东部发达区生态安全格局构建——以苏南地区为例

随着城市化进程的加快,东部发达区面临水土流失、生态廊道阻断、栖息地破碎化等生态问题。识别重要生态用地,构建生态安全格局,对区域生态保护和可持续发展具有重要意义。选取苏南地区为研究区,分别基于生物多样性保护价值、水资源安全和土壤保持3项指标进行生态用地识别,结合GIS技术进行生态用地评价,以高等级生态用地作为源地;利用最小累积阻力模型,识别缓冲区和生态廊道,构建区域生态安全格局。取得以下研究结果:(1)生态安全格局由源地、廊道和缓冲区共同构成。研究区内高等级(非常重要)生态用地面积比例为22.97%;将面积大于10 km~2的高等级生态用地提取为源地,生态源地的面积比例为19.17%。(2)基于最小累积阻力模型,确定了生态缓冲区和生态廊道,其中生态缓冲区占研究区总面积的30.52%,潜在生态廊道的主要景观构成为耕地、林地和水域,分别占廊道总面积的31.82%、19.06%和17.27%。(3)通过叠加城市建设用地与生态源地、生态缓冲区图层,识别城市建设用地与生态用地的冲突区域,总面积为603.84 km~2,占源地与缓冲区面积总和的4.38%,空间上主要集中在长江沿线和太湖周边。     

西部欠发达地区生态经济系统能值分析——以青海省海西蒙古族藏族自治州为例

青海省海西蒙古族藏族自治州（简称海西州）生态环境脆弱,快速发展的工业活动对当地生态环境造成严重破坏。海西州地处青藏高原东北部,是我国重要的生态安全屏障之一,在全国生态建设中处于特殊地位。能值分析法是一种基于热力学理论的环境核算方法。利用能值分析法对海西州生态经济系统运行现状进行评估;并应用能值指标评价海西州生态经济系统的可持续发展水平;通过对能值指标的时间序列分析揭示海西州生态经济系统的发展趋势,以期为海西州生态经济系统的可持续发展提供参考依据。研究结果表明,2016年支撑海西州生态经济系统运行的总能值投入量为6.69×10²⁴ sej,是2010年总能值投入量的1.94倍。在2010-2016年的7年内,不可更新资源的能值投入占当年总能值投入量的比例均超过90%,而可更新资源能值投入量与从系统外输入到海西州的能值量占比均较低。基于能值的指标分析显示：海西州的人均能值使用量、能值密度、能值货币比率、环境负载率分别从2010年的8.84×10¹⁸ sej/人、1.15×10¹³ sej/m²、3.05×10¹⁴ sej/US$、103.02增加到2016年的1.65×10¹⁹ sej/人、2.22×10¹³ sej/m²、9.12×10¹⁴ sej/US$、213.47;而相应的能值产出率、能值可持续发展指数则分别从2010年的2.66×10³和25.84降低到2016年的1.23×10³和5.74。研究结果表明虽然海西州经济得到发展、人民生活质量得到提高,而经济发展对当地不可再生资源依赖较大,给环境造成的压力不断增加。为从长远角度实现海西州的可持续发展,亟需转变经济发展方式,降低对不可更新能源的过度开发。此外,研究结果显示,海西州的能值交换率小于1,这说明研究时间范围内,海西州在对外贸易过程中处于不利地位,因此需增加单位产品的附加值以促进能值流的合理流动。     

林木共生菌系统及其作用机制——以杨树为例

杨树（Populus）是重要造林树种,也是研究林木基础生物学性状的模式材料。不仅如此,杨树可与多种细菌（内生细菌、内生固氮菌和根际促生菌）和真菌（外生菌根真菌、丛枝菌根真菌和内生真菌）类群建立共生关系,为揭示树木和微生物之间的互惠共生机制提供了理想模型。这些共生菌能积极调控林木生长发育、营养吸收和生理生态过程。目前在杨树-双色蜡蘑（Laccaria bicolor）形成的外生菌根发育、提高杨树耐盐、耐重金属的生理与分子机制、叶片内生真菌群落结构与病害发生、菌根辅助细菌和菌丝内共生细菌-真菌-杨树形成的三重跨界共生等方面取得多项突破。近年来,一批模式草本植物微生物组（microbiome）计划相继实施,对共生菌群落结构和功能的认识有了革命性的进步。以美洲黑杨、毛果杨和胶杨为代表的林木微生物组研究也已启动,表明宿主基因型和环境因子可显著影响共生菌群落结构与物种组成;在根际（rhizosphere）和内生（endosphere）环境存在结构和功能迥异的菌群。另一方面,以根系为诱饵,通过宿主表型来推测菌群功能的反向"钓鱼"策略将推动林木根际微生物工程研究,为揭示杨树-微生物群落的相互关系、菌群进化搭建了研究模型。总之,深入认识多元微生物对林木表型和生理代谢的表观遗传学调控机制将为今后创制新型菌剂并用于高效育苗和抗性育种提供新的思路,具有重要的科学意义和应用价值。     

基于能值分析的环太湖城市群生态经济系统可持续发展研究

采用能值理论与分析方法,研究2015年环太湖城市群生态经济系统的能值流量,并构建多维度的生态经济系统指标体系,综合评价环太湖城市群可持续发展程度和健康水平。研究结果表明：（1）可更新资源利用不足,在能值利用总量中占比最大值仅为7.95%;（2）不可更新资源消耗过度,在能值利用总量中占比最小值达到56.95%;（3）（除苏州市外）可更新资源产品中肉类与水产品占比最小值已达63.08%,急需对传统的农业结构进行调整;（4）不可更新资源产品均以水泥和钢铁为主,占比最小值已达88.02%,应该加快传统的工业转型升级;（5）输入能值占比最大值仅为36.27%,商品进出口呈现贸易顺差,对外经济开放仍有发展空间;（6）废弃物与可更新能值比率最大值仅为12.8%,废弃物能值比最小值仅为0.19%,废弃物排放和利用水平有待提高;（7）湖州市可持续指标ESI和能值可持续发展指标EISD为1.59和2.99,在环太湖城市群中更具可持续发展潜力;（8）苏州市健康能值指数EUEHI和改进的健康能值指数EUEHI''为8.22和1.65,在环太湖城市群中健康水平较低。据此结果提出了有助于环太湖城市群经济社会发展与自然生态环境和谐共赢的可持续发展对策。     

基于Agent模型的生态公平指数构建与模拟

伴随着社会经济的发展,社会公平逐渐成为热点话题。社会公平问题不但体现在社会现象上,还对生态系统起着重要的影响。通过构建资本交换自主体模型,模拟社会财富分配动态过程,可观测资本交换熵指数变化情况,从而解释熵增原理。除此以外,不同系统的最终状态能达到的最大熵指数不同,用熵增原理与本文构建的最大熵指数模型可以对系统的生态公平进行纵向或横向评价。构建的资本交换熵模型也可以证明最大熵原理,同时,财富集中的现象将会使生态环境的选择权完全交予富人群体,影响可持续发展。     

大凉螈繁殖生态

大凉螈是我国特有的珍稀有尾两栖动物,其种群数量目前呈现明显下降趋势,然而涉及该物种保护的繁殖生态学研究仍十分匮乏。通过融合围栏陷阱及标志重捕的样方调查法,对大凉螈石棉栗子坪种群繁殖个体和变态登陆幼体的迁徙、繁殖群体种群大小、繁殖场内雌雄有效性比变化等进行了研究。运用Jolly-Seber法估测了繁殖种群大小,运用单因素方差分析或Kruskal-Wallis秩和检验比较了不同时期进入繁殖场的雄性大凉螈头体长及体重,运用t检验或者Wilcoxon秩和检验比较了雌雄性间形态上的差异,运用t检验、t′检验或Wilcoxon秩和检验比较了野外抱对雄性与非抱对雄性间的体征差别,运用Pearson相关分析探讨了雌性产卵量与其身体形态的关系,同时观察了卵的孵化情况。研究结果表明:大凉螈的繁殖季为每年的4月下旬到7月下旬,幼体最早于8月上旬变态登陆。估测调查地繁殖场内雄性大凉螈繁殖种群大小约为391尾,雄螈较雌螈更早进入繁殖场且在场内停留时间更长,体重较轻的雄螈较晚迁入繁殖场。有效性比明显偏雄(雌/雄:0.03—0.10)。雌雄间具明显性二型性,雌性个体的头体长、体重及肥满度均大于雄性,而雄性的尾高和尾长占全长的比例则大于雌性。对比自然抱对雄性和非抱对雄性个体发现,抱对个体在头体长、体重和尾高等体征方面显著大于非抱对个体,暗示这些形态特征可能在雄性竞争配偶的过程中起到关键作用。雌螈在室内条件下平均产卵数为176枚,产卵历时2—4 d,产卵量与雌性肥满度正相关,卵的平均孵化期为15.7 d,孵出幼体平均全长为9.74 mm。     

干旱荒漠区植物生态位对水盐的响应

全球气候变化对生态系统功能的影响决定着种群地位和群落演替,由于干旱区的特殊性成为研究生物响应环境变化的热点地区。为探索艾比湖流域荒漠区植物生态位对土壤水盐梯度的响应,在研究水、盐含量和植物生态位特征的基础上,应用变系数模型,分析了土壤水盐梯度下的群落组成和生态位响应趋势。结果显示:(1)随土壤水盐梯度的降低,艾比湖流域群落的物种组成呈倒"V"型分布,说明土壤水盐交互作用影响着植被分布和群落类型。(2)高水盐环境下,胡杨(Populus euphratica)、琵琶柴(Reaumuria soongorica)和梭梭(Haloxylon ammodendron)等生态位宽度值(B_i)较大,柽柳(Tamarix ramosissima)、骆驼刺(Alhagi sparsifolia)和甘草(Glycyrrhiza uralensis)等B_i较小;中水盐环境下,白刺(Nitraria schoberi)和琵琶柴的B_i较大,铃铛刺(Halimodendron halodendron)、甘草和盐节木(Halocnemum strobilaceum)的B_i较小;低水盐环境下,梭梭、花花柴(Karelinia caspica)和琵琶柴等B_i较大,盐节木的B_i较小;说明土壤水盐环境和物种生态学特性是影响B_i的重要因素。(3)物种水平上,B_i较大的种群与其他物种的生态位重叠(O_(ij))一般较大,但B_i较小的物种间的O_(ij)不一定小(例如:高水盐土壤环境下柽柳和骆驼刺的O_(ij)为1);群落水平上,B_i与O_(ij)具有一定的正相关性;说明由于资源纬度的相似性增大了低B_i物种间的O_(ij),并且B_i和O_(ij)由物种向群落尺度转换时,两者之间的关系存在冗余。(4)土壤水盐梯度与群落生态幅呈现一种非线性相关特征,高水盐格局对群落B_i有一定的促进效应,而低水盐模式对B_i具有一定的限制作用,表明土壤水盐的协同效应影响着物种在群落的地位,并在一定程度上决定了群落向正负两极演替的方向。     

基于生态系统服务评价的围填海区域景观生态红线划分方法及应用研究

以围填海活动为代表的高强度的人类开发利用方式从根本上改变了海岸带地区的自然属性,区域生态环境发生了深刻变化。定位于我国大陆沿海的围填海区域,通过人机交互目视解译的方法获取我国大陆沿海围填海区域的矢量数据,基于围填海活动影响下海岸带区域的景观类型和生态系统服务变化的评估结果,识别我国海岸带的生态脆弱区和重点保护区,提出围填海区域景观生态红线的划分方法。通过分析可知:(1)围填海区域景观生态红线区呈现出"总体分散、局部集中"的的分布特点;(2)景观生态红线区主要分布在人工湿地和残存自然湿地中。围填海区域是进行海陆统筹研究的关键区域,而景观生态红线作为识别其重要生态功能区,并进行二次保护和抢救性保护的有效手段,将为我国海岸带生态管理提供新思路和新方法。     

黄土高原生态分区及概况

黄土高原地域广阔,水土流失区域差异显著。为了有效治理水土流失,评估水土流失治理技术和模式及生态恢复建设工程的成效性,需要对黄土高原进行区域划分。依据自然条件、水土流失治理技术和模式的区域性特征及差异,基于国家基础地理信息系统数据的县级行政界,对其进行合并,进行生态分区的划分,并分别统计其气候、地形地貌、植被特征及水土流失现状,以期为黄土高原水土流失治理技术和模式的改良优化提供依据。主要结论如下:(1)黄土高原分为黄土高塬沟壑区,黄土丘陵沟壑区,沙地和农灌区,土石山区及河谷平原区。其中黄土高塬沟壑区和黄土丘陵沟壑区分别划分为两个副区。(2)黄土高原的气候、植被、水土流失具有明显的分区差异。降水和植被覆盖度自东南向西北递减,二者在空间分布上具有很好的一致性,降水量大的分区,植被覆盖度也高。在年际变化方面,丘陵沟壑区B2副区降水量呈增加趋势,其他分区呈减小趋势,变化均不显著。80年代以来,黄土高原和各生态分区的植被覆盖度均逐渐增加,黄土丘陵沟壑区的增加量最大。各分区的面平均气温均呈非显著增加趋势,90年代以来增温明显。(3)1970年以来,黄土高原侵蚀产沙强度减弱趋势显著,至2002—2015年,多年平均输沙模数在0.13—3924 t km~(-2) a~(-1)之间,侵蚀强度最大为中度侵蚀(2500—5000 t km~(-2) a~(-1)),但面积较小,主要分布于第二高塬沟壑区的泾河流域。     

鄂尔多斯市生态资产和生态系统生产总值评估

鄂尔多斯市属于生态环境脆弱区域,在大规模开发丰富能源资源的同时,生态环境保护也在不断加强,评估鄂尔多斯生态资产价值,是认识鄂尔多斯生态价值的关键。构建了生态资产、生态系统生产总值评估的理论框架和评估方法指标体系,基于鄂尔多斯市生态系统格局、质量数据,评估了鄂尔多斯市生态资产、生态系统生产总值。评估结果表明:(1)2015年,鄂尔多斯市生态系统质量等级以差、低、中为主,分别占比:50.74%、31.78%、6.17%,差、低、中等级的生态系统面积之和占比88.69%。(2)2015年,鄂尔多斯市生态资产指数为1998.19,其中生态资产指数最高的是鄂托克旗,生态资产指数为392.26,占比19.63%,其次是杭锦旗,生态资产指数为307.48,占比15.39%。2010—2015年,鄂尔多斯市生态资产指数总体呈上升趋势。其中,上升最为剧烈的区域是鄂托克前旗,生态资产指数上升92.72,占比19.38%,其次为乌审旗,生态资产指数上升91.04,占比19.03%。(3)2015年,鄂尔多斯市生态系统生产总值(GEP)为2481.71亿元,GEP约为2015年GDP总值的58.72%,鄂尔多斯市单位面积GEP为0.03亿元/km~2,人均GEP为12.14万元/人。2010—2015年,鄂尔多斯市生态系统生产总值从1975.50亿元增加至2481.71亿元,增加量占2010年GEP价值的比例为25.62%,上升趋势明显。(4)2010—2015年,鄂尔多斯市生态系统质量变化原因主要是GDP增长(P0.05),表明经济持续发展降低了当地人口对草地、森林的经济的依赖性。鄂尔多斯市生态资产指数上升的主要驱动因素气候因素降水的增加(P0.001)、人口密度的下降(P0.01),以及GDP的增加(P0.01)。鄂尔多斯间生态系统生产总值变化的主要驱动因素,包括城市扩张、农田开垦、退耕还林、草、湿、生态恢复、矿山开采、生态退化等。本研究根据鄂尔多斯市生态系统质量、生态资产、生态系统生产总值面临的问题,提出了生态保护建议与对策。