黑河流域植被垂直分布对气候变化的响应

黑河流域作为我国典型的生态系统过渡带,深入分析该区域内植被垂直分布变化对气候变化的响应,对于开展区域尺度植被分布对气候变化的响应研究极具代表性。近30年来,黑河流域的植被分布随着平均生物温度和降水分布变化,在空间分布上,尤其是垂直分布上发生了系列变化。基于黑河流域植被类型的410个野外调研采样数据、1980s年代的植被数据、遥感影像、气候观测数据、DEM等多源数据,分别构建了黑河流域气候要素和植被类型垂直分布变化的空间分析模型,定量揭示了黑河流域绿洲农田荒漠带（≤1700 m）、荒漠草原植被带（1700-2100 m）、干性灌丛草原植被带（2100-2500 m）、山地森林草原植被带（2500-3300 m）、高山灌丛草甸植被带（3300-3800 m）和高山寒漠草甸植被带（≥3800 m）6个植被垂直带的植被变化及其对气候变化的响应差异。研究结果表明：在1980s-2010s期间,整个黑河流域植被空间分布的动态变化率为25.75%,发生变化的总面积为203.12万hm²;绿洲农田荒漠植被带的变化面积最大（72.24万hm²）,山地森林草原植被带的植被动态变化率最高（56.93%）;6个垂直带内的年平均生物温度和平均降水整体上均呈增加趋势,其中降水的增长率随海拔升高呈下降趋势,而平均生物温度的增长率则随海拔升高呈持续上升趋势;黑河流域中低海拔植被带内的植被动态变化与年平均生物温度和平均降水的相关性整体上高于其他植被带;荒漠草原植被带和干性灌丛草原植被带的植被动态变化对气候变化的敏感性高于其他植被带内植被变化对气候变化的敏感性。     

陆栖哺乳动物的地理隔离研究进展

地理隔离是驱动物种分布格局形成的主要因素之一。本文回顾和总结了近几十年来地理隔离影响陆栖哺乳动物空间分布的研究成果, 从自然因素和人为因素两方面就地理隔离对物种分布的影响研究进展进行了综述。自然因素包括山脉、水体、沙漠和其他极端环境、气候变化等, 这些要素通常是在陆栖哺乳动物的缓慢演化进程中发挥作用; 人为因素侧重于因人类活动参与导致的物种分布变化, 包括景观结构变化、交通设施建设等, 在短短几百年甚至几十年内, 可以使物种分布特征发生显著变化。地理隔离对陆栖哺乳动物分布的作用是普遍而相对的, 长期存在且处于动态变化中。多种地理隔离因素之间的尺度效应不同, 哺乳动物在适应地理隔离的过程中表现出了生物个体和种群的响应过程。最后, 建议今后重点开展以下几方面的研究: (1)基于历史动物地理学与生态动物地理学, 深入研究地理隔离与动物地理边界形成的原因; (2)微观尺度下, 借助分子生物学和各种组学技术探讨地理隔离对物种遗传和适应机制的影响; (3)借鉴其他动物类群的研究经验, 加强对我国陆生哺乳动物的跟踪监测; (4)以数据驱动为导向, 将动物地理学与数据科学相结合, 以更好地分析动物分布的变迁史。     

基于MAXENT和ZONATION的加拿大一枝黄花入侵重点监控区确定

外来入侵植物对本地生态系统及其生物多样性构成严重的威胁,要有效地控制外来植物入侵,首先应该明确植物入侵的高度风险区.以加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)为对象,以其广泛发生的安徽、江苏、浙江和上海华东3省1市为研究区域,综合考虑了土地利用变化、人类活动干扰、土壤性质、气候和地形等影响因子,采用MAXENT模型预测其潜在分布及其对主要影响因子的响应,并结合空间优化软件ZONATION识别出需要重点布控的入侵风险区。结果表明:1)影响加拿大一枝黄花分布的主要环境因子及其百分比贡献率分别为:距主要道路距离(29.4%)、土地利用变化(16.9%)、降水的季节性变异(15.9%)、人口密度(9.5%)与最干季均温(6.2%)。2)从影响因子的响应曲线分析得出,加拿大一枝黄花的发生概率随着距主要道路距离的增大而迅速减小;在耕地转化成的城乡居民点及工矿用地、水域转化成的草地、城乡居民点及工矿用地转化成的林地、草地与城乡居民点及工矿用地相互转换频繁的区域和城乡居民点及工矿用地保持不变的区域,其发生概率明显较高;其发生概率随着降水季节性变异的增大而快速减小至0.4,之后缓慢减小;随着人口密度的增大,其发生概率起初急剧升高,人口密度超过4千人/km~2后又缓慢地小幅下降;随着最干季均温的增大,其发生概率逐渐减小,在2.4℃附近达最小,之后逐渐增大。3)加拿大一枝黄花的入侵风险区面积为130433 km~2。其中,一级风险区主要分布在太湖流域、沿杭州湾地区、浙江沿海以及内陆地势较低的耕地及居民点区域;二级风险区主要分布在一级风险区的外缘,尤其是江苏南部的长江沿岸地区。三级风险区则广泛分布在江苏的南部和东部,安徽的中东部,浙江的北部和东部。     

南京城市化食物生产消费系统氮素流动变化

城市化的发展对食物生产消费过程中氮素的流动产生了一定的影响。以1995—2012年南京市食物生产消费变化为基础,分析了食物生产消费过程中氮素的流动变化及其引起的环境负荷。结果表明,农村和城镇人均食物氮消费量分别由1995年的5.09 kg人~(-1)a~(-1)和3.04 kg人~(-1)a~(-1)下降至2012年的4.11 kg人~(-1)a~(-1)和2.65 kg人~(-1)a~(-1);与1995年相比,南京市食物消费代价降低了39.29%;农田系统和畜禽养殖系统氮素综合利用率由1995年的18.71%增加至2012年的24.34%,整体低于全国水平,大量的氮素进入环境;1995年食物链引起氮素的环境负荷为100.49 Gg N/a,到2012年下降至69.90 Gg N/a,下降了30.44%。南京城市化的发展增加了食物进口,会使食物生产地的氮环境负荷大幅度增加。     

碳税和硫税治理下中国未来的碳排放趋势

基于气候治理背景,计算模拟了征收碳税和硫税后的经济影响和减排效果。结果发现,基准情景下,中国经济将保持不断增长的趋势,到2100年,GDP总量将达到69.95万亿美元,碳排放呈现环境库兹涅茨曲线特征,高峰值出现在2034年,碳排放高峰为3832Mt C。在收税治理策略下,无论单独征收硫税还是单独征收碳税,我国的GDP均会受到影响,碳排放都会减少。同时征收碳税和硫税,碳排放显著降低,碳排放高峰出现在2031年,峰值估计为3111Mt C,较基准情景下碳排放高峰降低了721Mt C,高峰值出现的年份也提前了3a,完全满足2030年左右实现碳高峰的承诺。     

盐地碱蓬、柽柳和芦苇生长的水盐阈值对类圆形植被斑块形成机制的解释

山东省黄河三角洲离海向陆25 km左右的区域内分布着不同类型的类圆形植被斑块,其演替速度快、生物多样性高,是研究黄河三角洲水盐交互作用和植被演替的理想对象,揭示其形成过程和机制对于黄河三角洲盐碱滩地植被恢复有着重要的实践意义。基于类圆形植被斑块的盐地碱蓬(Suaeda salsa)、柽柳(Tamarix chinensis)、芦苇(Phragmites australis)生长发育的水盐阈值和生活习性,以及黄河三角洲缓平低地盐生植物群落的分布规律,对类圆形植被斑块形成过程和机制进行了解析。结果表明：缓平低地的积水地形导致的局部水盐再分配是类圆形植被斑块形成的基础。盐地碱蓬分布在类圆形植被斑块的最外缘,为局部高盐分(1.0%～2.1%)、湿润地带;向斑块中心,分布着矮小的芦苇,为局部中高盐分(0.12%～0.79%)、低水深地带;再向斑块中心,柽柳散落分布在积水线附近,为局部低水深、中等盐分(0.16%～0.70%)地带;斑块中心区分布着芦苇和白茅,为局部高水深、低盐分(0.1%～0.32%)区域。春季和冬季,灰白色的高含盐量盐斑出现在盐地碱蓬外侧,为局部高盐分(1.6%～3.4%)、干...     

遥感反演植被理化参数的光谱和空间尺度效应

植被理化参数是生态系统中碳和养分等物质循环与能量交换的重要指标,利用遥感技术反演是获取区域及全球植被理化参数的重要手段,但光谱和空间尺度效应的存在,限制了源自不同遥感传感器植被理化参数产品的统一应用。阐述了遥感反演植被理化参数光谱尺度效应的概念及其产生原因,主要从光谱波段位置和波段宽度两方面对国内外相关研究进行了介绍和评述。同时,从遥感反演植被理化参数的空间尺度效应产生原因、空间异质性描述方法和空间尺度转换方法等方面对其国内外研究现状进行了归纳和评述。最后,总结了遥感反演植被理化参数光谱和空间尺度效应研究的不足之处和发展趋势,并指出光谱和空间耦合效应的研究将是一大趋势,而在生态学等领域形成的尺度效应研究的理论和方法也值得借鉴参考。     

欧亚大陆高山林线温度的差异性分析

尽管全球高山林线的形成在理论上具有相似的温度条件,但是由于不同气候区林线生态环境的复杂性,林线位置的热量状况具有明显的差异。为了探索林线温度的差异性和复杂性,从公开发表的文献中收集了欧亚大陆410个林线数据,基于公用的World Clim气候数据集计算了与林线存在有关的7个热量指标。结果表明:(1)欧亚大陆高山林线生长季温度变化较小,具有相对的稳定性;(2)不同气候区影响林线高度的主导气候因子变化较大,热带湿润气候区为年生物温度4.63℃、温暖指数21.72℃·月、年均温3.56℃,但在亚热带地中海气候区分别为年生物温度5.25℃、温暖指数29.37℃·月、年均温4.46℃;(3)通常认为的林线指示温度—最热月温度10℃仅存在温带海洋性气候区、亚寒带海洋性气候区和高原温带地区,年生物温度3℃仅存在亚寒带气候区,温暖指数15℃·月仅存在亚寒带大陆性气候区。这揭示了欧亚大陆及不同气候区林线温度的稳定性和变化性,有助于人们全面的认识林线的生态环境特征,深入探索复杂环境条件下林线高度变化的生态机理。     

新亚欧大陆桥经济走廊土地覆被变化及驱动力分析

针对年际间的土地覆被变化的空间分异特性及驱动机理解析问题,采用Python和R语言构建了土地覆盖变化的时空动态概率模型和驱动力综合分析模型,实现了21世纪以来"新亚欧大陆桥经济走廊(NECBEC)"土地覆盖时空动态变化特征及驱动机理的定量分析。研究结果表明,在2001—2017年间,NECBEC的土地覆盖变化总体呈现出三增(草地、耕地和建设用地分别增加11457万hm~2、841万hm~2和396万hm~2)和三减(林地、水域和湿地、和未利用地分别减少7409万hm~2、4659万hm~2和626万hm~2)趋势。其中,未利用地和林地主要转换为草地,而草地则主要转为林地和耕地。建设用地年际增加幅度最大,其新增面积中耕地贡献达到50%。另外,自2013年"一带一路"倡议启动以来,NECBEC区域的各种土地覆盖类型之间的相互转换幅度呈现明显增加趋势,而NECBEC沿线国家之间的社会经济发展综合水平集聚性总体上呈减弱趋势,其中综合得分高高聚集区和低低聚集区分别集中在西欧和中亚北部。NECBEC区域的社会经济发展对耕地和建设用地的时空差异性尤为显著。土地覆盖类型在面积变化量和变化速率上,均具有明显的时空分异性。不同的经济发展综合水平对LUCC的类型演替、格局变化和驱动效应不同。     

国家重点生态功能区县域环境空气质量时空变化分析

评估国家重点生态功能区县域空气质量改善状况,对落实国家生态文明建设与重点生态功能区转移支付制度具有现实意义。以国家重点生态功能区转移支付县域空气质量为评价对象,基于2015年至2019年的空气质量监测站点日均值数据,对环境空气质量状况和变化进行了评价分析。研究结果表明：国家重点生态功能区转移支付县域空气质量总体表现较好且仍在稳步提升,转移支付政策对2015—2019年国家重点功能区空气质量的改善有着明显的推动作用。优良天数比例超过90%的县域占比由2015年的33.77%提高到2019年的69.52%,水源涵养区的优良天数占比由2015年的72.71%提高到2019年的92.09%,空气质量改善效果最为显著。2015—2019年间,细颗粒物(PM_2.5)污染占比明显下降,臭氧(O₃)污染占比大幅上升,主要超标污染物由颗粒物逐渐转为颗粒物和臭氧。当前防风固沙区的主要超标污染物为可吸入颗粒物(PM₁₀)和细颗粒物,其他三类生态功能区为细颗粒物和臭氧。重点生态功能区的空气质量存在着显著的空间差异,空气污染表现出显著的空间聚集特...