景观生态网络研究进展

作为生态学重要的概念与方法,生态网络是景观生态学研究的热点问题,也是耦合景观结构、生态过程和功能的重要途径。景观生态网络对于保护生物多样性、维持生态平衡、增加景观连接度具有重要意义。从景观生态网络的相关理论、研究进展、研究方法模型等进行分析,并对其应用前景进行展望,主要介绍了传统景观格局分析、网络分析、模型模拟等方法的适用性与特点,并分析了景观生态网络在城市景观格局优化、自然保护区规划、生物多样性保护、土地规划等领域的应用,最后提出了研究的主要问题。     

漫湾库区景观破碎化对区域生境质量的影响

水利工程的建设不仅改变了库区的景观格局,还会导致区域生物生境质量的变化。以澜沧江漫湾库区为例,在综合海拔高度、植被类型和水源地距离生境因子的基础上,考虑生物扩散过程,研究了建坝前后整个库区以及典型研究小区(库首、库中、库尾、对照)的重要生境斑块空间分布变化。结果表明:漫湾水电站建成后库区的猕猴总体生境破碎化程度增加,景观连接度减少且重要生境斑块的比例也有所降低,生境质量整体下降;4个研究小区的景观格局变化情况同整个库区相一致。空间上,生境质量明显退化的地区主要分布在库区的西部和南部,尤其是库尾地区,其生境斑块数量相较于建坝前增长了9倍,而景观连接度指数下降了81.48%。回归分析结果表明景观连接度指数与占景观面积百分比指数(PLAND)呈显著正相关(R~2=0.973),与斑块数(NP)呈显著负相关(R~2=-0.611);肯德尔系数表明斑块数(NP)、最大斑块指数(LPI)、占景观百分比指数(PLAND)、相似邻近百分比指数(PLADJ)、连通度指数(CONNECT)和香农多样性指数(SHDI)7个景观格局指数与景观连接度指数均表现出显著一致性。由此看出,库区景观破碎化越严重、区域景观连接度越低生境质量退化越明显;而提高生境主要植被类型的覆盖率、保护连接度贡献大的重要斑块和建设生态廊道,可以有效恢复库区生物生境质量。     

饮用水源保护区生态服务补偿研究与应用

饮用水源保护区是确保饮用水安全的重要屏障,目前迫切需要引入生态服务补偿机制作为饮用水源保护区限制型政策的必要补充.生态系统所提供的服务分别属于人类和自然两种价值系统,生态服务补偿的目的是在两种价值观发生冲突时,首先保障自然价值系统发挥其服务,同时对损失的人类价值给予补偿,以促进生态系统服务更好的发挥其功能.通过辨识服务的提供者和受益者及其所对应的价值系统,可以帮助制定生态服务补偿策略.据此确定饮用水源保护区生态服务补偿主要是对生态公益林提供的涵养水源和水土保持服务的补偿.以武夷山市饮用水源保护区为研究案例,将饮用水源保护者所付出的机会成本作为补偿标准,计算结果为897.7万元,补偿年限为2005～2020年.将补偿标准折合成水费,武夷山市需要在水费中加收0.07元/(t·a)的生态服务补偿费,但最终的水费增收额需要通过考虑补偿者的支付意愿来决定.     

水生生态系统食物网复杂性与多样性的关系

探索食物网的复杂结构是生态学的中心问题之一。基于构建的黄河口海草床食物网并耦合实际食物网的数据集，整理了包含河口、湖泊、海洋和河流四种水生生态系统类型的48个实际食物网案例。以食物网的节点数反映食物网多样性，物种之间的营养链接数、链接密度和连通度来表示食物网的复杂性，采用营养缩尺模型描述水生生态系统食物网的复杂性特征与节点数的普适性规律。结果表明：所涉及的48个水生生态系统食物网的多样性和复杂性跨度较大，其中，节点数的分布范围为4-124，链接数为3-1830，链接密度为0.75-15.71，连通度为0.06-0.25。不同类型水生生态系统间的连通度存在显著性差异（P=0.01），节点数、链接数、链接密度不存在显著性差异。各类型生态系统的食物网链接数、链接密度均随节点数的增加而增加（R²=0.92，P<0.001和R²=0.82，P<0.001）。湖泊生态系统的连通度随节点数的变化不明显，围绕在0.20附近；而其他3种类型生态系统的食物网连通度随节点数的增加而降低（R²=0.06-0.41，P<0.001）。对全球尺度的水生食物网多样性和复杂性的定量化研究对于提升对食物网的复杂结构的科学认识，从系统尺度探究多样性和复杂性的关系提供数据支撑。     

FISH-FCM方法检测酵母-细菌二元体系中微生物数量

以废水生物处理系统和生物发酵系统出现的酵母-细菌二元体系作为研究对象，探讨了二元体系生物样品的最佳超声分散条件以及同时检测酵母和细菌数量时荧光原位杂交（FISH）-流式细胞术（FCM）技术的测量精度。染色-FCM检测表明：同时适用于混合酵母样品（酵母假菌丝）和混合细菌样品（活性污泥絮体）的最佳超声分散条件为100W、60～90s，但过强超声条件（120s）对酵母Candida tropicalis纯培养物（或细菌Escherichia coli纯培养物）的超声粉碎效果完全不同于混合酵母样品（或混合细菌样品）。在此基础上，以C．tropicalis和E．coli分别作为酵母和细菌的模式微生物，采用双探针杂交的FISH—FCM技术检测了背景微生物（C．tropicalis或Ecoll）浓度为10^7个／ml时二元体系中目标微生物（10^2～10^7个／ml）的数量。流式细胞仪能够明显区分噪音和二元体系中的酵母和细菌，因而一次进样时能够同时分析两种微生物数量，并且目标微生物浓度可以精确到10^4个／ml，此时微生物含量仅为0．1％，其中细菌浓度甚至可以精确到10^3个／ml（相应含量仅为0．01％）。然而，当二元体系中目标微生物浓度过低时（〈10^4个酵母／ml或〈10^4个细菌／ml），背景微生物的存在会严重影响FISH—FCM技术的测量准确性。     

辽河口滨海湿地CH4排放特征及其影响因素

采用静态箱-气相色谱法,于2016年6—11月连续观测辽河口芦苇湿地、翅碱蓬湿地和裸滩湿地的CH_4排放速率,同时测定温度、氧化还原电位(Eh)、pH值和电导率(EC)等相关环境因子的动态变化。结果表明,3种类型湿地的CH_4排放具有明显的季节变化特征,均呈先上升后下降趋势。芦苇湿地、翅碱蓬湿地(涨潮前)和裸滩湿地(涨潮前)CH_4排放通量变化范围分别为0.447—10.40、0.045—0.509 mg m~(-2) h~(-1)和0.016—0.593 mg m~(-2) h~(-1),观测期内排放通量均值相应为(3.699±3.679)、(0.165±0.156) mg m~(-2) h~(-1)和(0.198±0.191) mg m~(-2) h~(-1),不同类型湿地之间差异显著(P0.01),芦苇湿地裸滩湿地(涨潮前)翅碱蓬湿地(涨潮前)。涨潮过程中,翅碱蓬湿地和裸滩湿地的排放速率分别变化在0.009—0.353 mg m~(-2) h~(-1)和0.018—0.335 mg m~(-2) h~(-1),观测期间其排放速率均值分别为(0.119±0.132) mg m~(-2) h~(-1)和(0.131±0.103) mg m~(-2) h~(-1),明显低于涨潮前(P0.01)。不同湿地类型间CH_4排放通量与电导率(EC)呈显著负相关(P0.01)。研究结果表明,潮汐和电导率均为影响辽河口不同类型湿地中CH_4排放的关键因子。     

环境因子和干扰强度对高寒草甸植物多样性空间分异的影响

采用样带与样地结合的方法在三江源自然保护区的核心区沿海拔梯度在阴坡、阳坡分别进行草本植被调查,通过因子分析和偏相关分析研究丰富度指数、多样性指数与环境梯度（包括海拔梯度、裸斑面积、坡度、土壤总碳、总氮含量、土壤pH值、土壤总可溶性盐含量）和干扰强度（鼠类干扰强度、放牧强度）之间的关系。研究结果表明：杂类草丰富度指数（DMa杂）与总物种丰富度指数（DMa总）极显著相关（P<0.01）;阳坡DMa杂和DMa总均呈现“中海拔膨胀”现象,阴坡DMa杂和DMa总与海拔梯度呈正相关,莎草科和禾本科的丰富度指数（DMa莎和DMa禾）随海拔升高并无明显规律;通过主成分分析,及偏相关分析,第一主成分（裸斑面积、鼠类干扰和放牧强度）与除莎草科Margalef丰富度指数、禾本科Simpson指数和禾本科Pielou均匀度指数外的其他草地多样性指数均显著相关,是影响阳坡草地植物多样性的主要因子,土壤总碳、总氮含量对阳坡禾本科类群的多样性指数和均匀度指数有极显著影响,土壤pH值、TDS含量和坡度对阳坡莎草科类群的丰富度有显著影响;海拔梯度、土壤总碳、总氮以及pH值对阴坡草本植物群落的多样性影响较大。研究结论认为,植物群落生物多样性的空间分异特征是地理环境、土壤环境以及干扰强度等因素综合作用的结果。无干扰或干扰较弱时,物种多样性主要受土壤环境状况所影响;而在强干扰存在条件下,干扰强度对物种丰富度和多样性的影响比环境因子更显著;遏制高寒草甸植物多样性降低应首先控制放牧及鼠类等强干扰活动。     

海河流域典型河口生态环境需水量

在分析河口生态环境需水量类型及特征的基础上 ,采用水文学、生物学及水力学方法计算了海河流域中海河口、滦河口及漳卫新河口生态系统水循环、生物循环消耗水量及生物栖息地需水量。考虑不同生态功能需水量间的兼容性 ,得到各河口生态环境需水年度总量 ,以保持河口径流时间分布自然性为基础 ,确定了生态环境需水量年内时间分配。结果表明 ,即使不考虑污染物的排放 ,近年来海河口、漳卫新河口实际径流量已无法满足最低等级生态环境需水量 5 .97和 4 .96亿 m3的要求。相应河口生态系统已发生了不可自然恢复的退化。滦河口径流年度总量基本满足生态环境要求 ,其生态保护重点在于保持生态环境需水量年内时间变化的自然状况。通过比较不同河口间生态环境需水量结果 ,认为河口生态环境需水量空间差异性主要源于河口间气候和径流量的不同 ,时间差异性则受到河口地区年内季节间气候变化幅度的影响。保证污染物达标排放基础上 ,保持河口生态系统蒸发消耗、水体盐度需水量及相应年内时间变化的自然性应成为海河流域河口生态环境保护及恢复工作中的基础     

云南纵向岭谷区道路网络对生态系统影响的尺度效应

云南纵向岭谷区具有复杂的生态系统,其生物多样性在全球中具有重要地位,但是由于人类活动的影响,尤其是道路网络的发展及其导致的土地利用变化,使得该地区生态系统退化日益严重.选取2km×2km、4km×4km、6km×6km、… \,20km×20km网格进行多尺度相关分析和方差分析,研究云南纵向岭谷区道路网络与生态系统分布的相关性及其独立和交互作用,分析道路网络对生态系统影响的尺度效应.然后又进一步研究了道路网络和地形因子(比如海拔、坡度和坡向等)对生态系统的独立和交互作用.研究结果表明,道路网络与生态系统分布的相关性与路网等级有关,其相关程度与路网等级呈反比,随着尺度的变化,道路网络与生态系统分布的相关性表现为增强型、减弱型、质变型和无尺度效应这4种类型.在大多数尺度下,道路网络和地形因子对生态系统分布既有独立作用,也有交互作用.其中,高等级路网的独立作用比较显著,而低等级路网的独立作用不太显著.但是,随着尺度的增大,县乡路网、乡村路网和小路网对生态系统分布的独立和交互作用均显著,且表现出高度的相似性,表明地形对低等级道路具有明显的干扰或屏蔽效应.     

基于景观格局与过程的云南省典型地区道路网络生态效应

利用概率连接度指数的量化分析方法,分析了云南省典型地区道路网络对景观格局、生态过程以及景观功能的影响.结果表明：研究区道路网络加剧了区域景观的破碎化程度;道路网络对不同生态过程的迁移路径结构、数目以及分布的影响有所不同,影响程度随迁移扩散能力的增加而增加;道路网络总体上降低了景观维持生态过程连续性的功能（不同情景平均下降超过10%）,使各个斑块在景观中的功能退化（平均下降超过40%）,影响程度随迁移扩散能力的增加而增加.