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.     

黄淮海地区湿地系统生物多样性保护格局构建

以黄淮海地区为研究对象,首先分析了区域现有湿地保护状况,再基于湿地类型、保护状况和目标保护物种分布,综合考虑GDP、人口密度等社会经济因素,以湿地生物多样性保护为目标,运用系统保护规划的理论和方法,以Marxan作为空间优化模型,进行多目标的湿地系统保护预案设计,构建区域湿地不同保护水平的保护空缺和不可替代性格局,确定合理的湿地系统保护格局。研究结果表明:现有的湿地保护体系仅覆盖了区域17%左右的湿地,尚有许多重要生境游离于现有保护区系统外。为完善黄淮海地区湿地保护体系,需要对黄海海区域内28个保护区进行功能区划调整或者保护等级提升,并在山东(5个县)和河北(4个县),河南、江苏和安徽(各3个县),北京和天津(各1个县)等20个县市内建立新的保护区,与现有湿地保护系统有机整合,最终形成一个黄淮海地区湿地生物保护网络合理格局。结果表明:同其他相关研究方法对比,系统保护规划方法在区域大尺度生物多样性保护方面更具有意义;同时也表明该方法在中国的应用前景广阔。     

基于连接性考虑的湿地生态系统保护多预案分析——以黄淮海地区为例

运用系统保护规划方法,进行了黄淮海地区湿地生态系统保护多预案分析研究.研究中以集水区为保护规划单元,综合考虑河流湿地生态系统、非河流湿地生态系统、保护物种、地下水等生物信息和路网、居民分布、水坝等社会经济信息,以及已有湿地保护区信息,以二维(2D)连接性(横向连接性、纵向连接性)和三维(3D)连接性(横向连接性、纵向连接性、垂向连接性)为原则,模拟研究了不同保护目标和不同保护格局聚集性的湿地保护预案.结果表明:基于2D连接性的研究,对河流湿地、非河流湿地和物种设定30％的保护目标,选取边界长度调节(BLM)值为0.36的保护格局聚集性,以此得到的保护方案相对合理;而基于3D连接性时,对河流湿地、非河流湿地和保护物种设定30％的保护目标,地下水设定55％的保护目标,选取0.06边界长度调节值的保护格局聚集性,得到的保护方案相对合理;基于3D连接性保护方案的效率要比基于2D连接性的高.对于严重缺水的黄淮海地区来说,3D连接性的考虑不仅必要,而且可行,具有重要的现实意义.     

黄淮海湿地生态系统服务与生物多样性保护格局的耦合性

研究生物多样性格局与生态系统服务格局之间的空间耦合效应,探讨以生物多样性保育为核心目标的自然保护体系同时能多大程度满足对生态系统服务功能的维护和支撑,已成为自然保护领域新的热点关注问题。目前研究多限于陆域生态系统,其方法难以适用于湿地生态系统。以黄淮海湿地——这一高强度人类活动的区域为研究区,基于湿地生态系统的横向连接度、纵向连接度(2D)以及结合地下水的垂向连接度(3D),对黄淮海地区湿地具有的生态系统服务功能进行了空间评估和分析,识别出具有重要意义的生态系统服务功能区域,结合现有保护区分布情况进行空间分析,评价现有保护区对生态系统服务功能的支持程度,即生物多样性保护与生态系统服务功能重点区域的空间耦合性。研究结果表明:目前湿地保护区并未有效覆盖湿地生态系统关键区域,湿地生态系统服务关键格局也存在大量明显的保护空缺。同时,随着2D到3D延伸,保护区对生态系统服务功能的支持程度也稍有提高,这与系统保护规划中选择不同保护目标后保护规划格局发生变化的情况类似,而生态系统服务功能的"热点地区"(重要区域)与保护生物学中所指的物种保护的热点地区类似,这表明生态系统服务功能的规划和保护也可以借鉴保护生物学中系统保护规划的理论和方法,为后续研究提供参照。     

呼伦贝尔沙地不同植被恢复模式对土壤固氮微生物多样性的影响

利用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术及扩增产物序列分析方法,研究了经过4年不同植被恢复模式下呼伦贝尔沙地土壤固氮微生物的nifH基因多样性和群落结构的变化.结果表明:不同植被恢复模式间土壤固氮微生物群落组成差异显著.混播柠条+羊柴+冰草+披碱草模式(ACHE)下的土壤固氮微生物nifH基因多样性指数最高,其次为混播柠条+冰草(AC)、单播柠条(UC)、单播冰草(UA)和单播羊柴(UH)模式,对照(裸地)最低.除单播羊柴(UH)模式与对照的多样性指数差异不显著外,其余4种植被恢复模式均显著高于对照.单一恢复模式(UA、UH、UC)下,绝大多数土壤固氮微生物属于蓝藻门,结构比较单一;而混播模式(AC和ACHE)下,土壤固氮微生物组成发生明显变化,以变形菌门为主,还包含蓝藻门,其种类增加,多样性提高.不同植被恢复模式的速效磷(AP)、全磷(TP)、全氮(TN)和硝态氮(N03-N)对固氮微生物区系的影响均达到显著水平,且AP、TP、TN和NO3--N之间均具有显著相关性.不同植被恢复模式下土壤固氮微生物区系组成的变化是不同理化因子之间相互关联、共同影响的结果.     

黄河三角洲国家级自然保护区生态敏感性评价

基于GIS下的网格分析,建立了结合生境适宜性评价和人为干扰特征分析的生态敏感性评价模型.首先建立被列为世界自然保护联盟(IUCN)红色名录濒危等级(截止到2007)的水禽数据库,并结合相关文献及实地调查,识别评价所选物种的生境需求.再基于GIS下的200m×200m网格系统,依据生境适宜性评价模型,从景观水平上进行生境现状评价,提出"综合生境适宜性的概念"并计算综合生境适宜性指数, 再根据综合指数进行生境适宜性评价;然后从已建立的数据库中选取典型物种鹤类作为指示种,同样基于200m×200m的网格,借助GIS技术分析研究区内的人为干扰因子(道路和油井)造成的生境损失;最后在以上的研究基础上,将生境适宜性评价和人为干扰特征分析的结果叠加运算进行生态敏感性分析.结果表明:研究区生态敏感性整体上较高,总的分布规律是靠近沿海的区域敏感性较高,内陆区域的敏感性较低;并按生态敏感度的高低,将研究区划分为极敏感区、敏感区、较敏感区、一般敏感区和不敏感区5个等级,其中极敏感区和敏感区面积共占研究区面积的55.74%,较敏感区约占16.26%,一般敏感区和不敏感区各占22.81%和5.19%.此外,为更有效地保护重要生境,对照保护区现有的功能分区,并结合评价结果,讨论了功能分区调整的相关建议.     

内蒙古贝加尔针茅草原不同利用方式土壤微生物功能多样性

基于Biolog-ECO技术,研究了贝加尔针茅草原在自由放牧、刈割和围封3种不同利用方式下土壤微生物群落功能多样性变化。结果表明:不同的利用方式能显著改变土壤微生物群落代谢活性,反映微生物活性的平均颜色变化率表现为围封>自由放牧>刈割,围封时土壤微生物群落代谢活性最高;不同的利用方式改变了土壤微生物群落多样性指数,自由放牧土壤微生物群落丰富度指数、均匀度指数和优势度指数均最高,围封次之,刈割最低。主成分分析结果表明:在自由放牧和刈割2种利用方式下土壤微生物群落碳源利用模式及代谢功能相似,而围封土壤微生物群落具有不同的碳源利用模式和代谢功能;糖类、氨基酸类和代谢中间产物及次生代谢物为土壤微生物利用的主要碳源。不同的利用方式改变了贝加尔针茅草原土壤微生物群落功能多样性。     

土壤环境中转基因植物重组DNA持留与水平转移研究进展

基因水平转移(horizontal gene transfer,HGT)是转基因植物环境风险评估的重要内容之一。转基因植物重组DNA通过根系分泌、花粉、残体等方式向土壤环境释放。已有研究表明,外源重组DNA很可能被土壤微生物通过同源重组的方式整合到基因组中,直接或间接地造成微生物群落结构和功能的改变,这将造成土壤生态环境系统的改变。本文论述了转基因植物重组DNA在土壤环境中的持留、水平转移及其影响因素和相关检测方法,讨论了转基因植物重组DNA在土壤环境中持留和水平转移的研究重点,并对其研究方法进行比较分析,提出今后的重点研究方向和方法,以期为转基因植物风险评估和安全管理提供技术支撑。     

利用根箱法解析转基因抗虫棉花重组DNA在土壤中的分布

利用根箱法对转基因抗虫棉花根部土壤进行分区采集,并采用新建立的土壤中转基因抗虫棉花重组DNA的半定量PCR检测方法对转基因抗虫棉花3个生长时期(播种后40、50和60d)不同根区土壤中内参磷酸果糖激酶(PFK)基因片段、35S-Cry1A构建特异性片段和35S-NPTII构建特异性片段进行分析,探索转基因抗虫棉花重组DNA在土壤中的分布特点。结果表明:播种后第40天、第50天的全部根表、根际及1个非根际土壤样品中检测到磷酸果糖激酶基因片段,第60天的全部土壤样品中检测到磷酸果糖激酶基因片段;第40天、第50天各有2个根表和1个根际土壤样品中检测到35S-Cry1A构建特异性片段,而非根际土壤样品中未检测到35S-Cry1A构建特异性片段,第60天的全部根表、根际及1个非根际土壤样品中检测到35S-Cry1A构建特异性片段,35S-Cry1A构建特异性片段相对量变化与磷酸果糖激酶基因片段基本一致;第40天、第50天和第60天全部根表土壤样品和第60天全部根际土壤样品中检测到35S-NPTII构建特异性片段,而在其他土壤样品中各有2个检测到35S-NPTII构建特异性片段,35S-NPTII构建特异性片段相对量变化与35S-Cry1A构建特异性片段基本一致;35S-Cry1A和35S-NPTII构建特异性片段与内参磷酸果糖激酶基因片段在土壤中的分布特点相似,主要分布在根表和根际土壤中,并随着棉花生长期的推进分布范围逐渐扩大。     

黄淮海地区跨流域湿地生态系统保护网络体系优化

运用系统保护规划方法,以集水区为保护规划单元,综合考虑三维(3D)连接性(横向、纵向、垂向)和跨流域调水工程,通过不可替代性分析和保护空缺识别,对黄淮海地区跨流域湿地生态系统保护网络体系优化进行研究,并通过与已有保护体系对比,评估了优化体系的效用.结果表明:依据不可替代性大小和连接性原则,湿地保护空缺可分为优先保护空缺和一般保护空缺;黄淮海地区湿地生态系统保护体系经过优化后,湿地保护状况整体上有较大改观,其中所有湿地类型受保护比重由初始的20％左右增长到46.8％,且各湿地类型保护状况都有不同程度的改善,优化体系中的受保护比重大多在40％以上.无论是从近期还是长远来看,湖泊湿地保护都应给予较多关注.生态系统服务价值和生物多样性相整合、保护和恢复相结合是未来湿地生态系统保护规划研究中应关注的方面.