封面说明

封面图片由聊城大学环境与规划学院李雪硕士研究生2019年8月17日拍摄于山东省东营市垦利区中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站(37°76′ N,118°99′ E) 。该地属暖温带半湿润大陆性季风气候区,四季分明,雨热同期,年均温12.9 ℃,最低和最高月均温分别为-2.8 ℃(1月)和26.7 ℃(7月),年降水量556.1 mm,70%降水集中于7-9月,年蒸发量1962 mm。     

黄河三角洲典型植被与地下水埋深和土壤盐分的关系

土壤盐分和地下水埋深是影响黄河三角洲植被发育和分布的重要因素.本文通过野外调查与统计分析,研究了黄河三角洲区域典型植被(翅碱蓬 柽柳、刺槐、芦苇和棉花)、地下水埋深、土壤盐分之间的关系.结果表明: 研究区地下水埋深显著影响土壤盐分,平均影响系数为0.327,地下水埋深在0.5～1.5 m的土壤盐渍化最严重;整个研究区内植被发育较差,其中,研究区78%面积的归一化植被指数(NDVI)<0.4,地下水埋深、土壤盐分对天然植被分布有显著影响;土壤盐分对研究区翅碱蓬-柽柳、刺槐、芦苇及棉花NDVI的影响显著,地下水埋深对翅碱蓬-柽柳NDVI的影响显著,对芦苇、棉花、刺槐NDVI的影响不显著.     

有机碳质量对黄河三角洲芦苇凋落物分解及其温度敏感性的影响

凋落物分解速率及其温度敏感性Q_(10)能够影响凋落物对土壤的碳归还及其对全球变暖的响应。然而,凋落物有机碳质量对凋落物分解及其温度敏感性的影响研究仍不充分。以黄河三角洲芦苇(Phragmites australi)为例,通过凋落物袋法、室内模拟实验及固态~(13)C核磁共振技术,研究有机碳质量对凋落物分解及其温度敏感性的影响,探讨预测凋落物分解及其温度敏感性的指标。结果表明:(1)随着凋落物分解,易分解碳组分(烷氧碳、双烷氧碳)相对含量逐渐降低,而难分解碳组分(芳香碳)相对含量显著增加,疏水碳/亲水碳、芳香碳/烷氧碳比值逐渐增大,凋落物有机碳更加稳定,凋落物呼吸速率及失重率呈下降趋势。(2)凋落物失重主要受烷基碳、烷氧碳相对含量及C/N的影响,凋落物CO_2累积释放量主要受烷氧碳及双烷氧碳相对含量的影响。羰基碳相对含量可以用来解释Q_(10)的变异。因此,相对于生态化学计量比,烷基碳、烷氧碳、双烷氧碳、羰基碳相对含量是预测凋落物分解及其温度敏感性的敏感性指标。     

黄河三角洲芦苇种群特征对水深环境梯度的响应

通过野外调查芦苇种群特征及获取的监测数据,应用多元统计法、函数极值法以及β多样性指数测度法,对黄河三角洲芦苇种群在不同环境梯度（以水深为主）条件下的生物生态学特征及β多样性进行了分析.（1）通过离差平方和聚类分析方法,将研究区的10个调查样地划分为6个类型.随水深环境梯度变化,各样地群落优势植物也发生相应变化.（2）芦苇的平均高度和平均茎粗与平均水深呈显著相关.芦苇平均密度和平均盖度值与平均水深拟合曲线的变化呈非线性变化趋势.在平均水深为0.3m时,芦苇平均密度和平均盖度出现明显的峰,随水深变化向峰两侧递减,而芦苇平均株高和平均茎粗随水深增加呈递葺增趋势.（3）通过β多样性分析,黄河三角洲存在明显的环境梯度变化,随着水深的变化,物种间存在明显的替代关系.通过离差平方和聚类分析后得出的各相邻样地（水深段）间的Sorensen指数值均大于不相邻样地（水深段）间的值.水生环境植物群落间的相似性程度较大,而旱生环境植物群落间相似性程度较小.     

黄河三角洲植被空间分布特征及其环境解释

为了解黄河三角洲地区植被空间分布与环境因子之间的关系,通过局地植被样方调查、区域遥感影像提取归一化植被指数(NDVI)及地形高度、地下水位埋深、表层土壤Cl~-含量等环境数据采集,综合样地植被与环境数据进行了除趋势对应分析(DCA)和除趋势典范对应分析(DCCA),并对区域NDVI与主要环境变量进行了单因子相关性分析和多元逐步回归分析。结果显示:DCA排序可将黄河三角洲植被分为翅碱蓬、柽柳-翅碱蓬、芦苇-柽柳、芦苇4个主要群落类型(群丛),DCCA与DCA排序图总体相似,但DCCA更清晰地表明其第一轴主要代表的是潜水Cl~-浓度等关键水盐因子,且随着水土环境系统盐分含量的减小,群落由翅碱蓬逐渐向芦苇演变。区域典型植被群落和NDVI分布格局与变化趋势受地下水位埋深和潜水Cl~-浓度2个环境因素影响较大(NDVI与2个环境变量间建立的二元回归方程R~2=0.57),而土壤Cl~-含量的植被效应实际上受地下水位埋深和潜水Cl~-浓度的影响。在区域地下水普遍浅埋条件下,地下水成为影响植被生长与分布的生态环境最敏感要素,而地下水位埋深和潜水Cl~-浓度是这一要素中的2个关键因子,尤其是后者梯度变化对天然植被分布格局起重要的控制作用。     

黄河三角洲潮间带不同类型湿地景观格局变化与趋势预测

以1979—2013年7期卫星遥感影像(Landsat TM)为数据源,结合野外实地调查,通过建立黄河三角洲潮间带湿地数据库,探讨不同类型湿地的景观格局以及自然与人为因素对景观格局变化的影响,并基于Markov模型对未来20年三角洲潮间带不同类型湿地的景观格局进行了趋势预测。结果表明,三角洲的潮间带湿地面积在1979—2013年间整体呈先降低后增加变化。其中,1979—2010年的湿地面积持续减少,由1050.28 km~2减少为575.39 km~2,减少率为45.22%;2010—2013年的湿地面积略有增加,由575.39 km~2增加为596.17 km~2,增长率为0.36%。1979—2013年,潮间带主要湿地景观类型随距海远近均呈明显带状分布,但芦苇湿地面积呈明显降低趋势(减少273.53 km~2,减少率为79.68%),盐田养殖池面积呈显著增加趋势(增长12.04km~2,增长率为1584.21%),而光滩、碱蓬湿地、碱蓬-柽柳湿地和柽柳-芦苇湿地等其它类型湿地面积整体均呈波动减少趋势。未来20年,潮间带湿地面积整体将呈降低趋势,其值将由2010年的575.39 km~2减少为2030年的546.98 km~2,减少率为6.60%。芦苇湿地面积将继续减少(减少30.16 km~2,减少率为24.12%),盐田养殖池面积将持续增长(增加3.71 km~2,增长率为38.61%),而光滩、碱蓬湿地、碱蓬-柽柳湿地和柽柳-芦苇湿地等其它类型湿地面积均将呈小幅波动变化。研究发现,尽管自然与人为驱动力的双重作用决定了1979—2013年间潮间带的湿地景观格局及其动态变化,但黄河年输沙量(x_1)、区域GDP(x_2)和水产品产量(x_3)对潮间带湿地面积变化(y)的影响更为重要(y=733.192+35.317 x_1-0.005 x_2-4.085 x_3,P=0.00010.05),其对过去30多年间潮间带湿地面积变化的解释贡献高达76.7%。随着黄河三角洲高效生态经济区国家战略的实施,为实现潮间带区域的可持续发展,潮间带湿地的保护与生态保育应给予特别重视。     

模拟增温对黄河三角洲滨海湿地非生长季土壤呼吸的影响

冬季土壤呼吸能释放生长季所固存的碳, 因而在陆地碳循环中占有重要地位。随着全球气候变暖, 平均地表温度将升高0.3-4.8 ℃, 且冬季增温更加明显, 而温度的升高会促进更多CO₂的释放。另外, 滨海湿地地下水位浅, 淡咸水交互作用明显, 增温能引起土壤表层盐分升高, 从而影响土壤呼吸。该研究以黄河三角洲滨海湿地为研究对象, 采用红外辐射加热器模拟增温, 研究了该地区非生长季土壤呼吸的日动态及季节动态, 同时探讨了土壤呼吸对环境因子的响应机制。结果显示: 日动态中, 增温与对照的土壤呼吸速率变化趋势一致, 为单峰曲线; 在平均日变化中, 整个非生长季不同处理的土壤呼吸速率无显著差异, 而土壤温度和土壤盐分均为增温大于对照, 并且土壤呼吸峰值时间均比土壤温度提前。季节动态中, 整个研究期分为非盐分限制阶段(2014年11月-2015年2月中旬)和盐分限制阶段(2015年2月中旬-2015年4月)。在整个非生长季, 土壤呼吸速率无显著差异; 在非盐分限制阶段, 当10 cm土壤温度升高4.0 ℃时, 土壤呼吸速率显著提高22.9%, 而土壤呼吸温度敏感性系数(Q₁₀)与对照相比有所降低; 在盐分限制阶段, 尽管土壤温度升高3.3 ℃, 土壤呼吸速率却降低了20.7%, 这可能是由于增温引起了土壤盐分的升高, 同时由增温引起的土壤含水量的升高在一定程度上也限制了土壤呼吸, 而此阶段增温对Q₁₀无显著影响。因此, 在滨海湿地中, 增温除了直接影响土壤温度, 还可通过影响土壤水盐状况来影响土壤呼吸, 进而影响滨海湿地土壤碳库。     

不同地下水矿化度对柽柳光合特征及树干液流的影响

为揭示柽柳(Tamarix chinensis)光合能力及耗水特征对地下水矿化度的响应规律, 以黄河三角洲建群种——柽柳3年生植株为研究对象, 在1.2 m的潜水水位下, 模拟设置淡水、微咸水、咸水和盐水4种不同的地下水矿化度, 测定柽柳叶片光合-光响应、蒸腾速率和树干液流的日变化。结果表明: 地下水矿化度通过影响土壤盐分可显著影响柽柳光合特性及耗水性能。随地下水矿化度升高, 柽柳叶片净光合速率(P_n)、最大P_n、蒸腾速率、气孔导度、表观量子效率和暗呼吸速率均先升高后降低, 而水分利用效率(WUE)持续降低。淡水、微咸水和盐水处理下, 柽柳P_n光响应平均值分别比咸水处理降低44.1%、15.1%和62.6%; 微咸水、咸水和盐水处理下, 柽柳WUE光响应平均值分别比淡水处理降低25.0%、29.2%和41.7%。随地下水矿化度升高, 柽柳叶片光饱和点先升高后降低, 而光补偿点持续升高, 光照生态幅变窄, 光能利用率变低。淡水和盐水处理下, 柽柳P_n下降分别是非气孔限制和气孔限制引起的。柽柳树干液流速率随地下水矿化度升高而先升高后降低, 咸水处理下树干液流速率日变幅最大, 日液流量最高。淡水、微咸水和盐水处理下日液流速率平均值分别比咸水处理降低61.8%、13.1%和41.9%。咸水矿化度下柽柳有较高的光合特性, 在蒸腾耗水较严重的情况下可实现高效生理用水, 适宜柽柳较好地生长。     

黄河三角洲潮间带柽柳灌丛的格局及结构动态研究

采用聚集度指标与种群结构动态量化法, 分析了黄河三角洲潮间带柽柳灌丛的分布格局与结构动态变化。结果表明: (1)在潮间带, 柽柳种群从幼苗、小灌木至中灌木都服从集群分布, 大灌木为随机分布; 柽柳个体幼苗多生长在母体周围, 以母体为中心进行繁衍, 随着径级的增加, 种群个体间的竞争增加, 聚集度减小, 逐渐呈现随机分布。(2)柽柳种群结构呈纺锤型; 高度级失稳率指数显示幼苗和小灌木有很高的衰退速率, 随着群落的演替发展, 龄级较大的柽柳优势地位将被削弱。(3)种群动态预测表明, 种群明显处于衰退的早期阶段, 中小灌木的个体数量减少, 大灌木个体数增加,达到数量高峰; 虽然群落在短时期内会保持稳定, 但大灌木(或老龄个体)的数量大幅减少后, 柽柳种群将面临重度衰退。     

突变级数法在厦门城市生态安全评价中的应用

针对港湾快速城市化地区存在的潜在突变特性,基于P-S-R(压力-状态-响应)框架和突变级数法,构建了评价城市生态安全的突变模型,并对1996—2006年厦门城市生态安全进行了评价.结果表明：1996—1998年,快速城市化对厦门市区域生态安全的影响不大,研究区生态安全状况呈上升趋势;1998—2001年,由于大范围高强度的填海造地、人口激增等生态干扰远远超过了生态系统自身的修复能力,导致厦门城市生态安全状况呈快速下降趋势;2001—2006年,厦门城市生态安全整体水平回升,主要受其海湾型生态城市重大战略转变的影响;2006年,研究区系统压力安全级别为Ⅲ,说明厦门市还存在着生态安全隐患.突变级数法反映了单一指标极值情况对生态系统突变的影响,弥补了现有方法在此方面的不足,它既减小了权重赋值的主观性,又避免了主观判断安全标准的不确定性,可准确地反映城市生态安全的发展趋势.