基于土地利用及植被覆盖变化的黄河源区生境质量时空变化特征

位于青藏高原腹地的黄河源地区生态环境脆弱,面临生物多样性锐减、生态系统退化等问题,黄河源区生态系统保护及其高质量发展已成为国家的重点战略之一。土地利用与植被覆盖是影响生境质量的重要因素,定量化土地利用方式、强度及格局和植被覆盖格局对生态质量影响的研究越来越受到关注,但其对黄河源区生态质量的耦合效应尚不明确。基于2000年和2015年黄河源区土地利用类型及生长季归一化植被指数（NDVI）,采用InVEST模型探究了不同时期黄河源区生境质量时空变化,并采用地理加权回归（GWR）模型揭示了生境质量对土地利用和植被覆盖变化的空间响应特征。结果表明,2000年与2015年土地利用类型变化主要为未利用土地向草地的转移。植被覆盖变化方面,源区生长季NDVI整体上升。从生境质量的空间分布来看,黄河源区生境质量总体呈现南高北低的空间格局,高值分布在南部及中部地区,低值分布在北部布青山、东北部高海拔区及黄河乡的黄河沿岸。相较于2000年,2015年黄河源区生境质量平均提高11.47%。草地面积和NDVI与生境质量均呈显著正相关关系,其中NDVI是提高黄河源区生境质量的重要驱动因子。研究结果突出了NDVI对提高黄河源区生境质量的主导作用,可为未来源区生态保护提供借鉴。     

镉在不同类型蕹菜(Ipomoea aquatica Forsk.)中的积累及其化学形态和分子分布

采用水培幼苗试验研究不同蕹菜品种("台湾308"和"强坤青骨")Cd的积累及其化学形态和分子分布。结果表明,1.0 mg·L-1Cd浓度处理下,"台湾308"和"强坤青骨"叶、茎、根Cd含量分别为3.17、3.55、39.1和2.06、2.35、33.5 mg·kg-1;5.0 mg·L-1Cd浓度处理下,"台湾308"和"强坤青骨"叶、茎、根Cd含量分别为3.75、4.15、55.8和2.68、3.43、83.7 mg·kg-1。2个蕹菜品种Cd化学结合形态研究表明,叶中以乙醇提取态为主,茎、根中以乙醇和氯化钠提取态为主。"台湾308"叶、茎、根中活性较强的水提取态Cd所占比例均明显高于"强坤青骨",而醋酸和盐酸提取态Cd所占比例均明显低于"强坤青骨"。Cd处理水平和蕹菜品种类型对体内Cd化学结合形态均有一定影响,在根中表现尤为明显。分子分布结果表明,蕹菜叶片可溶部分中的Cd大部分与高分子量化合物和小分子量物质相配合,而根中可溶部分的Cd主要与植物螯合肽(PCs)和分子量为10~20 kDa的蛋白质结合。"强坤青骨"根系中Cd与PCs配合的组分(Cd-PCs)含量小于"台湾308",降低了Cd向地上部转运的可能性,进而成为其地上部分Cd含量较低的原因之一。     

长三角城市群城市空间形态与碳收支时空耦合关系

区域碳收支动态监测与评估是推动城市群低碳发展和碳达峰的关键基础问题。设计和分析了长三角城市群区域碳收支与城市空间形态的时空耦合关系。基于2001、2005和2010年碳排放、净初级生产力、土地利用和土壤等数据构建了长三角城市群区域碳收支的时空分布估算模型,接着利用地理加权回归模型分析了城市空间形态景观格局指数与碳收支的相关性,最后结合地理探测器定量分析了景观格局指数因子对碳收支的影响及其交互作用。研究结果表明：(1)长三角城市群碳收支存在明显的空间异质性,总体呈现南部高,北部次之,东部低的特征;(2)同时,长三角城市群碳收支具有明显时间异质性,2001、2005和2010年呈现减少的趋势,其中2001—2005年下降幅度较大;(3)斑块类型面积、城市斑块数量、最大斑块指数、景观形状指数与碳收支具有负相关性;边缘密度、城市建成区斑块密度与碳收支具有显著正相关性;(4)2001年、2005年和2010年的建成区总面积是碳收支空间异质性的主要驱动因素;斑块类型面积与其他因子的交互作用对碳收支空间异质性影响贡献程度比其他因子间交互作用较强。一定程度揭示了城市空间形态景观格局与碳收支时空分布的相...     

不同生长调节物质对水稻生长及镉积累的影响

比较脱落酸(ABA)、乙烯利(ETH)、水杨酸(SA)和茉莉酸甲酯(MeJ A)4种植物生长调节物质(PGR)对水稻生长及籽粒镉(Cd)积累的影响差异。试验采用重金属污染土种植水稻,于分蘖期、灌浆期各进行1次PGR叶面喷施处理,分析灌浆期叶片光合指标,丙二醛(MDA)含量以及收获期各部位生物量和Cd含量。结果表明:(1)低浓度ABA(5mg/L)可维持水稻正常产量;高浓度ABA(15mg/L)则导致产量下降。ETH对水稻地上部生长和单株产量有显著抑制作用,SA和MeJ A(0.56mg/L)均可保证地上部正常生长,维持正常产量。(2)外施4种PGR均抑制灌浆期叶片气孔开放,降低蒸腾速率和光合速率,抑制效果最明显的是高浓度MeJ A(0.56mg/L)。(3)在供试浓度范围内SA、低浓度ABA(5mg/L)以及高浓度MeJ A均可降低灌浆期叶片MDA含量,减少质膜过氧化水平。(4)4种PGR均可降低水稻籽粒Cd含量,其中低浓度ABA(5mg/L)抑制籽粒Cd积累的效应最佳。相关性分析结果表明,PGR抑制籽粒积累Cd的效应与地上部向籽粒转运Cd的调控机制有关,与蒸腾速率无显著相关关系。(5)综上所述,低浓度ABA(5mg/L)处理对水稻产量无影响,且籽粒Cd含量降低程度最大。适当浓度的PGR可降低水稻籽粒Cd含量,在中低度重金属污染农田生态修复实践中具有一定的应用前景,但必须精确控制PGR的处理时间和处理浓度,避免出现抑制生长和降低产量的负效应。     

霞多丽苗木中镉的积累、亚细胞分布及化学存在形态

以一年生盆栽葡萄品种霞多丽(Vitis vinifera L.cv.Chardonnay)自根苗及SO4砧嫁接苗为试材,采用CdCl2和CaCl2根部灌入的方法,研究了镉在霞多丽植株内的亚细胞分布和存在形态,以及外源添加氯化钙对植株镉吸收的影响.结果表明:大部分镉积累在霞多丽自根苗及嫁接苗的地下部器官;4 mmol·L-1浓度的CdCl2处理下,镉在自根苗根及根颈部分的积累量占77.1％,在叶片中的积累量占1.4％,而嫁接苗中镉在嫁接口以下部分的积累量高达93.9％,叶片中的积累量仅占0.1％;5 mmol·L-1外源钙缓解了植株对镉的吸收积累,而10mmol ·L-1外源钙则显著增加了植株对镉的吸收积累.镉在根系和叶片中的亚细胞分布规律为细胞壁＞可溶性部分＞细胞器,且在细胞壁中积累50％以上;镉在根系中主要以氯化钠提取态存在,其次为乙酸提取态,去离子水提取态含量最少.随着镉处理浓度的增加,各提取态含量有所变化.     

不同类型海桑-秋茄人工林地上生物量及营养元素积累与分布

海桑(6年生)与秋茄(11年生)人工混交林和海桑、秋茄人工纯林共3种类型(类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)地上总生物量分别为38.530、20.012和29.405t·hm^-2,其中类型Ⅰ乔木层占41.0%,灌木层占59.0%,类型Ⅱ乔木层占93.3%,灌木层占6.7%,类型Ⅲ灌木层占100%;生物量年均净积累量分别为4.701、3.380和2.673t·hm^-2·a-1.3种类型10种营养元素总积累量差异明显,分别为765.570、343.925、555.886kg·hm^-2,其中类型Ⅰ乔木层占41.8%,灌木层占58.2%,类型Ⅱ乔木层占92.3%,灌木层占7.7%,类型Ⅲ灌木层占100%;生产单位净积累干物质对营养元素吸收量及营养元素归还率因林分类型各异,类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ每生产1t净积累干物质净吸收10种营养元素的总量分别为39.860、36.834和18.904kg,而营养元素归还率则分别为61.3%、40.4%和72.2%.     

基于GWR模型的东江水质空间分异与水生态功能分区验证

流域水生态功能分区研究是我国正在开展的一项重要工作,如何验证分区结果的合理性,是当前亟待解决的问题。采用地理加权回归(GWR)模型评估流域特征对东江水质的影响,验证水质及流域影响空间差异是否与一二级水生态功能分区结果吻合,并对比了GWR模型与普通最小二乘(OLS)模型性能,讨论了GWR在分区验证方面的应用价值及不足。结果显示:1)水质指标以及GWR模型局部解释率(Local R~2)均在一二级水生态功能分区间存在显著差异;2)相比OLS模型,GWR模型校正R~2更高,残差空间自相关指数Moran′s I更低。研究表明东江水生态功能分区结果能合理反映水陆耦合关系,有效解释水质空间差异。此外建议选择总氮(TN)而非溶解氧(DO)和总磷(TP)作为分区验证指标。GWR模型在分区结果验证中具有广泛应用前景。降低数据空间自相关影响及改善距离测度方法是未来GWR模型研究的难点问题。     

锌在3种乔木中的积累及其亚细胞分布和化学形态

为了探索园林木本植物对重金属锌(Zn)的积累和耐性机制,本研究以栾树(Koelreuteria paniculata)、臭椿(Ailanthus altissima)和银杏(Ginkgo biloba)3种北京常见乔木为试验树种,通过盆栽污染模拟试验,研究不同浓度Zn处理(0、250、500、1000、2000 mg·kg^-1)对3种乔木的叶、枝、根生物量及叶片超微结构的影响,分析各器官中Zn积累含量及Zn在叶、根中的亚细胞分布和化学形态。结果表明: 各浓度Zn处理下3种乔木均能存活,但叶、枝、根的生物量较对照均有所下降。过量的Zn会导致栾树、臭椿的叶片细胞变形、细胞壁破裂、细胞器解体,而银杏叶片细胞尚能保持正常形态,说明银杏对Zn的耐受能力强于栾树和臭椿。随着Zn处理浓度的增加,3种乔木各器官的Zn含量呈上升趋势,栾树和臭椿体内的Zn含量显著高于银杏,说明栾树和臭椿对Zn的积累能力强于银杏。3种乔木叶和根中的Zn主要分布在细胞壁,分别占26.9%～71.8%和28.1%～82.6%,最高浓度Zn处理(2000 mg·kg^-1)下,Zn在可溶性组分(液泡为主)的占比可超过细胞壁。3种乔木叶片中的Zn主要以NaCl、HAc、HCl提取态存在,占57.4%～82.7%,根系中的Zn主要以NaCl、HAc提取态存在,占42.8%～67.2%,均是活性较低的形态。这说明细胞壁固持、液泡区隔化和将Zn以低活性的形态赋存可能是3种乔木积累和耐受Zn的重要机制。     

新疆同域分布梭梭和白梭梭多样性格局及其形成机制

探究第四纪气候波动和地质事件对古尔班通古特沙漠同域分布的梭梭(Haloxylonammodendron)和白梭梭(H.persicum)分布、分化和演化的影响,对了解旱生植物区系的发展与演化具有重要意义。该研究测定新疆自然分布的19个梭梭种群225个个体和12个白梭梭种群106个个体叶绿体DNA间隔区(trn S-trn G和trn V)序列,整合单倍型网络分析、主坐标分析、分子方差分析、贝叶斯系统发育树、地理加权回归分析揭示种间、种内不同地理种群间的遗传多样性及其环境解释、空间遗传结构,估算种间谱系分化时间,分析群体演化历史。主要结果有:(1)共定义了21个叶绿体单倍型,梭梭和白梭梭聚为独立的支系;(2)接近80%的遗传变异发生于物种间及梭梭种内不同地理种群间,物种间分化发生于上新世晚期至更新世早期,这可能受干旱化加剧和沙漠形成、扩展的共同影响;(3)地理加权回归模型结果显示,环境因子对梭梭和白梭梭遗传多样性的影响存在明显的空间差异性,气候和土壤因子总体上主导梭梭、白梭梭的遗传多样性格局:在古尔班通古特沙漠南缘,气候因子对梭梭和白梭梭均为显著正向作用;在沙漠西南缘,气候因子对白梭梭为...     

镉和锌在皖景天细胞内的分布及化学形态

运用差速离心法和化学试剂逐步提取法,分析了Cd和Zn在皖景天根、茎和叶的亚细胞分布及其化学形态.结果表明:10 μmol·L^-1 Cd处理下,Cd在皖景天细胞内的主要分布位点是其可溶部分;在100 μmol·L^-1 Cd处理下,Cd在根中主要分布在细胞壁、茎中主要分布在细胞壁和可溶部分、叶中超过90%的Cd分布在可溶部分.高Cd浓度处理时,皖景天根、茎和叶的细胞壁中Cd分布比例增加,而可溶部分Cd分布比例相对减少.在1和800 μmol·L^-1 Zn处理条件下,Zn在皖景天根、茎和叶的主要分布位点是可溶部分;高Zn浓度处理时,皖景天叶、茎和根的可溶部分和细胞壁中Zn的分布比例无明显变化.细胞器中Zn和Cd分布都很少.Cd在皖景天根、茎和叶内主要以氯化钠提取态和水提取态存在,Zn在皖景天根、茎和叶内以多种化学形态存在.     

Spatial heterogeneity in habitat selection: Nest site selection by greater prairie-chickens

Ecological relationships of animals and their environments are known to vary spatially and temporally across scales. However, common approaches for evaluating resource selection by animals assume that the processes of habitat selection are stationary across space. The assumption that habitat selection is spatially homogeneous may lead to biased inference and ineffective management. We present the first application of geographically weighted logistic regression to habitat selection by a wildlife species. As a case study, we examined nest site selection by greater prairie-chickens at 3 sites with different ecological conditions in Kansas to assess whether the relative importance of habitat features varied across space. We found that 1) nest sites were associated with habitat conditions at multiple spatial scales, 2) habitat associations across spatial scales were correlated, and 3) the influence of habitat conditions on nest site selection was spatially explicit. Post hoc analyses revealed that much of the spatial variability in habitat selection processes was explained at a regional scale. Moreover, habitat features at local spatial scales were more strongly associated with nest site selection in unfragmented grasslands managed intensively for cattle production than they were in fragmented grasslands within a matrix of farmland. Female prairie-chickens exhibited spatial variability in nest site selection at multiple spatial scales, suggesting plasticity in habitat selection behavior. Our results highlight the importance of accounting for spatial heterogeneity when evaluating the ecological effects of habitat components. © 2013 The Wildlife Society.     

辽中南城市群城市化及生态效应

20世纪90年代以来,我国进入快速城市化阶段,城市化引发的一系列环境问题不容忽视。本研究基于1995—2020年夜光遥感数据和土地利用数据,提取灯光指数测度辽中南城市群城市化水平,借助InVEST模型评价生境质量,并使用相关性分析方法和地理加权回归模型探讨辽中南城市群城市化水平与生境质量的关系。结果表明: 灯光指数在1995—2020年间增加了0.14,城市化水平不断提高,且呈现东低西高的格局;生境质量下降0.005,呈东高西低的格局,生态环境变差;辽中南城市群城市化水平与生境质量呈现显著的空间负相关关系,且城市化水平对生境质量的负面影响逐渐减少。为了缓解城市化带来的生境退化,实现区域社会经济协调可持续发展,迫切需要采取一系列措施,如:划定生态保护红线、提高土地集约利用度、划定城镇边界、促进区域一体化协调发展等。     

城市化背景下小微湿地景观动态变化及其驱动因素

小微湿地是指自然界在长期演变过程中形成的小型湿地。城市发展导致小微湿地大量消失,了解小微湿地景观动态变化特征及驱动因素是保护与管理小微湿地的重要基础。以合肥市包河区为研究区域,选取2006-2018年4期遥感影像,利用空间分析方法确定2006-2010年、2010-2014年、2014-2018年、2006-2018年4个时期小微湿地景观动态变化,基于300m×300m的网格单元,结合增强回归树和地理加权逻辑回归模型,分析13个预测变量与小微湿地损失之间的关系。结果表明：2006-2018年,小微湿地在整个研究区大范围减少,总面积下降了60.8%,斑块数量减少了60.5%,同时,小微湿地边缘复杂度降低,小微湿地间的空间距离增加,聚集程度降低。增强回归树模型显示,城市发展初期(2006-2010年),周边用地类型(建设用地、旱地、林地和草地)变化是导致小微湿地损失的主要因素,中后期(2010-2018年)各类型土地利用变化的相对影响有不同程度的下降,斑块面积和坡度对小微湿地损失的驱动作用逐渐凸显。2006-2018年,建设用地变化(14.4%)、斑块面积(13.5%)、旱地变化(11.1%)、坡度(10.1%)、林地变化(8.5%)、草地变化(7.0%)是导致小微湿地损失的高重要性变量。地理加权逻辑回归模型揭示了高重要性变量对小微湿地损失影响的空间非平稳性特征,结果显示,除斑块面积系数的空间可视化无解释意义,其余高重要性变量对小微湿地损失的影响随地点的变化,贡献的大小和方向也有所不同。研究方法和结果可以为城市快速发展地区小微湿地的保护与管理提供理论支持。     

基于GWR模型的土地覆盖与地表温度的关系——以京津唐城市群为例

基于Landsat TM土地覆盖分类数据和MODIS地表温度数据,探讨京津唐城市群不同土地覆盖的地表温度(7日),并采用常用的普通线性回归(OLS)和地理加权回归(GWR)方法分别拟合土地覆盖比例与地表温度的关系.结果表明: 研究区不同土地覆盖类型的地表温度差异明显,人工表面(40.92±3.49 ℃)和耕地(39.74±3.74 ℃)的平均温度较高,林地(34.43±4.16 ℃)和湿地(35.42±4.33 ℃)的平均温度较低;土地覆盖比例与地表温度显著相关,且两者之间的定量关系存在空间非稳定性,地理位置以及周围环境影响的差异是空间非稳定性产生的主要原因;GWR模型的拟合结果优于OLS模型(R_GWR²>R_OLS²),并且GWR模型可以量化土地覆盖比例与地表温度两者关系的空间非稳定性特征.     

基于地理加权模型的南设得兰群岛北部南极磷虾渔场空间分布影响分析

结合南极磷虾渔业科学观察员收集的渔业数据和海洋环境数据,本研究利用地理加权回归模型(GWR),分析了具有空间属性的虾群深度和离岸距离两个因子,以及海水表温对南设得兰群岛北侧水域南极磷虾渔场空间分布的影响.结果表明:各年南极磷虾渔业单位捕捞努力量渔获量(CPUE)在空间上的分布无显著的集聚性;2010和2013年,3个因子之间存在空间自相关性(正相关),而2012和2016年则无自相关性.GWR模型结果显示,3个因子对CPUE的空间分布具有不同程度的影响,影响程度大小依次为虾群深度>离岸距离>温度.拟合结果发现,南设得兰群岛东、西两侧水域中表温对CPUE空间分布的影响与其他两个因子具有相反的趋势.虾群深度和离岸距离对CPUE的空间效应主要表现为负相关,但存在着年际和区域性差异.本研究结果可为南极磷虾渔场形成机制研究提供方法上的参考.     

三峡库区典型次级河流河岸植被分布格局——以重庆东河为例

采用双向指示种分析法(TWINSPAN)和去趋势典范对应分析法(DCCA),以三峡库区典型次级河流澎溪河上游东河为研究对象,从植物种、植物群落与环境因子之间的相互关系,研究山地河流河岸植被的空间分布规律。结果表明:河岸植物群落包括4个森林类型、11个灌丛和灌草丛类型。海拔和人为干扰对河岸带植物群落空间分布具有主导作用。河岸植物群落具有明显的沿海拔梯度变化的垂直梯度格局;沿河流纵向和侧向梯度变化,河岸植物群落具有典型的"斑块状、片段化"分布格局;从流域整体看,河岸植物群落具有典型的次生性特征。     

基于地理加权回归模型探究环境异质性对秦岭大熊猫空间利用的影响

环境异质性对野生动物分布的影响具有明显的空间不均匀性。传统分析中多采用经典线性回归模型来量化野生动物分布与环境变量之间的关系,难以准确反映物种-环境关系的空间异质特征。地理加权回归(GWR)是近年来提出的一种新的空间分析方法,通过将空间结构嵌入线性回归模型中,以此来探测空间关系的非均匀性。以秦岭大熊猫为例,应用GWR模型分析大熊猫空间分布与环境异质性特征之间的潜在关系,并同经典的全局最小二乘回归法(OLS)进行比较。结果表明,GWR模型的AIC、R²和校正R²均显著优于OLS模型,GWR模型的局部回归系数估计能够更加深刻地揭示大熊猫空间分布与环境变量间的复杂空间关系,且GWR模型能够为物种的科学保护提供更加有效的理论支撑。因此,GWR模型可为探究物种-环境关系的空间异质特征提供一种新的方法,在物种栖息地选择与利用研究中具有一定的应用前景。