基于生态网络的黄河上游(四川段)水源涵养生态安全格局构建

在对黄河上游四川段水源涵养功能及修复潜力评估的基础上,利用形态学空间格局分析法(MSPA)识别黄河上游四川段生态源地,运用最小累积阻力模型识别生态廊道.结果表明:整个研究区水源涵养能力由南至北逐渐降低,水源涵养修复潜力等级高的区域主要分布在研究区域北部;MSPA识别的核心区主要位于若尔盖县和石渠县,占总面积的44.04%,形成由3个等级的生态源地和3个等级的生态廊道组成的黄河上游四川段生态安全格局;整个生态网络均集中于研究区中北部,东西部和南部生态网络分布较少.基于生态网络进行生态安全格局的构建,可为黄河上游四川段水源涵养生态修复布局提供重要依据.

基于文献计量的生态修复成效评估研究进展与展望

气候变化和人类活动导致的生态系统退化和脆弱加剧等问题备受世界关注,生态修复成为恢复受损生态系统的主要途径.生态修复的成效评估是确保生态修复质量和效果的关键环节,并为改进和完善生态修复工作提供科学指导.国内外关于生态修复成效评估的相关研究数量日益剧增,但缺乏系统的文献梳理,对研究领域发展历程和研究热点演变的认识不足.本文基于Web of Science和中国知网数据库,运用文献计量学软件CiteSpace知识图谱可视化方法,对国内外生态修复成效评估研究文献进行发文作者、发文机构、文献共被引和关键词共现分析,并在此基础上进行了展望.结果表明:1)1996-2023年,国内外生态修复成效评估研究发文量呈增长趋势,其中国际文献数量增长更快;2)中国科学院和中国科学院大学的发文量在国内外均处于领先地位,北京师范大学和西北农林科技大学在国际上发文量较多,北京林业大学在国内发文量较多;3)生态修复成效评估研究可以分为3个阶段,即1996-2005、2006-2015和2016年及以后,它们分别对应生态修复成效评估的早期探索阶段、体系完善阶段和快速发展阶段;4)国内外文献的关键词重合度和同步性均不高,相较之下,国际研究更加多元化,但国内近2年研究主题有所拓展,更加关注生态系统整体性保护和多尺度综合评价.

基于自然的解决方案在北方防沙带生态屏障建设中的应用

基于自然的解决方案(NbS)通过自然资源高效利用和适应性生态系统管理应对多样化挑战,是国际上普遍认可的生态恢复前沿理念,我国的国家生态屏障建设从本质上是中国特色的NbS,具有系统性、综合性和多尺度特征。NbS的对象、主体、目标以及方案等方面与生态屏障的建设思路上高度契合,相关准则能够为生态屏障建设提供全面的理论思路和实践框架。以北方防沙带生态屏障带为例,从北方防沙带的生态问题入手,深入剖析了NbS与探讨了北方防沙带生态屏障之间的耦合关系,从“格局⁃过程⁃尺度”机理、“服务⁃价值⁃福祉”路径和“保护⁃修复⁃管理”体系角度对NbS实施准则和北方防沙带生态屏障进行了阐述;并结合基于自然解决方案的北方防沙带案例分析,总结了NbS在北方防沙带生态屏障建设中的未来发展趋势和面临的挑战。

生态系统服务价值评估在生态修复中的应用

生态系统服务提升是生态修复的目标,生态系统服务相关研究也是生态修复全过程的重要支撑内容,其中服务价值评估在生态修复中发挥重要作用。为揭示目前生态修复中生态系统服务价值相关研究的关键科学问题,本文基于文献计量等方法,分析了生态系统服务的相关热点研究领域与趋势及其在生态系统修复的应用,指出生态系统服务在生态修复目标、生态修复的规划设计、生态修复效果评价中的作用,生态修复分区、模式选择、恢复成效、生态安全格局和价值实现等是目前的热点研究问题。进一步梳理了生态修复中生态系统服务价值的评估研究,揭示了生态系统服务价值实现的路径和中国特色案例,并指出了目前生态修复中价值评估中存在的问题,主要包括研究边界条件、时空尺度、方法模型选择和参数不确定等。建议未来加强生态修复过程中生态系统服务价值评估指标体系选择、生态系统服务价值的权衡协同和生态系统服务的生态-经济-社会效益的共赢研究。

考虑社区规模不平衡的非重叠社区检测

社区检测有助于理解社交网络错综复杂的结构,但现有的大部分社区检测方法并未考虑社交网络中社区规模的不平衡,发现的社区结构较为单一且准确率较低。为此,提出基于初始社区结构局部扩展的社区检测方法(LEICS)。LEICS分为3个阶段:第一阶段,充分利用网络的层次结构信息和局部结构信息发现不同规模的初始社区结构;第二阶段,通过计算节点与社区内节点的连接强度和节点对社区的模块度贡献扩展初始社区,再利用标签传播算法(LPA)处理剩余节点;第三阶段,重新分配小于平均社区大小的不稳定社区中的节点,以进一步优化社区检测的结果。在12个真实世界网络和兰奇基内蒂-福图纳托-拉迪奇(LFR)仿真网络上的实验结果表明,相较于次优的局部平衡标签扩散(LBLD)算法,LEICS在Polbooks和YouTube网络上的归一化互信息(NMI)提高了至少5个百分点,它的准确性和鲁棒性在小规模和大规模网络中得到充分验证,这表明LEICS可以适应社区规模的不平衡。

主动式多重性方法对黄饼中铀定量的模拟研究

黄饼材料中铀的准确定量是后续处理工艺选择的关键,文中在主动式多重性方法的基础上,提出了一种通过记录分析中子源诱发238U裂变信息,进行铀定量的方法。但由于黄饼材料自身存在中子自屏蔽效应以及含水量的差异,导致定量结果存在偏差。为了进一步提高定量准确性,使用MCNP(Monte Carlo N-Particle Transport)结合MATLAB程序优化选择了241Am-Be源作为激发源;另外,通过对不同质量及含水量系列化样品的模拟发现:铀定量误差主要来自于泄漏增殖因子ML与增殖因子M差距的不匹配。通过MCNP模拟获取M随铀质量变化规律的曲线后,根据样品净含量选择合适的增殖因子M,再根据二重计数率D进行定量计算,获得铀定量的相对误差小于5%;含水量的变化带来的中子自屏蔽效应对多重计数率影响较大,通过S0/Si与D0/Di的关系对二重计数率D进行修正后再进行计算,铀定量的相对误差能够控制在10%左右;该研究对中子多重性方法在黄饼生产与测量中的应用推广具有重要的参考价值。

基于景观格局和生态系统服务的生态廊道修复成效评估指标体系

为解决现有生态廊道建设成效评估中目标单一、指标体系不全面、缺乏景观生态学原则和缺乏生态修复项目不同尺度评估等问题,本研究集成生态系统服务指标,提出基于“格局-质量-服务”生态廊道修复成效综合评估指标体系。针对生态廊道特征,成效评估主要从景观格局、生物多样性、栖息地、生态系统服务4个维度展开,并确定项目范围和生态保护修复单元两种尺度的评估重点。通过频度分析法、专家咨询等方法,以生态系统服务提升为修复目标,参考已有规范内容,筛选能够客观地反映项目生态修复效益的具体指标,最终建立具有明确量化方法和评估标准的综合指标体系。评估指标体系包含景观格局优化、生物多样性保护、栖息地保护与构建和生态系统服务提升4个项目层,以及15类准则层和41个指标项。以期更好地实现生态廊道的生态效益和推动生态廊道的建设实践,并为未来国土空间生态修复方案制定、建设实施和后续管理提供科学参考和理论支撑。

坝上草原鱼鳞坑生态修复措施的水土保持效应

[目的]探究不同位置鱼鳞坑的水土保持效果,确定合理的鱼鳞坑布置原则,为生态脆弱区鱼鳞坑选址与效果评估提供实证研究。[方法]以坝上草原千松坝为研究区,在阴坡、阳坡和河谷分别设置样地,对比鱼鳞坑区和对照区的水土状况,分析不同位置鱼鳞坑对生物量、土壤容重、根系层和土壤养分的影响。[结果](1)阳坡、阴坡、河谷的鱼鳞坑均增加了地上生物量、地下生物量、根系深度、TN含量,DOC等指标,降低了土壤容重。(2)阴坡、阳坡、河谷的鱼鳞坑水土保持效果差异较大;阴坡、阳坡鱼鳞坑均能显著增加植被的根系深度(p<0.05)(阴坡104.19%,阳坡42.87%),而阴坡鱼鳞坑对土壤容重、TN含量、地上生物量的影响更显著(p<0.05)(分别减少9.26%,增加148.05%,增加136.32%);河谷鱼鳞坑能显著增加土壤氨氮和硝态氮(p<0.05)(125.16%,174.53%)。(3)鱼鳞坑位置、修建时间对水土保持指标影响较大,坡位的影响较小;随着鱼鳞坑修建时间的增长,地上地下生物量、TN含量、根系深度增加,土壤氧化还原电位降低。(4)土壤侵蚀严重地区的鱼鳞坑水土保持效果更显著。[结论]鱼鳞坑水土保持效果显著,阴坡鱼鳞坑效果较阳坡显著,河谷鱼鳞坑提高土壤氨氮和硝态氮的效果较阴坡、阳坡显著,且随着鱼鳞坑修建时间增长,水土保持效果增强。应因地制宜地在阴坡、河谷修建鱼鳞坑,以增强鱼鳞坑的水土保持效果。

基于中子多重性的MOX燃料钚定量测量模拟研究

对MOX(mixed oxide)燃料当中的钚进行定量是核安保与核保障工作的重要环节,中子多重性测量方法作为重要的无损检测方法,在MOX燃料钚的定量检测中发挥着重要作用。为探究材料钚定量过程的影响因素,进一步提高测量的精度,精简测量工艺,有必要针对MOX燃料的多重性钚定量方法,建立一套完整的特异性模拟仿真体系。本研究以有源井型符合计数器装置为基础模型,利用MCNP与MATLAB软件实现自发裂变与诱发裂变中子脉冲时间序列模拟,采用分别抽样再叠加的方式,增加(α,n)中子对脉冲时间序列的影响,进一步完善了关于MOX燃料的中子多重性数值模拟方法。在获取MOX燃料裂变中子的阶乘矩后,对不同外形、尺寸的样品进行模拟脉冲序列采集、多重性分析与定量计算。经验证,增加(α,n)中子影响后,脉冲时间谱计算得到的增殖系数M、^(240)Pu的质量以及α值的计算结果与模拟理论值之间的相对偏差均<5%。本研究可为MOX燃料钚定量测量中数据的分析提供技术支持。

两种土壤质量变化的定量评价方法比较

土地利用和管理在时空尺度上影响着土壤质量变化的方向和幅度,土壤质量评价方法的选择和应用对了解土壤的变化非常重要,不同方法的比较分析可以了解方法本身的差异和优缺点。选取卧龙自然保护区6种典型的土地利用类型,以空间代替时间序列的方式,研究森林次生演替,人工林种植及农业土地利用方式对土壤质量的影响。采用了综合土壤质量指数法(QI)与土壤退化指数法(DI)两种定量研究方法。结果皆揭示灌丛有着较高的土壤质量值,依次为灌丛→自然林,次生林→撂荒地→人工林→坡耕地,坡耕地土壤质量值较低。为更好的比较两种方法的差异,提出了QI的相对指数值(QI’),结果显示QI’和DI有着非常好的线性相关,退化指数法的方法简单,比较易用,而综合质量指数法有着较好的生态学意义。

景观生态网络研究进展

作为生态学重要的概念与方法,生态网络是景观生态学研究的热点问题,也是耦合景观结构、生态过程和功能的重要途径。景观生态网络对于保护生物多样性、维持生态平衡、增加景观连接度具有重要意义。从景观生态网络的相关理论、研究进展、研究方法模型等进行分析,并对其应用前景进行展望,主要介绍了传统景观格局分析、网络分析、模型模拟等方法的适用性与特点,并分析了景观生态网络在城市景观格局优化、自然保护区规划、生物多样性保护、土地规划等领域的应用,最后提出了研究的主要问题。

坡面土地利用方式与景观位置对土壤质量的影响

坡面土地利用与植被的斑块化镶嵌是人类干扰山区景观异质性的特点。在卧龙湿润高山地区 ,森林砍伐、植被破坏、农业坡耕地与人工林种植是居民区附近土地利用多样化的原因。从样带与生态系统类型尺度上探究土地利用与坡面景观位置对土壤水分与养分的影响 ,利用定量化的方法 ,揭示坡面上土壤质量与土地利用类型、景观位置之间的关系。选取了四种典型的土地利用类型 (灌丛 ,撂荒地 ,坡耕地和人工林 )与 4个坡面位置 (上坡 ,中坡 ,下坡和坡脚 ) ,通过样带采样研究它们之间土壤养分的差异。利用主成分分析(PCA)等多元统计方法来定量化比较不同土地利用与坡位下的土壤质量。结果表明 ,灌丛有着较高的土壤质量指数 (QI)。而人工林与农田的 QI值较低 ,这表明灌丛在坡面上有着“肥力岛屿”效应。不同坡位条件下土壤质量指数 (PI)表明 ,与中坡位和下坡位相比 ,上坡位与坡脚处土壤质量要高。结果说明坡面土壤质量的变化是土地利用方式变化与景观位置分异综合作用的结果。

黄土高原土壤养分空间变异的多尺度分析——以横山县为例

人类干扰所造成的土地利用和植被的镶嵌化分布及地貌特征等影响着土壤养分的空间分异,黄土丘陵沟壑区土壤退化严重,使得土壤特性对其环境因子的变化更加敏感。以横山县为例,从两种尺度上,利用野外调查,实验室分析和典范对应分析(CCA),得到不同尺度下(小流域尺度和县域尺度)土壤理化性质对环境因子的响应。结果表明,坡度是影响土壤养分的重要影响因子,小流域尺度上,坡度和土壤养分、土壤黏粒含量成正相关;县域尺度上,坡度和主要土壤养分等呈负相关。而海拔高度和坡向对土壤养分的影响仅次于坡度,在不同尺度上也有差异。ANOVA分析表明,土壤有机质、总氮、总磷、速效氮和黏粒百分比在两个尺度上的不同土地利用之间差异显著。地形因子和土壤性质的相关分析表明,土壤性质的差异是地形因子和土地利用等外部因子综合作用的结果,而且其作用表现出较大的尺度差异性。

北京东灵山地区地形土壤因子与植物群落关系研究

地形与土壤因子是决定植物群落结构的主要因素,同时植物多样性在不同尺度上影响着景观中的流,植物、地形与土壤三者之间在不同尺度上密切联系,研究它们之间的关系对于了解生态系统功能过程非常重要。针对东灵山地区异质化景观现状,在小流域尺度上选取了76个20m×20m的样地进行调查,研究选取了16个指标,分别代表地形因子、植物群落与土壤性质。利用多元统计手段,对选取指标进行了主成分分析、聚类分析与典范相关分析。结果显示土壤、植被、地形因子三者相互影响:地形因子与土壤理化性质影响着植被的分布格局与群落结构,反过来群落因子也对土壤的理化因子产生较大的影响。土壤有机质含量是指示土壤肥力的一个敏感指标,3种不同肥力类型中,群落的层盖度与丰富度存在较大的差别,而决定其分布的地形特点也不相同。不同指标集团的典范相关分析表明,坡位主要影响乔木层盖度,海拔高度与全氮相关性密切,而乔木层物种丰富度与有机质含量关系密切。

云南省红河流域景观生态风险及驱动力分析

以云南省红河流域为研究区域,利用GIS和RS技术,建立基于景观格局和土壤侵蚀过程的景观生态风险指数,分析研究区域内景观生态风险分布规律。研究结果表明:重度和极重度格局风险区域、土壤侵蚀区域及综合景观生态风险区域主要沿红河主干道分布;综合景观生态风险指数在空间上呈现正的自相关性,高风险聚集区主要沿河流分布;不同景观类型中,建设用地、未利用地和水域的景观格局风险大于耕地、草地和林地,未利用地的土壤侵蚀风险最高,综合景观生态风险度依次为建设用地>水域>未利用土地>耕地>林地>草地;坡度在一定程度上影响着景观格局、土壤侵蚀以及综合景观生态风险。

卧龙自然保护区土地利用变化对土壤性质的影响

森林景观受干扰后的次生演替、人工林种植与农业耕作等在许多方面影响着土壤性质的变化。研究选取了四川卧龙自然保护区作为研究地点 ,阐述湿润高山区的土地利用方式与土壤性质之间的关系。选择了六种典型的土地利用方式加以比较 ,方差分析结果表明 ,不同土地利用之间土壤容重、全氮、有机碳、速效磷、速效钾的含量差异显著。相比之下 ,农田土壤养分含量偏低 ,而灌丛有着较高的有机碳、总氮与有效氮含量。 0～ 4 0cm土壤碳的储量变化幅度不大。综合土壤退化指数表明 ,坡耕地 ,撂荒地与人工林有土壤退化的趋势 ,而灌丛与次生林对土壤的性质有着改善的作用。人工林年龄与土壤有机碳、有机氮的含量正相关。

黄土高原典型脆弱区生态安全多尺度评价

区域生态安全目前受到广泛重视,生态脆弱区的生态安全评价及驱动因子研究尤为重要.以黄土高原生态脆弱区为研究对象,从市域和县域两个尺度上,分析案例区的生态安全驱动指标,评价其生态安全状况.选择了榆林市和横山县两个行政单元,针对区域特征,构建了不同尺度上的生态安全指标体系,利用层次分析法,对不同尺度上生态安全的空间分异进行了研究.结果表明,榆林市12个县的生态安全水平存在一定程度的差异,基本上是东北低,西南高.横山县总体也是北部、东北部生态安全水平低,而西南部高生态安全水平在不同尺度上存在着差异.不同尺度上气候、地貌因子所占的权重不大,而人类干扰因子所占的权重较大.

道路网络扩展对区域生态系统的影响——以景洪市纵向岭谷区为例

道路网络的存在和扩展影响着周边景观的生态格局和过程,进而影响区域生态安全,定量表达道路影响域生态系统变化对生态系统管理具有重要意义。选取景洪市为研究区,利用缓冲区分析、对比分析和情景分析,研究道路与生态系统格局变化的关系,进而揭示不同道路类型对区域生态安全的影响。结果表明:近20a研究区林地、灌丛有所减少,旱地和建设用地增加显著,而道路为显著的驱动因子。景观的多样性,均匀度,斑块密度和人工干扰指数也随着道路缓冲距离增加而降低。道路影响域内林地受道路影响最大,其次为草地,旱地或灌丛,而旱地的斑块数目受低等级道路影响最多,其他等级林地数目最多。情景分析表明,随着道路网络的扩展,生态系统分维数、斑块数目增加,平均斑块面积减少,显示破碎化程度加剧,而低等级道路对区域景观格局的变化贡献率最大。

道路对景观的影响及其生态风险评价——以澜沧江流域为例

道路贯穿于各类景观。道路网络的发展也产生了许多生态效应。道路的生态风险分析是基于生态效应,通过格局和过程的研究,综合评估各类潜在生态影响及其累积性后果。从景观生态学理论入手,分析了道路对景观的影响,将道路对景观的影响区分为建设期和运营期2个阶段,并提出了基于格局和过程的生态环境指数,进而得出道路综合生态风险评价的方法。以澜沧江流域上中下游的3个典型区为例,研究道路对景观的影响。结果表明,虽然不同案例区道路影响的景观类型和格局不同,其风险的分布也不同,但综合风险指数和道路密度具有很高的一致性。

漫湾库区景观破碎化对区域生境质量的影响

水利工程的建设不仅改变了库区的景观格局,还会导致区域生物生境质量的变化。以澜沧江漫湾库区为例,在综合海拔高度、植被类型和水源地距离生境因子的基础上,考虑生物扩散过程,研究了建坝前后整个库区以及典型研究小区(库首、库中、库尾、对照)的重要生境斑块空间分布变化。结果表明:漫湾水电站建成后库区的猕猴总体生境破碎化程度增加,景观连接度减少且重要生境斑块的比例也有所降低,生境质量整体下降;4个研究小区的景观格局变化情况同整个库区相一致。空间上,生境质量明显退化的地区主要分布在库区的西部和南部,尤其是库尾地区,其生境斑块数量相较于建坝前增长了9倍,而景观连接度指数下降了81.48%。回归分析结果表明景观连接度指数与占景观面积百分比指数(PLAND)呈显著正相关(R^2=0.973),与斑块数(NP)呈显著负相关(R^2=-0.611);肯德尔系数表明斑块数(NP)、最大斑块指数(LPI)、占景观百分比指数(PLAND)、相似邻近百分比指数(PLADJ)、连通度指数(CONNECT)和香农多样性指数(SHDI)7个景观格局指数与景观连接度指数均表现出显著一致性。由此看出,库区景观破碎化越严重、区域景观连接度越低生境质量退化越明显;而提高生境主要植被类型的覆盖率、保护连接度贡献大的重要斑块和建设生态廊道,可以有效恢复库区生物生境质量。