正文和附录三个章节,对生态观测全过程质量保证和质量控制技术进行规定。

    • 周强,史薇,郭青海

      2021,41(22):8820-8832, DOI: 10.5846/stxb202101190208

      Abstract:

      "美丽城市"作为"美丽中国"的重要组成部分,是我国生态文明体制改革创新的战略举措,也关乎人民群众对美好生活的追求,"美丽城市"建设的核心之一是提升生态环境和人居环境品质。使用203个地级以上城市2005-2017年的统计数据,在借鉴相关理论的基础上构建动态面板和联立方程模型展开实证研究。研究结果表明,城市EGI投资对城市经济发展有多重影响且在不同区域表现各异。在东部地区,EGI投资对经济发展有显著直接"拉动效应",还通过全要素生产率、固定资产投资、第三产业和居民消费产生间接影响;固定资产投资、第三产业发展对EGI投资也有显著反馈作用;总体上东部地区的EGI建设与城市经济已初步达到"美丽"与"经济"的双赢。在中西部和东北地区,EGI投资和城市经济发展在许多环节存在"断链",二者之间尚未形成良性互动。鉴于不同地区EGI建设对城市经济发展的影响机制存在较大差异,建议针对不同地区的薄弱环节和"断链"现象,因地制宜采取城市EGI发展策略,以实现最优资产利用,助推城市高质量发展。

    • 马本,秦露,刘海江

      2021,41(22):8833-8844, DOI: 10.5846/stxb202104231065

      Abstract:

      国家重点生态功能区转移支付已成为中国乃至全球最大的政府生态保护补偿项目,其资金使用对地方生态环境保护的作用尤为值得关注。为解决既有研究在研究对象和数据采用上的不足,基于包含全国区县、省级和陕西县域等多尺度数据,采用分组平均值及其变化率、统计相关性检验等评估方法,通过不同批次享受政策的县域及不同生态功能区类型县域的对比,对国家重点生态功能区转移支付在自然生态、大气、水环境3个方面的生态环境效益进行了多维度评估。研究结果表明:(1)2011-2017年,转移支付县域在生态质量上趋于稳定,部分生态类型特征的指标有向好趋势,案例和省级分析表明,转移支付与湿地覆盖率存在显著的正相关,该政策对县域生态质量的稳定和提升起到了一定积极作用。(2)2015-2018年,转移支付政策县域PM2.5、SO2、NO2平均浓度均呈下降趋势,大气环境改善较为显著,其中PM2.5浓度下降尤为明显且在防风固沙型生态功能区县域降幅最大。NO2浓度的下降幅度较小。(3)转移支付县域的水环境各项指标在2012-2018年波动较大,总体看水环境质量有轻微改善,不同时间享受政策县域的改善效果有所差异,2016年新增的政策县域水环境质量改善更为显著。评估结论表明,国家重点生态功能区转移支付对县域生态环境质量产生了一定积极影响,其中对大气环境质量改善最为明显,对生态和水质的改善存在较大提升空间。

    • 李竞,侯丽朋,唐立娜

      2021,41(22):8845-8859, DOI: 10.5846/stxb202105121236

      Abstract:

      改革开放以来,中国经济迅猛发展,但大气污染等环境问题日益突出。进入21世纪,我国通过颁布实施多项大气污染防治政策,将京津冀及周边地区、长三角地区、珠三角地区等大气污染较严重的区域划定为重点区域,针对性制定治污措施和实施减排工程,努力推动区域环境空气质量改善。基于2000-2019年我国31个省(自治区、直辖市)(以下简称31个省份)GDP,以及SO2、PM10、NO2三项大气污染物浓度数据,利用环境库兹涅茨曲线(EKC,Environmental Kuznets Curve)模型,对31个省份和京津冀及周边地区、长三角地区、珠三角地区的经济增长情况、大气污染物浓度演变以及二者之间的关系进行了系统全面的分析评估。研究结果显示:(1)近年来实施的各项大气污染防治政策,特别是2013年以来颁布实施的《大气污染防治行动计划》《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,推动环境空气质量改善的同时,促进了经济发展与环境保护长期关系协调性逐步增强,除NO2浓度呈U型外,31个省份SO2浓度、PM10浓度与人均GDP的EKC曲线呈倒U型和倒N型,并处于快速下降阶段。(2)京津冀及周边地区SO2浓度与人均GDP呈倒U型,且处于快速下降阶段;PM10和NO2浓度均呈现U型关系,且均处于上升期。(3)长三角地区SO2、PM10浓度与人均GDP呈现倒U型和U型,但均处于下降阶段;NO2浓度与人均GDP无相关关系。(4)珠三角地区SO2、PM10和NO2浓度与人均GDP均呈现倒U型关系,且均处于下降阶段。为此,建议"十四五"期间我国政府要继续实施新一轮的大气污染防治行动计划,聚焦机动车NOx污染管控,大力推动NO2浓度稳步下降,以实现我国环境空气质量持续改善,为统筹经济高质量发展和生态环境高水平保护奠定坚实基础。

    • 张晓燕,曹琰旎,付晓,朱天琳,吴钢

      2021,41(22):8860-8869, DOI: 10.5846/stxb202012313345

      Abstract:

      通过对中国工业区,特别是纺织服装工业区"产废"情况的梳理,明确针对污染严重,经济效益不高的工业区进行改造的必要性。为实现对纺织服装工业区绿色化改造,从"无废理念"出发,重点研究纺织服装工业区绿色化改造的可实施路径。在研究方法上将纺织服装工业区作为研究整体,基于可持续发展思想,构建纺织服装工业区经济、社会、环境复合生态系统,运用层次分析法,选取对于该类工业园区具有代表性的经济、社会、环境指标进行评价,通过评价后总的分值,结合生命周期规律,将需要改造的纺织服装工业区进行初步筛选。同时,利用经济、社会、环境各子系统的分值,对具体改造模式加以判别。文章通过对纺织服装工业区不可持续性的内涵挖掘,将工业区绿色化改造模式与改造内容建立关联,可以通过产业绿色化改造和建成空间绿色化改造,来实现工业园区的升级与转型,进而实现可持续发展。最后,根据模式判别结果,针对不同模式在产业与建成空间的不同特征,提出相应的绿色化改造方法和政策建议。在结论中总结基于"无废理念"纺织服装工业区绿色化改造与可持续发展的辩证关系。此方法适用于其他类型的工业区改造模式判别,以促进工业区的可持续发展。

    • 闫章美,周德成,张良侠

      2021,41(22):8870-8881, DOI: 10.5846/stxb202007251947

      Abstract:

      以大中小城市协同发展为特征的城市群已成为我国城市化发展的主要形式,城市化和农业作为城市群地区最主要的土地利用活动,其气候效应是国际研究的热点。然而过去研究多关注大城市的热岛效应,对更为普遍的农业活动以及中小城市城市化的气候效应认识十分薄弱。基于MODIS地表温度数据,以自然林地为参照,提出了一种可逐像元估算土地利用地表热环境效应的新方法,进而对比分析了我国三大城市群地区(京津冀、长三角和珠三角)城市和农业用地地表热环境效应及其驱动因子差异。结果表明各城市群白天城市热岛效应明显,地级以上城市年平均热岛强度达3.2℃以上,但最强热岛均未发生在核心城市。夜晚热岛效应明显减弱,京津冀和长三角部分城市甚至出现冷岛效应。农业用地在白天亦表现出明显的增温效应,特别是在京津冀地区,而在夜晚除珠三角城市群外,降温效应明显,京津冀和长三角地区平均降温2.3℃和0.7℃。虽然城市用地平均增温强度大于农业用地,但农业用地因面积优势对区域温度变化起控制作用。白天城市和农业用地整体导致各城市群温度明显增加,京津冀增温最高(4.0℃),夜晚二者导致长三角和京津冀地区平均温度降低。研究还发现各城市群城市和农业用地地表热环境效应时空异质性极大,主要受植被、地表反照率、气候背景和人口密度控制。本文对制定缓解气候变化的土地利用策略具有重要的指导意义。

    • 付梦娣,贾强,任月恒,周汉昌,李俊生,张渊媛,白加德,陈克林

      2021,41(22):8882-8891, DOI: 10.5846/stxb202107051785

      Abstract:

      环渤海湿地是水鸟南北迁徙的重要驿站,尤其对于该线路上的鸻鹬鸟类具有非常重要的意义。以环渤海地区12处典型滨海湿地为研究对象,于2016-2020年每年春季开展水鸟调查,明确了鸻鹬类水鸟群落组成及其时空变化,采用结构方程模型 (Structural Equation Modeling,SEM)分析了鸻鹬类水鸟多样性与环境因子的响应关系,评估了各环境因子的影响强度。结果表明:(1)共记录到鸻鹬类水鸟7科51种,几乎全部为旅鸟。全球极危物种1种,濒危物种3种,近危物种9种。国家一级保护鸟类2种,国家二级保护鸟类8种。黑腹滨鹬(Calidris alpina)、大滨鹬(Calidris tenuirostris)、黑尾塍鹬(Limosa limosa)、灰鸻(Pluvialis squatarola)、斑尾塍鹬(Limosa lapponica)个体数量最多。(2)山东黄河三角洲、辽宁辽河口、天津北大港等河口湿地,水鸟种类多,单位面积水鸟数量较少。(3)河北沧州沿海、山东滨州贝壳堤岛及其周边区域为环渤海地区湿地集中区,水鸟种类较多。(4)综合影响强度为保护强度>食物>气候,建立自然保护地是保护水鸟多样性的最有效措施。(5)建议将河北南大港湿地和鸟类省级自然保护区提升至国家级,扩大滨州贝壳堤岛与湿地国家级自然保护区面积,对山东黄河三角洲、辽宁辽河口覆盖的各级各类自然保护地进行优化整合。研究结果能为环渤海地区鸻鹬类水鸟保护策略的制定提供相关依据。

    • 韩丹,王成,殷鲁秦

      2021,41(22):8892-8905, DOI: 10.5846/stxb202012183220

      Abstract:

      物种间相互作用网络研究能为物种多样性的保护、城市生态系统稳定性的维持提供指导。基于群落水平的城市蝴蝶蜜源植物互作网络的研究较少,对城市蝴蝶蜜源网络结构缺乏深入认识。研究在国内城市生态系统中构建蝴蝶蜜源网络,并探讨不同类型植物对网络特征的影响。2020年6-9月,在北京26个城市公园中记录访花蝴蝶和蜜源植物物种及互作频次,采用交互多样性(ID)、交互均匀性(IE)、专业化程度(H2')定量化生态网络结构特征,采用Kruskal-Wallis秩和检验和变差分解分析不同生长型、起源、栽培方式的植物类型对网络结构的影响差异。采用物种的伙伴多样性(PD)和专业化程度(d')识别重要蜜源植物。研究结果表明:(1)北京城市公园中22种蝴蝶与81种开花植物的交互作用,形成趋于泛化的生态网络结构;(2)不同生长型及不同起源的植物-蝴蝶网络的交互多样性及专业化程度有显著差异,草本及乡土植物对丰富网络中交互多样性和支持专业性更高的蝴蝶物种具重要作用,而植物的栽培方式对蜜源网络结构影响较小;(3)伙伴多样性高且专业化程度高的植物可被视为重要蜜源植物。基于蝴蝶多样性保护的目标,在城市生态系统中,绿色空间应注重构建乡土草本植物群落,优先选择重要蜜源植物。我们的发现印证了蝴蝶-蜜源植物生态网络方法作为联结生态研究和城市绿地实践管理的有效工具,能为城市生态系统中生物多样性保护提供科学策略,具有重要意义。

    • 张彪,谢紫霞,高吉喜

      2021,41(22):8906-8920, DOI: 10.5846/stxb202004281026

      Abstract:

      植被固碳功能是城市森林的重要生态服务之一,但是定量揭示城市森林植被固碳功能空间格局及其抵消碳排放的研究较少。基于光合速率法和生物量法测算了上海城市森林植被的固定CO2功能,并结合其空间分布格局与区域CO2排放状况对比分析了抵消能源CO2排放的成效。结果表明,2017年上海城市森林植被可固定CO2 135.57万t,约合单位面积固碳17.02 t/hm2。上海城市森林植被的固定CO2功能呈现出"中间低、四周高"的空间格局,崇明区和浦东新区的城市森林植被提供了近52.8%的固定CO2效益。2017年上海市能源消费的CO2排放量高达2.73亿t,且呈现出"中间高、四周低"空间分布特征,中心城区能源CO2排放约占11.49%。整体来看,上海城市森林植被可抵消0.50%的能源CO2排放,但植被固定CO2功能与能源CO2排放的空间匹配较差,中心城区城市森林植被的CO2抵消率仅为0.08%。因此,重点提升中心城区森林植被的固碳功能并加强海洋碳吸收功能的监测与利用尤其重要。

    • 颜金珊,祝薇,王保盛,唐立娜

      2021,41(22):8921-8930, DOI: 10.5846/stxb202008262219

      Abstract:

      作为城市重要的生态空间,公园绿地为城市提供环境基础及景观保障,其资源的合理分配是社会公平的重要体现。提出公园绿地社会公平性新的内涵,即无论个体所处的人居环境条件如何,其获得的城市公园绿地质量应该平等。工业城市向服务型、创新型城市的转变是中国城镇发展的典型趋势,研究其公园绿地的社会公平性为城市更新改造与公共资源分配提供重要的科学依据。以东莞市东城街道为例,构建社会-经济-自然复合人居指标体系与公园质量评价体系,基于可达性模型与Pearson相关性系数对公平性进行测度。结果表明:由于区域更新强度及顺序不同,研究区的绿地布局存在不公平现象,居民享受的公园质量与小区的自然、经济要素具有一定的关联。转型中的工业城市高质量公园聚集于风景资源优越的高端居住区,其他公园质量普遍不佳。工业园区以及旧城区为公园服务盲区的主要聚集地。

    • 王怀宾,胥晓,杨万勤,曹瑞,王芝慧,郑冰倩,吕浩池,刘婷婷

      2021,41(22):8931-8938, DOI: 10.5846/stxb202105271396

      Abstract:

      植物碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量比对于维持植物的正常生长发育具有重要意义。台风可能通过多种途径影响我国沿海城市园林植物的生长发育,并改变园林植物C、N、P含量及其生态化学计量特征。然而,相关研究鲜有报道,亟待深入。因此,在2020年8月黑格比台风登陆我国浙江省前后,我们对比研究了台风来临前、台风影响期间以及台风过境一周后,台州市主城区常见的乔、灌、草园林植物叶片C、N、P含量及其生态化学计量比变化特征。结果表明:(1)乔、灌、草园林植物叶片的C/N分别为27.3±0.6、42.9±1.4、25.4±2.2,C/P分别为208.8±9.3、194.1±9.6、88.5±5.7,N/P分别为7.7±0.4、4.9±0.2、4.2±0.5,表明研究区域城市园林植物受到N的限制。(2)不同生活型的园林植物叶片C、N、P含量受台风的影响存在不同程度的差异。C与N含量受台风的影响程度均表现为草本>灌木>乔木,P含量受台风的影响程度表现为草本>乔木>灌木。(3)不同生活型的园林植物叶片C、N、P生态化学计量比对台风的响应存在差异。C/N受台风的影响程度表现为草本>灌木>乔木,C/P受台风的影响程度表现为草本>乔木>灌木,而N/P受台风的影响程度表现为乔木>草本>灌木。台风影响一周后,乔、灌、草园林植物叶片C、N、P含量及生态化学计量比能够自我调节进行恢复。可见,台风会对不同生活型的园林植物叶片基础元素含量及生态化学计量比产生不同程度的影响,而园林植物可通过自身内稳态调节机制使台风的影响减小到最低。

    • 戎彦宇,王春意,邓雯,彭栓,毛国柱,莫训强

      2021,41(22):8939-8952, DOI: 10.5846/stxb202106011436

      Abstract:

      鸟击事件是全球范围的航空难题。随着我国生态环境的改善和航班量的增多,近年来鸟击事件逐年增加。科学快速的识别机场周围高危鸟类防治的关键区域,合理使用景观生态学途径来布局与规划鸟击防治手段是机场鸟击研究的空白点。对华北地区某机场的鸟情和生态环境开展调研,得到该机场及其周边地区的3种高危鸟类分布规律。通过构建高危鸟类的生态安全格局,并结合分区域防治的思路,最终得到该机场高危鸟类防治生态安全格局。从而识别出需要驱赶、防范与引诱的斑块、廊道与战略点,进而采取排斥力与吸引力结合的双向驱鸟策略。研究结果表明:(1)该机场8 km范围内鹭科类分布较多,廊道密集;雁鸭类与鸥科类栖息地较少但仍有廊道穿场。应对该范围内林地、水域等环境进行整修与清理,减少鹭科类的栖息地,切断高危鸟类飞行廊道。(2)该机场8-15 km范围内应重点做好雁鸭类的防护,及时切断雁鸭类向8 km范围内飞行的廊道。加强保护和改造连接15 km范围外的鸟类飞行廊道。(3)该机场15-20 km范围内应增加鸟类吸引力,打造连续的保护战略点,从而形成环状飞行廊道,将高危鸟类控制在安全范围内。

    • 李子贻,许有鹏,何玉秀,王强,林芷欣,于志慧,高斌

      2021,41(22):8953-8964, DOI: 10.5846/stxb202106071497

      Abstract:

      针对平原河网地区水系形态难以刻画并且受城市化的空间影响难以定量等问题,以太湖平原杭嘉湖地区为例,基于地形图获取的1980s与2010s水系数据和遥感影像等资料,运用多重分形理论及地理加权回归模型,定量揭示了20世纪80年代以来城市发展对河网水系演变的影响。结果表明:(1)杭嘉湖地区河网密度和水面率均呈减小趋势,衰减率分别为10%、13%;区内水系分布集中,均匀性下降;河流曲度降幅为0.5%,干流面积长度比在中、高城市化区域增幅较大。(2)水系变化对城市化的响应在空间上存在较为明显的异质性。城市化水平越低,水系形态演变越剧烈,空间分布不规则性越明显。(3)杭嘉湖地区存在"低-低"、"低-中"、"低-高"、"中-高"4种不同的城市化水平转变类型。城市化水平未发生转变时,水面率衰减更为剧烈,且水系空间分布均匀性下降,水系形态变化较大;城市化水平转变幅度越大,水系均匀化分布趋势越明显;受政策影响"中-高"发展区域仅河网密度变化较为明显。本研究将为城市河网水系保护和生态环境可持续发展提供科学参考。

    • 张秀,王旭红,郑玉蓉,崔思颖,杨霞,蒋子琪

      2021,41(22):8965-8976, DOI: 10.5846/stxb202102210480

      Abstract:

      城市热岛效应(UHI)是人们最为关注的城市生态环境热点问题之一,城市热岛及其影响因子的研究对生态城市建设具有重要意义。利用城市热岛足迹(UHI FP)、局部G*指数、Pearson相关系数以及气溶胶定量归因分析法研究了气溶胶光学厚度(AOD)和不透水地表覆盖度(ISP)对城市热岛的影响。研究结果表明:在2000-2018年间,关中地区西安及咸阳(西咸)城区的白天/夜晚城市热岛足迹均有显著增加,城市热岛效应逐年增强。西咸白天/夜晚城市热岛足迹范围比宝鸡市大,城市热岛现象更为明显。西咸城区夜晚热岛足迹范围内被地表温度(LST)高值所占据,夜晚城市热岛效应比白天更明显。宝鸡市虽然热岛足迹范围增减幅度不大,但足迹内白天/夜晚LST次热区面积逐渐增大,城市热岛效应日趋增强。西咸、宝鸡市城区的夜晚城市热岛强度(ΔT)与不透水地表覆盖度呈显著正相关关系,与城乡气溶胶光学厚度之差(ΔAOD)呈明显负相关性。西咸城乡ΔAOD为负,对城市热岛强度的平均贡献度为(0.41±0.14)℃;宝鸡市城乡ΔAOD为正,其平均贡献度为(-0.26±0.25)℃。综上所述,城市不透水地表面积的扩张会使城市热岛效应进一步加剧,西咸与宝鸡市城区气溶胶浓度的增加会抑制城市热岛的形成,但综合其他因子的影响作用,西咸与宝鸡市城市热岛强度仍在逐年增加。

    • 蔡清楠,车扬子,孙凌瑜,田佳欣,房德琳,陈彬,罗明

      2021,41(22):8977-8990, DOI: 10.5846/stxb202104301140

      Abstract:

      快速的社会经济发展导致城市出现以PM2.5为首要污染物的空气污染问题,PM2.5污染严重危害人群健康。因此,厘清PM2.5时空分布特征并估算其带来的健康影响,对于PM2.5的区域联防联控具有重要意义。现有研究中,为弥补地面监测数据的不足,借助机器学习算法估算PM2.5浓度成为研究热点,此外,基于流行病学研究结果的健康效应模型也被广泛用于评估PM2.5健康影响的研究中。利用珠江三角洲地区2014-2018年56个空气质量监测站的PM2.5实时监测数据、气象数据、社会经济数据和归一化植被指数,构建随机森林模型,多要素联合估算2000-2018年监测站点的PM2.5浓度,并采用克里金插值方法获得PM2.5浓度的空间分布,在此基础上应用全球暴露死亡(GEMM)模型,评估珠三角地区的PM2.5健康效应。结果表明:(1)2000-2018年期间,珠三角地区的PM2.5算术年均浓度维持在35μg/m3左右,呈现"西北-东南"递减空间分异;降水量、温度、风速和水汽压等气象因子对PM2.5浓度具有负向影响,GDP和人口密度等社会经济因子对PM2.5浓度具有正向影响。(2)2000-2018年期间,珠三角地区PM2.5人口加权年均浓度均低于PM2.5算术年均浓度,表明珠三角地区人口密度和PM2.5浓度未呈现明显的空间匹配关系,例如肇庆PM2.5浓度较高但人口密度较低,深圳PM2.5浓度较低但人口密度较高。(3)2000-2018年期间,珠三角地区PM2.5污染对于缺血性心脏病和中风的健康影响较显著,而对下呼吸道感染的健康影响较弱。区域PM2.5相关过早死亡人数逐渐增多,主要集中在PM2.5浓度和人口密度较高的地区,例如珠三角中心地区,以广州中心城区表现明显。本研究建议珠三角地区加大空气污染治理力度,提高医疗服务水平,同时关注城市人口结构,引导城市人口有序流动迁移,以缓解PM2.5带来的健康影响,实现城市化的健康发展。

    • 庞吉丽,王晓锋,刘婷婷,吴胜男,黄婷,赵舒宁,吴文洁,陈彦蓉

      2021,41(22):8991-9007, DOI: 10.5846/stxb202104171003

      Abstract:

      淡水生态系统是大气中N2O的重要排放源,受到国内外广泛关注。城市小型景观水体作为区域淡水系统的重要组成,具有环境容量小,受人类活动干扰强烈,其N2O排放特征及影响机制并不清楚。选择重庆大学城8个典型景观水体和2个城市外围的自然水体(对照)作为研究对象,利用顶空法和漂浮箱法对水体溶存N2O浓度及排放通量进行季节性监测,并通过分析生境特征及水环境特征,探究城市小型景观水体N2O排放特征及关键影响因素。结果表明:1)小型景观水体TN、NO3--N、NH4+-N、NO2--N含量总体偏低但变异性极强(变化范围分别为0.31-1.47 mg/L、0.05-0.79 mg/L、0.03-0.14 mg/L、0.00-0.04 mg/L),硝态氮是主要的氮形态;景观水体氮丰度远高于外围的自然水体;2)10个小型水体N2O浓度范围为16.51-158.96 nmol/L,平均为(47.60±21.47) nmol/L,均处于过饱和状态;漂浮箱法实测8个景观水体N2O排放通量均值为(0.13±0.05)mmol m-2 d-1,是对照水体的1.3-5.2倍,高于大部分已有研究结果,是大气N2O的排放热源;3)景观水体N2O排放通量与水体各形态氮含量呈显著的正相关关系,较高的N负荷和强烈的氮转化过程是导致景观水体成为N2O排放热源的主要因子,水体N含量可以作为景观水体N2O排放强度的有效指示因子;同时水生植物分布对水体N2O排放影响显著,有植物分布的水域比开敞水域高1.4倍;4)漂浮箱法和边界层模型法对小型景观水体N2O排放通量的监测结果呈较好的线性关系,但不同季节仍存在着一定差异,需要进一步优化模型估算方法;5)水体N2O排放通量对温度的季节性变化较为敏感,呈夏季最高,春、秋季次之,冬季最低的季节模式。本研究强调,城市小型景观水体具有较高的N2O排放速率,在区域氮循环及全球淡水系统温室气体排放清单中具有不可忽视的作用,在未来研究中应得到更多关注。

    • 李红波,黄悦,高艳丽

      2021,41(22):9008-9019, DOI: 10.5846/stxb202103200737

      Abstract:

      武汉城市圈正历经城乡发展转型升级和空间格局调整,生态用地受到一定挤压和切割占用,生态系统功能和景观生态格局受到一定程度的扰动,为贯彻生态文明建设和绿色低碳环保发展的要求,构建以生态廊道、生态节点所组成的整体城市圈的生态网络空间体系。基于形态学空间格局方法和最小累积阻力模型构建4个时期(1990、2000、2010和2018年)的生态网络,利用景观连通性指数和重力模型对源地和廊道进行重要性评价,并提出武汉城市圈生态网络管控的建议。结果表明:(1)1990-2018年,武汉城市圈生态源地总体上表现为逐渐减少的趋势,从16个减少为10个;从空间上看,大型源地斑块并未发生变化,主要分布在研究区南部和北部,林地和水域是生态源地的主要组成景观,但细碎斑块大量减少对区域生态网络具有较大影响。(2)4个时期研究区的生态廊道分别为66条、120条、99条和45条,廊道数量呈现减少的趋势;重要廊道主要分布在研究区北部和东南部,对南北之间的物质和能量交换具有重要作用。(3)景观连通性南北高东西低,中部地区受人类活动干扰综合阻力大,东西部生态节点较少,物种迁移阻碍较大。(4)通过建设踏脚石、修复生态断裂点和廊道差异化保护策略以增强区域景观连通性,促进生物多样性保护,提升生态网络的稳定性。"两型社会"试验区设置后武汉城市圈生态网络水平呈现优化态势,但生态源地之间的相互作用关系还有待增强。研究结果为城市圈未来的国土空间规划和重要生态系统保护和修复工程提供科学参考。

    • 毛军,田赟,谢军平,赵菁,马莉,查天山

      2021,41(22):9020-9028, DOI: 10.5846/stxb202103290823

      Abstract:

      本研究对北京市首都功能核心区、城市功能拓展区、城市发展新区和生态涵养发展区进行林分涵养水源功能评价及价值估算,旨在探究提升城市功能区森林水源涵养功能较优林分配置模式。结果表明:(1)北京市森林植被面积2009年为4.00×105 hm2,2014年为4.59×105 hm2,北京市NDVI平均值2009年为0.331,2014年为0.708,北京市森林植被面积总体呈增加趋势。北京市2014年林地绿化调节水量较2009年降低了近1/3,2014年水源涵养功能价值量较2009年分别减少了22.08%和8.24%。(2)生态涵养发展区水源涵养功能年平均能力最强(2.88×108 m3/a),城市发展新区水源涵养功能年平均能力次之(1.72×108 m3/a),而首都功能核心区水源涵养功能年平均能力相对最弱,仅1.05×106 m3/a。在针叶林、阔叶林和混交林三种林分类型中,2014年混交林水源涵养功能价值量较2009年增加5.13%,而阔叶林和针叶林分别减少34.93%和55.55%。(3)培育纯林,提高森林覆盖率,对于调节水土资源和保护生态环境具有非常重要的生态意义,而从森林水源涵养功能实物量和价值量考虑,认为混交林比纯林具有更强的水源涵养功能和较优的经济价值。在城市特定的条件下,建立生态与景观相协调的人工植物群落使城市土地资源的利用达到生态、社会、经济三大效益的最佳结合,是提高城市绿地质量的关键所在。

    • 付玉娟,金泉,张志斌,张旭东,白伟桦

      2021,41(22):9029-9038, DOI: 10.5846/stxb202101050042

      Abstract:

      为破解东北经济社会发展受水资源承载力刚性约束的迷局,以典型老工业基地辽宁本溪市为例,通过产业结构区位熵明确本溪市各产业在全国的发展水平,采用灰色关联度、结构协调度分析产业结构和用水结构的相关程度和协调程度,并通过结构偏差系数对各产业间和行业间的协调程度进行对比分析。结果表明:从2008-2017年,本溪市一产发展稳定,二产在经历过大幅下跌之后缓慢增长,三产在2016年之后成为本溪市的支柱产业;三大产业比例由2008年的0.06 ∶ 0.60 ∶ 0.34调整为2017年的0.06 ∶ 0.44 ∶ 0.50,曾经占主导优势的重工业及化工业都呈现下降趋势,产业结构发生转变。三大产业平均用水量比例由2008年的0.39 ∶ 0.59 ∶ 0.02 调整为2017年的0.41 ∶ 0.51 ∶ 0.07,总用水量减少了1/4以上;规模以上行业中,大部分行业的用水量随着产值的增加而增加,需要进一步转换生产工艺;产值最高的黑色金属冶炼和压延加工业从水资源高效利用角度可作为大力扶持发展的产业。行业生产规模比较大的黑色金属矿采选业、医药制造业、非金属矿物制品业和黑色金属冶炼和压延加工业等产业与用水的结构逐渐朝着均衡的状态发展,仍需要一定时间才能达到协调。

    • 赵敏敏,何志斌,蔺鹏飞,韩双宝,王思源

      2021,41(22):9039-9049, DOI: 10.5846/stxb202102030359

      Abstract:

      生态系统服务的状态与生态是否安全密切相关,生态系统服务的正常发挥是实现生态安全的前提。近年来,中国西北荒漠-绿洲扩张速度加快,改变了生态系统服务的供给与传输,进而影响了区域生态安全。以典型荒漠-绿洲区域黑河中游的张掖市为例,基于压力-状态-响应模型,耦合生态系统服务理论,构建了黑河中游生态安全评价指标体系,评估了2001-2015年黑河中游生态安全演变趋势。研究结果表明黑河中游生态系统面临的资源消耗和环境污染压力越来越大,压力指数有所降低;部分地区出现植被退化、破碎化增加等现象,状态指数略有降低;在实施节水灌溉、产业转移、湿地保护等举措后,响应指数显著增加。总体来看,2001-2015年黑河中游生态安全水平呈现波动增长趋势,生态安全综合指数由0.3748增至0.5888,生态安全等级由"较不安全"达到"临界安全"状态,其中高效节水灌溉面积、生态用水量、地下水开采率等水资源相关要素是影响绿洲生态安全水平的主要因子。基于以上研究,提出了坚持生态保护优先、调整种植和产业结构、发展高效节水灌溉技术、提高公众生态保护意识等提高生态安全水平的相关对策与建议,以期为促进区域生态经济可持续发展提供支撑。

    • 薛强,路路,牛韧,张晓婧,杜文强

      2021,41(22):9050-9063, DOI: 10.5846/stxb202104231076

      Abstract:

      区域生态安全格局构建对提升生态系统服务功能提供了重要路径,同时统筹各种生态要素进行生态保护与修复分区也是新时期做好生态修复的重要举措。以济南市为例,基于现状生态系统类型分布,聚焦生态本底和地质灾害敏感性的特征,基于形态学空间格局分析方法和自然保护区结合进行生态源地提取。采用夏季降水、植被覆盖度、坡度3个地质灾害敏感性因子修正基本生态阻力面。并采用最小成本路径方法(Least-Cost Path method,LCP)提取生态廊道,构建了市域的生态安全格局。采用电路理论进行生态关键区域(生态"夹点"和生态障碍点)的识别,进一步划分生态修复改善区,并对此提出针对性的生态保护修复策略和工程措施。研究表明:1)市域生态源地的个数为35个,面积为567.15 km2,主要类型为林地和草地。空间上主要分布南部山区。生态廊道818.42 km,平均廊道长度为12.99 km,廊道分布存在较为明显的空间分布差异性,整体呈现出"一屏、一带、三轴"的生态安全格局。2)识别的生态修复关键区包含生态"夹点"25处,历城区生态"夹点"分布最为密集。全市亟需修复的生态障碍点共34处,面积为6.90 km2,主要分布章丘区。生态改善区共识别2994.84 km2,近期亟需修复的面积为96.1 km2,主要分布在长清区、历城区、莱芜区。3)通过对比生态修复关键区和现状土地利用类型,因地适宜的制定了生态修复策略与工程措施布置指引方向。研究结果可为济南市国土空间生态修复规划提供一定的技术支撑,同时也可为其他地质灾害敏感性区域的生态修复规划提供指引。

    • 韩增林,刘澄浩,闫晓露,李欣媛,王学哲

      2021,41(22):9064-9075, DOI: 10.5846/stxb202103220757

      Abstract:

      生态管理分区是建设用地扩张指引和生态空间管控的重要依据,对维护区域生态安全和生态文明建设具有重要意义。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、生境维持和美学景观6项指标,综合运用模型法及生态经济学方法量化生态系统服务供给,并结合土地利用、人口和经济现状定量评估2015年生态系统服务需求。利用象限匹配法和耦合协调度模型,探究千米网格尺度下生态系统服务供需匹配关系和协调关系及其区域差异,进而通过空间叠置分析划分生态管理分区并提出相应管理措施,旨在为区域内生态修复以及差异化建设提供科学参考。研究结果表明:①大连市生态系统服务供需具有显著空间异质性,总体呈现北部林地和东西部沿海生态系统服务供给高、需求低,中南内陆城镇区生态系统服务供给低、需求高的空间格局;②生态系统服务供需不匹配和失调特征明显,匹配类型以高供给-低需求和低供给-高需求为主,生态系统服务供需耦合协调度平均值为0.38,表现为轻度失调;③综合分析将大连分为4个生态管理区,其中,生态涵养区为高供低需-供需失调区,要以保护为主培育为辅,重点保护;生态农业区为高需-供需平衡区,以生态保护和生态建设为主,提高其投入产出效率;生态改良为低供高需-供需失调区,以生态建设和整治为主,综合改善生态系统服务水平;生态一般保护区为高供-供需失调区,以综合保护为主,提高生态溢出效应。

    • 华野毓,黄甘霖

      2021,41(22):9076-9083, DOI: 10.5846/stxb202102080410

      Abstract:

      快速城市化对周边农业区域造成巨大影响。都市农业能够提供世界上20%的食品,为粮食安全做出了重要贡献。在全球环境危机的背景下,农业生态保护问题得到了越来越多的关注。有机农场在生产过程中遵循自然规律,不使用化学合成的农药、化肥和生长调节剂等物质,是实现生态农业的有效模式之一。城郊有机农场得益于临近都市的地理位置,常常同时提供参观、采摘等休闲服务,加深了游客对农业的理解和与自然的连结。目前,国内研究大多关注有机食品健康、有机农业政策和环境效益,但往往忽视其提供的经济和文化价值。基于生态系统服务与人类福祉关系的概念框架,以北京市为例,从供给、调节、文化三个方面全面评估城郊有机农场的生态系统服务。结果显示,截至2019年北京市城郊共有271家有机农场,种植面积1.09万hm2,占北京市耕地面积的5.1%。供给服务价值为16.12亿元。调节服务方面,提供了2140万元的土壤碳固存价值,并且比相同面积的常规农场减少了16.4万GJ能量、2639tCO2、202tSO2和29tPO43-的排放。文化服务方面,提供了1.189亿元的采摘服务,并促成了120余次农夫市集和50余次讲座、沙龙的宣传教育活动,积累了社会资本。本研究尝试通过直观的数据全面反映城郊有机农场对收益者的多种惠益,凸显了在有限的供给服务之外,城郊有机农场在休闲游憩和教育宣传等文化服务的贡献,为深入理解城郊有机农场生态系统服务提供基础,有助于进一步提高农业管理的精细程度和城市的可持续性。

    • 苗赫萌,元媛,李天奇,朱悦悦,焦文献

      2021,41(22):9084-9094, DOI: 10.5846/stxb202102280549

      Abstract:

      评估城市水域生态系统服务价值是城市生态调查的重要内容。以北方水城——开封市为研究对象,基于双边界二分式条件价值评估法评估受访者对城市水域生态系统服务的支付意愿。然后构建包含环境感知变量的Logistic模型,探究支付意愿的影响因素。结果表明:①73.17%的受访者对开封城市水域生态系统服务具有正支付意愿,支付意愿率较高。其中男性支付率高于女性,文化程度越高其支付率越高,居住于水域附近的本地居民支付率高于外地游客,曾有过捐款经历可以提高支付率。②对零支付样本区分,计算保留真实性零支付样本后受访者的平均支付意愿,结果为59.77元 户-1-1。③受访者的性别、家庭月收入、生态行为对支付意愿有显著影响。建议加强环保教育,为公众搭建参与城市生态建设的平台,提升公众生态行为,有利于提高城市水域生态系统服务价值。研究丰富了城市水域生态系统服务价值评估案例,可以为政府部门合理引导公众参与城市生态建设提供参考。

    • 张籍,郭泺,宋昌素,徐卫华

      2021,41(22):9095-9102, DOI: 10.5846/stxb202101220232

      Abstract:

      生态资产是重要的自然资源资产,也是优质生态产品提供的基础,生态资产的变化趋势可作为衡量生态保护和恢复成效的重要指标。山南市拥有青藏高原地区各种生态资产类型,以山南市为例开展生态资产核算可为青藏高原地区生态资产评估与保护提供参考。以生态资产数量、质量和生态资产指数为主要指标,揭示山南市2000-2015年生态资产的变化趋势及影响因素。结果表明:(1)2015年山南市生态资产以草地和森林为主,分别占生态资产总面积的40.6%和35.8%;但质量不高,优、良等级比例仅占11.8%和12.0%;生态资产综合指数为38.26,草地、森林、灌丛和湿地生态资产指数分别为16.23、14.88、5.37和1.78;(2)2000-2015年,山南市生态资产面积总体变化不大,森林和荒漠生态资产分别增加50.2 km2和43.9 km2,但湿地、农田、草地、灌丛、冰川生态资产面积分别减少97.4、29.8、2.9、2.7、0.3 km2;生态资产质量明显提升,优级和良级生态资产增幅分别为40.5%和108.5%;生态资产指数增加了16.1%;(3)退耕还林还草等生态保护和修复政策、城镇扩张以及气候变化等是山南市生态资产变化的主要因素。

    • 许超,孟楠,张岩,谢世林,韩宝龙,苏芝敏,林真光,逯非,欧阳志云

      2021,41(22):9103-9117, DOI: 10.5846/stxb202105071200

      Abstract:

      我国澳门特别行政区是世界上人口密度最高的地区之一,人地关系紧张。随着城市和经济的发展,人类空间与生态空间失调,城市生态和人居环境问题不断加剧。在建设美丽湾区、美丽澳门和人们对美好人居环境需求的背景下,通过划定城市生态保护红线以控制和维持现有重要功能生态空间,保护和改善高敏感生态空间,维护区域生态安全显得尤为重要。基于对澳门陆域生态系统调查,结合城市和自然资源特征,从生态系统服务功能、生态系统敏感性、生物多样性分布以及现有生态保护区四个方面构建了城市生态保护红线划定方法框架,选取并评估水源涵养、雨洪调节、热岛调节、土壤保持、海岸带防护五类调节服务和生态系统服务中的休闲游憩的空间格局,水土流失敏感性和海岸带风暴潮敏感性两种生态敏感性的分布,并综合澳门具有保育价值生物的栖息地分布和现有保护区范围进行了城市生态保护红线的划定。研究结果显示,澳门城市生态保护红线区域总面积6.71km2,占研究区面积的19.79%,覆盖了44%的生态空间、12.4%的海岸线、所有的重要物种栖息地及三分之一的古树名木。依照此生态保护红线研究进一步提出针对各类红线地块的保护和管理措施。研究提出的城市生态保护红线划定思路,可以为其他城市的重要生态空间保护、修复与管理提供参考。

    • 封底
    • 2021,41(22):9118-9118, DOI:

      Abstract:

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      城市化与区域生态耦合及调控机制专栏
    • 赵银兵, 陈利顶, 孙然好, 倪忠云, 蒲梦馨, 周国李, 罗宇豪

      DOI: 10.5846/stxb202103070621

      Abstract:

      环境地质敏感性是区域生态功能的本底,也是构建生态安全格局和开展生态保护与修复的重要基础。因环境地质敏感性涉及因素众多、且多源异构数据较难融合,当前基于环境地质敏感性的大尺度区划研究较少。通过集成地质、地理和专题数据,在土地沙化、土壤盐渍化、崩塌-滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降、地下水地质环境功能、浅层地下水质量、地下水调蓄和地下水可持续利用11个单项环境地质敏感性评价的基础上,进一步将其归并为土地环境、地质灾害和地下水环境3个环境地质子系统并构建评价指标体系,完成综合环境地质敏感性评价。以地质地貌分区为主要依据,将研究区划分为3个一级环境地质敏感区和16个环境地质敏感性亚区。研究结果表明:环境地质区划与地质构造及分区、地质地貌和人类活动等自然与人为因素存在较强的空间重合;综合环境地质敏感性呈现出西北低、东南高的宏观格局;华北平原区主要受地面沉降和地下水环境敏感性影响,人类活动影响显著;华北山区主要受重力型地质灾害影响,内蒙古高原区主要受沙化和局地泥石流灾害影响,区域尺度以自然因素驱动为主,局部人类活动影响显著。针对综合环境地质敏感性区划结果,需要统筹全域国土空间规划,加强地貌过渡带及城乡关键区域的环境地质问题治理,提升关键生态源地、廊道和节点所在区域的环境韧性,全面实现城乡协同、生态协同和环境协同。

    • 研究论文
    • 赵家豪, 孙晓丹, 叶钰倩, 祝于红, 雷平, 陈斌, 关庆伟

      DOI: 10.5846/stxb202012173207

      Abstract:

      为探讨江西武夷山南方铁杉针阔混交林内不同微地形中幼树更新特征的差异,明晰不同微地形生境对幼树天然更新的影响。以江西武夷山国家级自然保护区内海拔约1800m的南方铁杉针阔混交原始林为研究对象,基于在其中建立的中亚热带南方铁杉针阔混交林动态监测固定样地首次调查数据,将固定样地中160个20m×20m的样方根据其海拔、凹凸度和坡度3种地形参数通过C-均值模糊聚类划分成不同的微地形生境,比较这不同微地形下的更新幼树种类组成及幼树更新特征,包括幼树密度,幼树平均胸径、平均高、平均冠幅,空间分布格局,分析不同微地形下幼树更新特征与地形因子、林分因子之间的关系。结果显示:(1)通过聚类分析,最终将固定样地的微地形生境划分成4类,分别为陡坡、凹地、凸地、缓坡。(2)4类微地形更新幼树优势种组成类似,但优势程度存在差异。闽皖八角幼树在4类微地形中的重要值皆为第一,均大于43%。建群种南方铁杉的幼树在凸地的重要值为9.09%,具有一定优势;在陡坡的重要值为0.62%,优势程度较差。(3)陡坡的更新幼树密度最高,为399株/hm2,高于凹地,凸地和缓坡;幼树平均胸径和平均高的大小表现为:缓坡>凸地>凹地>陡坡,幼树平均冠幅表现为凸地>缓坡>凹地>陡坡。缓坡的幼树生长情况最优,凸地次之,陡坡的幼树生长情况最差。部分幼树更新特征指标在4类不同微地形中存在显著性差异(P<0.05)。(4)更新幼树在不同微地形中的分布类型均为聚集分布,聚集强度依次为缓坡>凸地>凹地>陡坡。幼树优势种闽皖八角多数聚集于样地的右下坡区域,南方铁杉幼树偏好地势较高的地形。(5)相关分析结果表明,地形因子中仅海拔与幼树更新存在关联,4类微地形下部分林分因子与幼树更新具有显著相关性(P<0.05)。微地形对南方铁杉针阔混交林幼树的天然更新具有影响,林分密度是影响不同微地形中幼树更新的主要因素。更新幼树适宜定居和生长在陡坡微地形中,南方铁杉幼树更多分布在光照最为充足的微地形中。本研究可为森林生态系统稳定性的维持和珍稀物种南方铁杉的保育提供科学依据。

    • 张永永, 税伟, 孙晓瑞, 孙祥

      DOI: 10.5846/stxb202011253023

      Abstract:

      摘要:对云南省植被水分利用效率(WUE)的时空特征及影响因素进行研究可以更加全面的了解全球气候变化在区域上的响应。本文基于MODIS数据定量估算了2000—2014年云南省植被水分利用效率,利用趋势分析法和相关分析来对其时空格局和影响因素进行研究。研究结果表明:(1)云南省植被WUE整体呈现显著上升的趋势,增速为0.0078gC mm-1 m-2 a-1,年内表现为“M”型的变化趋势。2009—2013年的干旱对该地区植被WUE产生了滞后的正效应。不同土地利用类型下的植被WUE从高到低依次为森林,灌木地,草地和耕地。(2)在空间分布上植被WUE呈现西部高于东部的分布特征;在时间尺度上呈现北增南减的趋势。云贵高原与青藏高原的连接区域——丽江市的植被WUE最高,整体上大于2.5gC mm-1 m-2。澜沧江上游的三江并流区植被WUE随着山脉的走势呈现条状变化分布,不仅是植被WUE的低值集中区,同时也是植被WUE增加10%以上的集中区,另外滇东北和滇东南也是植被WUE的低值区。总的来看,除丽江以外,其他WUE高值区从2000—2014年呈下降的趋势,WUE低值区呈上升的趋势。(3)随着海拔的上升,植被WUE呈先上升后下降的变化趋势,并且海拔越高植被WUE增加越明显,变化率为0.01%。在低海拔区植被ET和GPP都较高,随着海拔的上升ET骤降,GPP波动下降,直至海拔3000m左右植被WUE达到峰值。高于海拔3000m后,GPP直线下降,ET波动变化,直至海拔5000m左右植被WUE几乎为0。(4)相较于降水因子,植被WUE受气温影响更大,特别是在三江并流区,其他地区则受非气候因素影响较大。在全球气候变化的背景下,这些发现展现了全球碳水循环变化在区域上的响应;云南省作为中国低纬高原的主体,本研究也可为全球低纬高原区域生态建设提供参考。

    • 生态系统服务专题
    • 张晓瑶, 张潇, 陆林, 李冬花

      DOI: 10.5846/stxb202102270546

      Abstract:

      深圳市作为粤港澳大湾区城市化水平最高、经济最为发达区域,其快速变化的土地利用方式对生态系统服务价值产生了深刻影响。基于1995-2015年深圳市土地利用和ESV变化规律,运用FLUS模型与ESV算法,设定自然发展、城市发展、耕地保护和生态保护4种情景,模拟不同情景下土地利用变化对ESV的影响。结果表明:(1) 1995-2015年转出量最高的地类是草地,草地与林地间存在密切相互转化关系,除建设用地外,其余地类均呈“入不敷出”态势;(2) 1995-2015年ESV总价值的下降趋势由迅猛变化为和缓,,调节服务是深圳市最主要的生态系统服务功能,其次则是支持服务功能;(3)秉持粤港澳大湾区建设基本原则,以2035年为目标年,设定了自然发展、城市发展、耕地保护和生态保护四种情景,发现自然发展和城市发展的ESV总价值损失量较高,建筑面积的增加和草地面积的大规模减少成为两情景下生态系统服务价值减少的关键。生态保护情景下,虽然ESV总价值减少趋势并未有效遏制,但减少量明显少于其余三种情景,成为未来深圳市土地利用优化的最优情景。

    • 研究论文
    • 张斌, 李璐, 夏秋月, 董捷

      DOI: 10.5846/stxb202101070075

      Abstract:

      摘要:陆地生态系统碳储量作为全球碳循环研究的基础,与土地利用变化密切相关。生态保护-永久基本农田-城镇开发边界红线(简称“三线”)是国土空间规划的核心,能较好地约束土地利用,进而对碳储量造成影响。本文以武汉城市圈为例,采用Markov-FLUS耦合模型模拟“三线”约束下的土地利用变化情景,并运用InVEST模型定量研究不同情景下土地利用变化对碳储量的影响。结果表明:①2000-2015年武汉城市圈耕地、林地、草地和未利用分别减少了1267.582km2、112.703km2、24.896km2和42.14km2,建设用地和水域分别增加了1092.282km2和355.039km2。2035年“三线”约束情景下耕地减少面积小于自然发展情景,林地实现了增长,新增建设用地被引导至城镇开发边界红线内聚集。②2000-2015年武汉城市圈总碳储量呈连续递减势态,其中武汉市碳储量减少量最大。“三线”约束情景下碳储量和地均碳密度下降幅度明显变小,武汉市碳储量减少量仅为自然发展情景的44.89%。③耕地-建设用地之间的转换是引起碳储量剧烈变化的主要原因,土地利用强度与碳储量呈显著负相关,较低强度带的碳储量最高。因此,“三线”约束下的武汉城市圈土地利用能合理统筹布局生态-农业-城镇等功能空间,减缓碳储量的损失,对区域国土空间优化具有重要意义。

    • 西南生态的现状、影响及变化研究专辑
    • 岳伟鹏, 陈 峰, 袁玉江, 喻树龙, 高志鸿, 赵晓恩

      DOI: 10.5846/stxb202011303065

      Abstract:

      气候变化背景下森林生态系统的内部结构和功能发生转变,并影响了其固碳能力减弱,评估与预测森林生态系统对气候变化响应势在必行。基于采自云南西北部的大果红杉树木年轮样本,建立树轮宽度标准化年表,运用相关分析、空间相关、波谱分析等方法,探讨了滇西北大果红杉径向生长的主控因子及其对气候变化的响应。结果表明:(1) 温度是限制滇西北大果红杉树轮径向生长的主要因素,季节性高低温变化交替影响大果红杉树轮径向生长。(2)相对湿度变化与滇西北大果红杉树轮的径向生长紧密关联,对滇西北大果红杉树轮的径向生长起促进作用。(3)波谱分析结果显示滇西北大果红杉径向生长呈周期性变化,受ENSO等外强迫影响显著。(4) 气候变暖背景下滇西北大果红杉的径向生长出现衰退趋势。该研究结果为加强云南西北部天然林保护和构建西南绿色生态屏障提供了基础性资料。

    • 研究论文
    • 于晓松, 王晓红, 李林, 刘智, 杨宁线, 张明生

      DOI: 10.5846/stxb202102250522

      Abstract:

      石漠化生境土层浅薄、干旱贫瘠,许多植物难以生存。三叶木通作为石漠化生境适生物种之一,探究其对石漠化生境的应答机制对综合治理石漠化生境具有一定的理论和实际意义。在贵州省贵阳市花溪区和安顺市关岭县两地分别选取石漠化生境和普通生境(对照)种植三叶木通,并进行为期一年的观察,探究石漠化生境对三叶木通根、茎、叶等不同器官的生长和生理特性的影响,并利用主成分分析出三叶木通在石漠化生境的主要响应指标。结果显示,与对照相比,石漠化生境下的三叶木通表现出如下特征:(1)植株较矮、茎较细、叶片数较少等生物量的减少,使其适应石漠化生境;(2)叶片叶绿素a/b(Chla/b)和相对含水量(RWC)呈现降低趋势,从而使叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和水分利用率(WUE)均呈下降趋势,胞间CO2浓度(Ci)呈升高趋势,利于适应石漠化生境;(3)丙二醛(MDA)含量和叶片相对电导率(RC)呈现升高趋势,说明石漠化生境对三叶木通细胞膜系统造成损伤(氧化损伤和渗透损伤),而通过其根中过氧化氢酶(CAT)、茎中过氧化物酶(POD)和叶片中超氧化物歧化酶(SOD)活性升高来防御氧化造成的伤害;通过增加可溶性蛋白(SP)、脯氨酸(Pro)等渗透性调节物质含量,防御渗透压造成的伤害;(4)主成分分析表明,MDA、POD和SP在三叶木通对石漠化应答中起着主要作用。本研究揭示了三叶木通响应石漠化生境的生长及生理调节机制,为三叶木通用于石漠化综合治理提供理论基础的同时,也为进一步阐明三叶木通抵抗石漠化逆境的分子机理、提高三叶木通抗逆性提供参考依据。

    • 专论与综述
    • 吴志丰, 邱月, 任引, 蒋梧州, 杨磊

      DOI: 10.5846/stxb202101040013

      Abstract:

      城市化进程将原有自然生态系统改造为以不透水面为主的人工景观,这种变化影响了空气微生物群落的生存环境及其时空异质性。空气微生物受城市化的影响程度与其生态功能的发挥关系密切,微生物群落特征的改变会在一定程度上影响当地生态环境质量并给人群健康带来潜在威胁。城市化进程和空气微生物群落动态分属两个时空尺度差异巨大的生态过程,二者的联合分析已成为目前生态安全与环境健康领域的研究热点。本文从空气微生物的来源及其组成特征、空气微生物群落的时空异质性及其影响因素以及空气微生物的生态环境效应三个方面系统梳理和总结了近年来探索城市化和空气微生物群落动态之间关系的研究,从宏观视角探讨了当前空气微生物研究的不足,并提出引入社会-经济-自然复合生态系统、景观格局与过程等相关理论和方法来分析城市化对空气微生物群落特征的影响,旨在明确城市景观格局作用下的空气微生物群落对人群健康的潜在威胁程度,为快速城市化过程中的人居环境健康改善提供参考。

    • 学术信息与动态
    • 王永衡, 李春林, 王 昊, 梁碧苗, 吕建树

      DOI: 10.5846/stxb202102110429

      Abstract:

      绿色基础设施作为自然生命支持系统,是解决快速城市化下生态问题的重要途径。目前缺乏从定量角度对绿色基础设施在生态环境领域研究内容和成果的总结和归纳,亟需梳理整体的发展脉络,追踪最新研究热点和趋势。以WOS核心合集和CNKI中采用2000—2020文献为基础,运用CiteSpace软件对发文量、地理分布、期刊共被引、作者共被引、研究热点、研究趋势等进行对比分析绿色基础设施在生态环境领域的研究现状及热点。结果表明:国内对绿色基础设施的研究起步晚,发文量少于国外。国外绿色基础设施研究逐步向多元化、体系化方向纵深发展,而国内的研究较为单一,学科交叉融合不足。国内作者较国外合作性较差,存在“单打独斗”的现象,国内外都未形成高产及高影响力的作者和团队。国外绿色基础设施研究热点及趋势在尺度和维度上不断发展,聚焦于生物多样性、人类健康福祉、气候变化等热点问题,国内研究集中于城市规划、生态系统服务等传统角度,并逐渐关注“乡村振兴”、“人居环境”等主题的中国国情下的特色研究。

    • 山水林田湖生态保护修复
    • 王文静, 逯 非, 欧阳志云

      DOI: 10.5846/stxb202103150692

      Abstract:

      构建国土空间修复与保护识别体系可以有效实现区域生态系统修复与保护,然而,当前国土空间生态修复与保护研究和规划缺乏从系统性和完整性的角度识别关键生态修复与保护区。本研究构建了系统的生态修复与保护空间识别方法,以实现区域协调发展、保障区域生态安全。基于该方法,以北京市为例,通过评估生态系统服务、生态系统质量和生态问题,构建生态修复与保护空间格局。研究结果表明:① 2000—2015年生态系统服务和质量退化区主要集中在平原区和密云水库北部,面积为760.4 km2;生态系统质量低下区主要分布在西南部山区和东北部山区,面积为4925 km2;水土流失问题区零星分布在山区,面积为130.1 km2;基于以上三者的北京生态修复建议区总面积5606 km2。② 建议北京生态保护区6391 km2,主要分布在北部山区和西南部山区,保护了79.63%的水源涵养功能,74.97%的土壤保持功能,58.79%的洪水调蓄功能和60.3%的自然栖息地。本研究构建的生态修复与保护空间识别方法体系,为北京生态修复和保护规划与生态安全格局构建提供科学依据,还可以为其他地区的生态修复与保护规划提供参考。

    • 生态管理
    • 王思, 张路路, 林伟彪, 黄秋森, 宋亦心, 叶脉

      DOI: 10.5846/stxb202104261100

      Abstract:

      基于MODIS-NDVI遥感植被指数,利用像元二分模型进行植被覆盖度提取,结合趋势分析和显著性检验等方法,对2000—2020年间广东省的植被覆盖时空变化特征进行分析,并结合土地利用变化图谱,探究土地利用类型对植被覆盖时空变化的驱动作用。结果表明:(1)2000—2020年,广东省植被覆盖度整体以0.23%/a的变化率呈波动增长趋势,但空间异质性显著,呈现出以珠三角地区为中心向外辐射递增的趋势;(2)广东省多年平均植被覆盖度介于0.7—0.76,以中高和高植被覆盖度为主,低植被覆盖区约占研究区总面积的4.37%。全省以植被改善为主(78.18%),显著和极显著退化区域占全区面积的5.84%,主要集中分布在珠三角、粤东沿海以及粤西沿海等地区;(3)研究区以耕地与林地的图谱单元互换为主要土地利用变化特征,而城乡、工矿、居民用地在耕地和林地的占用和补充过程中起了重要的作用,反映出城乡建设过程中对耕地和林地的大量占用;植被覆盖变化与土地利用变化存在响应联系,且各土地利用类型对植被覆盖度的贡献各异;向城乡、工矿、居民用地转化的图谱与植被显著和极显著退化区高度重合,说明耕地和林地向城乡、工矿、居民用地转化是造成植被覆盖退化的主要原因,其中以珠三角地区最为显著。

    • 研究论文
    • 韦宝婧, 苏杰, 胡希军, 徐凯恒, 朱满乐, 刘路云

      DOI: 10.5846/stxb202101240248

      Abstract:

      传统的生态网络或生态安全格局构建研究中,多基于最小累积阻力模型(MCR)提取最小费用路径作为生态廊道,并人工判别生态节点,这种方式缺少对生态过程中能量流、信息流等交换过程的考虑,导致生态网络在结构、功能上存在一定的缺失。本文以福建省上杭县为例,以上杭县森林公园、湿地保护区、自然保护区等为主要生态源地,从陆生动物迁移特征出发选取土地覆被类型、距道路距离、地形起伏度、坡度、距水域距离、NDVI植被指数等因素为阻力因子,利用熵权法获得权重加权叠加生成综合阻力面,运用水文分析原理Hydrology(HY)和Linkage Mapper工具箱(LM)中电路理论等方法综合识别生态廊道和生态节点,运用重力模型对生态廊道重要性进行评价并对生态廊道和生态节点划分等级。研究结果如下:(1)基于LM方法共提取187条生态廊道,生态夹点52个,生态障碍点55个,基于HY方法共提取生态廊道240条,生态节点133个;(2)LM和HY提取的生态廊道和生态节点进行叠加,共提取生态廊道197条,辐射道30条,生态节点283个;(3)运用重力模型提取关键生态廊道103条(含辐射道30条),一般生态廊道124条,同时判别关键生态节点97个,一般生态节点186个,关键生态廊道和关键生态节点主要集中在高阻力和较高阻力值集中的区域,关键生态节点多分布在生态源地周围;(4)对关键生态廊道、关键生态节点缓冲区所在区域土地覆被类型构成进行分析,森林、耕地和草地等土地覆被类型占比具有绝对优势,并从生态连通性和生境质量角度针对各土地覆被类型提出了优化及生态建设策略。研究结果可为区域生态网络安全格局构建、国体空间规划与生态系统修复等研究提供参考,同时也为生物多样性保护与生态文明建设提供科学依据。

    • 聂宇, 杨彦敏、王一航, 刘志锋, 何春阳, 陈歆

      DOI: 10.5846/stxb202102100423

      Abstract:

      拉萨市城关区建设用地紧邻拉鲁湿地国家级自然保护区,导致城市发展与自然生境保护间的矛盾十分突出。全面揭示该地区城市扩展过程对自然生境质量的影响对于优化城市景观格局、保护生物多样性具有重要意义。为此,本研究定量评价了该地区1968-2019年城市扩展过程对自然生境质量的综合影响。首先,基于锁眼卫星遥感数据、Landsat系列遥感影像和Google Earth遥感数据获取了该地区土地利用/覆盖变化信息。然后,结合空间叠加和模型模拟量化了城市扩展过程对自然生境质量的影响。结果表明,拉萨市城关区近50年城市扩展过程不断加快,城镇建设用地面积从9.82 km2增加到67.71 km2,增加了近6倍。城市扩展过程导致自然生境质量加速下降,近50年下降了8.14%。自然生境质量同时受到城市扩展过程的直接影响和间接影响。在各类自然生境中,林地和湿地的生境质量下降尤为明显,分别下降了80.20%和41.03%。其中,林地主要被城镇建设用地直接占用,湿地则主要受城市扩展过程的间接影响。因此,需要同时关注城市扩展过程对自然生境的直接占用和间接影响,采取有效措施协调城市建设与生物多样性保护,促进区域可持续发展。

    • 罗文霞, 钟康正, 周晓娟, 吕晨阳, 谢跟踪, 邱彭华, 张金萍

      DOI: 10.5846/stxb202012313342

      Abstract:

      基于GIS和RS技术,在最小累积阻力模型(MCR)基础上引入不同源地等级的相对阻力因子构建城市扩展生态阻力面模型(UEER),并结合水文分析模型(Hydrology)利用多时相的研究方法对海口市江东新区五个时期(1988年、2001年、2009年、2017年和2019年)的建设用地扩展格局进行动态模拟分析,从生态安全的视角探讨海口市江东新区海岸带城市扩展与生态格局演变趋势。研究结果表明:(1)2018年前研究区重点建设区表现出“摊大饼”式蔓延格局,但在研究时域内重点建设区的面积从49.48 km2增加到61.57km2,建设用地总体上是逐渐集聚的,表现出以重要交通枢纽、现有居民区和商业区为中心向外扩展的趋势。(2)城市扩展是沿着建设用地适宜扩展路径进行的,因受制于生态隔离带并不与相邻建设用地直接相连,由“适宜扩展路径”引导建设用地优化开发,避免建设用地盲目的向外扩展。另外,生态隔离带有逐渐向建设用地渗入,打破了建设用地适宜性区域集中连片的扩展态势。(3)东寨港自然保护区的存在,使得江东新区东海岸以东寨港红树林自然保护区为中心形成的片状区域是生态安全核心区域,虽在相关政策的支持下,研究区的生态风险在一定程度上有所减小,但仍应予以重视及保护。(4)结合研究区实际发展情况,研究区建设用地扩展现象受政策因素影响较大,现有建设用地在禁止建设区和生态恢复区内面积占研究区总建设面积的比重由0.30%增长到15.65%,说明海岸带及其附近的建设用地虽有向生态用地演变的趋势,整体上也逐渐规范化,但生态格局依旧需要优化。

    • 刘伟宁, 石垚, 张晨牧, 刘朗明, 李会泉, 庄才备, 孙天友, 胡应燕, 曹春, 李强

      DOI: 10.5846/stxb202103140683

      Abstract:

      我国铜铅锌有色冶炼固废种类多、存量大,富含多种环境毒害元素如镉铬汞砷等,而目前固废末端处置方式单一,对其所含的大量铜铅锌银镍等有价金属组分也未能有效分离,固废污染防控与高效资源化利用问题突出,已成为制约产业绿色可持续发展的关键因素。本研究以长江经济带典型铜铅锌综合冶炼基地为例,设置直接处理(情景一)、内部循环(情景二)和协同利用(情景三)三种锌冶炼固废处置情景模式,结合物质投入产出法、层次分析法与熵值法,构建资源能耗、环境风险、物质循环与经济效益的多维生态效率指标核算方法体系,对三种情景模式开展生态效率综合评估分析。结果表明,情景三因加强了锌冶炼固废在铜、铅冶炼系统间的协同转化,其生态效率综合评价指数最高,为0.2246,较情景一和情景二分别高出313.6%和25.5%;从资源能耗角度来看,情景二单位产品能耗最高,达0.3086;而从物质循环和经济效益角度来看,情景三固废综合利用率最高,达97.6%,铜铅锌三种有价金属回收率达97.2%,利润总额达48131.3万元;但在环境风险方面,尽管情景三固废中重金属污染排放减少1470.4 t/a,但废气中铅砷镉汞等重金属污染排放却比情景一增加了3倍以上,达1.59 t/a。综上所述,情景三在固废二次资源综合利用和经济效益方面优势显著,因此,加强铜-铅-锌产业链间固废的协同利用,不仅可大幅减少固废冗余量,提高有价金属资源的回收效率,增加经济效益,还能有效降低水、土环境污染风险,但大气中重金属污染排放问题仍亟需关注。

    • 山水林田湖草生命共同体生态系统保护修复技术与模式研究 专刊
    • 刘 鹏, 毕江涛, 李文兵, 惠治兵, 肖国举, 孙 权, 王 静

      DOI: 10.5846/stxb202012103153

      Abstract:

      改良修复盐碱地对保障粮食安全和守护耕地红线具有重要意义,种植水稻配施生物有机肥是修复改良盐碱地的一项有效措施。基于生物有机肥肥料效应,测定水稻灌浆期农艺性状,开展叶片转录组测序,通过Gene Ontology (GO)和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)数据库分析差异基因的生物学功能和代谢通路,以期揭示生物有机肥对盐碱地水稻的潜在促生机制。试验共设置4个处理,生物有机肥+化肥(T1)、生物有机肥灭活+化肥(T2)、化肥(T3)和空白对照(T4),结果表明,施用生物有机肥能够显著提高水稻叶面积和叶绿素、植株分蘖数和干物质量(P<0.05);T2vsT1、T3vsT1、T4vsT1、T4vsT3差异基因数量分别为6593、4796、6976和1866条,生物有机肥配施化肥引起差异基因表达数量最高,其次为灭活生物有机肥,单施化肥最小;GO分析显示,生物有机肥主要影响水稻叶片肽和酰胺的生物合成与代谢、翻译过程、细胞器及细胞器膜等,化肥对水稻叶片生物学过程影响的差异基因无显著富集(P>0.05);KEGG分析表明,施用生物有机肥差异显著基因主要富集在核糖体和能量代谢相关途径,核糖体相关基因差异表达较多,可能存在水稻响应生物有机肥的重要调节基因,能量代谢途径涉及光合作用和光合作用-天线蛋白,光合作用-天线蛋白代谢通路相关基因显著上调,T4vsT1光合作用及光合作用-天线蛋白上调基因数量大于T3vsT1,T3vsT1大于T4vsT3,表明施用生物有机肥能够提高叶片捕光能力,增强光合作用,并且生物有机肥配施化肥效果优于单施生物有机肥或化肥,T2vsT1、T3vsT1、T4vsT1处理比较表明植物激素信号传导中类胡萝卜素合成基因上调,水稻抗逆性增强,植物-病原体相互作用代谢通路基因在T3vsT1和T4vsT1中上调数量大于下调数量,表明生物有机肥及生物有机肥配施化肥对提高水稻抗病性具有一定的促进作用;耐盐基因转录因子分析显示,微生物引起水稻叶片响应盐胁迫的转录因子有111条,生物有机肥93条,生物有机肥配施化肥97条,化肥40条,表明施用生物有机肥能有效促进植物响应盐胁迫基因表达,增强水稻耐盐性。因此,盐碱地施用生物有机肥能够显著影响水稻核糖体和光合作用基因上调表达,抗逆基因上调趋势明显,这对揭示生物有机肥促进盐碱地水稻生长潜在机制具有一定的理论价值。

    • 雄安新区生态安全格局构建与保障
    • 刘礼群, 江坤, 胡智, 冯徽徽

      DOI: 10.5846/stxb202101080080

      Abstract:

      雄安新区国土空间开发导致土地利用产生显著变化,从而对区域生态系统产生重要影响。本文基于2014—2020年多期遥感影像,系统分析了雄安新区土地利用动态变化过程,进而定量估算了国土空间开发对区域生态系统服务价值的影响。最后,根据新区发展规划对新区未来(2035年和2050年)土地利用格局以及生态系统服务价值变化进行了预测和展望。结果表明:(1)2014—2020年,新区土地利用变化过程主要体现在建设用地(+79.85 km2)、林地(+72.59 km2)与水域(+54.01 km2)的持续增加,耕地(-208.76 km2)明显减少,新增建设用地与林地主要来自耕地转化,水域的增加主要来自白洋淀周边耕地的退化;(2)新区生态系统服务功能整体呈增强趋势,总生态系统服务价值(Ecosystem Service Values,ESV)增长4.51亿元,增幅最大的为美学景观(39.41%)、水文调节(32.77%)和原材料生产(25.78%)功能,但食物生产服务功能价值下降明显(-10.78%);(3)ESV时空变化与土地利用呈现显著相关性,增加部分主要来自白洋淀区域建设用地向水域和耕地转变而产生的价值增益,减少部分主要为白洋淀区域以外建设用地快速扩张所导致的水文调节与废物处理功能退化;(4)基于发展规划的预测结果表明,2035年和2050年新区土地利用状况表现为北部建设用地的扩张,林地全区范围的扩散,白洋淀水域面积的增长,进而带动ESV总值的大幅增加(63.91亿元和68.31亿元),新区生态系统质量进一步持续提升。研究结果对于准确把握土地利用变化过程中的生态系统服务价值动态特征具有重要意义,可为面向生态可持续发展的雄安新区国土空间规划提供科学的辅助依据。

    • 生态系统服务专题
    • 廖雨辰, 史雪威, 刘俊雁, 廖建, 谢 雨, 朱忠福, 吴 彦, Anđelka Plenković-Moraj

      DOI: 10.5846/stxb202102270547

      Abstract:

      九寨沟县为“中国旅游强县”,区域社会经济发展与九寨沟自然保护区生态系统服务价值联系紧密。2017年,九寨沟保护区发生7.0级地震,当地生态环境和社会经济发展遭受极大创伤。基于此,本文分别以2016、2018年为地震前后基准年,从供给服务、调节与维持服务、文化服务3个方面选取7项指标,构建九寨沟自然保护区生态系统服务价值评价体系,探明地震前后生态系统服务价值变化。研究表明:(1)地震前后九寨沟保护区生态系统服务总价值分别为1.96×1010元/a、1.52×1010元/a,单位面积价值量达3.05×1051元 hm-2 a-1、2.36×105元 hm-2 a-1,总降幅达22.68%。(2)地震前后三类服务价值均有所下降但价值占比序列未改变,依次为供给服务、调节与维护服务和文化服务,降幅分别为-24.61%、-12.25%和-86.02%。(3)地震前,7项服务指标的经济价值按其大小排序依次为:木材供给>水源涵养>保育土壤>森林游憩>固碳释氧>大熊猫存在>科研教育,前三项服务价值累计占比达92.80%。地震后,价值排序变化为:木材供给>水源涵养>保育土壤>固碳释氧>大熊猫存在>科研教育>森林游憩,前三项服务价值累计占比达96.93%。(4)三类服务中文化服务受地震影响较大,总价值占比由4.54%下降至0.82%,7项服务中仅科研教育和保育土壤价值有所增加,其余5项服务均不同程度下降,降幅依次为森林游憩、固碳释氧、木材供给、大熊猫存在和水源涵养。由于景区关闭,以旅游收入测算的森林游憩价值变化最大,其价值降幅达97.74%,说明地质灾害导致旅游收入呈断崖式下降,短期内对当地社会经济发展具较大影响。

    • 研究论文
    • 廖佩琳, 高全洲, 杨茜茜, 李琦, 孙渝雯

      DOI: 10.5846/stxb202012103156

      Abstract:

      为了解酸沉降背景下湿热流域源区不同径流的水化学组成特征,选取鼎湖山林区溪流水、土壤水、地下水作为研究对象,在2019—2020年以季节为周期对水化学组成进行了观测分析。结果表明:鼎湖山林区溪流水、土壤水和地下水pH值和酸中和容量(ANC)较低,分别介于3.45—6.77和-545.51—302.09 ?mol H+/L之间,水体均呈弱酸性。林区土壤、植被和扬尘颗粒缓冲酸沉降物质的能力较低,对减缓水体酸化的作用较小。不同径流水体化学组成含量存在差异。土壤水K+、Ca2+、NO3-和SO42-浓度显著高于地下水和溪流水,地下水和溪流水之间除NO3-浓度存在显著性差异外,其余3个指标浓度没有显著性差异;地下水Na+、Mg2+、Cl-、DSi浓度显著高于土壤水和溪流水,土壤水和溪流水之间除Cl-浓度没有显著性差异外,其余3个指标浓度存在显著性差异;这与土壤硝化、吸附、矿物化学风化等作用有关。溪流水水化学组成类型为NO3-?SO42--Ca2+?Mg2+型,土壤水和地下水水化学组成类型为NO3--Ca2+?Mg2+型。溪流水阳离子主要来源于硅酸盐矿物化学风化和大气沉降,二者的贡献分别为85.76%和14.24%。溪流水SO42 -含量与雨水相差不大,NO3-含量远高于雨水,说明林区森林生态系统淋出了较多的硝态氮。研究成果可以为酸沉降对流域源区径流水化学组成的影响研究提供基础资料,同时为鼎湖山林区的管理提供参考依据。

    • 李 桢, 胡聃, 赵艳华

      DOI: 10.5846/stxb202104130953

      Abstract:

      建筑对城市能量分配和微气候起着重要作用,探讨建筑三维空间形态与地气能量/微气候关系对气候适应性城市建设具有重大意义。基于ENVI-met的多情景模拟结果和增强回归树量化了建筑三维分形维数和三维形状指数对地气能量指标(净辐射、土壤热通量、建筑储热、感热通量和潜热通量)、空气温度和空气相对湿度的影响。研究结果表明,建筑三维分形维数、三维形状指数与地气能量动态、空气温度和空气相对湿度存在非线性关系。白天,当三维分形维数高于2.4,或三维形状指数低于2.0时,随着三维分形维数或三维形状指数的增加,三维分形维数和三维形状指数与净辐射、土壤热通量、建筑储热、感热通量、潜热通量和空气温度呈现统计负相关。夜间,当三维分形维数高于2.4,三维分形维数与感热通量和空气温度呈现负相关;与土壤热通量和潜热通量呈现正相关。夜间,当三维形状指数小于2.0时,三维形状指数与空气温度、空气相对湿度呈现负相关。当三维形状指数在2.0—2.5时,三维形状指数与感热通量、潜热通量呈现负相关;当三维形状指数高于2.5时,三维形状指数与感热通量、潜热通量不存在统计关系。白天,建筑三维分形维数的增加,净辐射、土壤热通量、建筑储热、感热通量、潜热通量和空气温度分别下降1.0 W/m2,7.0 W/m2,15.0 W/m2,20.0 W/m2,10.0 W/m2,0.2℃。三维形状指数的增加,净辐射、土壤热通量、建筑储热、感热通量、潜热通量和空气温度分别下降0.5 W/m2,3.0 W/m2,10.0 W/m2,10.0 W/m2,10.0 W/m2,0.05℃。

    • 城市化的生态环境效应与生态安全
    • 李耀华, 玉米提.哈力克, 木尼拉.阿不都木太力甫, 陈 晖, 阿丽亚.拜都热拉

      DOI: 10.5846/stxb202103080635

      Abstract:

      园林植物叶面微结构会影响其截留大气颗粒物的能力。本文选取乌鲁木齐市主干道10种常见落叶阔叶树种,采用水洗滤膜法测定不同树种单位叶面积对空气总悬浮颗粒物(TSP)、大颗粒物(PM>10)、粗颗粒物(PM3-10)和细颗粒物(PM1-3)的滞纳量,探究不同粒级颗粒物含量及其占总颗粒物含量的百分比;用高倍电子显微镜观察叶表面微形态特征(绒毛长度、气孔半径、凹槽宽度等),分析叶表面在微观结构下各形态特征与其不同粒级颗粒物吸附能力间的相关性。结果表明:10个树种单位叶面积颗粒物滞纳量表现出较大差异,其中榆树总颗粒物滞纳量最高(53.38±0.71)μg,是红瑞木总颗粒物滞纳量(4.90±0.64)ug的10倍;PM>10颗粒物平均含量占TSP约80%。榆树的PM3-10、PM1-3滞纳量最高,达(9.14±1.08)μg和(7.75±0.05)μg,是其它树种的3—5倍。气孔数量与TSP、PM>10颗粒物含量呈显著正相关性,相关系数均为0.51(P<0.05);绒毛长度与PM1-3含量具有显著负相关关系,相关系数为-0.57(P<0.05)。试验树种滞尘主要以大颗粒物为主,且叶面微结构与大颗粒物滞尘量关系密切;叶面凹槽与TSP、PM>10、PM1-3颗粒物含量呈负相关关系,其中叶背面凹槽宽度与PM>10含量呈显著负相关-0.32(P<0.05)。通过测定10种树木叶片滞纳颗粒物含量发现,榆树、山楂等树木的叶面微结构特征具有较强的颗粒物滞纳能力,在乌鲁木齐市街道绿化工作中可作为优选物种应用。

    • 面源污染模型研究
    • 李思思, 张亮, 刘宏斌, 冯青郁, 庄艳华, 李文超, 杜耘, 杜新忠

      DOI: 10.5846/stxb202103100655

      Abstract:

      精准刻画地表径流的路径及其所携带的面源污染物随径流的输移过程是准确估算面源污染入水体量、污染关键源区辨识和高效防控的关键,在我国以小农户种植为主、景观特征复杂的地理条件下尤为重要。鉴于目前常用的面源污染模型大都起源于国外,往往对径流路径的空间差异性及污染物陆面输移过程进行概化,本文介绍了一个基于径流路径的分布式面源污染模型(STEM-NPS)及其研发与应用进展。首先阐述了该模型的研发背景、模型原理和结构,说明了STEM-NPS模型对地表径流汇流及其所携带的污染物输移过程的精细化表达方法;然后介绍了该模型在不同地理环境及尺度的应用进展,展示了其在地块尺度的面源污染关键源区辨识,关键过程和关键影响因素解析及面源污染监管决策支持等方面的功能;最后探讨了STEM-NPS模型与其他常用模型的异同,并结合生态学研究和面源污染精准防控的需求,提出模型的应用前景及进一步发展的方向。

    • 研究论文
    • 李茂萍, 缪宁, 刘世荣

      DOI: 10.5846/stxb202101120121

      Abstract:

      固氮树种对退化土壤和森林的结构与功能修复和改良具有重要价值,但是,固氮树种的混交配置、林龄变化和人工与天然起源林分对土壤修复和林下植被重建方面的生态驱动效应与影响机制的认识尚不够深入。因此,本研究在金沙江上游选择退耕地上不同混交配置模式、不同林龄旱冬瓜(Alnus nepalensis)人工林和旱冬瓜天然次生林,对比分析了土壤养分、林下植被生长、林下植被多样性和旱冬瓜材积等指标的差异,以期阐明固氮树种旱冬瓜对土壤养分状况及林下植被重建的生态驱动效应。结果表明:(1)不同旱冬瓜人工林配置模式中,旱冬瓜纯林的土壤养分综合指标显著高于旱冬瓜+云南松混交林和云南松纯林(P < 0.05);(2)不同林龄旱冬瓜人工林中土壤有机质、总氮及土壤养分综合指标呈现8a生林均显著大于5a生林(P < 0.05);(3)土壤有机质、总氮及土壤养分综合指标均为旱冬瓜天然林 > 旱冬瓜和云南松人工混交林 > 云南松天然林(P < 0.05);(4)SEM模型分析发现,旱冬瓜材积与土壤养分综合指标呈极显著的正相关关系(R = 0.473,P < 0.001);(5)在不同旱冬瓜人工配置模式和不同优势种的天然林中,灌木生长状况均与旱冬瓜材积呈显著正相关(R = 0.496,P = 0.014;R = 0.610,P = 0.002),且灌木生长状况与土壤有机质、总氮及土壤养分综合指标显著正相关(P < 0.05)。本研究揭示了固氮树种旱冬瓜作为退化土壤修复和植被重建的生态演替驱动种,显著提升了退化土壤的养分(有机质、总氮及土壤养分综合指标)并促进了林下灌木的生长,对加速金沙江上游退化土壤功能修复和林下植被重建具有积极生态驱动效应。

    • 潘玉梅, 唐赛春, 韦春强, 李象钦, 吕仕洪

      DOI: 10.5846/stxb202102240509

      Abstract:

      为筛选替代控制紫茎泽兰的本地植物及探讨提高替代控制效率的方法,通过盆栽实验并利用相对产量(RY)和竞争攻击力系数(A)衡量了3种本地植物与紫茎泽兰的竞争关系,同时评估了活性炭(AC)、杀真菌剂(FC)和二者联合(AC+FC)对它们竞争的影响。结果表明:1)紫茎泽兰与南酸枣混种时,紫茎泽兰的生物量明显高于单种(P<0.05),其RY和A分别显著大于1和0(P<0.05);紫茎泽兰分别与假地豆和狗尾草混种时,紫茎泽兰的株高和生物量均明显低于单种(P<0.05),其RY和A均分别显著小于1和0(P<0.05)。说明紫茎泽兰的竞争力强于南酸枣而弱于假地豆和狗尾草,假地豆和狗尾草可以在一定区域作为替代控制紫茎泽兰的潜在目标植物。2)紫茎泽兰与南酸枣混种时,与不添加任何物质相比,AC、FC及AC+FC处理增加了紫茎泽兰的根冠比,降低了其地上生物量比,也降低了南酸枣的生物量(P<0.05);紫茎泽兰与假地豆混种时,AC和AC+FC处理增加了假地豆的株高和生物量, FC处理增加了紫茎泽兰的株高(P<0.05);紫茎泽兰与狗尾草混种时,AC和AC+FC处理增加了紫茎泽兰的根冠比、降低了其地上生物量比(P<0.05),FC处理对两种植物的各生长变量均无明显影响(P>0.05)。说明在紫茎泽兰与不同植物竞争时,添加活性炭和杀真菌剂对每种植物的影响作用不同。可见,添加活性炭或杀真菌剂是否能提高本地植物替代控制紫茎泽兰的效率还需要根据具体的目标物种来确定。

    • 纪秋磊, 梁伟, 傅伯杰, 吕一河, 严建武, 张为彬, 金朝, 兰志洋

      DOI: 10.5846/stxb202011132938

      Abstract:

      黄河流域在中国社会经济发展和生态安全方面的地位十分重要,过去几十年的自然演变和人类活动对其造成了深远影响,系统科学地认识黄河流域的环境格局变化是实现黄河流域高质量发展的重要前提。基于Google Earth Engine平台和复杂网络分析方法,解译并分析了1986年至2018年黄河流域的连续年度土地利用/覆被变化(LUCC)。基于1000个独立验证点进行的评估显示解译的覆盖黄河流域33年的年度土地利用/覆被数据集的7个一级类的总体准确率为82.6%,15个二级类的总体准确率为74.7%。分析结果显示黄河流域的土地系统在整个研究期间呈现出复杂的时空变化,主要的LUCC模式包括:不变或很小的变化、伴随耕地流失的城市扩张、草地恢复、果园和梯田扩张和森林增加。基于复杂网络方法对黄河流域土地系统的分析表明,土地利用/覆被转移网络中的高覆盖草地、低植被覆盖地表和落叶常绿混交林与其他地类的转移较频繁,地类节点的中介中心性和度值较高,是黄河流域土地系统中的关键地类。另外与人类活动关系密切的果园和梯田、谷物耕地和城市及建设用地节点组成了较为活跃的网络社区结构,它们都有较高的结构多样性、接近中心性,这些地类之间的转移是土地系统中重要的地类转移类型。时间序列的转移网络分析表明黄河流域的土地系统在1993-1998年、2001-2007年、2011-2014年存在三个不稳定时期,这三个不稳定时期的出现可能分别由大量的农业土地开发、退耕还林还草工程和果园梯田的大量增加导致。对黄河流域的长时间土地利用/覆被动态的系统性分析提供了关于环境政策和社会经济活动对土地系统造成何种影响的见解,表明黄河流域正朝着实现农民生计安全,区域经济增长和生态环境保护的可持续发展的目标迈进,并为LUCC研究提供了新的数据处理方式和新的系统科学视角,有助于实现区域的高质量可持续发展和理解人与自然系统之间的相互作用关系。

    • 大江大河流域生态环境保护与修复专辑
    • 霍童, 张序, 陈伟

      DOI: 10.5846/stxb202012213238

      Abstract:

      为了及时掌握运河流域生态系统脆弱性的真实状况,以中国大运河苏州段区域为例,基于VSD模型建立生态脆弱评价指标体系,结合层次分析法—熵权法以及遥感—地理信息系统技术,以栅格为基础评价单元,运用空间叠置分析计算生态脆弱度,揭示其生态脆弱性时空分布格局及演变趋势。通过生态环境脆弱性综合评价及相关分析,其结果表明:①2008—2018十年间研究区生态脆弱度以“潜在脆弱”和“轻微脆弱”为主,合计占比从62.63%增长到68.79%,非常脆弱区与极度脆弱区占比较小,合计占比从22.45%下降到15.61%;②研究区生态恢复情况良好,根据时空演变趋势将研究区划分为生态修复区、生态持平区和生态退化区,生态修复率为37.09%,生态持平率为37.93%,生态退化率为24.89%;③对生态修复区与生态退化区进行划分,各包含四种等级区,其中生态修复区以Ⅰ级修复区为主,占比为13.31%;生态退化区以Ⅰ级和Ⅱ级退化区为主,合计占比为18.80%,Ⅳ级退化区占比仅有1.50%。

    • 生态补偿与生态效益评估
    • 贺钰蕊, 张鹏, 刘瑶瑶, 李世峰

      DOI: 10.5846/stxb202012303316

      Abstract:

      矿区村庄搬迁成为煤炭产业发展极为重要的一环,弄清“谁要搬、搬去哪”,对煤矿区的产业发展和生态建设工作尤为重要。选取位于鲁西基地巨野矿区的山东省郓城县作为研究区域,从生态状况和发展状况两角度,基于VSD模型选取表现矿区特点的12个指标构建矿区生态脆弱性评价体系,并以建设水平、经济发展水平和人居环境为准则层选取13个指标构成村庄发展潜力评价体系,结合两者构建矿区搬迁村庄识别体系。结果标明:平原矿区的生态脆弱性受塌陷及煤炭资源储量分类的影响较大,村庄发展潜力整体受交通以及与镇区、中心城区辐射的影响较大;矿区290个村庄划分为优先搬迁、暂缓搬迁、原址保留及安置点选区4个等级,每级分别有72、80、91和47个村庄,占比24.82%、27.59%、31.38%和16.21%。该体系能较细致地识别村庄间差别,为郓城县矿区村庄合理搬迁安置提供借鉴,并具有较好的适用性,为平原煤矿区村庄的搬迁理论发展提供科学有效的参考。

    • 研究论文
    • 何雅琴, 史晓洁, 陈国杰, 赖敏英, 曾纪毅, 魏凯, 邓传远

      DOI: 10.5846/stxb202101180189

      Abstract:

      植物叶功能性状能反映植物对不同环境的响应及适应策略。以福建省福州市平潭海坛岛、大练岛、大怀屿的滨柃(Eurya emarginata)为研究对象,通过测定滨柃16项叶功能性状及14项环境因子,分析了环境因子对滨柃叶功能性状的影响。结果表明:(1)滨柃叶功能性状变异系数介于2.26%~25.78%,其中叶体积(LV)变异程度最大(25.78%),叶含水量(LWC)变异程度最小(2.26%)。不同海岛滨柃大部分叶功能性状存在显著的差异性(P<0.05),说明滨柃叶片功能性状多样性丰富,其对异化环境表现出较强的适应性;(2)不同海岛的土壤因子指标间差异显著(P<0.05);(3)通过系统聚类可将30份滨柃聚为两类,海坛岛和大练岛为一类,大怀屿为一类,结果与海岛类型和地理分布相吻合;(4)冗余分析表明,滨柃的叶功能性状主要受郁闭度(CD)、土壤全钾(T-K)、土壤有效磷(A-P)、海拔(E)、速效钾(A-K)及碱解氮(A-N)等环境因子的影响。研究结果表明滨柃叶片功能性状可通过一定的性状变异和性状组合,以及与环境因子间的相互作用弥补生境的不足,较好地适应海岛恶劣环境,研究结果有助于理解滨柃对不同海岛生境的响应特征及其在海岛的生态策略,对探究滨柃的资源利用策略、揭示其对环境异质性的适应机制具有重要意义。

    • 城市化的生态环境效应与生态安全
    • 郝庆丽, 任卓菲, 刘 刚, 王立雄, 于娟, 郁泽君

      DOI: 10.5846/stxb202102220491

      Abstract:

      为应对城市生态斑块光污染、噪声污染范围快速扩张和强度增加对鸟类带来的生态风险,本文探讨了将微观鸟类风险阈值与宏观光污染、噪声污染分布数据结合进行生态风险评价的全链条研究方法,具体包括:探究微观层面光、声污染胁迫下鸟类生态风险阈值,分别获得光污染对黄雀和栗鹀寤寐节律及声污染对画眉鸟退避行为的生态风险阈值,并提出由实验室环境中获得的鸟类光污染强度风险阈值推算室外夜间混合光环境中鸟类光污染强度风险阈值的方法;同时获取宏观光、声环境分布数据,其中光环境分布数据基于Luojia 1-01和Jilin 1-7B夜光遥感影像获得,声环境分布数据通过软件模拟、实测校核、ArcGIS属性赋予等系列操作获得;结合微观鸟类风险阈值和宏观光、声环境分布数据开展生态风险评价,以典型城市生态斑块为实例分析光污染和噪声污染胁迫下鸟类生态风险分布特征;搭建生态风险评价平台并进行鸟类生态风险可视化展现。本文提出的生态风险评价方法可为城市宏观区域光、声污染生态风险的快速评价提供科学规范的研究和技术范例。

    • 研究论文
    • 郭馨, 黄成, 林晓晴, 郑欣怡, 刘强, 黄凌风

      DOI: 10.5846/stxb202103010554

      Abstract:

      海洋微型鞭毛虫 (Microbial flagellates) 是海洋原生生物中一类高度异质化的类群,物种多样性高,具有多种营养方式,在全球海洋生态系统中占据广阔的生态位,在生物地球化学循环中发挥着关键作用。然而关于其生物多样性和群落结构的认识十分有限,特别是有关环境因子与其生物地理分布关系的研究更为罕见。为了探究微型鞭毛虫群落多样性、群落结构以及影响其生物地理分布格局的环境因素,本研究将高通量测序技术与传统的显微镜观测方法相结合,全面调查了中国东海春季和秋季微型鞭毛虫的群落特征,并深入探讨了与环境因子之间的关系。结果表明:东海微型鞭毛虫的丰度平均为2.27 × 103 个/mL,表现为近岸处较高、随离岸距离的增加而下降的趋势;Shannon多样性指数呈现表层低于底层、近岸区低于陆架区的特征,反映了生物群落的稳定程度以及对环境条件的适应程度;不同类群的鞭毛虫具有各自独特的营养模式和相对固定的粒级,表现出对温度、盐度、溶解氧等环境因素的不同响应,从而使群落的物种组成和分布模式呈现明显的季节变化和生境差异。研究结果可为深入认识东海海洋微型鞭毛虫的群落结构、分布格局以及环境影响因素提供理论依据。

    • 杨俊, 耿树丰, 任嘉义, 国安东, 席建超

      DOI: 10.5846/stxb202105181297

      Abstract:

      城市化发展带来热岛效应,影响区域气候变化,地表温度可以反映地表增温程度,更能直接影响人类居住舒适度。运用Landsat8 TIRS热红外遥感数据和气象数据反演地表温度,以建筑数据、遥感影像为基础,通过GIS空间分析、决策树分类等方法划分局地气候区,从区域角度定量分析不同类型气候区地表温度分异规律。结果表明:(1) 北京、天津、石家庄密集型建筑分别占比27.54%、21.95%、25.09%,且以中低层为主,城市公园包含了主要的绿地和水体。(2) 在空间分布上,市中心地表温度高于郊区,热岛效应显著,森林、河流是主要低温区。(3) 不同气候区的地表温度存在差异,建成区总体高于自然地表;其中建筑区域内表现为LCZ3(紧密型低层)平均地表温度最高,LCZ4(稀疏型高层)地表温度最低,北京、天津、石家庄分别相差1.53℃、2.30℃、2.22℃;植被和水体能够降低地表温度,裸土和铺设路面的地表温度始终较高。因此应充分考虑建筑布局,合理利用植被和水域分布,减少热量聚集,以改善城市生态环境。

    • 城市化的生态环境效应与生态安全
    • 董菁, 左进, 吝涛, 刘君涛, 王宁

      DOI: 10.5846/stxb202012163197

      Abstract:

      屋顶绿化的降雨径流调控效益对城市水安全与可持续发展具有重要作用,尤其是在土地资源紧缺与环境问题突出的高度城市化地区,然而目前针对城市尺度进行屋顶绿化降雨径流调控效益的研究较少。以厦门岛142 km2的典型高度城市化地区为研究对象,采用ArcGIS与SCS-CN水文模型,研究了四种屋顶绿化实施场景在四种不同重现期(2、5、10、20年)降雨事件下各汇水区屋顶绿化的降雨径流调控效益,并依其空间分异特征制定差异化生态建设策略。结果显示,1)平均地表径流减少率随城市屋顶绿化量的增加而从0.91%增加至4.51%,随降雨强度的增加而从2.86%下降到2.01%。屋顶绿化对南部城市核心区中山路商圈汇水区的地表径流削减作用最为显著,在2年重现期降雨事件和100%屋顶绿化实施场景下地表径流减少了8.84%。2)厦门岛易积水区域主要分布在高崎机场、西北部港口、筼筜湖、五缘湾和环岛路;在四种屋顶绿化实施场景下,平均积水深度降低1.68、4.68、6.45、14.43 cm,平均积水面积减少6.11、16.89、23.29、52.06 hm2,而随着降雨强度的增加,积水面积减少率幅度降低,屋顶绿化对中低强度降雨的积水缓解效果显著。本研究表明,未来厦门岛大规模屋顶绿化的实施具有显著的降雨径流调控效益,可以有效应对高度城市化地区的的水安全问题。此外,屋顶绿化降雨径流调控效益的空间分异特征分析,可以为城市生态化治理提供科学指引。

    • 研究论文
    • 崔旺来, 蔡莉, 奚恒辉, 杨帆, 陈梦圆

      DOI: 10.5846/stxb202104150978

      Abstract:

      土地利用/覆盖变化(LUCC)在生态系统问题中起着决定性的作用。中国改革开放四十多年来,土地资源得到了最大限度的开发利用,经济社会取得了巨大的发展,但也面临着严重的生态安全问题。人类活动导致土地利用的迅速变化已经威胁到生态安全(ES),通过预测土地利用的变化并模拟ES模式,将LUCC和生态安全评价结合起来对区域生态环境评价和保护具有重要作用。以浙江大湾区为研究区域,采用CA-Markov模型预测土地利用/覆盖变化,模拟2030年3种不同情景下的生态安全格局。基于压力-状态-响应(PSR)模型,对2005年、2010年、2015年和2018年浙江大湾区的生态安全进行了评估,处于一般安全等级及以上面积占比从58.83%先提高至60.02%,后下降至59.42%。同时,通过改变不同土地利用/覆盖变化的转移概率矩阵,设置了惯性发展、过度扩张和生态保护3种情景,结果显示3种情景下生态安全处于一般安全等级及以上面积占比分别为58.61%、57.60%和58.46%。浙江大湾区生态安全的空间分布格局与人口密度、GDP等社会经济数据的空间分布格局相反,平原地区耕地利用率高、生态安全等级较低,多丘陵地区生态资源开发程度低、生态安全等级较高,表明城市化程度高的地区生态安全等级相对较低,生态良好的地区具有较高的生态安全等级。

    • 土壤生态专栏
    • 姜霓雯, 童根平, 叶正钱, 程樟峰, 吕永强, 傅伟军

      DOI: 10.5846/stxb202103310832

      Abstract:

      摘要:为了探究清凉峰自然保护区内华南野生梅花鹿主要栖息地千顷塘的土壤肥力指标的空间变异规律及其相关影响因子,采用经典统计法和地统计法对千顷塘土壤的酸碱性(pH)、有机质(OM)、全磷(TP)、全氮(TN)、全钾(TK)含量进行系统分析。结果显示:千顷塘保护区土壤整体呈酸性,区域内有机质、全磷、全氮、全钾含量均值分别为72.44 g/kg、0.45 g/kg、1.91 g/kg、23.16 g/kg,所有指标均呈现中等程度变异。半方差分析结果表明,指数模型为pH、全磷、全氮、全钾的最佳拟合模型,球状模型为有机质最佳拟合模型,pH、全磷、全钾空间自相关强烈,显示其空间变异主要受结构性因素影响,有机质和全氮空间自相关程度中等,说明随机因素存在一定影响。所有指标的空间分布较为连贯,条带状分布特征显著;相关性分析显示,土壤有机质、全磷、全氮、全钾与海拔、容重和植被类型呈显著相关性;回归分析表明,容重对各类元素的方差解释最大,是影响千顷塘土壤肥力因子空间异质性的主控因素。本研究可为南方丘陵地区人为扰动较小的林地土壤肥力特征及影响因子解译提供重要科学意义。

    • 研究论文
    • 李春越, 苗雨, 薛英龙, 张蓓蓓, 王 益, 党廷辉

      DOI: 10.5846/stxb202003050411

      Abstract:

      探讨长期不同施肥制度对农田土壤、植物生态系统的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量比的影响,可为揭示该系统能量平衡和养分循环,实现农业生态系统元素平衡及可持续发展提供参考意义。本研究以位于黄土高原半干旱地区的长武国家黄土高原农业生态实验站长期施肥试验为研究对象,选取不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)、施氮磷肥(NP)、单施有机肥(M)、氮肥配施有机肥(NM);磷肥配施有机肥(PM)、氮磷肥配施有机肥(NPM)8个处理,分析了黄土旱塬典型农田土壤-微生物-植物生态系统中C、N、P含量及其生态化学计量变化规律。研究结果表明:1)长期单施有机肥和化肥配施有机肥处理可显著提高土壤和有机质C、N、P含量。2)氮、磷肥的输入显著降低了土壤和小麦C:N、N:P,施 P显著降低了有机态C:P和小麦C:P;有机肥配施对微生物生物量和小麦C:N:P的影响更为明显。3)长期有机肥配施条件下土壤养分和小麦化学计量比存在较强的相关关系。微生物生物量碳与有机C、N、P呈显著正相关,土壤微生物生物量氮与土壤N、P总量呈显著正相关,微生物生物量磷与土壤C、N、P总量含量呈显著负相关;植株碳含量与微生物生物量氮呈显著正相关,植物磷含量与土壤有机磷呈显著正相关。黄土区农田生态系统土壤TC:TP与TC:TN,TN:TP呈正相关,土壤TN:TP与有机碳和有机磷比呈正相关,植物植株C:N与BC:BP、BN:BP呈正相关。长期施肥明显改变了土壤和植物C、N、P含量及化学计量比。氮肥配施有机肥可明显提高微生物对土壤碳素的转化分解,导致有机质和微生物量的化学计量比发生变化,进而提高作物对土壤碳素的固定能力,增强植株对外源养分的输入.

    • 区域生态学学术研讨会专题
    • 仲原, 王春梅, 庞国伟, 杨勤科, 郭紫甜, 刘欣, 苏建华

      DOI: 10.5846/stxb202103150690

      Abstract:

      浅沟侵蚀是黄土高原重要的侵蚀类型之一,在区域尺度回答浅沟空间分布特征是浅沟治理的关键。基于系统抽样方法在黄土高原选取137个调查单元,综合运用亚米级影像目视解译方法和GNSS RTK野外高精度实测,并通过GIS空间分析方法,获取浅沟(特指瓦背状地形底部,下同)长度、密度、临界坡长、所在坡面土地利用等信息,阐明了目前黄土高原浅沟空间分布,分析了仍分布在耕地上的浅沟空间格局。结果表明:(1)基于亚米级影像目视解译的浅沟调查方法与野外实测方法得到的浅沟长度无显著性差异,前者可以用于区域尺度浅沟的快速调查;(2)黄土高原33.6%的调查单元存在浅沟,平均浅沟密度为3.41 km/km2,最大为21.92 km/km2,平均沟数密度约为65条/km2;平均沟长63.31 m;发生浅沟的坡面临界坡长主要为40—60 m,平均为56.20 m;延安市西北部吴起、志丹、榆林市靖边一带浅沟密度最大;在不同治理分区内,黄土丘陵沟壑区平均浅沟密度最大,为5.32 km/km2,浅沟侵蚀强度极强烈;黄土高塬沟壑区平均浅沟密度为2.07 km/km2,浅沟侵蚀强度为中度。(3)目前38.3%的浅沟分布在耕地,35.3%分布在草地,22.8%分布在林地。退耕还林(草)工程后,仍位于耕地坡面上的浅沟值得重点关注,在北洛河中上游陕西延安市中部与西北部,甘肃定西市、白银市会宁县交界处,无定河下游黄河两岸陕西绥德县、山西吕梁市一带耕地浅沟问题仍较突出。本研究可为目前形势下黄土高原浅沟进一步治理策略提供科学支撑。

    • 研究论文
    • 赵阳, 曹家豪, 齐瑞, 李波

      DOI: 10.5846/stxb202102070395

      Abstract:

      摘要:基于群落调查数据,以样地代表多种资源的综合状态,物种重要值作为生态位的计测指标,利用Levins和Shannon生态位宽度,Schoener生态位相似和Pianka生态位重叠对洮河自然保护区大峪沟林区的紫果云杉群落木本植物种群生态位进行定量研究。结果表明:紫果云杉群落乔木层共有树种8种,隶属于4科6属,紫果云杉占绝对优势,岷江冷杉为次优势种;灌木层共有植物50种,隶属于16科25属,忍冬科的蓝靛果、葱皮忍冬和唐古特忍冬等以及蔷薇科的峨眉蔷薇和银露梅等构成了灌木层的主体,紫果云杉幼苗优势不明显,但生态位宽度最大。本研究表明,生态位宽度受物种生态特性及其分布和生境共同影响,重要值大的物种生态位宽度一般较大,生态位宽度大的物种之间生态位相似性和重叠性一般较大,并与其它物种重叠的概率高、重叠程度大,生态位宽度小的物种集中出现时也会出现较大的生态位重叠,同科或同属的物种间常有较大生态位相似和重叠。生态位宽度反映着种群的扩散潜力,生态位相似反映着群落的稳定性,生态位重叠反映着物种间存在或潜在的竞争程度。紫果云杉在乔、灌木层均有最大的生态位宽度,生态适应性最强,群落结构稳定,具有进一步扩散的可能。

    • 张玉林, 陆永兴, 尹本丰, 李永刚, 周晓兵, 张元明

      DOI: 10.5846/stxb202102170450

      Abstract:

      土壤酶参与土壤系统的养分循环过程,是联系植物和土壤养分的关键纽带。土壤酶活性对降水格局变化响应敏感,这种响应对于缺水且养分贫瘠的荒漠生态系统显得尤为重要。然而,早春积雪完全融化后首次降雨时间及降雨量如何影响土壤养分及土壤酶活性还鲜见相关报道。本研究以新疆古尔班通古特沙漠为研究区,在早春积雪完全融化后,设置3个首次降雨时间(积雪完全融化后第10 d、20 d和30 d)和3个降雨梯度(5 mm、10 mm和15 mm),于植物生长旺季采集土壤样品,研究土壤养分含量和土壤酶活性的响应特征。结果表明:积雪完全融化后不同首次降雨时间下5mm降雨处理以及积雪完全融化后第30 d下各降雨量处理对土壤养分和酶活性影响不显著。积雪完全融化后第10 d,随降雨量增加,土壤全碳呈显著先下降后增加趋势,全钾呈显著增加趋势,而土壤微生物量碳呈显著降低趋势;积雪完全融化后第20 d,随降雨量增加,速效氮、土壤蔗糖酶活性、土壤微生物量碳氮呈先下降后增加趋势,土壤全碳和多酚氧化酶活性显著下降,土壤全钾和碱性磷酸酶活性显著增加。模拟10 mm降雨,随首次降雨时间推迟,土壤全氮、速效氮、速效磷、土壤蔗糖酶活性和土壤微生物量碳呈增加趋势;模拟15 mm降雨,随首次降雨时间推迟,土壤全磷、土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶活性和土壤微生物量碳氮呈先增加后下降趋势,而土壤多酚氧化酶和过氧化物酶活性显著增加。积雪完全融化后第10 d和20 d后,15 mm处理下对土壤大部分指标促进效应最大。研究表明,早春积雪完全融化后,延迟首次降雨时间,添加大降雨量(15 mm)显著提高土壤微生物活性及不同养分之间的转化,能够补偿一段时间的干旱对养分转化的抑制效应,从而提高早春短命植物生长期土壤养分供给能力。

    • 重点脆弱生态区生态恢复
    • 张晋磊, 袁琳, 曹浩冰, 李阳, 赵志远, 王宪业, 张利权

      DOI: 10.5846/stxb202010232706

      Abstract:

      盐沼是分布在海陆过渡区域,以大型草本植物为优势种的潮间带生态系统。在潮间带生态系统中,盐沼植物的种子和实生苗在潮流作用下的漂浮起动是盐沼植物自然扩散的重要前提,决定了盐沼植物能否实现有效扩散和长距离传播。然而,目前缺乏有关盐沼植物繁殖体在复杂潮滩环境下漂浮起动扩散过程的定量研究。本研究以长江口典型盐沼先锋物种海三棱藨草(Scirpus mariqueter)为研究对象,应用U-GEMS微观侵蚀系统,测定了在不同沉积物底质条件下,海三棱藨草种子及不同萌发阶段实生苗漂浮起动时的临界剪切应力,定量分析不同萌发阶段和沉积物底质对海三棱藨草种子和实生苗漂浮起动的影响。研究结果表明:(1)不同种子萌发阶段和沉积物底质对海三棱藨草种子和实生苗漂浮起动的临界剪切应力均有极显著影响(P<0.01);(2)随着萌发阶段的进展,海三棱藨草实生苗漂浮起动所需的临界剪切应力逐渐减小,因而随潮流漂浮起动进而扩散的机会也相应增大;(3)相比于淤泥质潮滩底质,海三棱藨草种子和实生苗在粉砂质潮滩更易于漂浮起动。研究结果丰富了盐沼植物在潮间带自然扩散过程和机理的研究,也为今后长江口及其他区域开展高效、低成本、以种子为修复材料的大规模盐沼修复提供了科学依据,具有重要的理论意义和实践应用前景。

    • 专论与综述
    • 应凌霄, 孔令桥, 肖燚, 欧阳志云

      DOI: 10.5846/stxb202104171002

      Abstract:

      生态安全是国家安全的重要支撑与组成部分,具有不受生态退化问题影响、且生态系统服务能有效支撑经济社会发展和保障人类福祉的意义。但长期以来,不同学者和决策者对生态安全概念内涵的理解有所差异,生态安全评价关注点和方法体系也不统一且存在局限,不利于相关研究与实践活动的科学开展。鉴于此,通过梳理生态安全概念内涵及其发展脉络,提出以生态系统之整体系统特征为核心基础、并紧密联系人类福祉的生态安全,明确其具有生态系统物质基础层面与人类社会发展层面两方面的涵义。在此基础上,本文总结了当前生态安全评价的案例研究。相关评价研究中普遍使用“压力-状态-响应”或者类似气候-生态环境-社会经济维度的指标体系及赋权加和的综合方法,这样的基于不同要素的评价,没能突出关系到生态安全的关键系统性特征,没有反映生态安全的动态性,同时也偏离了不同维度特征的实际意义。因此,本文阐述了以体现生态安全核心内涵的生态退化问题与生态系统服务为关注对象、构建具有相对性和动态性的指标体系、选择恰当的指标综合方法以进行生态安全评价的策略。根据此评价方法提出一些具体的研究展望,包括合理构建与发展生态安全评价的指标体系及综合方法,深入探讨生态系统与人类福祉层面生态安全的联系,重点关注典型生态脆弱区的生态安全及其评价研究,以及科学开展气候变化情景下的生态安全相关预测等方面,以期为区域生态安全评价、生态文明建设与国家安全的研究与实践提供参考。

    • 研究论文
    • 杨帆, 袁隆湖, 黎一夫, 何丹丹, 刘旭冉, 王冬波

      DOI: 10.5846/stxb202008112087

      Abstract:

      为全面了解湖南省主要水系底泥中重金属含量及其潜在生态风险,在湖南省内的湘、资、沅、澧以及洞庭湖5个主要水系共采集了75个位点的底泥样品,分析了重金属元素含量和来源分布特征,并采用地累积指数法、内梅罗指数法和潜在生态风险指数法对其污染程度和潜在生态风险进行评价。结果表明,As、Cd、Cr、Cu、Mn、Pb和Zn的平均含量分别为32.87、7.59、78.09、70.69、1182.60、85.64 mg/kg和482.44 mg/kg。湘江和洞庭湖的污染相对严重,底泥中重金属含量明显高于资江、沅江和澧水;相关性分析表明多种重金属具有相同污染来源;地累积指数评价结果显示,湖南省主要水系底泥中Cd为重污染水平,Zn为中度污染,Cu、Mn和Pb均为轻度污染,而As和Cr污染程度为清洁;内梅罗指数法评价结果表明,除Cr为轻度污染外,湖南省主要水系底泥中其他6种重金属污染均为重污染级别;潜在生态风险评价结果显示,湖南省总体潜在生态风险属于中等级别,各水系潜在生态风险大小顺序为洞庭湖>资江>湘江>澧水>沅江,重金属Cd的潜在生态风险级别为很强,其他重金属元素都属于轻微级别。

    • 喀斯特槽谷区生态退化与修复
    • 颜哲豪, 谌芸, 刘枭宏, 何丙辉, 唐菡, 强娇娇

      DOI: 10.5846/stxb202010292774

      Abstract:

      分析喀斯特地区不同地埂篱根系的形态和力学特性,量化其根-土复合体抗剪和抗冲性能的强弱,探寻该地区地埂篱根系固土抗蚀性能的评价因子,为喀斯特坡地水土流失治理中植被恢复措施的科学应用提供参考。选取重庆酉阳龙潭槽谷为研究区,分上、中、下坡分别布设拉巴豆和光叶苕子2种地埂篱,采用根系扫描仪和电子万能试验机测定其根系形态和力学参数,应变控制式直剪仪测定复合体抗剪强度,原状土冲刷水槽法测定复合体抗冲指数。结果表明:(1)抗剪复合体中,拉巴豆平均根长密度和根表面积密度分别高出光叶苕子59.32%和16.86%;抗冲复合体中,拉巴豆平均根长密度、根表面积密度和根体积密度较之光叶苕子高出30.48%、57.78%、92.98%;拉巴豆根系极限抗拉力和抗拉强度均显著高于光叶苕子。(2)2种地埂篱根系均能增强土壤的抗剪和抗冲性能,其中拉巴豆和光叶苕子复合体粘聚力较之对照土体分别增强了113.06%-124.37%和51.56%-87.12%,抗冲指数最高达到对照土体的2.81倍和2.45倍。(3)不同坡位,下坡2种植物的根长密度显著高于上、中坡;拉巴豆根系抗拉特性在下坡表现最优,光叶苕子在上坡表现更好;拉巴豆复合体粘聚力和抗冲指数均表现为下坡﹥中坡﹥上坡。(4)主成分分析显示,2种地埂篱下坡的根-土复合体抗剪和抗冲性能综合评分最高,根表面积密度、根系抗拉强度、根系木质素含量对根-土复合体抗剪和抗冲性能的贡献度最高,可作为表征复合体抗剪和抗冲性能的重要参数。

    • 研究论文
    • 文欢欢, 郑新宇, 肖清铁, 汪敦飞, 律其鑫, 韩博伦, 王玉洁, 樊荣荣, 游武, 郭尤睿, 钱鑫, 林瑞余

      DOI: 10.5846/stxb202007231938

      Abstract:

      微生物在修复重金属污染土壤中发挥重要作用。为阐明假单胞菌TCd-1降低水稻镉吸收的机理,通过加镉土培盆栽试验,在10 mg/kg镉处理下,对比研究了接种菌株对2种镉耐性不同水稻品种(特优671、百香139)镉含量、根系活力、光合作用、抗氧化酶活性及抗氧化物质含量的影响。结果表明:与10 mg/kg镉处理相比,接种假单胞菌TCd-1后水稻“特优671”和“百香139”的根、茎、叶、糙米的镉含量分别依次降低了30.4%、39.1%、40.7%、29.2%和52.2%、51.7%、18.4%、38.8%;提高了2种水稻的根系活力、光合作用,促进了水稻的生长;“特优671”、“百香139”叶片的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)活性分别提高了7.3%、138.5%,过氧化物酶(Peroxidase, POD)活性提高了82.0%、106.2%,过氧化氢酶(Catalase, CAT)活性提高了58.8%、172.7%;叶片的类黄酮含量提高了139.4%、73.6%,总酚含量提高了27.2%、23.1%;超氧阴离子含量降低了44.2%、29.0%,丙二醛(Malondialdehyde, MDA)含量降低了38.5%、28.9%。因此,接种假单胞菌TCd-1提高了水稻抗氧化能力,减轻了氧化胁迫,促进了水稻的生长。

    • 学术信息与动态
    • 王占义, 张雅楠, 刘鹏博, 王成杰

      DOI: 10.5846/stxb202105311430

      Abstract:

      2021年5月24日~28日第十一届国际根系研究大会和第九届根系发育研讨会(Rooting2021)联席会议由美国密苏里州州立大学和英国汉诺丁大学共同组织并在线举办。本次大会主题为“探索根系:发现新前沿”,参加会议的有来自世界51个国家,主要包括:美国、英国,澳大利亚、中国以及来自南美、欧洲和非洲的部分国家,共计693人参会。本届根系大会研讨领域广泛,涉及根的宏观到微观不同尺度的研究。预计未来根系领域研究热点主要集中在:根系表型研究技术的研究、根系的生态系统的服务功能、根系的逆境生理学的研究、根系与土壤交互作用、根系与微生物互作的研究以及根和根系发育等。

    • 研究论文
    • 王雪然, 万荣荣, 潘佩佩

      DOI: 10.5846/stxb202103020571

      Abstract:

      摘要:构建生态安全网络是在快速城镇化和生态环境恶化的背景下保护生物多样性的重要举措。以典型跨界的太湖流域为地理研究单元,使用多源空间数据,采用空间形态学方法(Morphological spatial pattern analysis,MSPA)和最小累积阻力模型(Minimal cumulative resistance,MCR)以及地理学统计方法建立“生态源地-活动廊道-保护网络-阻力特征-分区调控”的生态安全模式。研究结果显示:(1)太湖流域20个具有保护生物多样性功能的生态源地主要分布在浙西区和湖西区,包括大型湖体和丘陵森林等;(2)流域内重要性廊道贯穿太湖连接大型湖体和森林,一般性廊道集中分布在浙西-湖西区,将生态源地两两相连;(3)根据节点-廊道-源地网络分布,参考生态阻力和生境质量的空间性特征,构建流域“四区一带”生态安全格局并提出分区管控措施,为经济发展快速但生境脆弱的太湖流域生态体系建设与生物多样性保护提供参考。

    • 汪勇政, 李久林, 顾康康, 陆林

      DOI: 10.5846/stxb202007301988

      Abstract:

      绿色基础设施格局对于城市环境的改善、经济社会的发展、城市形象的提升等有着重要的作用。以合肥市域为研究范围,基于MSPA提取UGI要素与生态源地,使用夜间灯光数据与坡度数据校正InVEST模型中生境质量模块生成的阻力面,进而结合电路理论运用Circuitscape软件与Linkage Mapper工具模拟构建UGI网络并识别生态走廊中的关键节点,最后基于斑块、廊道、障碍点的空间特征,提出合肥市城市绿色基础设施网络格局的优化策略。结果表明:(1)合肥市UGI网络由120个生态源地斑块、4442.4km2的廊道、62处障碍点构成,生态斑块大部分面积较小且分散,生态斑块集中度南部优于北部。生态走廊在主城区以外环状蔓延分布,分别集中在市域东部、北部与南部,网络整体连接性较低。障碍点多数分布在生态源地边缘或生态走廊内,主要为建设用地与道路用地,低于平均阻力值的障碍点面积占障碍点总面积的71.1%,相对容易修复;(2)合肥市现有重要生态走廊集中分布于巢湖东北、巢湖西北、市域南部,各区域内的廊道连接自成体系,未形成整体的网络连接。依据廊道分析提出保护72条重要生态走廊,恢复11条潜在生态走廊的廊道优化策略;(3)根据障碍点分析划分了615.6km2的一级改善区、1818.3km2的二级改善区与保护区范围。研究基于MSPA——CIRCUIT的模型构建为合肥未来的城市绿色基础设施建设及其优化路径提供了重要的方法支撑,同时也为其他地区UGI网络构建与优化提供了借鉴意义。新发展理念引领下,城市绿色基础设施将在科学识别基础上,更加凸显人类福祉提升导向下的价值复合和可持续利用。

    • 西藏退化高寒生态系统恢复与重建
    • 宛倩, 王杰, 王向涛, 刘国彬, 张超

      DOI: 10.5846/stxb202012043096

      Abstract:

      研究青藏高原草地土壤粒径结构分形特征,为该地区土壤质量评价和生态恢复提供科学依据。以青藏高原四种高寒草地(放牧、围栏禁牧、围栏禁牧+补植、未干扰)为对象,采用分形理论,研究不同利用方式对高寒草地土壤颗粒组成及分形特征的影响,明确土壤粒径分形特征的影响因素。结果表明:与放牧和围栏禁牧+补植相比,围栏禁牧草地中黏粒和粉粒体积分数分别增加了60%—91.1%、43.5%—80.1%,禁牧能够促进土壤砂粒向黏粒和粉粒转变。不同草地利用方式对分形维数有显著影响,单重分形维数D值依次为放牧草地<围栏禁牧+补植草地<未干扰草地=围栏禁牧草地,多重分形维数,包括信息维数D1、信息维数/容量维数比值D1/D0和关联维数D2依次为放牧草地<围栏禁牧+补植草地<围栏禁牧草地<未干扰草地。单重分形维数D与土壤黏粒、粉粒呈极显著正相关(P<0.01);砂粒、黏粒、粉粒、有机碳和全氮是多重分形维数的限制因素。信息维数D1、信息维数/容量维数比值D1/D0与关联维数D2和土壤有机碳、全氮、全磷和硝态氮呈显著正相关。综上,多重分形维数可以作为衡量土壤质量特征的指标,青藏高原禁牧封育能够改良土壤质地。

    • 研究论文
    • 孙 俊, 王满堂, 袁景西, 程 林, 吕 敏, 陈晓萍, 钟全林, 程栋梁

      DOI: 10.5846/stxb202007131831

      Abstract:

      探究竹子化学计量特征对生长阶段和海拔的响应对于了解其生理生态特征及生长适应策略至关重要。本文对武夷山沿海拔分布的五种典型竹子叶、枝、秆的碳 (C)、氮 (N)、磷 (P)含量及化学计量内稳态指数 (H) 进行两个生长阶段的测定。结果显示不论生长阶段的变化,各器官N、P含量的变异系数均显著大于C含量,且秆的N、P含量变异系数要显著大于叶片和竹枝,但不同生长阶段并未改变秆的N:P (12:1)。毛竹4月份枝和8月份叶的N、P含量均随海拔增加而降低,而箬竹叶的N、P含量均随海拔增加而增加。海拔和生长阶段的交互作用显著提高了竹秆N含量对生长阶段变化的响应。竹叶N和秆的N、P含量在不同生长阶段具有明显的内稳性调控机制,但竹枝N、P的内稳性特征表现不明显。总而言之,这些结果一方面反映了武夷山五种竹子偏向于选择维持叶N含量的内稳态机制,另一方面调节秆N、P含量的协变来应对海拔和生长阶段变化中养分的利用策略。

    • 土壤生态专栏
    • 孙厚云, 卫晓锋, 贾凤超, 李多杰, 陈自然, 李健, 李霞

      DOI: 10.5846/stxb202102210483

      Abstract:

      土壤生源要素生态化学计量和空间分异特征对指导土地利用优化具有重要意义。以京津冀生态屏障区组成部分的承德市为研究区,采集1597件土剖面样品,运用地统计学、全局Moran"s I指数、克里金插值和冗余分析等方法对承德全域主要土壤生源要素的空间分异特征及其影响因素进行了系统分析。结果表明,承德市表层土壤生源要素全钾(STK)、有机碳(SOC)、全氮(STN)、全磷(STP)和全硫(STS)平均含量分别为21.962g/kg、18.826 g/kg、1.168 g/kg、0.587 g/kg和0.193 g/kg。垂向分布上STN、SOC和STS含量总体随深度增加而降低,STK和STP垂向分异受成土母质控制,高地质背景区STK和STP含量随深度增加逐渐升高。SOC和STN含量显著相关,空间耦合程度高,C:S与SOC含量显著正相关,C:N和C:S空间分布稳定,土壤生源要素的化学计量比主要受SOC含量控制。SOC空间自相关极显著,空间分异受结构性因素控制;STK空间自相关程度较高,分布稳定;STP空间自相关较显著,分布异质性较大;STS空间自相关相对最弱,受人为活动影响较明显。SOC和STN空间分异主要受土地利用和归一化差分植被指数(NDVI)影响,植被覆盖度较高的林地SOC和STN含量相对最高。STK、STP和STS空间分异受成土母质类型、岩石风化和工矿活动、农业生产等因素共同影响,火成岩成土母质区STK含量较高,角闪-闪长岩和片麻岩区STP含量较高,角闪-闪长岩、片麻岩和碳酸盐岩区STS含量较高。工矿活动和农业活动是土壤磷和硫矿化的重要驱动因子,土壤生源要素的生态化学计量对水土保护、水源涵养水环境保护和合理施肥具有重要指示意义。

    • 研究论文
    • 阮欧, 刘绥华, 陈芳, 罗 杰, 胡海涛

      DOI: 10.5846/stxb202010282765

      Abstract:

      生境适宜性评价是保护和管理濒危物种的重要途径。已有研究中用于物种生境适宜性评价的环境变量数据多存在分辨率低精度不高的问题,在研究小尺度物种生境适宜性时误差较大。为解决这一问题,本文根据黑颈鹤的出现点数据与光学、雷达遥感数据及地形辅助数据得出栖息地与觅食地特征,利用最大熵(MaxEnt)模型对草海越冬黑颈鹤的细尺度的生境适宜性进行评价。结果显示:(1)运用多源遥感和地形辅助数据生成的环境变量结合MaxEnt预测黑颈鹤的栖息地与觅食地效果都较为优秀,两者受使用者工作特征曲线下的面积值(AUC)值均大于0.94;(2)距耕地距离、距水域距离、水深及距建筑距离是影响黑颈鹤栖息地主要环境因子,而影响觅食地分布的主要环境因子则是距耕地距离、优势植被、距建筑物距离和水深。(3)草海自然保护区黑颈鹤栖息地与觅食地的最适宜区和次适宜区面积较小,栖息地与觅食地最、次适宜区总和分别为6.404km2与12.644 km2,占比仅为研究区的6.43%和12.69%。通过调查发现,当前自然保护区的人为干扰源主要是游客和当地的居民,潜在地威胁着黑颈鹤的栖息地和觅食地。因此,为了避免保护区黑颈鹤栖息地与觅食地的退化,提出在保护区划定指定的观鸟和拍摄地,增强游客和当地居民保护意识,禁止游客私自进入栖息地等建议,以期促进自然保护区黑颈鹤栖息地、觅食地和湿地的保护。

    • 生态系统服务专题
    • 孟庆香, 张莉坤, 位贺杰, 蔡恩香, 董孝斌

      DOI: 10.5846/stxb202102280551

      Abstract:

      生态系统服务的供需矛盾造成土地利用方式不合理,引发各种生态环境问题,制约和影响流域可持续发展和居民福祉提升,加强生态系统服务供需关系的研究具有重大意义。以具有“山地—丘陵—平原”景观的河南省伊河流域为研究区,首先利用基于土地利用的生态系统服务矩阵对生态系统服务的供给与需求进行制图,分析生态系统服务供需的时空变化;其次,结合供给动态趋势、需求动态趋势、供需比及供需比趋势比4个指标对伊河流域生态系统服务供需风险时空演变特征分析。结果表明:(1)1980-2018年伊河流域生态系统服务需求水平持续增加,供给水平持续降低,上游调节服务供给水平较强,中下游的供给服务提供水平较高,下游生态系统服务需求远大于上游。(2)栅格尺度下,1980-2018年流域生态系统服务供需高、低风险区占比分别为3.57%、96.43%,2000-2018年高风险等级面积较1980-2000年有所增加。(3)1980-2018年伊河流域7.69%的子流域高风险等级面积大于10%,7号和26号子流域风险等级相对本流域而言处于较高风险程度,2000-2018年的子流域这一比例达15.38%,且都分布于下游,整体上看,近20年各个子流域面临的生态系统服务风险略有上升。结合专家知识的生态系统服务供需评价矩阵可以快速的评估生态系统服务供需风险状况,为流域生态系统服务管理提供科学支撑。

    • 研究论文
    • 罗达, 吴正保, 史彦江, 宋锋惠

      DOI: 10.5846/stxb202102260542

      Abstract:

      研究盐胁迫下3个品种平欧杂种榛幼苗叶片解剖结构和离子代谢特征,以揭示盐胁迫响应与适应机制及不同品种的耐盐性差异。以‘达维’、‘辽榛7号’、‘玉坠’2年生压条苗为材料,在盆栽条件下经轻度、中度、重度(分别为50、100、200 mmol/L NaCl)盐胁迫处理,设对照为0,研究幼苗叶片显微解剖结构参数和Na+、K+、Cl?、Ca2+含量的变化及其在根、茎、叶中的吸收、运输和分配特征。不同品种平欧杂种榛叶片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织和海绵组织厚度随着盐胁迫程度的增强呈现出先增加后降低的特点,轻度和中度胁迫下各参数显著高于对照。中度盐胁迫显著提高了各品种叶片结构紧密度。盐胁迫导致平欧杂种榛根、茎、叶Na+和Cl?含量明显高于对照。盐胁迫下,Na+和Cl?在叶中的绝对含量明显高于茎和根,但二者的增幅以根中最大,叶中最小,表明平欧杂种榛根系首先会吸收并截留一定数量的Na+和Cl?,然后将其运输至茎和叶中。与对照相比,轻度和中度盐胁迫下根、茎对K+和Ca2+的吸收保持稳定或减少,叶对K+和Ca2+的吸收则有所增加,重度胁迫下根、茎、叶K+含量以及茎、叶中Ca2+含量显著减少。盐胁迫导致不同品种平欧杂种榛根、茎、叶K+/Na+比和Ca2+/Na+比显著降低。随着盐胁迫程度的增强,不同品种平欧杂种榛从根到叶以及从茎到叶的SK+, Na+和SCa2+, Na+均表现为先升高后降低的趋势,盐胁迫对‘辽榛7号’和‘玉坠’从根到茎的SK+, Na+影响不显著。盐胁迫下,平欧杂种榛叶片通过一系列形态结构的调整来适应盐渍化生境,在积累盐离子的同时,通过加强对K+和Ca2+的选择性吸收和运输能力来维持体内的离子平衡以及较高的K+/Na+和Ca2+/Na+比,进而维持盐胁迫下机体正常的生理代谢活动。盐胁迫下‘辽榛7号’表现出更强的形态与生理适应性,其耐盐性强于‘达维’和‘玉坠’。

    • 刘亚玲, 信忠保, 李宗善, 买尔当·克依木, 闫腾飞

      DOI: 10.5846/stxb202010272750

      Abstract:

      本研究利用树木年轮学方法测定了河北坝上地区樟子松逐年树轮宽度和胸高断面积增量,建立了樟子松树轮宽度差值年表并分析其对气候因素的响应以及生态弹性,为河北坝上地区利用樟子松开展退化杨树防护林更新建设的适宜性提供理论参考。研究结果表明,河北坝上地区樟子松树龄在28 a左右,其生长阶段可划分为快速生长期(0—10 a),生长下降期(11—20 a)和生长平稳期(21—28 a);樟子松树轮宽度在1992—2000年期间为快速增长期((4.49 1.15)mm/a),在2001—2010年期间呈现下降趋势((3.62 1.39)mm/a),而在2011—2019年期间樟子松生长呈平稳特征((2.21 0.68)mm/a),约为快速增长期增长速度的一半;樟子松BAI在1992—2000年间一直呈上升趋势((5.09 2.26)cm2/a),2001—2019年期间呈平稳特征((10.46 0.67)cm2/a),表现出稳定且持续的生长能力。樟子松差值年表与气候因素的相关性显示:樟子松径向生长主要与上一年生长季末期(9、10月)、休眠期(12月)及当年生长季(7月)平均温度和最高温度呈显著负相关,其中最高温度对其影响最显著;樟子松径向生长主要与上一年生长季末期(9月)及当年生长季(5、7月)的降水和相对湿度呈显著正相关。樟子松与多月份(上一年9月—当年10月)的帕默尔干旱指数呈显著正相关,干旱胁迫会明显抑制樟子松的径向生长。随树龄增加,樟子松应对干旱事件的抵抗力下降,而恢复力表现出增强的趋势。综上所述,河北坝上地区樟子松生长主要受上年生长季末期、休眠期和当年生长季月最高温度的限制,当年生长季降水促进樟子松的生长,同时樟子松易遭受夏季干旱胁迫。从约30 a时间尺度来看,河北坝上地区樟子松生长良好,年径向生长呈现稳定状态,尚未出现明显的衰退现象。随着该地区暖干化趋势加重以及樟子松树龄增加,对干旱事件抵抗力下降,樟子松健康生长将面临着更大的风险。

    • 生态管理
    • 梁加乐, 陈万旭, 李江风, 董孟君

      DOI: 10.5846/stxb202102100426

      Abstract:

      黄河流域快速的人口增长和城市扩张加剧了土地利用转型和生态景观破碎化,引发了诸如生态系统功能退化、生物多样性功能减弱以及生境破碎化等一系列严重问题。探明黄河流域景观破碎化时空特征及其成因对维护流域生态系统稳定和生态修复具有重要指导意义。但是以往研究缺乏对黄河流域景观破碎化时空特征及其归因分析的相关研究,难以为黄河流域生态环境治理以及景观格局优化提供科学指导。本研究基于FRAGSTATS4.2软件测度了2000—2018年黄河流域县域单元景观破碎化时空格局特征,并借助地理探测器模型探讨了黄河流域景观破碎化时空分异的成因。研究表明:①研究期间黄河流域斑块密度(PD)无显著变化,边缘密度(ED)、景观形状指数(LSI)、平均斑块面积(Area_AM)均呈先增后减的变化趋势,聚集度指数(AI)呈先减后增的趋势;蔓延度指数(CONTAG)持续降低,分离度(DIVISION)、香农多样性指数(SHDI)逐年增高。②研究期间黄河流域景观破碎化程度总体逐渐加剧,流域中下游各省破碎化程度变化剧烈,上游各省破碎化程度变化趋于平稳。③地理探测器结果显示,黄河流域景观破碎化受到自然、社会等多重因素影响,因子间存在显著交互增强效应,不同分区主要影响因子明显不同,人类活动强度是最主要的影响因子。本研究结果可为探明流域景观破碎化形成机理提供思路,对黄河流域的生态环境治理、生态系统保护和土地利用规划制定具有重要借鉴意义。

    • 研究论文
    • 姜虹, 张子墨, 徐子涵, 丹宇卓, 叶玉瑶, 彭建

      DOI: 10.5846/stxb202103220753

      Abstract:

      构建生态安全格局是缓解生态保护与经济发展之间的突出矛盾、保障可持续发展的有效空间途径。但目前生态安全格局的构建过于强调综合,简单叠加多种生态系统服务的方法忽视了不同服务间的权衡与协同关系,难以直接支撑不同目标下的生态保护决策。以广东省为例,重点关注生境维持、水源涵养、水质净化、粮食生产、土壤保持、洪水调节、沿海灾害缓解七种重要的生态系统服务,面向生物多样性保育、水资源利用、粮食生产、自然灾害防范等单一生态保护目标分别构建生态安全格局。研究结果表明,面向生物多样性保育目标的生态安全格局呈“双屏障带”式分布,生态源地主要分布在粤北生态发展区;面向水资源利用目标的水安全格局呈“五江一带”式分布,重点保护区主要位于河湖水库及周边绿地;面向粮食生产目标的生态源地主要分布在广东省东西两翼;面向自然灾害防范目标的生态源地在珠三角、湛江市、汕头市少有分布,集中在粤北生态发展区。基于多种生态系统服务综合重要性判定生态源地,并整合单一生态保护目标下的多重源地,识别综合生态源地共49536.10 km2,主要分布在珠三角外围和粤北生态发展区。基于最小累积阻力模型和电路模型,识别了总长度2268.07 km的生态廊道;夹点共32处,主要分布在中山市、珠海市、江门市、惠州市廊道中电流值较大的12处狭窄区;障碍点共44处,主要分布在广州市、中山市、珠海市、江门市、惠州市的19处,覆盖了廊道的大部分面积。整合多重生态保护目标,广东省生态保护修复策略的制定需要高度关注粤北生态发展区的生境质量提升,河湖水库及河岸带、库滨带的水生态安全,湛江市、汕头市的耕地保护和国土综合整治,沿海地区的自然灾害防范,同时积极开展珠三角的生态夹点保护和障碍点修复,重点提升生态廊道的连通性。

    • 面源污染模型研究
    • 黄靖雯, 孟钊, 冯青郁, 马伟伟, 万修全, 周巍, 李佳俊, 冯洋

      DOI: 10.5846/stxb202103130681

      Abstract:

      近十年来,随着我国粤港澳大湾区的建设,珠江流域人口增长十分迅速,食品和能源需求急剧增加,导致流域上游省份农业用地面积增加,下游省份城市化进程加速,随之导致含农业化肥的农田灌溉用水和生活污水排放大幅度增加。流域的面源污染物进入珠江河口,导致河口海域赤潮发生频率明显增高。此外,全球暖化加剧了南海和西太台风等极端天气事件的发生频率,大量的台风在珠江口附近登陆, 对人类活动产生的营养盐在海水中再分布产生较大影响。现场及卫星观测表明,台风等极端天气影响浮游植物时空分布的4个主要影响因子为: 海水的垂直混合、流域的降水增加、河流淡水及营养盐的大量输入及风场变化。但是,尚未对这些因子如何影响叶绿素分布进行过清晰阐释。本研究构建了粤港澳大湾区陆海气集成模拟系统,一方面通过控制实验来对模式敏感性进行测试,另一方面以台风“天鸽”过境珠江口为例,来对台风过境期间海表叶绿素时空变化机理进行探究。结果表明,陆地模式径流分辨率的提高对模拟结果有很大影响,台风“天鸽”过境时,向岸的风抑制了珠江冲淡水排出,促进外海水涌入,提高海表盐度,降低叶绿素浓度。而台风所致的陆地降水在过境后四天(8月27日)通过径流输出至河口,此次剧烈的增水向珠江口输入大量的营养盐,促进浮游植物持续生长,使叶绿素浓度在台风过境两周(9月1日)后仍在增加。本研究所构建的集成模拟系统可适于其它受河口面源污染影响的海湾及近海系统。为未来实现赤潮、缺氧等生态灾害预报提供可能性。

    • 研究论文
    • 吴福忠, 吴秋霞, 康自佳, 倪祥银, 杨玉盛

      DOI: 10.5846/stxb202103050606

      Abstract:

      非结构性碳水化合物(NSC)是凋落物中的易分解组分,在凋落物分解早期快速释放进入土壤并被微生物利用,参与森林土壤生物地球化学循环,因此新鲜凋落物中NSC变化规律是认识森林土壤碳和养分循环的关键之一。选取亚热带常绿阔叶林优势树种米槠(Castanopsis carlesii)和主要造林树种杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)为研究对象,分析其新鲜凋落叶和凋落枝中NSC(可溶性糖和淀粉)含量的动态变化规律。结果表明:凋落物中NSC含量在不同月份表现出明显的时间动态,米槠、杉木和马尾松凋落叶和凋落枝中NSC含量总体上在11—12月呈上升趋势,而在2—6月呈缓慢下降趋势。不同类型的凋落物NSC含量存在显著差异,米槠、杉木和马尾松凋落叶中NSC含量分别为3.03%—3.56%、2.18%—4.37%、3.38%—4.89%,凋落枝中NSC含量分别为1.87%—4.22%、2.88%—4.28%、2.75%—5.27%,米槠和马尾松凋落叶中NSC含量高于凋落枝,而杉木凋落枝中NSC含量高于凋落叶。不同树种凋落物NSC含量差异显著,米槠和马尾松凋落叶中NSC含量显著高于杉木,而马尾松凋落枝中NSC含量显著高于米槠。这些结果表明,凋落物中NSC含量受凋落物类型、树种和凋落物生产节律的影响,且亚热带常绿阔叶林转换为杉木和马尾松人工林将改变凋落物中NSC等易分解组分归还,进而影响森林地表生物地球化学过程。

    • 重点脆弱生态区生态恢复
    • 侯芳, 程金花, 王通簙

      DOI: 10.5846/stxb202103260800

      Abstract:

      滨河带是河流生态系统和森林生态系统的过渡带,该区域林分的土壤优先流特征对流域的地表水文过程会产生重要影响。探究土壤异质性与优先流的关系,为当地地下水安全和河流上下游水生态安全提供参考。本研究以永定河滨河带的藤本和次生乔木林两种植被为研究对象,结合传统亮蓝(Brilliant Blue FCF)染色示踪法,利用探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)技术进行测线扫描。提取探地雷达图像的单道波形图,对反射波各参数与染色面积比进行拟合,并结合优先流染色特征进行分析。染色形态特征表明,藤本样地土壤染色形态呈现断离式零散分布,优先流发育带为土壤表层以下5—30 cm的土层深度,而次生乔木林土壤呈现大面积斑块状分布,优先流发育较为迟缓,其发育带为土壤表层以下10—25 cm的土层深度,且平均染色面积比藤本小1.68%。探地雷达测线表明,土层深度为0—15 cm时,最大振幅和总振幅面积均随土层的深度增加而下降,土层深度为15—35 cm时,两参数开始波动变化,且藤本样地的最大振幅和总振幅面积大于次生乔木林样地。经拟合发现,染色面积比与最大振幅y=25.104lnx+25.137(R2=0.8697)的对数关系,染色面积比与总振幅面积呈y=23.874lnx-26.862(R2=0.6173)的对数关系。以上分析可知,次生乔木林地土壤比藤本覆盖下的土壤紧实度更好,其电磁波在经历物理过程中损失的电磁信号较少,而藤本样地的电磁信号波动较大,可见藤本覆盖下土壤层次间结构差异变化比次生乔木林更明显,从而导致藤本覆盖下的土壤优先流程度更高。为保护地下水安全,对于滨河床地带和丘前的低洼地这类排水不良的区域,可对藤本植被茂盛的地带采取适当适量的伐藤措施来抑制藤本覆盖下的优先流过度发育,同时也可通过避免强降雨前施肥降低藤本植被覆盖下的地下水污染。

    • 研究论文
    • 顾慧洁, 汪浩, 上官子健, 石慧瑾, 朱剑霄, 贺金生

      DOI: 10.5846/stxb202103270802

      Abstract:

      近几十年以来,中国陆地生态系统的大气氮沉降持续增加。这种外源氮输入会影响植物多样性和生产力,进而影响植食性昆虫的种群动态。门源草原毛虫(Gynaephora menyuanensis)是青藏高原东北部高寒草地的主要植食性昆虫,种群数量爆发时会造成巨大的生态经济损失。为了探明草原毛虫种群密度如何响应氮沉降加剧,本研究依托青海海北高寒草地“外源氮添加梯度”控制实验平台(0、25、50、100 kg N hm-2 a-1),详细调查了门源草原毛虫的种群密度及其相关的食物数量、质量和栖息地环境变化。结果表明:(1)外源氮添加显著影响门源草原毛虫的虫口密度(ANOVA: F=3.29, P=0.04),且草原毛虫虫口密度随氮添加量的增加呈线性增加趋势(R2=0.31, P=0.005)。(2)外源氮添加梯度下,食物质量(叶片氮含量),而非食物数量(植物地上生物量和禾草地上生物量)和栖息地环境(土壤温度、湿度和光照条件),是草原毛虫虫口密度变化的关键影响因素。基于上述结果,可以预测:未来氮沉降的加剧可能促进青藏高原高寒草地门源草原毛虫的虫害爆发。本研究将为全球变化背景下高寒草地的适应性管理和虫害防控提供科学依据。

    • 学术信息与动态
    • 冯思远, 赵文武, 韩逸

      DOI: 10.5846/stxb202103240777

      Abstract:

      2021年1月11日,由联合国、世界银行和法国共同发起的第四届“一个星球”峰会通过线上线下相结合的方式在巴黎举行,本次峰会主题为生物多样性保护。峰会针对4个议题展开,分别是:(1)保护陆地和海洋生态系统;(2)促进生态农业;(3)生物多样性与资金筹措;(4)保护人类健康、物种和热带森林。对变化背景下的生物多样性保护主要有以下几个方面的启示:(1)识别优先保护区域,提高保护区有效性;(2)开展变化背景下的生态修复规划,提高自然-社会生态系统抗风险能力;(3)加强模型预测与情景分析,发展生物多样性与生态系统服务集成模型;(4)发展基于自然的解决方案,可持续利用自然资源;(5)加强后疫情时代国际间交流合作,开展生物多样性保护资金筹措工作。

    • 研究论文
    • 窦韦强, 田乐乐, 肖 波, 姚小萌, 李胜龙

      DOI: 10.5846/stxb202011112919

      Abstract:

      全球气候变化加剧背景下,干旱和半干旱地区的降雨模式将进一步改变,其造成的土壤水分波动是引起土壤呼吸动态变化的重要因素。但生物结皮土壤呼吸响应降雨模式变化继而影响陆地生态系统碳源/汇功能的机制尚不明确。针对黄土高原风沙土发育的藓结皮,以自然降雨量为对照,分别进行幅度为10%、30%、50%的模拟增雨和减雨处理,并利用便携式土壤碳通量分析仪(LI-8100A)测定了模拟增减雨后的藓结皮土壤呼吸速率,对比分析了其对降雨量变化的响应及机制。结果表明:(1)整个实验周期(2018和2019)增雨和减雨分别显著提高(增幅分别为17.9%—48.2%和27.1%—54.2%)和降低了(降幅分别为1.8%—26.8%和5.2%—20.8%)土壤含水量,但对土壤温度的影响不显著;(2)增雨抑制了藓结皮土壤呼吸速率(降幅分别为7.8%—31.7%和14.7%—39.4%),且随梯度增大抑制作用越明显;减雨则取决于减雨梯度,减雨10%和30%会促进土壤呼吸速率(增幅分别为27.5%、9.6%和23.6%、9.7%)而减雨50%具有抑制作用(降幅分别为15.6%和18.5%)。不同实验周期和不同降雨处理间藓结皮土壤呼吸速率大多差异显著;(3)增雨和减雨下藓结皮土壤呼吸速率与土壤温度均成显著指数正相关关系,同时,低含水量时(小于约15%)与土壤含水量均成显著线性正相关关系,而高含水量(大于约15%)时增雨下成显著线性负相关关系。综上,黄土高原藓结皮土壤呼吸速率对降雨量变化具有明显响应,降雨量整体波动减小时其可能成为一潜在碳源。因此,未来黄土高原土壤碳源/汇功能研究中应考虑降雨模式改变对生物结皮土壤呼吸的影响。

    • 土壤生态专栏
    • 崔瑶, 辜夕容, 严宁珍, 李杰, 胡佳, 杨莉荟, 李得霞, 罗平

      DOI: 10.5846/stxb202101090092

      Abstract:

      为探索不同林分对土壤中无机磷与活性铝的含量及分布的影响,以及无机磷与活性铝之间的相互关系,以在我国西南地区酸性土壤上的农林经营管理提供理论和实践依据。研究以缙云山广泛分布的4种林分类型:山莓、马尾松、楠竹和柑橘林土壤为对象,采用酸性土壤无机磷分级方法和铝试剂比色法测定了土壤剖面A、B和C层中各形态的无机磷与活性铝的含量,分析了不同林分土壤中无机磷和活性铝的含量和分布特征。结果表明,林分类型显著影响土壤中无机磷与活性铝的含量与分布,且铁磷(Fe-P)、交换态铝(Ex-Al)和羟基铝(Hy-Al)的含量和比例还受到土壤层次的影响。4种林分相比,山莓林能促进闭蓄态磷(O-P)的形成,而马尾松、楠竹和柑橘林则有利于Al-P、Fe-P和Ca-P的形成;柑橘林有利于低活性的腐殖酸铝(Al-AH)形成,而山莓、马尾松和楠竹林促进高活性的Ex-Al或Hy-Al溶出;Ex-Al、Al-P和Fe-P在土层的分布上有表层富集现象,而Hy-Al集中分布于B层。此外,土壤Ex-Al和Al-P与Fe-P之间,Hy-Al和Ca-P之间均呈显著(P<0.05)正相关。因此,林分类型显著影响土壤无机磷与活性铝的含量与分布,高活性铝的溶出显著影响Al-P、Fe-P和Ca-P含量。

    • 陈立新, 哈雪梅, 段文标, 韩冬荟, 李常准, 刘玉萍, 沈海龙, 张鹏.

      DOI: 10.5846/stxb202008312265

      Abstract:

      在温带湿润气候区东段不同立地条件下红松人工林内,设置面积为600 m2(20 m×30 m)的70块矩形固定样地,矩形固定。在每个样地内,选取5颗最高且长势较好的优势木作为本次研究的对象木,用Voronoi图确定优势木相应的竞争木,测定每一样地优势木与竞争木之间距离。采用Hegyi单木竞争指数模型,分析优势木在不同样地水平上的种内竞争强度,并探讨林分生长因子、地形因子、土壤养分因子对优势木竞争指数的影响,并对林分生长因子、地形因子、土壤养分因子与优势木竞争指数进行相应的拟合和相关性分析。结果表明:红松人工林林木竞争强度随着优势木胸径的增大而变小,并且两者之间的关系服从幂函数;而且红松优势木的竞争指数与其树高、胸径、冠幅呈极显著的相关关系(P<0.01));坡向、坡位、海拔对竞争指数影响极显著(P<0.01);红松人工林优势木竞争指数的大小与土壤氮磷钾含量均呈显著的相关关系(P<0.01);pH值对优势木竞争指数的影响不显著。当红松人工林优势木平均胸径达到45cm后,优势木平均树高和冠幅均大于周围竞争木时,其对周围资源的利用程度增大,林木会发生自然稀疏现象,其所受的竞争压力减小。红松喜光性强,导致其在阴坡的竞争指数无论上坡还是下坡都较大,红松人工林的生长从上坡到下坡逐渐转好。综上,阴坡或半阴半阳坡的中坡或下坡因其土壤肥沃和通透性良好是适于培育红松人工林大径材的立地。

    • 研究论文
    • 陈娟, 张小晶, 李巧玉, 陶建平

      DOI: 10.5846/stxb202009172425

      Abstract:

      表型可塑性是植物生长响应外界环境变化的重要表现形式,体现了植物个体在环境胁迫下的适合度。但是关于植物表型可塑性的驱动机制仍然存在很多争议。为了探讨植物表型可塑性的影响因素,本文以四川省阿坝藏族羌族自治州位于同一海拔梯度但坡向相反的天然次生林为研究对象,分析了不同坡向竞争强度与10种树木叶片功能性状表型可塑性的关系的差异。研究发现:(1) 研究样地中阴坡水分和养分资源优于阳坡;(2) 阴坡上林木平均种内和种间竞争强度高于阳坡,阴坡上林木种内竞争强度随着树木个体大小的增加而显著性减少,阳坡上林木种内竞争强度却随着个体大小的增加而增加;(3) 阴坡上叶片表型可塑性高于阳坡,表型可塑性随着个体大小的增加而增加,在阳坡上却随着个体大小增加而降低。这些结果表明阴坡上水分等资源环境条件优于阳坡,林木生长受到环境资源限制较少。在林木生长过程中,较高的竞争强度引起的资源重叠加剧,尤其是种内竞争强度的变化,从而导致了阴坡上较高的叶片表型可塑性。因为较高的竞争强度,随着林木个体大小的增加,树木需要更高的可塑性赢得竞争优势来获取更多的资源支持生长。但是在阳坡上,资源相对缺乏,环境资源对树木生长的限制降低了叶片表型的可塑性,因为环境资源的限制,随着树木个体大小的增加越容易受到资源限制的影响,因此阳坡上表型可塑性随着个体大小的增加而降低。研究说明,阴坡上叶片表型可塑性主要受到竞争强度的影响,而阳坡上则主要受环境资源的限制。

    • 面源污染模型研究
    • 冯青郁, 陈利顶, 杨磊

      DOI: 10.5846/stxb202103120678

      Abstract:

      我国的面源污染问题逐渐受到政府和科学界的重视,然而面源污染是一个复杂的系统过程,涉及多种因素和多个过程。面源污染模型作为解决面源污染相关问题的研究和管理工具,在进行面源污染总量估算和严重程度评价、污染物流失路径和影响因素分析、治理策略制定等方面都有重要的作用。在我国,虽然针对面源污染模型进行了大量相关研究,既包含对基于国外模型的应用与验证,也包含基于观测数据自主研发的模型,但仍然存在模型应用和验证案例不足、已有的模型应用同中国面源污染特征结合不足、面模型发展中对面源污染机理的结合不足等问题,而APEX模型在应对这些问题上具有一定的优势。本文结合我国面源污染模型相关研究存在的问题、APEX模型模块和研究进展进行了介绍,对APEX模型在我国面源污染相关问题的研究中涉及的畜禽养殖、复杂耕作系统、特定BMP和水稻田的模拟等相关问题的应用前景进行了探讨,以期能够促进我国农业面源污染模型的发展。

    • 研究论文
    • 韦慧, 邓羽松, 林立文, 黄娟, 王金悦, 黄海梅, 黄智刚

      DOI: 10.5846/stxb202103200736

      Abstract:

      为探究喀斯特小生境类型对土壤团聚体稳定性影响,揭示小生境土壤团聚体主要失稳机制,本文选取研究区内石缝、石沟、石槽、石土面和土面5种典型小生境为研究对象,采用干筛法、Elliott湿筛法和Le Bissonnais法测定土壤团聚体稳定性。结果表明:湿筛后,团聚体分布以水稳性团聚体(WR>0.25)为主,含量在81.26%以上,团聚体破坏率(PAD)介于8.93%~17.39%之间,平均重量直径(MWD)在1.94~2.85 mm间,均小于干筛,团聚体稳定性表现为石槽最好,土面最差,石土面次之。LB法处理后,MWD值变化趋势为慢速湿润(SW)>预湿润后扰动(WS)>快速湿润(FW),即小生境土壤团聚体最大破坏机制为大雨或暴雨时快速湿润FW产生的消散作用,团聚体稳定性同样以石槽最好,土面最差,石土面次之。相关性分析显示,LB法测定的MWD均与湿筛法的WR>0.25呈显著正相关,与PAD呈显著负相关,即LB法和湿筛法具有良好的相关性,LB法用于测定喀斯特地区土壤团聚体稳定性是可行的(P<0.05)。LB法FW处理的MWD值与有机质呈显著正相关,即有机质对团聚体稳定性有重要影响;全氮、全磷、全钾与WR>0.25、SW处理的MWD值呈显著正相关,与PAD呈显著负相关,即稳定的团粒结构对养分蓄积有正向效应(P<0.05)。综合不同测定方法的结果表明,土面、石土面易造成土壤流失,应加强雨季对喀斯特生态脆弱区土面、石土面小生境的防护。

    • 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。

    • 专论与综述
    • 王白雪, 程维明, 宋珂钰, 李浩

      DOI: 10.5846/stxb202107091849

      Abstract:

      生态地貌学作为一个“新兴”的跨学科的概念,受到地貌学家、生态学家及政策制定者的日益关注。地貌在控制许多生态系统过程中起着基础性的作用,而生态系统又可以对许多地貌形态和地貌过程产生深远的影响。过去几十年,在地貌学和生态系统生态学的交叉点上开展了大量的研究。本文通过梳理地貌学和生态系统生态学相似的发展历程,讨论了两个学科相结合的必要性;归纳了两者相结合的研究现状;总结了两个学科融合研究过程中存在的问题;提出未来需要进一步加强对地貌过程与生态过程相互作用的研究,并将生态地貌学与现行生态保护与生态修复建设及相关政策有机结合,促进生态地貌学的有序和可持续发展。正确认识地球的地貌形态与生态系统之间的关系,有助于拓展地貌学与生态系统生态学的研究尺度,促进学科体系发展;深入研究生态地貌学,对于维持生态平衡,保护生态多样性及增强未来对生态系统的管理和恢复都有重要意义。

    • 研究论文
    • 张乐满, 兰 波, 张东升, 刘英杰, 张丽红, 许文锋, 段晨辉, 敦静怡, 刘正学

      DOI: 10.5846/stxb202011162953

      Abstract:

      参照相邻格子法对三峡水库中段(重庆市涪陵—奉节段消落带)地上植被进行调查,并运用生态位宽度、生态位重叠度、检验等手段对优势草本植物生态位与种间联结性进行分析,能在一定程度上揭示三峡水库消落带优势草本植物的生态学特性、进而推测植被群落的演替趋势,以期为三峡水库消落带植被生态修复提供理论基础或参考建议。结果表明:(1)本次调查发现共有优势植物57种、隶属22科44属,其中狗牙根的生态位宽度最大、占绝对竞争优势。(2)在105个种对中,生态位相似比(Cih)≥0.50的种对有4个,生态位重叠值(Lih)≥0.50的种对有7个,种间相似性较小、竞争关系较弱。(3)检验结果显示,优势植物种间正负联结比为1.33,正联结优势不明显;而Pearson与Spearman秩相关检验结果显示,种间正负联结比分别为0.54、0.75,负联结占优势。三种检验方式均表明,优势植物种间联结性较弱、稳定性相对较差、独立性相对较强。(4)种间联结系数(AC)≥0.60的种对数为7种,共同出现百分率(PC)≥0.7的种对数仅为1种。种间总体正联结性不强,物种趋于独立分布。(5)种间Pearson、Spearman秩相关检验与相应的Cih和Lih之间均呈显著正相关,表明种间正(负)关联越强、Cih和Lih越大(小)。(6)本文研究结果在一定程度上反映了三峡水库消落带植被退化生态系统现状,为最大程度提高消落带植物群落结构稳定性和物种多样性,针对小流域植被恢复与重建有如下参考建议:在整体上,可以采用以狗牙根(Cynodon dactylon (Linn.)Pers)、苍耳(Xanthium sibiricum)、鬼针草(Bidens pilosa L.)等为先锋植物,以狗尾草(Setaria viridis)、稗(Echinochloa crusgalli)、牛鞭草(Hemarthria altissima)等为伴生种的群落配置模式进行宏观布局;在局部上,可以采用稗(Echinochloa crusgalli)+苘麻(Abutilon theophrasti Medicus)、狗尾草(Setaria viridis)+黄花草木樨(Melilotus officinalis L.)、马唐(Digitaria sanguinalis)+水蓼(Polygonum hydropiper L.)等种对配置模式进行实地配置。

    • 生态系统服务专题
    • 张世虎, 张 悦, 马晓玉, 马 群, 杨雪纯, 徐婷, 马越, 郑智

      DOI: 10.5846/stxb202011072845

      Abstract:

      大气氮沉降对草地生态系统结构和功能的影响已成为全球变化生物学研究重点。大气氮沉降导致草地群落物种多样性降低已成为全球普遍现象,但其生物学机制还不清楚,因此有必要系统梳理大气氮沉降对全球不同草地生态系统的研究结果,以便在氮沉降背景下为我国草地生态系统的研究和管理制定科学决策。本文系统综述了氮沉降降低草地群落物种多样性的可能机制,主要包括资源竞争排斥、群落更新限制、土壤酸化及其离子毒害、养分失衡、氮素本身的毒害、次生胁迫。氮沉降导致草地物种多样性降低是多种机制综合作用的结果,每种机制在不同时空具有不同的相对贡献。同时,与欧洲酸性土壤草地和美国高草草原相比,我国草地土壤类型和植被属性具有明显差异。因此,应根据我国草地生态系统的特征、不同植物功能利用养分策略,从土壤养分变化、根系养分吸收转运、叶片生理过程等方面的整合研究思路,探讨氮沉降影响我国草地群落物种多样性的生物学机制,为我国草地生态系统的科学管理提供理论依据。

    • 研究论文
    • 张金峰, 葛树森, 李玉堂, 李俊清

      DOI: 10.5846/stxb202101060058

      Abstract:

      翅果的风媒传播是槭属植物的主要扩散方式之一,且与种子萌发有着密切关联,但具体机理一直还并不明确。本研究以分布于长白山的9种槭树为对象,探讨翅果的形态特征,测定它们在空气中的垂直沉降速度、不同风速下的水平扩散距离以及在扩散距离上的种子萌发率,进而比较并分析翅果的形态性状与沉降速度、水平扩散距离的相关性以及萌发率在不同扩散距离上的差异性。结果表明:(1) 9种槭树的翅果长、宽和面积与沉降速度、水平扩散距离均呈负相关;尽管如此,翅果形态并不是风传播物种的最佳分类指标,而翅载力能较好地反应物种的风传播能力;(2) 翅果垂直沉降速度和水平扩散距离间存在显著负相关,表明沉降速度越小,翅果在空气中停留的时间越长,水平方向上扩散距离越远,且强风有助于提高翅果的扩散能力;(3) 沉降速度最慢的花楷槭在不同风速下的水平扩散距离均最远,而沉降速度最快的拧筋槭水平扩散距离最短;(4) 种子萌发率随扩散距离的增加呈下降趋势。上述结果不仅为深入理解翅果的风力传播机制以及种子萌发对水平扩散距离的响应机制提供科学依据,还可为种群实生更新方面的理论研究提供参考。

    • 土壤生态专栏
    • 元晓春, 林惠瑛, 曾泉鑫, 陈文伟, 陈俊明, 许敬华, 陈岳民, 林开淼

      DOI: 10.5846/stxb202101210224

      Abstract:

      土壤有机氮(SON)解聚酶对土壤大分子有机氮的解聚是土壤氮循环的限速步骤,对土壤氮循环至关重要。然而,目前亚热带森林中、高海拔梯度下SON解聚酶活性的动态及其影响因素尚不明确。在武夷山自然保护区海拔1200—2000 m的黄山松林,通过测定5个海拔梯度的土壤环境因子、理化性质和8种SON解聚酶活性的变化,探究了不同海拔梯度下SON解聚酶活性的分布规律及其影响因素。结果表明,除土壤DON含量外,其他测量的土壤环境因子和理化性质在不同海拔梯度下均存在显著的差异。SON解聚酶活性随海拔梯度呈现不同的分布规律:碱性蛋白酶(ALPT)、中性蛋白酶(NPT)、漆酶(Lac)和亮氨酸氨基肽酶(LAP)随海拔升高显著增加,酸性蛋白酶(ACPT)和几丁质酶(Chi)呈现先增后降的趋势,而锰过氧化物酶(Mnp)和谷氨酰胺酶(GLS)在海拔1800 m显著降低(P<0.05)。冗余分析表明,不同海拔梯度下SON解聚酶活性存在明显的聚类,土壤环境因子和理化性质对SON解聚酶活性的解释度高达88.18%。土壤温度(ST),含水率(SM),微生物生物量碳(MBC)和矿质氮(NH4+, NO3-)是不同海拔梯度下SON解聚酶活性变化的重要预测因子。相关分析表明,多数SON解聚酶活性与土壤ST呈显著负相关,与pH,SM,TN,MBC,NH4+和NO3-呈显著正相关。NH4+和NO3-含量动态随海拔梯度均呈现波浪式起伏变化,相比于上游的有机质底物,下游无机氮循环中的矿质氮对SON解聚酶活性产生更直接的影响。该研究有助于拓宽我们对亚热带森林中、高海拔土壤氮循环机理的认识,同时对土壤有效氮保持和生产力的维持具有重要意义。

    • 湿地生态系统定位研究
    • 杨颖, 陈思思, 周红宏, 夏利花, 刘鹏霞

      DOI: 10.5846/stxb202009012276

      Abstract:

      基于长江口3个区域潮间带(崇明东滩、南汇边滩和嵊山岛)监测数据,对长江口区域潮间带底栖生物生态现状及变化趋势进行评价。结果表明,2019年长江口海域泥相和岩相潮间带共鉴定大型底栖生物9门57种,软体动物、甲壳类和多毛类构成主要类群。崇明东滩、南汇边滩两个泥相潮间带底栖生物平均栖息密度分别为96.4个/m2和160.4个/m2,平均生物量分别为68.42 g/m2和45.71 g/m2;嵊山岛岩相潮间带平均栖息密度和生物量分别为488.9个/m2763.72 g/m2。各断面多样性、丰富度和均匀度指数分别位于1.36—3.24、0.75—2.88和0.48—0.77,泥相潮间带低潮区生物多样性优于中潮区和高潮区,岩相潮间带中潮区生物多样性最好。聚类分析可见长江口海域潮间带底栖生物分为泥相和岩相2个大组群,物种分布存在明显的分潮区现象,高潮区站位成群或与个别中潮区站位成群,低潮区站位成群或与个别中潮区站位成群,表明底质类型和潮汐是影响潮间带大型底栖生物群落结构的主要因子。近30年来,崇明东滩和南汇边滩底栖生物种类数存在一定波动,嵊山后陀湾断面生物种类数明显下降;3个区域潮间带底栖生物密度和生物量均呈波动下降的趋势,应与长江口海域湿地围垦、外来物种入侵、人类过度采捕和环境污染等相关。

    • 研究论文
    • 张茗珊, 张凌楠, 路强强, 洪艺雪, 刘晓宏

      DOI: 10.5846/stxb202102060392

      Abstract:

      在气候变暖背景下,树木径向生长对气候因子的响应会随区域干湿变化而有所差异。秦岭属于气候敏感区和生态脆弱区,南北气候特征差异明显,分析气候变化背景下树木径向生长对气候因子及干旱事件的响应,对准确预测未来气候变化对树木生长的影响至关重要。为探究该地区不同干湿环境下油松对气候因子及干旱事件响应的特点及差异,本研究共采集秦岭中西部南北坡共四个样点的油松树轮样芯,利用树木年轮生态学的方法,分析各地油松年表与气候因子之间的关系,通过计算抵抗力、恢复力、恢复弹力等指标探究树木径向生长对干旱事件的应对能力,结果表明:1)在西部和北坡的三个样点,油松径向生长主要与前一年7~9月、当年5~7月的气温呈显著负相关,与当年5月降水呈显著正相关,在中部南坡油松径向生长主要与当年2~4月、9月气温呈显著正相关,与当年4月降水呈显著负相关;2)生长季气温升高所引发的水分亏缺,是研究区西部和北坡油松径向生长受限制的主要原因,且中部南坡油松生长受气温和干旱因子的制约要明显弱于其它三个样点;3)西部北坡油松对干旱的抵抗能力、恢复能力及恢复弹力均弱于西部南坡及中部北坡油松。在未来对研究区树木的管理与保护工作中,应更加关注西部北坡树木生长状况,中部树木则无需进行过多的人工干预。

    • 城市化与区域生态耦合及调控机制专栏
    • 杨琪, 李书恒, 李家豪, 杜建峰, 王嘉川

      DOI: 10.5846/stxb202011212992

      Abstract:

      以西安1979—2018年的气候资料和植物物候观测资料为基础,采用分段回归和趋势倾向率等方法,分析了毛白杨(Populus tomentosa)、杜梨(Pyrus betulifolia)、七叶树(Aesculus chinensis)和灯台树(Bothrocaryum controversum)4种落叶乔木展叶盛期和叶全变色期的生长趋势,使用偏相关分析探讨了气温、降水和日照时数与物候期的关系并通过偏最小二乘回归(Partial Least Squares, PLS)判断气候变量对物候期的综合影响。结果表明:①1979—2018年,4种乔木的生长季长度延长,整体表现为春季物候期提前,秋季物候期推迟;②展叶盛期物候指标与叶全变色期物候指标,转折均发生在1982年;转折后,物候特征变化显著,春季物候的提前速率和秋季物候的推迟速率加快,展叶盛期平均提前3.8d/10a,叶全变色期平均推迟4.7d/10a;③展叶盛期与春季气温表现为极显著负相关,叶变色期与秋季气温表现为显著正相关;降水对植物物候的影响不显著;春季物候与日照时数呈现极显著负相关关系,秋季物候期与日照时数呈不显著正相关关系;④展叶盛期与叶全变色期均受气温、日照时数、降水的综合影响,影响因子对物候期的解释能力排序为:气温>日照时数>降水,同期气温的升高对乔木展叶盛期提前及叶全变色期的推迟具有主导控制作用。

    • 土壤生态专栏
    • 杨帆, 郝梓君, 黄来明, 芦园园, 杨峰, 韩光中

      DOI: 10.5846/stxb202102220488

      Abstract:

      退耕还林是控制水土流失、恢复森林植被和改善生态环境的重要举措。植被恢复进程中会发生土壤酸化,进而影响植物生长,厘清不同还林树种对土壤酸化的影响程度及作用机制有助于更好地评估退耕还林工程的整体生态效益。本研究以华西雨屏区紫色土坡耕地(玉米)为对照,分析了退耕20年后柳杉纯林、柳杉-光皮桦混交林、慈竹林和茶园土壤pH的变化及其垂直分异。结果表明:玉米地、慈竹林、茶园、混交林和柳杉纯林0-50 cm土壤pH平均值分别为5.66、5.55、5.12、5.03和5.00,相较于玉米地,柳杉纯林、混交林和茶园土壤pH值显著下降(P<0.01),土壤酸化严重。相较于玉米地土壤pH值的均匀分布,植被恢复不同类型人工林pH值随土壤深度的增加而增加,10-50 cm土壤pH值(4.89~5.90)显著高于0-10 cm土壤pH值(4.72~5.21)(P<0.01),表层土壤酸化最明显。土壤pH值与土壤有机质含量呈极显著负相关,而与风化指数Na/K比值呈显著正相关,有机质含量和Na/K比值共同解释了土壤pH值变化的53.9%,表明植被恢复引起的土壤有机质积累与长石类矿物风化是驱动紫色土酸化的重要过程。本研究通过对紫色土人工林酸化特征及其过程的揭示,可为华西雨屏区森林生态系统恢复及其管理提供科学依据。

    • 研究论文
    • 许力山, 王剑南, 哈斯巴根, 孙丽丽, 曹传旺

      DOI: 10.5846/stxb202101160174

      Abstract:

      河流、湖泊等水生环境中普遍存在的重金属污染破坏水生生态系统并间接威胁人类健康。为探究重金属胁迫下水生昆虫花翅摇蚊(Chironomus kiiensis)生态毒理,本文测定了重金属Cd2+和Pb2+胁迫对花翅摇蚊化蛹率和羽化率的影响,检测了摇蚊的口器致畸与富集效应。研究结果表明,Cd2+和Pb2+影响摇蚊幼虫化蛹和羽化过程,单一重金属离子处理14 d Pb2+处理组的化蛹率和羽化率分别为22.22%和8.89%,低于Cd2+的化蛹率(25.56%)和羽化率(11.11%),表现出更强的抑制效应。混合离子1:2和2:1配比处理组化蛹率和羽化率均为11.11%和4.44%,显著低于单一重金属离子胁迫下的化蛹率和羽化率。单一重金属离子及混合离子处理均能导致花翅摇蚊幼虫口器致畸,表现为上颚前齿断裂,中齿和基齿磨损、缺失,下唇板齿部不规则,下唇板边缘齿与中央齿磨损、断裂、增生、缺失。不同重金属离子处理下幼虫口器致畸率不同,并与暴露时间呈正相关,其中1:2配比处理14 d致畸率达到40.61%。重金属离子在摇蚊幼虫体内产生生物富集效应,单一重金属离子处理下的Pb2+富集含量7 d至14 d由11.46 mg/kg上升至31.32 mg/kg,不同配比混合离子处理下Pb2+富集含量均呈增加趋势,其中1:2配比处理组由15.48 mg/kg上升至42.50 mg/kg,而Cd2+在单一重金属与1:1混合离子处理组7 d至14 d的富集含量无显著性变化,2:1配比处理组由14.20 mg/kg下降至9.52 mg/kg,1:2配比由5.85 mg/kg上升至20.99 mg/kg。这些研究结果表明Cd2+和Pb2+胁迫影响花翅摇蚊幼虫生长发育且口器出现畸型,与重金属在幼虫体内的富集密切相关,为研究重金属对水生生态系统多重效应提供了理论依据。

    • 徐岩, 李静, 方文

      DOI: 10.5846/stxb202101080087

      Abstract:

      2017年起,农业部连续多年出台化肥减量增效行动工作方案,要求适当增加有机肥投入,发展循环农业。但连续施用的有机肥进入土壤后,会对土壤pH、有机质和重金属含量等产生影响,改变土壤重金属行为。科学评估有机肥料施用的影响至关重要。仅通过总含量评估重金属污染风险被认为是片面的,不同化学提取剂提取的重金属含量不能完全代表实际污染状况。地球化学模型具有良好的适用性,比传统的提取方法能够更全面地解释重金属的行为。在集约化农业种植区黄淮海平原,多次施用不同比例的粪源有机肥于旱地菜田,并引入地球化学模型,结合pH依赖性浸出试验,明确连续施肥对菜田土壤重金属行为的主要影响机制。研究发现,有机肥中的铜锌含量远高于土壤中的含量,施用后,它们在土壤中的淋溶浓度随着施用比例增加而显著增加,最多可超过十倍以上,并且活性大大增加,与施肥后溶解性有机物(DOM, Dissolved Organic Matter)含量的升高呈正相关。不同处理条件下的土壤重金属浸出趋势相似:在中性pH下浸出浓度最低,然后逐渐向强酸和强碱增加,呈现出V型变化。地球化学模型LeachXS展示出较好的模拟结果,其模拟值与实测浓度具有良好的相关性(71.02%)。模拟结果显示,有机肥的施用不会明显改变重金属在土壤固相表面的主要吸附过程,但可以通过提高液相中溶解性有机物和重金属含量,增加重金属在土壤中的浸出,从而提升重金属的活性。有机物,铁铝(氢)氧化物,粘土矿物等决定了几乎所有重金属的浸出特性,其中土壤有机物(SOM, Soil Organic Matter)(包括溶解性有机物和颗粒有机物(POM, Particulate Organic Matter))对重金属的吸附和络合作用大于其他物质,是影响重金属在土壤固液相间行为的最主要因素,随着有机肥添加比例提高,POM络合态重金属含量明显升高,并高于其他固相态,尤其是Cu、Zn、Cr,而DOM络合态重金属含量的升高直接导致了它们的活性增强。对于Ni、Pb,铁铝(氢)氧化物络合态与POM络合态含量接近或更高,但与施肥比例关系不明显。高DOM高铜锌含量的猪粪有机肥施用后会明显增加重金属在土壤和作物中的累积,连续施用和过量施用可能造成的土壤污染风险极高。在选择连续施用畜禽粪便有机肥时,必须减低其重金属含量并关注可能带来的污染,真正实现有机循环农业健康、可持续发展。

    • 生态管理
    • 吴钰茹, 吴晶晶, 毕晓丽, 栗云召, 肖鲁湘

      DOI: 10.5846/stxb202102260535

      Abstract:

      景观连通性是区域生态系统功能完整的重要表征。连通性的评估对生态系统管理和保护规划有重要意义。综合常用的景观连通性评估模型,即最小耗费距离模型与电路理论模型,根据生态网络构建的一般范式,采取两种不同阻力面赋值方案,对黄河三角洲的湿地景观连通性进行评估,并对比分析了两种模型的基本原理、工作性能、分析尺度等。结果表明:最小耗费距离模型能够识别最优生态廊道,为景观连通性评估提供基本模式。电路理论则能扩展到潜在生态廊道和关键生态点的量化识别,能确定具有生态功能的“夹点”和障碍区的空间位置。综合两种模型,可以量化评估黄河三角洲湿地景观连通性,空间化三角洲湿地保护恢复的管理目标,即潜在廊道和关键生态节点,为区域生态系统功能评估和管理提供精准的数据支持。

    • 研究论文
    • 王永宏, 田黎明, 艾鷖, 陈仕勇, 泽让东科

      DOI: 10.5846/stxb202011273042

      Abstract:

      气候变化和人类干扰使青藏高原的草地退化日趋严重,特别是过度放牧导致的草地退化现象尤为突出;然而,牦牛作为青藏高原分布广且数量多的重要家畜,其不同放牧强度对高寒草甸土壤理化性质与细菌群落的影响仍不明晰。本研究在川西北高原典型高寒草甸开展牦牛放牧强度试验,设置了对照组(禁牧)、轻度放牧(1头牦牛/hm2)、中度放牧(2头牦牛/hm2)和重度放牧(3头牦牛/hm2)4个放牧强度,每个强度设置3个重复。两年放牧实验后的结果表明:短期的重度放牧导致土壤有效磷显著增加,而其它土壤性质在各放牧强度变化不显著;随着放牧强度的增加,土壤细菌α多样性呈先增加后减少的趋势,其主要原因是牦牛活动为细菌的生长繁殖提供了有利的营养条件,但由于放牧的持续时间较短,变化不显著;就优势菌而言,土壤绿弯菌门中存在光合自养细菌,在重度放牧下显著高于对照组,其它各菌门在不同放牧强度下无显著差异;土壤氮与硝化螺旋菌门呈正相关,速效磷与酸杆菌门也呈显著正相关,均说明放牧强度对土壤细菌类群的影响是通过土壤性质间接实现的。本实验通过研究不同牦牛放牧强度下的土壤细菌群落结构,为放牧策略的制定提供了基础数据支持,为草地退化的防治提供理论依据。

    • 王伟, 阿里木.赛买提, 马龙, 葛拥晓, 吉力力.阿不都外力

      DOI: 10.5846/stxb202101150156

      Abstract:

      干旱区湖泊是区域水资源系统的重要组成部分,不仅在维系区域生态系统平衡上发挥重要支撑作用,而且也对区域气候变化和人类活动具有重要的指示意义。基于Google Earth Engine(GEE)遥感云计算平台,以Landsat 5/7/8卫星遥感影像为主要数据源,分析了1986—2019年新疆维吾尔自治区湖泊数量以及面积变化的时空特征,并从气候要素变化、人类活动干扰等方面初步探讨了新疆湖泊变化的主要原因。结果表明:1986—2019年间,气温升高使得冰川积雪融水增加,新疆湖泊整体上呈现出扩张趋势。然而受人类活动的干扰程度以及地形海拔等因素,这种趋势存在显著的空间差异。全球变暖背景下,由于受到丰富稳定的雪冰融水的补给,受人为干扰较小的青藏高原北部地区湖泊呈现显著扩张。相反由于环天山地区强烈的人类活动以及冰川加速退缩影响,该区域湖泊面积持续高位波动状态。

    • 山水林田湖草生命共同体生态系统保护修复技术与模式研究 专刊
    • 唐立娜, 欧阳静怡, 徐烨, 王豪伟, 王璐妍

      DOI: 10.5846/stxb202102070401

      Abstract:

      简要总结了生态修复工程的现状、我国在推进生态修复上的举措,指出未来生态修复的着重点是要找到更科学且高效的生态修复途径,以及将本地人福祉有机整合到生态修复当中以全面提高生态系统服务效果的方法。阐述了目前常见的生态修复方式,对其各自通常的适用情况及作用特征进行分析,并在此基础上得出一种生态修复的理想模式。阐述了景感生态学的定义,分析了景感生态学、景感营造以及其在稳定、提高生态系统服务及其价值方面的作用机制;讨论了如何基于景感生态学和景感营造分步实现生态修复的理想模式,其重点在于营造景感生态系统,使生态系统服务得到充分发挥,为本地谋取更大福祉。山水林田湖草生态修复工程的决策者、规划者和实施者要在观念、策略、方法以及评价四个方面做出转变。

    • 研究论文
    • 孙文泰, 马明, 董铁, 牛军强, 尹晓宁, 刘兴禄

      DOI: 10.5846/stxb202102190468

      Abstract:

      不同的果园管理方式可影响果树根系生长、分布与土壤团聚体稳定性、有机碳固存,进而改变“根-土”复合体响应关系。对西北陇东旱塬不同覆膜年限(2y、4y和6y)苹果园表层土壤(0—20cm)细根生长进行调查,并采用干筛法和湿筛法相结合的方式对土壤团聚体进行分级(>2 mm,0.5—2 mm,0.25—0.5 mm和<0.25 mm )。计算团聚体稳定性参数[> 0.25 mm机械稳定性团聚体含量(DR0.25)、> 0.25 mm水稳性团聚体含量(WR0.25)、平均重量直径(MWD)、平均几何直径(GMD)、团聚体破坏率(PAD)、水稳系数(WSC)]和团聚体有机碳含量。分析细根生长与土壤物理结构对长期覆膜的响应,探明土壤团聚体稳定性与有机碳固持关系,揭示黄绵土物理结构稳定机制。结果表明:6y处理通过增加表层土壤黏粒和物理性黏粒比例,改变孔隙结构,抑制细根生长,其根量、根长和根表面积仅为对照(CK)的20.97%、24.66%和41.25%;降低表层土壤团聚体力稳性,其DR0.25、机械稳定性团聚体MWD和GMD仅为CK的82.2%、74.02%和59.38%;对水稳性团聚体的保护作用低于短期覆膜(2y),其PAD和WSC为2Y处理的121.17%和54.56%。2y处理可提高土壤团聚体的力稳性、水稳性和土壤团聚程度,使土壤结构得到改善。同时对机械稳定性、水稳性团聚体有机碳提升效果优于6y处理,为6y处理的115.66%和116.6%。大团聚体固持有机碳能力高于微团聚体,但由于长期覆膜团聚体稳定性的下降,6y处理的DR0.25为CK的82.2%,不利于对有机碳的保护,使土壤有机碳水平对团聚体稳定性变异决定性仅为29.55%。连续覆膜引发的频繁干湿交替增加了黏粒对土壤结构稳定性的影响权重,促使表土“隐形”退化,抑制苹果细根在表层土壤中的生长、分布。2Y处理对土壤团聚体结构有良好的保护作用,促进土壤有机碳累积。

    • 苏胜涛, 曾源, 赵旦, 郑朝菊

      DOI: 10.5846/stxb202011263031

      Abstract:

      该研究基于中国生态系统研究网络(CERN)数据对传统CASA模型进行优化,对比两叶模型与优化CASA模型在站点尺度和像元尺度对于8个典型CERN站点的植被净初级生产力(NPP)估算精度,选择在像元尺度表现更好的优化CASA模型,结合中国土地覆被数据(ChinaCover)开展2000-2019年中国陆地植被NPP监测与分析。研究结果表明:(1)基于FY2D PAR的优化方案能够有效避免空间插值导致的不确定性问题,显著提高了PAR估算精度;(2)在站点尺度上,两叶模型用于估算典型森林、草地、农田生态系统的NPP表现更好,而在像元尺度上优化CASA模型估算精度更高;(3)在全国尺度上,优化了最大光能利用率、水分胁迫系数以及光合有效辐射计算方法的CASA模型能够较好地模拟中国陆地植被NPP,近20年中国陆地植被NPP变化范围为2.703-2.882 PgC a-1,在空间上呈西北低东南高的格局,在时间上呈现波动中缓慢增加的趋势。

    • 宋小艳, 王长庭, 胡雷, 刘丹, 陈科宇, 唐国

      DOI: 10.5846/stxb202011132940

      Abstract:

      选取若尔盖沼泽化草甸及其不同退化程度为研究对象,利用湿筛法进行团聚体分级,并测定各组分有机碳含量,研究了高寒草甸退化对土壤有机碳(SOC,Soil Organic Carbon)、团聚体以及团聚体结合有机碳(OC,Organic Carbon)的影响,旨在从土壤团聚体及其内部组成的角度去解析SOC的变化特征及机制。结果显示:1)退化使大团聚体比例降低且内部组成改变,团聚体稳定性降低。2)退化使各粒级团聚体及大团聚体内部组分结合OC含量均显著降低。3)大团聚体及其内部粗颗粒有机质中OC储量减少是退化中土壤有机碳流失的主要形式,微团聚体、闭蓄态微团聚体和闭蓄态黏粉粒中OC储量随退化增加。4)退化显著降低了高寒草甸SOC含量和储量,表层(0—10 cm)SOC含量变化主要决定于微团聚体和大团聚体OC含量,亚表层(10—20 cm)SOC含量主要受大团聚体OC含量和团聚体平均重量直径(MWD)影响;对于SOC储量,团聚体MWD是表层SOC储量的最重要影响因素,而亚表层SOC储量取决于团聚体组成、土壤理化性质和大团聚体OC含量的综合作用。研究结果表明,改善土壤团聚体组成和稳定性,增加大团聚体有机碳可能是提高土壤养分供应,提升土壤有机碳水平,从而恢复退化草地生产力和功能的重要途径。

    • 吕天宇, 曾晨

      DOI: 10.5846/stxb202101050032

      Abstract:

      长江中游城市群是中部崛起战略的重要区域,同时依托长江黄金水道面临发展和保护的困境。交通网络空间互动视角下的生态足迹驱动机制研究对统筹长江中游城市群经济社会高质量发展和生态文明高水平建设以实现可持续发展具有重要意义。本文基于生态足迹模型测度了长江中游城市群县域尺度的可持续发展状况,并在STIRPAT模型框架下基于交通网络空间互动关系挖掘生态足迹的驱动机制和空间效应,为交通网络扩张背景下的跨区域生态治理与可持续发展提供参考。研究结果显示:(1)2010~2017年,长江中游城市群县域生态足迹均值有所下降;(2)道路交通网络和铁路交通网络规模均有所扩大,但连通性略有下降;(3)在基于交通网络构建的空间互动媒介下,城镇化率和人均GDP对生态足迹具有显著的促进作用,而第三产业增加值占比对生态足迹产生抑制影响,且生态足迹表现出积极的空间外溢效应。基于以上研究结果,建议在基于交通网络加强区域生态协同发展的同时,建设产业互促、资源互通、技术互享的区域联动可持续发展新格局。

    • 鲁 钰, 赵银娣, 董霁红

      DOI: 10.5846/stxb202101110109

      Abstract:

      西北地区生态脆弱,进行生态安全评估和驱动力分析具有重要意义。选取土地利用影像和植被净初级生产力产品叠加细化均衡因子和产量因子,利用三维生态足迹改进模型测算和空间刻画西北地区2009-2017年的足迹深度,足迹广度和区域三维生态足迹;然后基于上述结果计算生态压力指数、生态协调系数、生态足迹多样性指数、流量资本占用率和存量资本流量利用比描述生态安全变化;最后用STIRPAT扩展模型结合主成分回归模型分析三维生态足迹演变的主要驱动因素。结果表明:(1)2009-2017年研究区的区域足迹广度总体上呈现为先升后降的趋势,2009年最低为3.116 hm2/人,2016年达到最高为3.796 hm2/人;区域足迹深度研究期内一直上升,从2009年的11.550 hm2/人上涨为19.031 hm2/人;三维生态足迹研究期内也一直增加,由6.006 hm2/人增加为9.760 hm2/人。(2)研究区2009-2017年整体生态安全持续恶化,生态压力不断增大,其中宁夏生态安全形势严峻,新疆和陕西生态环境脆弱,甘肃生态安全程度相对较差,青海生态安全良好;不同地区地类的安全状况基本不同,但共同点为林地最为安全,化石能源用地最不安全。(3)驱动力分析模型表明,研究区经济、社会和技术发展对资本的占用有传导机制。人均GDP、城镇化率和人口是研究区增加生态资本占用的因素,万元GDP能耗是除新疆外共有的缓解资本亏损的因素,经济发展仍依靠消耗资本能源,需加大科技水平投入,提高能源利用效率;产业需要加速转型,完善经济体制,降低对资本的依赖性。

    • 李兆国, 瓮岳太, 耿道通, 宁吉彬, 于宏洲, 邸雪颖, 杨光

      DOI: 10.5846/stxb202009202446

      Abstract:

      燃烧剩余物是火烧迹地土壤表面必然存在的残留物,可以通过降水过程以及地表径流释放其所含有的矿物质和有机质至土壤生态系统,从而在一定时间内持续地对火后生态系统恢复过程造成影响。但不同火行为下,相同的可燃物所产生的燃烧剩余物可能具有不同的生态学功能,为了认知火行为对燃烧剩余物的影响,进一步了解二者对火烧迹地生态恢复过程中养分循环和能量流动的潜在影响,探究了火行为对燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征的影响。以红松人工林地表可燃物为实验材料,通过设置不同坡度和含水率为火行为的驱动因子,进行了森林可燃物床层地表上坡火和下坡火的室内模拟燃烧实验。用独立样本T检验、单因素方差分析、多因素方差分析探究了火环境对燃烧剩余物水溶性碳氮和火行为的影响,用基于距离的冗余分析(db-RDA)探究了火行为对燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征的影响。 上坡火实验组的燃烧剩余物水溶性碳氮含量明显高于下坡火实验组(P<0.01);5°实验组中,燃烧剩余物的水溶性碳含量随着可燃物预设含水率的升高而升高(P<0.05)。进一步的数据分析发现火行为与燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征关系密切,火焰宽度是影响燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征最显著的火行为因素,与水溶性碳氮及水溶性碳氮比的相关系数分别为-0.515,-0.317,-0.550(P<0.01)。火焰高度、燃烧效率与燃烧剩余物水溶性碳氮含量呈负相关,火线强度与燃烧剩余物水溶性碳氮比呈负相关,持续燃烧时间与燃烧剩余物水溶性碳氮含量呈正相关(P<0.05)。红松人工林地表可燃物燃烧剩余物水溶性碳氮化学计量特征显著的受到火行为的直接影响和火环境的间接影响。火干扰可以通过影响燃烧剩余物特性对火烧迹地生态恢复过程造成持续性的潜在影响。

    • 重点脆弱生态区生态恢复
    • 李萌, 谭许脉, 肖纳, 徐浩成, 莫雪青, 张文, 尤业明, 黄雪蔓

      DOI: 10.5846/stxb202012223252

      Abstract:

      我国西南岩溶区石漠化严重,植被覆盖率低,土壤贫瘠。植被恢复作为一项重要的生态治理措施,在提高土壤养分有效性,增加生物多样性和改善生态环境等方面发挥着极其重要的作用。以广西马山县经过8年植被恢复的4种样地类型(降香黄檀纯林;顶果木纯林;降香黄檀/顶果木混交林;相邻的天然灌草丛作为对照组)为研究对象,探讨了引进固氮树种(降香黄檀和顶果木)及其种植模式对石漠化山区土壤磷素转化及其有效性的影响。研究结果表明:(1)降香黄檀/顶果木混交林土壤的有机质(SOM)、硝态氮(NO3--N)、有效磷(AP)、微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)和微生物生物量磷(MBP)含量均显著高于对照(P<0.05);降香黄檀/顶果木混交林、顶果木纯林和降香黄檀纯林的全磷(TP)相比于对照组更易转化为AP,其中以降香黄檀/顶果木混交林的效果最佳。(2)相关分析结果表明,土壤NH4+-N、NO3--N和MBN与AP分别呈显著线性正相关(P<0.05),MBN与MBP呈极显著线性正相关(P<0.01)。(3)引种降香黄檀和顶果木后,各林分的土壤无机磷组分均发生变化,其中降香黄檀/顶果木混交林和顶果木纯林的各种无机磷含量显著增加(P<0.05)。(4)最后,冗余分析表明MBP、SOM和MBN可能是影响土壤无机磷组分变化的最主要因素(P<0.05)。本研究表明降香黄檀和顶果木在一定程度上能改善石漠化山区土壤的养分状况和提高土壤磷的有效性,其中以二者混交种植模式的效果最显著,以期为珍贵固氮树种在石漠化生态恢复与重建中的推广应用提供理论依据和实践支持。

    • 山水林田湖生态保护修复
    • 李京梅, 刘 娟

      DOI: 10.5846/stxb202101290313

      Abstract:

      生态修复是我国生态文明建设的重要内容。在对生态修复相关概念梳理的基础上,从公共物品治理视角对海洋生态修复主体、修复标准、修复路径及修复措施保障等关键环节进行论述,研究表明:污染和破坏者作为赔偿型海洋生态修复的主体,可通过自行修复和委托修复等方式,将受损海洋生态修复到破坏前的基线水平;国家作为补偿型海洋生态修复的主体,依据边际成本收益分析法确定最优修复规模,通过政府市场采购和创建市场等经济激励型路径实施生态修复以增加公众福利。未来我国海洋生态修复应重点关注修复的资金保障、监督制度以及生态修复的技术研发和修复完成后的成本收益评估等。

    • 学术信息与动态
    • 蓝 婷, 唐立娜, 徐智邦, 贾玉秋

      DOI: 10.5846/stxb202009012274

      Abstract:

      城市是地球上扩张速度最快的栖息地,城市的无序扩张被称为城市蔓延,城市蔓延带来了一系列社会和环境问题。为了应对城市蔓延所带来的问题,紧凑城市的相关理论逐渐得到重视。城市空间紧凑性度量研究是紧凑城市的主要内容之一,本文以Web of Science数据库为数据源,运用文献计量法绘制城市空间紧凑性度量研究知识图谱,梳理城市空间紧凑性度量研究脉络,以期指导未来的紧凑城市研究。主要有以下发现:(1)城市紧凑性度量指标的研究基本遵循由粗略到详细,由外部到内部,由形态到功能,由静态到动态,由二维到三维的认知过程;(2)城市功能紧凑性研究相比形态紧凑性研究较为不足,中国的可持续发展应更加关注城市的功能效率;(3)新兴众源地理信息数据可以作为遥感数据的重要补充以丰富未来城市紧凑度度量的研究。未来城市紧凑度度量指标应统筹微观和总体,并兼顾公平和效率。

    • 研究论文
    • 蒋涛, 郑文革, 余新晓, 贾国栋, 孜尔蝶.巴合提, 张欢, 王渝淞, 王玥璞, 丁兵兵

      DOI: 10.5846/stxb202010072553

      Abstract:

      干旱与半干旱地区,水分是限制树木生长的重要影响因子。由于降水稀缺且分配不均,叶片吸收水分是此地区树木吸收和利用小量级降水和凝结水的主要方式。北京山区处于易旱少雨的生态脆弱地带,森林植被经常遭受干旱胁迫,所以对该地区的森林系统而言,叶片直接吸收利用截留的降雨是干旱时期树木获得水分的重要途径。基于野外对比控制试验和室内盆栽模拟试验,选取北京山区的主要造林树种侧柏为研究对象,进行利用天然降雨与模拟降雨试验,研究降雨前后侧柏叶片吸水特征,探究侧柏在干旱环境下如何通过叶片吸水缓解干旱胁迫。结果表明:当侧柏长期处于干旱胁迫状态时,叶片可以利用降雨,从中获益用来缓解树木的干旱胁迫状态;叶片的吸水能力与降雨强度呈正相关关系,与土壤含水率呈负相关关系;重度干旱下侧柏植株在降雨强度为15 mm/h时叶片吸水现象最明显,叶水势变化最大为(1.18±0.17) MPa,叶片含水率变化最大为(8.47±1.00)mg/cm2;当土壤水率高于20.8%时,基本不发生叶片吸水现象。试验结果说明在干旱地区叶片吸水是树木除根系吸水外的重要水分来源方式,并且对干旱地区有效利用短缺水资源,减轻植物水分亏缺具有重要意义。

    • 简春霞, 赖帅彬, 周俊杰, 陈志飞, 杨 全, 陈 阳, 徐炳成

      DOI: 10.5846/stxb202010272753

      Abstract:

      黄土丘陵区退耕还林(草)工程已实施20年,了解草地现状对该区草地生态系统保护与恢复调控措施选择具有重要意义。以安塞纸坊沟小流域内22个草地群落为研究对象,基于Ward聚类和非度量多维度排序(NMDS)方法,对草地类型、结构及其影响因素进行了分析。结果表明:(1)流域内草地共出现23科83种植物,其中禾本科、豆科和菊科物种重要值占比达75%—85%。草地可划分为狗尾草群丛、茵陈蒿群丛、甘草群丛、铁杆蒿群丛和白羊草群丛5类群丛。群丛间结构存在显著差异,狗尾草群丛盖度、地上生物量(AGB)、地下生物量(BGB)和根冠比均显著最低,但Shannon-Wiener指数和Pielou优势度指数均显著高于白羊草和铁杆蒿群丛。茵陈蒿、甘草与铁杆蒿群丛间AGB、BGB及多样性指数无显著差异。(2)功能群对群落结构产生显著影响,豆科矮草对AGB和BGB产生显著正效应,禾本科高草对BGB产生显著正效应,而菊科矮草对群落盖度与BGB产生显著负效应。(3)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和全磷(TP)含量偏低(分别为6.21,0.82和0.53 g/kg),其中SOC和TN含量显著影响群丛物种组成、功能群和结构特征。总体而言,纸坊沟流域内草地恢复良好,后续调控措施选择应考虑草地群丛类型与土壤碳氮含量差异。

    • 郭艳菊, 马晓静, 许爱云, 史佳梅, 刘万龙, 许冬梅

      DOI: 10.5846/stxb202101140146

      Abstract:

      土壤水分作为土壤-植被-大气连续体的关键因子,对沙化草地的演化过程具有重要作用。为探讨宁夏东部风沙区沙化草地土壤水分、物种丰富度指数及植被盖度的空间变异及其相互关系,以哈巴湖自然保护区沙化草地为对象,采用样线法自潜在沙化草地至重度沙化草地进行植被调查和土壤取样,通过经典统计学和地统计学分析,得出以下结果:0~100 cm各土层土壤水分含量、植被盖度和物种丰富度指数的分布范围分别为0.82%~28.22%、41.00%~93.00%和0.82~2.80,变异系数范围为0.20~0.48,均属于中等变异。各土层土壤水分和物种丰富度指数表现为中等的空间自相关性,植被盖度则表现为强烈的空间自相关性。Kriging插值结果表明,0~100 cm各土层土壤水分和植被盖度的空间插值图呈条带状和斑块状的梯度变化,物种丰富度呈斑块分布,自潜在沙化草地至重度沙化草地,表现为逐渐降低的趋势。相关分析表明,植被盖度与0~40cm各土层土壤水分呈显著正相关,与40~100 cm各土层土壤水分呈极显著正相关。宁夏东部风沙区沙化草地土壤水分含量总体较低,由于结构因素和随机因素的共同作用,随草地沙化程度的加重,表现为逐渐降低的梯度变化过程中出现局部升高的斑块格局,受土壤水分的影响,草地植被呈现出类似的空间分布特征。本研究结果可为草地沙化演变过程的定量化测度及干旱风沙区草地生态环境保护和建设提供理论依据。

    • 方青慧, 杨晶, 张彩军, 张倩, 苏军虎

      DOI: 10.5846/stxb202012253273

      Abstract:

      为明晰放牧对高原鼢鼠(Eospalax baileyi)造丘活动的影响,于2019年5月、8月和10月分别对禁牧(No grazing,NG)、生长季休牧(Rest grazing in growing season,RG)、传统放牧(Traditional grazing,TG)和连续放牧(Continuous grazing,CG)4种放牧管理模式样地下高原鼢鼠的新鼠丘(2个月内形成)半径、高度、表面积和体积等进行测定,并分析其表面积、体积与土壤和植被生物量间的关系。结果发现:放牧管理模式显著影响了高原鼢鼠鼠丘形态特征,且具有季节性差异。NG下鼠丘的半径、表面积和体积最大,而CG下鼠丘的体积和表面积显著变小(P<0.05),在8月和10月,鼠丘半径在CG样地显著小于其他3种放牧模式样地(P<0.05);8月TG下鼠丘高度最高,而5月和10月NG下鼠丘高度最高,鼠丘高度在CG样地显著小于NG样地(P<0.05)。冗余分析2个排序轴几乎全部解释了土壤因子及地下生物量与鼠丘特征之间的关系,但各放牧管理模式下影响因子不同,NG样地的土壤容重(P<0.05)、土壤紧实度(P<0.01)和莎草科植物的地上生物量(P<0.01),RG样地的地下生物量(P<0.01)、土壤紧实度(P<0.01)和豆科植物的地上生物量(P<0.01),TG样地的禾本科和豆科植物的地上生物量(P<0.01),CG样地的土壤水分、地下生生物量、土壤紧实度(P<0.05)和莎草科植物的地上生物量(P<0.01)均显著影响了鼠丘的形态特征。可见,放牧会影响高原鼢鼠的鼠丘形态特征,进而对草地的演替产生不同的影响。

    • 生态系统服务专题
    • 张云兰, 邹绿柳, 潘良浩

      DOI: 10.5846/stxb202008192159

      Abstract:

      合理快速地评估红树林及其生态系统服务价值不仅是立法和管理的迫切需要,也是一个重要理论问题。迄今,89.19%的国内相关文献为个案研究,缺少国家层面的系统分析。经过文献梳理,形成了由24个指标组成的中国红树林价值评估指标体系。通过贴现折算各指标、定义红树林影响率函数,首次评估了中国红树林生态系统基准价值( )和红树林基准价值( )。结果表明,2019年 和 分别为98.74万元hm-2.a-1和216.79万元hm-2.a-1。在 中,红树林自身直接产生的价值占57.12%,红树林对林外湿地间接贡献的价值占42.88%。借助人均 比率,推算出中国东南沿海各省(区)的 介于59.84~149.90万元hm-2.a-1之间, 波动于131.39~329.12万元hm-2.a-1之间。2019年广西红树林单株林木的平均基准价值为103.78元a-1。在此基础上,通过树种、高度、自然度及生长地权重修正,可以计算出红树林任何单株林木的价值。最后,讨论了理论模型特征、基准价值代表性、不同区域红树林基准价值及管理应用建议问题。

    • 生态补偿与生态效益评估
    • 陈义忠, 乔友凤, 卢宏玮, 夏军

      DOI: 10.5846/stxb202010182654

      Abstract:

      长江中游城市群是长江经济带三大跨区域城市群支撑之一,实现该区域高效协同发展对于打造全国重要增长极具有重要意义。本文基于水-碳-生态足迹评估长江中游城市群资源环境压力,引入基尼系数分析城市群水-碳-生态足迹与经济、人口、水资源的平衡性,并构建深度神经网络模型预测水-碳-生态足迹的未来变化趋势。结果表明:长江中游城市群2000—2015年的人均生态足迹由1.98hm2增至4.06hm2,人均碳足迹由0.27hm2增至0.56hm2,年平均增幅分别为6.56%和6.5%;人均水资源生态足迹整体呈先下降后上升,最后趋于平衡的变化趋势;大部分城市的水资源超载指数为正值,总体水资源状况良好,湖南和江西水资源状况优于湖北。长江中游城市群面临巨大资源环境压力,且大部分来自于碳排放压力。研究期内,江西省资源环境压力由中上等级升至较高等级;湖南省资源环境压力基本处于高等级;湖北省资源环境压力均处于很高等级。城市群人口分布、经济发展、水资源分布与水-碳-生态足迹的匹配关系较差。从生态足迹角度来看,综合基尼系数均值为0.456,处于“一般不匹配”范围,研究期内呈现缓慢下降趋势,表明区域间整体协调性增强;从碳足迹角度来看,人口、GDP和水资源基尼系数均有逐年增加的趋势;综合水资源生态足迹基尼系数达到了0.421,处于“一般不匹配”范围;从资源环境压力角度来看,水资源基尼系数年均值达到0.774,处于“严重不匹配”范围;综合基尼系数逐年上升,处于“严重不匹配”范围。而足迹预测结果显示长江中游城市群未来的人均水-碳-生态足迹变化幅度较小,均值分别为1.01、0.74和5.04hm2,湖北的整体生态环境仍不理想。通过分析区域水-碳-生态足迹变化特征和发展平衡性,以期为长江中游城市群经济、环境和资源之间的协调发展提供科学依据。

    • 西藏退化高寒生态系统恢复与重建
    • 陈海生, 刘守平, 杨万勤, 梁国钱

      DOI: 10.5846/stxb202008112089

      Abstract:

      了解雅鲁藏布江大峡谷沿岸不同植被根际土壤细菌群落结构和多样性特征对于揭示该区植被与土壤的相互作用具有重要科学意义。本研究采用 Illumina Miseq 高通量测序技术,研究了雅鲁藏布江沿岸自然分布和生长的艾草 Artemisia argyi H. Lév. & Vaniot、白刺花 Sophora davidii (Franch)、八宝 Hylotelephium erythrostictum(Miq.)H. Ohba、黄刺玫 Rosa xanthina Lindl 等 4 种典型植被根际土壤细菌群落结构和多样性,并结合植物根际土壤养分含量进行相关性分析。雅鲁藏布江沿岸4种植物根际土壤中共有 28 门、84 纲、156 目、262 科、599 属土壤细菌,其中变形菌门、酸杆菌门、放线菌门是雅鲁藏布江岸边植物根际土壤的优势菌群,相对丰度较高,其次为拟杆菌门、芽单胞菌门、疣微菌门。在门水平上,4 种植物根际土壤细菌的群落结构组成表现为黄刺玫和艾草相似,而八宝和另外三种植物相差较大。土壤细菌 OTUs(操作分类单元)数和 Chaol 均以艾草为最高,其值分别是 6695 和 8000.02,而以白刺花为最低,其值分别是 4563 和 5113.66。根际土壤细菌多样性指数以黄刺玫为最高,而以白刺花为最低。雅鲁藏布江江岸植被根际土壤细菌物种组成丰富,所选的4种植物根际土壤细菌在门水平和纲水平上结构相似,但部分细菌相对丰度差异明显。各植物根际土壤细菌共有的 OTU 比率较低,而各植物特有的 OTU 比率则以黄刺玫根际土壤为最高,其次是艾草根际土壤,而以八宝根际土壤为最低。土壤 pH、土壤含水量、土壤有机质和总氮含量是影响建群种植物根际土壤优势细菌的主要因素。研究结果可为青藏高原高寒生态系统的稳定和保护提供理论依据。

    • 研究论文
    • 陈 斌, 刘筱玮, 贾 琳, 杨扬, 何 淼

      DOI: 10.5846/stxb202009202445

      Abstract:

      为探究4种鸭跖草科植物对不同光环境的适应能力,以紫鸭跖草、花叶水竹草、吊竹梅、绿叶水竹草4种植物为试验材料,利用遮光网设置5种光强梯度(分别为自然光强的100%、75%、50%、25%、5%),研究不同光强对4种植物生长和光合特性的影响。结果表明:随光强的减弱,4种植物的叶面积、比叶面积、株高、叶片夹角显著增加,但紫鸭跖草在5%自然光强下叶面积显著降低,同时降低的光强显著降低了4种植物叶片的上下表皮厚度和叶片厚度,以及紫鸭跖草、花叶水竹草和绿叶水竹草的栅栏组织厚度、花叶水竹草和绿叶水竹草的海绵组织厚度,但4种植物的栅栏组织和海绵组织比未发生显著变化。紫鸭跖草和花叶水竹草的Chl a、Chl b和Chl (a+b)含量随光强的降低呈先升后降趋势,而吊竹梅和绿叶水竹草的Chl a、Chl b和Chl (a+b)含量则显著升高。与100%自然光强和5%自然光强相比,4种植物在25%—75%自然光强下,能保持高的气孔开度、净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率。研究表明,4种鸭跖草科植物具有较强的光适应性,可以通过调整植株形态、叶片解剖结构、光合色素含量、气孔开度和导度的方式在弱光环境中(25%—75%自然光强)增强对光的捕获和利用能力,保持较高的净光合速率,从而保证植株体在弱光环境中进行正常的生命活动。

    • 学术信息与动态
    • 常 畅, 常 禹, 胡远满, 布仁仓, 张 恒

      DOI: 10.5846/stxb202012103155

      Abstract:

      伴随着全球气候变化,世界范围内森林、草原火灾频发,在破坏自然生态系统的同时,也带来一系列的经济损失,甚至危及生命安全。探究森林和草原可燃物含水率能够预测火的发生和蔓延,从而规避火灾风险。本研究以Web of Science数据库核心合集中相关文献为数据源,基于CiteSpace5.7.R2对获取的题录信息进行计量分析。研究表明:(1)研究历程可分成3个阶段,缓慢发展阶段、快速发展阶段和波动增长阶段;这一方向是生态学、地理学、环境科学等多学科的交叉领域,具有一定的空间维度和实际应用性;美国的研究实力在世界各国中最强,我国则有较大的进步空间。(2)森林和草原可燃物含水率相关研究在研究方法上以遥感反演为主流研究方法,气候变化是最常见的研究视角,植被或枯落物的可燃性是研究的核心内容,美国西部是研究最多的区域,火灾科学是最主要的应用领域。(3)当前的研究前沿主要有3个方面,大尺度的全球火险预测研究、对可燃物可燃性的多维度分析、基于MODIS反演可燃物含水率。

    • 南方丘陵山地屏障带生态系统服务提升研究
    • 陈 婵, 朱小叶, 陈金磊, 王留芳, 李尚益, 张仕吉, 方 晰

      DOI: 10.5846/stxb202102240504

      Abstract:

      氮(N)、磷(P)是影响生态系统生产力的主要养分因子,为科学评估植被恢复对生态系统N、P积累、分配及其耦合关系的影响,采用时空互代法,以湘中丘陵区地域相邻、环境条件基本一致,且处于不同恢复阶段的4个植物群落(4—5年灌草丛、10—12年灌木林、45—46年马尾松针阔混交林和>90年常绿阔叶林)作为一个恢复序列,设置固定样地,采用收获法和建立主要树种各器官生物量相对生长方程估算群落生物量,采集植被层(叶、枝、干、根)、凋落物层(未分解层、半分解层、已分解层)、土壤层(0—10、10—20、20—30、30—40 cm)样品,测定全N、全P含量,估算生态系统各组分(植被层、凋落物层、土壤层)全N、全P储量。结果表明:植被层全N、全P储量均随植被恢复增加,全N储量增长速率呈先慢后快的特征,而全P储量则呈慢—快—慢增长,地上(叶、枝、干)、地下(根)部分表现为异速增长;随植被恢复,凋落物层全N、全P储量先增加后下降,增长速率为先快后慢,4—5年灌草丛全N、全P储量最低;土壤层全N、全P储量随植被恢复显著增加(P<0.05),全N储量增长速率呈快—慢—快特征,而全P储量呈先慢后快特征;从4—5年灌草丛到>90年常绿阔叶林,生态系统全N、全P储量分别增加了6031.5、454.7 kg/hm2,增幅分别为231.5%、41.1%;不同恢复阶段生态系统全N、全P均主要存储于土壤中,分别占生态系统全N、全P储量的87.3%—99.0%、96.5%—99.9%;生态系统全N、全P储量的垂直分配格局随植被恢复而变化,植被层全N、全P储量贡献率增加,而土壤层全N、全P储量贡献率下降,凋落物层变化较小;植被层、凋落物层、土壤层全N、全P含量之间呈极显著正相关关系(P<0.01),随植被恢复,植被层、凋落物层、土壤层N、P含量协同发展,P变化滞后于N。因此,可通过合理的经营管理措施促进植被恢复,提高植被层生物量以及N、P间的耦合协调性,以提高生态系统养分固持潜力和促进养分间的高效协调利用。

    • 研究论文
    • 肖汉文, 黄艳波, 王琦, 魏宇昆

      DOI: 10.5846/stxb202101070071

      Abstract:

      唇形科鼠尾草属是世界性分布、物种多样性丰富的大类群,具有独特的传粉模式和多样化的生态类型及繁殖策略,以往对鼠尾草属的花结构和雄蕊杠杆的生态功能、雄蕊杠杆机制对传粉者空间变异的进化响应和表型选择等方面已有较深入的研究,但至今对分布于不同区系代表性物种的传粉者组成、访花行为和繁育系统特征仍知之甚少。基于此,我们对分布于喜马拉雅东段至横断山高海拔地区栗色鼠尾草的传粉生态、交配系统和繁殖特性进行了研究,分析了2014年至2016年的年际间、2014年晴天和阴雨天的传粉者组成和传粉行为变化,探讨了这些变化对繁殖成功的影响。研究结果表明:3年共发现栗色鼠尾草有9种访花昆虫,传粉者组成及其行为变化较为明显。2014年有桔尾熊蜂Bombus friseanus、灰熊蜂B. grahami、圣熊蜂B. religiosus和中华蜜蜂Apis cerana 4种有效传昆虫,2015年仅有桔尾熊蜂是有效传粉者,而2016年的有效传粉昆虫改变为灰熊蜂和圣熊蜂。栗色鼠尾草的盗蜜现象较为普遍,主要盗蜜昆虫为灰熊蜂和桔尾熊蜂。桔尾熊蜂访花行为的年际变化较大,受天气条件的影响明显,同时其有效传粉行为可能显著影响了灰熊蜂的盗蜜行为。栗色鼠尾草的繁育系统为专性异交,主要依靠传粉者进行授粉,缺少传粉者时低程度的主动自花授粉可为其提供繁殖保障,且没有花粉限制和近交衰退。本研究揭示了在高海拔地区,多变的天气条件可能显著影响着鼠尾草属植物的传粉者种类组成、访花行为和传粉效率,进而影响植物的繁殖成效和种群稳定。有效传粉频率是保证栗色鼠尾草较高自然结实率的主要因素,在一定程度上,盗蜜强度对繁殖成功具有中性的影响。本研究结果为阐明高山鼠尾草物种的繁殖如何受气候环境变化的影响,以及保证繁殖成功的可能策略奠定基础。

    • 孙旭, 李宗善, 杨文惠, 焦磊, 周伟奇, 王效科, 张咏, 王傲雪

      DOI: 10.5846/stxb202108192297

      Abstract:

      探究不同时间尺度蒸腾与环境因子的关系并明确其主控因子,对于理解蒸腾对环境响应规律和驱动机制具有重要的理论意义。本文以北京蟒山国家森林公园的油松为例,开展树干液流及气象指标、土壤温湿度等环境因子的长期定位观测,并分析不同时间尺度油松液流速率与环境因子的关系。研究结果表明,在日尺度上,土壤温度、大气相对湿度、土壤湿度与液流速率呈极显著正相关,这三个因子对液流速率变化的贡献量分别占28.3%、11.7%和10.1%;在月尺度上,土壤温度对液流速率的影响最大,贡献量占比49.7%,土壤湿度和相对湿度的贡献量分别为7.3%和6.4%;在年尺度上,相对湿度对液流速率的年际变化的贡献量高达93.3%,是关键控制因子。随着时间尺度的扩展,环境因子对油松液流速率的控制作用逐渐增强。本研究的结果可以为植物蒸腾的时间尺度转换、未来变化背景下植物蒸腾耗水特征的预测提供理论依据。

    • 李港, 陈诚, 姚斯洋, 何梦男, 阚加力, 栾澔, 陈求稳

      DOI: 10.5846/stxb202011222997

      Abstract:

      城市河流作为人类活动和自然过程相互作用强烈的区域,承受着人类资源开发利用和污染物排放的压力,但近些年来随着对河流健康的重视,针对城市河流实施了大量的生态治理措施。综合考虑两方面因素对河流健康状态的影响,进行河流健康状态的评价,对于城市河流的修复效果检验和管理保护具有重要意义。本研究以南京市鼓楼区典型城市河流西北护城河为研究区,根据河流周边土地利用类型、物理形态差异及城市管网分布将其划分为6个河段,考虑人类修复措施对河流健康水平的影响,构建了基于压力-状态-响应(PSR, Pressure-State-Response)模型的城市河流健康评价指标体系,采用物元可拓模型确定了河段健康等级,并根据各等级综合关联度之间的距离判断河流健康水平的发展趋势。结果表明:压力、状态以及响应准则层的权重分别为0.458、0.311、0.231,压力指标为影响城市河流健康水平的主要因素;西北护城河6个河段的健康水平表现出较强的空间异质性,河段A~F的健康等级分别为中等、健康、亚健康、中等、亚病态和病态,流经公园绿地的河段健康水平明显高于流经居民住宅区的河段,河段B、C、D的健康水平有进一步提升的趋势,而河段A、E、F的健康状态则有进一步恶化的趋势,需要进行重点关注。

    • 自然保护地体系与国家公园建设
    • 朱淑娴, 李丽, 邢 璐, 吴巩胜, 国洪艳, 王 翔, 包广静

      DOI: 10.5846/stxb202102100427

      Abstract:

      在社会经济发展与生态环境发展逐渐失调的背景下,滇金丝猴作为中国特有的珍稀濒危物种,其生境质量的研究是平衡经济发展与物种保护的重要基础。本文选取滇西北地区2572个自然村的社会经济数据和344个样地运用GIS空间分析法的主成分分析和InVEST模型,研究滇西北地自然村发展对滇金丝猴分布区生境质量的影响,结果如下:(1)划定7个等级自然村(等级I、II、III、IV、V、VI和VII),自然村等级越高表示自然村发展得越好,研究区南部自然村发展优于北部;(2)研究区北部的生境质量比南部高,北部自然村对滇金丝猴生境质量的影响比南部的自然村小;北部的生境稀缺性比南部高,生态稳定性差,需要制定优先保护策略;(3)猴群分布区内存留12个自然村,自然村发展对第3、6和14猴群(C3、C6和C14)的生境质量影响大,生境质量比较低;猴群C1、C12和C13分布区内的生境稀缺性较高,生境脆弱,需要优先加强规划;划定滇金丝猴优质生境、中等生境和低质生境区域,占比分别为26.85%、20.44%和52.71%。

    • 重点脆弱生态区生态恢复
    • 占玉芳*, 马力, 滕玉风, 钱万建, 鲁延芳

      DOI: 10.5846/stxb202001170140

      Abstract:

      土壤种子库作为地上植被更新的重要的种源储备库,在植被自然恢复和演替过程以及生态系统建设中起着重要作用。本文以河西走廊不同区域沙漠人工植被为研究对象,研究了土壤种子库物种组成、时空分布和数量变化特征。结果表明:河西走廊沙漠人工林土壤种子库共出现27种植物,分属8科22属,以藜科植物最多,生活型以草本植物种子比例最高,占到90.6%—95.06%;土壤种子库密度介于19.29粒/m2—858.57粒/m2之间,从东到西呈水平地带性分布,土壤种子库分布主要集中在0—2cm土层中,不同样地土壤种子库密度均呈明显的垂直分布,在0—10cm 土层内,随着土层深度增加,种子库密度先减小后增大;土壤种子库多样性(Simpson指数)在河西走廊东段沙漠人工植被区最高,在0.671—0.812之间,河西走廊中段沙漠人工植被区为0.417—0.809之间,河西走廊西段沙漠人工植被区为0.256—0.707之间,从东到西呈下降趋势,Shannon-Wiener指数、Margalett丰富度指数、Peilow 均匀度指数也表现出相同的趋势,说明由于生境的植被的异质性程度高,使土壤种子库之间的差异性显著;河西走廊沙漠人工植被区的土壤种子库和地上植被的相似性系数均在0.45以下,为中等不相似水平,说明在组成上差异显著;土壤种子库以一年生、多年生草本为主,也有少量灌木种子,表明土壤种子库对灌木层更新和演替影响较小。该研究证明了土壤种子库中的大量种子,是地上植被自然恢复的重要物质基础,并对了解沙漠人工植被区植被自然恢复特点具有重要的贡献。

    • 研究论文
    • 俞月凤, 何铁光, 曾成城, 宋同清, 彭晚霞, 韦彩会, 苏利荣, 张野, 范适

      DOI: 10.5846/stxb202007031730

      Abstract:

      为摸清喀斯特植被退化对群落各组分C、N、P生态化学计量特征及内稳态特征影响,为喀斯特退化生态系统植被恢复与重建提供科学依据,以桂西北喀斯特地区5种退化程度植被群落为研究对象,测定了不同退化程度植被群落植物叶片、凋落物、土壤和微生物生物量的C、N、P含量,分析其化学计量比特征、相互关系及植物内稳性特征。结果表明:(1)随着退化程度加剧,叶片C、N、P含量、N:P和凋落物N:P、微生物量C显著下降,而叶片C:N、C:P则显著增加,且植物叶片N:P< 14;随退化程度加剧,凋落物N、P含量、土壤C、N、P含量、微生物量N、P呈先略有增后显著降低的趋势,且不同退化程度群落土壤N:P和微生物量C:N无显著差异。(2)叶片N、P含量与土壤N、P含量,叶片C:P与土壤C:N、C:P、N:P,叶片N:P与凋落物N、N:P,叶片C、N、P含量与微生物量C呈显著或极显著正相关关系;叶片C:N与土壤C、N,叶片C:P与土壤N、P,叶片N:P与土壤P呈显著或极显著负相关关系。(3)喀斯特地区植物叶片N、P元素的内稳性指数H平均值分别为2.74和2.31,属于弱稳态型,叶片N:P的H值为5.14,为稳态型,相对于N、P元素,元素计量比N:P具有更高的内稳性。喀斯特地区群落退化引起系统C、N、P含量、化学计量特征及其相互关系发生明显改变,植物N:P呈现一定的内稳性,说明其对喀斯特退化生态系统有较好的适应性;但退化导致叶片N:P下降植物生长受N限制作用不断增强,因此在桂西北喀斯特地区植被恢复过程中要注重N的供应。

    • 于颖超, 张心昱, 戴晓琴, 吕斯丹, 杨 洋, 史丽娟

      DOI: 10.5846/stxb202006171568

      Abstract:

      土壤剖面中20cm 以下土壤有机碳(SOC)储量占土壤剖面总SOC储量50%左右,由于土壤微生物残体碳(MRC)是稳定土壤碳库的重要来源,因此研究土壤剖面中MRC对SOC的贡献对于评估土壤碳储量具有重要意义。然而,目前关于MRC含量及其对SOC贡献的研究多数集中在土壤表层,在土壤剖面和母质中尚不清楚。本研究选取江西省千烟洲亚热带典型森林红壤剖面,通过氨基糖与磷脂脂肪酸(PLFA)微生物标志物分析方法,分析红壤剖面和母质中MRC的影响机制及其对SOC贡献的分布特征。研究结果表明:(1)MRC含量随着土壤剖面深度增加而显著降低(P<0.05),在整个土壤剖面中,细菌MRC对SOC贡献为6%—12%,真菌MRC对SOC贡献为12%—36%,MRC对SOC贡献为18%—46%。在本研究中,从土壤表层至母质,真菌MRC对SOC贡献高于细菌MRC。(2)结构方程模型结果表明,在土壤剖面中,MRC含量主要受到微生物-PLFA含量、容重和溶解态有机碳含量的影响。本研究量化了红壤剖面中MRC对SOC的贡献,表明在20cm以下土壤及母质中,微生物残体碳对红壤地区生态系统碳库具有重要贡献。

    • 叶国辉, 楚彬, 胡桂馨, 张飞宇, 华铣泽, 周富斐, 牛钰杰, 唐庄生, 花立民

      DOI: 10.5846/stxb202006021422

      Abstract:

      为明晰高原鼢鼠干扰对大型土壤动物类群分布和功能群特征影响,本研究选取祁连山东段高原鼢鼠典型分布高寒草甸,依据鼠丘密度将研究区划分4个干扰梯度,调查各干扰区植物、土壤理化性状和大型土壤动物功能群组成。采用冗余分析方法探讨植物土壤因子对土壤动物功能群组成和分布的影响。结果表明:研究区植食性土壤动物为优势功能群,极重度干扰区植食性功能群丰富度和Shannon多样性指数显著高于中度和重度干扰区(P<0.05);高原鼢鼠干扰对高寒草甸土壤动物群落稳定和相似性影响较小;冗余分析表明土壤温度、紧实度、全氮和全钾以及莎草科生物量和植物物种均匀度均显著影响高寒草甸土壤动物功能群的空间分布(P<0.05),其中土壤温度对土壤动物功能群分布影响最为显著。

    • 杨任翔, 邱凡, 郑佳舜, 赵子贵, 罗骆, 李桂芳

      DOI: 10.5846/stxb202101140149

      Abstract:

      为探究南方高强度、高频次降雨下赤红壤区坡耕地土壤侵蚀及氮磷养分流失的特征,本文基于野外径流小区原位观测试验,通过测定自然降雨下赤红壤植蔗坡地坡面径流和溶解态氮磷流失量,探讨自然降雨下甘蔗种植对赤红壤坡面径流及溶解态氮磷流失的影响。结果表明:(1)2019年和2020年,径流量分别为1 111.3 m3/ hm2和3 269.4 m3/ hm2,硝态氮(NO3--N)流失量分别为1.39 kg/ hm2和15.60 kg/ hm2,铵态氮(NH4+-N)流失量分别为0.37 kg/ hm2和1.02 kg/ hm2,可溶性磷(DP)流失量分别为0.20 kg/ hm2和0.27 kg/ hm2。2019年和2020年植蔗坡地径流及溶解态氮磷流失量均集中在6月份,占流失总量的45%以上,硝态氮(NO3--N)是径流氮素流失的主要形式,占79%以上。此外,2019年和2020年5月至8月,侵蚀性降雨场次分别为18次和23次,侵蚀性降雨量分别为407.8 mm和668.0 mm。(2)不同侵蚀性降雨条件下,植蔗坡地溶解态氮磷流失量及其浓度波动较大,甘蔗生长前期(5—6月)溶解态氮磷流失量及其浓度呈上升趋势,而生长后期(7—8月)则呈波动下降趋势。2019年和2020年观测期侵蚀性降雨的年内分布存在明显差异,均集中在6月份,占35%以上。(3)坡面径流量与降雨量和最大30 min降雨强度(I30)呈极显著的正相关关系,同时坡面径流量与径流中硝态氮、铵态氮及可溶性磷流失量均呈极显著正相关关系。研究结果有助于明晰南方赤红壤区蔗区坡面土壤侵蚀及养分流失特征。

    • 吴雁南, 郑英茂, 王莹, 韦博良, 吴初平, 沈爱华, 陆小康, 郑方东, 余著成, 倪健, 于明坚

      DOI: 10.5846/stxb202101200211

      Abstract:

      森林群落物种多样性格局和动态一直是生态学的研究热点,人工林弃管后演替进程中物种多样性变化也很值得研究。杉木(Cunninghamia lanceolata)作为我国南方林区人工栽培最广、经济价值最高的用材树种之一,其人工林分布面积很大,通常群落结构简单、物种多样性低,然而群落中杉木数量如何影响植物物种多样性,迄今缺乏研究。本研究在浙江省自然保护区中,选择不同疏伐强度和弃管时间的杉木人工林,建立了的6个1 hm2长期动态监测样地,在10 m×10 m、20 m×20 m、50 m×50 m和100 m×100 m尺度下,探究群落物种多样性(物种丰富度、Simpson 指数、Shannon-Wiener 指数和Pielou 均匀度指数)的变化规律,分析杉木数量(多度和相对多度)对物种多样性的影响。结果显示:弃管前对杉木林的疏伐强度越高,演替恢复后的群落物种多样性越高。相同疏伐程度下,物种多样性随演替时间的延长有先升高后降低的趋势。取样尺度小于100 m×100 m时,杉木数量与物种多样性呈极显著负相关;100 m×100 m尺度下仅杉木相对多度与3种多样性指数呈显著负相关,杉木多度与各物种多样性均无显著相关性。群落中杉木相对多度在30%以内时,通常拥有较高的物种多样性。

    • 学术信息与动态
    • 吴胜男, 王继龙, 刘婷婷, 袁兴中, 孔维苇, 刘欢, 王晓锋

      DOI: 10.5846/stxb202007311996

      Abstract:

      由于人类活动、气候变化等影响,全球湿地退化不断加剧,关于湿地恢复的相关研究也越来越多,但缺乏系统的文献梳理,对研究领域的热点演变特征及发展趋势认识不足。本文基于文献计量学软件CiteSpace.5.5R2及CNKI和WOS核心数据库检索的文献数据,对湿地恢复领域的发文量、作者群、发文机构、文献共被引、高频关键词及突现等进行可视化分析。结果表明:1)国内外关于湿地恢复研究的发文量总体上均呈现增长趋势,2008年之后发文量均显著提升,国内研究较国外晚了近10年,但发展迅速,国际影响力提升较快;2)国外主要研究机构包括United States Geological Survey、Louisiana State University、University Florida、University Wisconsin等,均为美国机构,形成了以William JM-John WD、Zedler JB、Jos TA Verhoeven-Leon P M Lamers、Jeffrey WM等核心研究团队;国内以中科院、北师大、中国林科院为主,形成了崔保山-白军红、吕宪国-姜明-佟守正-薛振山、杨薇-孙涛、李伟-崔丽娟-张曼胤、欧阳志云-郑华-王效科、张平究等研究团队;国内外湿地恢复研究团队及机构间联系虽较为紧密,但仍待进一步加强;3)研究期间,湿地恢复领域的发展经历了以水环境治理为目的的初期探索阶段、以系统性和功能性恢复为主的湿地恢复过程与评价研究阶段、应对人类活动与气候变化为主的湿地保护与修复阶段,近十年湿地恢复理论体系不断完善,研究主题更聚焦;4)国外湿地恢复研究的核心内容包括水文与水环境恢复、植被恢复与植物群落演替、人工湿地对水污染治理、生态系统管理与评价、生物多样性恢复等,不同阶段研究的热点不同,近十年来气候变化对滨海湿地的影响及恢复措施研究是主要的研究热点。国内湿地恢复研究主要内容与国外基本一致,研究者在东北平原、三江源、黄河三角洲等典型区域开展了大量理论与技术探索;近年来气候变化下滨海湿地的退化机制及生态响应也成为国内研究的热点;5)与国际湿地恢复研究相比,国内湿地恢复研究应从长期湿地恢复过程监测、植物群落演替及调控、水文调控及模型预测、湿地生态系统管理等方面进一步给予更多关注,尽快完善适应我国地理环境特征的湿地恢复研究的理论框架。湿地恢复研究目前仍处于快速发展期,研究广度和深度不断增强,未来长时间内,气候变化和人类活动双重干扰下湿地恢复、保护、过程监测等仍是湿地科学的关注热点。

    • 研究论文
    • 魏雪, 李雨, 吴鹏飞

      DOI: 10.5846/stxb202101150166

      Abstract:

      为缓解草蓄矛盾,青藏高原人工草地得到快速发展。土壤线虫对环境变化敏感,是草地生态系统的重要组成部分。然而,不同牧草人工草地对土壤线虫群落的影响尚不明确。2016年7月,对多年生禾本科(垂穗披碱草Elymus nutans Griseb.、老芒麦Elymus sibiricus L.、早熟禾Poa annua L.和羊茅Festuca ovina L.)、一年生禾本科燕麦Avena sativa L.和多年生豆科紫花苜蓿Medicago sativa L.等6种单播牧草人工草地(建植期4年)和天然草地(对照)的土壤线虫群落进行了调查。结果表明:(1)土壤线虫隶属于2纲8目32科58属,平均密度为1754个/100 g干土;紫花苜蓿样地的线虫密度最低,为949个/100 g干土;燕麦样地最高,为3267个/100 g干土;(2)与天然草地相比,燕麦样地的线虫群落总密度、多样性以及植食性和杂食-捕食性线虫密度显著增加,而其他人工草地的线虫群落密度、多样性以及植食性、食真菌和食细菌线虫密度均无显著变化;(3)土壤线虫总密度以及各营养类群密度在不同人工草地间差异显著,且均在燕麦样地最高;(4)建植人工草地改变了土壤线虫的群落组成,冗余分析(RDA)表明土壤全钾、碳氮比、全磷和有效钾是影响线虫群落组成的重要因子。研究表明青藏高原建植人工草地通过改变植物群落和土壤理化性质对土壤线虫群落产生影响,其中种植燕麦短期内可显著提高土壤线虫群落的密度和多样性。青藏高原生态环境脆弱,在大面积建植人工草地前应对地下生态过程进一步深入研究。

    • 专论与综述
    • 王亚, 冯发运, 葛静, 李勇, 余向阳

      DOI: 10.5846/stxb202101030011

      Abstract:

      生物修复是一种经济环保的土壤修复技术。根系分泌物是利用生物修复污染土壤过程中的关键物质,也是植物与土壤微生物进行物质交换和信息传递的重要载体,在植物响应污染物胁迫中扮演重要角色。研究植物根系分泌物对土壤污染修复的作用和影响机理,是深入理解植物和微生物环境适应机制的重要途径,对促进生物修复污染土壤有重要指导意义。本文从污染物胁迫对根系分泌物的影响、根系分泌物对土壤污染物环境行为的影响、根系分泌物在调控污染土壤中根际微生物群落结构和多样性中发挥的作用等几个方面综述了根系分泌物对土壤污染修复的影响及内在机制。研究结果表明,根系分泌物在降低重金属对植物的毒性、加速有机污染物降解等方面有非常重要的作用。根系分泌物对土壤微生物的丰度和多样性均有显著影响,其与根际微生物互作在土壤污染物的消减中发挥了重要的调控作用。在此基础上,提出了以往研究中的不足,并对污染物胁迫下根系分泌物未来研究的方向和趋势进行了展望。

    • 研究论文
    • 陶宝先, 王晶东, 陈庆海, 马澍, 袁海燕, 陈永金, 王浩

      DOI: 10.5846/stxb202101050034

      Abstract:

      大气氮沉降增加能改变土壤养分可利用性,影响滨海湿地植物的养分再吸收。目前研究多关注氮沉降量对养分再吸收过程的影响,且研究集中于叶片,鲜有研究区分不同形态氮素对植物不同器官养分再吸收过程的影响。通过两年的野外控制实验,研究硝态氮、铵态氮添加对黄河三角洲滨海湿地芦苇(Phragmites australis)叶、茎养分再吸收效率的影响。结果表明:两类氮添加均显著增加叶、茎的氮、磷含量(P<0.001),增幅达32.74%—43.22%(氮)、30.91%—36.51%(磷)。叶片氮的再吸收效率为54.14%—67.66%,茎氮的再吸收效率为50.60%—62.85%。叶片磷的再吸收效率为56.80%—70.38%,茎磷的再吸收效率为77.43%—84.95%。两类氮添加均显著降低氮、磷的再吸收效率(P<0.001),但两类氮添加处理下的养分再吸收效率无差异。叶、茎氮的再吸收效率无差异,但茎磷的再吸收效率明显高于叶(P<0.01)。总之,氮添加降低芦苇对氮、磷的再吸收效率,且茎对养分的再吸收也具有不可忽略的贡献。

    • 任月恒, 朱彦鹏, 付梦娣, 闻丞, 张明海, 于胜祥, 江建平, 李俊生

      DOI: 10.5846/stxb202101190203

      Abstract:

      黄河流域具有重要的生物多样性保护意义,通过研究珍稀濒危物种分布热点区可为生物多样性保护提供依据。选取70种濒危维管植物和陆生脊椎动物,综合多来源的分布数据,运用物种分布模型Maxent模拟物种分布区,结合自然地理区划,计算保护价值,进行热点区分析,并结合国家级自然保护区和国家公园体制试点区的分布情况进行空缺分析。研究结果显示,黄河流域濒危物种分布主要呈现出南高北低、集中于山地的特征,热点区包括秦岭区域、太行山区域、子午岭-六盘山区域、陇中高原至松潘高原、祁连山、贺兰山和沿黄湿地等。在区分自然地理区后,现有的国家级自然保护区和国家公园体制试点区覆盖了热点区面积的13.89%,保护空缺主要出现于子午岭南部、六盘山南部、松潘高原南部和拉脊山等。建议在推进黄河流域生态保护和高质量发展中将濒危物种热点区考虑在内,对黄河流域自然保护地体系进行优化,并针对黄河流域的三个自然地理分区提出了相应的保护建议。此外,本研究发现,在进行热点区分析时,考虑自然地理区域划分,并综合多类群叠加和单一生物类群的分析结果进行统筹考虑,可能会更好满足生物多样性就地保护需求。

    • 牛晓楠, 倪欢, 陈国光, 张定源, 张景, 张洁, 吴佳瑜

      DOI: 10.5846/stxb202012153187

      Abstract:

      生态保护重要性是表征区域生态系统结构和功能重要性程度的综合指标,确定生态保护空间范围是协调保护与发展、保障生态服务持续供给的基础。在明确福建省生态本底和关键生态问题的基础上,综合分析生态服务功能重要性和生态敏感性,构建福建省生态保护重要性评价指标体系,识别具有重要保护意义的生态极重要地区,能够为优化生态保护策略、划定生态红线和主体功能区划提供技术支持。研究结果表明,福建省生态保护极重要区占福建省陆地总面积的38.94%,生态重要性空间格局基本沿福建省闽西大山带、闽中大山带与海岸带分布,其中生态服务功能极重要区面积为3.96万km2,以生物多样性维护功能和水源涵养功能为主;生态极敏感性区域面积占福建省陆地总面积的9.71%,水土流失是主要的生态问题,占福建省陆地总面积的8.93%,土地沙化极敏感区域集中在海岸带附近,与海岸侵蚀极敏感区空间范围基本一致。研究建议,生态保护极重要区作为划定生态红线和重点生态功能区的依据,支撑福建省开展有针对性的生态保护,保障和维护生态安全。

    • 典型高寒生态系统演变规律及机制
    • 宁 瑶, 刘雅莉, 杜剑卿, 杨雅茜, 王艳芬

      DOI: 10.5846/stxb202012293308

      Abstract:

      作为我国重要的生态屏障和经济带,黄河流域生态保护和高质量发展是我国的重大战略需求。目前,黄河流域水资源利用效率较低、水资源配置不甚合理等问题,阻碍了流域整体的可持续发展。以黄河流域上、中、下游九个省份作为研究对象,引入目标间均衡度这一新的评估方法,通过分析上中下游在可持续发展目标达成状况、发展路径、对黄河水资源的依赖程度和工农业用水效率等方面的差异,探讨了基于水资源优化利用的协同发展策略。研究结果表明:(1)2000—2015年间,黄河九省的可持续发展指数都有了显著提高,在不考虑各可持续发展目标间的均衡度时,中下游地区的可持续发展状况显著优于上游地区,考虑均衡度后则未发现显著差异;(2)忽略均衡度对评估结果带来的偏差也体现在省级层面上,如宁夏和山西在不考虑均衡度时都被认为取得了良好的发展,但实际上两者的发展主要体现在少部分目标上,和环境保护相关的部分目标反而出现了退步(如SDG 15等),这说明不考虑均衡度可能会高估可持续发展目标达成度;(3)黄河流域上中下游均有对黄河水资源较为依赖的省份,这些省份间工农业用水量和用水效率等存在较大差异,总体来看,上游地区用水效率较低,中下游地区用水效率较高;(4)取水量与17个可持续发展目标间的关系在上中下游有所差异,在上游地区取水量同多数目标无关或呈负相关关系,说明限制上游地区可持续发展的因素不是水资源,而在中下游地区取水量的增加则能够促进一些同经济和社会发展相关的目标。本研究指出,可以通过加强上、中、下游间的合作,优化产业结构和水资源配置,提高流域整体的水资源利用效率,促进流域生态环境保护,最终实现全流域的可持续发展。

    • 研究论文
    • 马昀, 孟晨, 岳健敏, 宋乃平, 谢莉, 杜灵通

      DOI: 10.5846/stxb202008042034

      Abstract:

      土壤优先流作为土壤中常见的水分流动方式,会造成土壤水分流失、地下水污染及坡面土体稳定性降低等问题,以位于宁夏盐池县的典型荒漠草原为研究区域,通过土壤水分入渗染色法、CT扫描法、图像处理技术相结合的分析方式,选取人工营造9、14、24、35年的柠条灌丛林地,以空白草地作为对照,探究不同恢复年限人工柠条林土壤优先流特征及其与土壤大孔隙与根系的关系。结果表明:(1)不同林龄柠条林地土壤优先流特征及大孔隙度具有显著差异,表现为随着种植年份的增加,土壤大孔隙度逐渐升高,土壤入渗染色深度随之加深,同时染色面积比随着柠条林林龄的增加而增大。(2)土壤基质流深度表现为随着种植年份的增加而增大,人工柠条林地的土壤优先流程度显著高于草地。(3)随着人工柠条林龄的增加,土壤根系数量增加,而灌丛生长发育过程中的根系活动使得灌丛林地土壤具有更多迂曲度低、连通性强的大孔隙,这些大孔隙是导致土壤水分优先迁移的主要因素。因此,植物根系和土壤大孔隙变化是影响荒漠草原人工柠条恢复过程中土壤水分分布的关键因素,合理配置人工林以改善根系及土壤结构特征,或可有效提高荒漠草原地区的土壤水分利用效率。

    • 吕同汝, 蒋勇军, 吴泽, 茆杨, 邱菊, 吴超

      DOI: 10.5846/stxb202101020006

      Abstract:

      植物蒸腾是水循环的重要组成部分,为了解亚热带岩溶区树木的蒸腾耗水情况,探究气候和水文地质条件对植物蒸腾的影响,运用Granier热耗散探针技术,对亚热带岩溶区次生林内的常绿树种女贞(Ligustrum lucidum)和落叶树种刺槐(Robinia pseudoacacia)的树干液流进行了连续监测,并同步监测了气象因子及土壤含水率(SMC),探讨在不同时间尺度下两种生活型树种的蒸腾特征及其对环境因子的响应。结果表明:(1)在季节尺度下,影响两树种整树蒸腾量(ET)的主要因子为太阳辐射强度(Rs)、气温(T)和水汽压亏缺(VPD);女贞蒸腾量(ETL)表现为夏季(1.29 kg/h)>春季(0.57 kg/h)>冬季(0.15 kg/h)>秋季(0.13 kg/h),刺槐蒸腾量(ETR)表现为夏季(0.90 kg/h)>春季(0.31 kg/h)>秋季(0.16 kg/h)>冬季(0.04 kg/h)。(2)在日尺度下,晴天两树种ET呈现出明显的单峰日变化,且主要影响因子均为T、VPD和Rs;但由于常绿和落叶树种的生理特征差异,降雨时ETL受到抑制,而ETR则显著提升。(3)从昼夜层面来看,两树种夜间蒸腾量不足日蒸腾总量的35%。在夜雨现象和树木生理特征的影响下,秋冬季夜间蒸腾量占比明显高于春夏季,刺槐的平均夜间蒸腾量及其占比(1.56 kg,24.1%)高于女贞(1.08 kg,13.9%)。

    • 刘朋虎, 陈华, 李波, 王义祥, 翁伯琦

      DOI: 10.5846/stxb202005121192

      Abstract:

      利用外源镉添加的袋栽试验,系统研究了镉对姬松茸J37和J1两菌株农艺性状、子实体产量、氨基酸和镉含量的影响,以求为低富集镉的姬松茸品种选育和安全栽培提供科学依据。结果表明,外源镉添加对姬松茸J37和J1品种子实体的农艺性状的影响各异,两菌株单个子实体重量、子实体高度、菌盖直径、菌盖厚度和菌柄直径等均与外源镉浓度具有显著的负相关性,其中子实体重量与外源镉浓度间的相关性最大;15 mg/kg镉水平是两菌株农艺性状发生显著变化的敏感点。不同镉水平下J37菌株单个子实体重量比J1菌株高10.9%~36.6%,表现为较强镉耐受性。姬松茸J37与J1菌株子实体产量、氨基酸和镉含量均随着潮次的增加而降低,子实体产量和氨基酸含量随着外源镉水平增加而降低,而镉含量随外源镉水平增加而增加。与外源镉0mg/kg处理相比,当外源镉水平达15 mg/kg时,J1和J37子实体总产量分别下降23.4%和13.4%以上,J1和J37子实体镉含量分别提高51.5%、13.7%以上,且J1子实体镉含量已达到食品卫生标准的临界值。当外源镉水平达到35 mg/kg时,J1和J37子实体产量分别下降45%、32%以上,J1和J37子实体镉含量分别提高75%和68%以上;在0、15和35mg/kg镉水平下,J37菌株四潮子实体氨基酸含量平均比J1菌株提高了20.1%、16.6%和16.1%,且两菌株间的差异均达到显著性水平(P<0.05)。随着姬松茸收获潮次的增加,J1和J37菌株子实体氨基酸含量总体呈逐渐降低的趋势,但潮次间的差异不显著。试验结果显示,姬松茸品种J37比J1相对耐受镉胁迫,但培养料中镉含量应控制在15 mg/kg以下,才有助于保障子实体产品符合食品卫生标准。

    • 生态补偿与生态效益评估
    • 刘桂芳, 关瑞敏, 夏梦琳, 卢鹤立, 徐明, 郑辉

      DOI: 10.5846/stxb202003290735

      Abstract:

      减少发展中国家因森林砍伐与森林退化导致的碳排放即REDD,不仅能减少因森林砍伐和森林退化造成的碳排放,而且还可以带来其它生态效益,如减缓森林破碎化、保护生物多样性和增强水土保持功能等。本研究以中国的西双版纳地区为研究区域,以毁林最严重的1976—2007年为REDD基线,基于卫星影像,并结合植被指数(NDVI),提取了研究区的土地利用变化信息。基于IPCC温室气体清单方法,计算了研究区的森林碳储量变化。在此基础上,对REDD的碳汇效益和生态效益进行了系统综合评估。结果显示:(1)1976—2007年间天然林碳储量从占总碳储量的78.24%减少至50.52%,这是造成西双版纳地区碳储量减少的主要原因。(2)1976—2007年,天然林的斑块数(NP)和平均最近邻距离(ENN_MN)分别增加了120.00%和25.21%,平均斑块面积(AREA_MN)下降了71.98%,说明天然林的破碎化程度加剧。从研究区整体景观格局来看,斑块数(NP)、香农多样性指数(SHDI)和香农均一性指数(SHEI)分别增加了8.16%、51.39%和34.07%;与此同时,平均斑块面积(AREA_MN)和景观要素聚集度指数(COHESION)分别下降了26.26%和2.13%,表明研究区整体景观格局朝破碎化方向发展,这和碳排放的增加相一致。(3)该区的土壤侵蚀程度逐年加剧,并与碳储量的减少密切相关。分析表明,土壤侵蚀剧烈的区域,其平均碳排放也相对较高。1999年到2007年间,剧烈侵蚀区域的平均碳排放是轻度侵蚀区域的6倍多。这些结果说明:如果REDD政策得以实施,不仅能减少因毁林和森林退化导致的碳排放,而且能带来高的生态效益。从这个角度出发,REDD的本质可以认为是以“增汇”或“减排”为主导功能,同时提升生态效益的一种管理方式。

    • 研究论文
    • 李芸, 王轶夫, 孙玉军, 雷渊才, 邵卫才, 李杰

      DOI: 10.5846/stxb202102240505

      Abstract:

      为评估吉林省落叶松林的生产力现状并为我国森林生态系统生产力和植被监测研究提供基础数据,本文以吉林省落叶松林为研究对象,基于吉林省及其周边100 km范围内41个气象站点资料,采用LPJ-DGVM模型(Lund-Potsdam-Jena Dynamic Global Vegetation Model)模拟了2000-2019年吉林省落叶松林近20年的净初级生产力,并采用线性回归趋势分析、变异系数、Hurst指数和相关性分析法对其时空变化、稳定性及其与气候因子的相关关系进行了分析。结果表明:(1)2000-2019年吉林省落叶松林年均NPP为592 g C m-2 a-1,年均增长率为2.81%,随时间推移呈现波动增长的趋势(β=14.55,R2=0.784,P<0.01)。(2)NPP变异系数为0.07~2.33,均值为0.48,除幼龄林外,整体波动较小。Hurst指数介于0.441~0.849之间,均值为0.612,未来吉林省落叶松林NPP呈增加趋势。(3)吉林省落叶松林NPP存在明显的空间异质性,北部和南部区域NPP较高,是近20年NPP增长较快的区域。(4)2000-2019年吉林省落叶松林年均NPP与年总降水、生长季降水量之间均不显著(P>0.05),与年均温呈显著正相关(P<0.05),与生长季均温为极显著正相关(P<0.01),该阶段内温度比降水更能对吉林省落叶松林NPP的年际变化产生影响。LPJ模型模拟吉林省落叶松林2000-2019年NPP与样地实测值极显著相关(P<0.01),可以用于模拟吉林省落叶松林的NPP。

    • 粤港澳大湾区生态退化、生态修复及管理策略研究 专辑
    • 李晓晖, 萧敬豪, 王建军, 吴婕, 龙闹

      DOI: 10.5846/stxb202005141230

      Abstract:

      生态修复是国土空间治理的重要内容。做好生态受损、功能退化地区的辨识并因地施策,是科学编制国土空间规划、实施生态修复重大工程的优先任务。本文基于自然资源资产评估方法,探索提出一种面向生态保护与修复规划的应用路径。在自然资源资产理念与方法评估辨析基础上,以广州为例,构建在地化的自然资源实物核算、生态系统服务功能价值评估框架,开展生态修复空间辨识,提出空间规划应对策略。主要研究结论:(1)2009年广州市自然资源资产总值约8334亿元,2019年为12025亿元;(2)自然资源资产价值总体呈上升趋势;剔除价格上涨因素后,调节与支持服务价值有所下降,生态保护与修复工作仍待强化;(3)提出自然资源资产评估在国土空间规划生态重要性地区识别、生态空间主导功能分区、生态治理重点研判等规划应用。最后,本文就如何提高自然资源资产评估的合理性与准确性,自然资源资产评估方法在不同层次国土空间生态修复规划中的适应性,如何基于自然资产评估推动生态修复规划实施等方面进行了讨论。

    • 2018“一带一路”生态文明论坛专辑
    • 侯丽丽, 都瓦拉, 银山, 玉山

      DOI: 10.5846/stxb201905070918

      Abstract:

      以汗敖包嘎查为研究对象,从牧户微观尺度出发,利用嘎查内92户牧民实地调查社会经济数据、气象数据和遥感数据,应用自然灾害风险指数法、主成分分析法、加权综合法结合GIS空间分析技术,以栅格50m×50m的基础单元进行评价,通过对危险性、暴露性、脆弱性和防灾减灾能力4个因子的分析,构建了汗敖包嘎查内草原火灾的风险评价指标体系,并获取了汗敖包嘎查草原火灾风险分布图。结果表明:汗敖包嘎查草原火灾风险总体上中部高、两侧低,且南部区域风险性高于北部,中、高风险区占研究区总面积的66.71%,集中分布在研究区的中部、东部和南部。研究结果从微观尺度为草原火灾风险评价提供了新的视角和参考。

    • 专论与综述
    • 郭澍, 许佳扬, 魏晓梦, 张煦博, 杜剑卿, 吴伊波, 崔骁勇

      DOI: 10.5846/stxb202007231934

      Abstract:

      原位酶谱可方便、直观地展示土壤中酶活性的二维空间变异,近些年来通过与其他成像技术和分析方法相结合,土壤原位酶谱已发展成为分析土壤微观生态过程及土壤-根系-土壤动物相互作用界面过程的有效方法。然而,土壤原位酶谱技术尚未成熟,亟待深入分析其技术不足、完善技术方法,梳理其在不同领域中的应用现状,拓展并深化其在更多领域研究中的应用前景。基于此,本文综述并分析了该技术在土壤酶相关研究领域的应用现状,结合原位酶谱技术在底物载体选择与酶活定量方法的优化历程,分析了其存在的问题,发现:①可供研究的酶种类较少;②结果准确性仍有质疑;③在除根际研究外其他领域的研究较少、缺乏系统性,难以直接借鉴。这三者仍是阻碍原位酶谱技术在多领域中推广的最大障碍。综上所述,土壤原位酶谱技术虽仍存在缺陷,但其具有操作简便、测量结果的时空分辨率高等优势,在未来土壤酶学领域研究中仍潜力巨大,本文目的旨在为推进原位酶谱技术在土壤学和生态学等学科研究中的应用和发展提供理论指导。

    • 研究论文
    • 管超毅#, 孙涛#, 陈智, 周岐海, 黄乘明

      DOI: 10.5846/stxb202101010003

      Abstract:

      黑叶猴(Trachypithecus francoisi)是仅分布于喀斯特石山生境的珍稀濒危灵长类动物。由于非法捕杀和人类活动干扰,其种群数量正在急剧减少。同时,随着森林砍伐和土地开垦的加速,其栖息地严重破碎化。因此,了解栖息地破碎化对黑叶猴种群的影响对于保护这一珍稀濒危物种具有重要意义。基于遥感影像、土地利用数据以及黑叶猴种群调查数据,通过Fragstats软件开展广西黑叶猴栖息地景观破碎化分析,并通过相关性和多元逐步回归分析,探讨了景观格局对广西黑叶猴种群数量的影响。结果表明:(1)广西黑叶猴栖息地呈现破碎度严峻、斑块形状复杂化、斑块团聚程度较弱且分散化的现象;栖息地以林地景观占据重要优势,但人为景观的干扰十分强烈;在不同地区中,生境破碎化程度、人为干扰强度以及景观配置均呈现不同的特征,其中扶绥地区人为干扰最为强烈,德保地区的景观块数破碎化程度较为严重,而龙州地区的人为干扰程度最小,其森林景观最为聚集。(2)蔓延度指数、平均斑块分维指数、林地面积、林地斑块大小、裸岩面积和裸岩面积比重等景观指数与黑叶猴种群数量有显著正向关系,香农多样性指数则是显著负向关系;而耕地面积、耕地面积占比、居民地面积以及居民地面积占比等具有人为干扰性质的景观指数对黑叶猴种群数量没有显著相关性。(3)多元逐步回归分析表明,林地面积的大小是影响广西黑叶猴种群数量关键因子,其次是平均斑块分维指数。因此,在保护规划工作中应该根据黑叶猴分布区的森林覆盖率、破碎化程度、生境连通度以及景观配置情况进行生态恢复,同时也应结合保护区的实际情况进行调整。

    • 高滢, 孙虎, 徐崟尧, 张世芳

      DOI: 10.5846/stxb202101090097

      Abstract:

      基于2001—2018年MODIS NDVI数据,从生态分区视角分析陕西省归一化植被指数(NDVI)的时空变化特征,并结合该地区31个气象站点日值数据,探讨NDVI对极端气温和极端降水指数的响应特征。结果表明:(1)陕西省及其各生态区的NDVI变化均显著上升,整体呈南高北低的分布特点,其中秦巴山地落叶与阔叶林生态区(IV)NDVI值最高为0.86,陕北北部典型草原生态区(I)NDVI值最低为0.38。(2)年际尺度上,陕西省NDVI与极端气温暖极值TN90p和极端降水指数PRCPTOT、Rx1day、Rx5day和SDII总体呈显著正相关(P<0.05),在陕西省北部NDVI变化主要受极端降水的影响,南部则对极端气温的敏感度更高。(3)多年月尺度上,各生态区NDVI对极端气温指数TMINmean、TNn、TXn、TMAXmean、TNx和TXx存在明显的滞后性,滞后时间多为3个月;与极端降水指数Rx1day和Rx5day的滞后时间均为2个月,说明陕西省内NDVI对极端气候的响应具有显著的滞后效应。

    • 专论与综述
    • 陈新闯, 李小倩, 吕一河, 郭建英, 谷德海, 吴颜岐

      DOI: 10.5846/stxb202101150161

      Abstract:

      生态空间是维护区域可持续发展的重要组成部分,是国土空间规划体系的核心领域。生态空间区划是国土空间管控的重要内容,是解决区域供需矛盾,维护国土安全的重要手段。本文在系统总结现有生态区划理论、技术和方法的基础上,探讨了目前生态区划存在的不足,进一步提出新时代生态空间区划的理论、内涵和国土空间规划背景下生态空间区划技术要点。生态空间区划是以生态空间提供生态系统服务,维系生态安全为基础,从区域尺度以山水林田湖草生命共同体理念综合辨识分类生态空间。评价指标体系应基于生态功能区划和环境功能区划,结合政策目标、居民需求并参考区域城镇化特征及未来发展定位,以生态系统服务、生态敏感性、生态质量、生态健康等多因子评价为主。生态空间区划的目的是对生态空间开展保护、修复、和高质量开发建设,因此生态空间区划阈值的选取要立足于政策目标、居民需求和可持续发展,按照生态系统服务供需耦合机制划定生态空间分区,并及时调整。研究还基于现阶段区域尺度下生态空间区划的难点,从加强生态空间区划体系的应用、加强生态空间基础数据库的构建、加强命名规范等方面进行了工作展望。

    • 生态治理与恢复技术的评价方法及应用
    • 罗 叙, 王誉陶, 张娟, 李建平

      DOI: 10.5846/stxb202102090420

      Abstract:

      为探讨黄土高原典型草原优势种植物及其根际土壤化学计量对不同降水量的响应,以宁夏固原云雾山封育20年典型草原为研究对象,利用遮雨棚技术模拟了3个不同的降水梯度(自然降水量的50%、100%和150%),测定了优势种长芒草(Stipa bungeana)、星毛委陵菜(Potentilla acaulis)和白莲蒿(Artemisia sacrorum)的地上、地下全碳(TC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其根际土壤有机碳(RSOC)、全氮、全磷含量,分析了各个优势种及其根际土壤化学计量及其之间的相关性。结果表明:(1)3个优势种地上、地下总C含量、地上N含量均在50%降水下较高,星毛委陵菜地上和地下P含量及地上、地下总P含量均在100%降水处理下最高。(2)50%降水与150%降水处理相比较,长芒草地上C/N、C/P及白莲蒿、星毛委陵菜地下C/P均有显著差异(P<0.05),150%降水处理下优势种N/P显著高于50%降水处理(P<0.05)。(3) 3个优势种根际土壤C、N含量高于黄土高原土壤C、N含量且150%降水处理下根际土壤C含量显著高于50%降水处理(P<0.05),増雨处理下优势种根际土壤C/N、C/P高于减雨处理,増雨处理N/P较减雨处理变化小。(4)50%降水处理下,白莲蒿和星毛委陵菜地上和地下N含量与其根际土壤C含量均呈负相关关系(P<0.05);100%降水处理下,优势种地上和地下及地上、地下总C、N、P含量与其根际土壤C、N、P之间均表现出较强的相关关系(P<0.05);150%降水处理下,优势种地下C含量与其根际土壤N含量均呈负相关关系。(5)3个优势种根际土壤N含量与地下N含量的负相关系数绝对值大于根际土壤P含量与地下P含量的相关系数绝对值。研究结果将为深入了解黄土高原典型草原生态系统物质循环及判断植被养分限制提供科学参考。

    • 区域生态学学术研讨会专题
    • 马晓妮, 任宗萍, 谢梦瑶, 李占斌, 李鹏, 张星

      DOI: 10.5846/stxb202103020564

      Abstract:

      砒砂岩区地形破碎,生态环境恶劣,降水量少且以暴雨为主,研究该区植被覆盖变化及环境驱动因子作用机制对区域植被建设具有重要的理论意义。本研究基于1999-2018年的NDVI数据分析了砒砂岩区近20年植被覆盖度时空变化特征,利用了地理探测器方法量化分析了不同环境因子对植被覆盖度的影响。结果表明:1)近20年砒砂岩区平均植被覆盖度为42.3%,时间尺度上1999-2018年区域植被覆盖度呈增加趋势,平均上升幅度为0.086/10a,空间尺度上植被覆盖度呈现从东南向西北递减的空间分布特征;2)近20年区域植被覆盖整体得到改善要比退化的区域面积要大,45.5%的区域面积植被覆盖度极显著增加,主要分布在砒砂岩区东部区域,该区植被覆盖度未来变化趋势将以持续性改善为主,但仍有约41.6%的植被将由改善向退化方向变化;3)降水、土壤水分和气温是影响砒砂岩区植被覆盖空间分布的主导环境因子,且降水同其他环境因子的交互作用对植被覆盖影响最大。

    • 研究论文
    • 李婷, 王思元

      DOI: 10.5846/stxb202103170716

      Abstract:

      城市边缘区是城市扩张过程中空间结构变化最大、土地利用转变最快的区域。以北京市大兴区为例,从原型思维出发,以2000、2010和2020年遥感影像解译数据、自然和社会经济等数据为基础,充分考虑地物地情及政策背景等因素,借助ArcGIS 10.5、Fragstats 4.2、SPSS等工具,对不同规划尺度和历时性维度下的景观格局指数进行分析、对比和验证,通过总体分析,场地切片和原型筛选三个步骤,筛选出大兴区6个空间原型组成框架,审视不同发展导向下的空间原型发展变化,探讨近20年间大兴区城市景观格局演变规律。本文旨在提出一种原型理论指导下的研究思路,尝试为城市转型、用地结构优化、区域规划等工作提供新的视角和一定的借鉴意义。

    • 周维, 刘国华, 段兴武, 苏旭坤

      DOI: 10.5846/stxb202101200210

      Abstract:

      森林生态系统是滇金丝猴(Rhinopithecus bieti)的主要生境,森林面积变化会直接影响滇金丝猴的生存。本研究基于全球森林变化(Global Forest Change)数据,采用Theil-Sen趋势分析和Mann-Kendall检验、热点分析与地理探测器模型等方法,探讨了滇金丝猴分布区2001—2019年森林面积变化的时空特征及其影响因素。结果表明:(1)近20年间,滇金丝猴分布区森林面积变化总量为3.81×104 hm2,约占研究区森林面积的2.44%,逐年森林面积变化呈现较大的年际波动,其中5个保护地森林面积变化总量达5456 hm2,约占研究区森林面积变化总量的14.3%,老君山风景区和云岭保护区森林面积变化的比例较高;(2)滇金丝猴分布区森林面积变化趋于缓和,其中森林面积减少呈现显著增加的区域面积为1.03×105 hm2,占整个研究区的2.9%;森林面积减少呈现显著减少的区域面积为3.05×105 hm2,占整个研究区的7.9%;同时森林面积变化的热点区域面积呈不断下降的趋势;(3)滇金丝猴分布区森林面积变化呈现向低海拔、高坡度转移的趋势;(4)过火面积和人口密度是滇金丝猴分布区森林面积变化的主要影响因素,其次是降水、海拔、气温。本研究对滇金丝猴分布区森林生态系统管理与滇金丝猴保护具有现实意义。

    • 重点脆弱生态区生态恢复
    • 周凤艳, 张欣月, 赵志浩, 吴叶礼, 雷泽勇

      DOI: 10.5846/stxb202011172958

      Abstract:

      磷是森林生态系统重要养分元素之一,是干旱半干旱地区植物生长的限制性因子。然而沙质草地转化为人工林生态系统后,林分的生长对沙地土壤磷素的变化及其影响机理还不清晰,为沙地合理经营和管理人工林带来了不确定性。以辽宁省章古台地区各生长阶段(幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林阶段)的20块樟子松固沙林样地(在各生长阶段林分附近寻找1块天然草地作为对照样地)为研究对象,取样并测定样地各土层(0—10、10—20、20—40、40—60、60—80、80—100 cm)的土壤磷(全磷和速效磷)、土壤氮(全氮和速效氮)、土壤钾(全钾及速效钾)、土壤有机碳等含量以及土壤含水率、土壤pH值、土壤质地、土壤容重等因子值,并进行统计分析。结果表明:沙质草地营造樟子松人工林后,土壤全磷含量随林龄的增加而逐渐递增,成熟林时期达到最高,过熟林地全磷降低。且土壤全磷对土层深度不敏感。成熟林地的速效磷含量略高于幼林和中龄林;虽然与幼林、中龄林没有显著差异,但过熟林的土壤速效磷含量是所有林分中最低的。除了林分生长影响外,草地营造樟子松林后,土壤全磷的变化还受土壤容重和土壤速效氮含量的影响,而土壤速效磷的变化受土壤有机碳和pH值影响。综上所述,沙质草地营造樟子松人工林后,林分生长促进了土壤全磷含量的增加,但导致土壤速效磷轻微的降低,而樟子松过熟林的生存与生长导致了土壤速效磷的过渡消耗,使得土壤速效磷低于草地,经营中应引起重视,以确保樟子松人工林经营的健康发展。

    • 面向可持续发展的景感生态学研究
    • 郑天晨, 严岩, 章文, 朱捷缘, 王辰星, 荣月静, 卢慧婷

      DOI: 10.5846/stxb202004210953

      Abstract:

      城市公园是城市居民与自然生态系统互动的主要场所,为居民提供重要的生态系统服务。从景感生态角度和方法对城市公园文化服务进行评价,需要掌握大量居民个体对城市公园的感知、感受信息。随着现代信息技术和人们生活方式的发展,社交媒体成为大众获取信息、发布观点的主要方式之一。社交媒体数据具有数据易于获取、时间跨度长、数据量大等优势,同时,通过对社交媒体信息进一步进行文本提取与分析,还可以获取用户对特定活动场所更为具体的感知和感受,因此,社交媒体数据为城市公园景感评价提供了有价值的新的数据来源和手段。本文构建了基于社交媒体数据的城市公园景感评价框架和流程、评价指标以及信息提取方法,包括对获取数据进行预处理;构建感官感知及公园要素词库;通过情感分类,形成积极和消极情感文本,表征用户对文本关联景感要素的满意度;将各类情感文本分别进行要素及其对应感知感官的统计,以频率衡量景感要素对用户感知的重要性;在此基础上,基于重要性-绩效分析(IPA)方法构建了感知评价模型。最后,以北京玉渊潭公园为例,进行了实证研究。结果表明:视觉在居民对城市公园的感知体验中占据主导地位,触觉感知次之,听觉感知普遍不被重视,而嗅觉感知评价相对缺失;植物、周边人群、景观可识别性以及水体的视觉感知是最重要的景感要素;基于感知评价模型,玉渊潭公园不存在亟待改进的方面,次要改进的景感要素包括人群干扰、路面接触、食品售卖、感知风、观赏动物、人声、植物声、观赏道路景观。

    • 研究论文
    • 赵文玥, 吉喜斌, 金博文, 焦丹丹, 张靖琳, 郭飞, 赵丽雯

      DOI: 10.5846/stxb202101220229

      Abstract:

      定量分析植被冠层对降雨再分配过程的影响,是认识陆地生态系统水文循环的重要环节。然而,由于干旱区天然植被分布稀疏、形态结构特殊,其降雨再分配过程的测算较为困难,相关研究较少,特别是关于荒漠低矮灌丛的降雨再分配研究鲜有报道。本文以河西走廊中段临泽绿洲—荒漠过渡带的天然建群种泡泡刺灌丛(Nitraria sphaerocarpa)为研究对象,基于3年逐个单次降雨事件的观测数据分析了生长季泡泡刺灌丛的降雨再分配特征及主要影响因素,量化了泡泡刺灌丛覆盖下实际进入土壤的有效降雨量及其空间分布特征。结果表明:(1)生长季泡泡刺灌丛的平均穿透率、树干茎流率和冠层截留损失率分别为87.89%、1.61%和10.50%;(2)降雨量是影响泡泡刺灌丛降雨再分配特征的关键气象因素,其与穿透雨量、树干茎流量、冠层截留损失量之间具有显著的统计关系(P < 0.001);(3)与干旱区其他稀疏植被相比,泡泡刺灌丛的穿透率和集流率较高,冠层截留损失率较低,与其特殊的植被形态特征有关,相关分析的结果表明,泡泡刺灌丛的穿透雨量与植被面积指数和株高呈显著的负相关关系(P < 0.001),树干茎流量与树干倾角呈显著的正相关关系(P < 0.01)。这些研究结果增进了我们对于绿洲—荒漠过渡带植被对局地水文过程影响的认识,为合理估算干旱区稀疏植被覆盖下的冠层截留损失提供了方法参考。

    • 张忠华, 胡刚, 刘立斌, 程安云, 胡聪, 吴洋洋, 倪健

      DOI: 10.5846/stxb202012143173

      Abstract:

      多年来强烈的人为干扰导致我国西南喀斯特原生森林丧失殆尽并呈现植被灌丛化,甚至石漠化现象。贵州普定县残存的片段化喀斯特次生林是黔中地区北亚热带森林植被的典型代表,可作为监测该区域植被结构和动态的样本。本研究在普定县天龙山建立2 hm2(200 m×100 m)森林固定样地,对样地内胸径≥ 1 cm的所有木本植物进行了每木调查,分析了木本植物的物种组成、区系特征、径级结构和空间分布格局。结果表明,样地内有木本植物独立个体14,025株,隶属于34科55属66种。重要值最大的前3个科依次是壳斗科、胡桃科和樟科。在区系成分上,温带区系成分占总属数的52.7%,而热带区系成分占40.0%,温带成分多于热带成分。稀有种有21种,占总种数的31.82%。重要值≥ 1的物种共有13种,贡献了88.81%的重要值,重要值排名前三的物种分别是窄叶石栎(Lithocarpus confinis)、化香树(Platycarya strobilacea)和云南鼠刺(Itea yunnanensis)。样地内所有个体的平均胸径仅为5.12 cm,整体径级分布呈倒“J”,表明群落更新良好。部分优势种的空间分布表现出较明显的聚集性,这可能与喀斯特生境的高度异质性有关。对北亚热带喀斯特次生林开展长期监测研究,将有助于掌握亚热带喀斯特植被恢复过程中生物多样性维持和群落构建的机制。

    • 生态系统服务专题
    • 张艳春, 毛旭锋, 魏晓燕, 张志法, 唐文家, 周华坤, 马建海, 尹心安, 佟玲玲

      DOI: 10.5846/stxb202101180188

      Abstract:

      摘要:评估湿地价值量并分析价值的空间分布情况,对湿地保护管理和区域规划利用具有重要的指导意义。本研究以青海西宁湟水湿地公园为研究区,构建一套适合高原城市湿地的生态系统服务评价体系,采用功能价值法和断裂点模型法,分析公园的湿地价值及其辐射格局特征。结果表明:(1)2020年湟水国家湿地公园的15项生态系统服务的总价值为6.18亿元,四大服务价值量按照价值高低排序依次为文化服务、调节服务、支持服务和供给服务;(2)5个评价区中,湟水主河道的价值最高,其次为北川湿地和海湖湿地,最后是火烧沟公园和宁湖湿地;(3)5大湿地区生态系统服务的辐射范围由大到小依次为:宁湖湿地>北川湿地>湟水主河道>海湖湿地>火烧沟公园;对湿地服务辐射范围叠加处理后,形成1个核心区和5个次核心区域;(4)湟水国家湿地公园的生态系统服务存在空间溢出情况,湟水主河道的生态系统服务向周边湿地公园溢出,其他四个湿地区之间生态系统服务存在相互溢出和叠加的现象。

    • 研究论文
    • 张磊, 贾淑娴, 李啸灵, 陆宇明, 林伟盛, 郭剑芬

      DOI: 10.5846/stxb202101240250

      Abstract:

      植物残体添加和去除试验(The Detritus Input and Removal Treatments, DIRT)是研究地上凋落物以及植物根系对土壤营养物质循环过程及机制探究的一种试验设计。本研究于2012年6月选择福建省三明森林生态系统与全球变化研究站的米槠常绿阔叶天然林,设置5种处理:对照(CT)、去除凋落物(NL)、去除根系(NR)、去除凋落物与根系(NI)、添加双倍凋落物(DL),在2018年12月对各处理不同土层(0~10cm、10~20cm)土壤磷组分及其影响因子进行研究,结果表明:(1)在0~10cm土层中DL处理总磷含量显著大于NL处理,NI处理无机磷含量最低,在10~20cm 中DL处理有机磷含量显著大于其他处理;(2)DL处理活性磷(Resin-P、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po)含量在0~10cm土层中显著大于其他处理。在10~20cm土层中NR处理活性磷以及中等活性磷显著大于NL处理。残留态磷(Residual-P)含量最高,但在各处理与土层之间并没有明显差异;(3)酸性磷酸酶在0~10 cm土层不同处理间的变化趋势明显,CT处理活性最高,NI处理活性最低。NR与NL处理在10~20cm土层的差异并不明显。冗余分析表明,土壤磷组分的变化主要受酸性磷酸酶、土壤含水率、可溶性有机氮以及总氮的影响。凋落物的输入对促进土壤磷素增加,改善土壤质量具有重要意义;植物根系则对土壤磷的活化与稳定具有关键作用。

    • 张 丹, 刘凯军, 马松梅, 魏博, 王春成, 闫涵

      DOI: 10.5846/stxb202008282244

      Abstract:

      气候变化是影响物种分布的决定性因素之一,研究高山植物天山花楸的适宜分布及其对未来气候变化的可能响应,为了解西北地区高山植物类群的生态适宜性及其对未来气候情景的响应提供参考案例。本研究利用天山花楸51个自然分布点和10个环境因子,整合GIS空间分析和MAXENT模型,分析基准气候(1970—2000)及未来气候下(2050时段,基于RPC4.5情景)其在西北地区的适宜分布范围与空间分布特征。利用多元环境相似度面和最不相似变量分析研究区未来气候相比基准气候的波动情况,利用环境变量贡献值、置换重要性值及刀切法明晰影响天山花楸分布的关键环境因子。利用GIS工具和R软件ggplot2程序包分析基准和未来气候下天山花楸适宜分布区内关键因子变化的数值范围。研究结果表明:(1)基准气候下,天山花楸的适宜面积占研究区总面积的13%,主要集中在阿尔泰山西段、准噶尔西部山地、天山西段及祁连山中段的高海拔山地等区域;(2)加入归一化植被指数显著提高了天山花楸模型模拟的准确性,最干月降水量(0—18mm)、最湿月降水量(6—127mm)和平均气温日较差(8.2—16.3℃)主要限制了天山花楸的适宜分布;(3)相对基准气候,2050时段下受降水因子影响,天山花楸的适宜分布在阿尔泰山、准噶尔西部山地、天山及祁连山区域略有扩增,适宜分布区的质心将向北迁移。本研究的结果表明天山花楸在西北地区的适宜生境面积较小而且破碎,在未来气候情景下仅在局部适宜山地呈破碎化扩张,而且将预测的该植物的适宜分布区与其适宜的海拔数值范围叠合分析后,仅占研究区面积的4%,但对该植物尚未建立自然保护区,本研究结果建议将阿尔泰山西段、准噶尔西部山地、天山西段及祁连山中段作为天山花楸中风险保护区域,将河西走廊东部、青海南山作为高风险保护区域。

    • 于江珊, 宋沼鹏, 侯继华

      DOI: 10.5846/stxb202012083132

      Abstract:

      作为植物重要器官,叶、茎、根对环境变化的响应策略一直是生态学研究的重要课题。然而,植物不同器官的氮-磷(Nitrogen - Phosphorus)分配策略对氮沉降的响应规律仍不清楚。为了揭示不同器官的养分对氮添加的响应规律,本研究以山西太岳山天然油松林为研究对象,设置4个人工氮添加水平,分别为对照(CK, 0 kg?hm-2?a-1)、低氮(LN, 50 kg?hm-2?a-1)、中氮(MN, 100 kg?hm-2?a-1)和高氮(HN, 150 kg?hm-2?a-1),模拟氮沉降对油松不同器官N-P分配策略的影响。实验结果表明:1)随着氮添加浓度的增加,茎N含量显著降低 (P<0.05),根N含量显著增加 (P<0.05);茎P含量在低氮条件下与其他氮添加水平相比显著降低(P<0.05);叶N:P在低氮条件下与其他氮添加水平相比显著增加 (P<0.05),茎N:P在高氮条件下与其他氮添加水平相比显著降低 (P<0.05)。2)叶片的N含量和P含量在不同氮添加浓度下表现出显著的异速生长关系,高氮条件下会导致植物分配给叶和茎基于单位磷含量分配的氮含量显著降低,根在N、P养分关系中的变化速率具有一致性。3)氮添加处理下,根比茎和叶在分配单位含量的P素时会分配更多的N素。低氮条件下是油松生长的最佳环境,根、茎、叶三个器官氮磷分配的异速生长关系存在显著差异,其生长表现为对P的快速分配。以上结果表明,油松不同器官对氮沉降的响应存在差异,并且持续的氮添加会导致油松适应性的改变。

    • 生态系统服务专题
    • 辛儒鸿, 曾 坚, 李 凯, 王倩雯, 丁锶湲

      DOI: 10.5846/stxb202012163199

      Abstract:

      在全球气候变化和城市化背景下,城市内涝灾害频发,严重危及城市居民的人身安全、财产安全及公共安全。如何精准施策,针对关键区域进行城市内涝调节治理已成为社会各界关注并亟需解决的重要问题。基于生态系统服务供需视角,以径流调节率表征城市内涝调节的供给水平,以危险性、暴露性和脆弱性指标表征城市内涝调节的需求水平,构建了完整的技术路线和指标体系,从而识别城市内涝调节供需失衡的关键区,并确定规划干预的优先级。基于此,以岛屿型城市厦门岛为例,使用遥感数据和人口、社会、经济数据,运用ArcMap 10.8、ENVI 5.3和GeoDA平台,模拟评估了城市街区尺度下城市内涝调节服务的供需水平及空间分布特征。通过供需匹配将研究单元划分为高供-高需、低供-高需、低供-低需和高供-低需4种类型,并识别出114个供需严重失衡的关键区,该类关键区面临城市内涝调节服务供给短缺的严峻挑战,是未来城市规划过程中需要重点优化的对象。在此基础上,使用优先级指数将关键区划分为5个规划干预优先级,明确了城市内涝治理的优先次序。研究结果为开展具有针对性的城市内涝调节治理实践提供了新的科学依据,同时在解决城市内涝灾害问题、推进以人为核心的新型城镇化方面具有重要理论与现实意义。

    • 研究论文
    • 吴静, 盛茂银, 肖海龙, 郭超, 王霖娇

      DOI: 10.5846/stxb202102060384

      Abstract:

      以西南喀斯特石漠化环境适生植物构树(Broussonetia papyrifera)、花椒(Zanthoxylum bungeanum)、刺梨(Rosa roxburghii)、火棘(Pyracantha fortuneana)为研究对象,采用挖掘法采集完整的细根根系,分析细根构型特征及其与细根和根际土壤C、N、P养分元素化学计量特征之间的相关性,探讨细根构型特征对石漠化贫瘠土壤生境的响应。结果表明:构树、花椒、刺梨、火棘细根构型均趋向于鱼尾形分支模式,细根拓扑指数分别为0.93、0.95、0.95和0.94。四种适生植物的细根连接长度较长,但细根根系分支率较小。构树、刺梨细根分支前后横截面积比不存在显著差异且分别为1.04、1.03,基本符合 Leonardo da Vinci 法则。细根构型与细根和根际土壤养分有一定的相关性。主成分分析结果表明,细根N含量及细根、根际土壤中与P相关的计量比均是影响细根构型的主要因子。进一步分析表明,4种适生植物通过减少细根次级分支、根系间的重叠、延长细根连接长度以获得充足的养分来应对环境的变化,提高对养分的吸收效率以及对喀斯特环境的生态适应性。研究结果对揭示适生植物细根对喀斯特石漠化生境的适应策略具有一定的科学意义,对西南喀斯特石漠化植被修复具有明显的实践参考。

    • 粤港澳大湾区生态退化、生态修复及管理策略研究 专辑
    • 王秀明, 赵鹏, 龙颖贤, 宋巍巍, 刘谞承

      DOI: 10.5846/stxb202011072848

      Abstract:

      区域和景观尺度的生态修复应以提高生态连通性、促进生态过程实现为目标。本文将生态安全格局构建、生态连通性修复方法引入国土空间生态修复识别领域,以粤港澳大湾区外延范围——粤港澳地区为研究区,基于生态系统服务重要性评价、最小阻力模型、电路理论模型,识别了生态源地、生态廊道及障碍点、生态夹点,提供了一种中尺度的国土空间生态修复重点区域识别研究案例。结果表示:(1)研究区生态源地总面积5.27万平方公里,主要分布在粤北、粤东、粤西连绵山脉,及香港特别行政区山地区域。(2)潜在生态廊道共138条,其中阻力较小的廊道主要分布在粤北地区、香港特别行政区,对源地连接起重要作用。生态源地、生态廊道共同构成了围绕粤港澳大湾区核心区的环形生态屏障。(3)生态障碍点共387处,主要分布在肇庆、云浮、河源、梅州等地,类型包括耕地、水域、城镇、道路等。(4)生态夹点总面积913公顷,主要分布在粤北地区、珠中江城市群。未来研究应完善生态源地识别方法,尤其是水源涵养、生物多样性功能重要性识别方法;生态安全格局构建研究应充分考虑外围景观联系性,以山脉山脊线、大江大河作为研究区边界;加快电路理论模型在生态廊道及修复优先区识别中的应用。未来生态保护修复应实施点线面结合的生态体系修复,通过空间规划途径实现重要源地和生态廊道保护,对各类生态障碍点采取针对性修复措施,加强生态夹点周边空间管控。

    • 专论与综述
    • 王晓杰, 谢金玲, 袁一鑫

      DOI: 10.5846/stxb202006081486

      Abstract:

      自工业革命以来,空气中人为排放 CO2量增加,引起温室效应,导致地球表面温度升高和海水升温;同时,由于海-气界面气体交换,大气中CO2部分溶解于海洋,引起海洋酸化。海洋升温加快鱼体内生化反应和代谢速率,并通过影响生长、觅食和繁殖等生命过程中能量供给,间接影响到鱼类种群分布、群落结构及生态系统的功能。而海水酸化会干扰海洋鱼类仔稚鱼的感觉和行为,增加其被捕食率,并削弱其野外生存能力,可能威胁自然种群补给量。本文综述了海洋升温、海洋酸化及其两者共同作用对海洋鱼类的影响,为预测鱼类响应全球海洋环境变化的响应趋势提供相关依据。

    • 生态补偿与生态效益评估
    • 王飞儿, 郑思远, 杨泓蕊, 俞洁, 王一旭, 王浙明

      DOI: 10.5846/stxb202009292518

      Abstract:

      生态系统服务是生态系统对人类福祉和生存的直接和间接贡献,是维持与影响流域水生态环境的重要因素。随着流域空间管控日益受到重视,基于生态特征的“分区分类”管控已成为流域精细化管理的重要内容。论文根据生态系统服务与水质关联性以及流域生态系统特征空间差异性,结合自然汇水区和行政管理单元,通过聚类分析及空间叠置,将浙江省划分了10个水生态功能区和510个水环境控制单元。采用当量因子法对各控制单元的生态系统服务价值进行系统评估,并利用K均值空间聚类法对控制单元的生态系统服务进行聚类得到四类生态服务簇。以各类生态服务簇的主导生态功能和水质特征,将各类生态服务簇内控制单元按保护、维持、改善、整治原则进行差异化管控,推进浙江省水生态环境差异化管理。

    • 研究论文
    • 王 晨, 陶孟, 李爱民, 施 鹏, 杨江华, 王志浩, 张效伟

      DOI: 10.5846/stxb202007221920

      Abstract:

      秦淮河是南京的母亲河,其生物多样性受城市化进程影响面临严重威胁,而物种资源调研是生物多样性保护的基础。环境DNA宏条形码技术较形态学监测是一种简单高效、灵敏度高的新型监测技术。为探究秦淮河浮游生物、底栖动物及鱼类的生物多样性,于2019年7月,采用环境DNA宏条形码技术对其进行了探究,并分析了秦淮河上下游间的差异及环境因子对其群落结构的影响。结果表明:秦淮河共监测到浮游动物13属22种407个操作分类单元(Operational Taxonomic Units,OTUs),浮游植物85属60种4445个OTUs,底栖动物16属17种212个OTUs,鱼类53属44种1663个OTUs。其中浮游动物以游泳轮虫目(Ploima)和双甲目(Diplostraca)为主,共占浮游动物63.37%,浮游植物以隐藻门(Cryptomonas)和褐藻门(Ochrophyta)为主,共占浮游植物88.11%,底栖动物中节肢动物门(Arthropoda)占比最高,达91.67%,鱼类中鲤形目(Cypriniformes)占比最高,达69.99%。与秦淮河历史形态学监测数据相比,环境DNA宏条形码技术在物种丰度鉴定方面显著高于传统形态学鉴定的物种丰度。通过主坐标分析和PERMANOVA检验,发现秦淮河下游、上游南支和上游北支间有极显著差异(P﹤0.001)。其中浮游动物、浮游植物和底栖动物受分组影响更大,分组对鱼类的影响相对较小。下游α多样性较上游更为贫乏,上游南支(南京)α多样性较上游北支(句容)更丰富。浮游生物和底栖动物均表现出了明显的随距离增加而衰减的趋势。冗余分析表明,较低营养级的生物对环境因子的变化更为敏感,浮游生物和底栖动物的主要影响因子为总氮、总有机碳、总磷、氨氮、化学需氧量和溶解氧。鱼类的影响因子为溶解氧、总有机碳、总氮、总磷和化学需氧量。本研究通过对秦淮河生物多样性的调研,可为秦淮河的生物多样性保护提供理论参考。

    • 田悦, 赵正武, 刘艳

      DOI: 10.5846/stxb202012183215

      Abstract:

      为探讨西藏东部高寒草甸苔藓植物群落分布格局及其与环境因子之间的关系,按网格法在林芝市和昌都市设置了28个样地,采用双向指示种分析(TWINSPAN)、除趋势对应分析(DCA)和典范对应分析(CCA)的方法对群落进行数量分类和排序。结果显示,苔藓植物共记录有19科30属60种,均为藓类植物;其中,丛藓科和真藓科的物种数占总种数的55%。群落优势种为北地对齿藓(Didymodon fallax)、垂枝藓(Rhytidium rugosum)、山羽藓(Abietinella abietina)、厚角绢藓(Entodon concinnus)、尖叶对齿藓芒尖变种(Didymodon constrictus var. flexicuspis)和短叶对齿藓(Didymodon tectorus)。TWINSPAN将苔藓植物群落划分为9个群丛,分别为沙氏真藓(Bryum sauteri)群丛、细枝羽藓(Thuidium delicatulum)+狭网真藓(Bryum algovicum)+羽枝青藓(Brachythecium plumosum)群丛、尖叶对齿藓芒尖变种(Didymodon constrictus var. flexicuspis)群丛、山羽藓(Abietinella abietina)+厚角绢藓(Entodon concinnus)+垂枝藓(Rhytidium rugosum)群丛、扭口藓(Barbula unguiculata)+垂枝藓+山羽藓群丛、垂枝藓+曲尾藓(Dicranum scoparium)群丛、厚角绢藓群丛、北地对齿藓(Didymodon fallax)群丛、短叶对齿藓(Didymodon tectorus)群丛,分类结果反映了群丛类型与环境之间的关系。分类结果反映了群丛类型与环境之间的关系。CCA分析结果表明,影响高寒草甸苔藓植物群落分布的首要环境因子是纬度,其次是归一化植被指数(NDVI),再次是黏土比例,海拔和太阳辐射也有一定影响。

    • 田盼盼, 桑翀, 马徐发, 沈建忠, 周琼

      DOI: 10.5846/stxb202101090091

      Abstract:

      周丛藻类对水环境变化较为敏感, 可迅速而灵敏的反映水质健康状况。本研究于2019年对额尔齐斯河周丛藻类群落结构和水环境特征进行了系统调查, 并运用周丛藻类生物完整性指数(periphytic algae index of biotic integrity, P-IBI)对生态健康进行了评价。结果表明: 额尔齐斯河周丛藻类有6门41属102种, 以硅藻门为主。周丛藻类密度和生物量的时间变化趋势为: 9月>7月>5月,空间分布趋势为中下游>上游、支流>干流。主成分分析(PCA)与典范对应分析(CCA)显示, 影响周丛藻类群落结构的主要环境因子有水温、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、硝酸盐氮、pH、悬浮物, 不同月份的环境影响因素有所差异。额尔齐斯河周丛藻类多样性指数(H′)、丰富度指数(D)、Pielou均匀度指数(J)的平均值分别为3.52、3.02、0.75, 显示额尔齐斯河流域整体水质为寡污或无污。P-IBI分析结果显示:5个采样点为健康状态, 1个采样点为亚健康状态, 3个采样点为一般状况, 1个采样点极差,表明额尔齐斯河整体生态健康状况趋于良好。本研究可为额尔齐斯河的水环境监测提供一种有效手段,并为该流域的水生态保护提供基础资料及理论依据。

    • 马进鹏, 庞丹波, 陈林, 万红云, 陈高路, 李学斌

      DOI: 10.5846/stxb202101150162

      Abstract:

      为明确海拔变化对干旱区山地森林土壤微生物群落的影响,揭示环境因子改变后土壤微生物群落结构特征及影响因素。本研究对贺兰山5个海拔梯度土壤理化性质进行测定,同时采用磷酸脂肪酸(PLFA)图谱法分析土壤微生物群落组成,通过主成分分析、冗余分析(RDA)探究土壤理化性质与土壤微生物群落相对丰度之间的相关关系。结果表明:土壤养分含量在不同海拔之间差异性显著(P<0.05),土壤有机碳和全氮含量随海拔的升高而升高,全磷含量随海拔升高先升高再降低再升高;土壤微生物量随海拔升高先升高后降低,土壤微生物的相对丰度在不同海拔之间存在差异(P<0.05);主成分分析表明,与第1主成分相关性较强的微生物类群为革兰氏阳性细菌(G+)、革兰氏阴性细菌(G-)和真菌;与第2主成分相关性较强的微生物类群为放线菌、原生动物和非特异性细菌。非特异性细菌和真菌与各土壤因子之间均有显著相关关系,而放线菌、G+和G-与各土壤因子相关性较弱,原生动物与土壤全磷含量的关系密切。海拔是影响特征微生物分布的重要因素,特征微生物的含量和相对丰度随海拔的升高先升高后降低,符合山地生态学中的“中部膨胀”理论。本研究探明了贺兰山不同海拔土壤微生物结构特征及与土壤理化性质之间的相关关系,对维持干旱区山地森林生态系统功能稳定及养分循环具有重要意义。

    • 刘丹丹, 黄安民, 杨德伟, 林剑艺, 崔一付

      DOI: 10.5846/stxb202012093136

      Abstract:

      作为社会复合生态系统的重要理论,城市生态位一直是研究重点,但缺少尺度效应的深入观察。本文以浙江省为例,首次将地市—区县—乡镇三个尺度进行横向对比,构建了多个尺度适用的城市生态位评价模型。研究通过生态位宽度、生态位重叠度、生态位分异指数和引力模型方法,对825个乡镇,71个区县和11个地市3个尺度的生态位进行了探讨。研究结果表明:从生态位宽度来看,浙江省的生态位发展不均衡,地市尺度呈现反“C”结构,衢州市和丽水市生态位宽度最小,杭州市、湖州市和宁波市生态位宽度最大。且研究尺度越大、生态位宽度越大,尺度效应作用越大。从生态位分异程度来看,随着尺度的缩小,分异程度逐渐增大,其中社会生态位分异程度最大。表明尺度效应在发展越不平衡的生态位维度中作用力越大。从生态位重叠度和引力模型来看,生态位宽度小的区域往往面临竞争难以摆脱困境,而生态位宽度大的区域更容易将竞争转化为合作。出现强者越强,弱者越弱的两极分化现象,丽水市和衢州市竞争最激烈而杭州市和宁波市合作更为便利。浙江省各地市可以通过资源再造、协同发展和借力帮扶策略优化区域发展。

    • 梁陈涛, 杨艳波, 田盼立, 肖路, 王慧梅, 王文杰

      DOI: 10.5846/stxb202011243011

      Abstract:

      行道树作为城市绿地系统的网络和骨架,在城市居民生活中发挥着无可替代的作用。快速准确的掌握城市行道树的结构特征和健康状况,有利于城市森林建设与管理,进而提升其生态服务功能。本研究基于百度街景平台,通过街景测树法对南昌市的963个样方,共计26727株行道树展开调查。测量内容包括行道树大小指标(树高、胸径、冠下高和冠幅)、健康状况(支架比例、枯稍比例、叶色不健康比例和死亡比例)和植被垂直结构配置情况;并且探究了不同行政区和不同城市化强度(环城道路发展下的城乡梯度)下行道树的空间分布特征。结果表明:(1)南昌市行道树小树比例较高:胸径在 10-20 cm的占65%,冠下高在1.5-2.5 m间的占76%,树高在4-8 m间的占71%,冠幅在2-6 m间的占76%;行道树生长整体表现为健康,各指标所占比例较小,但是叶片健康较差;35%的样地无叶色不健康,77%的样地无支架,76%的样地无枯梢,93%的样地无死亡;植被垂直结构配置状况良好,以-乔-灌-草复合结构为主(占样地的75%);(2)在空间分布上,不同行政区行道树大小指标和垂直结构配置上差异显著、健康状况(支架比例和叶色不健康比例)均表现显著性差异(p<0.05);不同环路行道树大小指标存在显著差异,表现为1环>2环>3环,垂直结构从内环到外环更为复杂,配置等级为 1环<2环<3环,不同环路行道树健康状况(支架比例和叶色不健康比例)表现显著性差异(p<0.05)。综上所述,南昌市行道树整体健康状况良好,行道树个体较小,而且以复层结构为主,本研究基于百度街景对南昌市行道树结构特征和健康状况进行比较全面的评价,为南昌市今后城市行道树的规划和管理提供了基础数据支持。

    • 李妍, 张国钦, 吝涛, 叶红, 刘玉琴, 陈天翼, 刘文惠

      DOI: 10.5846/stxb202101270292

      Abstract:

      进行乡镇生态环境质量评价和其空间分异性的影响因子分析,探讨其自身发展及对环境影响的机理,有助于相关部门有针对性地进行政策调整,对实现乡村生产生活与生态环境协调发展,实现乡村振兴的生态文明建设目标有重要意义。本文以天津市蓟州区乡镇为评估单元,利用遥感数据、统计数据和社会调查数据相结合的方法,使用遥感生态指数(RSEI)对其2000-2020年的生态环境质量进行评价,并选取四大类型共九个影响因子,通过地理探测器对蓟州区2020年乡镇生态环境质量的空间分异性影响因素进行了分析。结果表明,蓟州区2000年到2020年乡镇生态环境质量整体有所提升,生态环境质量等级为差和极差的区域明显减少,生态环境质量等级为好的区域面积增加;其变化趋势可分为持续上升型、波动上升型和波动下降型,除礼明庄镇外,其他评估单元生态环境质量都在向好的方向发展。在单因子探测中,地形因子的影响力大于社会因子和经济因子,即蓟州区乡镇生态环境质量的空间分布受海拔影响要大于其他社会经济因素的影响;在交互作用探测中,任意两个影响因子交互之后的作用强度都要大于单一影响因子,其中干度指数与绿度指数的交互作用解释力最高;说明土地利用变化和城市建设是乡镇生态环境质量的主要影响因素和关键影响因子。根据以上分析结果,蓟州区在未来乡镇生态环境保护与规划中应更注意城镇化过程中农业及其他生态用地与建设用地的平衡,科学地进行乡镇发展空间格局规划,实现乡镇生产生活与生态的协调发展。

    • 专论与综述
    • 焦乐, 孙涛, 杨薇, 邵冬冬

      DOI: 10.5846/stxb202011253027

      Abstract:

      Allee效应是指生物个体适应度与种群规模或密度之间呈正向关联的现象,因与植物种群动态和种群灭绝密切相关而受到生态学家的普遍重视。阐释多重胁迫下滨海湿地植物种群响应机制,从保护生物多样性和维持生态系统稳定性层面发展系统性生态修复措施成为相关研究关注的重点。本研究分别从遗传过程、花粉扩散过程和生物互作关系不同层面,总结分析了植物种群Allee效应驱动机制的研究进展。一方面,植物因遗传过程中近交衰退、遗传变异丧失、有害突变累积等遗传结构改变造成繁殖失败而引发Allee效应;另一方面,植物花粉扩散过程和动植物互作关系影响下的花粉限制也通过影响植物种群繁殖力成为驱动Allee效应的关键因素。滨海湿地水盐梯度变异及格局破碎化影响下,植物种群遭受Allee效应的风险需引起关注,维持滨海湿地植物种群适宜分布格局和生物连通过程成为缓解Allee效应的重要手段。结合生理学与化学生态学研究手段和长时间尺度动态监测技术,有助于进一步阐释环境及生物等多重胁迫下Allee效应的非线性驱动机制。

    • 研究论文
    • 江文甲, 林满红, 翁佩莹, 庞孜钦, 林文雄, 魏道智, 苏  凯

      DOI: 10.5846/stxb202010062547

      Abstract:

      本研究以福建省安溪县为研究边界,选取了1999—2019年该县及所属乡镇的耕地、林地、草地、园地、水域、建设用地和未利用地等7个土地利用类型作为物种变量,与其相关性较大的社会经济指标为环境变量,采用典范对应分析和空间自相关等方法进行分析,以明确安溪县和所属乡镇的土地利用时空演变特征及其关键驱动因素。研究结果表明:安溪县1999—2019年间土地利用类型变化总体上呈“三减四增”态势,并在全局空间分布格局上呈明显的聚焦状态。全县耕地、草地和水域面积分别减少36.82%、22.91%和8.18%,而林地、园地(主要是茶园)、建设用地和未利用地面积则分别增加了10.37% 、56.39% 、206.08%和 90.14%。就林地面积而言,近10年来安溪县24个乡镇中有1/3的乡镇林地呈下降趋势。其中,祥华、大坪、虎邱、参内、福田和城厢6个乡镇林地面积减少明显。进一步研究表明:在县域水平上,主要土地利用类型变化,除了受地理因素的制约外,主要受社会经济指标和宏观政策的驱动因素调控。排位最大的前3个因素分别是社会消费品零售总额、地区生产总值和茶叶产量。在镇域水平上,不同乡镇由于地理条件,特别是城镇化水平和经济发展状况不同,其土地利用策略和发展驱动力也不同,但茶产业发展驱动仍是关键因素。最后,作者根据土地利用现状与存在问题,提出应强化土地利用科学规划与有效整治,方可保证区域生态经济协调可持续发展。

    • 专论与综述
    • 黄璐, 邬建国, 王珂, 张微

      DOI: 10.5846/stxb202006271659

      Abstract:

      人类活动对景观的影响遍及世界各个角落,其广度、强度、频度不断增大。为了改变生态环境在人类社会经济增长压力下的不可持续状态,景观需要科学合理的设计与管理。可持续景观规划是在景观尺度上,在可持续性科学的指导下,平衡生态系统服务的供需关系,将生态、社会、经济活动过程反映到空间优化上,不断提高人类福祉的规划过程。为了能够实践该规划思路,本文在景观可持续性研究与地理设计融合的概念框架基础上,提出可持续景观规划的八个步骤,在问题诊断与目标设定、多源数据组织与管理、尺度匹配与多尺度分析、景观格局过程分析和可持续性评估、生态系统服务与景观格局关系模拟、情景分析与方案评估、地理设计平台搭建、可视化与人机互动等关键步骤中,融入了强-弱可持续性、多尺度分析、生态系统服务、可持续性指标、大数据应用,以及文化和地方感。本研究提出的可持续性景观规划步骤与实现路径体现了多学科交叉、实时评估反馈、信息技术应用、利益相关者参与的特点,可被用于旨在提高人类福祉的多尺度空间优化和可持续景观设计。

    • 城市化与区域生态耦合及调控机制专栏
    • 胡凯群, 林美霞, 吝涛, 叶红, 张国钦, 睢晋玲, 陈天翼, 姚霞, 卢新

      DOI: 10.5846/stxb202102070402

      Abstract:

      如何解决社会经济发展与生态环境保护之间的矛盾是实现区域和城市可持续发展的首要问题,表现在空间上就是城市无序蔓延与生态环境保护用地的冲突,本质上是建成区与非建成区的生态系统之间的冲突。本研究以长三角生态绿色一体化发展示范区为例,基于自然环境因子和社会经济因子构建城市蔓延风险空间量化评估模型,得到城市蔓延风险空间分布并提取城市蔓延严重风险区;利用生态侵蚀度指数识别评估生态保护压力空间并提取生态保护压力高值区。根据城市蔓延严重风险区与生态保护压力高值区的重合空间,对城市无序蔓延与生态保护的冲突程度进行分析,进而探讨快速城镇化发展过程中二者的协调关系,为城市国土空间规划与区域生态保护决策提供科技支撑。长三角生态绿色一体化发展示范区案例研究结果表明:(1)城市蔓延的严重风险区与生态保护压力高值区的重合面积达到583.83km2;其中较高风险区与侵蚀度高的地区重合面积为311.73km2,冲突度为53.39%;高风险区与侵蚀度高的地区重合面积为47.70 km2,冲突度为8.17%。(2)示范区内各类生态系统中,耕地生态系统受城市蔓延冲突程度均为最高,其在较高和高风险区的占比分别为91.58%、8.42%;其次是草地生态系统。为协调城市蔓延与生态保护空间的关系,保障示范区生态绿色一体化发展。本研究进一步识别了示范区内生态预警区和城市蔓延重点关注区,其中生态预警区内需要充分的生态修复,降低生态保护压力;城市蔓延重点关注区在建设时要注意保护原有生态保护压力大的区域,加强生态工程建设,管控建设用地规模,保障蓝绿空间占比。

    • 研究论文
    • 胡建成, 宋志斌, 周佳诚, 谭路, 唐涛

      DOI: 10.5846/stxb202102080409

      Abstract:

      摘要:比较河流浮游藻类和着生藻类群落的时空格局及其与环境因子关系的差异,有助于了解两类藻的区别与联系。然而,目前这方面的研究还不多。本研究基于2019年秋季和2020年夏季金沙江上段干流17个样点藻类及水体理化指标的调查数据,分析了不同季节浮游藻类和着生藻类群落结构及其主要环境驱动因子,比较了两类藻的多样性格局及其与环境关系的异同。结果发现,调查河段的浮游藻类和着生藻类均以硅藻为主,其中浮游藻类以极小曲壳藻(Achnanthes minutissima)、钝脆杆藻(Fragilaria capucina)、适中舟形藻(Navicula accomoda)为主要优势种,着生藻类以极小曲壳藻(Achnanthes minutissima)、扁圆卵形藻(Cocconeis placentula)、橄榄绿色异极藻(Gomphonema olivaceum)为主要优势种。浮游藻类和着生藻类秋季平均密度分别为:2.41x10^5个/L、9.43x10^3 个/cm2,均明显高于夏季的平均密度(4.84x10^4 个/L、4.84x10^3个/cm2)。两类藻的群落格局表现出明显的季节变化,但只有着生藻分类单元数存在显著季节差异。影响两个季节浮游藻类群落的环境因子主要均为总氮、氨态氮和海拔;而影响着生藻类群落的环境因子则表现出明显的季节差异:秋季为海拔和硅酸盐,夏季为总氮、pH和化学需氧量,且无论是秋季还是夏季,着生藻类与环境因子的相关性均更高。此外,地理距离也对藻类群落空间格局有影响,当排除地理距离与环境因子的协同作用后,浮游藻类和着生藻类群落与环境距离的相关性均只在夏季显著。本研究发现着生藻类表现出更明显的季节变化,且对环境变化的敏感性更高,因此建议宜将着生藻类作为河流生态状况调查、研究的主要的指示类群。

    • 城市化与区域生态耦合及调控机制专栏
    • 贺小荣, 彭坤杰, 许春晓

      DOI: 10.5846/stxb202012173208

      Abstract:

      基于2004—2018年的面板数据,借助脆弱性研究方法、冷热点分析法、空间变差模型和灰色预测模型探索长江经济带旅游—经济—生态系统的时空演变特征及趋势预测。研究表明:(1)2004—2018年长江经济带总体脆弱性指数在波动中上涨,各省市脆弱性指数洼地集中于东部地区且呈平稳发展态势;峰值集中于西部地区但下降趋势显著;总体可持续发展水平呈现“东部>中部>西部”的空间分布格局,但西部地区可持续发展水平可能将在未来超越中部地区。(2)长江经济带脆弱性指数集聚性在扩张,冷热点时空分布变化显著,冷点区域减少,热点区域增多,印证了总体区域的脆弱性数值在不断提升。(3)长江经济带脆弱性指数空间分异特征呈阶段性变化,“东散西集”的分异特征逐渐被打破,总体指数呈均衡化发展态势。(4)通过预测计算2019—2023年长江经济带各区域脆弱性指数,发现2019—2023年的脆弱性指数基本形成了对2014—2018年的全包围态势,长江经济带三系统脆弱性指数较高的发展隐患逐步成为现实问题。

    • 研究论文
    • 何玉杰, 孔泽, 户晓, 张江, 王猛, 彭长辉, 朱求安

      DOI: 10.5846/stxb202101130143

      Abstract:

      温带草地区是我国植被对气候变化响应的敏感区和陆地生态系统的生态脆弱区,是组成草地资源的重要部分。由于全球变暖,气候变化带来的极端气候影响越来越大,探究我国温带草地植被覆盖时空变化规律和水热条件变化对其生长的影响,对区域生态的环境保护,实现畜牧业的可持续发展和更加合理有效地利用草地资源具有重要的现实意义。本研究基于1982-2015年长时间序列的气象(降水、温度、太阳辐射)数据和GIMMS NDVI 3g数据,采用去趋势分析法和相关性分析法,探究近34年中国温带地区生长季草地归一化植被指数(Normalized difference vegetation index, NDVI)和气候因子变化格局,以及水热条件对NDVI的同步影响和滞后影响。研究结果表明:(1)1982—2015年中国温带草地生长季平均温度和月平均太阳辐射呈增长趋势,降水量为下降趋势,温带草地气候逐渐“暖干化”;(2)1982—2015年中国温带草地生长季NDVI的年际变化由降水因子主导,特别是在1999年之后,降水的对于中国温带草地生长季NDVI年际变化的影响更为显著;(3)1982—2015年中国温带草地生长季NDVI为增长趋势,生长季热条件(温度和太阳辐射)的显著上升控制着NDVI的增长趋势;(4)1982—2015年中国温带草地生长季NDVI对水热因子在年际变化上存在明显的滞后响应,生长季前期NDVI对温度滞后响应最明显,生长季中后期降水则成为植被生长滞后影响的主要控制因子。

    • 何胜利, 谷从璟, 马丹炜, 张红

      DOI: 10.5846/stxb202102060381

      Abstract:

      为了探讨入侵植物土荆芥(Chenopodium ambrosioides L.)化感作用如何干扰受体植物的防御功能,本研究以蚕豆(Vicia faba L.)为受体,研究了土荆芥挥发油及其主要成分ρ-对伞花素和α-萜品烯对根边缘细胞活性及其胞外诱捕网厚度的影响,并测定了细胞内信号分子活性氧(Reactive oxygen species,ROS)和NO水平的变化。结果表明:在土荆芥挥发油、ρ-对伞花素和α-萜品烯作用下,蚕豆根边缘细胞粘胶层厚度增加,细胞活性下降,而ROS和NO水平升高,且表现为浓度依赖效应,细胞死亡率、ROS水平和NO水平三者之间存在着显著的正相关(P<0.05)。ROS清除剂抗坏血酸(AsA)、硝酸还原酶抑制剂(NaN3)和泛Caspase抑制剂Z-VAD-FMK均可有效缓解挥发性物质的细胞致死效应,表明ROS和NO诱导根边缘细胞发生了Caspase依赖性细胞凋亡。上述结果表明土荆芥挥发性化感物质诱导蚕豆根边缘细胞内NO和ROS的水平上升,二者协同作用导致细胞凋亡,引起受体防御功能障碍,从而抑制了植物根系的生长。

    • 代林利, 周丽丽, 伍丽华, 刘丽, 黄樱, 彭婷婷, 邱静雯, 何宗明, 曹光球

      DOI: 10.5846/stxb202011172960

      Abstract:

      以不同林分密度(1800、3000、4500 株/hm2)杉木林为研究对象,通过野外调查、样品采集和室内分析,研究不同林分密度杉木林生态系统碳密度及其分配特征。结果表明:1)三种林分密度杉木林生态系统碳密度分别为131.54、161.42、172.69 t/hm2,随林分密度增大而升高,且具有显著差异(P<0.05)。杉木林碳密度表现为土壤层>乔木层>林下地被物层。土壤有机碳储量占总碳储量的比例最大(53.11%—67.37%),其次是树干、树根、树皮(25.89%—35.74%),高密度杉木林分有利于树干、树皮、树根碳密度分配比例的增加。2)乔木层,树干、树皮、宿留枯枝及宿留枯叶碳密度随林分密度增大而升高,鲜枝及鲜叶碳密度随林分密度增大先升高后降低,且均具显著差异(P<0.05);树干、树皮碳密度随树体高度的升高而降低,鲜枝鲜叶碳密度集中于树体中上部(8 m≦h≦10 m),宿留枯枝枯叶碳密度集中分布于树体中部(4 m≦h≦8 m)。3)随着林分密度的增大,不同径级根碳密度呈上升趋势,且不同径级根碳密度随林分密度变化差异达显著水平(P<0.05);不同径级间碳密度:根头>粗根>大根>中根>小根>细根,根头和粗根占比最大(57.38%—70.84%)。4)林下植被碳密度随林分密度增大不断降低,而林下凋落物碳密度随林分密度增大呈逐渐上升趋势,且具显著差异(P<0.05)。5)土壤层碳密度随土壤深度增加逐渐降低,不同林分密度土壤层碳密度没有显著差异(P>0.05)。综上所述,适当增加林分密度有利于提高杉木林生态系统的碳密度。

    • 典型高寒生态系统演变规律及机制
    • 曾嘉, 陈槐, 刘建亮, 杨随庄, 严飞, 曹芹, 杨刚

      DOI: 10.5846/stxb202012103149

      Abstract:

      酚类物质作为泥炭地重要的碳分解抑制剂,植被作为泥炭地关键的碳输入来源,它们在土壤碳(可溶性有机碳(DOC)等)周转过程中都发挥着重要作用。然而,目前关于植被群落结构、酚类物质以及DOC含量对水位波动的响应存在较大争议。因此,为明确泥炭地水位下降对植被群落结构、酚类物质以及DOC含量的影响并探明三者间的潜在联系。以若尔盖高原泥炭地作为研究对象,选取红原县日干乔地区3处不同地下水位泥炭地(水位由高到低依次为S1(-1.9 cm)、S2(-10 cm)、S3(-1.9 cm)样地),调查不同水位条件下植被群落结构特征,并探究酚类物质及土壤碳含量对水位波动的响应。结果表明:1)从S1到S3样地水位下降促进土壤DOC显著增加(P<0.05),土壤总碳从S1到S2显著增加(P<0.05),而从S2到S3无显著差异;2)泥炭地水位下降促使禾本科(发草Deschampsia cespitosa)、莎草科(木里薹草Carex muliensis、乌拉草Carex meyeriana)植物大量出现,植被群落高度显著增加(P<0.05)。植被群落地上生物量由153.67 g/m2增加至649.22 g/m2,地下生物量由1067.52增加至3424.78,植物体地上地下部总酚分别增加34.58%和13.17%(P<0.05)。这将有可能促进植物输入更多碳进入土壤系统;3)随水位下降,土壤总酚、水溶性酚以及多元酚分别增加29.06%、542.87%和110.56%(P<0.05)。一元酚呈先增加后减少,但总体仍表现为增加,二元酚无明显变化;4)结构方程模型分析发现,一元酚和多元酚能显著促进DOC和总碳积累(P<0.05),二元酚对DOC和总碳的积累影响不显著。以往的研究认为水位下降会加速碳流失,但本研究发现这样的流失似乎被植物以及酚酸的作用所抵消。故此,对泥炭地碳循环的研究应关注土壤-植物整个系统并考虑土壤中酚类物质的影响。

    • 研究论文
    • 曹蕾, 唐琪, 郭俨辉, 汤逸帆, 韩建刚, 朱咏莉

      DOI: 10.5846/stxb202012033088

      Abstract:

      土壤节肢动物群落结构是反映土壤动物多样性及土壤质量的重要指标。沼液施用对土壤结构与肥力的改变,可能对土壤节肢动物群落的特征产生显著影响。以江苏东台海岸带连续施用沼液5年的围垦麦田为例,研究沼液不同用量(0、100、200、300 m3/hm2)及沼液替代(0%、33%、66%、100%)化肥对土壤中小型节肢动物群落结构的影响。结果表明:各施肥管理下麦田土壤中小型节肢动物的优势类群均为前气门亚目、甲螨亚目和弹尾目,平均分别占总捕获量的52.09%—53.33%、22.42%—23.86%和13.14%—16.51%。当沼液用量从0增加到300 m3/ hm2时,土壤动物密度增加了94%,类群数增加约2个,优势度指数增加9.4%(P<0.05)。沼液66%替代化肥时,土壤动物密度、类群数和优势度指数最高。因此,施用沼液显著增加了土壤中小型节肢动物的密度、类群数与优势度指数。当沼液替代化肥的比例为66%时,促进效应最佳。主成分分析表明,无论单施沼液还是沼液替代化肥,弹尾目、前气门亚目与甲螨亚目的响应最为敏感,可将其作为土壤中小型节肢动物对施肥响应的指示指标。

    • 曹晨晨, 苏芳莉, 李海福, 魏超, 孙迪

      DOI: 10.5846/stxb202008122107

      Abstract:

      湿地景观破碎化的加剧严重影响了湿地生物多样性保护和湿地生态系统服务功能的维持,本研究以辽河口盐地碱蓬(Suaeda salsa)湿地为研究对象,基于GIS平台构建1985年-2019年间湿地景观数据库,定量分析湿地景观破碎化特征及其驱动因素。结果表明: 1985-2019年间,辽河口盐地碱蓬湿地呈退化趋势,具体表现为湿地面积萎缩,湿地景观破碎化加剧。盐地碱蓬湿地面积在1988年达到最大值4158.81公顷,景观聚集度较高,此后,湿地景观破碎度出现先增大后减小再增大的波动变化,2003年和2019年盐地碱蓬湿地景观破碎化最为严重,破碎度分别达到5.90和7.89;影响辽河口盐地碱蓬湿地景观破碎化主要驱动因素为人为开发活动和水文过程;景观破碎化的整体上升趋势与道路修建、农田开发、水产养殖、径流量和输沙量有较好的空间对应关系,道路修建、农田开发和水产养殖面积的增加以及年径流量的减少是导致盐地碱蓬湿地景观破碎化的主导因素。

    • 于婧, 汤昪, 陈艳红, 张蕾, 聂艳, 邓文胜

      DOI: 10.5846/stxb202012313341

      Abstract:

      区域生态安全是现代城市健康发展的重要内容,科学认识与评价区域生态风险与构建生态安全格局,有利于综合提升区域生态安全水平。本文以张家界市2019年高分二号遥感解译数据为基础,使用GIS空间分析与Fragstats软件构建景观生态风险指数,对景观生态风险空间分布特征进行分析;利用最小累积阻力模型(MCR),以9个自然保护地为生态源地,以景观生态风险指数、植被覆盖度、高程、坡度、与道路距离、与水域距离构建阻力面,识别生态廊道与生态节点,构建生态安全格局并提出生态安全保护策略。结果表明:(1)研究区景观生态风险空间差异明显,生态风险呈现“中部、四周低,高值区总体沿澧水水系呈条带状延伸”的空间分布规律;(2)低、较低、中、较高、高生态风险分别占比21.59%、41.79%、22.57%、12.08%、1.98%,其中较低生态风险占比最高,高生态风险占比最低,各区县高生态风险压力排序为:永定区>慈利县>桑植县>武陵源区;(3)研究共识别出生态廊道24条,生态节点47个,生态廊道累积长达872.35km,生态廊道与生态节点分别呈现“三横四纵”、“中多西少,南多北少”的空间分布特征;(4)研究区形成了由9处生态源地、47处生态节点、24条生态廊道以及3个生态安全区构成的生态安全格局,在此基础上提出了生态安全保护策略,为张家界市生态环境建设提供科学指导。

    • 张辉, 莫康乐, 李婷, 曾晨军, 陈求稳, 许承双, 汤新武, 吴焱

      DOI: 10.5846/stxb202009112368

      Abstract:

      鄱阳湖是长江四大家鱼索饵、育肥的重要场所,近年来鄱阳湖出现了枯水季水位严重降低、枯水期延长、湿地面积缩小的现象。为解决鄱阳湖水资源、水文、水生态等问题,建议在鄱阳湖入江水道兴建控制闸水利枢纽。然而,拟建的水利枢纽工程将打破鄱阳湖与长江的天然连通性,可能会对四大鱼类洄游过程产生影响。通过构建二维和三维水动力模型,分析鄱阳湖水利枢纽建设后入江水道与枢纽洄游通道的水动力学特征,结合实验和文献获得的草鱼幼鱼和成鱼游泳能力参数,阐明了枢纽建设对草鱼洄游的影响。结果表明:在设计调度模式下,草鱼幼鱼入湖期间,湖口段适宜通过天数达到83.74%以上,说明湖口及入江水道的水动力条件对洄游的影响较小,同时,枢纽工程处在过鱼高峰期仍能保持较高的过闸效率;草鱼成鱼出湖期间,丰、平水年闸前水动力条件对洄游的影响较小,仅在枯水年闸前流速几乎静止,草鱼适宜出湖天数偏低。在该调度模式下,水利枢纽建设运行后鄱阳湖整体水动力条件能够满足草鱼洄游需求。目前设计的鱼道在高、低水位时期均出现局部流速过大的现象,不满足过鱼条件。从四大家鱼江湖洄游的角度为鄱阳湖水利枢纽工程设计和运行提供科学参考。

    • 专论与综述
    • 李敏, 杨磊, 赵方凯, 陈利顶

      DOI: 10.5846/stxb202104191019

      Abstract:

      土壤微塑料污染的持久性、复杂性及其对土壤生态系统的影响受到越来越广泛的关注,但对其来源、迁移过程等仍有许多问题尚未理清。本文从复合生态系统的角度,通过对城乡景观中土壤微塑料的来源、迁移过程及其风险等相关研究进展进行了系统梳理,分析了城乡不同景观中土壤微塑料的主要来源和特点,讨论了土壤微塑料在城乡景观中的迁移特征及其驱动力,探讨了土壤微塑料在城乡景观中的生态和健康风险。研究认为今后需进一步明确城乡景观中土壤微塑料污染的物质流过程与环境归趋特征,加强微塑料对土壤生态系统的作用过程及生态系统服务影响的研究,揭示土壤微塑料对人类健康的直接或间接影响,建立城乡复合生态系统土壤微塑料污染预测模型,以维护土壤生态安全与人居环境健康。

    • 研究论文
    • 周添惠, 杨磊, 赵方凯, 李旭春, 邓居礼, 李敏, 黄勇, 段兴武

      DOI: 10.5846/stxb202011022806

      Abstract:

      探讨源汇景观演变特征与径流泥沙的关系对定量识别源汇景观功能对生态过程的影响具有重要的科学意义。本研究以位于黄土高原和西秦岭山地交错区域的渭河源为例,分析了流域源汇景观格局演变与降雨耦合驱动对径流和泥沙的影响,结果表明:(1)研究区1982~2017年汇景观比例逐渐增加并超过源景观,源汇景观功能演变主要发生在黄土丘陵区,源汇景观负荷比指数呈逐年下降趋势;(2)影响流域径流和泥沙的主要因素不同,洪峰流量与含沙量主要受源景观面积比例和源汇景观负荷比的影响,呈显著的下降趋势,而径流量仅与降水量存在相关性;(3)基于信息理论方法的相对重要性分析表明,降雨对流域径流量的相对重要性高于源汇景观负荷比,而源汇景观负荷比对洪峰流量和含沙量的相对重要性较高,传输距离和海拔分布对径流泥沙和洪峰流量具有重要影响。在长时间尺度上,源汇景观格局演变影响了径流及泥沙特征,并且对泥沙影响的相对重要性高于径流。源汇景观合理的时空分布可以有效调控水土流失过程,对黄土高原生态可持续发展具有重要意义。

    • 周瑞莲, 逄金强, 宋玉

      DOI: 10.5846/stxb201912192740

      Abstract:

      本研究以海岸防风固沙优势树种紫穗槐(Amorpha fruticosa Linn)和黑松(Pinus thunbergii Parl )为研究对象,利用野外便携式沙风洞用间歇风吹模拟自然阵风,通过分析间歇强净风(18m/s)和强风沙流(172.93g cm-1 min-1)吹袭过程中和风后恢复中,两树种叶片膜脂过氧化产物含量、抗氧化酶活力、渗透调节物含量的变化,以探讨其对间歇强风吹响应机制及自愈修复生理机制。结果表明,自然状况下,紫穗槐和黑松叶片相对含水量(RWC)相近,但抗氧化酶活力及种类和渗透调节物含量及种类上存在差异。紫穗槐叶片丙二醛含量(MDA)、脯氨酸含量及过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活力分别较黑松高93.3%、78.6&、118.8%、6.5倍。而黑松可溶糖含量和超氧化物歧化酶(SOD)活力较紫穗槐高111.5%和28.2%。在间歇净风和风沙流处理中,随着风吹袭次数增多,黑松叶片RWC趋于小幅降低,可溶性糖含量及POD、SOD、CAT活力呈小幅波动时变化;紫穗槐叶片RWC大幅下降,伴随着脯氨酸含量,POD、CAT、SOD活力大幅增高和MDA含量下降。在风吹袭中,叶片抗氧化酶活力和渗透调节含量的变化与叶片含水量变化密切相关。而在风吹袭处理后的恢复期,黑松叶片MDA、可溶性糖、脯氨酸含量和CAT活力下降,但叶片一直维持较高可溶性糖含量和SOD活力;而紫穗槐伴随叶片RWC回升,而MDA、可溶性糖、脯氨酸含量下降和POD、CAT、SOD活力的增高。研究表明,风吹袭引发叶片水分亏缺成为启动植物对缺水补偿机制的诱导因子(自愈修复)。在风吹袭中增高的渗透调节物通过提高细胞吸水力为自愈修复提供物质基础,而抗氧化酶通过抑制膜脂过氧化、维护膜的完整性和弹性为自愈修复提供生理保护。因此,渗透调节和抗氧化酶通过维护水分平衡和氧自由基代谢平衡而在抗风生长和自愈修复中起重要生理保护作用。

    • 章瑞, 王凯平, 张云路, 李雄

      DOI: 10.5846/stxb202012293306

      Abstract:

      市域生态空间是城乡发展的绿色基底和生态基础,其协同联系“山水林田湖草”各生态系统,是动植物和自然生态多种过程的空间载体,同时也是人类进行社会经济活动的场所,与城乡经济社会发展息息相关,良好的市域生态空间体系,是实现市域层面生态系统稳定,协调城市发展和自然保护的重要载体,同时也是实现城市健康良性发展的重要保障。现有的市域生态空间规划重视不够,其静态的、定性为主的规划方法严重滞后,存在一系列不足与缺陷:1)重城区,轻市域;2)重主观定性,轻客观定量;3)重被动落实,轻主动响应;4)重静态蓝图,轻动态模拟。其空间规划成果远不能达到预期,无法应对城市化对市域生态环境和资源所带来的影响和威胁。本文以宁波市域空间为对象,以市域生态空间演变为出发点,从生态空间的安全格局、结构特征和用地类型转移3个方面,通过对2000年、2010年和2018年3个时期的市域空间演变的定量化分析,揭示市域生态空间演变的特征与规律。并以此为基础探索新型市域生态空间重构的方法和内容,提出空间优化的策略:针对安全格局层面生态适宜性衰退、结构层面连通度下降、地类层面绿色空间减少的问题等,通过确定生态核心,构建绿色空间廊道,筛选关键节点,对其分别进行分级、保护,最终重新构建起良性的宁波市域生态空间体系,并针对优化结果进行评价与修正。从市域生态空间3种类型演变分析入手,以“演变-响应-重构”为逻辑指导市域生态空间规划,积极探索了应对城市化影响下市域生态空间优化的新方法,为市域山水林田湖草生命综合体的资源保护和科学利用提供了一定的理论。

    • 张喜亭, 张建宇, 肖路, 陈胜仙, 仲召亮, 高薇, 王文杰

      DOI: 10.5846/stxb201812212775

      Abstract:

      天然林植物多样性保护对于其生态服务功能至关重要,而林分个体大小、群落特征及乔灌草垂直结构对其变化的贡献及最主要影响因子的揭示,将有助于基于林分结构调整提升植物多样性保护。基于此,本文选择大兴安岭多布库尔国家级自然保护区森林群落为研究对象,调查该区域42块乔木样地、210块灌木、草本和更新层样地内植物个体大小(树高、胸径、枝下高、灌木高、草高等)和乔、灌、草相关群落特征(乔灌草的密度和盖度等),记录样地植物科属种特征并计算植物多样性和均匀度参数特征,频率分布、冗余排序与方差分解分析相结合,揭示该区域植物多样性与群落结构特征。结果表明:1)多布库尔主要树种为落叶松,相对多度为42%,其次是白桦和黑桦;灌木以榛子比例最高,达到60%;草本共发现116种,其中莎草科羊须草所占比例最大,超过10%;更新层主要树种为蒙古栎,相对多度为54%,其次为白桦。2)植物种类丰富度和多样性均表现为草本层>乔木层>灌木层>更新层,灌木层均匀度最高。3)乔木层平均树高13.2m,平均胸径为14.3cm,平均枝下高为7.5m,平均郁闭度0.73,平均密度为1500株/ha;灌木平均高1.1m,平均地径1.1cm,盖度23.2%,平均密度1.3株/m2;草本平均高37.6cm,盖度为54.4%;更新层平均高1.83m,平均地径1.20cm,平均密度为0.17株/m2。4)冗余分析和方差分解分析结果表明林分个体大小特征的独立效应和乔木层特征对多样性变化贡献最大,乔木层树高和更新层密度与植物多样性变化具有最紧密关系。大兴安岭地区森林已经全部纳入国家天然林保护工程,上述国家自然保护区相关数据是当地本底数据(当地森林以幼龄林为主,尚需要更长时间保护),将为进一步保护区政策制定与天然林保护工程实施提供支持。

    • 张君, 陈洪松, 黄荣

      DOI: 10.5846/stxb202009162420

      Abstract:

      气候变化背景下,降雨稳定氢氧同位素的变化对以快速的地表-地下水文过程为主要特征的喀斯特生态水文研究有重要意义。本文以桂西北典型喀斯特峰丛洼地小流域为研究对象,测定2013年至2018日尺度及2019年至2020年8场大雨或特大暴雨的雨水稳定氢氧同位素组成,分析降雨稳定氢氧同位素变化特征及其影响因素。结果表明,研究区夏半年以海洋性水汽为主,冬半年以干燥的大陆性气团为主,导致夏半年降水δD、δ18O和氘盈余值显著(P<0.05)低于冬半年。降水的稳定氢氧同位素存在显著的反温度效应和雨量效应,即δ18O值与温度呈显著(P<0.001)负相关,与降雨量呈显著(P<0.001)正相关。次降雨过程中,持续时间较长(>9.5 h)的降雨存在显著的(P<0.05)雨量效应,特大暴雨则不存在雨量效应,与大气或地理因素有关。研究区水汽来源及降水强度存在明显的时间差异,因此在开展喀斯特小流域生态水文过程研究时,需要关注降水稳定氢氧同位素组成在不同时间尺度上的变化特征。

    • 专论与综述
    • 姚忠, 吴永明, 游海林, 辛在军

      DOI: 10.5846/stxb202101060055

      Abstract:

      CSR对策理论主要研究植物对环境胁迫和干扰的适应性特化。从功能生态学角度讲,CSR理论是通过解释各种功能性状协同变异的主导维度来反映植物的生态对策。而物种所采取的生态对策将决定其在群落中的生态位,并最终会影响生态系统过程与功能。自1974年Grime首次提出CSR对策的概念以来,CSR对策思想就受到了生态学家很大的关注,经过近半个世纪的发展,目前已经形成了比较完整的理论和研究方法体系。试图在回顾CSR理论及其研究方法发展的基础上,阐述其基本内涵,并重点从功能性状变异空间、植物适应性、群落过程和生态系统特性等四个方面概述CSR理论及其分析模型的验证及应用,梳理其最新研究进展。CSR理论已经得到了很多研究的广泛验证并应用于多种尺度上的植物生态学研究,但仍有一些方面值得进一步发展完善,如第四区缺失问题、功能性状变异主轴以外的变异、CSR对策与功能性状种内变异和谱系关系的联系等方面需要深入研究。

    • 生态管理
    • 夏楚瑜, 董照樱子, 陈彬

      DOI: 10.5846/stxb202101030007

      Abstract:

      从韧性的特征角度研究城市生态韧性水平的变化机制,探究城市防范化解生态风险能力的时空差异,以此明确城市分区生态治理的重要任务,是实现韧性城市生态风险防控的有利途径。本研究从抵抗力、适应力和恢复力三个方面构建了城市生态韧性评估模型,并以杭州为例,评估了其1995-2015年城市生态韧性时空变化格局,再者利用空间自相关模型对2015年杭州生态韧性分区管理模式进行了探究。最后,基于FLUS 模型模拟了2035年基准和创新创业导向的两种情景下的城市土地利用空间格局,并评估了不同城市发展情景下的生态韧性水平空间分布情况。基于以上研究,本文得到以下结论:(1)1995年-2005年,生态韧性低值区域向东北和东南方向扩张,而生态韧性高值水平区域明显减少。2005-2015年,杭州西北部和西部原本存在的中等韧性水平区域也转为低等水平。(2)2015年,城市东北区域呈现低韧性水平-高排污企业密度的集聚分布,说明该区域环境生态风险防范化解能力比较低,需要加大环境监测和生态治理的资金投入,严防重大环境污染事件的发生。(3)创新创业导向的“创新天堂”城市发展情景比基准情景下2035年杭州整体生态韧性水平更高,主要影响因素在于前者的抵抗力水平和适应力水平明显高于基准情景。研究结果为韧性城市生态环境发展提供了理论依据。

    • 生态系统服务专题
    • 王正伟, 王宏卫, 杨胜天, 刘勤, 高一薄, 衡嘉尧, 张惠婷

      DOI: 10.5846/stxb202011192979

      Abstract:

      识别生态保护关键区域,优化新疆县域生态空间结构,对促进绿洲区域经济与生态环境和谐发展,提升人类福祉具有重要意义。以拜城县为研究区,通过生态系统服务价值综合评定结果确定生态保护的核心“源”区,利用最小阻力模型,结合GIS空间分析技术及CA-Markov模型,识别拜城县生态安全格局,分析其发展变化趋势,探究生态空间布局调整策略,完善县域生态空间网络体系,结果表明:(1)研究期内,拜城县生态系统服务价值总量逐年上升,其中水源涵养、废物处理价值量增长最高,不同服务类型增长率差异较小。(2)分析2009、2016、2019拜城县生态安全格局特征发现,县域生态安全布局整体存在“源”地分布不均、廊道结构破碎且网络化程度低、生态脆弱区面积较大的现状特征。(3)基于2009、2016、2019年生态保护格局,同时依据生态“源”地及生态保护重要性用地的变化趋势,模拟2029年生态“源”地及其重要性等级区域分布,结合县域自然地理特征及总体发展规划,提出构筑“两带、三功能、四区、 多中心、十廊道”的拜城县生态空间布局体系,为绿洲地区生态安全及区域生态文明建设提供参考。

    • 研究论文
    • 王思齐, 朱章明

      DOI: 10.5846/stxb202002280363

      Abstract:

      物种丰富度的大尺度地理格局及其成因是宏观生态学及生物地理学的中心议题之一。蔷薇属(Rosa L.)植物具有很高的经济价值和生态价值,探讨中国蔷薇属植物的丰富度分布格局及其影响因素可为该属植物资源的保护和合理开发利用乃至其系统进化研究提供重要依据。本文基于蔷薇属植物在中国的15451条分布数据和11种地理、气候等环境因子进行了物种丰富度分析和相关性分析,研究结果显示:(1)蔷薇属植物在中国分布不均匀。在水平方向上,蔷薇属植物于26.19°—34.29°N带内有较高的物种丰富度,之后随着纬度的增加而降低,且随着经度的增加表现为先增加后减少,于99.10°—108.47°E间存在明显的峰值;在垂直方向上,蔷薇属植物的物种丰富度随海拔的增加表现为先增加后减少,956.46—3518.60m范围内的丰富度最高。西南横断山区为蔷薇属物种分布的中心地区,新疆北部及东北长白山周边地区为局部聚集区。(2)蔷薇属物种丰富度与各能量、水分和生境异质性因子均呈正相关关系,与气候稳定性因子呈负相关关系。表明中国蔷薇属植物在水分和热量条件好、气候季节性变化小且生境异质性程度高的地方,有着更高的物种丰富度。(3)蔷薇属植物丰富度与各因子的关系基本支持了生产力假说、环境稳定性假说和生境异质性假说。但蔷薇属的物种丰富度格局并非完全由这些假说解释,历史环境、地形、土壤、人类活动等其他因子可能也有一定的影响作用。(4)水分因子的单独解释率占34.6% (R2; P<0.001),是影响蔷薇属物种丰富度格局的主导因子,这可能是由该类群的进化历史、生理适应等原因共同决定的。本研究可以为蔷薇属植物的分类、进化、以及野生资源的保护和开发利用提供参考。

    • 生态系统服务专题
    • 王若思, 潘洪义, 刘翊涵, 唐玉萍, 张之凤, 马红菊

      DOI: 10.5846/stxb202012013075

      Abstract:

      生态系统服务价值评估作为土地资源合理配置、生态环境保护和生态补偿标准制定的重要前提,是当前的研究热点之一。本文以乐山市为研究区域,基于2000年、2005年、2010年、2015年4期土地利用数据,运用生态服务价值动态当量法、地理探测器模型等方法,定量分析乐山市2000-2015年间生态服务价值时空变化规律及驱动机制。结果表明:(1)2000-2015年乐山市生态系统服务价值整体呈下降趋势,仅在2005-2010年有所回升,总量共减少了23.22亿元,主要与林地大量减少和建设用地大量增加有关;(2)空间上呈现西南高、东北低的分布态势,且各区域变化不同,西南方向山地以下降为主,东部平原丘陵以上升为主,河流两侧上升明显;(3)影响生态系统服务价值时空分布的主导因素为土地利用、NPP、降水量和坡度,除此之外气温、高程、土壤类型也有较大决定力;(4)自然因子决定力大于社会经济因子,但社会经济因子的影响越来越突出。研究揭示了乐山市生态系统服务价值的时空变化规律及驱动因子,为该地区土地利用规划与生态环境保护机制的建立提供了科学参考。

    • 研究论文
    • 王乐, 杜灵通, 马龙龙, 丹杨

      DOI: 10.5846/stxb202010112593

      Abstract:

      宁夏盐池县从20世纪70年代开始在荒漠草原上人工种植柠条灌木用以防风固沙和生态恢复,这一人为措施极大地改变了区域生态系统的植被结构和碳循环,而定量评估人工灌丛化对荒漠草原生态系统碳储量的影响,不仅能够揭示人类活动的碳循环反馈机制,而且可为地方政府生态治理提供理论指导。结合Biome-BGC模型和Logistics生长模型模拟了1958—2017年间荒漠草原人工灌丛化前后的碳储量变化,定量分析了人工灌丛化对生态系统碳储量和组分的影响。结果表明:(1)结合Biome-BGC模型和Logistics生长模型可以较准确地模拟出荒漠草原人工灌丛化过程中生态系统碳储量的变化。(2)人工灌丛化会快速改变荒漠草原的碳储量累积特征,柠条灌木种植后的快速生长阶段极大增强了生态系统的总碳储量,导致生态系统的碳储量特征由草地型向灌木型转变。(3)人工灌丛化改变了生态系统各类型碳储量的组分结构,其对地上植被和枯落物碳储量的影响非常明显,灌丛化后生态系统的植被和枯落物碳分别增加了6倍和1.76倍;因植被碳向土壤碳转化过程较慢,故人工灌丛化对地下土壤碳储量的影响在短期内较为微弱。以上结果显示,荒漠草原人工灌丛化能显著增强生态系统的碳固持能力,为碳中和及应对气候变化提供可行路径。

    • 中国重点脆弱生态区生态恢复模式及效益评估专栏
    • 王京, 李成一, 卓玛姐, 宋梓涵, 汪晓东, 王瑞, 索郎夺尔基, 林英华

      DOI: 10.5846/stxb202011192975

      Abstract:

      利用地表土壤动物与植物群落生物完整性指数评价若尔盖沼泽湿地受扰现状,为若尔盖沼泽湿地恢复提供依据。2018年7月与2019年7月对若尔盖10处典型湿地(参照区4个,受损区6个)地表土壤动物与湿地植被群落进行调查。通过对74个候选指标的分布范围、判别能力及相关分析,确定中生性植物、一年生植物、龙胆科植物、一年生植物/多年植物比4个植物核心指标,地表土壤动物总个体数量、中小型动物类群数量、蜘蛛目物种数量、菌食性土壤动物与腐食性土壤动物5个核心指标,构建若尔盖沼泽湿地地表土壤动物与植物完整性指数,以所有采样点95%分位数为最佳期望值,四分位法确定研究区域未受干扰、轻度干扰程度、中度干扰与重度干扰四个等级,据此判断若尔盖沼泽湿地受扰状况。结果显示,若尔盖沼泽湿地相对原始沼泽、花湖沼泽化草甸2、长期低强度排水、短期高强度排水分别处于未受干扰、轻度干扰、中度干扰与重度干扰状态。所调查的若尔盖典型湿地中,20%的湿地未受到干扰,30%的湿地受到轻度干扰,30%的湿地受到中度,20%的湿地受到重度干扰。Pearson 相关系数分析显示,地表土壤动物完整性指数与植物完整性指数存在显著正相关关系(r=0.722, p<0.05),表明地表土壤动物完整性指数与植物完整性指数评价结果具有一致性。

    • 研究论文
    • 王吉高, 汪依妮, 陈 超, 李 舟, 王昭懿, 金宝成, 张 乾, 赵学春

      DOI: 10.5846/stxb202101050036

      Abstract:

      细根分解和周转是土壤有机质和养分的重要来源。为探明不同石漠化程度天然草地细根对土壤养分的贡献,于2017年3月至次年1月,采用土柱法和分解袋法,研究不同石漠化程度下天然草地的细根生物量、分解和养分释放动态及对石漠化的响应。结果表明:3种不同石漠化程度下草地的细根生物量随季节均呈现先增加后降低的趋势,随石漠化程度的加剧均呈现逐渐降低的趋势,潜在、中度和强度石漠化草地的细根生物量分别为3355.65、2944.02 g/m2和1806.80 g/m2。细根分解速率呈现先快后慢的趋势,分解300天后的残留率均低于50%。细根有机碳、全氮、全磷和全钾的释放过程具有显著不同,释放模式最终均表现为“释放”,潜在、中度和强度石漠化草地细根的有机碳、全氮、全磷、全钾的年归还量分别为32.46—161.08、0.24—3.88、0.08—0.32、0.15—2.78 g/m2。随石漠化程度的加剧,细根生物量和分解率呈现逐渐降低趋势,土壤有机碳、全氮归还量呈现逐渐增加趋势。

    • 王洪涛, 丁晶, 邵元虎, 张卫信, 傅声雷

      DOI: 10.5846/stxb202010132612

      Abstract:

      蚯蚓肠道是微生物多样性的一个潜在存储库。砷对蚯蚓肠道微生物群落的影响已被证实,但砷在不同蚯蚓肠道菌群中生物转化的差异仍不清楚。为了进一步阐述土壤中广泛存在的低浓度砷(浓度为5,15,25 mg/kg)对不同种类蚯蚓肠道微生物影响的差异,将4种典型蚯蚓暴露于砷污染土壤后,测定其肠道微生物组成变化,并分析砷对不同蚯蚓肠道内砷富集、形态和砷生物转化基因的影响。结果显示,所有蚯蚓组织内均存在明显的砷富集,其富集系数由高到低依次为:安德爱胜蚓(1.93)> 加州腔蚓(0.80)> 通俗腔蚓(0.78)> 湖北远盲蚓(0.52),蚯蚓组织和肠道内砷形态主要以无机砷为主,其中As(III)含量比例> 80%,部分蚯蚓组织内还发现少量有机砷。4种蚯蚓肠道微生物群落在门水平上主要以变形菌、厚壁菌和放线菌为主,并与周围土壤细菌群落组成存在显著差异。同时,在土壤和肠道内共检测到17个砷转化基因,其中蚯蚓肠道内As(V)还原和砷转运相关基因相对丰度较高,而砷(去)甲基化基因丰度较低。此外,低浓度砷污染对蚯蚓生长无显著影响,却能引起蚯蚓肠道微生物群落的紊乱。蚯蚓种类和砷污染是引起蚯蚓肠道微生物群落组成变化的主要因素。综上,蚯蚓肠道是一个微生物介导的砷生物转化的重要热区,本研究拓展了我们对土壤动物肠道内砷生物地球化学行为的认知。

    • 重点脆弱生态区生态恢复
    • 孙从建, 乔 鹏, 王佳瑞, 王红阳, 孙九林

      DOI: 10.5846/stxb202011283050

      Abstract:

      多年来吕梁连片贫困区实施的生态恢复措施对其生态环境产生了较大影响,为掌握该区域在生态恢复措施实施(2000年)以来植被净初级生产力的变化状况,本研究利用2000-2018年时序的遥感数据和基于光能利用率的CASA模型对其进行了模拟,并分析了导致其变化的主要控制因素,结果显示:(1)2000年以来吕梁连片贫困区NPP整体上升,其中93.46%的区域NPP呈增长状态,6.54%的区域呈减少状态, 2010~2015年区域NPP出现下降.(2)受人类活动影响,过去18年来区域土地利用类型变化较为显著,耕地面积缩减,草地面积基本保持稳定,林地与城镇面积增加且城镇面积扩张迅速,不同土地利用下的NPP特征差异显著,耕地NPP年均值增长最为迅速,为5.9gC?m-2?a-1,林地最为平稳,为1.32gC?m-2?a-1.(3)研究区降水量波动对区域NPP的变化影响显著,未来气候变化中降水量的变化可能对区域NPP产生直接影响.研究结果将为区域生态恢复、精准扶贫及黄河中游地区的经济发展提供重要的理论支撑.

    • 研究论文
    • 刘振中, 赵文倩, 郭文莉, 周忠泽

      DOI: 10.5846/stxb202101080079

      Abstract:

      摘要:陈瑶湖流域是长江中下游重要的水禽省级自然保护区,近年来随着农业的发展,湖区存在芡实种植过密,汛期影响行洪的隐患,对湖区的水生态系统结构与功能的稳定性造成严重影响。为研究芡实分区刈割试验对陈瑶湖后生浮游动物群落结构的影响,于2019年8月期间对陈瑶湖后生浮游动物进行调查。共鉴定出后生浮游动物15科22属40种,其中轮虫12属26种,枝角类8属11种,桡足类2属3种,群落结构主要以轮虫为主,后生浮游动物种类分布时空上无显著差异(P>0.05)。共发现优势种8属10种,分别为萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)、角突臂尾轮虫(Brachionus angularis)、剪形臂尾轮虫(Brachionus forficula)、螺形龟甲轮虫(Keratella cochlearis)、囊形单趾轮虫(Monostyla bulla)、蹄形腔轮虫(Lecane ungulata)、针簇多肢轮虫(Polyarthra trigla)、迈氏三肢轮虫(Filinia maior)、长额象鼻溞(Bosmina longirostris)和广布中剑水蚤(Mesocyclops leuckarti)。后生浮游动物密度和生物量平均值分别为(1681.49±205.73)个/L和(7.8±1.52)mg/L,密度和生物量峰值均出现在初期的未刈割区,最低值均出现在后期的河道。后生浮游动物密度的空间分布呈现未刈割区>刈割区>河道的特征,时间变化呈现刈割初期>前期>中期>后期的趋势,生物量的时空变化趋势与密度一致。ShannonWiener多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数变化范围分别为1.67—3.42、1.64—3.57和0.41—1.13.统计分析结果表明TN、TP、NH4+-N、Chl. a、EC和SD是影响浮游动物群落结构的主要因子。综合生物和理化指标判别陈瑶湖水体已处于中污染状态;营养状态参数结果表明,陈瑶湖已处于中度富营养状态。 关键词:陈瑶湖;浅水湖泊;后生浮游动物;群落结构;刈割试验

    • 典型高寒草地演变与利用管理专题
    • 梁大林, 唐海萍

      DOI: 10.5846/stxb202012033093

      Abstract:

      高寒草甸和高寒草原作为青藏高原两种重要植被类型,研究其植被变化与气候变化相关性,有助于为青藏高原两种高寒草地生态系统应对全球气候变化管理提供参考。本研究以位于同纬度的三江源高寒草甸和阿里高寒草原为研究对象,基于植被净初级生产力(Net Primary Productivity, NPP)变化表征植被变化,利用NPP数据和气象数据,分别分析两地2000—2017年植被NPP、降水和气温时空变化差异;利用Sen+ Mann-Kendall趋势检验,研究两种高寒草地气候与植被净初级生产力变化趋势;以县域统计年鉴牛羊肉产量表征放牧强度,研究放牧活动对高寒草地植被变化的影响;通过Pearson相关和偏相关分析方法,分别研究降水和气温对两种高寒草地植被NPP变化影响差异。研究结果表明:⑴2000—2017年三江源高寒草甸和阿里高寒草原区年平均气温以0.085℃/a和0.084℃/a的趋势上升,降水以平均每年3.87 mm和2.23 mm的趋势增加,高寒草甸区变暖变湿速率较高寒草原区快。⑵三江源高寒草甸和阿里高寒草原植被NPP均呈现由东南向西北逐渐降低空间格局;2000—2017年高寒草甸区57.7%植被NPP呈现上升趋势,而高寒草原区50.96%植被NPP呈现上升趋势,高寒草甸植被NPP增长趋势较高寒草原明显。⑶三江源高寒草甸和阿里高寒草原两种草地植被变化受放牧影响不大,受气候变化影响较大。⑷三江源高寒草甸大部分植被NPP增长与气温呈显著正相关而与降水呈显著负相关,高寒草甸植被NPP主要受温度调控,而阿里高寒草原植被NPP受降水和温度的双重调控。

    • 典型高寒生态系统演变规律及机制
    • 栗忠飞, 王小莲, 徐钰涛, 文林琴, 黄丽春

      DOI: 10.5846/stxb202011042819

      Abstract:

      地处青藏高原东南缘的滇西北香格里拉,其植被NPP的时空格局变化,对于深入了解青藏高原区域植被对气候变化的响应具有重要的科学意义。本研究基于地面气象数据和MODIS-NDVI等遥感数据,运用改进的CASA模型,估算了1996—2015年香格里拉区域不同植被类型NPP,分析探讨了区域植被NPP的演变特征及其对气候变化的响应规律。研究显示:1)1995—2015年间,香格里拉区域6—8月平均气温总体呈上升趋势,增速为0.037℃/a;6—8月总降水量为373.1 mm,呈微弱下降趋势;20年间辐射量基本维持波动稳定状态;2)1996—2015年,香格里拉区域6-8月最大月植被NPP平均值为176.9 gC/m2,不同植被类型的变化范围为128.9—286.9 gC/m2;空间格局上,表现为“从西北、东南及金沙江沿岸向中部递减”的特征;3)香格里拉区域植被NPP显著地受到气温变化的调控(P<0.05),20年间随着气温的持续升高,区域NPP总体呈增加趋势;4)区域植被NPP未表现出受降水变化的显著影响(P>0.05),水分条件对区域植被NPP未形成限制性的影响作用。区域内植被NPP在2005年前后的变化特征,一定程度上也表明了人类活动干扰及生态保护修复等政策措施的影响。

    • 专论与综述
    • 李天韵, 刘依明, 王德利, 钟志伟

      DOI: 10.5846/stxb201912022608

      Abstract:

      “个性”是指不同时空条件下动物种群个体间行为的稳定差异。大量的理论和实验性研究表明,个性差异在动物界普遍存在,其是种群多度和分布、物种共存和群落构建的重要驱动因子。首先介绍了动物个性的概念、分类及衡量指标,将前人测量个性类型的方法加以总结;随后介绍了动物个性的生态学意义,尤其是个性对动物生活史策略、种群分布与多度、群落结构和动态、生态系统功能和过程以及疾病与信息传播等的影响。在此基础上,进一步分析了在人类活动增加等全球变化背景下,动物个性如何调控动物个体行为、种群和群落动态对这些环境变化的响应。最后阐述了动物个性的形成与维持机制,并对未来的研究方向进行了展望。

    • 研究论文
    • 李晶, 刘乾龙, 刘鹏宇

      DOI: 10.5846/stxb202003270710

      Abstract:

      呼伦贝尔市作为中国北方的重要生态屏障,其生态状况的变化及影响因素一直备受关注。本研究基于1998—2018年SPOT/VEGETATION NDVI数据,结合地形、气候和社会经济数据利用像元二分模型、趋势分析法,并根据数据特点,综合多种统计方法,对呼伦贝尔市植被覆盖度(FVC)时空变化及驱动力进行定性与定量分析。结果表明:(1)21年间研究区FVC在低波动中缓慢增长,以4—5年为周期,周期内FVC先减少后增长,在空间上呈“西减东增”的变化格局;(2)FVC类型以极高和高为主,中、低、极低面积依次递减且总和仅占10%—15%,FVC增加、变化不显著及减少区域面积分别为135720.57 km2 (53.56%)、107140.74 km2 (42.28%)、10569.06 km2 (4.17%);(3)地形因素奠定了FVC“西低东高”的空间分布格局,气候和人类活动因素影响FVC的年际变化。位于研究区西南部的新巴尔虎右旗、新巴尔虎左旗、鄂温克族自治旗、陈巴尔虎旗和东南部的阿荣旗以气候因素为主导,位于中部大兴安岭上的牙克石市、额尔古纳市、根河市和扎兰屯以人类活动因素为主导,满洲里、海拉尔和鄂伦春自治旗则受气候因素与人类活动因素的综合影响。驱动力因素对FVC变化的影响具有差异性和双向性,在合理的政策和规划下,可以实现社会经济发展与生态环境可持续发展的双赢。

    • 雄安新区生态安全格局构建与保障
    • 李皓, 翟月鹏, 杨小龙, 董旭彤, 杨佳, 马子川, 刘敬泽

      DOI: 10.5846/stxb202010162642

      Abstract:

      稳定、高效的生态安全格局对于“建设雄安新区”国家战略具有重大意义。然而,目前尚缺乏一套科学、弹性的规划方法,用于指导新区建设。采用层次分析(AHP)和有序加权平均(OWA)空间多准则评估方法,结合Google Earth Engine遥感云计算技术和InVEST模型,在量化生态系统服务和生态风险的基础上,模拟新区生态安全格局。首先,生态安全格局涉及众多专业领域,内涵较为丰富,决策过程应采用参与式方法,建立包含生态环境和社会经济因素在内的综合指标体系,奠定格局构建的决策基础;其次,AHP-OWA方法按不同决策情景(风险),提供了一整套“完全保护—中立—完全开发”的空间决策集,定量揭示“保护—开发”权衡关系,为格局构建提供充足决策支持;最后,白洋淀保护地以及启动和起步区建设,会对生态安全格局产生重要影响,所以构建工作应在科学规划启动和起步区建设的同时,围绕白洋淀开展。未来在“绿色生态宜居新城区”目标指引下,新区建设方案应以“保护优先”为基本原则,结合重要区域、现有规划和资金预算等要素共同确定,实现保护与开发的“双赢”。

    • 区域生态学学术研讨会专题
    • 黄甜, 郭青海, 邹凯, 李达维, 易海军

      DOI: 10.5846/stxb202012153188

      Abstract:

      为研究村庄社会经济子系统在乡村社会生态网络中的地位等级与未来发展潜力,文章提出社会经济生态位的概念,并以生态位的“态”“势”理论为基础,利用主成分分析法、引力模型结构与社会网络分析方法对厦门岛外260个行政村的社会经济生态位进行计算。研究发现:(1)村庄社会经济生态位的“态”值分布具有不均衡性,厦门岛外村庄“态”值得分较高的村庄多聚集于厦门岛外南部与同安工业区。(2)村庄社会经济生态位的“势”值高低受地理空间与资源禀赋共同作用,厦门岛外“势”值得分较高的村庄集中在自身发展条件优越且地理位置处于区域核心位置的同安工业区与靠近厦门岛的集美大学城区。(3)相比自然子系统,乡村社会经济子系统更强调村庄之间的互动性,社会经济生态位得分中4个行政区村庄平均得分由高到低依次为集美区>同安区=翔安区>海沧区。本文为乡村复合生态系统的生态位研究提供了新的研究视角与方法,与传统生态位的计算方法相比更加强调村庄在实际发展中的互动性与带动作用,可以为村庄发展规划与居民福祉研究提供科学基础与理论依据。

    • 研究论文
    • 胡明慧, 赵建琪, 王玄, 熊鑫, 张慧玲, 褚国伟, 孟泽, 张德强

      DOI: 10.5846/stxb202011102907

      Abstract:

      基于海拔高度下降气温上升的关系,将模拟的生态系统(含植物和土壤)从高海拔整体移位至低海拔地区,实现自然增温的效果。通过对自然增温条件下土壤环境因子及其相关理化性质的动态监测,结合磷脂脂肪酸分析与宏基因组学方法,测定土壤微生物群落结构以及与土壤有机碳分解相关基因丰度,探究自然增温对鼎湖山南亚热带山地常绿阔叶林土壤有机碳代谢的影响及其微生物学机制。结果表明:(1)增温处理显著改变了0-10cm土壤温度与湿度:温度显著上升2.48 ℃,湿度显著下降23.93%。(2)增温处理下,干季土壤有机碳含量与湿季土壤硝态氮含量显著降低,其他土壤理化因子无显著变化。(3)增温处理下,干季和湿季土壤微生物群落结构发生改变,且湿季变化显著。土壤铵态氮是影响干季土壤微生物群落结构变化的主要因子,解释了干季47.5%的变异度。土壤温度是影响湿季土壤微生物群落结构变化的主要因子,解释了湿季77.8%的变异度。(4)宏基因组结果表示:增温抑制了干季山地常绿阔叶林土壤有机碳代谢基因丰度,增强了湿季山地常绿阔叶林土壤有机碳代谢基因丰度。以上结果表明,增温通过改变土壤微生物生物量和群落结构以及有机碳代谢相关功能基因的丰度,最终影响南亚热带山地常绿阔叶林土壤有机碳代谢过程。

    • 专论与综述
    • 杜子银, 蔡延江, 张斌, 洪江涛, 王小丹

      DOI: 10.5846/stxb202009102356

      Abstract:

      牲畜排泄物返还被认为是对草地的一种天然的施肥措施,也是草地养分归还的一种重要途径,对于维持土壤肥力和植被生产力具有十分重要的生态学意义。本文系统论述了放牧牲畜粪便和尿液自身降解及其氮素变化、粪尿返还对草地土壤氮转化和氧化亚氮(N2O)排放的作用机制及影响效应,指出排泄物氮输入使粪尿斑块成为草地土壤氮转化和N2O排放的活跃点,且不同排泄物类型、土壤理化特性和气候条件等使土壤氮素矿化、固持、硝化及反硝化等关键过程具有复杂性和差异性,进而导致不同类型草地生态系统N2O排放对牲畜排泄物返还的响应不尽相同。建议未来在全球气候变化背景下,应加强草地牲畜排泄物-植被-土壤体系氮素生物地球化学循环过程的系统研究,进一步加深天然草地关键氮素转化过程和N2O排放的微生物作用机制方面的认识,从而有助于为优化放牧牲畜排泄物的管理模式、制定科学合理的草地土壤养分调控策略和维持草地生态系统可持续发展提供科学有效的理论指导。

    • 研究论文
    • 陈轶群, 王艺颖, 于耀泓, 温珍杰, 彭钟通, 周庆, 莫其锋

      DOI: 10.5846/stxb202010232705

      Abstract:

      非结构性碳水化合物(Non-structural Carbohydrate, NSCs)是植物生长代谢过程中重要的能量来源。本文通过在华南热带次生林进行氮磷添加试验,探究不同林层植物叶片NSCs的季节变化及其对氮磷添加的响应,取样时间为2019年1月、4月、7月和10月。结果表明: 1)植物叶片NSCs存在显著的种间差异,磷(P)添加对叶片淀粉和NSCs含量具有显著影响,且物种与磷添加的交互作用显著影响叶片淀粉含量。2)黑嘴蒲桃和紫玉盘叶片NSCs含量对氮(N)添加的响应较为敏感,而白车和竹节叶片NSCs含量对P添加的响应较为敏感,氮磷同时添加(+NP)对植物叶片NSCs的增效作用最好。3)植物叶片NSCs存在显著的季节性变化,且季节与林层间的交互作用对叶片可溶性糖和NSCs含量具有显著影响。4)不同林层植物对氮磷添加的响应不同,氮磷添加使林下层植物叶片可溶性糖含量增高,林冠层降低。在干季,N添加会使林下层植物叶片淀粉含量增高,林冠层降低。P添加的影响恰好与之相反。在湿季,氮磷添加使林下层和林冠层植物叶片的淀粉含量增加。5)林冠层植物叶片NSCs含量高于林下层,且林下层植物叶片NSCs含量和可溶性糖淀粉比均表现为干季高于湿季。因此,不同植物叶片NSCs之间的变化差异反映了不同的碳利用策略,NSCs含量对氮磷添加的响应变化可以反应出热带森林植物在生长发育过程中碳供给和消耗的动态变化情况,为探索热带次生林植物碳利用策略及共存机制提供科学依据。

    • 土壤生态专栏
    • 陈伟, 李亚新, 王红阳, 王佳, 孙从建

      DOI: 10.5846/stxb202011303064

      Abstract:

      为了揭示黄土丘陵区不同土地覆被方式下土壤含水量对不同强度降雨的响应过程,选取山西省冯家沟小流域农耕地和撂荒地为研究对象,基于2019年4—10月降雨和土壤含水量以小时为单位的观测数据,分析了土壤含水量对不同强度降雨的响应规律。结果表明:(1)小雨、中雨、大雨和暴雨对土层的影响深度分别为20、20、60 cm和60 cm,研究区降雨最主要的形式—小雨对土壤水分的补给作用较小。(2)各强度降雨过程中,除0—10 cm土层外,农耕地土壤含水量均大于撂荒地,且大雨条件下农耕地各土层土壤含水量变化较显著,而撂荒地仅0—10 cm和10—20 cm土层土壤含水量有所增加。(3)不同土层土壤含水量对降雨的响应不同,表层响应相对明显而深层相对减弱;农耕地土壤平均含水量最大值出现在50—60 cm土层,而撂荒地出现在30—40 cm土层。(4)本地区农耕地土壤含水量高于撂荒地,表明在该地区适当的作物种植有较好的储存土壤水分的作用。本研究的结果对地区水资源的高效利用和水土流失防控提供了一定的科学依据。

    • 研究论文
    • 陈万旭, 钟明星, 李江风, 曾杰

      DOI: 10.5846/stxb202012093142

      Abstract:

      城市群地区生态系统健康状况关乎城市群的可持续发展,科学测度城市群地区生态系统健康水平对城市群地区生态系统健康宏观调控政策制定具有重要的实践意义,然而当前生态系统健康评价仍存在不足之处。生态系统服务是反映生态系统健康状况的重要组成部分,如何把生态系统服务纳入生态系统健康评估框架中,成为了当前研究讨论的热点话题。本研究拟把基于InVEST模型评估的生态系统服务纳入生态系统健康评估框架中,构建了基于“生态系统活力-生态系统组织力-生态系统弹性-生态系统服务”的评估框架,结合多源数据对1995—2015年长江中游城市群生态系统健康水平时空特征进行测度。结果显示:(1)研究期间长江中游城市群地区生态系统健康状况总体有所恶化,恶化区域主要分布在城市群的核心地区;(2)研究期间长江中游城市群地区生态系统健康存在显著的空间依赖性,生态系统健康高值区主要分布在周边山区以及中部的罗霄山脉,生态系统健康低值区主要分布在平原地区、大城市周边地区以及主要的交通线路沿线地区。本研究结果可以为其他地区生态系统健康评估以及长江中游城市群地区生态系统健康保护政策制定提供科学借鉴。

    • 土壤生态专栏
    • 曾建辉, 马波, 郭迎香, 张泽宇, 李桂, 李占斌, 刘晨光

      DOI: 10.5846/stxb202011172967

      Abstract:

      生物结皮(BSC)是广泛分布的地被物,每逢冬春季节,受冻融交替作用影响,结皮土壤的理化性质和水文学特征明显改变且与裸土差异显著,从而影响该地区土壤可蚀性评估和土壤侵蚀防治。本文采用室内模拟实验,以蓝藻结皮土壤为对象,研究不同冻融交替次数和初始含水量下,土壤三相对温度变化的响应特征并定量分析结皮覆盖土壤在此条件下饱和导水率(Ks)的变化趋势和突变点。结果表明:初始含水量对Ks无显著影响(P>0.05),冻融交替次数对Ks有极显著影响(P<0.01),冻融条件下裸土的平均Ks为1.941 mm/min,结皮覆盖土壤平均Ks为0.325 mm/min,两者具有极显著差异(P<0.01),且随交替次数增加,Ks差异逐渐增大,并在10次时达到最大值为10.13倍。不同冻融含水量下的结皮土壤的Ks在冻融10—20次时趋近,平均值为0.219mm/min。冻融作用显著改变土壤结构,且在冻融7次时土壤结构变化较明显,冻融过程中<0.1 mm的土壤颗粒显著变化。试验条件下,Ks受因子影响程度大小为:冻融交替次数>土壤结构>结皮厚度>结皮容重>下层土壤容重>冻融初始含水量;冻融次数与结皮厚度、结皮容重、冻融初始含水量的交互效应对Ks有显著影响。

    • 研究论文
    • 白雪莲, 乔荣荣, 季树新, 闫志坚, 常学礼, 赵文智

      DOI: 10.5846/stxb201909231992

      Abstract:

      非光合植被(Non-photosynthetic Vegetation, NPV)既是陆地生态系统重要组成部分,也是全球C、N平衡分析中关键节点,其盖度是判断我国北方沙尘源区风沙活动强弱的重要指征。本文基于ASD光谱仪(Analytical Spectral Devices)所测地面高光谱数据对鄂尔多斯沙地草场不同生活型植物(草本、半灌木和灌木)NPV光谱特征进行了分析,构建了干枯燃料指数(Dead Fuel Index, DFI)、纤维素吸收指数(Cellulose Absorption Index, CAI)和NPV盖度(fNPV)应用模型,并使用MCD43A4数据在不同草原区进行了验证。结果表明:(1)草本、半灌木、灌木和总体混合NPV光谱反射率具有相似变化趋势,但反射值存在显著差异。(2)DFI和CAI、CAI和fNPV、DFI和fNPV均呈显著正相关关系(P< 0.001),DFI可以代替CAI进行fNPV的估算。(3)不同草原区fNPV存在异质性,草甸草原、典型草原、沙地草场和荒漠草原分别为75.95%、50.61%、45.88%和32.77%。DFI在典型草原区估算fNPV效果最好(fNPV1和fNPV2平均差值为3.11%,最小差值为0.03%)。在草原区进行fNPV估算时,不可将NPV作为均质体处理,还要剔除裸地干扰。

    • 专论与综述
    • 王凯, 王聪, 冯晓明, 伍星, 傅伯杰

      DOI: 10.5846/stxb202105141263

      Abstract:

      生物多样性与生态系统功能关系是生态学研究的热点之一,以往研究多关注生物多样性与单一生态系统功能之间的关系,然而生态系统能够同时提供多种功能和服务即生态系统多功能性(ecosystem multifunctionality, EMF),仅考虑单一生态系统功能会低估生物多样性的重要性。近年来, EMF研究的重要性受到更多重视,生物多样性与生态系统多功能性(biodiversity and ecosystem multifunctionality, BEMF)关系成为生态学研究新的热点。梳理近15年的研究发现,不同维度、不同尺度的单一或多营养级生物多样性均会对EMF产生显著的影响,并且在全球变化的背景下,自然干扰与人为干扰均会影响生物多样性与生态系统多功能性从而改变BEMF关系,EMF测度方法的差异也可能导致BEMF关系的不一致。生物多样性维度(尺度)选择的局限、不同EMF测度方法的认知差异、BEMF时空数据库的缺乏以及BEMF关系研究方法的单一等问题阻碍了BEMF关系的深入探究。未来研究应对现有测度方法进行深入比较并发展通用的新方法,深入探究多维度、多尺度生物多样性对EMF影响的综合作用。此外,应结合野外观测、遥感监测等全方位调查手段建立多时空尺度的BEMF数据库,扩展BEMF关系研究方法,建立通用的分析框架,规范BEMF关系研究范式,深化BEMF关系的研究。

    • 典型高寒草地演变与利用管理专题
    • 庄明浩, 贡布泽仁, 张静, 李文军

      DOI: 10.5846/stxb202009292519

      Abstract:

      草原畜牧业生产系统是一个涉及环境、经济、社会多层面、且系统内部气候-土壤-草地-家畜-管理之间相互作用的复杂的社会生态系统。草原不仅为人类提供所需要的肉奶,也提供了多种生态系统服务。然而,草原畜牧业也是主要的温室气体排放源之一。减缓畜牧业温室气体排放的研究已成为当前气候变化科学研究关注的焦点。本文综述了国内外草原畜牧业温室气体排放研究现状,指出现有研究的不足主要集中在以下三个方面,(1)虽然生命周期评价方法广泛应用于草原畜牧业温室气体排放研究,但是存在诸多问题,导致目前的研究框架体系尚不完善,特别体现在以下几方面:是否考虑外部输入;是否考虑土壤有机碳;畜牧业温室气体排放强度指标的选择等;(2)缺乏单一环节减缓措施对草原畜牧业整体温室气体减排效果的研究;(3)目前对影响草原畜牧业温室气体排放强度的因素主要集中在生态系统层面的分析,忽略了社会系统的作用,无法反映社会系统与生态系统的相互反馈机制,导致机制阐释不完善。综上所述,未来仍需从以下三方面开展研究:(1)完善草原畜牧业研究框架体系及提升研究方法;(2)加强对单一环节减缓措施对草原畜牧业温室气体整体减排效果的综合评价;(3)基于社会生态系统的角度深入研究影响草原畜牧业温室气体排放强度差异的机制。一方面,这有助于深入理解草原畜牧业温室气体排放强度情况,也为低碳型草原畜牧业发展政策的制定提供思路借鉴;另一方面对于科学合理的可持续利用草场和恢复草地生态环境均具有重要意义。

    • 研究论文
    • 赵香桂, 黄生志, 赵静, 韩知明, 魏晓婷, 黄强, 邓铭江

      DOI: 10.5846/stxb202010222690

      Abstract:

      气候变化和下垫面条件的改变共同影响着流域的水热耦合状况,定量剖析其影响对研究变化环境下流域水量平衡和能量分配具有重要意义。以往多数研究只做了定性分析,对不同影响因素的定量贡献研究甚少。基于此,本研究以干旱区无定河流域和湿润区汉江上游为研究区域,在Budyko框架下,估算了干旱与湿润区流域的时变水热耦合参数,并通过逐步多元回归模型、敏感性和贡献率分析,定量归因了水热耦合控制参数的演变,并将干旱与湿润区流域做了对比分析。结果表明:干旱与湿润区流域的水热耦合参数在1970~2013年间均呈显著上升趋势;不同气候区水热耦合参数变化的主导因子不同,干旱区无定河参数对降水和植被覆盖度(NDVI)具有较高的敏感性,且NDVI的变化主导着参数的变化(贡献率为89.5%);湿润区汉江上游参数的变化对气温、有效灌溉面积(EIA)和NDVI更敏感,其中,EIA主导着参数的变化(贡献率为83.1%);总体来说,下垫面的变化是无定河和汉江上游水热状况改变的驱动因素。

    • 典型高寒草地演变与利用管理专题
    • 张静, 王平, 杨明新, 谷强, 纪宝明

      DOI: 10.5846/stxb202010052544

      Abstract:

      由植物引起的根际土壤生物或非生物环境的改变能够反馈影响群落中不同植物的生长,直接改变共存植物的相对竞争关系,推动群落结构的动态变化。作为土壤生物群落的重要组成部分,土壤微生物在植物-土壤反馈关系中起到重要的调控作用,对解释植物群落的演替进程和方向有着重要的意义。在草地植物群落演替的早期阶段和外来物种入侵的过程中,宿主植物对丛枝菌根真菌(AMF)的依赖性较低,受本地病原菌的影响较小,一般不存在负反馈。在演替后期,植物对AMF更具依赖性,而积累的病原菌则产生较强的负反馈效应,从而促进群落物种共存和植物多样性,提高草地生产力和稳定性。研究微生物-植物反馈机制不仅有助于完善草地退化与恢复理论,还对退化草地恢复治理的实践有着指导意义。未来关于根际微生物-植物反馈在草地群落演替中的作用应该加强以下几方面的研究:(1)在实验方法上,开展专性微生物-植物反馈研究;(2)在测定指标上,进一步量化不同微生物在反馈关系中的功能差异;(3)在研究对象上,加强土壤微生物在植物群落水平的反馈研究;(4)在应用上,明晰植物-土壤反馈在退化草地恢复过程中的作用,指导草地管理实践。

    • 研究论文
    • 张 娇, 刘春琼, 吴 波, 杜 娟, 史 凯

      DOI: 10.5846/stxb202012263279

      Abstract:

      COVID-19疫情的爆发使得大气NO2排放量急剧减少,张家界城区O3浓度也随之降低,然而城郊的国家森林公园内O3浓度却有较大幅度升高。本文旨在基于多重分形去趋势互相关分析(MFDCCA)方法和自组织临界(SOC)理论来揭示疫情期间张家界不同生态功能区大气O3浓度变化对NO2污染急剧减排的不同响应机制。基于张家界3个大气监测站点(未央路、永定新区和袁家界)在疫情期间(2020年3月1日~5月31日)和非疫情期间(2019年同期)NO2、O3小时平均浓度数据,首先应用MFDCCA方法对NO2和O3互相关性的多尺度特征进行分析。研究结果发现各站点NO2和O3之间的互相关性存在较强的长期持续性和多重分形特征。其中,疫情期间,各站点NO2和O3互相关的长期持续性平均增强了19.4%,而多重分形性平均减弱5.7%,主要原因与疫情期间NO2集中减排引起O3大气化学反应的变化有关。进而,应用SOC理论对NO2和O3之间互相关长期持续性形成的宏观动力机制进行分析。结果发现,袁家界站点O3演化处于自组织临界状态,SOC内禀动力机制是导致疫情期间张家界国家森林公园内O3浓度增高的重要非线性动力学机制。而未央路和永定新区站点O3演化处于亚临界状态,这也是导致城区站点O3浓度减低的主要原因。正确识别森林生态系统中O3演化的自组织临界特征,对于高浓度O3生成的风险评估具有重要意义,有助于科学评估人类旅游活动对森林生态系统造成的影响。

    • 张贾宇, 佘婷, 鄂晓伟, 唐罗忠, 田野

      DOI: 10.5846/stxb202009152407

      Abstract:

      摘要:为了探讨林下植物物种多样性对杨树(Populus spp.)人工幼林阶段土壤微生物区系的影响,在林下设计了林下植被物种数量递增的3种处理,即清除林下植被(无林下植物)、保留单一林下植物(一种林下植物)和保留物种多样的自然林下植被(多种林下植物),于处理1年后采样分析土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)含量、基于Biolog-ECO微平板的土壤微生物群落代谢特征以及与土壤碳、氮转化相关的胞外酶活性的差异,以期从土壤养分转化和供应的角度为科学管理人工林林下植被提供依据。结果表明,林下植被处理对8月份0—5 cm土层的土壤MBC、MBN含量以及酶活性有较大影响。与清除林下植被处理相比,保留单一林下植物处理8月份0—5 cm土层的土壤MBC、MBN含量以及β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和芳基酰胺酶活性显著增加,增幅分别为27.91%、54.48%、14.74%、32.53%和6.20%,而保留物种丰富度高的自然林下植被处理林地土壤的上述指标进一步分别增加了4.88%、14.93%、9.22%、13.63%和12.86%。此外,林下植被处理还改变了土壤微生物群落代谢特征,8月份0—5 cm土层的土壤微生物Shannon指数随着林下植被物种数量的增加而显著增大。清除林下植被处理的土壤微生物主要利用的碳源包括部分糖类、氨基酸类和酯类,与清除林下植被处理相比,保留单一林下植物处理的土壤微生物提高了对上述几种碳源的利用能力,同时对糖类、氨基酸类、酯类和有机酸类碳源的利用种类范围明显扩大,而保留物种多样的自然林下植被的土壤微生物对31种碳源基本上可以全面有效利用。因此,保留林下植被,特别是提高林下植被的物种丰富度,有利于增加土壤微生物生物量,提高土壤微生物的代谢功能和分解活性,可以在一定程度上加快土壤的物质转化和养分循环功能。

    • 生态管理
    • 张帆, 徐宁, 吴锋

      DOI: 10.5846/stxb202012073118

      Abstract:

      碳排放和减碳经济代价研究日益受到学术界和决策者的关注,中国政府做出的关于争取在2060年前实现碳中和的表态引起了国际社会的热议。在此背景下,开展中国未来长时间序列碳排放的情景预测具有切实意义。基于可拓展的随机性环境影响评估模型(STIRPAT)评估了人口、经济和受教育程度对碳排放的影响,对比历史数据并验证了碳排放预测模型的准确性,结合共享社会经济路径(SSPs)情景的设定和模型参数,预测了5种情景下中国2020年至2100年的碳排放轨迹及经济代价。结果表明:(1)考虑碳排放达峰目标的实现,SSP3情景是中国未来发展的最佳情景,在此情景下,中国有望提前三年实现碳排放达峰目标;(2)SSP3情景可使中国年度总碳排放量和人均碳排放量处于相对其他四种情景的最低值,但需要付出累积GDP下降5.49%至8.80%的代价;(3)为完成在2060年前实现碳中和的承诺,中国政府在未来的40年需面对409.36—467.42 Gt的碳中和量;(4)2020年中国的碳排放强度将会较2005年水平下降40.52%至41.39%,2030年碳排放强度将会较2005年水平下降59.64%至60.75%。5种情境中,SSP5情景是降低碳排放强度的最佳情景,可最大程度地超额实现碳排放强度目标。未来,受经济发展、人口增长等重要因素影响,中国政府减碳压力将进一步加大。后疫情时代,考虑到能源供应的减少和高科技产业的发展,碳排放社会成本的上升将为中国创造一个使能源系统脱碳的机遇。中国应在“十四五”期间继续提升能源利用效率、升级产业结构、提倡低碳消费、实施隐含碳战略,以尽快实现碳减排目标。

    • 学术信息与动态
    • 詹天宇, 赵文武

      DOI: 10.5846/stxb202103090637

      Abstract:

      2020年11月30日至12月1日,“面向未来地球的地理学:人地系统耦合与可持续发展委员会”(IGU-GFE)主办的 2020年地理学与可持续研讨会以视频会议的方式召开。本次研讨会以“多重压力下生态系统可持续发展探究”为主题开展热烈讨论。研讨会针对5个专题展开,分别是:(1)生态系统压力和驱动力;(2)生态系统状态评估;(3)多重压力对生态系统功能和生物多样性的影响;(4)多重压力对生态系统服务的综合影响;(5)生态系统可持续管理策略。IGU-GFE地理学与可持续研讨会为全球生态系统功能和可持续发展的实现提出了以下建议:(1)合理、科学、多维度提高生态系统质量;(2)有效恢复和提升生物多样性-生态系统功能;(3)优化生态系统的可持续发展管理策略。

    • 湿地生态系统定位研究
    • 余珂, 张尹, 吕雪艳, 于志国

      DOI: 10.5846/stxb202011102895

      Abstract:

      硫、铁是泥炭沼泽湿地(泥炭地)中重要的生源要素,其参与下的生物地球化学过程对泥炭地碳循环意义重大。本研究选取德国中部两处典型的雨养型泥炭地高海拔样点(TBP, Top Broad Position)和低海拔样点(TSP, Top Slope Position),通过原位采集泥炭剖面孔隙水和可溶性气体等,研究了硫(S)、铁(Fe)元素等地球化学变化规律,结合DOC、甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)浓度分布,探讨其对泥炭地碳排放的影响。研究结果表明:(1)TBP中总还原无机硫(TRIS, Total Reduced Inorganic Sulfur)浓度随深度先增后减,且上部0-87 cm平均浓度远高于87 cm深度以下,上部硫酸盐还原作用强烈。结合上部亚铁、硫化氢(H2S)浓度分布,得知该范围内H2S主要是通过微生物硫酸盐还原作用(BSR)生成,同时H2S在孔隙水扩散过程中易与亚铁结合为硫化亚铁,进而生成稳定的黄铁矿,这一反应过程在约60 cm处减缓。(2)TBP、TSP两处采样点中DOC与亚铁、硫酸盐均有较强相关性,是由于地下水位的波动影响氧化还原程度以及微生物活性。两处采样点DOC均与亚铁呈显著正相关关系,表明铁氧化物在厌氧环境中被还原溶解产生亚铁,与其结合的有机碳被释放到溶液中从而导致DOC浓度的升高。TBP中DOC与硫酸盐呈显著负相关关系,表明硫酸盐作为电子受体被还原的过程中消耗酸度使pH值升高,增强了其中微生物的活性,DOC浓度由此增加。(3) CH4与硫酸盐、TRIS浓度在剖面上均呈现相反变化趋势,表明硫酸盐输入的增加以及硫酸盐还原活动均会抑制CH4生成。CO2/CH4均大于4,表明硫酸盐作为替代电子受体会使厌氧条件下碳矿化转向多CO2和少CH4生成。此外,亚铁对于CH4生成一定程度上会起到低促高抑的效果,而对于CO2的生成的影响较弱。表明硫酸盐对于CH4和CO2生成的影响高于亚铁。本研究着重探究硫、铁等关键元素地下部生物地球化学过程对碳排放的影响机制,研究结果可为泥炭地碳排放核算提供理论支撑。

    • 研究论文
    • 于 露, 王红梅, 郭天斗, 杨青莲, 孙忠超

      DOI: 10.5846/stxb202012023080

      Abstract:

      本文以柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)灌丛引入形成荒漠草原-灌丛地镶嵌体为研究对象,选择其内部荒漠草地(desert grassland,DG)、草地边缘(grassland edge,GE)、灌丛边缘(shrubland edge,SE)、灌丛地(shrubland,SL)为试验样地,开展荒漠草原向灌丛地人为稳态转变过程土壤水分与植被变化特征研究。结果如下:各样地0~200 cm土层水分含量随着转变过程呈显著降低趋势(P<0.05),其中荒漠草地、草地边缘和灌丛边缘样地的土壤水分均在秋季雨水补充期增加,灌丛地由于深层土壤水分过度消耗而愈加降低,且灌丛边缘和灌丛地深层水分显著低于荒漠草地、草地边缘(P<0.05),垂直动态不显著;地上植被随样地转变除优势度指数表现为灌丛地多样性、均匀度、丰富度指数均显著低于各样地(P<0.05),多年生优势草本蒙古冰草(Agropyron mongolicum)、短花针茅(Stipa breviflora)逐渐被一年生草本刺藜(Dysphania aristata)、猪毛蒿(Artemisia scoparia)所代替;土壤种子库萌发种类随样地转变逐渐减少,种子库密度则显著升高(P<0.05),灌丛地以一年生草本植物为主(占总密度的97.51%),荒漠草地则以多年生草本萌发为主,且各样地土壤萌发种子库及多年生草本多集中于0~5 cm土层(P<0.05);转变过程荒漠草原和灌丛地植被地上地下相似度分别为0.14和0.19,均显著低于两边缘样地0.35,较两边缘样地群落更为稳定,呈现草原灌丛化过程中草地-灌丛共存的植被双稳态特征。

    • 生态系统服务专题
    • 杨渺, 肖燚, 欧阳志云, 江腊海, 侯鹏

      DOI: 10.5846/stxb202011112915

      Abstract:

      生态系统服务与人类福祉和可持续发展息息相关,近年来生物多样性丧失极大影响了生态系统服务。探究生物多样性与生态系统服务之间的关系成为当前生态学领域内的一个重大科学问题。本研究以四川省各乡镇为单元,计算了景观尺度上的多样性指数,评估了四川省水土保持功能、水源涵养功能、固碳功能,并研究了两者之间关系。结果表明:在景观尺度上,SHDI、MSIDI、PR 三种多样性指数可以较好表征四川省生物多样性空间分布格局。 由PR、ENN_SD、PRD构成解释变量矩阵,RDA模型矫正解释率42.25%(P<0.001),可更好解释由土壤保持功能、水源涵养功能、固碳功能构成的响应变量矩阵。四川省生物多样性及生态系统服务关系的模式有以下几种。1)成都平原区区县空间距离较近,在生态系统服务和生物多样性梯度均差异较小。2)盆周山地区、盆地丘陵区各区县在水土保持功能梯度上差异较大,与多样性关系较弱。3)川西高原区区县在固碳、水源涵养梯度上差异较大,并有协同关系,多样性梯度差异较大。4)川西高山峡谷区、西南山地区区县之间生态系统服务和多样性差异较大,生态系统服务可能存在强烈权衡关系,需进一步引入解释因子。

    • 研究论文
    • 吴一博, 金光泽

      DOI: 10.5846/stxb202011243017

      Abstract:

      氮(N)、磷(P)是植物生长发育重要的限制元素,N、P以及N、P间的关系是化学计量学研究的重要内容。植物不同器官对N、P的需求存在差异,因此N、P的分配与权衡对植物的生长发育起到重要的调节作用。为了探究阔叶红松(Pinus koraiensis)林不同演替阶段主要灌木器官的N、P化学计量特征及其分配格局,了解灌木的养分限制因子及其分配策略,在黑龙江凉水国家级自然保护区的阔叶红松林四个演替阶段—白桦(Betula platyphylla)次生林、阔叶混交林、针阔混交林和阔叶红松林内,选取主要灌木种,分析了叶片、枝条、茎干和根的N、P化学计量特征以及异速生长关系。结果发现:灌木不同器官之间的N、P含量差异显著,其中叶的N、P含量均为最高,茎干的N、P含量均为最低。所有器官中,叶的N:P最高,为7.59;根的N:P最低,为5.47。灌木叶、茎干、根之间的N:P存在显著差异,而茎干、根与枝条之间的N:P没有显著差异。阔叶红松林不同演替阶段对灌木同一器官N、P化学计量的影响不同,灌木叶片的N含量在不同演替中具有显著差异,其他器官的差异不显著;不同演替阶段灌木器官的P含量均无显著差异。在不同演替阶段中各器官的N:P均小于14,说明N元素是阔叶红松林各演替阶段灌木生长的限制因子,而P对灌木的生长没有起到限制作用。本研究表明在不同演替阶段中,N、P的异速生长关系普遍存在于灌木器官中,呈现显著的正相关关系;整体上各器官之间的斜率没有显著差异,说明灌木采取保守分配策略,以此来适应环境和满足自身生长发育的需要。

    • 第十九届中国生态学大会专辑
    • 王丽君, 程瑞梅, 肖文发, 沈雅飞, 曾立雄, 杨邵, 孙鹏飞, 陈天

      DOI: 10.5846/stxb202010272751

      Abstract:

      以三峡库区马尾松人工林为对象,分析土壤微生物生物量、酶活性和养分含量对氮添加的初期响应规律,为预测该地区在大气氮沉降持续增加的背景下森林土壤的季节动态提供参考。结果表明:氮添加初期,中氮水平(60 kg N hm-2 a-1)的氮添加处理使得各季节土壤β-1-4葡萄糖苷酶、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化物酶活性均增加,高氮(90 kg N hm-2 a-1)水平的添加处理增加了土壤有机碳、全氮和微生物生物量碳、氮、磷的含量和酸性磷酸酶及多酚氧化酶活性,降低了土壤pH值、全磷含量和β-1-4葡萄糖苷酶及N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性。土壤酶活性和微生物生物量存在明显的季节变化,秋季水解酶活性和微生物生物量碳、磷含量显著高于春夏两季,而氧化酶活性和微生物生物量氮含量则是春夏季较高。土壤酶活性与季节、土壤含水量、养分含量及微生物生物量碳氮磷含量存在显著的相关性,酶活性变化是多因子综合作用的结果,冗余分析表明土壤含水量、微生物生物量碳、氮、磷和全氮是驱动土壤酶活性的主要环境因子。氮沉降的持续增加会加速当地马尾松人工林土壤腐殖质的形成,增加有机碳的积累,导致土壤酸化,并产生磷限制。

    • 研究论文
    • 王鹤松, 何敏, 闫薇, 艾金龙, 褚建民

      DOI: 10.5846/stxb202101130132

      Abstract:

      生态系统的脆弱性是全球气候变化与可持续发展研究的核心问题,测定与评价脆弱性对认识生态系统的结构与功能至关重要。天山-塔里木绿洲地区包含着山地、荒漠和绿洲等多种类型的生态系统,存在着多个不同生态类型的交界过渡区。为定量评价该地区生态脆弱性,以植被总初级生产力这一生态系统重要的功能性指标为基础,对该地区生态系统脆弱性进行了计算和分级(不脆弱、轻度脆弱、中度脆弱、重度脆弱和极度脆弱),并对研究区生态系统脆弱性的空间分布特征及其与环境因子的关系进行了分析与讨论。结果表明:(1)研究区生态系统脆弱性总体上表现出明显的空间分化格局,以中度和重度脆弱为主,极度脆弱的地区主要分布在南部的塔里木绿洲。(2)生态系统脆弱等级大体上随着区域内多年平均温度的升高而升高。受地表水灌溉的影响,生态系统脆弱性与降水量间并无明显趋势性规律。(3)研究区的生态系统脆弱等级随着区域内的平均海拔以及平均坡度的升高都呈现下降的趋势。受自然条件恶劣、过度放牧以及农田过度开垦的影响,目前该地区总体呈现脆弱性严重的状态。研究表明该地区应积极开展生态治理工作,合理规划生态功能关键区,保护好现有草原和湿地等易开垦地区,划定绿洲开发范围的“红线”,限制农田的开垦,协调好塔里木河流域的水资源分配。本研究为使用卫星遥感数据研究生态系统脆弱性提供了方法上的参考,为可持续发展和生态治理提供了科学依据。

    • 王常顺, 吕汪汪, 孙建平, 周阳, 姜丽丽, 李博文, 阿旺, 张苏人, 夏露, 王奇, 斯确多吉, 贺金生, 汪诗平

      DOI: 10.5846/stxb202012253269

      Abstract:

      降水变化对高寒草甸生态系统产生了显著影响,植物叶片性状特别是叶脉特征对降水变化非常敏感,然而高寒植物叶片性状特征如何响应降水变化还知之较少。本研究采用集雨棚模拟增减50%降水的条件,以高寒草甸8种主要植物叶片为研究对象,研究了降水变化对叶片的叶脉率、叶脉密度、叶片大小、比叶质量、叶片总有机碳含量、叶片全氮含量、叶片碳同位素相对含量和碳氮比等叶片性状的影响。发现增水显著增加了植物的叶片大小、稳定碳同位素千分值、总有机碳含量、全氮含量,但显著降低了叶脉密度;而减水显著降低了叶片大小、稳定碳同位素千分值。植物叶片性状各指标对降水变化的响应存在协同变化和相互制约。不同水分生态类型的植物对降水变化的响应存在差异,中生植物通过增加叶片大小和减少叶脉密度积极应对降水的增加,矮生嵩草的叶片大小分别增加了200.3%,叶脉密度减小了17.5%,而旱中生植物通过减少叶片大小和增加叶脉密度应对降水的减少,垂穗披碱草和异针茅的叶片大小分别减少54.9%和30.7%,其叶脉密度分别增加25%和22.4%。羽状叶脉植物增加叶脉密度和稳定碳同位素千分值以适应增水条件,花苜蓿、异叶米口袋的叶脉密度的增加了7.8%和4.0%,稳定碳同位素千分值增加2.5%和3.3%,但增水条件下平行叶脉植物的叶脉密度不变或降低和稳定碳同位素千分值保持不变;减水增加了平行叶脉植物叶脉密度并减低了稳定碳同位素千分值,异针茅的叶脉密度增加了22.4%,稳定碳同位素千分值减小2.9%,而对羽状叶脉植物的叶脉密度和稳定碳同位素千分值减少或不变。植物叶片性状对增水的敏感性显著大于对减水的敏感性,增水的效应约为减水的2倍;叶片大小的敏感性显著大于其它叶片性状,约为其它叶片性状的10倍。因此,植物在应对短期降水变化时,植物形态可塑性的作用凸显,放大或缩小叶片大小是植物应对降水变化的最有效的途径,但是不同水分生态类型和叶脉类型植物可塑性的方向存在显著差异。

    • 塔旗, 李言阔, 范文青, 单继红, 涂晓斌, 应钦, 缪泸君, 邵瑞清, 申锦

      DOI: 10.5846/stxb202009152403

      Abstract:

      中华穿山甲(Manis pentadactyla)属于全球极度濒危物种,也是我国一级保护动物。对中华穿山甲的非法捕杀曾导致其种群数量锐减。但是,近年来相关研究报道较少,穿山甲分布状况不明,极大的制约了对该物种的有效保护。本研究搜集了近年来国内中华穿山甲的救护记录和救护新闻,甄别出67个记录分布点,利用最大熵模型软件(MaxEnt)筛选出最冷季度降水量、人口密度、年降水量、坡度、坡向、海拔等6个环境变量是与中华穿山甲分布显著相关的影响因子。基于6个主导环境变量构建的MaxEnt模型AUC平均值为0.970(±0.009),预测结果达到极好标准。刀切法(Jackknife)表明,其中最冷季度降水量、年降水量、人口密度和海拔是影响中华穿山甲分布的主要因素。中华穿山甲适宜生境(出现概率大于0.5)具有以下特点:最冷季度降水量>155mm、年降水量1452.58—2293.49mm、人口密度594.05—32195人/ km2、海拔<213.99m。 模型预测中华穿山甲在我国的潜在适宜分布区主要分布在我国长江以南地区,主要集中在江西、湖南、广东、广西省,其次是福建、浙江、台湾省。山东、江苏、安徽、四川、云南、贵州等省份也有中华穿山甲的零星分布。湖北东南部、江苏南部、浙江西南部和福建西北部等与江西接壤的边界也是中华穿山甲的重要潜在分布适宜区。

    • 专论与综述
    • 孙雨, 常晶晶, 田春杰

      DOI: 10.5846/stxb202009292520

      Abstract:

      在根际微环境中,特定的土壤微生物能够利用自身独特的趋化系统感应根系分泌物,响应植物的选择性招募。细菌的趋化系统介导了植物-微生物以及微生物间相互作用,在植物对根际微生物组的选择中发挥着关键的生态学功能。综述了根际微生物组中细菌趋化系统的研究进展,从生态学的角度提出了未来针对根际细菌趋化系统的研究方向,旨在阐明根际细菌趋化系统的生态学功能,为增进理解作物根际微生物组的募集过程,以及未来农业中根际微生物组的重组构建奠定理论基础。

    • 研究论文
    • 马锐骜, 吴辉, 王志瑞, 戴冠华, 于大炮, 李慧, 姜勇

      DOI: 10.5846/stxb202012183224

      Abstract:

      林线过渡带是指从郁闭森林上限到树种分布上限之间的区域,过渡带内生物多样性丰富,生态系统结构、功能和生态过程在很小的海拔梯度内发生剧烈变化,因此对全球气候变化和人类活动极为敏感。树岛是在林线过渡带内出现的斑块状或条带形不连续分布的树木集群,树岛内生存的树木通常能达到与较低海拔郁闭森林同样的高度和胸径,因此揭示树岛这一特殊生境的生态特征及其形成机制,对于预测未来气候变化下林线动态具有重要意义。之前对于林线过渡带的研究大多关注地上植被群落结构特征,对于生物地化循环过程的重要参与者——土壤微生物群落却知之甚少。本研究以长白山岳桦林线过渡带一大型树岛作为研究对象,测定了土壤理化性质和土壤酶活性,采用宏基因组测序技术分析了微生物群落结构组成和功能基因丰度,通过与同海拔的开阔区生境进行对比,揭示了树岛这一特殊生境的土壤微生物群落结构特征和潜在生态功能,从土壤养分和土壤微生物学角度,阐明树岛形成的可能驱动机制。结果表明,树岛土壤的含水量、总碳、总氮和微生物生物量显著高于同海拔开阔区(P < 0.05),与微生物r-策略相关的生理生化和遗传学指标,包括纤维素酶活性、放线菌相对丰度、与转录、防御、控制细胞周期相关的基因丰度、小分子碳降解基因丰度,均高于开阔区(P < 0.05)。相反的,与微生物K-策略相关的指标,包括酸杆菌相对丰度、大分子碳降解基因相对丰度低于开阔区。本文首次揭示了树岛土壤微生物学特征,并从土壤微生物组学角度探讨了树岛形成的潜在机制,认为树岛内土壤养分增加并导致微生物群落r-策略倾向,这种变化反过来也可能促进树岛进一步扩大,进而影响林线动态。

    • 马美轩, 宋悦心, 桑卫国, Jan Axmacher

      DOI: 10.5846/stxb202012013072

      Abstract:

      兴安落叶松林是大兴安岭地区代表性的植被类型,其生物多样性具有独特性。步甲是森林生态系统环境和多样性的指示性物种,以及认识环境变化和生物多样性特征的关键物种。为研究大兴安岭地区兴安落叶松林步甲群落多样性的时间动态,分析步甲群落对时间变化的响应规律,于2019年5月下旬—8月下旬步甲活跃期,利用陷阱诱捕法在兴安落叶松林5个样地中采集步甲标本共15属34种1149头,其中大兴安岭地区地理新纪录物种7种,中国地理新纪录物种4种。研究结果表明,通缘步甲属(Pterostichus)和大步甲属(Carabus)物种丰富度最高;通缘步甲属未定种5(Pterostichus eximius)为极优势物种,对时间变化最敏感。兴安落叶松林小生境类型的多样化和步甲休眠期的选择是步甲群落个体数和物种数随时间变化呈双峰模式的主要因素,最高峰均出现在6月下旬;多样性与均匀度指数均在7月上旬达高峰期,8月下旬多样性下降而均匀度上升,各指数之间相关性较低。步甲群落在6月下旬到7月下旬对环境具有较高的适应度;群落结构在环境条件相对稳定的6月下旬到7月下旬和8月上旬到8月下旬均表现为极相似(I>0.75)。物种取食特征和生活史策略的多样化使步甲群落各指数随时间变化具有显著差异,而物种取食特征和生活史策略受环境因子的综合影响较大。稳定的森林环境条件下,步甲活跃期更长,群落结构相似度更高。该结果为步甲群落时间动态研究奠定了一定的理论基础,为大兴安岭地区地下生物多样性的保护和管理策略制定提供了一定的理论和数据依据。

    • 专论与综述
    • 刘珍环, 陆晓君

      DOI: 10.5846/stxb202010112588

      Abstract:

      针对当前农业系统中农作物景观变化迅速、人地关系趋于复杂、粮食安全保障需求迫切,提出景观生态学和农业科学交叉产生的农作物景观生态研究这一新兴研究方向。通过构建农作物景观生态研究的概念框架,辨明农业生产中复杂的景观等级结构,为农业可持续发展提供理论依据。研究通过综述从农业景观到农作物景观的研究变化,指出农作物景观具有高动态性、尺度性和格局复杂特征。针对由种植者、消费者、耕地及其周边自然环境组成的农业景观,需要遵循相应的生态和农业经济发展规律,研究农作物种植格局变化、农作物的社会-生态效应和农作物种植可持续性的景观生态途径。重点开展以下四个研究方面的内容,即:农作物景观时空动态及其形成机理、农作物种植的多功能评价与权衡、景观农艺管理措施及情景模拟、可持续的农作物景观生态评价。从而构建“格局—过程—服务—管理—可持续性”的农作物景观生态研究范式,为农业可持续发展提供综合的空间分析与管理途径,为实现农业农村现代化与城乡人类福祉提升提供科学支撑。

    • 自然保护地体系与国家公园建设
    • 李龙, 王亮, 温阿敏, 闫世伟, 姚晓军

      DOI: 10.5846/stxb202010142615

      Abstract:

      明晰甘肃安西极旱荒漠国家级自然保护区珍稀濒危物种北山羊的分布格局,并阐释气候变化和人类活动对北山羊的影响,对今后北山羊生境管理和物种保护具有重要意义。本文基于北山羊实测分布点记录和环境变量数据,结合MaxEnt模型和ArcGIS空间分析功能,利用CMIP6的8个气候模式均值预测中度发展路径(SSP2-4.5)下,基准期(1970-2000年)和未来气候(2041~2060年2081~2100年)变化情景下,甘肃安西极旱荒漠国家级自然保护区北山羊的潜在适生区分布范围及变化,并综合贡献率和置换重要性值对北山羊生境选择关键环境因子进行了分析。研究结果表明:1)MaxEnt模型的预测精度较高,三种气候条件下AUC(Area Under Curve)>0.90,且TSS(True Skill Statistic,TSS)>0.97,模拟结果可靠;2)影响北山羊生境选择的主要环境因子为气候条件(降水量季节性变异系数和等温性)、海拔和人为干扰(距泉和居名点距离)。水是保护区北山羊生存的最基本要素,气候条件共同控制北山羊生境条件。此外,北山羊习性决定其生境宜选择高海拔和远离人类活动影响地区;3)基准期保护区北山羊主要分布在北片和南片高海拔山区,面积365.77 km2(占整个保护区的4.31%),北山羊适生区面积北片>南片、中高等适生区主要位于保护区北片。4)CMIP6未来气候变化情景下,随着保护区生态环境改善和濒危物种保护措施的实施,北山羊潜在适生区面积呈增加趋势,但是受北山羊近亲繁殖的影响,整体上北山羊数量和适生区面积增加并不显著且有向南部及高海拔地区转移趋势。

    • 研究论文
    • 洪辛茜, 黄 勇, 孙 涛

      DOI: 10.5846/stxb202009122381

      Abstract:

      植被净初级生产力(Net primary productivity,NPP)是陆地生态系统碳循环的重要指标,定量评价NPP的变化规律是碳循环机理的主要研究内容之一。以我国西南地区为研究区域,基于土地覆盖和NPP产品分析了2001—2018年西南地区NPP的时空变化特征,利用土地转移矩阵和统计分析方法,定量描述了土地覆盖类型变化导致的NPP变化量,对NPP变化的主要原因进行分析。结果表明:1)2001—2018年,西南地区NPP均值呈波动上升趋势。2)NPP变化趋势在空间分布上呈南高北低,NPP呈增长趋势主要集中在四川的中东部、重庆、贵州西部和云南东部;NPP呈减少趋势出现在云南、四川中西部和贵州东部。3)森林、草地和耕地转灌丛以及灌丛转森林是对NPP变化量影响较大的土地覆盖类型转变,土地类型转变导致的NPP净增量为20.643 TgC。4)降水与NPP相关性低,气温与NPP有一定相关性,植被叶面积指数与NPP有显著相关关系,表明气候因子对NPP的影响较小,植被生长密度对NPP有显著影响。退耕还林还草等生态工程实施,导致耕地面积减少和森林面积大量增加,是西南地区NPP上升的主导因素。因此,生态工程的实施是西南地区NPP增加的重要影响因素。本研究可为生态工程实施背景下NPP的变化机理研究提供参考。

    • 郝卓, 高扬, 张晴雯, 熊佰炼

      DOI: 10.5846/stxb202012083120

      Abstract:

      河流溶解硅(DSi)作为营养物质对维持陆地、河流及海洋生态系统稳定性起到至关重要的作用。选取贵州典型喀斯特流域为研究对象,通过对DSi湿沉降过程,基流过程及降雨径流过程的动态变化进行全年监测分析,探讨DSi在旱雨季交替下的输送特征及河流DSi浓度变化引起的环境效应。结果表明:①湿沉降过程降雨量越大,DSi浓度越小,河流DSi浓度变化有明显的旱、雨季特征,雨季DSi浓度较高,旱季较低,地表水径流量及DSi浓度对降雨径流过程的响应比地下水明显。②DSi沉降通量及输出通量呈明显的旱、雨季差异,雨季DSi湿沉降通量占全年的69.5%,地表水雨季DSi输出负荷占全年的98.1%,地下水占51.4%。③流域硅酸盐岩风化过程不强烈,主要受到碳酸盐岩及蒸发岩控制。流域DSi浓度受人为水库影响明显,经过水库后河流中DSi浓度旱季下降29.0%、雨季下降70.9%。本研究为全面认识硅在陆地生态系统中的生物地球化学循环提供科学依据。

    • 生态系统服务专题
    • 韩宝龙, 束承继, 蔡文博, 贾倩, 王效科, 欧阳志云

      DOI: 10.5846/stxb202012153189

      Abstract:

      生态空间(林地、灌木、草地、水体)所产生的生态系统服务极大的改善了人类的生存环境,在城市绿地破碎化日益严重、绿地质量逐渐降低、乡土植物逐渐减少、入侵风险逐渐加剧等生态背景下,如何维持稳定而持续增长的城市生态系统服务供给,一直困扰着当下从事城市生态学领域研究的学者和城市管理者。植被群落作为城市绿地系统的基本组成单元,在绿地破碎化趋势下,可作为研究内容来探讨城市生态系统服务维持或提升策略;植被群落泛指城市中常见的、具有明显边界的、按照一定分布规则的植物群落单元,既包括道路绿地、居住区绿地、公园绿地等,也包括城市郊野自然林地。但对植被群落生态功能的研究也多停留在对某一生态问题的简单相关性研究,缺乏系统性和整体性。本文从微观层面的植被群落角度,整合相关文献研究,介绍了受植被群落特征影响的6种典型城市生态系统服务,综述了植被群落特征对这6种城市生态系统服务的影响机理,对植被群落特征因子进行总结、归类,从树种特性、垂直结构、水平结构、其他4个角度构建了“植被群落特征因子对城市生态系统服务影响关系表”。最后面向典型生态系统服务提升提出了城市低质量植被群落地区的营建和更新原则,以期为今后城市园林部门、规划部门制定城市绿地系统规划提供基础性技术支撑。

    • 研究论文
    • 高明磊, 满秀玲, 段北星

      DOI: 10.5846/stxb202012203232

      Abstract:

      为了进一步探究林下植被和凋落物管理对我国寒温带森林生长季土壤CH4通量的影响,采用静态箱-气相色谱法对大兴安岭北部4种林型(白桦林、山杨林、樟子松林和兴安落叶松林)4种处理(自然状态、去除凋落物、去除林下植被以及去除林下植被和凋落物)的土壤CH4通量排放特征进行观测研究。结果表明:该地区森林生长季土壤均表现为CH4的汇,4种林型不同处理后土壤CH4通量表现为单峰变化趋势,吸收峰值出现在7月或8月。自然状态4种林型土壤CH4平均吸收通量表现为白桦林(-79.23±14.92) μg·m-2 h-1>山杨林(-64.27±9.60)μg·m-2 h-1>樟子松林(-62.54±15.48)μg·m-2 h-1>兴安落叶松林(-48.73±12.26)μg·m-2 h-1,兴安落叶松土壤CH4平均吸收通量显著小于其他三种林型(P<0.05)。相比于自然状态,4种林型在去除凋落物后土壤CH4吸收通量提高了2.12%—12.15%,但变化幅度均没有达到显著水平(P>0.05)。去除林下植被后4种林型CH4吸收通量提高了0.84%—20.55%,且只有山杨林吸收增加达到显著水平(P<0.05)。同时去除林下植被和凋落物后,对白桦林和樟子松土壤CH4通量影响不显著(P>0.05),但对山杨林和兴安落叶松林影响显著(P<0.05)。总之,去除凋落物或林下植被均会提高土壤对CH4吸收,去除林下植被对土壤CH4通量的影响要大于去除凋落物的影响,但不同林型不同处理之间还存在差异。

    • 冯晓龙, 刘 冉, 马 健, 徐 柱, 王玉刚, 孔 璐

      DOI: 10.5846/stxb202012143180

      Abstract:

      植物枝干光合(Pg)固定其自身呼吸所释放的CO2,有效减少植物向大气的CO2排放量。本研究以古尔班通古特沙漠优势木本植物白梭梭(Haloxylon persicum)为研究对象,利用LI-COR 6400便携式光合仪与特制光合叶室(P-Chamber)相结合,观测白梭梭叶片、不同径级枝干的光响应及光合日变化特征;同时监测环境因子(大气温湿度、光合有效辐射、土壤温度及含水量等)与叶片/枝干性状指标(叶绿素含量、含水量、干物质含量、碳/氮含量等),揭示叶片/枝干光合的主要影响因子;采用破坏性取样,量化个体水平上叶片与枝干的总表面积,阐明枝干光合对植株个体碳平衡的贡献。研究结果显示:(1)白梭梭叶片叶绿素含量是枝干叶绿素含量的12—16倍,各径级枝干叶绿素含量差异不显著;(2)枝干光饱和点低于叶片,枝干不同径级(由粗至细),暗呼吸速率和枝干光合逐渐减小;(3)光合有效辐射、土壤含水量和空气温湿度是影响叶片光合的主要因子,对枝干光合无显著影响;(4)枝干光合可以固定其自身呼吸产生CO2的73%,最高可达90%,枝干光合固定CO2约占个体水平固碳量的15.4%。本研究成果表明,忽视枝干光合的贡献来预测未来气候变化背景下荒漠生态系统碳过程,可能存在根本性缺陷,并且在估算枝干呼吸时,需要考虑枝干是否存在光合作用,以提高枝干呼吸的准确性。

    • 重点脆弱生态区生态恢复