“三生用地”转型的生态系统服务价值效应——以营口市为例

基于"三生"功能视角研究土地利用转型及其生态环境效应,是土地利用/土地覆盖变化研究的重要内容,可为区域"三生用地"优化提供支持。本文以辽宁省营口市为例,构建以土地利用主导功能为主的"生态-生产-生活"用地分类体系,采用修正的数量和空间分析模型分析"三生用地"转型的动态变化及地域类型,并采用改进的当量因子法分析生态系统服务价值的损益情况。结果表明:(1) 2000—2015年,生态用地转移面积最大,转移活跃型分布在西南部和中北部;生活用地显著增加,增速较快,主要来源为生态用地和农业生产用地。(2)营口市生态系统服务功能总价值量先减后增再减,东南部高西部低;其变化呈现出"三区"的空间格局,其中,2000—2005年和2010—2015年东南部和中北部生态系统服务价值量明显减少,且其变化区域与生活用地新增活跃型的空间分布具有较强的一致性。     

铜处理对菠菜幼苗矿质营养吸收和细胞超微结构的影响

土壤重金属积累严重影响植物生长和生态系统平衡,探寻植物对重金属的耐性机理尤为重要.菠菜可能具有一定的耐铜性,但Cu对其矿质元素吸收、细胞超微结构等方面的耐性机理尚不明确.本研究以菠菜幼苗为研究对象,通过盆栽试验,探究不同浓度铜处理对菠菜幼苗生长、矿质元素吸收、叶片细胞超微结构等指标的影响.结果表明: 100 mg·L^-1 CuSO₄处理浓度时,菠菜幼苗根Cu²⁺积累量小于地上部,其根系生长量增加,地上部生长量稍有下降,继续增加铜处理浓度,植物体各器官生长参数均呈下降趋势.低浓度铜处理时(<400 mg·L^-1 CuSO₄),菠菜幼苗叶N、K、Ca、Mg、Fe含量增加,P含量减少;根N、P、K含量减少,Ca、Mg、Fe含量增加;叶片细胞内各细胞器清晰可见,基粒片层排列仍较为整齐,叶绿体内外膜完整.高浓度铜处理时(>600 mg·L^-1 CuSO₄),菠菜幼苗叶N含量增加,P、K、Ca、Mg、Fe含量减少;根N、P、K、Ca、Mg、Fe含量均减少;叶片细胞内叶绿体变圆,叶绿体膜变薄,基质、基粒片层变少,层堆积高度下降,细胞核解体,液泡、细胞壁中有黑色小点分布,可能是大量Cu²⁺聚集导致细胞内膨压增大所致.低浓度铜处理并未对菠菜幼苗的生长生理特性产生明显的负面影响,而高浓度铜处理并未终止菠菜幼苗的生长.说明菠菜幼苗具有一定的耐铜性.     

阿克苏河流域土壤湿度反演与监测研究

以新疆阿克苏河流域为研究区,以GF-1 WFV和Landsat8 OLI两种高分辨率遥感影像为数据源,结合102个不同深度层的土壤湿度实测数据,选择垂直干旱指数(PDI)、改进型垂直干旱指数(MPDI)和植被调整垂直干旱指数(VAPDI),对土壤湿度指数反演的效果进行比较和验证。结果表明,两种数据源下的PDI、MPDI、VAPDI与土壤湿度实测含水量的决定系数较高,尤其是0—10 cm的相关性最强,平均决定系数达到0.68,说明基于光学遥感影像近红外和红光波段反射率构建的反演指数对近地表层土壤湿度信息更敏感,但对地下较深层次的土壤湿度反演精度略低;MPDI和VAPDI能够在一定程度上克服混合像元对土壤湿度光谱信息的影响,反演的精度要比PDI高,尤其是高植被覆盖度区,采用垂直植被指数(PVI)修正的VAPDI反演精度最佳;基于两种遥感数据源的土壤湿度空间异质性基本一致,但空间分辨率较高的GF-1 WFV模拟的土壤湿度空间分异更加精细和明显。研究结果可为"一带一路"背景下干旱半干旱地区大范围和动态监测土壤湿度、开展定量节水灌溉等提供理论基础和实践参考。     

微生物燃料电池内阻及其影响因素分析

微生物燃料电池(MFC)是一种通过微生物的催化作用将有机物中的化学能直接转化为电能的生物反应装置,研究表明内阻是限制微生物燃料电池产能的重要因素。本文对目前国内外有关微生物燃料电池内阻的研究成果进行了总结,系统介绍了微生物燃料电池内阻定义、构成和常用的微生物燃料电池内阻测定方法,重点分析了反应器、产电底物、产电微生物和操作条件等对微生物燃料电池内阻的影响,并结合已有的研究结果提出了降低内阻、提高微生物燃料电池产电性能的可行性方法。     

农业主产区湖泊水质对湖滨带多尺度景观格局的空间响应

为分析农业主产区湖泊水环境质量对不同空间尺度上景观格局的响应关系,以洪湖为研究对象,以5种湖泊功能区为基础,利用RS和GIS软件生成7种空间尺度的湖滨带缓冲区,采用Fragstats 软件分析景观格局指数,结合冗余分析等数理统计方法与模型,研究景观格局对洪湖水质变化的空间尺度效应。结果表明: 1)景观格局在不同宽度缓冲区内对湖泊水质的影响具有空间尺度性,在200 m宽度其解释能力最大,达到86.1%,是影响水质的最有效空间尺度。2)景观配置变量(如最大斑块指数、斑块密度等)对水质的影响程度大于景观组成变量(如面积比例和均匀度指数等)。3)景观类型对水质的影响机制具有较大的差异性,农业用地受流域的地形地貌和耕作方式等因素的影响,在100～500 m小尺度的湖滨带缓冲区内对水质退化起主导作用;在远离水体的相对较大尺度(1000～5000 m),林地分布越密集、面积越大,对污染物进入水体的净化作用越明显;草地对水质的影响与林地一致;密集分布的城市用地对水质的影响与林地相反。研究结果可以从宏观尺度上为农业主产区湖泊流域水质管理和景观合理配置提供科学参考。     

河西走廊水生植物多样性格局、群落特征及影响因素

水生植物是湿地生态系统重要组成部分,研究水生植物多样性分布格局及其影响因素对地区水生植物资源保护具有重要意义。通过野外调查并结合气候等环境因素,研究了河西走廊主要水生植物群落类型、数量特征、水生植物多样性分布格局及影响因素,并对中域效应假说进行了验证。研究结果表明:(1)河西走廊地区共有水生植物29科42属84种,群落的聚类分析可将河西走廊水生植物群落划分为15个主要群落类型;(2)河西走廊水生植物群落类型主要受到水温、海拔、经纬度等环境因子影响,群落物种多样性指数与盐度以及溶解性固体总量呈显著性相关;(3)河西走廊水生植物多样性空间格局呈现出"∩"型的单峰格局,中域效应模型能较好地解释该地区水生植物多样性水平的纬度格局及海拔垂直分布格局,对该区域水生植物物种丰富度在纬度和海拔梯度上的变异解释率分别为57.56%、63.5%。分析表明,河西走廊水生植物物种丰富度格局由几何(边界)限制和随机过程及其他未知因素共同控制,且几何(边界)限制和随机过程贡献率较大;同时本研究中未考虑的环境异质性、气候、人为干扰等因素也对河西走廊水生植物多样性空间分布产生重要影响。     

三种植物与紫红链霉菌组合灭螺效果

探讨了不同植物与紫红链霉菌组合的灭螺效果,为研制高效低毒植物灭螺剂提供依据。将天名精（Carpesium abrotanoides）、苍耳子（Xanthium sibiricum）、青蒿（Artemisia carvifolia）3种植物水浸液分别与紫红链霉菌液（Streptomyces violaceoruber）组合后对钉螺进行浸杀对比实验,并比较了相同植物与紫红链霉菌液的复合颗粒灭螺剂的灭螺效果。结果表明：天名精、苍耳子与紫红链霉菌复合颗粒灭螺剂7 d钉螺死亡率分别比其1%混合液提高17.6%（P=0.019）和5.3%(P=0.362);青蒿与链霉菌复合颗粒灭螺剂7 d钉螺死亡率比其1%混合液降低6.7%(P=0.022);天名精、苍耳子和链霉菌复合颗粒灭螺剂较其混合液具有一定的增效作用。     

基于残差注意力网络模型的浮游植物识别

浮游植物作为水生态系统中最重要的生物组成部分之一,对水环境敏感,在水环境监测中得到了广泛的关注。然而水生环境复杂多样,准确高效地识别浮游植物是监测工作中的一大挑战。当前浮游植物识别方法可分为经典形态学分类、分子标记和人工智能图像识别三类。前两种方法已被广泛采用,但费时费力,不利于监测机构的大规模应用和推广。同样,利用图像进行自动化分类难以在高准确率与高效率上达到平衡。深度学习技术的发展为此提供了新思路。本文提出一种新的深度卷积神经网络RAN-11。该网络以残差注意力网络Attention-56和Attention-92为基础,凭借通道对齐融合主干上的底层特征与顶层特征,通过调整注意力模块和残差快个数以精简结构,并引入了Leaky ReLU激活函数代替ReLU。以太湖11个优势属共计1036张图像为数据来源进行对比验证。除星杆藻外,RAN-11对单一优势属的的查准率都在90%以上,并且有5个优势属达到100%的查准率。RAN-11的识别准确率为95.67%,推理速率为41.5帧/s,不仅比Attention-92（95.19%的准确率,23.6帧/s）更准确,而且比Attention-56（94.71%的准确率,41.2帧/s）更快,真正兼顾了准确率与效率。研究结果表明：（1）RAN-11在查准率、准确率和推理速率上优于原始残差注意力网络,更优于以词包模型为代表的传统图像识别方法;（2）融合多尺度特征、精简网络结构和优化激活函数是提高卷积神经网络性能的有力手段。建立在经典分类基础之上,本文提出新的残差注意力网络来提升浮游植物鉴定技术,并构建出浮游植物自动化识别系统,识别准确率高、易于推广,对于实现水体中浮游植物的自动化监测具有重要意义。     

湖北七姊妹山国家级自然保护区鸟类多样性及空间分布格局

为全面了解七姊妹山国家级自然保护区鸟类资源状况, 于2018年7月至2019年6月采用样线法、样点法, 对保护区鸟类种类, 生境、分布状况进行调查。结果显示: (1)保护区有鸟类251种, 隶属16目52科; 其中, 留鸟128种(51.00%)、夏候鸟80种(31.87%)、冬候鸟27种(10.76%)、旅鸟16种(6.37%)。区内以繁殖鸟类为主, 珍稀濒危鸟类种类多, 鸟类资源的保护价值高。(2)鸟类区系中, 东洋界物种141种(56.18%)、古北界物种71种(28.29%)、广布种39种(15.53%), 以东洋界占优势, 并呈现与古北界、广布种相混杂的格局。(3)各生境类型中的鸟类丰富度从高到低依次为林地＞灌丛＞河湖湿地＞草地＞村落耕地; 林地与灌丛之间的鸟类群落结构相似性最高, 林地与河湖湿地的最低。(4)保护区鸟类空间分布格局, 在垂直方向上呈单峰模式, 物种丰富度与海拔区段间存在显著的二次方程关系: y =-2.7976x2+ 22.631x + 32.75(R2=0.954, P<0.001); 在水平方向上全部鸟类丰富度呈现两端较低中间较高的分布格局。通过调查分析既丰富了七姊妹山国家级自然保护区和武陵山系的鸟类资料, 也为保护区进行保护决策提供科学依据。