基于目标物种栖息地适宜性和景观特征的保护地功能区划研究——以甘肃多儿国家级自然保护区为例

生境的破碎化是导致物种濒危的主要原因之一,功能区划是对保护地进行空间布局和提升保护成效的重要手段。通过对生境进行适宜性评价,进而指导合理区划,是提升保护地功能的重要措施。基于目前保护地功能区划中存在与目标物种适宜栖息地空间格局不一致、与周边联系紧密性不足、边缘效应明显等问题,以甘肃多儿国家级大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)自然保护区为例,根据现有保护地区划景观特征,通过扩大研究尺度和开展栖息地适宜性评价,结合适宜栖息地异质性和功能区的景观特征,基于提升适宜栖息地完整性和连接度调整保护区功能区划,并通过比较区划前、后景观特征和栖息地适宜性的变化以及大熊猫的空间利用来评估本研究方法的有效性。研究表明:基于本方法的新区划核心区适宜栖息地增加了16.03%,被保护的优质栖息地增加,核心区内缘比由调整前的5.35和6.32下降至3.97,被保护的优质栖息地增加,边缘效应明显减小,提高了保护区适宜栖息地的完整性,加强了和周边优质栖息地的联系,有助于提升核心区的环境容纳量,增强抵御外来干扰的能力,改善大熊猫的生存状况,促进所在区域的种群交流。

自然保护地野生动物监测技术应用现状及研发需求

生物多样性监测是了解资源动态、掌握保护对象生存状况和保护成效的主要途径,也是建设和管理国家公园及保护地的主要手段,其技术状况反映其管理能力和科技水平。较其他行业和林草行业其他领域,野生动物资源监测工作的技术较为滞后,相关技术缺陷一定程度上制约了国家公园及保护地监测工作的开展。围绕主要野生动物监测技术的发展进行综述,对已有技术缺陷的总结和评估,提出利用信息技术、人工智能技术赋能国家公园和保护地监测技术的研发思路,建议将系统地整合现有监测技术,并将自由定位、空间测量、自动记录和传输等作为主要性能及指标。在此基础上,针对已有智能监测技术存在的问题和使用缺陷,提出了构建以国家公园为主体的自然保护地体系中野生动物资源监测中需要考着重考虑的问题,以期为国家公园和保护地动物资源监测技术研发提供参考,推动监测工作有序开展,助力高质量发展。

红壤稻田不同施肥制度对土壤钾平衡和水稻产量的影响

基于14年田间定位试验,研究了红壤稻田系统在不同化肥配施条件下,有机养分循环利用对土壤K素平衡和水稻产量的影响。结果表明:不施肥或仅施化肥,土壤K素严重亏缺,其中以不施K的NP处理最严重,平均每年亏损K120.1kg/hm2,有机物养分循环利用的施肥制度可大幅度降低稻田土壤K素的亏损甚至出现K素盈余,NP+C处理平均每年亏损K素2.2kg/hm2,而NPK+C处理平均每年盈余K素154.5kg/hm2,但过高的K输入可能导致K营养元素的大量流失,降低K肥资源利用效益并增加环境污染风险,实行有机物养分循环利用时应适当减少化肥K的施用量;在不同施肥基础上的有机物养分循环利用都能显著提高水稻产量,但“循环”增产率随化肥配施程度提高而降低,不施肥基础上有机物养分循环利用的稻谷增产率为56%,与NP配施后,有机物养分循环利用的增产率降至18.8%,而在NPK配施基础上有机物养分循环利用的增产率只有10.2%,处理NPK+C2与处理NPK之间的稻谷产量却没有显著差异,可见有机养分循环利用可以代替化肥K的施用;有机养分循环利用降低了K内部利用效率(IKUE)值,大小顺序为NPK+C<NP+C<NPK<NPK+C2<C<CK<NP。

海南清澜港红树林湿地土壤有机碳分布及其与pH的关系

基于野外实地调查,研究我国海南清澜港红树林湿地离文昌河河口和海洋的距离对红树林土壤有机碳分布的影响及土壤有机碳与pH的关系。结果表明:在取样区域内,清澜港红树林土壤有机碳含量高、分布深;近河口各样地土壤pH为4.9~6.2,远河口各样地土壤pH为7.9~8.5;近河口红树林土壤厚度在85 cm以上,取样区内土壤有机碳含量为(9.1±1.08)^(66.2±5.17)g·kg-1,且随土壤深度增加先升高后降低,在60~70 cm处有机碳含量达到最高;在水平方向上,近河口红树林土壤有机碳平均含量(0~80 cm)随离海洋距离的增加而降低,近海、中间、近陆区域的土壤有机碳平均含量依次为(36.76±3.04),(35.12±3.78)和(17.20±1.56)g·kg-1;近河口红树林近海和近陆区域的土壤有机碳平均含量差异显著(P<0.05);近河口红树林土壤有机碳含量的分布特征与密克罗尼西亚的雅浦和帕劳地区的红树林一致;远河口红树林湿地土壤平均厚度约60 cm,其土壤有机碳含量为(8.35±0.94)^(38.3±2.53)g·kg-1,表层土壤有机碳含量最高,且有机碳含量随土壤深度的增加呈双峰递减型,在40 cm处有另一峰值;在水平方向上,远河口红树林土壤有机碳平均含量(0~60 cm)随离海洋距离的增加而降低;远河口红树林在近海、中间、近陆区域的土壤有机碳含量依次为22.12±2.57,14.83±1.01和13.18±1.20 g·kg-1,且近海和近陆区域的土壤有机碳含量差异显著(P<0.05);各样地土壤有机碳含量与其pH均显著负相关(P<0.05),其原因有待进一步研究。

长期施肥对红壤稻田氮储量的影响

稻田背景氮高是我国氮肥利用率低的主要原因之一,减少氮肥施用量对提高氮肥的农学利用率和缓解环境压力具有重要的意义。研究采用长期定位试验(19902006年)土壤全氮、稻谷产量等数据,分析施肥模式对稻田耕层土壤氮储量、氮肥农学利用率的影响,探讨在降低常规施用氮量的33.3%而不明显减产措施的可行性。结果表明:长期有机物质循环利用能显著提高耕层土壤全氮含量,氮储量与试验前相比平均提高了18.8%,仅施用化肥对土壤全氮含量没有显著影响,减量施肥处理(JS)对耕层土壤氮的积累效应一直优于仅施化肥的处理(NP、NPK)。17a的JS处理并没有降低稻谷产量,与常量NPK储量相比年际产量相对误差仅为3.2%,而输入N的农学利用率提高了12%。在半量稻草还田的条件下减少氮肥的施用量到180kg·hm-2是可行的,红壤稻田产量可维持在10t·hm-2左右。

海南省清澜港红树林湿地健康评价

【目的】评价红树林湿地内在健康与外在健康压力、分析红树林湿地健康组分与其所处环境的协调性(矛盾冲突或和谐一致)及未来健康发展趋势,以期为红树林湿地的保护与合理利用寻求科学模式。【方法】基于清澜港1987,2000和2010年3期TM影像、地图、地形图及群落样地调查数据,应用模糊综合评价模型与综合干扰强度指数计算模型,评价研究区红树林湿地内在健康与外在健康压力。在此基础上,借鉴医学健康商数理论,用动态的研究方法分析研究区红树林湿地整体健康发展趋势。【结果】研究区各群落类型内在健康表现为:海漆+木榄群落表现为很健康,红树+木果楝群落、红树群落及红树+海莲群落表现为健康,角果木群落、海莲群落、角果木+木榄群落及红树+杯萼海桑群落表现为基本健康,榄李+角果木群落和杯萼海桑群落表现为一般病态;研究区内在健康指数为0.599 9,表现为基本健康,表明目前群落结构基本稳定;研究区各种干扰类型对湿地的干扰强度表现为林地损失﹥海堤建设﹥原生境破坏﹥围塘养殖﹥海平面上升﹥土壤重金属污染,贡献率分别为31.37%,29.41%,23.53%,11.76%,2.94%和0.98%,人为干扰强度远大于自然干扰强度,土壤重金属污染还没有对红树林湿地内在健康构成威胁,海平面上升对红树林湿地的干扰呈逐年增强趋势;研究区外在健康压力综合指数为0.816 0,表现为极强;湿地整体健康商数(HQW=0.735 2)<1,表明研究区外部干扰对红树林湿地的负面影响占主导地位。【结论】影响红树林湿地整体健康的环境因子主要为人类活动,其中,围塘养殖与海堤建设对生境的破坏最为突出;人为干扰直接导致红树林资源减少,原滩涂生境破坏,地形地貌改变,使得系统的完整性缺失,稳定性降低,生物多样性减少,部分红树植物濒临灭绝;健康压力对红树林内在健康的影响主要表现在红树林群落结构退化,在水平结构上表现为群落物种数量减少,部分群落类型退化为单一种群群落,在垂直结构上主要表现为群落层次结构简单、高生长退化,由原来的乔木和小乔木退化为树高不足1 m的高密度矮生灌木丛;研究区环境与健康组分之间矛盾突出,环境状况有悖于红树林湿地健康发展方向,红树林湿地有由基本健康向一般病态发展的趋势;减少和控制围塘养殖、海堤建设等人为干扰是红树林湿地与环境从矛盾转化为和谐的主要措施。

秋茄幼苗光合特性对寒害的响应

[目的]研究低温胁迫对秋茄幼苗光合作用和叶绿素荧光参数的影响及秋茄幼苗对低温胁迫的防御机制,以期为抗寒性红树植物种的选育、引种提供参考。[方法]以秋茄幼苗为材料,分别在5℃与12℃低温下进行胁迫试验。应用Li-6400XT便携式光合作用测定仪和便携式脉冲调制叶绿素荧光仪(PAM-2500)分别测定光合参数与叶绿素荧光参数的变化,应用EXCEL和SPSS13. 0软件进行数据整理、作图及统计分析。[结果]表明:(1)低温胁迫对秋茄幼苗的光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)及水分利用率(WUE)影响显著(P <0. 05);(2)低温胁迫下,Pn、Gs、Ci均显著降低,持续5 d低温,Pn、Gs随低温时间的延长持续下降,Ci则呈现上升趋势。5℃低温胁迫第1天,WUE明显高于对照(CK),第2天之后开始下降且低于对照(CK); 12℃低温胁迫下,WUE略高于CK且低温期内持续高于CK。(3) 5℃低温胁迫下,可变荧光(Fv)与最大光能转换速率(Fv/Fm)低于CK,随低温时间的延长呈现下降趋势,在低温第5天,显著低于CK(P <0. 05); 12℃低温胁迫下,Fv和Fv/Fm变化不明显。[结论]秋茄幼苗可在12℃低温胁迫下存活,但秋茄幼苗的形态生长和生物产量减少,而5℃低温胁迫持续2 d是秋茄幼苗的生存阈值;秋茄幼苗叶片在未使光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在活性中心受损的低温胁迫下,Pn下降主要受气孔因子限制,在光合作用过程中,通过提高叶片水分利用率,以减少光合速率下降,提高抗寒能力。

基于森林火险指数的森林火险实时预警系统

利用森林火险指数仪进行森林火险实时监测,以ArcGIS Engine10作为开发平台、以SQL server 2005作为数据库设计开发了森林火险实时预警系统。系统构建包括森林火险指数仪的选址、火险指数和火险等级计算及专题图制作、信息发布。系统能以简明的电子地图和二维表,直观显示火险指数、火险等级的监测结果及其空间分布特征。以四川仁寿为例,展示了森林火险预警功能的实现过程和效果。结果表明,预警系统能够对森林火险进行实时监测与及时预警,有利于对森林火灾进行合理预防。

红树林异速生长方程估算生物量研究进展

阐明了红树林生物量分配和生产力的特性,介绍了红树林异速生长方程和生物量研究的最新研究进展,并对红树林通用异速生长方程和不同地域不同树种的异速生长方程进行了比较,结果表明:红树林通用异速方程不同树种之间差别较大,但不同地域差别不大,红树林生物量的差异取决于林木密度;在全球范围内,热带地区的红树林具有比温带地区更高的地上生物量;红树林根部积累了大量的生物量,红树林地上生物量和地下生物量的比例明显低于陆地森林。

鄱阳湖北段白鹭和苍鹭重金属富集特征比较

水鸟对重金属的富集水平及特征是了解湿地生态系统健康状况、水鸟生境安全的重要渠道。2016年通过非损伤取样方式采集了鄱阳湖北段白鹭Egretta garzetta和苍鹭Ardea cinerea各20个卵壳样品,并收集了2种鹭鸟觅食地的土壤样品9份,利用电感耦合等离子体质谱仪对卵壳和土样中铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、锌(Zn)、砷(As)、铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)8种重金属的残留量进行了测量,分析了重金属在2种鹭鸟卵壳中的残留量,在此基础上分析了该区域2种鹭鸟对土壤重金属富集特征。研究结果表明,8种重金属中,白鹭和苍鹭卵壳重金属残留量均以Zn最高、Cd最低。苍鹭的Pb残留量极显著高于白鹭(P<0.01)。白鹭和苍鹭卵壳对Hg的生物富集系数最高,As的最低,而苍鹭对Pb的生物富集系数极显著高于白鹭(P<0.01)。

草地退化过程中典型草原氮储量的变化——以内蒙古锡林浩特市典型草原为例

以内蒙古自治区锡林浩特市为研究区,探讨了典型草原不同退化程度草地的植被-土壤系统氮储量的变化及差异,运用DNDC(Denitrification-Decomposition)模型对植被-土壤系统氮储量模拟并对结果进行了验证。结果表明,随着草地退化程度的加剧,土壤氮储量呈显著下降趋势(P【0.05),中度退化(MD)和重度退化(HD)样地较轻度退化(LD)样地土壤氮储量分别减少了7.74%和44.40%。不同退化程度样地的地上植物氮储量总体上呈现HD】MD】LD,与土壤氮储量的变化趋势相反;在生长季中,植物根系氮储量是逐渐增加的,且在生长季末表现为HD】MD】LD。植物-土壤系统中,土壤氮储量占总氮储量的比例高于根系和地上植物,占系统氮储量的95.05%~97.62%。DNDC模型在草原点位模拟土壤氮储量的效果比较好。

北京市房山区湿地景观格局研究

以北京市房山区湿地为研究对象,基于湿地资源调查数据,采用景观指数形态空间分析方法定量分析湿地资源现状、景观格局及连通性特征。结果表明:北京市房山区湿地占全区面积的2.75%,天然湿地占全区湿地面积的61.62%;湿地最大斑块面积1230.71 hm^2,最小斑块面积0.12 hm^2,斑块间面积差异较大;全区湿地空间分布不均衡,主要分布在区域的东部及南部,湿地类斑块间连通性较低。研究发现房山区湿地资源存在总量低、类型简单、景观破碎、斑块间交流困难及空间分布不均衡等问题,景观指数与形态学空间分析方法为湿地景观格局研究提供了新思路。

鄱阳湖小白鹭卵壳重金属分布特征研究

【目的】小白鹭是湿地生态系统中常见食肉性水鸟,其组织器官的重金属分布特征与栖息地的污染状况密切相关。卵壳是一种易于获取、又无损伤性样品,是反映湿地生态系统重金属污染状况的良好检材。本文旨在掌握鄱阳湖小白鹭重金属污染状况及重金属富集特征,为开展鄱阳湖湿地重金属污染防治和水鸟保护提供数据和科学支撑。【方法】本文以鄱阳湖地区3个典型鹭鸟分布区的小白鹭卵壳为研究对象,通过电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)获得卵壳8种重金属(Cr、Cu、Ni、Zn、As、Pb、Cd、Hg)含量、3个分布区土壤样品中8种重金属含量和重金属富集系数。【结果】研究表明3个区域小白鹭卵壳内Zn含量均为最高,其他7种重金属含量有一定差异,分析3个区域小白鹭卵壳对土壤富集系数发现,Hg的富集系数远高于其他7种重金属。【结论】小白鹭受到鄱阳湖环境中重金属污染的影响,且重金属的含量受到食物链的影响。

中国红树林覆盖变化文献分析

红树林分布变化是湿地科学关注的热点问题。通过关键词对国内外在线文献数据库中国红树林分布变化的相关文献进行梳理和归纳,总结了中国树林变化的研究进展。结果表明:我国红树林分布的主要地区均已开展了红树林分布变化研究,受研究数据和研究方法的限制,以局地尺度研究为主,约占全部研究文献数量的77.78%。多数研究采用几个时间节点红树林分布范围对比的研究思路。Landsat是最主要的遥感数据源,目视解译及一些常用的监督分类及非监督分类方法被广泛用于红树林范围提取。全国尺度的红树林分布、面积变化及趋势的研究结果存在一定差异。结合红树林系统调查的野外数据,考虑潮汐影响,借助云平台的基于遥感时间序列数据是未来重要的研究思路。

放牧对甘肃多儿保护区大熊猫小种群形成的驱动探讨

小种群是在自然因素或人为活动影响下,形成具有生存风险的隔离或异质种群,认识其形成原因并制定保护对策是开展救护行动的基础。野生大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)具有许多相互隔离的小种群,各小种群的生存状况决定该物种的整体保护成效。本文以甘肃多儿保护区大熊猫种群为例,在对保护区内大熊猫进行种群分布、空间利用、干扰状况调查的基础上,开展栖息地适宜性评价,分析了保护区大熊猫有效利用空间及其时空格局与环境容纳量。结果显示:(1)保护区适宜栖息地面积5789.2 hm^(2),次适宜栖息地面积18165.6 hm^(2),共占保护区总面积43.9%。优质栖息地主要分布在工布龙区域,该区域森林和生态系统保持原生状态,也是保护区大熊猫的主要分布区;(2)工布龙区域总面积9949.7 hm^(2),其中适宜和次适宜栖息地共5129.4 hm^(2),牧场是大熊猫栖息地的主要干扰因子,放牧干扰下工布龙区域适宜和次适宜栖息地面积共减少12.9%,破碎化水平加剧;(3)牧场与大熊猫栖息地镶嵌分布,导致适宜栖息地隔离,放牧活动有季节性,为回避放牧干扰大熊猫被迫季节性地沿海拔逆行迁移,夏季可供其利用的适宜栖息地面积减少为364.0 hm^(2)、次适宜栖息地面积1088.9 hm^(2),冬、春季分布区可利用的适宜栖息地756.4 hm^(2)、次适宜栖息地面积1719.2 hm^(2)。研究表明,牧场布局和放牧活动导致大熊猫有效生存空间隔离和供给不足,尤其夏季最低环境容纳量仅为2或3只,无法保障较大种群长期驻留,并对其生活史和种群适合度造成影响,使遇见率长期偏低。建议通过优化功能区划、调整牧场布局及加强对放牧活动的管控,减小栖息地干扰和增加供给,开展小种群复壮等措施改善该小种群的栖息环境和生存状况。

基于红外相机监测技术的秦岭羚牛活动节律分析

秦岭羚牛(Budorcas taxicolor bedfordi)是具有季节性的短日照物种,但有关羚牛夜间节律的研究很少且大多在固定的时间采集活动数据,导致其全天候活动节律的数据完整性和连续性较差。为掌握羚牛的活动节律及其影响因素,2018年10月—2020年5月,利用红外相机技术对陕西省桑园国家级自然保护区的秦岭羚牛进行了监测。秦岭羚牛主营昼行性活动,活动高峰时间段出现在06:00—08:00、10:00—12:00和17:00—19:00,但在夜间21:00、24:00、04:00时也有活动高峰出现,其活动强度和频率明显比白天弱,且持续时间相对较短。采用独立样本t检验分析影响羚牛活动强度的因素,结果表明:独牛夜间的活动强度低于集群牛(t=-2.982,P=0.006),仅在凌晨01:00—02:00时间段内活动活跃。集群中家群比混合群的活动强度要高(t=2.073,P=0.046),尤其是00:00—06:00期间,同期混合群趋于休息状态。独牛在产仔期的活动强度小于其交配期(t=-2.253,P=0.030),而羚牛群活动节律的特征却相反(t=3.810,P=0.001)。研究认为,秦岭羚牛的活动节律受到集群形式、社群结构以及生殖驱动的影响。研究结果将有助于提高对该物种监测和保护的有效性。

基于DNA条形码分析大鸨繁殖期动物性食物

动物性食物是满足繁殖期大鸨(Otistarda)能量和营养需求的重要来源,然而由于传统食性分析手段的局限性,大鸨繁殖期的动物性食物组成目前还不清楚,不同繁殖地大鸨的食性差异还有待研究。高通量测序应用于食性分析,具有工作量小、数据量大和分类精度高的优点。基于粪便取样,利用高通量测序技术,对内蒙古图牧吉国家级自然保护区靠山核心区和马鞍山片区繁殖期大鸨的动物性食物种类和组成进行分析,并比较食物多样性的空间差异。物种累计曲线表明,研究中的最小采样强度(n=11)能够使MOTUs的检测限达到平台期。在24份大鸨粪便中,共发现29种不同动物性食物的DNA序列,均来源于无脊椎动物,以节肢动物门的鞘翅目占比最高(44.83%)。按照科水平分类,以金龟科占比最高(24.14%),其次为蝗科(13.79%)、芫菁科(10.34%)和蓟马科(6.89%)。马鞍山片区大鸨对食物的取食频率和粪便中被检测到其所取食食物种数均显著高于靠山核心区,食物多样性也显著高于后者,大鸨食性表现出一定空间差异。本研究为深入研究大鸨食性与栖息地选择的关系,以及了解大鸨繁殖期的觅食对策奠定了基础,为保护部门有效保护和恢复大鸨栖息地提供了食性水平的参考依据,同时为分子食性分析方法用于其他动物的觅食生态学研究提供了示范。

三江源国家公园湿地水文连通性初步研究

湿地水文连通性是湿地生态系统功能和健康状况的重要体现。以三江源国家公园为研究区,在整个公园、分园区和各园区的核心保育区3种尺度上,利用不同类型湿地单元之间的距离及其景观指数,来评估湿地生态系统的水文连通性。研究结果表明,长江源园区、澜沧江源园区和黄河源园区中的沼泽与河流或者湖泊之间的平均距离分别为370.7 m、408.7 m和869.9 m,索加—曲麻河、可可西里、莫云和扎陵湖—鄂陵湖核心保育区中的沼泽与河流或者湖泊之间的平均距离分别为267.1 m、294.3 m、405.8 m和673.3 m;澜沧江源园区、长江源园区和黄河源园区中的湖泊与河流之间的平均距离分别为1 736.8 m、2 933.8 m和3 868.7 m,扎陵湖—鄂陵湖、可可西里、索加—曲麻和莫云核心保育区中的湖泊与河流之间的平均距离分别为5 586.4 m、3 259.0 m、1 898.2 m和2 373.9 m;在3处园区中,长江源园区内的沼泽平均斑块面积最大,黄河源园区的湖泊最多、湖泊的斑块密度最大;在4处核心保育区中,索加—曲麻河核心保育区的沼泽平均斑块面积最大,扎陵湖—鄂陵湖核心保育区的湖泊平均斑面积最大,不同尺度下距离和景观特征呈现的湿地生态系统水文连通性非常相似。