文峪河上游河岸林群落环境梯度格局和演替过程

以文峪河上游河岸林为研究对象,通过对群落建群种的DCA排序和物种关联分析进行生态种组划分,阐明了河岸林群落建群种各生态种组之间的生态演替功能差异,结合对样地和生态适应性功能组的DCA排序结果,分析了河岸林群落空间分布的环境梯度格局及其影响因素,基于以上分析,构建了研究地区河岸林群落演替过程,揭示了环境梯度格局对河岸林群落演替的控制作用。通过研究,文峪河上游河岸林群落生态适应性功能组比群落在排序空间上具有更好的分异性,采用生态适应性功能组更有利于分析群落的时空关系;研究地区河岸林群落9个建群种划分为阳性喜湿先锋型、阳性中生演替型、耐阴喜湿演替后期型和阳性中生逃避型4个生态种组;研究地区海拔梯度、河岸带坡度和河谷型共同决定了河岸林群落的分布格局,河岸带坡度和河谷型实际反映的是河岸带水文状况对河岸林群落时空格局的控制作用;根据生态适应性功能组和生态种组构建了研究地区河岸林群落演替模型,不同的海拔及其相应的河谷型具有明显不同的演替过程。     

闽东南地区马尾松古树对气候变化和虫灾的生态弹性

马尾松是我国南方地区广泛分布的先锋造林树种。在全球变暖、气候干旱化和虫灾频发的趋势下,研究马尾松对环境干扰的生态弹性对森林管理有重要意义。本文对福建省仙游县百松村的马尾松古树进行树木年轮样品采集,建立区域首个马尾松树轮宽度标准年表(1865—2014年)。结果表明: 当年7—9月低相对湿度和5—9月极端高温是树木生长的主要限制因素。根据树轮极端窄年确定1869、1889、1986、1991和1993是极端事件年。时序叠加分析发现,极端事件发生前两年的持续低值加剧了极端事件的影响。干旱年份更容易引发虫灾。1889年是受虫灾影响最严重的年份,1986和1991年受到虫灾和干旱气候的双重影响,其余极端年主要受干旱气候的影响。树木对虫灾的抵抗力弱于对干旱事件的抵抗力;除1991年外,树木对虫灾的相对弹性力高于对干旱事件的相对弹性力。1889年的相对弹性力最高,1991年受到连续极端事件的影响,相对弹性力最低。2000年以来研究区干旱化趋势加强,马尾松古树遭受干旱和虫灾的干扰加强,部分树木死亡。     

基于树木年轮技术的塔里木河下游河岸胡杨林生态需水量研究

生态需水量计算是干旱脆弱生态区恢复重建的一个关键问题。分析了塔里木河下游荒漠河岸林关键种-胡杨树木年轮近90年来的变化特征及对气候水文过程的响应,并基于树木年轮技术提出了维系荒漠河岸林不同恢复状态的生态需水量。研究结果表明,塔里木河下游胡杨树木年轮主要承载的是区域水文历史变化信息,可以作为定量评估生态输水工程的生态恢复效应和定量计算植被生态需水量的新指标;胡杨标准年轮宽度指数与生长年生态输水量呈显著正相关(P0.05),近15年生态输水对胡杨年轮宽度指数增加的平均贡献率为42.96%;若要维持塔里木河下游英苏段垂直河道300 m范围内的胡杨达到近90年来的平均生长水平,则需在生长年下泄生态需水量0.84×10~8m~3,若要达到断流前(1933—1974年)的平均径向生长,则每个生长年内生态需水量应达到0.91×10~8m~3。     

亚热带人工和天然马尾松、杉木林生长对干旱的生态弹性差异

选取福建中西部地区相似气候条件下马尾松和杉木的天然林和人工林进行研究,利用年轮宽度、年轮宽度指数和断面积增量重建了4种林型共109株松树20年(1993—2012年)的年生长量,计算其对连续两次极端干旱事件(2003—2004年和2011年)的抵抗力、恢复力和弹性指数,分析人工林和天然林在抵抗力和弹性方面的差异。结果表明:马尾松和杉木对水分的需求在时间上存在差异,这解释了其对2003—2004年干旱事件的响应不一致。干旱压力极大地降低了马尾松和杉木的生长,但树木生长并未表现出干旱遗留效应。受干旱强度的影响,4种林型径向生长对2003—2004年干旱的响应强于2011年。干旱事件后马尾松比杉木具有更强的恢复能力;天然林比人工林对干旱的敏感性更高,同时弹性也更大。杉木人工林更容易受到频发的极端干旱事件的影响,在人工林抚育管理中应选择抗旱能力较强的遗传种源,以应对气候变暖导致的干旱频发。     

文峪河上游河岸林群落类型及其生态适应性

以文峪河上游河岸林为研究对象,采用TWINSPAN法对研究地区河岸林进行群落分类,对各群落类型特征进行分析.在提出河岸林群落生态功能适应性指标的基础上,对研究地区河岸林群落进行生态功能适应性分组.通过研究,文峪河上游河岸林可划分为阔叶混交林、华北落叶松阔叶混交林、云杉落叶松混交林、云杉阔叶混交林、阔针混交林、油松阔叶混交林、青杨林、沙棘灌丛和柳树灌丛等9个群落类型,但群落类型之间的分异性总体表现不高,且表现出突出的多样性特征;群落乔木层和灌木层的物种组成复杂,草本层多为一些耐干扰种和耐水湿种,总体上越远离河岸,高地群落中的物种比例越高,表现出高地森林与河流之间生态过渡带的典型特点和河岸带生态环境的高度异质性;根据本文构建的群落的生态功能适应性指标,研究地区9个河岸林群落类型可以划分为强入侵性功能组、中等入侵性功能组、弱入侵性功能组和高逃避性功能组等4个生态适应性功能组,不同生态适应性功能组的群落中,乔木层和灌木层的主要物种具有明显不同的生态对策,而草本层物种的差异不明显.     

极端干旱对温带荒漠土壤真菌群落和生态网络的影响

评估极端干旱对温带荒漠土壤真菌群落的影响有助于进一步认识干旱导致的区域荒漠化特征。本研究利用在古尔班通古特沙漠建立的干旱三年和干旱十年样地, 分析了长期极端干旱对温带荒漠土壤真菌群落和生态网络的影响。结果显示, 干旱三年与干旱十年处理对总真菌和丰富真菌的Chao1和Shannon多样性指数均无显著性影响, 而对稀有真菌的Shannon多样性指数有显著促进作用; 干旱三年和干旱十年处理显著影响总真菌、丰富和稀有真菌的群落组成, 且极端干旱对稀有真菌群落变异的影响(ANOSIM, R = 0.378-0.595, P < 0.01)大于对丰富真菌的影响(ANOSIM, R = 0.282-0.555, P < 0.01), 表明丰富真菌具有更强的干旱抵抗力; 另外, 极端干旱显著降低了总真菌、丰富和稀有真菌的β多样性, 表明极端干旱具有生态过滤作用。分子生态网络结果显示, 干旱三年与干旱十年处理降低了荒漠土壤真菌群落网络复杂性, 表明极端干旱减弱了真菌物种间的相互作用; 相比稀有真菌, 丰富真菌具有更高的节点拓扑参数(P < 0.05), 表明丰富真菌对维持极端干旱下的真菌物种间相互作用的重要性。综上所述, 极端干旱显著改变了荒漠表层土壤真菌群落组成, 减弱了真菌物种间的相互作用; 稀有真菌敏感响应极端干旱, 有利于减缓荒漠土壤真菌群落响应的滞后性; 丰富真菌作为网络的核心菌群, 对维持极端干旱下的真菌群落稳定性以及物种间的相互作用很关键。     

基于NDVI的云南省2009-2010年干旱遗产效应研究

气候变化正导致干旱事件发生的强度、频度显著改变,极端气候事件发生的不确定性直接影响陆地生态系统关键生态过程。我国西南地区在2009-2010年发生百年一遇的极端干旱,目前关于植被生长在长时间尺度对此次干旱事件的响应尚不明确。以云南省为研究区,基于多年Normalized difference vegetation index(NDVI)影像数据以及长时间序列气象资料对此次极端事件的干旱遗产效应开展研究,分析了干旱遗产效应的持续时间以及不同植被类型的响应差异。结果表明:1)云南省植被生长在极端干旱事件发生后受到的抑制时间大约持续1-2年,受影响区域主要集中在遭遇降水严重减少的地区;2)海拔2000 m附近为植被对干旱响应最为敏感的区域,海拔高于4000 m的植被生长几乎未受到干旱影响;3)较之草地和农田,森林植被受到的抑制作用更为强烈。研究揭示了极端干旱对云南省植被生长造成的影响,为该地区未来应对极端干旱并有效开展植被恢复提供理论依据。     

中国生态环境脆弱区范围界定

中国生态环境脆弱区既是生态退化区域, 也是贫困人口集中分布区, 但其空间分布范围至今仍然不明确。本研究针对土地沙化、水土流失和石漠化等典型生态问题, 采用遥感和GIS技术, 建立评价指标体系及评价模型, 综合评价了全国生态环境敏感性, 定量揭示敏感性空间分布特征。在此基础上, 结合政府文件和已有的研究成果, 识别出全国生态脆弱区分布范围。结果显示, 生态极敏感区主要分布在我国西北干旱/半干旱地区、西南湿润地区、东南湿润地区以及黄土高原丘陵沟壑区; 高度敏感区主要分布在阿尔泰山、天山、阴山南麓、科尔沁沙地、呼伦贝尔沙地、羌塘高原西部、横断山和东南丘陵山地等区域。在全国划定了18个重点生态脆弱区, 总面积240.1万km², 并明确了每个脆弱区的名称、类型、面积、分布范围以及面临的主要生态问题。完成的中国生态脆弱区分布图为全国生态保护红线划定提供了参考底图。     

气候干旱化背景下云南地区生态系统脆弱性的变化特征

基于CASA模型模拟云南省1982—2019年植被NPP,根据IPCC脆弱性框架分析其生态脆弱性时空变化特征,并结合标准化蒸散指数(SPEI)探讨干旱对生态脆弱性的影响。结果表明:近38年研究区生态脆弱性总体呈波动上升趋势,增长比例最为明显的是极度脆弱区,面积比例增加了2.7%;生态脆弱性空间分布差异较大,以轻度与中度脆弱区为主(85%);重度与极度脆弱区占比较少,主要分布在横断山区以及高山峡谷区域;大部分地区(53%)生态脆弱性与干旱呈正相关,随干旱等级增大,生态脆弱性增大,其中呈显著正相关的区域(面积占比15%)主要集中在横断山区、高山峡谷地带,受干旱影响显著;随干旱频率上升,轻度与中度脆弱区比例增加显著;热带森林植被生态脆弱性整体上最高,但受干旱的持续性影响不显著;持续性干旱对亚热带森林、灌丛、草地与高山植被的生态脆弱性有较显著的影响。     

河岸植被缓冲带主要生态服务功能研究的现状与展望

河岸植被缓冲带是河流生态系统和陆地生态系统之间的生态交错带,具有独特的生态系统结构和服务功能,也是近年来生态学和环境科学研究的热点之一.本文对河岸带的生态系统结构及其在生物多样性维持、非点源氮素污染防治等主要生态服务功能方面的研究进行了系统总结和分析.由于岸边缓冲带具有结构复杂、系统内外干扰因子多、时空异质性强等特征,要实现对河岸带生态系统的科学有效管理,还需要进行大量的理论和案例研究.从系统生态学和景观生态学的角度,展望了该领域的研究前景:(1)加强人类活动干扰如土地利用的时空变化对河岸区域生物多样性分布特征和生态环境效应的影响研究;(2)加强不同河岸植被缓冲带结构和区域环境特征对非点源氮素污染净化机理和控制过程的研究;(3)在小尺度长期定位观测和机理研究的基础上,综合运用数学方法、遥感(RS)和地理信息系统(GIS)等工具,开发适合我国地域特点和环境特征的生态系统管理模型,定量研究河岸带生态系统结构、过程与功能动态变化及其与人类活动干扰之间的相互关系和影响机制,为区域社会经济的可持续发展提供科学依据和管理对策.     

水文变异下的黄河流域生态流量

使用t检验和Mann-Whitney U检验对黄河干流7个水文站月均流量进行水文变异分析,探讨了水文变异成因,在此基础上,确定变异前各月月均流量序列最适概率分布函数,将概率密度最大的月平均流量定义为河道内生态流量。经与Tennant法、最小月平均流量发和逐月径流法比较,考虑水文变异的河道内生态流量计算方法是可行、合理的。水文变异后,黄河干流7水文站月均流量普遍减少,月均流量满足河道内生态流量的频率降低。研究结果表明,人类活动是黄河生态系统水环境恶化的重要原因。在流域生态管理中,确保变异后生态流量满足频率与变异前相当。研究对于理解在当前气候变化与人类活动双重影响下,干旱半干旱区流域水资源科学管理具有一定理论与现实意义。     

基于氢氧稳定同位素的黄河兰州段河岸植物水分来源

多枝柽柳和旱柳是北方地区河岸生态修复的良好树种,具有护河防洪、调节区域气候的作用和营造河岸地带植被景观的功能。本研究选取黄河兰州段沿岸2处样点,采集了多枝柽柳和旱柳木质部以及各潜在水源的样品,利用氧同位素直接对比法、贝叶斯混合模型MixSIAR和相似性比例指数(PS指数),分析了多枝柽柳和旱柳对各潜在水源的利用率以及两者之间的水分利用关系。结果表明: 在整个生长季,浅层土壤水(0～30 cm)是多枝柽柳和旱柳的主要水分来源,利用率分别为28.3%和24.4%,多枝柽柳对河水的利用率最小(16.6%),旱柳对地下水的利用率最小(17.9%);在土壤含水量较低的月份,植物会增加对河水和地下水的利用比例,样点S₁和S₂的PS指数分别为91.0%和87.7%,两个样点均在5月的PS指数最大,不同月份的水分利用关系存在一定的差异;处于河漫滩这一特殊地理位置,多枝柽柳和旱柳对各潜在水源的利用比较平均,最大程度地获取各潜在水源的水分,是一种最优的吸水模式。本研究可为开展黄河兰州段河岸休闲旅游活动和黄河流域生态环境保护中植物水分管理提供一定的理论基础。     

闽江流域生态安全格局及其生态保护修复措施

流域及其生态环境问题受到国内外的广泛关注,我国面临的流域生态环境问题突出亟待解决,体现流域生态系统完整性的山水林田湖草生命共同体理念对我国流域生态保护修复工作具有重要意义。以福建省山水林田湖草生态保护修复试点的工程区——闽江流域为例,在介绍其生态环境特征的基础上,通过梳理分析,根据区域生态功能的重要性构建“一江一带一区一屏”的闽江流域总体生态安全格局,面临的主要生态环境问题包括闽江水环境污染、流域岸带水土流失、矿区生态破坏、森林屏障和生物多样性退化等一系列威胁;分析提出了闽江水环境综合治理、干支流沿岸带水土流失防治、矿区废弃土地修复、武夷山地等重要生态屏障森林和生物多样性保护等主要任务及相应工程措施,体现了流域整体性、系统性的保护修复需求和内在逻辑;讨论了监测、评价等保障措施,为改善闽江流域生态系统和开展山水林田湖草生态保护修复工程提供科学依据和实践经验。     

Avian Community Responses to Variability in River Hydrology

River flow is a major driver of morphological structure and community dynamics in riverine-floodplain ecosystems. Flow influences in-stream communities through changes in water velocity, depth, temperature, turbidity and nutrient fluxes, and perturbations in the organisation of lower trophic levels are cascaded through the food web, resulting in shifts in food availability for consumer species. River birds are sensitive to spatial and phenological mismatches with aquatic prey following flow disturbances; however, the role of flow as a determinant of riparian ecological structure remains poorly known. This knowledge is crucial to help to predict if, and how, riparian communities will be influenced by climate-induced changes in river flow characterised by more extreme high (i.e. flood) and/or low (i.e. drought) flow events. Here, we combine national-scale datasets of river bird surveys and river flow archives to understand how hydrological disturbance has affected the distribution of riparian species at higher trophic levels. Data were analysed for 71 river locations using a Generalized Additive Model framework and a model averaging procedure. Species had complex but biologically interpretable associations with hydrological indices, with species’ responses consistent with their ecology, indicating that hydrological-disturbance has implications for higher trophic levels in riparian food webs. Our quantitative analysis of river flow-bird relationships demonstrates the potential vulnerability of riparian species to the impacts of changing flow variability and represents an important contribution in helping to understand how bird communities might respond to a climate change-induced increase in the intensity of floods and droughts. Moreover, the success in relating parameters of river flow variability to species’ distributions highlights the need to include river flow data in climate change impact models of species’ distributions.     

河岸带土壤重金属元素的污染及危害评价

测定了金水河流域河岸带土壤部分重金属的全量和土壤水溶液的离子含量,运用污染指数和生态风险评价法对流域内土壤重金属进行评价.不同土地利用类型中,漫滩V、Cr含量最高(130.89、363.29 mg·kg-1),草地Ni、Pb、Ti、Mn、Zn、Cu含量最高(32.52、24.61、4378.09、1289.62、91.44、29.71 mg·kg-1).这主要是因为草地、漫滩能够有效吸附和沉积重金属,同时人类活动明显增加重金属生态危害.金水河流域河岸带土壤Cr、Pb、Zn均超过土壤环境质量标准(GB 15618-1995).与此同时,河漫滩白浆化棕壤和钙质粗骨土碳酸钙含量高,对Pb、Zn有较强的吸附和固定作用,能够有效吸附和沉积重金属;河漫滩人类干扰较重,造成其重金属含量较高.评价结果表明,流域河岸带内重金属环境污染达到中、重度污染,生态危害等级为轻微到中等级别.提高土壤腐殖质含量是减轻污染危害及增强土壤自净能力的重要措施.     

黄河干流与河口湿地生态需水研究进展

通过回顾黄河干流和河口湿地生态需水相关研究的发展历程及主要研究成果，从生态需水研究的研究对象及目标、研究内容、研究方法及应用等方面归纳总结了黄河干流和河口生态需水的研究现状和面临挑战。目前，有关黄河干流和河口湿地的生态需水方面的研究已取得一定的成果，对黄河流域生态需水基础理论基本规律的认识相对清晰，但对黄河干流和河口湿地生态系统认识的不足导致目前生态需水计算方法不统一，计算结果存在一定的误差，从而导致黄河生态需水在流域水资源配置与管理实践中难以达到预期结果。今后仍需在逐步积累的实测资料的基础上进行细化的生态需水研究，重点开展基于河流和湿地生态系统完整性的生态需水研究；基于生态-水文响应关系并综合其他保护目标的生态水文过程研究；还要考虑经济、社会、环境"三赢"的权衡以及未来水沙条件等因素的不确定性，寻求合理的能应用到实际水量配置方案中的生态需水量等。并将生态需水成果与黄河水量生态调度有效结合起来，在水量调度实践中予以论证。     

黄河流域生态环境质量时空格局与演变趋势

黄河流域是我国重要的生态功能区，在我国经济社会发展和生态安全方面的作用举足轻重。如何及时、准确的获取黄河流域生态环境质量的时空格局与演变趋势，对黄河流域生态环境保护和建设具有重要意义。利用Google Earth Engine（GEE）平台，筛选目标年份及其前后各1年的夏季（6-9月）Landsat遥感影像，去除有云像元，掩膜水体信息，采取中值合成提取绿度、湿度、热度和干度4个生态指标，通过主成分分析快速构建遥感生态指数（RSEI）。结果表明：（1）绿度（NDVI）、湿度（Wet）、热度（LST）和干度（NDSI）4个指标在第1主成分（PC1）上的平均贡献率为89.60%，依据PC1构建遥感生态指数（RSEI）在黄河流域是可行的。（2）1990-2019年，黄河流域RSEI总体呈现出"快速变好→缓慢转好"2个阶段，1990-2000年增长趋势平均为0.005/a，增长率为11.69%，生态环境质量等级由差转为较差（10.18万km²）、较差转为中等（5.69万km²）、中等转为良（7.08万km²）贡献较大；2000-2019年增长趋势平均为0.001/a，增长率仅为3.86%，生态环境质量等级由较差转为差（6.10万km²）、良转为中等（4.09万km²）贡献较大。（3）1990-2019年，黄河流域生态环境质量提升的面积占黄河流域总面积的76.38%，其中显著提升的面积占26.14%；生态环境质量降低的面积占黄河流域总面积23.62%，其中显著降低的面积仅占1.46%。30年来黄河流域生态环境质量整体向好，实施生态工程的黄河上中游地区生态环境质量提升最快，而一些国家重点经济开发区生态环境质量有所恶化，使用GEE平台可以及时、准确的获取黄河流域生态环境质量的时空格局与演变趋势。     

Invasion patterns in riparian habitats: The role of anthropogenic pressure in temperate streams

The riparian flora and the level of invasion in the rivers of the Cantabric watershed in Spain were studied in relation to the ecological status and the anthropogenic pressure. The level of invasion was also analyzed in different riparian habitats: forests, river bars and man-made slopes. For this purpose, 18 sites were sampled and a list of native and alien plant species was made along a 100-m strip at each site. The habitat/s where alien species were found and their abundance per habitat and in the total area were also indicated. Out of 112 alien taxa found, 51 were classified as invasive. Exotic plants native to America were the most common (35%). The level of invasion was significantly higher in the sampling sites subject to high levels of hydrological and morphological disturbances, proxies of the anthropogenic pressure. River bars and man-made slopes supported similar number of alien plant species, higher than forests. We suggest that disturbance in river banks should be minimized as much as possible in order to diminish the risk of invasion.