长江流域外来鲟入侵风险评估、适生区预测及影响因素分析

长江流域外来鲟的养殖规模庞大,养殖逃逸成为外来鲟进入长江流域的主要途径,影响本地鲟种群生存。根据世界鱼类数据库(FishBase),10种主要养殖的外来鲟中,西伯利亚鲟已被列为德国和奥地利的入侵物种,匙吻鲟已被列为白俄罗斯的入侵物种。为了评估长江流域外来鲟的入侵风险,量化流域内入侵风险最高的外来鲟的适生区,本文使用水生物种入侵性筛查工具(AS-ISK)评估10种主要养殖的外来鲟和5种相关鱼类(虹鳟、尼罗罗非鱼、斑点叉尾鮰、鲮和丁鱥)的入侵风险;使用最大熵算法,基于当前和未来时期(2021—2040年)气候模式下的生物气候变量以及海拔,对于入侵评分最高的外来鲟在流域内的适生区进行预测与分析。结果表明,匙吻鲟在外来鲟中入侵评分最高,表明其在长江流域入侵风险最高。适生区预测时,最热季降水量、年降水量、最热月份最高温度、最冷月份最低温度、昼夜温差的月平均值和降水季节性变异系数是影响匙吻鲟在长江流域分布的主要变量。当前时期,匙吻鲟在长江流域中下游地区具有较大范围的适生区,主要包含湖南、湖北、安徽和江西等省份的部分地区,其中Ⅲ级适生区(高适生区)面积约为2996.8 km^(2);在未来时期气候模式的4种情景中,Ⅲ级适生区面积将增加1.41~1.78倍,总适生区质心将向东北方向迁移137.97~163.20 km,亟需防止养殖逃逸的匙吻鲟在这些地区危害本地鲟的生存。

我国环境污染与经济发展空间格局分析

以2006年我国31个省(市、自治区)的环境和经济统计数据为基础,利用三次曲线拟合了各地区人均污染物指标与人均GDP的相关性,同时利用系统聚类分析方法,将不同省(市、自治区)按人均污染物指标和人均GDP的相关性分为5类,并通过计算各类别相关指标的空间自相关系数,揭示了不同类别中各省(市、自治区)环境污染和经济发展的空间相关性.结果表明:在空间尺度上,我国没有出现环境库兹涅茨曲线特征,经济越发达地区的环境污染越严重;在人均污染物指标和人均GDP的空间关系上,东南沿海经济较发达地区为正相关,广大中西部地区为随机分布,少数经济落后地区为负相关.

流域土地利用变化的水生态响应研究

流域土地利用变化造成水体物理、化学条件变化,并对诸多水生生物产生影响,进而破坏水系的生态系统结构和功能.研究显示:(1)流域土地利用变化将引起水文、底质、生境改变等物理响应,以及水体营养盐、细菌、有毒有害物含量、溶解氧变化等化学响应,分布式水文模型成为研究物理和化学响应的重要工具;(2)流域土地利用变化的生物响应表现为水生生物与自然用地类型呈正相关,而与农业用地、城镇用地呈负相关,并且存在明显的尺度效应,统计学分析是主要的研究方法;(3)大尺度的土地利用变化在水文过程下造成河段尺度上的外源物质输入、水文条件、底质结构等物理化学因子变化,是影响水生生物生境的直接原因.存在主要问题:(1)流域土地利用变化的生物响应关系机制尚不明晰;(2)流域土地利用变化的生物响应是通过物理响应、化学响应来间接作用的,但三者之间的非线性关系十分复杂;(3)水生生物对环境因子变化的敏感性和适用性存在较大差异.因此,未来研究应关注流域水文过程驱动下的物质迁移转化过程及由此带来的物理、化学和生物响应以及三者之间的关系,加强流域水文规律总结和参数率定,构建符合流域特征的参数数据库,并着力构建以保护水生态系统结构与功能为核心的流域山水林田湖系统综合管控模式.

转基因作物的生态效应

转基因作物是基因组中含有外源基因的植物。它可通过原生质体融合、细胞重组、遗传物质转移、染色体工程技术获得,有可能改变植物的某些遗传特性,培育高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等的作物新品种。近几年,转基因作物在世界范围内的发展十分迅速,不仅降低了农业生产成本,而且还较大幅度提高了单位面积产量,为解决人类面临的资源匮乏、环境污染、效益衰减、粮食危机和农作物的可持续生产等问题提供了一条可选择的新途径。然而,任何一种新技术都是一把双刃剑,对人类和社会发展有其积极的一面,也有不利的一面。在转基因作物,给人类带来了希望和益处的同时,其对生态环境的潜在影响及转基因产品的安全性问题也激起了许多争论。

水利工程背景下河流水华暴发成因分析及模拟研究

研究发现,河流水华暴发的主要驱动因素除受过量营养盐摄入、气候变化导致的气温上升和降雨等限制外,水文情势的影响尤为显著.在高强度人类活动影响下,水利工程开发导致的水文情势改变是否为河流水华加剧的成因之一,是水与环境学科交叉研究亟待探索的一个重要应用基础问题.通过对近10年来国内外在水利工程背景下河流水华暴发成因研究进展的综述,辨识了河流水华发生的"水循环-水环境-水生态"相互作用关系;对考虑水文变化的河流水华预测统计学模型、智能算法和水质水量耦合机理模型等进行了回顾和总结,并提出了基于水循环物理过程联系的生物及生物地球化学过程、社会经济用水与管理人文过程等与河流水华发生相互作用与反馈的水系统论研究体系.当前我国水利工程调水影响区下的河流水华问题研究仍面临着一些难点和挑战:(1)过去关于水利工程调水对河流中下游水生态的影响研究多数是基于情景假设和规划条件下的预断,随着近年来我国多个大型水利工程的正式实施运行,当前以实际工程调水为背景(如南水北调、引江济汉工程等)开展水华模拟的研究成果仍然十分有限;(2)水利工程调水影响区下的河流水华发生机理尚不明确,当前多数藻类生长模型并没有将流域水循环过程影响纳入考虑因素,对河流生态水文过程作用机理与耦合及定量关系分析方面的研究相对匮乏;(3)现阶段水利工程背景下的河流水华问题研究多停留在定性分析和宏观定量阶段,缺乏基于以水系统理论为导向的水生态系统与河流水文情势共同作用机制的定量化研究.

林窗内光照强度的测量方法

林窗内光强存在复杂的时空变化,对植物更新和生长有着重要影响,因此,林窗光照强度的快速测量方法是生态学家十分关注的问题。目前,测量林窗光强的方法可分为3类:(1)直接测量法采用光量子探头等仪器直接测量光强,但测量林窗光强异质性时十分费时费力。(2)模型估测法通过几何计算可快速估测林窗任意位置光强,但模型估测法将林窗简化为圆柱体或椭圆柱体,并忽略了许多林窗光强的影响因素,这极大影响了它的测量精度。(3)相片法采用半球面影像等相片间接计算相片拍摄点的光强,但测量林窗光强异质性时需要在林窗内拍摄大量相片;相片法具有较高精度,可区分直射光和散射光,其中,基于半球面影像的林窗光指数(gap light index)精度最高,使用广泛;基于几何计算的林窗光指数不仅具有较高精度,且可以快速测量林窗任意位置光强,该方法适用于林窗光强水平分布格局、垂直结构以及光组成成分(直射光和散射光)特征研究。

井冈山重要森林生态系统碳密度对比

采用生物量模型与实际测量相结合的方法,从植被层(包括乔木与林下植被)、枯落层和土壤层(表层1 m)比较了井冈山5种重要森林生态系统碳密度.结果表明:①森林生态系统平均碳密度为29.047 kg/m2,常绿阔叶林>针阔混交林>人工杉木林>落叶阔叶林>毛竹林;②土壤碳密度平均值为22.453 kg/m2,占森林总碳密度的77.3%,5种森林类型土壤碳密度排序与总碳密度相同,且差异较小;③植被层碳密度差异最大,针阔混交林碳密度最大(12.039 kg/m2),是碳密度最小的落叶阔叶林(1.322 kg/m2)的9.1倍;④乔木层碳密度排序为针阔混交林>常绿阔叶林>人工杉木林>毛竹林>落叶阔叶林,乔木地上碳密度占乔木总碳密度的61.4%(人工杉木林)～75.8%(落叶阔叶林);⑤灌木层总碳密度差异大,常绿阔叶林和落叶阔叶林的灌木总碳密度分别为最大(0.153 kg/m2)和最小(0.027 kg/m2),前者是后者的5.6倍,灌木地上碳密度占灌木总碳密度的78.3%(针阔混交林)～81.0%(常绿阔叶林);⑥草本层总碳密度差异较小,在0.074 kg/m2(人工杉木林)～0.108 kg/m2(毛竹林)之间,地下碳密度略高于地上;⑦枯落层碳密度最低,不同森林类型间枯落层碳密度差异不大,在0.064～0.084 kg/m2之间.

流域水生态系统健康与生态文明建设

健康的流域水生态系统是保障流域经济社会可持续发展的基础,解决我国严峻的流域水生态系统健康问题迫切需要开展以流域为基本单元的生态文明建设.针对我国流域水生态系统健康现状,确立了流域生态文明的概念和内涵,提出了流域生态文明建设的基本框架和主要任务.以保障流域自然生态系统的完整性、流域经济社会系统发展的可持续性、人居环境的生态性为内涵,构建流域水生态-经济社会复合生态系统的动态平衡是流域生态文明建设的基本框架.流域生态文明建设的主要任务:1构建以水生态系统健康为目标的流域分区管理模式,优化国土空间开发;2健全流域的水环境质量基准和标准体系,科学确定生态系统保护阈值;3建立以流域生态承载力为约束的污染物总量控制技术,优化产业结构与布局;4以保障流域环境流量为前提,实现水资源生态利用;5加强人居环境生态建设,实现流域城市生态化发展;6加强生态制度建设,构建流域生态文明建设长效机制.该研究成果可以为实现流域人与自然和谐发展提供理论指导.

道路交通的生态影响研究综述

道路网络广泛分布于各种景观中,其在增进社会财富、方便人们生活的同时,也会产生不同方面和程度的生态学影响:在区域尺度上,道路网络对不同生态系统的景观格局形成明显的切割作用,破坏了生态系统的完整性和连通性;道路建设导致物种生境丧失和栖息地破碎,并引起生境中诸如水、土壤、大气、光照、噪音等理化环境变化;道路交通增加动植物死亡率,导致种群数量下降,并阻碍动物个体在同种种群间的交流以及在互补性资源间的周期性迁移;提供一些物种道路边缘栖息生境,并沿道路边缘扩散,造成生物入侵。道路生态影响研究已成为生态学和道路建设与管理一个重要交叉研究领域。

土壤微生物对不同植被类型土壤呼吸速率影响的研究

土壤呼吸速率与土壤微生物密切联系。研究了太白山北坡植被土壤微生物对土壤呼吸速率的影响。不同植被类型土壤呼吸速率大小顺序是:阔叶栎林(5.5μmol/(m2.s))>桦木林(4.25μmol/(m2.s))>落叶阔叶林(4.62μmol/(m2.s))>杨树林(3.09μmol/(m2.s))>太白红杉林(1.77μmol/(m2.s))>秦岭冷杉林(1.73μmol/(m2.s))>高山草甸(1.63μmol/(m2.s))。不同植被类型土壤除真菌数量随海拔升高而增多之外,放线菌、细菌都是随海拔升高呈单峰变化趋势。土壤呼吸速率与土壤细菌、放线菌呈极显著正相关性(P<0.01),与真菌则呈极显著负相关(P<0.01),而与海拔梯度呈显著相关(P<0.05),表明土壤呼吸受土壤微生物群落影响较大。

兰渝高速公路和兰渝铁路对大熊猫活动及其栖息地保护的影响

加快公路、铁路等重大基础交通设施建设是当前扩大内需促进经济增长的一项重要举措。这些基础设施建设将可能对某些珍稀濒危物种产生负面的生态影响。通过实地样方调查和访问调查,初步分析与评价了兰渝高速公路、兰渝铁路的建设与运营对大熊猫活动及其栖息地保护的影响。虽然它们的建设与运营不会影响岷山山系的大熊猫,但将会影响到西秦岭山系青木川+曹家河栖息地的大熊猫。它们不仅由于穿越大熊猫的潜在栖息地而使其栖息地的破碎化加剧,还进一步孤立了青木川+曹家河栖息地的大熊猫种群。然而,现有的公路S206线与大团鱼河等地理障碍所造成的隔离,又使兰渝高速公路和兰渝铁路的建设与运营实际追加的对周边大熊猫种群的隔离影响并不大。由于东北侧临近大熊猫栖息地,道路建设和运营所产生的各种噪音还将可能会影响大熊猫种群在局部区域的活动与扩散。为了更好地保护大熊猫种群及其栖息地,就兰渝高速公路和兰渝铁路的建设提出了相应的管理建议。

洋太公路对秦岭大熊猫活动及其栖息地保护的影响

通过实地样方调查和访问,初步分析和评价了陕西省洋太公路的建设与运营对大熊猫活动及其栖息地保护的影响。洋太公路穿越了大熊猫的栖息地和潜在栖息地。公路东侧为兴隆岭+太白山大熊猫栖息地,西侧为牛尾河大熊猫栖息地。太白县大树坪大熊猫走廊带西北侧公路的周边区域是新发现的近年来两侧大熊猫迁移扩散的区域。2008年,2只大熊猫个体被直接观察到在该区域的公路上行走活动。洋太公路的建设与运营将直接影响两侧大熊猫种群在局部区域的活动与扩散。此外,洋太公路的建设与运营不仅使秦岭大熊猫栖息地进一步破碎化,加剧了公路两侧大熊猫栖息地之间的隔离程度。

北京亦庄地区生态足迹与承载力的分析预测

"生态足迹"分析方法可定量反映大城市的生态承载力及其发展对自然生态环境产生的压力和影响程度。本研究采用"生态足迹"分析方法表明:随着近年来人民生活水平的不断提高,亦庄地区生态足迹不断增加,大大高于目前的承受水平,生态赤字呈现加剧趋势。在经济快速发展的同时,必须考虑当地的生态安全性。

机器学习预测内分泌干扰物水生生物毒性效应

内分泌干扰物(endocrine disruptor chemicals,EDCs)繁殖毒性实验的周期长、费用高,导致水生生物繁殖毒性数据相对匮乏,限制了EDCs的生态风险评估和管理。毒性数据的预测是解决上述问题的重要手段,也是生态毒理学领域研究的热点和难点之一。在综述国内外利用机器学习预测化学物质的水生生物毒性效应研究的基础上,采用支持向量机(support vector machine,SVM)模型与线性神经网络(linear neural network,LNN)模型,根据定量构效关系(quantitative structure-activity relationship,QSAR)方法对黑头软口鲦(Pimephales promelas)繁殖毒性数据集构建了毒性效应二元分类预测模型,并进行了模型验证与评估。文献分析可知,在使用机器学习预测化合物水生生物毒性效应的研究中,SVM应用最广泛,其次是线性回归与神经网络等;预测急性毒性的研究要多于慢性毒性;分子描述符的筛选没有明确的理论指导,通常为经验与算法相结合,其中与辛醇-水分配系数相关的分子描述符一般具有较高的重要性。实验研究结果表明,经过筛选得到4种描述符作为模型输入变量,描述符分别与原子质量、极化率、电离势和键序有关;SVM对训练集与测试集的预测准确率分别为0.91与0.88,根据受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线得到的训练集与测试集曲线下面积(area under curve,AUC)分别为0.93与0.88;LNN对训练集与测试集的预测准确率均为0.82,AUC分别为0.87与0.88,表明2个模型均具有良好的泛化与预测能力。SVM的结果优于LNN,表明SVM更适合小样本数据建模。本研究结果可为EDCs的生态毒理学研究及毒性数据的丰富提供重要补充,为EDCs生态风险管控提供科学参考。

依托“农地+”实现农业科技融合发展

农发行湖北省襄阳市分行紧密围绕服务“国土整治”做文章,以高标准农田建设、国家粮食安全、农村人居环境整治为抓手,运用“产业+”“供应链+”等模式,通过引入产业化龙头企业,将上下游企业串联起来,实现对粮食产业链全流程、全链条、全方位金融支持。本文结合襄阳市国土综合整治实践,探讨农发行依托“农地+”服务农业科技融合发展的重要作用及举措。

某车辆段双轴不落轮镟床的调试与应用

广州地铁十四号线某车辆段采用的RAFAMET 2UGE150N型不落轮镟床是一款重型机床,具备对同一转向架4个车轮同时镟修的能力,机床主机、从机轴距可调功能适用转向架固定轴距为2200~2300 mm的电力工程车、电客车轮对镟修,该台镟床的投用将提升十四号线电客车的镟修效率,提高供车质量。对此台双轴不落轮镟床的调试作业、调试方法进行介绍、总结,对机床的运用效率、镟修效果进行分析,以提高双轴不落轮镟床的技术管理水平。

淡水环境中短链氯化石蜡的预测无效应浓度及生态风险评估

短链氯化石蜡(short-chain chlorinated paraffins,SCCPs)是《斯德哥尔摩公约》增列的一类持久性有机污染物。搜集筛选出SCCPs对8种淡水生物的慢性毒性数据,构建了物种敏感度分布曲线(SSD),推导出SCCPs的淡水预测无效应浓度(PNECwater)为0.425μg·L^-1,淡水沉积物预测无效应浓度(PNECsed)为992.5μg·kg-1。搜集了国内外部分淡水河流水体及沉积物中SCCPs环境暴露数据,运用商值法,评估SCCPs的生态风险。结果表明,长江中游和白洋淀水体风险商范围为2.6~154.4和3.7~132.5,处于高风险;国外河流SCCPs污染水平较低,北美地区与日本淡水河流SCCPs风险商小于1,处于低风险。长江中游沉积物的SCCPs的风险商高达400.6,呈现显著风险,欧洲工业区域淡水沉积物中SCCPs存在潜在风险。本研究为SCCPs水质标准制定与环境风险管理提供参考依据。

列车清洗方式优化及清洗效果提升探讨

广州地铁各线路车辆段均配置有列车自动清洗机,此设备的主要作用是清除列车在运营过程中车皮外表沾染的灰尘、粉末、油污等污垢,但从多年的生产维护经验来看,清洗机对列车表皮顽固污渍的清洗效果却不理想。清洗效果不佳主要有两种典型表现,一是由于列车无法实现每天清洗,长期留存的污垢引起车体表面发黄,属于陈旧性质,比正常污渍更致密,更难洗除;二是随着列车使用年限的增长,车体漆膜受损,外皮出现失光、粗糙,对污垢吸附力增强,进行机洗后车窗、车体易产生泪痕。根据现有经验知识,对列车清洗方式进行分析,对清洗效果提升的几种可行方式进行探讨。

洋太公路对秦岭大熊猫栖息地景观格局的影响

洋县至太白县省级公路(洋太公路)穿越了秦岭大熊猫栖息地,可能对该地区大熊猫种群交流产生影响。以北京一号卫星遥感图像为数据源,采用分层提取法对道路建设前大熊猫栖息地景观类型进行分类,随后在GIS软件ArcMap的支持下对分类结果进行更新,模拟得到道路建设后的大熊猫栖息地景观格局,利用Fragstats软件从斑块和景观2个层次上计算了洋太公路修建前后大熊猫栖息地景观指数。结果表明:洋太公路穿越了9.4km的林地斑块,公路建设使沿线两侧500m范围6.9%的土地面积转化为建设用地,其中林地面积减少0.9%,各斑块类型的破碎度增加;公路建设后,Shannon多样性指数和CONTAG指数在离公路两侧300m处变化最大,随着距离公路长度的增加逐渐趋于相同,表明公路建设对景观格局的影响随着空间尺度的增大而减弱。最后,提出了该地区大熊猫栖息地保护与管理建议。

河流山区段水生态安全评估——以太子河为例

河流山区段上游地区的水生态状况直接影响着流域整个水系生态系统的安全.本研究以生态安全评估模型PSFR(压力-状态-功能-响应,Pressure-State-Function-Response)框架为基础,选取辽宁太子河上游山区段为研究区域,结合太子河流域山区段河流的特征,构建了包括4个方案层、11个要素层和23个指标层的评估指标体系,从水生态压力、水生态状态、生态功能和社会响应4个方面,对太子河流域山区段进行河流生态安全评估.评估结果显示,在5种安全等级标准下,研究区内35个子流域的水生态安全状态有3种:不安全状态、基本安全状态和较安全状态,未出现极不安全和非常安全状态.其中,处于不安全状态的子流域有9个,比例为25.7%;处于基本安全状态的子流域有22个,占总流域的62.9%;处于较安全状态的子流域有4个,只占11.4%.表明太子河流域山区段水生态安全的主要压力来自于农业活动.流域栖息地环境质量下降、水质恶化及生境面积的衰退,导致河流生态系统的生态功能受损,河流水体内珍稀和特有物种减少、生物多样性降低,从而威胁河流生态系统的完整性,影响整体水生态安全.本研究结果能诊断流域内影响河流水生态安全的主要因子,为河流生态修复提供科学决策依据.