基于空间分析的东北地区湿地优先恢复

以GIS/RS为技术手段,从景观结构因子、河流及道路密度、湿度指数、地貌条件、耕地生产力5方面对东北地区湿地恢复潜力进行空间分析,确定了东北地区湿地恢复的优先、次优先区域,并利用农作物生产与湿地协调发展指数、景观指数验证恢复效果.结果表明： 东北地区湿地优先恢复面积为1.78×10⁶ hm²,其中,耕地和草地为主要的恢复类型,占优先恢复面积的96.7%,主要位于东北部的三江平原和中部的松嫩平原;次优先湿地恢复面积为1.03×10⁶ hm².经过优先、次优先湿地恢复,东北地区湿地面积将在现有湿地面积的基础上提高37.4%.湿地恢复后,研究区农作物生产与湿地协调发展水平值从恢复前的0.539增加到恢复后的0.733,湿地景观格局更有利于沼泽湿地生态功能的发挥.说明基于空间分析制定的东北地区湿地恢复方案是可行的,可为东北地区湿地恢复的实施和生态环境的改善提供数据支持.     

拉萨河源头麦地卡湿地景观格局及功能动态分析

在全球变化的大背景下,如何保护好高原湿地显得非常迫切。为了有效保护拉萨河源头,采用遥感影像解译和模型评估方法,分析拉萨河源头麦地卡湿地的土地利用格局现状特征和服务功能变化,结果表明:麦地卡湿地保护区湿地面积减少5825hm2,湿地面积减少以沼泽湿地为主,草地面积增加5727 hm2,未利用地面积仅增加98.5 hm2;近30年来因气温和地表温度升高明显,暖干化的气候变化趋势导致湿地面积萎缩,天然牧草地面积显著增加;调节服务是麦地卡湿地保护区主要的生态服务功能,占总服务价值的70%,湿地面积尤其是沼泽湿地面积的萎缩是麦地卡湿地保护区生态服务功能减弱的主要原因。     

上海市崇明东滩湿地生态恢复与重建工程中社会经济价值分析

随着人类活动的增加,崇明东滩自然保护区内已被破坏或改变栖息地利用方式的湿地面积已达到8000hm^2,其逗留、栖息和越冬的鸟类逐年减少。因此,为了保护鸟类,并且提高上海在自然保护和维护物种多样性方面的国际地位,恢复和重建崇明东滩的湿地环境受到上海市政府的高度重视。崇明东旺沙B01号样地的恢复与重建是上海市崇明东滩湿地生态恢复与生态重建工程中的一期工程．结合野外调查,综合运用市场价值法、造林成本法和生态价值法等研究方法,对该样地现有功能价值,以及对样地在恢复和重建之后所产生的功能价值进行了估算,得到该示范区现有功能价值为72．27万元人民币,而初步预计恢复和重建之后的功能价值为7016.95万元人民币。     

自然湿地生态恢复研究综述

湿地由于具有丰富的资源、独特的牛态结构和功能而享有“自然之肾”之称。为了更好地保护和开发利用湿地,世界各国都在积极采取措施阴止湿地的退化或消失,湿地的生态恢复与重建问题已成为生态学和环境科学的研究热点,在全面综述国内外湿地生态恢复研究进展的基础上,对湿地乍态恢复研究的重点和热点进行了探讨和分析,指出我国为做好湿地生态恢复工作尚需进一步加强湿地生态恢复的方法学、基础理论、应用技术和示范推广等方面的研究。     

基于历史参照系的三江源区径流调节功能及变化评估

以20世纪70年代植被类型图作为参照生态系统,采用径流量和径流系数作为径流调节功能的表征指标,建立了基于历史参照系的三江源区径流调节功能评估模型,以参照系径流系数与实际径流系数的比值作为径流系数质量指数,分析了2000-2017年三江源区生态系统径流调节功能参照值、现状值及变化量的时空变化规律。结果表明：2000-2017年,三江源区多年平均径流量为495.15亿m³,地表径流量为96.64亿m³,参照系条件下多年平均径流量为468.37亿m³,地表径流量为68.60亿m³。相比参照系,三江源区生态系统的径流蓄纳能力降低,总径流量和地表径流量均明显增加。空间上,基于参照系和实际生态系统的多年平均径流量表现为东南高西北低的空间分布特征,地表径流量则呈西部高东部低的空间分布特征。从时间变化看,实际径流和参照系径流的差别率在4%-9%之间,实际地表径流和参照系地表径流的差别率在22%-58%之间。径流系数质量指数得分显示,2000-2017年,三江源区径流系数质量指数平均得分为98.63,地表径流系数质量指数平均得分为96.98,两者均呈现先降低后增加的趋势,地表径流系数质量指数变化更为明显。2000-2017年,各县（镇）径流系数和地表径流系数质量指数得分具有较大差别,但各县（镇）得分变化均不明显,变化率分别在-1.95%-0.71%和-0.35%-1.90%之间。通过建立基于历史生态系统的评估参照系,定量评估了三江源区参照系和实际条件下的径流变化过程,实现了不同时间、不同区域生态系统径流调节功能的可比较,可对量化生态系统恢复进程提供支撑。     

汶川大地震对生态系统的影响

汶川大地震的主要影响区位于四川盆地西缘,是四川盆地向青藏高原的过渡地带,地质构造复杂,山高谷深坡陡,是我国生态环境十分脆弱的地区,同时该地区还是具有重要生态服务功能,是长江上游生态安全的重要屏障。汶川大地震不仅造成巨大人员伤亡和财产损失,也对生态系统造成了严重破坏,对区域生态安全带来巨大威胁。研究运用遥感数据和实地调查,评估了地震对生态系统的影响,研究结果表明：（1）汶川大地震造成严重的生态破坏,导致生态系统丧失面积为122136hm^2,并形成了包括汶川县、彭州市、绵竹市等10县市的地震生态破坏重灾区。（2）地震导致65,584hm^2大熊猫生境丧失,损失比例5．92％。（3）94．64％的受损生态系统分布在地震烈度Ⅸ以上区域,53．82％的受损生态系统分布在海拔2000m以下的区域,66．09％的受损生态系统分布在坡度30～50°之间。地震导致的生态破坏将影响区域生态安全,在恢复重建中要加强生态保护和生态系统的恢复重建。     

雄安新区白洋淀生态属性辨析及生态修复保护研究

湿地是自然界生物多样性最丰富的生态系统之一,与社会发展和人类福祉息息相关。近年来,由于全球气候变化和人类活动的过度干扰,湿地正面临着面积萎缩、功能减弱、多样性降低等诸多问题,湿地退化已经成为制约区域可持续性发展的重大阻碍。伴随着生态文明建设逐渐成为中国特色社会主义建设的重要支柱,湿地生态修复工作得到前所未有的制度保障。深入剖析湿地属性,结合政策保障,有针对性的提出湿地保护与修复的治理措施,对区域的生态环境建设和可持续性发展具有重要意义。选择国家级新区-雄安新区的水命脉-白洋淀湿地为研究对象,在深入剖析其生态属性和已存在的生态问题的基础上,结合生态修复的原则、方法和步骤,提出生态修复与保护的可行性策略。研究结果表明,白洋淀本质是典型的湖泊湿地,同时兼具沼泽湿地特征,由于人类活动的剧烈干扰,白洋淀有向沼泽湿地逆向演替的变化趋势。湿地内存在面积萎缩、水资源量短缺、水环境污染问题突出及生物多样性减少等生态问题。本研究建议:为顺利建设雄安新区,首先,白洋淀湿地在算清"水账"、"污账"和"生态账"的前提下,进一步加强流域水资源调配,科学确定白洋淀湿地最佳水位,恢复淀区水量;其次,通过使用清洁生产技术和限制高排污企业建设等措施,加强污染防治,恢复湿地水质;最后,依据生态承载力理论,划分白洋淀流域的生态功能红线、环境质量红线和资源利用红线等国家生态保护红线体系,为尽快恢复湿地结构与功能提供制度保障。     

粤港澳大湾区湿地遥感监测与评估:现状、挑战及展望

粤港澳大湾区水热丰沛河网密布，岸线曲折峡湾众多，复杂的自然条件孕育了丰富的湿地资源，构成了区域生态安全屏障的重要防线。近几十年来气候变化与区域高强度人类活动的双重胁迫下，大湾区湿地资源面积衰减、质量退化趋势明显，亟需开展湿地资源监测与评估研究，为国家战略提供基础保障。现阶段湿地遥感已实现由最初的湿地面积、形态提取向湿地生物物理参量提取的过程转变，然而粤港澳大湾区特有的气候特征，限制了传统光学影像在湿地遥感领域的应用，大大提升了此区域长时间序列湿地遥感数据获取的难度。此外，如何实现湿地生态价值与生态资产对接与评估，也是现阶段自然资源监测管理面临的重大课题之一。本文基于粤港澳大湾区建设的国家战略需求，讨论湿地资源在构建大湾区生态安全保障体系中的重要地位，厘清大湾区湿地资源保护与利用存在的关键技术瓶颈与核心科学问题，围绕湿地遥感监测、湿地资源生态资产价值评估、湿地生态功能分区与定位等关键问题，指出开展粤港澳大湾区湿地遥感监测与评估面临的挑战，明确构建"天-空-地"湿地遥感监测的综合技术体系实施方案，并展望粤港澳大湾区湿地常态化监测与资产评估的几个重要方向：1构建适用于不同自然环境特征的湿地分类体系；2融合升级现有湿地监测与评估技术手段，发挥"天-空-地"一体化监测平台的技术优势；3全区域监测与重点调查相结合；4从调查监测迈向资源动态监控与演变机制分析；5面向陆海统筹的湿地区划与综合管治；6多学科、跨区域、跨行业协作。     

不同恢复措施对南滇池湿地冬季水禽多样性的影响

恢复受损湿地生态功能是国家湿地公园建设中的重要内容,修复措施的选用会对恢复效果产生重要影响。滇池是国内重要候鸟越冬区,受长期围垦以及城市扩张的影响,湖滨区域破坏严重,近年来湿地公园建设为滇池湖滨带恢复带来了契机,但各种恢复措施的效果仍有待明确。2017年冬季以昆明南滇池国家湿地公园及临近湿地为研究区域,设置了人工重建湿地、人工恢复湿地、自然恢复湿地以及自然湖泊湿地4个对照样区,基于冬季水禽多样性进行了湿地恢复效果评价,并从景观生态学角度对结果进行了分析。结果表明：自然湖泊湿地具有最高物种丰富度,其次为自然恢复湿地、人工恢复湿地和人工重建湿地。以Simpson多样性指数评价,自然恢复湿地的水禽多样性最高（0.60±0.03）,其次为自然湖泊湿地（0.46±0.04）和人工恢复湿地（0.34±0.04）,人工重建湿地水禽多样性最低（0.17±0.03）,由此可见自然恢复措施效果优于人工恢复和人工重建。从景观格局上分析,水禽多样性与道路面积（r=-0.735,P<0.01）、景观形状指数（r=-0.461,P<0.01）和景观分离度指数（r=-0.661,P<0.01）负相关,这也表明人为干扰程度、景观形状以及破碎化程度均会对水禽造成重要影响。建议在国家湿地公园规划和建设中,降低非湿地类景观尤其是道路对整体湿地景观的分割作用,提高湿地斑块的连接性和完整性以满足水禽的空间需求,对于湖泊型的湿地公园应加强对湖滨带沼泽生境的营造,以满足涉禽的生存需求,从而增加区域的鸟类多样性。     

广州市海岸带生态环境现状及保护

广州市海岸带位于珠江入海口,为淤泥质冲积平原,滩涂面积广阔,湿地类型多样,野生动植物资源丰富.调查分析显示,近20年以来,海岸带的生态环境发生了深刻的变化.突出表现为天然湿地丧失或转化为受控湿地、淡水水体和海水水质恶化、生物资源衰退、外来生物入侵、洪涝灾害加剧等问题,形成人为活动干扰十分强烈的生态脆弱带.这些问题的产生与海涂围垦等海岸带开发活动密切相关.随着广州市“南拓”空间发展战略的提出,海岸带资源开发力度将进一步加强,尽管市政府在海洋保护、红树林湿地恢复重建和保护区建设等方面开展了大量工作,但海岸带的生态环境保护依然不容忽视.     

盐分增量法测定植被蒸散

采用“盐分增量法”测定了松嫩平原大安古河道试验站典型的羊草．星星草．碱地蒲公英群落分布区的植被蒸散量。结果表明,盐分增量法是一种测定植被蒸散量的新方法,可有效地测定植被蒸散量;植被日均蒸发量随植被盖度增加不断减少,日均蒸腾量随植被盖度增加逐渐增大,由于蒸腾量增加幅度大于同期蒸发量减少幅度,植被日均蒸散量随植被盖度增加而增大。     

作物栽培试验非平衡资料的分析及应用

运用混合线性模型和MINQUE(1)法对作物栽培试验非平衡资料进行分析,揭示了生态环境效应、处理组合与生态环境互作效应对作物产量等目标性状的影响;解决了长期困惑作物栽培试验的非平衡资料分析问题,为估算生态环境随机效应量开辟了新途径.     

吉林省大安市生态环境规划系统动力学仿真模型

生态环境是人类生存和发展的基本条件,经济、社会发展的物质基础。如何保护和建设好生态环境,合理开发利用自然资源,是当今世界所面临的共同问题。针对吉林西部研究区的特点,要使生态环境和经济协调发展,必须统筹规划,突出土地盐碱地治理的重点,实施土、林、水综合治理。根据农业生态环境系统多目标、多层次、多变量、非线性的特点,应用系统动力学的原理与方法,建立系统动力学仿真模型,模拟封闭系统的动态变化,定量预测系统行为。并以吉林省大安市为例,采用系统动力学方法,开展了该区生态环境规划仿真研究,经过模型调控对比,提出了适合经济发展的最佳方案。     

Evaluation of the eco-environmental frangibility in west Jilin Province based on the matter-element model

The west Jilin Province is a typical area in the ecotone between agriculture and animal husbandry, with a frangible eco-environment. With respect to the three aspects of water resource, natural disasters and land degradation, 10 indices were selected to establish a mat-ter-element model for the assessment of eco-envir-onmental frangibility in the west Jilin Province. The results indicate that during 1985-2000, Qian'an, Fuyu, and Changling had the least frangibility (level I), followed by Da'an and Qianguo (level II), and Taobei, Zhenlai, Taonan, and Tongyu had the highest frangibility (level III). On the whole, the counties in Songyuan city were less frangible than those in Baicheng city. Different counties had different frangibilities to environmental factors, e.g., Da'an and Tongyu were frangible in water resource con-ditions; Taobei, Zhenlai, Taonan, Tongyu and Qian'an suffered most from natural disasters; while Taobei, Taonan and Qianguo were threatened by severe land degradation.     

陆地生态系统环境控制实验的研究方法及技术体系

生物及生态系统与环境变化间的反馈关系及其过程机制是生态学研究的重要内容。不同类型的生物环境因素控制实验以及大尺度的联网野外控制实验被认为是认识生态系统响应和适应环境变化过程机制、精细定量表达的有效手段及认知过程的加速器。近年来发展了大型野外物理模拟实验装置网络(如ECOTRON)、生态系统分析与实验平台(AnaEE)、国际干旱实验研究网络(Drought Network)、氮沉降联合实验网络(Nutrient Network),以及基于各区域性生态观测实验站的联网控制实验(如USA-ILTER)。发展大陆尺度联网实验研究平台事业正日益受到学术界的重视,将会在认知生态系统环境响应过程机制方面发挥更重要的作用。基于以上背景,本文综述了生态系统环境控制实验的研究方法和实验体系的发展,明确指出各种类型的生物环境控制实验需要形成联合协作体系,共同解决生态系统对环境变化的响应及适应的基本科学问题。目前的控制实验包括: 1) 实验室封闭装置内的生物生理生态学控制实验;2) 野外实验场的半开放部分环境要素控制实验;3) 近自然状态的野外环境控制实验;以及4) 基于野外生态站的联网控制实验。进而,本文还深入讨论了陆地生态系统的环境响应及适应过程机制实验系统设计的发展趋势,分析了基于大尺度自然环境梯度实验及生态站尺度的要素控制实验的优势,提出了整合两种实验技术、发展新一代的野外联网实验体系的科学设想,讨论了基于野外联网控制实验的研究体系,论证了研究生态系统对环境变化短期响应和长期适应的规律和机制、生态系统环境响应定量表达的技术途径。若本文提出的控制实验体系设计方案能够得以实施,必将大大促进我国乃至全球生态系统和环境变化科学的研究水平,对我国应对气候变化和生态环境建设具有重要的科学意义。     

京津冀风沙源区沙化土地治理关键技术研究与示范

京津冀风沙源区是我国北方生态屏障的重要组成部分。面向我国北方风沙区沙化土地综合治理、典型脆弱生态修复与保护等重大科技需求,京津冀风沙源区沙化土地治理关键技术研究与示范项目将综合运用长期定位观测、控制实验、多源遥感数据融合、技术示范等方法,重点研究京津冀风沙源区土地沙化形成机制与生态修复机理,研发一批沙化土地治理与产业化关键技术,并在各治理区开展试验示范,集成京津冀风沙源区沙化土地治理与产业化技术体系,构建沙化土地综合整治空间决策支持系统,为京津风沙源治理工程建设、保障京津冀地区生态安全及满足2022年北京冬奥会生态需求提供科技支撑。     

ECOLOGICAL HISTORY AND EVOLUTION IN A NOVEL ENVIRONMENT: HABITAT HETEROGENEITY AND INSECT ADAPTATION TO A NEW HOST PLANT

Environmental heterogeneity has often been implicated in the maintenance of genetic variation. However, previous research has not considered how environmental heterogeneity might affect the rate of adaptation to a novel environment. In this study, I used an insect-plant system to test the hypothesis that heterogeneous environments maintain more genetic variation in fitness components in a novel environment than do uniform environments. To manipulate recent ecological history, replicate populations of the dipteran leafminer Liriomyza trifolii were maintained for 20 generations in one of three treatments: a heterogeneous environment that contained five species of host plant, and two uniform environments that contained either a susceptible chrysanthemum or tomato. The hypothesis that greater genetic variance for survivorship and developmental time on a new host plant (a leafminer-resistant chrysanthemum) would be maintained in the heterogeneous treatment relative to the uniform environments was then tested with a sib-analysis and a natural selection experiment. Populations from the heterogeneous host plant treatment had no greater genetic variance in either larval survivorship or developmental time on the new host than did populations from either of the other treatments. Moreover, the rate of adaptation to the new host did not differ between the ecological history treatments, although the populations from the uniform chrysanthemum treatment had higher mean survivorship throughout the selection experiment. The estimates of the heritability of larval survivorship from the sib-analysis and selection experiment were quite similar. These results imply that ecologically realistic levels of environmental heterogeneity will not necessarily maintain more genetic variance than uniform environments when traits expressed in a particular novel environment are considered.     

西北黄土区石油污染土壤原位微生物生态修复试验研究

通过对西北黄土石油开采区石油污染土壤生物强化原位微生物生态修复方法的试验研究,充分利用强化原位微生物菌群辅以物理和化学方法与土壤环境相结合的微生物生态技术,进行了土壤中石油的降解与修复试验研究,试验结果显示,土壤中平均石油含量在2754mg/kg时,经过lld～32d强化原位微生物生态修复技术的修复,土壤中石油含量降解可达40.92%～80.37%,验证了微生物生态修复技术在西北黄土区土壤石油污染修复的有效性,探索了推广应用的可行性.     

Microarray challenges in ecology

Microarrays are used to measure simultaneously the amount of mRNAs transcribed from many genes. They were originally designed for gene expression profiling in relatively simple biological systems, such as cell lines and model systems under constant laboratory conditions. This poses a challenge to ecologists who increasingly want to use microarrays to unravel the genetic mechanisms underlying complex interactions among organisms and between organisms and their environment. Here, we discuss typical experimental and statistical problems that arise when analyzing genome-wide expression profiles in an ecological context. We show that experimental design and environmental confounders greatly influence the identification of candidate genes in ecological microarray studies, and that following several simple recommendations could facilitate the analysis of microarray data in ecological settings.     

西北黄土区石油污染土壤原位微生物生态修复试验研究

通过对西北黄土石油开采区石油污染土壤生物强化原位微生物生态修复方法的试验研究, 充分利用强化原位微生物菌群辅以物理和化学方法与土壤环境相结合的微生物生态技术, 进行了土壤中石油的降解与修复试验研究, 试验结果显示, 土壤中平均石油含量在2754 mg/kg时, 经过11 d~32 d强化原位微生物生态修复技术的修复, 土壤中石油含量降解可达40.92%~80.37%, 验证了微生物生态修复技术在西北黄土区土壤石油污染修复的有效性, 探索了推广应用的可行性。