采煤塌陷区不同地貌类型植物群落多样性变化及其与土壤理化性质的关系

通过对神府-东胜矿区2种不同地貌类型下沉陷样地及对照样地地表植被进行调查,研究不同地貌类型、不同沉陷位置的群落多样性变化及其与土壤理化性质的关系。研究结果表明:(1)哈拉沟矿区(黄土丘陵地貌)植物种类较丰富,大柳塔矿区(风沙地貌)植被种类较单一;达乌里胡枝子作为风沙地貌沉陷区指示物种,其演替机制符合忍耐作用理论,紫翅猪毛菜作为黄土丘陵沟壑地貌沉陷区指示物种,其演替机制是促进理论和竞争共同作用的结果。(2)沉陷干扰12a后,2个研究区Shannon-Wiener指数分别增加了54.60%,73.85%,风沙地貌研究区土壤含水量和脲酶活性分别增加了8.64%和57.14%,黄土丘陵沟壑地貌研究区土壤有机质增加了47.73%。(3)采煤塌陷后,风沙地貌矿区坡中位置过氧化氢酶活性下降63.50%,土壤体积含水量降低58.70%,植物群落多样性显著降低;坡底位置土壤含水量、土壤养分、植物群落多样性均显著提高,土壤理化性质和植物群落多样性变化协同一致。(4)风沙地貌区植物群落多样性与土壤含水量存在显著正相关关系,黄土丘陵沟壑地貌区植物群落多样性与土壤有机质含量存在显著负相关关系。     

采煤矿区的生态脆弱性——以内蒙古锡林郭勒草原胜利煤田为例

以锡林郭勒草原胜利煤田为典型研究区,构建了由生态敏感性、自然与社会压力及生态恢复力3方面16个因子组成的生态脆弱性评估指标体系,基于专家打分法和层次分析法建立了生态脆弱性模型,借助遥感及地理信息工具完成了对区域生态脆弱性指数的计算,分析了土地利用与生态脆弱性的关系,并通过空间自相关分析对计算结果进行了全局及局部聚类检验.结果表明： 研究区脆弱性总体属于中等偏高水平;胜利煤田4个露天矿的开采导致采区脆弱性显著增加,由于矿井疏干水和人为活动的影响,矿区周边300～2000 m范围都演变为生态高脆弱性区;随着矿区的进一步开发,整个煤田都将转变为中度和重度脆弱区,而煤炭资源开采是导致区域脆弱性提高的主要因素.全区及局部聚类结果显示,该区域脆弱性空间分布有很好的聚类特征.降低矿区人口密度、控制草地载畜水平、控制建设用地和耕地比率是解决矿区社会经济压力的最佳途径,增加投入、提高植被恢复系数是改变区域生态脆弱性的根本措施.
     

煤矿井田区地表沉陷对植被景观的影响——以山西省晋城市东大煤矿为例

借助地表沉陷预测模型,预测了地表沉陷状况,依据地表沉陷对景观的破坏程度划分出重度影响区和轻度影响区;在遥感及地理信息系统技术的支持下,把植被景观现状与地表沉陷影响区叠加,通过沉陷前后景观格局的变化分析,对山西省晋城市东大煤矿的生态影响进行了探索性评价研究。结果表明:1) 重度影响区地表会出现盆型、马鞍型和波浪型等塌陷或裂缝,土壤侵蚀的作用将导致土壤养分空间格局发生明显变化。塌陷或裂缝周围生境恶化,成为养分流失源,植被恢复困难;养分汇处土壤水、肥条件优越,植被演替迅速,适当的人为干扰可以加快区域生态环境的恢复步伐。2) 地表沉陷后,植被景观破碎及隔离程度严重,原有的稳定态景观格局被打破,随着地形、土壤的空间变化,植被开始新一轮发展演替。由于原先占绝对优势的退化植被类型白羊草(Bothriochloa ischemum)-百里香(Thymus mongolicus)型优势度下降,同时,大部分次优势景观的内部生态功能受影响不大,这对景观整体的生物多样性以及次优势景观类型的演替是有益的,但是,重度影响区对斑块的隔离呈直线性,这对物种迁移的障碍是明显的。因此,重视井田区的封育与引种工作,科学规划、合理布局,在此基础上,引导植被演替沿着白羊草-百里香型—白羊草-黄背草(Themeda japonica)型—灌木丛—阔叶林的方向发展是可行的。     

青海省保护地生态网络构建与优化

基于生态学及保护生物学理论,在辨识生态源地和构建生态阻力面的基础上,采用最小累积阻力模型构建青海省保护地的潜在生态廊道,然后采用重力模型提取重要生态廊道并采用连通性指数进行评价,最后提出生态网络架构及其优化措施。结果表明:草地是青海省保护地潜在生态廊道的最主要景观构成类型;构建的生态网络增加了生态源地之间的连通性;各生态源地之间相互作用强度越大,在生态网络中的重要程度越高;最终构建了青海省保护地"三核两横三纵"的生态网络结构,并提出了保护核心生态源地、修复生态断裂点及建设"垫脚石"等生态网络优化措施。本研究结果可为青海省保护地及生物多样性保护规划提供科学参考和依据。     

区域尺度无人机涡动相关通量观测系统的应用研究

陆地生态系统的水热循环与碳循环是陆地表层系统中物质能量循环的核心,其中区域尺度地表水、热、碳通量的直接观测是当下陆地生态系统通量观测与模拟研究中的热点与难点。机载涡动相关方法能够直接观测区域尺度生态系统通量,基于无人机平台的涡动相关通量观测技术同时兼具了区域覆盖性与经济灵活性等优点,是机载通量观测技术的最新发展方向。在介绍机载涡动相关通量观测方法的主要技术原理、观测特点以及无人机通量观测系统组成的基础上,通过在相对均匀的区域开展无人机与地面通量观测对比试验,采用谱分析、观测结果对比以及源区分析等方式对无人机通量观测系统的性能进行了初步评价。结果表明：无人机通量观测系统能够实现对大气高频湍流信号的有效采样;无人机与地面观测的湍流通量具有较好的一致性,但是感热和CO₂通量出现了低估、潜热和摩擦风速出现了高估;观测平台与仪器的差异、垂直通量辐散、大气边界层条件、不同的地面源区及地表异质性的影响是造成二者差异的潜在主要因素。最后对未来研究目标进行了展望,以进一步推动该技术在相关领域中的应用。     

锡林郭勒植被NDVI时空变化及其驱动力定量分析

定量评价归一化植被指数(NDVI)变化特征及其驱动机制, 对了解区域生态变化特征, 促进区域生态与社会经济的可持续发展具有重要作用。该文利用MODIS-NDVI数据, 采用趋势分析法探讨了锡林郭勒2000-2015年生长季植被NDVI时空格局; 然后, 将各驱动因子的空间影响面积与植被显著增加/减少区域进行空间叠加分析, 二者比例即为贡献率大小。结果表明: 研究区植被NDVI整体缓慢增加, 呈现“东北高西南低”的分布格局。NDVI显著增加面积大约是显著减少面积的2倍, 且在气候和人类活动的双重作用下, 植被NDVI表现出显著的空间异质性。在NDVI显著增加区域, 气候影响比例为47.79%, 且降水和气温影响比例相当; 禁牧及草畜平衡政策是最主要的人为影响因素, 占比69.55%。在NDVI显著减少区域, 气候因素占比52.55%, 且以降水影响为主; 人类活动占比24.73%。在NDVI显著增加区域, 人类活动的影响大于气候因素, 且二者耦合作用较突出。     

利用甲基化特异性引物高通量检测DNA甲基化

建立一种基于甲基化特异性引物和SAGE技术的高通量DNA甲基化定量检测新方法（MSP-SAGE）,首先利用亚硫酸氢钠对基因组DNA进行处理,使未甲基化的C转变为U,而甲基化的CpG不变.将处理和未处理的DNA双链变性后用随机引物PNNNNCG对存在含有CG的单链进行延伸,而无甲基化CG的单链处则不能延伸;将差异延伸的单链序列和频次信息经过系列分子操作后,引入PCR扩增模板;对中间带有未知序列的PCR扩增产物进行串连克隆测序.将来自于未处理组和处理组的某一CpG位点的序列出现的次数定义为［Tags］A和［Tags］B,将标准系列的实际甲基化水平和［Tags］B/［Tags］A之间建立线性回归方程.根据每一CpG位点的［Tags］B/［Tags］A比值可反推该位点的甲基化水平.MSP-SAGE具有良好的线性,基于标准系列的［Tags］B/［Tags］A与其实际甲基化水平的标准曲线方程为y＝1.455x（R²＝0.984,P<0.01）.MSP-SAGE的回收率在95%到110%之间,精确度位于4.2％和10.5%,检测限在3％左右,单次检测通量可达24个CpG位点.MSP-SAGE是一种很有应用前途的高通量DNA甲基化定量检测方法.     

洋太公路对秦岭大熊猫栖息地景观格局的影响

洋县至太白县省级公路(洋太公路)穿越了秦岭大熊猫栖息地,可能对该地区大熊猫种群交流产生影响.以北京一号卫星遥感图像为数据源,采用分层提取法对道路建设前大熊猫栖息地景观类型进行分类,随后在GIS软件ArcMap的支持下对分类结果进行更新,模拟得到道路建设后的大熊猫栖息地景观格局,利用Fragstats软件从斑块和景观2个层次上计算了洋太公路修建前后大熊猫栖息地景观指数.结果表明:洋太公路穿越了9.4 km的林地斑块,公路建设使沿线两侧500 m范围6.9%的土地面积转化为建设用地,其中林地面积减少0.9%,各斑块类型的破碎度增加;公路建设后,Shannon多样性指数和CONTAG指数在离公路两侧300 m处变化最大,随着距离公路长度的增加逐渐趋于相同,表明公路建设对景观格局的影响随着空间尺度的增大而减弱.最后,提出了该地区大熊猫栖息地保护与管理建议.