湖泊湿地生态退化原因剖析与修复策略

湖泊湿地是湿地的重要类型,在自然生态系统中发挥着涵养水源、滞污造淤、净水防蚀、调洪防涝、观光游赏、生物多样性维持等重要功能,是各种鸟类和底栖动物的栖息地。湖泊湿地依然存在着湿地遭受侵占、水体富营化、植被简单化、生物多样性降低、生态服务功能价值下降等问题,成为制约地方经济可持续发展的症结。该文通过查阅文献资料,剖析了各地湖泊湿地的生态退化的状况,归纳了湖泊湿地生态退化的环境诱因,评述了当前湖泊湿地生态修复工程中存在的问题与不足,并对未来湖泊湿地生态保护与修复研究工作提出了的策略和建议。

千岛湖流域生态系统服务时空变化及权衡协同关系研究

基于1995—2019年6期多源数据和生态系统服务评估模型,对千岛湖流域产水量、土壤保持、碳储量以及生境质量服务进行评价,并采用热点分析和相关分析来探究4项生态系统服务功能之间的权衡协同关系。结果表明:1995—2019年千岛湖流域产水量和土壤保持量呈现先减少后增加再减少的变化趋势,碳储量和生境质量缓慢增加;除产水服务外,其他3项服务的高值区整体上具有一定的重叠性,产水服务高值区主要集中在流域西部和中部湖泊沿岸区域。综合来看,非热点区面积占比最高,Ⅳ类热点区面积占比最低,多重生态系统服务供给区主要分布在中高地形梯度区,非热点区和单一服务供给分布在低梯度区;在千岛湖流域,协同关系是生态系统服务间的主导关系,其中产水量和碳储量为权衡关系,产水量和生境质量以及产水量和土壤保持之间的权衡协同关系在不同年份表现不同,土地利用类型、植被覆盖度以及高程是生态系统服务权衡关系的主要影响因子。千岛湖流域生态系统服务空间分布具有明显的异质性,其权衡协同关系存在差异。研究结果可为流域生态规划和社会经济发展提供科学依据。

套作蚕豆对梨园土壤肥力和微生物群落结构的影响

为探讨套作蚕豆对梨园土壤肥力及微生物的影响,本研究于蚕豆的苗期、开花期和成熟期,分别采集不套作(对照,CK)、套作苏蚕3号(CT1)、套作苏蚕4号(CT2)和套作慈蚕1号(CT3,本地品种)处理土壤,对土壤理化性质和微生物活性及群落结构变化进行研究。结果表明:套作蚕豆后苗期土壤硝态氮(NO_(3)^(-)-N)和有效磷(OlsenP)含量有所增加,开花期土壤电导率、可溶性有机碳(DOC)、可溶性有机氮(DON)和NO_(3)^(-)-N含量显著增加,pH和OlsenP含量显著降低;套作蚕豆增加了土壤微生物量碳(MBC),成熟期CT1和CT2土壤MBC含量分别较CK显著增加36%和51%(P<0.05);套作蚕豆还降低了与碳氮磷降解相关的水解酶活性。此外,套作蚕豆增加了细菌微生物丰富度指数和香农指数,其中增加了浮霉菌门(1.5~1.7个百分点)、厚壁菌门(0.9~3.4个百分点)、芽单胞菌门(0.7~1.1个百分点)和疣微菌门(0.3~0.5个百分点)细菌相对丰度,降低了变形菌门(1.3~2.7个百分点)、放线菌门(1.9~2.8个百分点)和酸杆菌门(0.1~1.1个百分点)细菌相对丰度。Mantel和CCA分析结果显示,pH和NO_(3)^(-)-N是微生物活性的重要驱动因子,MBC是影响细菌群落结构的重要因子。研究表明,套作蚕豆有助于提高土壤微生物量及其群落结构多样性,对维持土壤微生态多样性具有重要的保育作用。

基于NSGA-Ⅱ算法的若尔盖高原高寒湿地生态修复格局优化

随着全球气候变暖和人类活动增强,高寒湿地面临着面积萎缩、动植物生境恶化、生态系统结构和功能退化等环境问题。以若尔盖高原高寒湿地为研究对象,基于生态系统稳态转化理论,使用湿地景观演变函数和第二代非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)分析1980—2015年7期湿地动态变化,计算多情景多目标函数值,选择适宜目标并基于社会经济生态可持续性发展、湿地生态系统稳态平衡原则,制订湿地修复优化策略。结果表明,可持续发展区、过度关注区与过度扰动区呈围绕发展,分别占湿地总面积的45.25%、17.27%与37.48%;基于NSGA-Ⅱ算法评价无偏好(等权最优)、经济效益最大化、生态效益最大化、空间紧凑度最大化、修复适宜性最大化5个目标下的湿地修复策略,无偏好策略函数值在经济效益、生态效益与湿地修复适宜性方面分别提升41.45%、9.18%和1.65%;基于社会经济可持续性发展的需求,构建保护优先、自然恢复、近自然恢复和适度修复4类若尔盖高原湿地生态修复空间优化格局。

基于DPSIR模型的北京城市生态韧性评价及演化特征

基于驱动力—压力—状态—影响—响应(DPSIR)模型,论文对2010—2020年北京16个区的城市生态韧性进行测度及时空演化特征分析。结果发现:(1)2010—2020年,北京城市生态韧性的总体水平由较低升至中等。城市生态韧性评价指数的最高值一直在海淀区,城市生态韧性的热点区也一直以海淀区为中心,空间集聚特征明显。(2)中心城区是城市生态韧性的热点区,其城市生态韧性水平要高于非中心城区,城市扩展情况、建设用地面积、财政支出总额、人均地区生产总值、城市道路里程等因素是北京城市生态韧性的主要影响因素。(3)2030年,城市生态韧性评价指数的最高值和城市生态韧性的热点区延续了自2010年以来形成的“高者恒高”“热点恒热”局面。论文深入探究北京城市韧性的演化特征,对于厘清首都城市韧性发展规律、促进首都高质量发展具有重要理论意义和现实意义。

基于InVEST模型的渭河流域生境质量评估

基于生态系统服务评估与权衡模型和ArcGIS软件探索2000-2020年渭河流域生境质量的时空变化,利用地形分布指数分析生境质量的地形梯度效应.结果表明, 20 a间,研究区土地利用变化主要包括耕地向建设用地和草地的转移,以及草地向耕地和林地的转移,不同类型之间的转移是影响局部生境质量变化的主要因素;生境质量的空间分布以中等生境为主,占比约57%,主要分布在关中城市群外围和西北部.低等生境占比约5%,但面积增长最快,增幅达到105.80%,原因是关中城市群的大面积扩张;研究区生境质量空间分布存在一定的正相关性,且聚集程度增加1.15%,局部自相关类型以高-高和低-低集聚为主,高-高集聚分布在研究区东北部黄土高原和南部秦岭北坡,低-低集聚分布在关中城市群;2020年生境质量具有显著的地形梯度效应,表现在生境质量等级随着地形梯度级别的增加而增加.

耦合MOP-PLUS模型的库车市LUCC趋势与景观生态安全评价

探究干旱区典型绿洲城市景观生态安全时空演变,设置经济、生态、景观生态安全、可持续(MOP)4种情景,预测土地利用/覆被变化(LUCC)趋势,评价2030年景观生态安全,以期缓解城市建设开发与生态环境保护的矛盾。基于1990-2020年的土地利用数据,采用遥感、地理信息系统(GIS)网格等方法构建景观生态安全评价模型,以揭示库车市近30 a景观生态安全空间分布特征与变化趋势,并通过耦合MOP-PLUS模型预测库车市2030年景观生态安全时空演变规律。结果表明:1990-2020年,研究区耕地、林地、建设用地面积总体呈增加趋势,草地、水域面积总体呈现减少趋势,地类转换主要集中于耕地、草地与未利用地;景观生态安全值(ESI)空间集聚状态明显,但集聚程度有所下降,景观生态安全等级以中等、较高、高生态安全为主,占研究区总面积60.15%~64.87%;相较于2020年,2030年4种情景下的ESI变化幅度较大,主要集中于南部人口聚集地。

中国东北黑土区土壤复合侵蚀研究进展与展望

土壤复合侵蚀是在2种及以上侵蚀营力交互作用或耦合作用下发生的侵蚀现象。东北黑土区多营力复合侵蚀具有时空交替和叠加的特征。近年来,黑土区土壤复合侵蚀研究在发生机理及对土壤退化的作用等方面取得了一定的进展。基于前人研究成果,系统总结了冻融作用下的土壤水蚀或风蚀、耕作与水力复合侵蚀、风水复合侵蚀以及多营力复合侵蚀在发生机理和研究方法等方面的研究现状,归纳了研究中存在的主要问题,提出了今后在复合侵蚀机制与模拟试验方法等研究中需要解决的关键科学问题以及应关注的试验模拟技术、定量评估方法,以期为未来东北黑土区土壤复合侵蚀研究提供参考。

陆地生态系统多功能性的研究进展:基于趋势、方法和影响因素的探讨

生态系统具有同时维持多种生态功能和服务的能力,被称为生态系统多功能性(Ecosystem multifunctionality)。近年来,随着全球变化对生态系统的影响日益加深,针对陆地生态系统多功能性的研究也逐渐成为一个热点。本文从概念发展、热点趋势、指标量化和影响因子等方面阐述陆地生态系统多功能性的发展情况与研究现状,结果表明:自2004年“多功能性(Multifunctionality)”的概念被首次提出以来,该领域研究在2018年开始呈指数增长趋势,在此期间有学者细化了对生态系统多功能性定义的分类并提出生物多样性对生态系统多功能性的影响。通过文献计量分析发现,陆地生态系统比水生生态系统受到更多的关注,且对于生态系统多功能性的研究热点主要集中在生物多样性和多功能性领域。通过综合分析全球变化对陆地生态系统多功能性的影响发现,生物多样性促进陆地生态系统多功能性,气候变化和土地利用变化对陆地生态系统多功能性具有抑制作用。因此需要制定有效的政策和措施保护陆地生态系统多功能性的完整和稳定,确保人类社会的可持续发展。

保护农业生物多样性建设集约化生态田园

农业集约化引发的农业生物多样性下降及农田系统生态功能失衡退化是农业绿色高质量可持续发展的重要威胁。破解集约化农田系统所存在的问题已成为国内外研究的热点,更是我国农业现代化能否如期实现的关键。本文从我国农业现代化的任务出发,结合农业生态科技发展趋势,从集约化农田系统生态功能减弱、生物多样性维持农田生态系统功能和集约化农田生物多样性保护意识欠缺三个方面分析了集约化农田生物多样性保护现状及存在的问题。针对目前集约化农田系统存在的不可持续的问题,提出了四点工作建议,旨在打造新阶段具有中国特色的集约化生态田园建设范式,向世界提供基于农业生物多样性保护的集约化农业可持续绿色发展的中国智慧和中国方案。

基于NPP指标法的贵阳市水土保持功能重要性评价

目的:对贵阳市水土保持功能进行重要性评价,为水土保持功能的区划和治理措施提供重要参考价值。方法:根据其自然环境及社会经济实际情况,选取多年植被净初级生产力(NPP)平均值、地形坡度、土地的土壤可蚀性因子3项因子,基于NPP指标法进行综合评价。结果:贵阳市水土保持功能重要性程度以一般重要、重要等级为主,分别占全市总面积的64.5%和32.43%;其下辖各行政区域也以一般重要、重要等级为主;极其重要等级分布区域面积及占比极小,呈现小区域集中分布,主要分布在贵阳市城市集中建成区及贵阳面积较大的湖泊所在区域。结论:评价结果揭示了贵阳市水土保持功能重要性等级及其空间分布特征,同时也分析出下辖各行政区域在水土保持功能重要性等级分布差异较明显的特征,各地区可根据差异性提供不同的水土保持策略。

基于景观指数的梅山地区马路溪村景观格局分析

为了对马路溪村的生态保护、景观格局的优化与提升设计提供理论基础,以马路溪村的航拍图和遥感地图作为数据来源,并基于ARCGIS和FRAGSTATS的技术支持,从斑块、类型和景观水平3个层次选取相应的景观格局指数对马路溪村景观格局的总体特征、景观形状指数、景观多样性和景观镶嵌模式进行了分析.结果表明:林地斑块占地面积和最大斑块占景观面积的比例最大,其构成了马路溪村的景观基质,且结构与功能稳定;耕地、铺装与建筑斑块数量多且景观形状指数大,受人类活动干扰较大,破碎化程度相对较高;道路与水体构成了马路溪村的景观廊道,马路溪村景观属于指状型与斑块散布型的混合镶嵌模式,生态系统较稳定,景观多样性与物种多样性较高;马路溪村的景观格局总体属于一种适宜的生态格局.

多学科整合在生物多样性保护研究中的意义

综述了历史演化过程、生境丧失和片段化、环境因子和种间关系对生物多样性造成的影响,发现濒危物种的种群大小和分布格局往往受到多种因素的影响,全球气候变化和种间杂交等历史动态过程、生境片段化导致的繁殖系统进化和基因交流等种群动态过程、环境因子和种间关系等群落动态过程都会影响到生物多样性现状及其保护.因此,构建一个基于多学科整合的保护生物学研究框架,从不同研究层次、不同时间尺度、不同学科全面揭示致濒机制,对于生物多样性保护具有重要意义.

基于DPSIR模型的新疆城市生态韧性评估及影响因素分析

基于驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型,构建新疆城市生态韧性指标体系,探究2000-2020年新疆城市生态韧性的时空演变特征,采用地理探测器方法识别影响新疆城市生态韧性的关键影响因素,提出新疆城市生态韧性提升策略.结果表明:近年来,新疆发展迅速,2000-2020年新疆城市生态韧性水平持续增长;新疆城市生态韧性水平空间分布差异明显,呈现出北强南弱的特征;新疆城市生态韧性主要受城镇化率、林草覆盖率、人均消费水平等指标影响,其中,城镇化率和林草覆盖率的交互影响最高;新疆地广人稀,缺乏城市间的发展带动,在大力发展经济的同时,应以生态保护为前提,重点加强基础设施的建设,加强城市间的辐射带动作用,以提升城市生态韧性.

土地利用/土地覆被对江西陆地碳储量的影响

研究不同类型的土地利用与陆地生态系统的相关性,有助于探究土地利用对区域生态环境的保护与可持续发展的影响。鉴于长时间序列的碳储量监测研究较少,文章借助江西省1985—2020年的土地利用数据,利用InVEST模型对陆地生态系统碳储量变化特征进行量化评估。结果表明,1985—2020年间江西省的碳储量总体呈下降趋势,累计下降3.8×10^(7) t。1990—2000年江西省碳储量变化明显的主要因素是林地的流入流出。南昌市城市建设对耕地的挤占明显,赣州市建设用地面积增量最大,碳储量减少4.29×10^(6) t,鹰潭市碳储量减少,最少碳储量减少0.29×10^(6) t。江西省陆地生态系统的碳储量呈现明显的降低趋势,其中建设用地扩张是造成碳储量减少的主要因素。

太湖三山岛湿地生态修复工程

大型浅水型湖泊受风浪扰动易造成底泥悬浮,水体透明度低,水生植被难以生长。针对太湖滨岸带存在的问题,运用系统生态学研究方法,开展多层生态围隔系统修复及植被恢复设施研究,提高了水体透明度,解决了水生植物恢复的难题,有效地提升了太湖三山岛湿地生态系统的功能。

荒漠湿地小流域土壤储水量季节变化特征研究

【目的】借助SWAT模型模拟长时间序列优势分析荒漠湿地小流域土壤储水量的时空格局变化,为小流域生态植被建设提供科学依据。【方法】通过构建适用于荒漠湿地小流域的SWAT模型,模拟南海子小流域0~2.5 m土层的土壤储水量变化趋势,揭示不同植被类型和不同土壤类型土壤储水量时空变化特征。【结果】流域土壤储水量2020—2022年年内变化均呈现先上升而后下降趋势,月均土壤储水量范围为25.95~103.66 mm之间;各月份波动较大,与降水呈现明显的正相关;流域土壤储水量具有明显空间异质性,不同植被类型土壤储水量值总体表现为灌木>乔木>草本。【结论】结果表明:降水波动是引起土壤储水量变化的首要因素,土壤储水量具有随降水波动的明显季节性变化;流域土壤储水量在空间上呈现自西北向东南增加的趋势,草地对降水响应最敏感,林地对降雨的响应最为平稳;草甸土、风沙土、黄绵土、灰钙土4种土壤类型由于降雨的季节性波动均呈现相应的季节变化过程,但不同土壤类型对降水的响应存在差异。通过分析南海子荒漠湿地小流域土壤储水量变化特征,为荒漠地区区域水资源合理配置和指导干旱半干旱区开展科学的植被恢复工作提供理论依据。

基于结构方程模型的窟野河流域生态安全评估与驱动因素分析

区域环境的生态安全是城市现代化发展的方向,对区域生态安全的科学认知和对生态安全格局的合理构建,可以有力地促进和提升区域生态安全。目前,对流域生态风险的相关研究主要集中在湿润半湿润地区,对生态风险驱动因素的分析方法以地理探测器居多,研究方法较为单一。以干旱内陆窟野河流域为研究对象,以2000—2020年4期土地利用数据为基础数据源,从景观生态学角度构建生态风险评价模型,采用克里金插值、空间自相关分析等方法定量研究了窟野河流域生态风险的时空演变格局和空间分异特征;采用灰色关联度分析、逐步回归分析和通径分析等方法定量分析了流域范围内一些自然和社会因素对生态风险的综合影响。结果表明:(1)将流域生态风险划分为高、中和低3个等级,整个研究期内高风险区域所占比例均最大,面积占比在40%以上;(2)2000—2020年高生态风险区面积占比由45.95%缓慢降为44.98%,高风险区面积较2000年约减少84.806 km 2;(3)流域内生态风险呈现一定程度的高-高聚集空间分异特征(Moran′s I为0.333),高风险区域集中分布在流域中心地带,基本上沿流域内水系呈带状分布,且距水系距离越远,生态风险指数越低;(4)降雨量、植被覆盖度和气温是影响流域内生态风险的主要自然因素,直接通径系数分别为-0.479、-0.449和0.383,另外,GDP也是影响区域内生态风险的主要间接因素,总效应系数为-0.49。

呼伦贝尔草原退化对植被碳库的影响

植被碳库如何响应草原退化是草原生态学的重要研究内容。在呼伦贝尔典型草原上选取40个样地,获取植被地上、凋落物以及不同深度根系的生物量,在区域尺度上阐明草原退化对植被碳库影响。结果表明:植被地上碳库、凋落物碳库以及0~50 cm根系碳库之和通常占据植被总碳库的80.0%之上,草原群落根系碳库在50 cm土层以下无显著变化;随着退化程度的加剧,植被地上碳库、凋落物碳库的占比呈现下降的趋势,而植被地下碳库占比则呈现上升的趋势;随着退化程度的加剧,根系分布呈现明显的浅层化趋势,主要体现在0~10 cm土层根系碳库的占比提高,并且0~10 cm土层根冠比对退化强度具有良好的指示作用。研究结果对于深刻认识草原退化对植被碳库的生态效应具有重要意义,为草原生态系统增汇途径提供科学依据。

荒漠草原表层土壤有机碳粒径组分及碳库管理指数特征

以探讨荒漠草原表层土壤粒径分布分形、不同粒径有机碳含量、碳库管理指数特征及其关系为目的,通过野外调查选取宁夏回族自治区盐池县花马池镇荒漠草原柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、黑沙蒿(Artemisia ordosica)、短花针茅(Stipa breviflora)、蒙古冰草(Agropyron mongolicum)4种典型植被作为研究对象,采集典型植被冠下和丛间2种生境下表层(0—5 cm)土壤,分析不同植被表层土壤不同粒径有机碳含量、土壤碳库动态变化特征及其相关性。结果表明:(1)4种典型植被土壤粒径呈“单峰”型分布趋势,土壤颗粒主要集中分布于2~250μm粒径,分形维数(D)为2.56~2.63,100~500μm颗粒含量是植被间差异显著的主要原因。(2)4种典型植被冠下有机碳含量大于丛间有机碳含量,>250μm粗砂粒组分有机碳含量最高,不同粒径组分有机碳含量在灌丛和草本植被间差异显著(p<0.05)。(3)4种典型植被土壤TOC、AOC含量均表现为冠下大于丛间,TOC在不同群落间差异显著,灌木群落冠下碳库活度(A)和碳库管理指数(CPMI)相对大于丛间,各指标在不同群落间因生境不同差异较大,表明不同典型植被在碳库循环机制中扮演不同角色,不同程度增强土壤碳汇功能。(4)土壤粒径分形与碳库稳定性关系复杂,2~50μm细粉粒是土壤有机碳无机胶体,其含量增多明显提高土壤颗粒与有机碳形成有机—无机胶结体的机会,对维持土壤结构和有机碳库稳定性具有重要意义。研究结果表明适宜的植被恢复措施对维持荒漠草原土壤颗粒及土壤有机碳库稳定性具有一定的参考价值。