2D与3D景观指数测定山区植被景观格局变化对比分析

植被和土地覆盖变化是环境变化的一个重要因素,同时也是引起景观和生态系统变化的重要原因。景观指数是定量分析植被和土地覆盖变化的重要研究方法之一。以滇西北高山峡谷区为案例区,比较分析传统2D景观指数和3D景观指数进行植被变化定量测定的差异。研究主要选取了基于斑块面积和周长几个常用指数来进行比较分析。研究结果表明在斑块层次上,除了分维数指数,其他指数的三维方法计算值显著地高于二维方法计算值;在类型层次上,三维的类型面积指数、平均斑块面积指数、平均最小邻近距离指数测定的变化值显著大于二维的相应指数测定变化值,但是二维和三维平均形状指数和分维指数测定的植被斑块的平均形状变化结果没有显著差异;在景观层次,只有三维的平均斑块面积和最小邻近距离指数测定的变化结果显著高于二维的平均面积和最小邻近距离指数测定的变化结果,其它指数如形状指数、分维指数、多样性指数和均一度指数等测定出两个不同时期的植被图格局变化结果均无显著差异,主要由于这些指数是采用面积和周长的对数或者比值计算得出,从而缩小了斑块表面面积与平面面积,表面周长与平面周长之间的差异。总体而言,利用二维景观指数在进行定量分析山区植被格局变化时,往往低估了其类型面积、平均斑块面积、斑块邻近距离等指数变化量,而三维景观指数得到相对较精确的变化值。     

乌兰布和沙漠东缘固沙植被恢复重建与资源利用中的几个问题分析

乌兰布和沙漠是我国八大沙漠之一 ,处于我国北方半干旱与干旱区的转折位置上 ,进一步沙质荒漠化的潜在危险性。就乌兰布和沙漠东缘固沙植被恢复重建以及资源利用过程中发现的一些问题进行分析探讨 ,主要包括人工固沙植物种的选择与配置问题、绿洲外围天然植被破坏问题以及绿洲开发规模选择对未来固沙植被的潜在影响等问题。     

松嫩平原大安古河道湿地的恢复与重建

近半个世纪以来,松嫩平原大安古河道湿地退化严重,湿地提供资源的能力和生态功能逐渐丧失,生态环境日益恶化。为改善区域生态环境和居住条件,1994-2000年,湿地的恢复和重建试验在大安古河道试区展开。在恢复地表径流循环的基础上,试验重点在于扩大湿地面积、消减湿地水土的盐分和提高湿地生物多样性。至2000年,试区湿地面积增国550hm^2,湿地水土含盐量下降30％-80％,湿地植被盖度提高30％-40％,水禽从无到有,已增至数十种。试验表明,以恢复地表径流为核心措施的湿地恢复与重建具有可行性。此项研究对于松嫩平原其他湿地的恢复和重建,促进其资源和生态功能再生具有指导作用。     

湖滨带退化生态系统的恢复与重建

湖滨带是水陆生态交错带的一种类型,在湖泊流域生态系统中发挥着重要作用,具有较高的生态、社会和经济价值.湖滨带的功能包括:缓冲带功能、保持生物多样性及生境保护功能、护岸功能和经济美学价值.湖滨带退化的原因主要是人为因素引起的生物群落结构的逆向演替及生态功能下降,退化湖滨带生态恢复与重建的理论基础是恢复生态学,其生态恢复技术可划分为三大类:湖滨带生境恢复与重建技术、湖滨带生物恢复与重建技术、湖滨带生态系统结构与功能恢复技术.云南洱海湖滨带近3年的生态恢复与重建试验的生态调查结果表明,试验区水生植被得到恢复,水质净化作用明显,藻类得到抑制,浮游动物的构成和数量发生变化,湖滨带湿地生态系统的生物多样性和稳定性增加.     

生态建设补偿的定量标准——以南水北调东线水源地保护区一期生态建设工程为例

生态补偿标准的确定是生态补偿机制建立的重点和难点.以南水北调东线水源地保护一期生态建设工程的补偿为例,探讨生态建设的补偿标准.从工程投资和机会成本的角度分析生态建设的总成本为1.46亿元/年,通过生态系统服务价值评价并结合专家咨询赋权,计算出生态建设工程成功实施后,建设区域所增加的生态服务效益为0.83亿元/年,外部区域所增加的生态服务效益为2.13亿元/年;综合生态建设成本和生态效益,提出了根据生态服务效益分担生态建设成本的补偿标准分析思路,并由此计算得到外部区域对建设区域的补偿标准为1.11亿元/年.     

Development of a semi-automatic system for pollen recognition

A semi-automatic system for pollen recognitionis studied for the european project ASTHMA. The goal of such a system is to provideaccurate pollen concentration measurements. This information can be used as well by thepalynologists, the clinicians or a forecastsystem to predict pollen dispersion. At first,our emphasis has been put on Cupressaceae, Olea, Poaceae and Urticaceae pollen types. The system is composed of two modules: pollengrain extraction and pollen grain recognition. In the first module, the pollen grains areobserved in light microscopy and are extractedautomatically from a pollen slide coloured withfuchsin and digitized in 3D. In the secondmodule, the pollen grain is analyzed forrecognition. To accomplish the recognition, itis necessary to work on 3D images and to usedetailed palynological knowledge. Thisknowledge describes the pollen types accordingto their main visible characteristerics and tothose which are important for recognition. Somepollen structures are identified like the porewith annulus in Poaceae, the reticulum in Oleaand similar pollen types or the cytoplasm inCupressaceae. The preliminary results show therecognition of some pollen types, likeUrticaceae or Poaceae or some groups of pollentypes, like reticulate group.     

国土综合整治与生态修复对区域生态系统服务价值的影响评估

国土整治与生态修复对保障区域生态质量、优化生态安全格局和提升生态系统服务价值有积极的促进作用。定量化测算国土综合整治与生态修复对区域生态质量的影响是领域的研究热点和难点。以广西壮族自治区贺州市为例,提出了国土综合整治与生态修复对区域生态系统服务价值的影响评估方法,主要结论如下:(1)不同地类由于其质量不同,单位面积生态系统服务价值差距较大,研究提出了基于地类质量的单位面积生态系统服务价值确定方法,并据此测算了各地类通过整治修复质量的提升潜力;(2)贺州市整治修复前生态系统服务总价值为411.80亿元,经过评估,整治修复后生态系统服务总价值可以增加到458.06亿元,增加比例为11.23%。贺州市林地生态系统服务价值增加潜力最大,其次是草地、耕地。生态系统服务价值增加潜力在空间上呈现了东西两翼高于中部、南部地区高于东部地区的趋势;(3)贺州市各区县整治修复潜力差距较大,潜力最大的为八步区和昭平县,潜力提升比例最高的是富川县,不同区县可以根据结果确定整治修复的工程布局。研究结果对于区域国土空间整治与生态修复工程安排及整治修复绩效评估有重要的指导意义。     

云贵高原生态恢复空间分异及其影响因素

全面深入评估生态恢复效益并明晰其自然—社会经济驱动机制,对维护区域生态安全、实现可持续发展目标具有重要意义。然而,在区域尺度量化分析时间序列生态恢复程度及其影响因素的案例研究较少。以云贵高原为研究对象,基于多源遥感数据,运用模型模拟、时间序列趋势分析等方法,从生态系统宏观结构、质量和服务3个层次评估了2000—2019年云贵高原地区的生态恢复效益,使用随机森林方法探究了生态恢复的自然-社会经济影响因素。结果表明：(1)近20年云贵高原地区生态系统宏观结构变化明显,主要表现为森林、草地和聚落生态系统面积的增加,以及农田生态系统面积的减少;(2)生态系统质量和服务恢复态势总体稳定向好,部分区域转差;(3)云贵高原地区生态系统的恢复程度整体较高。其中,恢复程度中等及以上的地区占总面积的35.84%;生态恢复程度有所转差及以下的面积最少,占总面积的7.54%;(4)地形、气候和土壤等生态本底特征是云贵高原地区生态恢复最重要的影响因素;在局地尺度,造林面积、人口密度年变化率等人类活动因子对生态恢复具有关键的作用。未来生态系统管理和生态恢复工程的实施应综合考虑区域生态背景和尺度效应,因地制宜采取恢...     

陕西省生态恢复综合效益评估

开展区域内生态恢复综合效益评估工作,将为地区生态恢复成果梳理及生态系统管理提供决策支持,为未来生态恢复工作的开展提供理论依据。以陕西省为研究区,基于空间遥感数据和生态模型模拟,从生态系统结构、质量和服务3个方面综合评估区域内2000-2015年生态恢复效益。研究结果表明：1）近16年间陕西省土地利用类型呈现林地增加,耕地减少的态势,同时关中地区建设用地大量增加。陕西省87.95%和72.72%的区域分别呈现植被覆盖和生态系统服务总值增加的趋势,尽管区域内人类活动占地增加,但整体生态恢复效果明显。2）陕南地区植被覆盖及生态系统服务总值相对较高,特别是秦岭地区,生态环境较为优越。陕北地区植被覆盖及生态系统服务均值虽相对较低,但均呈现显著增加趋势,未来区域范围内生态环境有着较大的发展潜力。3）尽管不同生态工程基本覆盖了陕西省全境,但受气象因素影响,生态系统服务总值在关中及陕南地区仍呈现出了一定的下降趋势。在未来相关区域的生态恢复资源投入中,应注意干旱环境对生态恢复效果的影响,因地制宜地选取适宜生态工程措施,以保证生态恢复的有效性和持续性,将生态恢复资源的成效最大化。     

四种草本植物混播处理在西藏措那湖沙害区植被恢复中的表现

在西藏措那湖沙害区采用不同物种搭配方式和混播比例对红豆草、紫花苜蓿(三得利)、披碱草、高羊茅进行播种,并在播种当年和第二年生长期结束后对生物量等特性进行分析,旨在找到适合在措那湖沙区植被恢复中可应用的适宜草种及最佳的种植方式。结果表明:1)播种当年混播方式对两种禾本科植物披碱草和高羊茅的株高、根长影响不显著,但会使两种豆科植物红豆草和紫花苜蓿的株高增加;2)混播方式对草地单位面积的生物量有明显的影响,豆禾草种混播处理中生物量会随着豆科植物比例的减小而增加,播种当年披碱草单播及披碱草+高羊茅(5∶5)的混播处理有较高的生物量,分别为(756.33±96.29) g/m²、(720.25±35.63) g/m²,次年披碱草单播及披碱草+高羊茅(7∶3)的处理总生物量最高分别为(832.13±124.71) g/m²、(723.83±57.14) g/m²;3)披碱草+高羊茅3个混播比例的处理两年中均表现出较高的盖度,其中播种当年披碱草+高羊茅(5∶5)的处理盖度最大为87%,次年盖度均达到60%以上;4...     

滇西北高原入湖河口退化湿地生态修复效益分析

选取滇西北高原典型退化湿地剑湖,对入湖河流永丰河入湖河口退化湿地进行的生态修复措施及其效益进行研究,评估其恢复效果,为高原退化湿地的修复和污染湖泊的治理提供依据。研究地修复2a后,入湖河口湿地景观格局得到较大改善,空间结构得到优化配置;水质状况明显改善,水体透明度提高101%,水体中总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)、硝氮(NO-3-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)的含量较恢复前明显下降,去除率分别达到62.5%、89.3%、62.5%、91.7%、68.0%,这一水质降解结果表明:基底修复促进了入湖河口水文状况的改善,而依据植物对不同浓度污水的适应状况进行多生活型、多种类的植物配置,并适当增加沉水植物比例,有效发挥了植物的净化作用,但不同湿地植物群落之间净化效果存在差异,显示了植物对氮磷的喜好程度和植物间的互作关系,而相同植物群落在不同浓度污水条件下的表现同样存在差异。因此,污染水体的治理必须选择性利用适合不同污水浓度的水生植物进行合理的群落配置,同时,根据水质变化及时对植物进行适应性调整,有利于植物的生长和湿地生态系统的稳定,以及湿地生态系统结构和功能的恢复。该退化湿地修复后,每年可产生以净化功能效益为主的生态系统服务功能价值185万元,以水源涵养和生物多样性保育、生态旅游等的生态系统服务功能价值32.7万元,以及以生态农业系统为主的市场价值270万元,呈现了较好的经济、社会效益和生态效益价值。     

荒漠草原生态恢复与重建：人工植被推动下水分介导的系统响应、生态阈值与互馈作用

荒漠草原(生态区)横贯我国西北地区东部,生态地位十分重要。近二十年来,通过封育禁牧、退耕还林(草),植被覆盖显著改善,但是生态系统质量和稳定性依然不高。由于长期将荒漠草原单纯视作草原的一部分,对其生态系统过渡性、脆弱性和复杂性本质特征认识不足,造成了荒漠草原生态学研究与区域生态建设实践之间不同程度的脱节。在分析荒漠草原生态区未来在我国生态安全格局中突出的但是被一定程度上忽视的地位的基础上,进一步归纳了荒漠草原生态系统的一般特征,指出了生态恢复与重建研究中存在的主要问题。进而以人工植被引入荒漠草原生态工程为案例,分析了人工植被驱动荒漠草原生态恢复与重建的过程与机制,归纳了“植被-水文-土壤”互馈作用驱动生态系统层级响应模式,并展望了今后的发展趋势与研究方向。     

二维与三维景观格局指数在山区县域景观格局分析中的应用

景观格局指数是景观格局分析中常用的定量分析工具,而传统二维景观格局指数却忽略了地形对景观的影响,在定量描述山区景观格局时可能存在一定局限.本文以典型山地丘陵区山东栖霞市为研究区,在地形结构分析的基础上,选择面积/密度(类型面积、平均斑块大小)、边缘/形状(边缘密度、景观形状指数、平均斑块分维数)、多样性(香农多样性指数、香农均匀度指数)、聚散性(聚集度)4个方面的8个景观格局指数,比较分析传统二维景观格局指数与三维景观格局指数对山区景观格局及其动态变化定量描述的差异.结果表明:三维类型面积、平均斑块大小和边缘密度与其相应二维指数差异显著,三维景观形状指数、平均斑块分维数、香农多样性指数和香农均匀度指数与其相应二维指数差异不显著,三维聚集度与二维聚集度无差别.由于采用斑块表面面积和表面周长计算三维景观格局指数,采用各斑块的投影面积和投影周长计算二维景观格局指数,所以在描述山区景观面积、密度、边界等指标时三维景观格局指数相对精确,但在测定景观形状、多样性和聚散性等指数时,则与传统的二维景观格局指数差异不显著.三维景观格局指数引入了地形特征,对景观格局及其动态变化的反映相对精确.     

长江上游退化森林生态系统恢复与重建刍议

通过对国内外生态系统恢复与重建研究进展的综述,论述了我国长江上游森林生态系统退化的主要特征和森林生态系统退化的现状,分析了长江上游生态环境建设存在的主要问题,并提出相应对策。在此基础上,针对退化森林生态系统提出恢复和重建的基本思路和建议。     

Assessing,with limited resources,the ecological outcomes of wetland restoration: a South African case

Resources for evaluating the ecological outcomes of ecosystem restoration projects are often limited, especially within government‐funded programs. In order to rapidly assess the ecological outcomes of wetland restoration, an improved approach has been developed, which was applied in the assessment of the ecological outcomes at nine restoration sites of South Africa's Working for Wetlands program. The sites encompass a diversity of restoration problems and land use contexts. The approach begins by distinguishing hydrogeomorphic (HGM) units, for which ecological condition is assessed and reported for hydrology, geomorphology, and vegetation pre‐ and post‐restoration. These three components are closely linked but, as demonstrated at some of the sites, may respond differentially to restoration interventions. For most HGM units, overall ecological condition was improved by between 10 and 30%, with the greatest contribution of restoration generally being to the hydrology component. Having determined the integrity and costs of the interventions, cost‐effectiveness is then reported in South African Rands per hectare equivalent restored, which was found to vary by more than an order of magnitude across the HGM units assessed. Cost‐effectiveness must be interpreted in the light of the long‐term integrity of the interventions, the site's landscape context, and the contribution of restoration to ecosystem services provision. Some sites may be considerably less cost‐effective than others, but the cost may nonetheless be justified if the sites make key contributions to ecosystem services provision. The study was conducted in the context of a formative evaluation and the findings are envisaged to improve wetland restoration practice.     

Ultrastructural evidence for the origin of the subretinal pigment shield in the compound eye of Drosophila melanogaster

Little morphological information is available about subretinal pigment shields in insect compound eyes, especially ultrastructural information. The latter is however needed in order to detect possible smallest projections that emanate from pigment-granule-bearing cells and pass through the basal matrix (BM), but that are not visible in light micrographs. Previous work on the subretinal pigment shield in Drosophila melanogaster suggests that the pigment cell population located below the BM is closely associated with secondary and tertiary pigment cells. Whether these cells stay in connection throughout life with the subretinal regions via thin projections that pass through the fenestrae of the BM, or whether the subretinal parts later become separated during eye development remained so far unknown. Our investigation of the periphery of the BM by three-dimensional reconstruction based on serial-sectioning transmission electron microscopy has revealed that the secondary and tertiary pigment cells possess thin projections that pass through the fenestrae of the BM and thus connect the cellular regions above and below the BM in the adult compound eye. The subretinal pigment shield of D. melanogaster is therefore of retinal origin and is not composed of additional subretinal pigment cells. The maintained bond allows the active displacement of pigment granules below the BM during the process of dark and light adaptation of the compound eye.     

Development and validation of a generic 3D model of the distal femur

The development and validation of a virtual generic 3D model of the distal femur using computer graphical methods is presented. The synthesis of the generic model requires the following steps: acquisition of bony 3D morphology using standard computed tomography (CT) imaging; alignment of 3D models reconstructed from CT images with a common coordinate system; computer graphical sectioning of the models; extraction of bone contours from the image sections; combining and averaging of extracted contours; and 3D reconstruction of the averaged contours.

The generic models reconstructed from the averaged contours of six cadaver femora were validated by comparing their surface geometry on a point to point basis with that of the CT reconstructed reference models. The mean errors ranged from 0.99 to 2.5 mm and were in agreement with the qualitative assessment of the models.     

黄土丘陵区小流域土地利用和植被恢复对土壤质量的影响

土壤质量的维护和提高是全球生物圈可持续发展的重要因素之一．对黄土丘陵小流域持续利用25年后的荒草地、山杏林地、农地、油松林地、灌木林地和撂荒地土壤性状的研究结果表明,不同土地利用方式和植被恢复类型对土壤质量有很大影响;植被恢复重建和农地撂荒将增加土壤有机质含量,提高土壤质量;粗放的农业耕作措施将降低土壤质量并引起土壤退化;灌丛有明显的肥力岛屿作用;撂荒在一定程度上可以培肥土壤。随着“西部大开发”、“退耕还林还草”和生态重建工程的开展,在半干旱黄土丘陵沟壑区,建植灌木、种植牧草、农地撂荒和自然恢复是较好的生态重建和植被恢复方式。