流域风化层雨洪调蓄生态机理

风化层是陆地表面经各种风化作用而形成的疏松堆积层,是雨洪调蓄的天然场所,对流域水资源管理有着重要意义。从复杂开放系统论的观点出发,结合近年来国内外对风化层雨洪调蓄特征的研究,分析了风化层在流域雨洪调蓄中的生态机理。主要研究了风化层的概念、风化层雨洪调蓄的组成与时空结构;解释了风化层集水、蓄水、净水、养水、供水功能等方面的雨洪调蓄功能;分析了风化层与地形地貌、生境、地质、土壤、大气、能量以及人类活动等流域环境要素的生态关系。研究表明:(1)流域风化层具有重要的雨洪调蓄特征,是由其特有的物质组成与时空结构特征决定的,正常发挥风化层的雨洪调蓄功能,流域中的水为健康的"活水",不同流域风化层的物质组成和结构的时空变化极大,其雨洪调蓄功能的发挥机制也极其复杂,采用常规定量研究方法几乎不可能掌握其机理,应采用复杂开放系统理论和方法开展研究;(2)风化层是流域系统的一个子系统,与其它流域环境要素之间是相互联系和相互作用的,过去我们通常采用的"排水范式"解决局部问题以期改善整个流域系统问题的治理思路是行不通的,已不适应今后的风化层雨洪调蓄生态学研究,还极可能衍生新的系统问题;(3)将流域视为一个复杂开放系统,国外流域生态学家提出了生态结构(Ecostructures)的概念,强调流域系统自身生态能力的发挥,将土壤-植被-大气连续体(SVA)研究扩展到风化层-生境-能量连续体(RHE)的生态耦合研究。因此建议,采取"边学边做"(Learning by Doing)的流域适应性管理,应当是今后流域风化层雨洪调蓄管理的重要方向。     

污水与镉复合胁迫对玉米幼苗代谢物的影响

运用GC-MS技术结合AMDIS软件对代谢物种类、含量及其代谢途径进行分析,研究污水与镉复合胁迫对玉米幼苗代谢物的影响.共鉴定出50种代谢物.在镉单一胁迫下,玉米幼苗苹果酸含量降低,柠檬酸含量升高,植株体内三羧酸循环稳定;在污水与镉复合胁迫下,柠檬酸和苹果酸含量均显著增加,复合胁迫阻碍了三羧酸循环的正常进行.镉单一胁迫和污水与镉复合胁迫均导致葡萄糖含量显著下降,与抗逆相关的物质腐胺、脯氨酸、肌醇和γ-氨基丁酸含量均显著升高,表明光合作用受到抑制,但以复合胁迫的变化更为明显.表明污水与镉复合胁迫对玉米幼苗代谢物影响的作用机制主要是通过阻碍三羧酸循环和抑制光合作用进行.     

Effects of Cd on carboxylesterase and glutathione S-transferase activity in Oxya chinensis

为深入探讨重金属镉(cadmium,Cd)的毒性效应,采用不同浓度氯化镉溶液对中华稻蝗Oxya chinensis Thunberg 4龄若虫进行急性染毒,对处理后24、48、72和96h虫体内羧酸酯酶(CarE)和谷胱甘肽S-转移酶(GST)活性进行测定.结果表明,随着处理时间的延长,对照组和处理组CarE和GST活性均表现为先升后降的趋势.与对照组相比,以α-NA为底物时高浓度处理组(80mg·L-1)CarE活性在处理后48h被激活;以β-NA为底物时中浓度处理组(40mg·L-1)CarE活性在72h达到最高;以CDNB为底物时,低浓度处理组(20mg·L-1)GST活性在24h被激活达到最大值,之后降低.结果显示,中华稻蝗4龄若虫在Cd胁迫下,体内CarE和GST活性发生了变化,以此来抵御机体所受到的重金属毒害.     

场景可视化在乡村景观评价中的应用

通过场景可视化技术,处理生成在同一背景下不同景观空间特征梯度和不同农业生产模式景观的图片,并通过参与式评估技术,获取北京郊区209位受访者的偏好意愿,以此评价不同利益相关者对乡村景观发展趋势的偏好。结果表明:从总体上看,参与者对多样性较强的景观并不感兴趣;多数参与者偏好破碎度较弱的景观;对于景观聚集度的认知差异则在各个利益群体中都不甚明显;参与者通过场景图片更加偏好菜园景观,而通过语言则更倾向于选择果园景观。研究表明,场景可视化技术是一种将不同利益相关者主观判断融入景观评价中的有效研究手段。     

芦芽山荷叶坪亚高山草甸生物多样性

以芦芽山荷叶坪亚高山草甸为研究对象,共设置150个5 m×5 m草本样方,进行群落生物学调查,对研究区36种草本植物重要值、α多样性指数、谱系多样性指数及其相关性进行研究.结果表明: 荷叶坪亚高山草甸物种多样性总体分布较均匀,边缘地区物种更丰富,呈现“边缘效应”;4个样地的群落谱系结构呈聚集模式,12个样地的群落谱系结构呈分散模式;谱系多样性指数(PD)与Petrick指数、Simpson指数和Shannon指数呈正相关,净亲缘关系指数(NRI)和最近种间亲缘关系指数(NTI)与α物种多样性指数无明显相关性.     

政策与农耕:石咀头村40年景观变迁

在现代化导向的农业政策驱动下,中国传统乡村景观格局正在发生着深刻的变化.本研究采用地理学与人类学相结合的地理空间方法,通过参与式地理信息系统(PGIS)工具对晋西北一个典型农耕村庄40年来农耕景观变迁进行制图、调查与评价,寻找相应时期农业政策对农耕景观变迁的影响,分析农业政策的利与弊.结果表明:中国传统多样化种植正逐渐被工业化单一种植的农耕景观格局所代替,这些农耕变迁背后的驱动力在于一系列农业政策是以中国农耕体系的工业现代化为指针的,这些政策的目标是要引领传统农耕体系向"现代化"农业快速转变,但其结果却导致了传统农耕体系的衰落.所研究村庄的传统农耕体系在40年间迅速消失,而正是这一体系维持了当地千百年的食品安全与土地健康.本文建议,未来农业政策的制定者应在短期的农业经济收益与长期的农业可持续性之间寻求一种更合理的平衡,这也是全球变化背景下农业生态可持续发展的原则所要求的.     

晋中盆地人类聚居地植物多样性分异规律

在城市化的发展过程中,生物多样性受到的影响日趋严重,因此开展这一方面的研究显得非常重要。以晋中盆地为研究对象,用随机抽样法选取86个村庄驻地、48个乡镇驻地及9个县市驻地,然后在各个驻地建成区内分别设置调查样方,运用Gleason丰富度指数、Whittaker Beta多样性指数、Jaccard相似性指数和t-检验对建成区内野生植物、栽培植物及总植物物种进行分析,同时探索总结植物多样性分异规律。结果表明:沿村庄-乡镇-县市梯度,野生植物平均丰富度降低,栽培植物平均丰富度增加,总植物物种平均丰富度先降低后增加;野生植物、栽培植物和总植物物种的β多样性指数均降低;植物相似度方面,村庄与乡镇的相似性最高,乡镇与县市次之,村庄与县市的相似性最低。同时,调查过程中发现,沿"村庄-乡镇-县市"梯度,城市化水平的差异与人为干扰强度的不同是引起盆地内植物多样性变化的重要原因。     

基于线粒体CO Ⅰ基因的闪蛱蝶亚科系统发育关系研究

测定了重要林业害虫闪蛱蝶亚科Apaturinae 11属17种蝶类的线粒体细胞色素氧化酶Ⅰ的部分序列,并结合由GenBank下载的该亚科4种蝶类的相应序列进行分析,探讨了闪蛱蝶亚科各属间的系统发育关系。以玉杵带蛱蝶Athymajina,白斑眼蝶Penthema adelma,忘忧尾蛱蝶Polyura nepenthes和白带螯蛱蝶Charaxes bernardus作为外群,采用PAUP4.0b4a软件构建了闪蛱蝶亚科的MP和NJ分子系统树。虽然COI基因数据中第3位点的转换替换已达饱和,但由于这些位点含有大量系统发育信息,因而在数据统计分析时并没有将这些位点删除。同时通过对各分枝稳定性的比较,研究在简约分析中不同转换/颠换加权方式对假定所有特征具有相同权重的影响。分子系统树显示:NJ和不同转换/颠换加权方式下构建的MP系统树中闪蛱蝶亚科均有4个主要的聚类簇,该亚科系统树中存在许多置信度高且稳定的分枝,同时也存在一些因分枝置信度低且不稳定而使其分类地位不能确定的类群。在所构建的系统树中,由分子数据得到的蛱蝶亚科系统发育关系与传统分类学的基本一致,其中迷蛱蝶属Mimathyma为单系群;累积蛱蝶Lelecella limenitoides为明窗蛱蝶Dilipa fenestra的姐妹群且支持二者关系的置信度很高;支持将白斑迷蛱蝶Mimathyma schrenckii,迷蛱蝶M.chevana,夜迷蛱蝶M.nycteis,栗铠蛱蝶Chitoria subcaerulea,黄带铠蛱蝶C.fasciola,铂铠蛱蝶C.pallas,and银白蛱蝶Helcyra subalba等物种由闪蛱蝶属中移出的修订。     

晋北地区土地利用覆被格局的演变与模拟

区域土地利用覆被变化及未来发展情景对区域土地管理和可持续发展具有重要意义。以地处农牧交错带、土地利用覆被变化剧烈的晋北地区为研究区,获取其2010、2015年的土地利用覆被(Land use/land cover,LULC)数据,选取高程、人口、经济、气温、降水等9种影响因素作为驱动因子,采用CLUE-S模型拟合研究区2015年的土地覆被格局并判断拟合精度,在此基础上,分别设置了3种社会经济发展情景,模拟这些情景下研究区2020年的土地利用覆被格局演变。结果表明:1)晋北地区土地利用覆被以耕地、林地和草地为主,各类型土地主要呈西北斜向的条带状分布;2)Logistic回归模型可以很好地提取LULC与驱动因子之间的关系,反映不同的驱动因素对不同的土地利用类型分布格局的影响效果及程度;3)CLUE-S模型在晋北地区土地利用覆被格局的拟合上有较好的精度,模拟Kappa系数值达0.89,表明该模型能够很好地模拟晋北地区的土地利用覆被;4)情景模拟结果表明,研究区生态保护情景(c)下的土地利用覆被格局明显优于维持现状情景(a)和经济优先情景(b),建议在未来土地开发利用过程中,应当减缓工矿用地增加速度,严格控制建设用地规模,优化土地利用格局。     

山西省阳泉矿区农户可持续生计研究

矿产资源的开发,在支撑社会经济发展的同时,造成了区域资源和生态环境的改变,极大影响农户的生计方式和生活环境。基于高分辨率遥感影像分析了山西省阳泉矿区典型村庄煤矿开采前后的土地利用变化,基于可持续生计框架（Sustainable Livelihoods Framework,SLF）和参与式农村评估法（Participatory Rural Appraisal,PRA）,研究了矿区农户的生计动态及不同类型失地农户的生计可持续能力。结果表明：1）煤矿开采改变了村庄土地利用格局。耕地大面积减少,由占区域面积69.72%降为29.42%;工矿用地大幅度增加,由占区域面积7.51%增为25.01%;农村建设用地、林地、草地和水域均有不同程度的增加。2）农户的资本组合及生计方式随着煤矿开采呈现相应的动态变化,农户逐渐呈现兼业特性;不同类型失地农户的生计资本存在显著性差异。3）生计资本结构的不同造成农户生计可持续发展能力不平等,生计资本累计值越大,农户的生计可持续性越强。矿区农户生计的研究为促进农户生计资本合理配置、缓解矿区企业与农户利益冲突提供了科学依据。