钦州湾秋季和春季浮游动物分布特征及影响因素

为了解钦州湾浮游动物群落的时空分布特征及与主要环境因子的关系,于2014年10月和2015年3月进行了秋季和春季两航次的调查。结果表明:该海湾的浮游动物群落有明显的季节变化。秋季共鉴定出12类87种,其中优势种有太平洋纺锤水蚤(Acartia pacifica)、肥胖三角溞(Evadne tergestina)、亨生莹虾(Lucifer hanseni)、百陶箭虫(Sagitta bedoti)和长尾类幼虫(Macrura larvae);春季共鉴定出11类48种,优势种为中华哲水蚤(Calanus sinicus)和太平洋纺锤水蚤;秋季浮游动物的平均丰度、生物量和多样性指数(528.92个/m~3、110.60 mg/m~3和2.22)均高于春季(48.30个/m~3、61.10 mg/m~3和1.70)。空间分布上,钦州湾外湾浮游动物丰度、生物量和多样性指数的平均值皆高于内湾。多维尺度分析表明,秋季内湾群落相似性较高,春季外湾浮游动物群落相似性较高。相关性分析表明盐度与营养盐是影响钦州湾浮游动物分布的主要环境因子。与2011—2012年数据相比,钦州湾浮游动物群落结构已趋于单一化和小型化,以致生物量明显下降。这一现象主要与钦州湾海水富营养化以及大面积高密度牡蛎养殖有密切的关系。     

不同时间和空间尺度上台湾水青冈群落谱系结构动态变化

群落谱系结构是了解群落聚群过程的一个基础研究内容。但是现有大部分研究内容集中在群落组成和结构的时空差异,对谱系结构的动态变化研究较少。以浙江省清凉峰国家级自然保护区的国家二级保护植物台湾水青冈(Fagus hayatae)林为研究对象,利用2006年、2011年、2016年3次群落动态调查数据,从10、20、50m的3个空间尺度上研究该群落在10a间的谱系结构动态变化,分析时空尺度对台湾水青冈群落谱系结构的影响,探究调控台湾水青冈群落动态变化的主要因子,为后期台湾水青冈林的保护提供理论基础。研究发现(1)在10a森林动态变化过程中,群落的MPD指数下降,MNTD指数增加。NRI和NTI指数在大尺度上随时间显著增加,但在小尺度上无显著变化。(2)随着空间尺度的增加,上述指数的动态变化趋势均不断增强。以上结果表明,2006—2016年间台湾水青冈群落总体谱系结构表现出不断聚集的趋势,而近缘种的谱系关系则不断疏远;群落谱系结构的聚集趋势随空间尺度的增加而增强。大尺度上的环境过滤和小尺度上的随机过程和种间竞争作用可能是导致该地区台湾水青冈群落谱系结构动态变化的主要生态学过程。     

黄土丘陵沟壑区植被对不同空间尺度水沙关系的影响

根据晋西离石试验站的观测结果和相关文献的数据,研究了黄土丘陵沟壑区植被对坡面小区、全坡面、小流域及中大流域4个空间尺度水沙关系的影响。对梁峁坡坡面小区言,由于植被提高了土壤抗蚀性,因此植被不仅通过减水来减沙,也通过改变水沙关系来减沙。但在全坡面尺度,土壤侵蚀以沟蚀为主,由于植被措施难以改变沟道的各种水利参数,也难以有效控制切沟沟壁的重力侵蚀,导致水流进入沟道后仍然可以获取充足的泥沙,因此认为植被不会改变全坡面尺度的水沙关系。同样对于各级流域,由于植被措施难以改变沟道的输沙能力和黄土丘陵沟壑区流域泥沙来源充沛的特点,因此植被措施也不会改变其水沙关系,植被的减沙效应仅通过减水来实现。对离石试验站的一对水土保持对比沟的研究表明,即使在沟道已有茂密植被生长的情况下,高含沙水流的输沙能力也没有改变,这使得两者的水沙关系统计上可以认为完全一致。由于大流域水沙关系主要取决于沟道或河道的特性,而植被等坡面措施很难改变沟道或河道特性,因此认为流域尺度越大,植被越难以改变其水沙关系。     

基于最大熵模型的不同尺度物种分布概率优化热点分析: 以红色木莲为例

单一空间尺度构建的最大熵(maximum entropy, MaxEnt)模型是否具有代表性, 是MaxEnt模型应用与发展中面临的重要问题。本研究基于有效的地理分布位点数据, 利用最小凸多边形法(the minimum convex polygon method)在三江并流、云南省及全国3个空间尺度下分别识别了红色木莲(Manglietia insignis)的建模区域, 并进一步建立MaxEnt模型: 使用ROC曲线分析法与遗漏率(omission rate, OR)检验评估MaxEnt模型预测精度; 基于ArcGIS分析分布概率及其热点区域的分布趋势, 并通过分区统计工具Zonal识别潜在适宜分布区域的质心位置; 采用刀切法检验环境因子贡献率。结果表明: (1)不同尺度下红色木莲的MaxEnt模型都有良好的预测效果, 三江并流、云南省及全国尺度下的AUC值分别为0.936、0.887和0.930, OR值分别为0.18、0.15和0.20; (2)各尺度红色木莲的适生区格局呈现一致性分布趋势, 集中在独龙江、怒江和澜沧江3个流域; (3) 3个空间尺度下红色木莲的地理分布受不同环境因子影响, 存在着尺度依赖效应。由此可见, 红色木莲在不同空间尺度下的预测模型有着稳定的性能表现与良好的预测效果。此外, 我们建议在野外实地调查与野生生物资源保护中加强对普通物种的关注, 在预测物种地理分布的研究中将MaxEnt模型与热点分析结合使用。     

基于乡镇尺度的土地生态安全时空格局评价研究——以博尔塔拉蒙古自治州为例

近年来,国内外学者已做了大量区域土地生态安全评价的研究,但大多针对流域或县级以上行政单元,乡镇尺度的土地生态安全评价研究甚少。因此,选择地处我国西北干旱生态脆弱区的博尔塔拉蒙古自治州为研究区,以"3S"技术和数学统计方法为支撑,结合研究区自然地理特征和社会经济状况,构建博尔塔拉蒙古自治州乡镇级压力-状态-响应(Pressure-StateResponses,P-S-R)土地生态安全评价模型,并对其土地生态安全空间格局特征及成因进行诊断性分析。结果表明:(1)2014年博州土地生态安全较2011年有所恶化,Ⅲ级向Ⅳ级转化的面积最大,高达2555.33 km~2,主要在温泉县境内,其次是Ⅴ级区域向Ⅳ级转化1356.53 km~2,主要发生在精河县的茫丁乡和托托乡;(2)博州大部分乡镇的土地生态安全状况处于Ⅲ级水平,区域生态结构不稳定,亟待调整;(3)博州土地生态安全状况具有明显地域性分布的特征,低值区多集中于博州东部荒漠地区,高值区多集中在博州中部绿洲区域和湖区。研究结果可为乡镇级土地生态安全评价提供参考,为区域生态保护协调推进与乡镇可持续发展提供理论指导。     

基于元胞自动机的城市空间动态模拟

城市空间动态的模拟与预测可以为城市可持续发展规划与管理提供重要的参考依据。SLEUTH元胞自动机模型在城市空间模拟中较强的适用性和可移植性,该模型通过对历史数据的蒙特卡洛迭代自动寻找城市增长误差最小的参数组合,解决了传统元胞自动机模型中转换规则不易确定的问题。以武汉市为研究案例,运用SLEUTH模型进行了城市空间动态模拟与情景预测。2007年至2011年的城市空间模拟结果显示,模拟结果与实际历史数据可以获得良好的空间匹配度,Lee-Sallee形状指数均在0.6以上,显示SLEUTH元胞自动机模型经过本地化校正后具有较强的适用性和满意的模拟精度。进而,设置了现状趋势、基本保护、严格保护等3种情景对武汉2025年城市空间动态进行了预测,结果显示,各情景模式下城市居住用地均明显增长,农业用地、林地、水域等均有所减少;现状趋势情景和基本保护情景下农田、林地、水域减少的幅度较大,会加剧区域的生境破碎、耕地功能下降、水资源匮乏、湖滨湿地萎缩等生态问题,说明这两种情景不能有效满足城市生态系统健康和可持续发展的需要。严格保护情景下,城市居住用地扩张的程度得到了明显的控制,水域和林地得到了有效的保护,对于重要的自然生态系统组分保护及其服务能力维持可以起到显著作用。     

艾比湖区域景观格局空间特征与地表水质的关联分析

为进一步明确区域土地利用/覆被—景观格局对河流水质影响的空间尺度。选择新疆艾比湖区域为研究对象,以25个水质采样点为中心,建立5种尺度的河流缓冲区并提取不同尺度下的土地利用/覆被-景观格局数据。首先,通过主成分分析获得水环境的主要水质变量。其次,利用冗余分析(RDA)方法探讨研究区不同宽度缓冲区土地利用/覆被—景观格局对河流水质的影响,获得水质管理的有效缓冲区。最后,引入突变点分析方法进一步寻找导致水质变量沿景观梯度突变的特定位置。结果表明:(1)土地利用/覆被—景观格局在不同宽度缓冲区内对河流水质的影响不同。4 km缓冲区土地利用/覆被—景观格局对区域水质有较强的分异解释能力,因此4 km缓冲区的景观格局合理配置对河流水质管理尤为重要。(2)通过偏RDA分析发现4 km缓冲区中,影响区域水质的主要环境变量为景观水平斑块密度、类型水平耕地斑块密度和森林聚集度。(3)在偏RDA分析的基础上,对4 km缓冲区内的景观指数进行突变点分析研究,发现区域景观水平斑块密度为90—105 m/hm~2,类型水平耕地的斑块密度ED值在90—110 m/hm~2、林草地的AI值在70%—90%,是艾比湖区域水质保护的最佳突变值,该值为艾比湖区域水质保护的阈值。本研究从多个角度对新疆艾比区域的土地利用/覆被—景观格局对区域水质的影响进行定量分析,揭示该地区景观生态变化的规律,为区域景观格局优化和土地合理规划提供理论依据,并对改善"丝绸之路经济带"生态环境、实现资源可持续利用具有重要的现实意义和理论价值。     

E83V对扩展青霉脂肪酶最适作用温度的影响

利用重叠延伸PCR法对扩展青霉碱性脂肪酶(PEL)基因作了体外定点突变,获得了最适作用温度有所提高的突变体。含突变基因的重组质粒pPIC3．5K-lip-E83V在Pichia pastoris GS115中表达。对突变体表达产物PEL-E83V-GS与野生型表达产物PEL-GS作了比较：前者最适作用温度为45℃,比野生型提高了5℃;其热稳定性基本不变;突变体在37℃下的表达量为188U／mL,约为野生型的80％。最适作用温度的提高可能是由于83位亲水性的Glu用疏水性的Val取代,增加了脂肪酶表面的疏水作用,使其在高温下更适于与底物的结合。     

土壤-植物-大气连续体水热、CO2通量估算模型研究进展

土壤-植物-大气连续体(SPAC)水热、CO2通量的准确估算对理解陆地和大气的物质和能量交换过程有着重要意义.重点阐述了基于过程的土壤-植物-大气连续体水热、CO2通量模型,综述了统计模型、综合模型及基于遥感的模型的发展过程.其中水热通量统计模型包括基于温度和湿度以及基于温度和辐射的方法;CO2通量统计模型包括基于气候因子或蒸散因子以及基于光能利用率的方法.水热通量过程模型包括大叶、双源、多源和多层的水热传输物理模型;CO2通量过程模型包括叶片尺度及由大叶、双叶和多层方法扩展到冠层尺度的生理生态模型以及光合-蒸腾耦合模型.综合模型包括生物物理模型、生物化学模型和生物地理模型.统计模型形式简单,资料易得,对大范围的水热通量模拟具有指导意义;过程模型准确的揭示了水热和CO2通量传输的物理和生理过程,是大尺度综合模型的基础.未来生态系统水热、CO2通量估算模型将集成各种技术手段进行多尺度网络观测和大尺度机理模拟.     

黑河流域叶面积指数（LAI）空间尺度转换

为有机地整合利用不同分辨率遥感数据获取的陆面过程以及其他相关的环境变量,尺度问题越来越受到人们的重视.选取黑河张掖绿洲区为实验研究区,利用ETM 影像反演的LAI通过升尺度转换到900m分辨率,对LAI尺度转换过程中引起的误差进行了定量分析,尝试提出一种新的基于NDVI像元分解的更有效的升尺度转换方法.研究发现非线性的升尺度算法引起的误差不超过 10.5%,且误差大小与地表异质性程度正相关,而地表异质性是导致LAI尺度转化误差的主要原因,严重时可能造成 45%的偏差,但纯像元LAI的计算不受尺度影响.提出的基于NDVI像元分解的LAI升尺度转换算法,分两步考虑了地表异质性问题,很好的实现了研究区30m空间精度 LAI向900m的尺度转换,该方法应用于干旱、半干旱的中国西北黑河流域NASA 发布的MODIS LAI产品校正,取得了良好效果.