生态环境大数据发展现状与趋势

随着大数据时代的到来生态环境大数据给生态环境领域研究带来了新的机遇与发展。本文回顾了生态环境大数据在收集、监测、分析与应用方面的发展现状。虽然生态环境大数据研究相对于其他领域起步较晚,但是目前正处于蓄势待发的状态。生态环境大数据研究未来的发展趋势为:一、建立数据共享机制;二、需要跨区域的不同监测站点甚至不同观测网络进行联合观测与研究,建立从样地到区域甚至到全球多尺度的、系统的观测与研究,并且应该推进观测的标准化和规范化,进一步统一不同生态环境观测网络的观测标准,建立国际统一的观测标准和规范;三、需要开发针生态环境对大数据的统计分析软件,尤其应该重视地理信息技术与统计分析技术的结合,特别是过程模型与大数据的结合。最后,虽然生态环境大数据的应用研究相对薄弱但未来的发展空间是巨大的,未来生态环境大数据的应用主要应该体现在生态环境资源管理、生态环境动态监测、生态环境评价等方面。     

生境类型对入侵植物肿柄菊(Tithonia diversifolia)种群和个体水平特征的影响

外来植物入侵过程是入侵生态学研究的一个核心问题,被入侵生境中的各种要素对这一过程具有重要影响。为探讨入侵植物肿柄菊(Tithonia diversifolia)在种群和个体水平对不同生境的反应,调查了肿柄菊单优群落、肿柄菊与飞机草(Chromolaena odorata)共优群落和肿柄菊与紫茎泽兰(Ageratina adenophora)共优群落中肿柄菊的相对盖度、相对密度和高度,并开展了一个3因素(小气候、土壤类型和竞争)两水平的控制实验。结果表明:单优群落中,肿柄菊的相对盖度和相对密度显著大于其它两种群落中肿柄菊的相对盖度和相对密度;单优群落中肿柄菊的高度显著大于肿柄菊与紫茎泽兰共优群落中肿柄菊的高度,而与肿柄菊与飞机草共优群落中肿柄菊的高度无显著差异;肿柄菊的相对盖度、相对密度和高度在两个共优群落间无显著差异。小气候、土壤类型和竞争单个因素对肿柄菊的株高和叶片数没有显著影响,但三者的交互作用却显著影响肿柄菊的株高生长。这些结果表明:3个因素的综合作用影响肿柄菊的株高生长。     

生境类型对入侵植物肿柄菊（Tithonia diversifolia）种群和个体水平特征的影响

外来植物入侵过程是入侵生态学研究的一个核心问题,被入侵生境中的各种要素对这一过程具有重要影响。为探讨入侵植物肿柄菊（Tithonia diversifolia）在种群和个体水平对不同生境的反应,调查了肿柄菊单优群落、肿柄菊与飞机草(Chromolaena odorata)共优群落和肿柄菊与紫茎泽兰(Ageratina adenophora）共优群落中肿柄菊的相对盖度、相对密度和高度,并开展了一个3因素（小气候、土壤类型和竞争）两水平的控制实验。结果表明：单优群落中,肿柄菊的相对盖度和相对密度显著大于其它两种群落中肿柄菊的相对盖度和相对密度;单优群落中肿柄菊的高度显著大于肿柄菊与紫茎泽兰共优群落中肿柄菊的高度,而与肿柄菊与飞机草共优群落中肿柄菊的高度无显著差异;肿柄菊的相对盖度、相对密度和高度在两个共优群落间无显著差异。小气候、土壤类型和竞争单个因素对肿柄菊的株高和叶片数没有显著影响,但三者的交互作用却显著影响肿柄菊的株高生长。这些结果表明：3个因素的综合作用影响肿柄菊的株高生长。     

土壤养分斑块对比度改变活血丹克隆整合强度和方向

 克隆植物相连片段（或分株）常常生长在不同的土壤养分斑块中。克隆整合使得生长在异质养分斑块中的克隆片段（或分株）产生局部和非局 部反应,从而影响相连片段（或分株）的表型可塑性。为了揭示养分斑块对比度对活血丹（Glechoma longituba）克隆整合的影响,在一控制 实验中,将活血丹克隆片断种植于4种不同对比度的环境中,即：无对比度（对照）、低对比度、中对比度和高对比度。活血丹在气体交换、水 势、荧光、形态、生长与分配方面的克隆整合强度随养分斑块对比度的增强而表现出增强或减弱的变化趋势;养分斑块对比度越强,活血丹气 体交换和荧光暗反应的整合强度越小,叶片水势整合强度越大。斑块对比度可改变部分性状的克隆整合方向;超过一定的对比阈值,整合强度 随养分对比度的变化趋势会向着相反方向转变。克隆整合对生理特征的修饰幅度小于对生长特征的修饰幅度。这些结果指示：养分斑块对比度 可通过修饰克隆整合格局（即强度和方向）而改变克隆植物的表型可塑性。     

冬虫夏草生物学及生态学研究中的关键科学问题研究进展

冬虫夏草是一种具有极高药用和食用价值的珍稀菌类,其生物学特性和可持续发展关键技术一直是冬虫夏草研究关注的重点。总结了冬虫夏草生物学及生态学中的几个重要科学问题,包括冬虫夏草菌侵染蝙蝠蛾幼虫的途径及机制、冬虫夏草菌子实体形成及生长过程中的关键调控因子、冬虫夏草菌遗传多样性及基因组学研究、天然冬虫夏草及其微环境中的微生物群落组成、全球变暖背景下未来青藏高原地区的气候变化对冬虫夏草资源的影响等的研究进展,并分析了现有研究中尚未明确和不足之处。未来在冬虫夏草生物学及生态学的研究中,需要利用和研发更加先进的观测设备及试验方法,以实现天然冬虫夏草发生发育的原位观测和机理研究;充分利用冬虫夏草人工培植技术,结合分子生物学研究,从基因水平上揭示冬虫夏草菌生态适应性及侵染蝙蝠蛾幼虫的机理;建立冬虫夏草科学研究基地,开展长期定位观测试验并结合生态学模型构建明确未来气候变化对冬虫夏草资源的影响,以期进一步深入冬虫夏草生物学和生态学研究、推进我国冬虫夏草资源的合理利用及可持续发展的政策制定。     

国家公园优先保护区域识别——以浙江丽水为例

如何充分利用有限的资源更好地保护生物多样性一直都是保护地管理所追求的目标。整合保护对象、优化保护地的空间布局、有效识别国家公园优先保护区域是当前中国国家公园体制建设的主要任务。本研究以浙江丽水为例,采用生态模型评估了该区域关键生态系统服务(固碳释氧、水文调节、水资源、土壤保持)的空间分布格局,同时运用MaxEnt模型模拟了37种濒危物种适宜栖息地分布的空间格局。在此基础上,将关键生态系统服务和濒危物种作为保护对象,通过系统保护规划模型MARXAN,在0.4 km×0.4 km规划网格上计算丽水各规划单元的生态保护不可替代性指数,并结合当地管理需求,综合识别了国家公园优先保护区域。结果表明: 2005—2015年间,研究区生态系统固碳量为0.05 kg C·m^-2·a^-1,释氧量为0.13 kg O₂·m^-2·a^-1,水文调节量为83.25亿m³·a^-1,水资源量为803 mm·a^-1,土壤保持量为95.53 t·hm^-2·a^-1;不同土地利用类型的不可替代性指数显著不同,森林为50～100,河流和水库为60～100,园地为30～50,耕地为15～35,住宅用地为0～25,优先保护区域占研究区面积的11.8%。本研究结合生物多样性和生态系统服务的系统保护规划思路,能够为保护地网络优化布局和国家公园优先保护区域的确定提供有用的框架和技术支撑,有助于提升我国建设以国家公园为主体的自然保护体系的整体有效性。