三峡水库运行期间原生动物群落的时空异质性

于2010年10月—2011年6月三峡水库正常运行周期内对库区干流原生动物进行调查,研究其空间分布及水库周期排蓄期间的变化。共检测到原生动物99种,蓄水后纤毛虫有增多的趋势。水库运行的不同阶段优势种不同,大致演变为:砂壳纤毛虫(蓄水期)—非砂壳类纤毛虫(高位运行期间)—有壳肉足虫(低位运行期间)。不同水域优势种也存在差异,从上游到下游特征指示种变化为:有壳肉足虫(变动回水区)—纤毛虫(湖泊区)。结果表明,三峡水库原生动物的分布具有明显的时空异质性(P0.05),影响原生动物时空分布的主要因素有透明度、温度、电导率和叶绿素a。原生动物平均密度为952.19个/L,平均生物量为8.14μg/L。蓄水期上游现存量高于下游,低位运行期间则低于下游。原生动物Marglef和Shannonn-Weiver多样性指数平均值分别为3.78和2.18,1月份最低,6月份最高。蓄水175 m后上游变动回水区原生动物具有较高的丰度。水库冬蓄夏排的运行模式模糊了河流本身的季节变化,使原生动物的种类和现存量更多的受水库水动力学的影响,使水体理化因子和水文特征呈现明显的时空差异,最终形成原生动物种群的时空异质性分布。     

1998-2013年新疆艾比湖湖面时空动态变化及其驱动机制

采用1998年9月,2002年9月,2007年9月,2011年9月以及2013年9月多期Landsat数据,利用归一化水体指数模型(NDWI)和修正归一化水体指数模型(MNDWI)提取新疆艾比湖水域面积,研究近年来艾比湖湖面的动态变化。以最大似然分类结果作为标准,验证了用NDWI和MNDWI模型提取面积的精度,得出NDWI模型所提取的湖泊面积更符合实际情况,湖泊总面积从1998年的519.26km²减少到2013年的422.73km²,缩小了18.59%,表明目前艾比湖正在退化,从而促使生态环境受到影响。对5期影像中的艾比湖湖面进行了边界的提取和叠加,利用湖泊面积动态模型研究艾比湖湖面积的动态变化,在此基础上分析了影响艾比湖湖面积变化的驱动机制,近年来随着温度的逐渐升高,降水量呈下降的趋势,加上大量的蒸发作用、径流量变化及沙尘日数等综合作用的结果,导致了艾比湖面积的缩小。多年来艾比湖流域内随着人口数量的增加、耕地面积的不断扩张、牲畜的大量增长,导致需水量逐渐增大,因此也是导致湖面面积减少的主要原因之一。开展艾比湖湖面时空动态变化及其驱动机制研究,对于干旱区湖泊来说具有重要的理论和实际意义。     

鄱阳湖溶解态重金属空间分布格局及风险评估

采用ICP-MS定量研究了鄱阳湖溶解态重金属As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn空间分布特征,并对其引起的健康风险进行了评价。结果表明,鄱阳湖溶解态As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的水平均符合国家Ⅰ、Ⅱ类饮用水质标准;鄱阳湖溶解态重金属的空间分布格局为As和Cr在整体上呈现北部大于南部,Cu为北部和南部高,中部低,Pb和Zn均呈现南部大于北部,而Cd的空间分布规律不明显。风险评估结果显示,鄱阳湖As、Cd、Cu、Pb和Zn的风险水平小于国际辐射防护委员会(International Commission on Radiation Protection;ICRP)的推荐值(5×10~(-5)a~(-1)),但是Cr的风险水平(4.74×10~(-5)a~(-1))接近了ICRP推荐值,且由As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn引起的健康总风险达到了5.88×10~(-5)a~(-1),超过了ICRP推荐值。鄱阳湖由Cr和As引起的健康风险之和占总风险比例达到99.72%,是主要的健康污染物,需引起风险决策部门的重视。     

辽东山区次生林木本植物空间分布

森林木本植物的空间格局有助于揭示群落结构的形成机制与潜在的生态学过程,且对林分经营具有一定指导意义。在0—50 m尺度范围内综合分析了辽东山区4 hm2温带次生林样地多度10的树种空间格局。研究发现:(1)在完全随机零模型下,大部分树种呈现聚集格局,聚集格局树种的比例随尺度增加而降低;在32 m的较大尺度下,随尺度增加,随机和规则格局成为树种分布的主要形式;(2)在异质性泊松过程零模型下,55.9%的树种呈现随机格局,其余大部分树种在10 m的尺度下呈现聚集格局,且随尺度增加,规则格局成为主要形式;(3)在完全随机零模型下,树种属性(林层、径级和多度)显著地影响种群聚集度,而在异质性泊松过程零模型下,树种属性对种群聚集度不存在显著影响。综上,生境异质性、扩散限制和树种属性部分解释了辽东山区次生林木本植物空间分布格局,相对而言,生境异质性的效应更为突出。研究结果有助于揭示次生林群落生物多样性的维持机制。     

我国草地螟轻发年份时空特征及其气候背景

揭示我国草地螟在长时间序列上的年度间变化规律,探明轻发年份特点和研究意义,阐释气候变化背景对草地螟发生的影响方式。分析了1949—2012年我国草地螟发生面积的时间序列和轻重年份差异,利用2006—2012年北方主发区每年各代次各虫态发生期出现时间、有效持续时间和发生县点数等数据分析了轻发年份的时空分布特征。在1951—2012年可追溯的时间序列上,研究了北方草地螟主发区(169个具有连续气象资料的发生站点)年平均气温、1月月平均气温、6—8月累计降雨量等气候背景变化趋势与草地螟年度发生动态的相关性。结果表明:(1)在62年的长时间序列上,我国草地螟轻发年份频次多于重发年份;(2)轻发年份的总体特征是发生期迟、发生盛期短、发生区域少;(3)大尺度气象条件变化是引起草地螟年度发生动态波动的重要因素,与1951—2012年年度发生面积进行相关分析发现,年平均气温和1月份月平均气温与草地螟发生面积呈显著正相关关系,6—8月累计降雨量与发生面积呈显著负相关关系。分析指出,轻发年份是草地螟种群长期消长动态中不可忽视的环节,对轻发年份的研究是揭示其年度发生变化规律的重要途径;在长时间序列的分析方法上,可采用年度发生(幼虫)面积作为判断轻重年份发生程度的主要量化指标;利用草地螟发生区多点大尺度气象数据,与年度发生面积进行相关性分析,可作为阐释气候背景影响草地螟长期发生趋势的方法之一。     

城市公园景观秋冬季动态热效应

在北京市3个公园中选择裸地、道路、林地、草地4种主要景观类型,通过2013年10月、11月、12月的实地监测数据,定量揭示不同景观类型地表温度、近地表空气温度和湿度的日间变化特征,并分析日间温湿度的均值、幅度大小、空气温湿度的匹配程度。4种景观类型日间地表和空气温度均呈单峰变化趋势,裸地、道路、林地、草地的地表温度最高值分别出现在14:00、12:00、14:00、12:00,空气温度最高值则都在14:00,相对湿度最大值出现在8:00,最小值在14:00。从日间均值来看,地表温度为裸地道路草地、林地,裸地的日均空气温度最高,4种景观的相对湿度差异不显著。从日间变化幅度来看,所有景观类型的地表温度均明显大于空气温度,尤其是裸地和道路的日间变化比林地和草地更加明显。通过定量分析4种景观类型的日间热环境动态变化,可以为城市热环境改善、景观设计和生态规划提供科学依据。     

两湖泊轮虫群落结构的时空动态对水体氮磷含量及“下行效应”的响应

为探讨氮和磷、"上行效应"和"下行效应"在轮虫群落结构时空变动调控中的相对重要性,于2011年7月至2012年6月每月两次采集了芜湖市九莲塘和汀棠湖中的轮虫样品,利用相关分析法和典范对应分析法(CCA)分析了轮虫群落结构的时空变动与水体理化因子及其潜在捕食者密度间的关系。卡尔森营养状态指数表明,两湖均处在富营养化初期。除了总氮和硝态氮的年均浓度、晶囊轮虫(Asplanchna)和剑水蚤(Cyclopoidea)无节幼体的年均密度存在显著差异外(P0.05),两湖泊的其他水环境因子间并未表现出明显的差异(P0.05)。实验室鉴定发现九莲塘中共有轮虫48种,隶属于15科21属;汀棠湖中共有轮虫55种,隶属于15科24属。两湖泊中,疣毛轮虫(Synchaeta)、臂尾轮虫(Brachionus)和异尾轮虫(Trichocerca)均是主要轮虫类群,而密度优势种分别有7种和4种。相关分析结果显示,P含量与九莲塘轮虫群落的均匀度和物种多样性指数间均呈现显著的负相关(P0.05),而N含量却与汀棠湖轮虫群落的物种多样性指数呈现显著的正相关(P0.05);两湖泊中的轮虫物种多样性指数均与水体中的TN∶TP(质量比)间呈现显著的正相关(P0.05)。CCA分析结果显示,九莲塘中桡足类和其无节幼体密度显著高于其他采样批次时的轮虫群落聚成Ⅰ类,汀棠湖中晶囊轮虫密度显著高于其他批次时的轮虫群落聚成Ⅱ类,而其他的轮虫潜在捕食者密度很低或未出现时的轮虫群落聚成Ⅲ类。研究结果表明,湖泊中的TN∶TP(质量比)可能是反映N和P含量对轮虫群落物种多样性影响程度的较为合适的指标。当水体中的轮虫潜在捕食者密度较高时,两湖泊轮虫群落结构的变动均主要取决于"下行效应";而当轮虫潜在捕食者密度很低时,"上行效应"可能是调控两湖泊轮虫群落结构变动的主要因素。     

菹草茎叶微界面O2时空动态

采用高分辨率光纤氧微电极测定了富营养化水体中沉水植物菹草(Potamogeton crispus)茎叶微界面(0—2.0 mm)氧(O_2)。菹草叶微界面O_2浓度梯度具明显的时空变化。时间上,菹草叶微界面O_2浓度具有明显的生长阶段变化和昼夜变化。幼苗期和快速生长期微界面O_2浓度增加幅度较小,稳定期叶表O_2浓度梯度增加幅度最大,衰亡期叶微界面O_2浓度受附着物影响具明显的空间梯度。菹草叶微界面O_2表现为昼高夜低的单峰变化模式,主要受光照和温度的影响。空间上,越接近茎叶表面,O_2浓度越高。顶部幼叶微界面O_2浓度梯度增加较平缓,中部成熟叶微界面O_2浓度梯度变化最陡,波动幅度最大,中部茎和基部衰老叶微界面O_2浓度梯度由于受密集附着物的影响,在附着物表面达到最大值,进入附着层后略有下降。结果表明,菹草茎叶微界面O_2时空变化主要受附着物和植物光合放氧能力的影响。光纤微电极是一种分析植物叶微界面氧时空分布的理想工具,对深入研究植物微界面在富营养化水体中养分的迁移转化具有重要意义,可为水生植物生理生态研究提供有力工具。     

北京城市景观格局时空变化及驱动力

2004—2020年城市总体规划以来,北京经历了快速的城市化发展期,城市景观格局发生了很大变化。采用TM遥感影像为信息源,通过RS解译建立了2003、2007和2011年北京市土地利用覆盖空间数据,利用Fragstats对景观格局特征指数进行了计算和分析,分别从全市域和六环内城市化典型地区两个尺度研究了北京市城市景观格局时空变化特征,结合社会经济、城市总体规划和城市发展政策因素,分析了北京城市景观格局变化的驱动力因素。研究结果表明,过去近10年,市域景观特征发生了深刻变化,建设用地保持较快的增长速度,其比例由15.0%上升至18.0%,相反耕地面积比例由21.3%下降至18.8%。林地一直是市域的优势景观类型,比例维持在51%以上。而六环内城市化典型地区的景观变化更加明显,建设用地比例增加近10%,是六环地区的优势景观类型,耕地比例相应减少10%。建设用地的增长主要以耕地占用为主。景观格局指数的分析表明,大尺度和小尺度的景观格局变化表现出不同的特征,市域大尺度建设用地斑块破碎化程度高,景观蔓延度、聚合度下降,景观多样性增加;而小尺度六环内的建设用地斑块破碎化趋势降低,景观蔓延度和聚合度上升,但景观多样性下降迅速。大小两个尺度的景观空间形态均表现出复杂性增加的趋势。通过景观格局变化的驱动因素分析,人口规模的增加、产业结构调整、城市总体规划的实施以及城市发展政策的变化是导致景观格局变化的主要因素。     

贵州高原红枫湖水库浮游植物功能分组及其时空分布特征

为了解贵州高原水源红枫湖水库的浮游植物功能类群及其时空分布特征,于2012年至2013年枯水期(11月)、平水期(4月)、丰水期(7月)对红枫湖浮游植物与水体进行分层采样分析。研究结果表明,水库浮游植物可分为25个功能群,其中S1、F、J、B、D、S2、Y、LM是红枫湖主要代表性功能群,而W1、A、W2、K、X3出现频率较低,主要功能群生境特征都适应于中富营养水体,S1适应于透明度较低、混合程度较高的中富营养水体,F适应于深层混合的中至富营养湖泊,J适应于混合的高富营养浅水水体,B对分层敏感适应于中营养水体;各采样点主要浮游植物功能群季节变化大体相同,枯水期、平水期各采样点功能群较少,丰水期功能群最为丰富;水温是影响红枫湖浮游植物功能类群分布变化的主要因子;浮游植物生长策略变化规律为:枯水期CR/R/S策略藻种→平水期R/CR/CS策略藻种→丰水期R/CR/CRS/C策略藻种,水体浮游植物优势功能群在物质供给、能量输入均较理想的条件下能充分生长,随着能量限制程度的增加而较其他类群更具耐受性;通过浮游植物功能群与水体环境相互关系可以得出:红枫湖水体处于中富营养状态。