刈割对滇西北退化高寒草甸植物化学计量特征的影响

为探究环境干扰对退化高寒草甸植物化学计量特征的影响,该研究于2018—2020年对香格里拉市3个退化程度[轻度退化(LD)、中度退化(MD)、重度退化(SD)]的高寒草甸开展刈割试验,进而分析退化高寒草甸植物C、N、P含量、C∶N∶P和N-P幂函数关系在不同刈割年限(0、1、2 a)之间的差异。结果表明:(1)除莎草科P含量外,草甸植物群落、禾本科和杂类草的C、N、P含量在退化程度间无显著差异(P>0.05)。随着刈割年限的增加,退化草甸植物C、N、P含量呈先增后降的趋势(P<0.05)。(2)草甸植物C∶N和C∶P在退化程度间无差异(P>0.05)。从LD到SD,植物群落、莎草科和杂类草的N∶P比先小幅下降再显著上升(P<0.05),禾本科的N∶P未发生显著变化(P>0.05)。(3)随刈割年限增加,草甸植物的C∶N和C∶P呈先降后增、N∶P呈先增后降的趋势。刈割0 a时,莎草科的C∶P和N∶P显著高于杂类草(P<0.05),与植物群落和禾本科无差异(P>0.05);刈割1 a和2 a时,莎草科的C∶P和N∶P高于植物群落和其他功能群(P<0.05);在各刈割年限,植物群落和各功能群植物间的C∶N无差异(P>0.05)。(4)随刈割年限增加,退化草甸植物的N-P幂函数关系由弱变强、幂指数趋于稳定。莎草科的N-P幂指数(小于0.1)与植物群落、禾本科和杂类草的幂指数(稳定在0.19~0.22之间)明显不同。该研究发现,刈割干扰下退化高寒草甸植物生态化学计量特征在退化程度间差异不大,但其随刈割年限增加发生显著变化,这说明滇西北不同退化程度高寒草甸对刈割干扰可能具有相似的响应过程。

气候变化背景下青藏高原东部猪毛蒿物候的变化规律和影响因素

近几十年来青藏高原正经历着广泛而深远的气候变化,这种变化对当地物种的物候及分布格局产生了显著影响。猪毛蒿作为干旱半干旱地区的优势物种和影响群落稳定性的关键物种,青藏高原东缘是其重要的分布区域之一,然而其物候将如何应对气候变化目前我们尚不清楚。为此,基于青海省东部连续20年的气象数据和原位物候观测实验,探讨猪毛蒿物候的变化规律及量化不同气候因子的相对贡献率。结果表明:1)过去20年间年均温和年均每日日照时长分别呈现出显著的上升和下降趋势,而年降水和年均每日最大风速没有显著的变化;2)20年间猪毛蒿返青-开花的时间间隔和开花-结果的时间间隔并未表现出显著的变化趋势,结果-枯黄的时间间隔显著缩短;3)所有气候因子均对猪毛蒿不同物候的时间间隔有显著影响,其中最大风速是影响猪毛蒿物候时间间隔最重要的气候因子。这一研究发现可以为气候变化情景下青藏高原高寒植物的保护和利用提供理论依据。

普氏原羚警戒行为和生理应激的影响因素分析

野生动物在面对自然胁迫(例如捕食者)和人为胁迫(例如道路交通)时,有可能产生能够影响动物个体健康和生存的生理和行为反应。升高糖皮质激素浓度和增强警戒行为是哺乳动物应对捕食风险时在生理和行为上最常见的两种反捕食响应。动物的反捕食策略权衡了对反捕食响应和其他生命活动的投入,以在个体生存和繁殖间寻求最大适合度。本研究以分布于青海湖流域部分区域的成年雌性普氏原羚(Procapra przewalskii)为研究对象,应用非损伤取样法采集其新鲜粪便样品,使用酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测粪样中的皮质醇含量;结合焦点动物全事件取样法和瞬时扫描法进行行为取样,使用广义线性混合模型分析不同胁迫对雌性普氏原羚粪便糖皮质激素代谢物(FGMs)和警戒行为的影响。结果显示,在雌性普氏原羚野生种群中,FGMs和主要警戒行为指标在产羔期高于交配期,繁殖状态是影响FGMs和警戒行为的主要因素(F=39.162,P<0.001)。与捕食者和草原围栏相比,公路和铁路交通对普氏原羚生理应激的影响更大(F=87.482,P<0.001),人类活动是导致雌性普氏原羚FGMs升高的重要因素。因此,日益增多的人为活动对野生动物造成的负面影响是未来保护工作中无法回避的挑战,如何在经济社会发展和野生动物保护的矛盾中寻求平衡,实现人与自然和谐发展,应引起决策者更多的重视。

草地健康与退化评价:概念、原理及方法

针对当前草地健康与草地退化概念混淆不清、评价方法科学性不强、评价结果精准度不高的问题,本文在梳理国内外相关研究的基础上,辨析了草地健康和草地退化概念的联系与区别,构建了用于草地健康和草地退化评价的不同指标体系,解决了长期固化的两者定义和评价混淆不清的问题,提出了草地健康和草地退化的分步评价方法,可以从遥感和地面调查实现大尺度和小尺度的精准评价,提出简明、清晰、可操作性强的草地健康和草地退化判断标准。这有助于解决我国草地健康诊断、草地退化预警及退化草地修复的管理需求问题。

有限元方法在钢箱梁匝道桥结构振动分析中的应用

文中以山东临临高速M匝道2号桥钢箱梁匝道桥为研究对象,借助有限元软件ANSYS模拟荷载作用下钢箱梁的工况,分析了其载荷条件下的振动响应。通过将模拟数据与实测动载试验结果对比发现,理论计算对应振型与实测各阶振型基本保持一致,这表明有限元分析方法对于判断桥梁运行具有较大的实际意义。

大断面及浅埋隧道洞口施工技术分析

本文通过研究隧道工程相关文献和案例,对大断面及浅埋隧道洞口施工技术进行分析,提出了在施工时需要考虑的技术保证条件,以及制定合理的施工计划、施工原则等一系列相关措施。文章结合临临高速公路建设中的隧道工程项目,选取了合适的施工方法,结果对提高隧道工程施工效率和质量提供了有力支持,并减少了隧道施工对周围环境的不利影响。

隧道明洞施工中的软弱围岩处置技术分析

软弱围岩给隧道施工带来了诸多挑战,如地层松散、水土条件复杂等。本文通过对软弱围岩隧道明洞施工技术的分析,探讨了其关键问题和解决方案,针对这些问题采用了一系列创新的施工技术,根据具体工程项目介绍了软弱围岩隧道明洞施工方法,包括明洞衬砌施工、明洞防排水施工、洞门施工及洞门回填,经工程实践表明,创新技术的应用提高了隧道施工过程的安全性和作业效率。

基于放牧系统单元的草地可持续管理:概念与模式

放牧系统单元是放牧过程中形成的草地、家畜、人居三位一体的稳定格局,具有移动性、适应性、灵活性、多样性、地带性(地理地带性和时间地带性)和脆弱性,可以提供支持(如土壤保持)、供给(如草畜产品)、调节(如气候调节)、文化(如文化传承)等多种服务功能。放牧系统单元的组分?草地、畜群、人居之间的相互割裂是放牧管理不当的严重问题,容易造成草地退化和牧民贫困等生态和经济问题。放牧系统单元的重建对我国草地畜牧业转型适应具有重要意义,根据自然环境和社会经济条件,放牧系统单元的重建可以采取3种模式:1)联户/合作社为单位的现代游牧模式;2)家庭/小型牧场为单位的定居放牧模式;3)合作社/大型牧场为单位的划区轮牧模式。

澜沧江下游景观破碎化时空动态及成因分析

景观破碎化深刻影响着景观格局和过程。以澜沧江下游城市——景洪市为研究区域,选取2000、2005和2010年的景观类型数据与对应的SPOT-NDVI遥感数据,对比了移动窗口法和空间自相关法在指示景观破碎化时的精确性和可应用性。采用300 m的移动窗口边长,选取蔓延度指数(CONTAG)、景观形状指数(LSI)、斑块密度(PD)、边缘密度(ED)、最大斑块指数(LPI)和香农多样性指数(SHDI),利用移动窗口法将景观指数空间可视化以指示景观破碎化特征。研究表明,不同景观类型的NDVI值均在0.6以上;2000年、2005年和2010年,Moran’s I值均在0.78以上;进一步分析了NDVI的局部空间自相关指数Moran’s I,结果表明NDVI呈"高—高"自相关的地区大多为常绿阔叶林地带,而NDVI呈"低—低"自相关的地区大多为建筑用地和耕地分布广泛的区域。统计各景观类型的景观指数和空间自相关指数后发现,对于常绿阔叶林和未利用地等景观类型,局部自相关指数高的区域,CONTAG值也高,而LSI值较低,这表明该类景观类型斑块较少且完整,破碎化不明显。通过比较不同景观类型的景观指数和空间自相关系数,发现两种方法在指示景观破碎化上具有良好的可比性。同时,提取了海拔、坡度、坡向、地形起伏度和地面粗糙度等地形因子,分析了NDVI和地形因子之间的局部空间自相关指数Moran’s I,结果表明研究区植被分布在一定的程度上由海拔、坡度、地形起伏度和地面粗糙度所决定。本研究为综合景观指数与空间统计分析揭示景观格局变化和空间异质性提供了参考,并通过景观格局与地形因子的相关性分析进一步解释了景观格局变化与环境变化的生态意义。

养殖业的农业伦理学之度

作为大农业的组成部分,以牧养(包括草原放牧和农区饲养)文化为主导的畜牧业,在漫长的历史发展过程中,也尽显了"帅天地之度以定取予"的农业伦理学特质,从"时宜性"、"地宜性"和"尽地力"3个维度反映了农业伦理学之度。但是,在当前草原牧区超载过牧、农区养殖带来的面源污染日趋严重的现状下,如何继承和发扬畜牧业的伦理学思想,促进畜牧业生产和生态环境保护协调发展,是关系畜牧业伦理学容量扩增的重要命题。本文在全面梳理中国传统畜牧业伦理观的基础上,提出生态畜牧业是促进畜牧业可持续生产、保护生态环境、实现畜牧业伦理学容量扩增的有效途径。

种植业的农业伦理学之度

作为大农业的主要组成部分,种植业具有农业伦理学之度的"时宜性"、"地宜性"和"尽地力"特征,对农业系统的可持续发展具有十分重要的意义。从古至今,构成中国农耕文化具体表现的"应时、取宜、守则、和谐"的伦理观已广播人心,使中国的农耕文化和种植业经久不衰、永续发展。但是,当前农业资源过度开发、化肥农药无序使用、土地生产潜力不断下降的问题,迫使我们重新认识种植业的伦理观,即如何继承传统农业的伦理观,正确把握种植业的伦理学之"度",促进种植业伦理学容量的扩增,以实现种植业可持续发展。本文在全面梳理中国传统农业伦理观的基础上,提出生态农业是实现种植业伦理学容量扩增、促进种植业可持续发展的有效途径。

运动物体大气扰流的可视化光学监测方法

建立了对运动物体在大气层内运动引发的大气扰流进行可视化光学监测的方法,包括大气扰流光传输方法、大气扰流光偏折监测方法,以及高精度扰动检出方法三个部分。首先,在分析大气扰流引发光线偏折机理的基础上,研究了大气扰流区光线折射率、折射率梯度和光线偏折传输的计算方法;其次,基于背景纹影成像原理的监测系统各参数对监测效能影响的分析方法;最后,利用"整像素搜索+亚像素定位"的高精度扰动检出方法,分别建立了这三种方法的数学模型并开展了仿真分析。结果表明:该方法为可视化监测航天飞行器返回大气层着陆减速、降落伞动力展开、客机超音速飞行等过程中与大气的相互作用,提供了一种重要的方法与途径,监测结果可为优化气动外形提供数据支撑。

京新高速公路哈腾套海保护区段野生动物通道监测研究

2017年10月—2018年7月,利用8台红外相机对京新高速公路哈腾套海国家级自然保护区段路域野生动物对通道利用情况及活动规律进行监测和分析。结果表明:(1)仅赤狐(Vulpes vulpes)和蒙古兔(Lepus capensis)两种兽类利用动物通道穿越公路,赤狐的物种相对丰富度为24%,蒙古兔的物种相对丰富度为76%。(2)赤狐在10月和11月对动物通道的利用率较高;蒙古兔在5月和6月对动物通道的利用率较高。(3)赤狐和蒙古兔利用动物通道迁移的日活动规律呈双峰型。赤狐的活动高峰出现在1:00—4:00、 6:00 —7:00和19:00—21:00;蒙古兔日活动高峰期出现在6:00—10:00和 18:00 —20:00。(4)蒙古兔和赤狐均能利用桥梁和涵洞动物通道进行迁移。在此基础上,提出道路建设的不同阶段的动物保护措施和动物通道设计。

三江源区“黑土滩”型退化草地人工恢复植物群落的演替动态

选取青藏高原三江源区"黑土滩"型退化草地上建植的人工草地为研究对象,对不同建植年限人工草地植物群落及其各功能群的物种组成、平均高度、盖度和地上生物量及植物多样性等进行实地调查和对比分析,探讨"黑土滩型"退化草地在人工恢复过程中植物群落组成和多样性变化,以期回答人工恢复的草地植物群落何时才能接近天然草地、人工恢复的时间阈值应为多长等问题,从而为三江源区"黑土滩"型退化草地的恢复重建提供科学的理论指导。研究结果表明:草地恢复前5年内,禾本科植物的数量大量增加,植物群落的高度增加了847.6%,植物群落盖度增加了134.5%;不同恢复年限的草地植物群落的多样性指数都有相似的变化趋势,恢复8年后植物群落组成达到阶段性的稳定状态,在恢复时间达16—18年后,逐渐向更稳定的状态转化;恢复18年的草地与天然草地植物群落的Jaccard及Sorensen相似度指数分别为0.596、0.747,Cody差异度指数为9.5。由此可见,建植人工草地的方式恢复退化草地,可在建植8年后达较好的恢复效果;恢复时间达16年以上的人工草地采取适度的调控措施,有利于其向天然草地恢复演替;建植18年的人工草地物种组成情况与天然草地最接近,但仍有差异。因此,"黑土滩"型退化草地的人工促进恢复,到未退化的状态至少需要18年以上。

澜沧江小湾水坝运行前后大型底栖动物群落及水质评价

为探究大型河流建坝前后大型底栖动物群落动态及水生态系统的变化情况,选取澜沧江中游小湾水坝库区及下游河段为研究区,结合流域梯级水坝建设规划,分别于2008年、2010年、2011年和2016年开展大型底栖动物定点采样调查,分析水坝运行前后大型底栖动物群落物种组成、密度、生物量、功能摄食群的变化,并开展水质评价和库区总生物量分析.结果表明:大型底栖动物群落优势种由适应自然河流急流生境的昆虫纲蜉蝣目、襀翅目和毛翅目(EPT种类)演变为适应水库静水环境的双翅目摇蚊科和寡毛纲种类;密度和生物量与蓄水前相比显著降低,表现为坝前静水区低于上游过渡区的分布格局;功能摄食群由掠食者种类占优势演变为收集者占优势;基于Goodnight-Whitley指数的水质评价结果表明,库区水质相比蓄水前有逐渐变差的趋势,坝前静水区与过渡区相比水质相对较差;库区大型底栖动物总生物量显著低于蓄水前自然河流时期.研究显示,由于澜沧江小湾水坝蓄水后生境条件的变化,库区大型底栖动物群落及其分布格局发生了明显变化,同时受澜沧江上游河段梯级开发的影响,库区大型底栖动物群落还处于动态变化过程中.

基于改进的Lotka-Volterra种间竞争模型预测退化高寒草地人工恢复演替结果

结合青藏高原地区黑土滩型退化高寒草甸改建成人工草地后恢复过程中植物群落组分的数量特征变化,基于中心差分法、相对误差热图、ODE算法等研究方法进行计算机模拟,对Lotka-Volterra种间竞争模型进行非线性化改进,建立了适于高寒草地人工恢复演替过程中的竞争效应预测模型,与经典的Lotka-Volterra种间竞争模型进行对比验证,实证了改进模型的可解性和准确性。并分析了改进的Lotka-Volterra模型的系统动力学行为,预测人工恢复植物群落各组分的竞争结局,判断人工草地恢复演替状况。结果表明:(1)随着恢复年限的增加,栽培植物(垂穗披碱草或草地早熟禾)与原生植物在经历一个激烈的竞争阶段后逐渐趋于动态平衡,表明人工种植的垂穗披碱草、草地早熟禾等本土植物,可以促进青藏高原地区'黑土滩'型退化高寒草甸的有效恢复;(2)综合各分组的恢复演替阶段特征,可食牧草、栽培植物和顶极植物均从第7年开始竞争力呈现明显下降的趋势,因此建议在对人工草地的恢复管理中,7—10年间进行适度的人为干预,如施肥、灭鼠害以及适当去除有毒有害杂草等;(3)综合各类植物的竞争演替预测情况,均从第20年左右开始逐渐趋于动态平衡。因此,根据该模型分析,从生态恢复的角度来看,'黑土滩'型退化草地进行人工恢复至少需要20年以上,才能获得较为稳定的植物群落。

城市化背景下景观破碎化及连接度动态变化研究——以昆明市为例

城市化不仅改变景观类型和组成,也导致空间形态变化与自然生境连接度的降低,刻画不同城市化过程中人工表面、耕地与自然生境的空间关系对于研究其景观生态效应,尤其是对不同景观之间的相互作用以及结构和功能的变化具有重要意义。以云南省昆明市为研究区,分析了1990-2015年城市扩张导致的破碎化与形态变化对景观连接度的影响。利用城市破碎指数(UFI)刻画景观破碎水平,进一步基于形态学空间格局分析(MSPA)得到耕地和自然生境的七类景观形态要素(核心、岛状斑块、桥接、环岛、孔隙、边缘和支线),选取了3种边缘宽度比较边缘宽度对景观形态的影响差异,然后通过概率连接度指数(PC)和斑块重要值(dPC)评估景观连接度的变化。在4 km×4 km的网格基础上计算平均UFI和dPC,利用三维曲面分析不同变量之间的相关性。结果表明:过去25年间,昆明市人工表面不断扩大,占用大量耕地并导致景观破碎度的增加,速率呈逐年增加的趋势;MSPA结果显示,耕地表现出持续稳定的消减,自然生境景观形态类型前期变化不大,2010年后有较大幅度改变,表现出从稳定、波动到破碎的过程,不同边缘宽度下存在显著差别,边缘宽度越大则连接度变化越为明显,表明城市化对小型绿色斑块影响较大;斑块重要值与UFI的变化表现出一致性,变化集中于东部地区,随着UFI的增加景观连接度逐年降低;相关性分析显示,随着破碎度的增加,景观连接度经历了从波动到稳定下降的过程。总体上,昆明市城市化造成耕地的持续减少,虽未造成大面积自然生境丧失,但在一定程度上降低了连接度,需要从空间格局上加以管控,避免对整体景观连接度产生负面影响。

模拟氮沉降对青海湖流域高寒草原植物群落组成及稳定性的影响

本研究通过施加NH4NO3设置氮倍增试验[0、8、24、40、56、72 kg·(hm^2·a)^-1],探究氮沉降对高寒草原植物群落组成和稳定性的影响。经过连续两年施氮处理,结果表明,不同功能群的重要值对氮添加的响应不同,禾本科和杂类草的响应较为显著,莎草科和豆科无明显变化,在添加72 kg·(hm^2·a)^-1的植物群落中,禾本科的重要值显著高于低氮[8 kg·(hm^2·a)^-1]植物群落,杂类草重要值则显著降低(P<0.05),随施氮量增加植物群落优势种未发生改变,均为草地早熟禾(Poa pratensis);与无氮添加的植物群落相比,添加72 kg·(hm^2·a)^-1的植物群落的Patrick丰富度和Pielou均匀度有所降低但不显著,而Shannon-Wiener多样性显著降低(P<0.05),其他氮添加量对植物群落物种多样性表现出一定的促进作用;不同施氮处理下高寒草原群落稳定性与Shannon-Wiener多样性和Pielou均匀度呈显著负相关(P<0.05)。因此,短期氮添加会改变高寒草原植物群落物种组成,其中高倍氮对物种多样性的影响更为明显,进而影响高寒草原群落稳定性。

不同背景下高超声速飞行器红外可探测性分析

为了选择设计红外预警卫星的最优探测谱段范围,采用一种基于目标与背景对比度确定探测谱段的方法,在综合考虑目标、背景及探测方向等因素、结合探测器参量的前提下,分别对类HTV-2飞行器在不同工况、不同观测角度和不同波长范围内的辐射强度、多种地球/大气背景辐射及不同情况下的目标背景对比度进行了理论分析和仿真。结果表明,针对类HTV-2飞行器,正俯视观测时,在30km高度、马赫数Ma=7和50km高度、马赫数Ma=17两种工况下,任一背景下,目标与背景对比度在2.65μm^2.85μm谱段处都较大。该结果对探测这一类目标时的谱段选取具有重要参考价值。

植物群落构建的生态过滤机制研究进展

生物多样性的形成和维持机制,即群落构建机制,一直以来都是群落生态学研究的核心问题。植物群落构建的确定性过程主要是生态过滤机制(包括环境过滤和生物过滤,其中生物过滤包括种间竞争和种内功能性状变异)作用的结果。学者们构建了大量的理论、方法、模型来解释和验证生态过滤机制对群落构建的影响,并取得了显著的成果。然而,关于生态过滤机制在不同尺度的作用、生态过滤机制的各要素分解和量化等方面的研究仍有诸多疑问。重点综述了环境过滤、种间竞争和种内功能性状变异的最新研究进展,并指出了现有研究的不足之处。在未来的研究中,应注重生态过滤机制的各要素分解和量化,加强研究手段的综合运用,关注时空动态变化对植物群落构建的影响,重视对不同植物群落构建机制的共性和个性特征的认识,同时强调与其他生态过程、群落构建机制的整合。通过这些尝试,有助于人们更好的理解植物群落构建过程中的生态过滤机制的作用。