西南山地流域NDVI变化特征及降水敏感性——以贵州沅江流域为例

归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)是反映植被生长的重要指标,探究其时空变化特征,对生态保护、退耕还林和灾害防治具有重要意义。选取2000—2015年贵州沅江流域典型年份NDVI,采用重心分析、标准差椭圆、地理加权回归等方法,从干旱视角探究流域NDVI变化和降水敏感性。得出以下结论:(1)2000—2015年贵州沅江流域NDVI总体处于上升趋势,植被正在改善,期间西部植被改善最为明显,退耕还林还草取得较好成果。(2)2000—2015年贵州沅江流域干旱年与正常年NDVI空间变化趋势不一致,干旱程度对植被影响具有区域差异。(3)贵州沅江流域NDVI与降水呈负相关,空间敏感性自西向东递增,降水对流域西部喀斯特山区NDVI影响更明显。(4)2000—2015年贵州沅江流域NDVI时段变化与降水主要为负相关,降水越多NDVI时段变化敏感性越弱,退耕还林还草工程应重点放在负敏感区。研究结果可为退耕还林还草和干旱灾害防治提供科学参考。     

城市群新冠疫情时空分布格局与分异机制的地理探测

自从2019年12月湖北武汉爆发新型冠状病毒（COVID-19）以来,疫情在全国范围内迅速传播并蔓延。城市群既是我国新型城镇化主体特定的空间组织形态,也是相互连接的城市网,集合了相当数量不同性质、类型和等级规模的城市,城市群经济发展程度较高、人口密度大,交通发达,是疫情传染扩散-关联的重点区域,因而跨区域感染风险高,联防联控难度大。以疫情集中地区城市群为研究对象,通过核密度分析聚焦重点研究的城市群,从多层空间尺度对疫情在数量、人口迁移和空间分布上进行测度,利用空间自相关分析疫情分布特征,运用地理探测器方法客观地测度城市群疫情发展的差异性主导因素,从景观格局中挖掘相关主导因子,为生态、安全的空间规划和治理提供科学依据和思路。结果显示：①全国范围感染人数核密度高值区的空间分布与长江中游城市群和三大沿海城市群范围耦合,首位核心城市确诊感染数在城市群中占比均较高,城市群疫情扩散分布呈现典型的由核心城市向外辐射的特征,湖北地区迁出的人数对迁往地区的疫情形势构成一定程度的影响;②全国范围的COVID-19感染人数和感染增长率分布存在显著空间集聚特征,城市群范围感染人数的空间聚集性从长江中游城市群向其他城市群依次减弱;③地理探测器识别出人口密度、城乡建设、交通、卫生、科技、生态绿地为疫情的主导因素,并且交互后所产生的共同作用增加了对疫情的解释力;④生态与建设用地景观格局对疫情的解释能力较强,其中建设用地的聚集性和生态用地的蔓延性为主要因子。     

新书介绍——《秃鹫的故事》和《猎隼的故事》

近日,中国科学院新疆生态与地理研究所马鸣研究员于2019年底主编出版了《秃鹫的故事》和《猎隼的故事》两本新书,二者均为中国林业出版社的“绿野寻踪”系列丛书。马鸣课题组近10余年的研究重点是猛禽的野外种群生态调查,先后获得了针对猎隼Falco cherrug、金雕Aquila chrysaetos、高山兀鹫Gyps himalayensis和秃鹫Aegypius monachus等4个国家自然科学基金的资助。课题组成员翻越天山和昆仑山,横穿塔克拉玛干沙漠、青藏高原及羌塘无人区,足迹遍布西部的山山水水。     

不同地理种群红棕象甲前胸背板色斑分析

【目的】红棕象甲Rhynchophorus ferrugineus(Olivier)是棕榈科植物上重要入侵害虫之一,寄主及分布范围广。详细了解红棕象甲前胸背板色斑的特征,不仅能够从形态上快速正确地识别,从而为进行有效的监测和防控提供依据,同时为红棕象甲种群多样性在其入侵过程中的适应性和入侵性分析提供理论基础。【方法】本文通过对21个野外不同地理种群及室内两种体色型的红棕象甲样本的色斑数量、形状及分布位置进行统计分析。【结果】1)红棕象甲前胸背板色斑一般分前后两行排列,色斑数在2-11个不等;色斑形状有(近)椭圆形、圆形、心形、水滴状、线形、三角形、菱形和不规则形等。2)不同地理种群的色斑在数量,形状和位置分布存在差异。福建省11个地理种群中含有6个和7个色斑数的个体占87.7%,重庆(CQ)种群的个体全部是6个和7个色斑类型;四川(SC)、上海(SH)、云南(YN)、深圳(SZ)4个种群的优势色斑型为6个色斑型,分别占50.0%、45.0%、71.4%和70%;广西(GX)、美洲阿鲁巴岛(Aruba)和台湾地区(TW)种群中7个色斑型个体占大多数,分别为50.0%、77.8%和80%;海南(HN)种群的色斑数主要集中在6个和8个色斑(33.3%和56.7%);巴基斯坦种群2个色斑类型占68.2%。色斑形状和分布位置的聚类图结果显示地理位置与色斑的形状及位置没有规律性。3)不同地理种群优势色斑的分布没有雌雄特异性。4)经纬度和种群色斑数的相关性分析,结果显示色斑数与地理纬度间存在显著的低度负相关性(r=﹣0.312,P=0.010),而地理经度与色斑数间没有显著的相关性(r=﹣0.059,P=0.635)。5)实验室群体中,黑色型的红棕象甲的优势色斑数为7个,红色型的优势色斑数则为8个,其中,10个色斑类型仅在红色型中存在。色斑数高的色斑类型(色斑数大于7个)在红色型中存在的比例远远高于黑色型(红色型为55.6%,黑色型为2.3%),且红色型的色斑的大小一般为前排小,后排大,这与黑色型存在明显差异。【结论】不同地理种群的红棕象甲在色斑数量,色斑形状和色斑分布位置上存在差异,但这种差异并没有地理位置的规律性,但在海南和巴基斯坦种群中存在种群特异性,福建和台湾地区种群存在相似性;色斑数多的种群,其色斑形状多样性越高;色斑类型与体色之间存在联系。     

黑头酸臭蚁微卫星标记的分离与开发(英文)

【目的】本研究旨在分离黑头酸臭蚁Tapinoma melanocephalum基因组微卫星标记,确定这些微卫星位点的多态性。【方法】使用454 GS-FLX焦磷酸测序技术开发来自中国华南陆地和岛屿的11个黑头酸臭蚁地理种群基因组微卫星位点。从随机设计的100对微卫星引物中筛选出10对引物,用于确定黑头酸臭蚁4个地理种群［东澳岛(DAD)、荷包岛(HBD)、梅州(MZ)和山咀(SJ)］10个微卫星位点的多态性,分析种群遗传多样性和种群分化。【结果】从11个黑头酸臭蚁地理种群基因组中成功开发和分离10对微卫星引物。在DAD, HBD, MZ和SJ 4个地理种群中,10个微卫星位点中7个有高多态性,这10个位点均显著偏离Hardy-Weinberg平衡;每个位点的等位基因数量(A)是3.50~9.00个,每个地理种群每个位点等位基因丰富度(A_R)在1.992~12.938之间。岛屿地理种群(DAD和HBD)的AR和预期杂合度(H_E)与大陆地理种群(MZ和SJ)的相比差异不显著。4个地理种群均显示高水平遗传分化(F_ST=0.15969);HBD和MZ种群与其他配对地理种群相比,遗传分化较高(F_ST=0.185),基因流较低,说明这两个种群基因流被限制。此外,遗传变异来自种群内个体之间。【结论】筛选新的微卫星位点能够为研究黑头酸臭蚁种群结构和繁殖结构提供有效工具,以深入了解其传播机制。     

海南地区与环渤海湾美人鱼发光杆菌美人鱼亚种水产动物分离株的表型与遗传特征分析

美人鱼发光杆菌美人鱼亚种（Photobacterium damselae subsp.damselae,PDD）是一种广泛分布于海洋环境内的重要病原菌,可导致多种海洋生物患病死亡,近年来在我国不同养殖区域内均有发现和报道。[目的] 通过生理代谢表型、毒力基因分布和分子遗传分析,系统比较我国海南地区和环渤海湾不同株系PDD的表型与遗传多样性特征。[方法] 使用选择性培养基测定PDD的蔗糖发酵能力、运动性、溶血性和磷脂酶活性;通过PCR检测质粒pPHDD1复制起始点基因pPHDD1 replication origin和毒力基因dly,hlyA_pl,hlyA_ch,plpV;基于toxR基因序列构建系统发育树,分析16株PDD的遗传关系。[结果] 4株PDD蔗糖发酵测试呈阳性,12株PDD蔗糖发酵测试呈阴性。不同株系PDD运动能力存在显著差异,其中环渤海湾分离株Pdd1608、Pdd2009和Pdd1704的运动能力较强。仅有环渤海湾分离株Pdd1608表现为强溶血性、强磷脂酶活性;海南地区分离株Pdd1612和Pdd0912表现为弱溶血性、无磷脂酶活性;其余菌株表现为弱溶血性、弱磷脂酶活性。菌株Pdd1608的毒力基因谱为pPHDD1 replication origin-dly-hlyA_p-hlyA_ch-plpV,其余菌株的毒力基因谱为hlyA_ch-plpV。系统发育分析揭示不同株系PDD具有高度的遗传多样性。[结论] 流行于海南地区和环渤海湾的PDD可能都由多克隆种群组成,它们具有复杂的表型特征、相似的毒力基因分布和高度的遗传多样性。     

中老铁路经济廊带生态质量及其与人类活动的关系

区域生态质量很大程度上受人类活动强度影响,制约着区域经济可持续发展。以中老铁路经济廊带为对象,重点研究区内人类活动强度对区域生态环境的影响。选取1999、2009、2019年遥感影像计算遥感生态指数(RSEI),采用空间自相关及局域G统计量探测研究区生态质量的时空演变规律,并结合同期人口密度构建地理加权回归模型,定量分析区内人类活动强度引起的生态效应。研究表明: 1999—2019年,区内生态质量经历了先升后降的变化,RSEI均值由1999年的0.645升为2009年的0.738,随后又降为2019年的0.721,中部地区生态质量波动较大;基于地理加权回归模型(GWR)拟合人口密度与生态质量的效果明显好于最小二乘法,基于GWR的不同时期R²均高于0.7且拟合效果稳定,2019年拟合度最好(R²为0.785),1999、2009年R²分别为0.726、0.754;中老铁路沿线南部万象一带的生态质量对人类活动较敏感,以中度敏感区为主。对高、中、低度敏感区而言,人口密度每增长10、100、1000倍将相应导致RSEI均值降低0.2、0.4、0.6。经济廊带发展会导致人口密度增加,在规划布局过程中应控制人类活动,防止潜在敏感区及现有敏感区生态质量进一步恶化。     

基于地理探测器的中国农业生态效率时空分异及其影响因素

研究农业生态效率的时空分异及其影响因素对实现中国农业生态高质量发展具有重要意义。基于2000—2018年中国30个省/区/市的面板数据,采用超效率SBM模型测算省际农业生态效率,在时间序列、空间可视化及趋势面分析揭示农业生态效率时空演变规律的基础上,进一步利用地理探测器模型识别影响农业生态效率空间分异的主导因子及其交互作用。结果表明: 2000—2018年,中国农业生态效率整体呈现稳定上升的趋势,但仍然处于较低水平,存在较大提升空间;中国农业生态效率具有显著的空间分异特征,总体上呈现出东西部地区较高、而中部地区较低的空间分布格局;中国农业生态效率的空间分异受到农业资源禀赋、社会经济、自然生态环境等多种因素的影响,不同因子对农业生态效率空间分异的影响存在明显差异且因子间交互作用会增强其空间分异。综上,要关注农业生态效率时空分异的主导因子,并注重区域间的协同合作,以实现农业的高质量发展。     

基于地理加权回归拓展模型的天然次生林碳储量空间分布

为精准获取区域尺度天然次生林的碳储量及其空间分布格局,以吉林省汪清林业局浪溪林场的天然次生林为研究对象,基于165块局级固定样地,以林分因子、地形因子和土壤因子为影响因子,将普通地理加权回归模型(GWR)作为基础,从空间维度、参数异质性特征和残差空间自相关性3个方面进行改进,构建7类拓展模型,即地理海拔加权回归模型(GAWR)、半参数地理加权回归模型(SGWR)、半参数地理海拔加权回归模型(SGAWR)、地理加权回归克里格模型(GWRK)、地理海拔加权回归克里格模型(GAWRK)、半参数地理加权回归克里格模型(SGWRK)和半参数地理海拔加权回归克里格模型(SGAWRK)。运用7类拓展模型对研究区的森林碳储量及其分布情况进行模拟估测,采用决定系数(R²)、均方误差(MSE)和赤池信息准则(AIC)对各种模型的拟合效果进行评价;最后,运用最优回归模型的拟合结果绘制森林碳储量空间分布图,分析研究区森林碳储量的分布规律。结果表明: 林分因子和地形因子对天然次生林碳储量产生了较大的影响,其中林分平均胸径是影响最大的变量,两者呈显著正相关;SGWR和SGAWR模型能够进一步降低GWR模型残差的空间自相关性;地理加权回归拓展模型能进一步提升GWR模型的拟合效果。其中,SGWRK模型具有最高的R²和最低的MSE和AIC。将海拔作为空间权重未能有效提高模型的拟合效果;浪溪林场森林总碳储量为205×10⁴ t,碳密度为8.56～145.74 t·hm^-2,平均值57.98 t·hm^-2,整体上呈现西北高、东南低,边缘高、内部低的分布格局。通过改进地理加权回归基础模型对参数异质性特征和残差空间自相关性的处理,可以更好地揭示研究区森林碳储量与相关变量间的空间关系,提升模型对区域尺度森林碳储量及其空间分布的估测精度。     

云南常绿阔叶林的植被地理研究

云南具有极其丰富的生物多样性和以常绿阔叶林为优势的植被类型。该研究利用6个基于样方层面的1 hm²样地资料, 以及通过对整个植被类型的植物区系的调查, 对云南常绿阔叶林植被型的3个植被亚型(季风常绿阔叶林、半湿润常绿阔叶林和中山湿性常绿阔叶林)的生态外貌特征、植物区系组成及其生物地理演化进行了研究。在样方层面, 尽管这3个常绿阔叶林在树种组成上优势种均为壳斗科、樟科和山茶科植物, 但它们在种类组成、多样性、生态外貌和生物地理特征上呈现多样化。分布在南部及西南部的季风常绿阔叶林物种组成极其丰富, 具有热带森林的生态外貌, 并以热带亚洲分布种为优势种。主要分布在云南高原的半湿润常绿阔叶林和云南中部和北部山地的中山湿性常绿阔叶林具有亚热带常绿阔叶林的生态外貌特征和以中国-喜马拉雅及中国特有种占优势, 是中国西南独特的植被类型。在植被亚型层面, 这3个常绿阔叶林的植物区系(包括所有生活型的种子植物)中种数最多的科, 按地理成分均为世界分布型的科, 含种数较少的科则为其他各种分布型的科。半湿润常绿阔叶林和中山湿性常绿阔叶林的植物区系, 热带分布属分别占总属数的44.91%和44.04%, 温带分布属占46.29%和48.19%, 其中北温带分布属比例最高, 分别为18.36%和19.95%。季风常绿阔叶林植物区系则显示了不同的地理成分格局: 热带分布属占总属数的78.05%, 并以热带亚洲分布属占最高比例。通过对这3个常绿阔叶林的比较发现, 半湿润常绿阔叶林和中山湿性常绿阔叶林除生态外貌特征有一定区别外, 在植物区系组成和地理成分上很接近, 它们在种的组成上, 与季风常绿阔叶林的类似性仅为17.1%和15.4%。季风常绿阔叶林因其在植物区系和生态外貌上与后二者区别明显, 建议在云南植被分类上划分一个独立的植被型, 它是东南亚低山常绿阔叶林分布在中国西南部热带北缘山地的一个植被类型。结合云南的地质历史和古植物学资料, 认为云南的常绿阔叶林及其植物区系受晚中新世以来的地质历史事件深刻影响。半湿润常绿阔叶林是中国西南独特而特有种丰富的植被类型, 由于严重的人为干扰破坏, 现已片段化或成为萌生灌丛状, 应给予优先保护。