庙岛群岛南五岛生态系统净初级生产力空间分布及其影响因子

净初级生产力(NPP)估算对于海岛碳源/汇研究具有重要意义。以庙岛群岛南五岛为例,结合CASA模型和区域特征构建NPP估算模型,借助RS和GIS技术进行NPP估算,进而分析南五岛NPP空间分布特征及其影响因子。结果表明:南五岛NPP总量为11043.52 t C/a,平均密度为340.19 g C m~(-2)a~(-1),处于全国平均水平,高于同纬度的西部地区,低于东部沿海大陆地区;夏季NPP总量占全年的80%左右,春季和秋季分别占11%和7%,冬季仅占1.3%;不同海岛的NPP平均密度由大到小依次为大黑山岛、北长山岛、庙岛、南长山岛和小黑山岛,各岛NPP平均密度与建设用地比例呈明显负相关;不同地表覆盖类型的NPP平均密度由大到小依次为阔叶林、针叶林、农田、草地、建设用地和裸地,林地具有较高的NPP值,说明南五岛的人工林建设具有重要生态作用;NDVI和地表覆盖类型是NPP最主要的影响参数,地形参数通过影响NDVI和地表覆盖类型间接作用于NPP结果;NPP与土壤p H、有效磷、全磷、全钾呈显著负相关,与全氮、总碳、总有机碳呈显著正相关,与含水量、速效钾和含盐量之间相关关系不明显。     

庙岛群岛南五岛灌木群落结构及其对环境因子的响应

该研究对山东省庙岛群岛南五岛灌木植被及环境因子进行调查,运用TWINSPAN等级划分法和多元分析技术研究调查区域内灌木的植被分布、群落结构及其与环境因子间的关系。结果显示:(1)调查期间庙岛群岛南五岛共发现灌木27种,隶属于15科23属,荆条、扁担木、酸枣为优势种。(2)灌木群丛主要被划分为6个群丛,即桑群丛、刺槐-柘树群丛、酸枣群丛、扁担木群丛、荆条群丛、紫穗槐群丛。(3)应用典范对应分析(CCA)并采用向前引入法对环境因子进行逐步筛选,Monte Carlo置换检验结果显示,乔木层盖度、土壤pH是影响庙岛群岛南五岛灌木空间分布的关键环境因子。研究认为,CCA二维排序结果与TWINSPAN分类结果较为一致,庙岛群岛南五岛森林灌木群落主要分布于乔木层盖度适中、偏酸性土壤的环境下。     

庙岛群岛北五岛景观格局特征及其生态效应

海岛由于自然特征的空间差异、人类活动的日益增强以及生态系统的脆弱性,其景观格局空间分异性明显且生态效应趋于复杂。以庙岛群岛北五岛为研究区,基于现场调查和3S技术,从景观尺度、海岛尺度和区块尺度分析海岛景观格局空间特征,进而探讨景观格局与净初级生产力(NPP)、植物多样性和土壤性质的关系。结果显示:(1)不同尺度景观格局均表现出了空间差异。景观尺度上,针叶林、阔叶林和草地3类植被景观面积最大,斑块密度、边缘密度和平均形状指数总体较高,建筑用地也具有较大规模,其斑块密度较高,平均形状指数处于最低值,裸地也具有一定规模,其各项景观指标处于中间位置;海岛尺度上,随着海岛面积、人口和GDP的增加,斑块密度和人为干扰指数均明显增大;区块尺度上,斑块密度、边缘密度和平均形状指数与海拔呈显著正相关,人为干扰指数与海拔和坡度均呈显著负相关。海岛面积、地形和人类活动分别是北五岛景观格局的基本因子、重要限制因子和直接驱动因子。(2)海岛景观格局的生态效应与尺度密切相关。景观尺度上,各项生态效应指标在不同景观类型上均具有显著差异,海岛尺度上的生态效应指标对景观格局的响应不甚灵敏;区块尺度上,生态效应指标与景观格局指数表现出了显著的简单相关性和偏相关性,但二者结果具有差异。NPP和土壤水分主要受到景观类型和植被生长状况的影响,多样性和土壤养分同时受到景观类型和景观格局破碎度、边缘效应的影响,人为活动强度的增大地带来了各项生态效应指标的降低。控制建设规模、优化景观布局与改进开发利用方式是维系海岛生态系统稳定性的重要措施。     

庙岛群岛首次发现草鸮

庙岛群岛,现称长山列岛。位于山东半岛与辽东半岛之间的渤海海峡。1986年5月7日,我们在列岛的北端隍城岛(东经120°54′44″,北纬38°23′30″),捕获一只雄性草鸮(Tyto capensis)成鸟。其量度为:体重355克,体长317毫米,翅长328毫米,尾长122毫米,嘴峰28毫米,跗蹠75毫米。据文献报道,草鸮在国内仅分布于广东、广西、福建、浙江、安徽、湖南、贵州和台湾等省区。此次在长山列岛的发现为山东鸟类新纪录,也是迄今所知该鸟在国内分布的最北限。鉴于草鸮比较罕见,我们将它笼养,进行了一些观察,现简介如下:一、初捕的草鸮,惊恐乱飞、拒食,需人工喂…     

辽宁省地表温度时空变化及影响因素

地温是评价气候变化的重要指标,对土壤的成分、结构以及形成和演化都具有很大影响。分析地温自身的时空变化规律以及与气候间的相互关系,对深入了解地气间相互作用的机理、明确气候变化的响应规律、预测未来地温的发展趋势等方面具有重要的科学意义。辽宁省位于内蒙古高原向渤海湾的过渡地带,地形地势复杂,此外辽宁省又处在季节性冻土区,地温的变化机制更具复杂性。利用辽宁省24个气象站点1960—2016年0cm地温(地表温度)数据和各气象要素(气温、日照时数、风速、降水量)数据资料,采用气候倾向率法、Mann-Kendall突变分析、小波周期分析等方法,系统的分析辽宁省地表温度的时空变化特征以及与气候要素间的关系。结果表明:辽宁省地表温度年际变化随时间向暖趋势发展,气候倾向率达0.36℃/10a,不同年代际存在不同的变化趋势,其中20世纪60—80年代低于多年平均地表温度,90年代至21世纪10年代高于多年平均地表温度,此外冬季地表温度增温幅度最大;突变分析显示在1995年发生突变,经检验其升高趋势显著;经周期分析显示辽宁省年地表温度具有30—46a和19—25a的两种时间尺度的周期变化;年地表温度呈西南向东北逐渐降低分布特征。相关分析表明,地表温度与气温的相关性最大,并且其大小在整个区域内呈西高东低的分布特点;在与降水的关系中,降水量高的年份地表温度均比较低,夏季受降水和日照时数的影响最显著,地表温度与风速均呈负相关,但夏季相关性较小,考虑夏季地表温度主要是受气温、日照和降水共同的作用,弱化了风速对地表温度的影响。     

庙岛群岛南部海域大型底栖动物多样性

为了解庙岛群岛南部海域大型底栖动物群落多样性变化,我们在该海域设置了11个站位,于2012年11月、2013年2月、5月、8月共进行了4个航次的调查,对该海域大型底栖动物的生物多样性变化、种类组成以及优势种等进行了分析。在研究海域共采集到大型底栖动物164种,包括环节动物多毛类82种,节肢动物甲壳类38种,软体动物30种,棘皮动物9种,其他类群5种。各站位种类数在6–42种之间。物种数冬夏较多、春季较少。各站位Shannon-Wiener多样性指数未呈现明显的季节性变化;均匀度指数春夏最高;而丰富度指数春夏两季最低。沉积物中有机质与叶绿素含量是影响大型底栖动物多样性的主要因素。丰度–生物量比较曲线(ABC曲线)结果表明,位于庙岛与北长山岛之间的C13站、毗邻庙岛的C17站和C28站的底栖动物群落受到了中等程度的扰动,其余站位未受到明显扰动。     

庙岛群岛典型植物群落物种、功能、结构多样性及其对环境因子的响应

海岛植被在全球生物多样性研究中起重要作用,研究海岛植被多样性对于理解海陆相互作用下植物群落的多样性维持机制有重要意义.本研究以庙岛群岛的麻栎群落、刺槐群落、黑松群落、荆条群落4种典型植物群落为对象,采用物种多样性指数、功能多样性指数和结构多样性指数,在群落尺度上探讨了海岛典型植物群落物种、功能、结构多样性间的关系及其对环境因子的响应.结果表明: 黑松群落的物种丰富度与Rao指数高于刺槐群落与麻栎群落,而结构多样性却较低;荆条灌丛的物种、结构多样性均低于森林群落,而功能多样性高于部分森林群落.物种丰富度与Rao指数以及树高多样性间呈显著正相关,与功能均匀度呈显著负相关.结构多样性主要由坡度决定且与坡度呈负相关;功能均匀度与坡度呈正相关,而功能异质性、功能离散度和物种多样性则更多地受土壤理化性质的影响,与土壤容重及土壤总碳呈正相关,与土壤含水率呈负相关.总体而言,庙岛群岛的植物群落多样性格局既有与大陆植被相似的特征,但也有其海岛特殊性.     

基于MODIS数据的天山区域地表温度时空特征

基于2001-2013年MODIS地表温度产品及TM影像遥感解译的土地利用类型数据,对天山区域地表温度时空特征进行分析.结果表明: 2001-2013年,研究区地表平均温度达1.73 ℃,呈东高西低的特点,西北部分地区的地表温度年际变化幅度明显高于其他地区,局部地区在0.55 ℃以上;地表温度呈逐年缓慢增加趋势,增加率为0.147 ℃·a^-1,季节性差异明显,冬季地表温度波动幅度较大,变异系数达12.7%,地表温度的差异白天大于夜晚,夏季明显高于其他季节;不同土地利用类型的地表温度之间存在差异,与对应像元的归一化植被指数之间存在不同的拟合效果.随着植被盖度的增加,林地、草地地表温度下降明显,归一化植被指数每下降0.1时,林地和草地的地表温度降幅为3.74、5.04 ℃;受人为活动影响较多的城镇用地和农地的地表温度与归一化植被指数之间的敏感性高于其他土地利用类型.     

基于MODIS数据的天山区域地表温度时空特征

基于2001-2013年MODIS地表温度产品及TM影像遥感解译的土地利用类型数据,对天山区域地表温度时空特征进行分析.结果表明: 2001-2013年,研究区地表平均温度达1.73 ℃,呈东高西低的特点,西北部分地区的地表温度年际变化幅度明显高于其他地区,局部地区在0.55 ℃以上;地表温度呈逐年缓慢增加趋势,增加率为0.147 ℃·a^-1,季节性差异明显,冬季地表温度波动幅度较大,变异系数达12.7%,地表温度的差异白天大于夜晚,夏季明显高于其他季节;不同土地利用类型的地表温度之间存在差异,与对应像元的归一化植被指数之间存在不同的拟合效果.随着植被盖度的增加,林地、草地地表温度下降明显,归一化植被指数每下降0.1时,林地和草地的地表温度降幅为3.74、5.04 ℃;受人为活动影响较多的城镇用地和农地的地表温度与归一化植被指数之间的敏感性高于其他土地利用类型.     

庙岛群岛毗邻海域底层渔业生物群落拓扑结构及其关键种

研究基于2020—2021年庙岛群岛毗邻海域底层渔业生物调查,构建其食物网拓扑结构,结合网络分析法计算拓扑学指标,筛选关键种。研究结果表明,庙岛群岛毗邻海域包含重要种和优势种37个,摄食关系数量223个,节点密度为0.17,连结密度为6.03,连结复杂性指数为12.21,种间关联度指数为0.16,特征路径长度为2.10,平均聚类系数为0.30。综合各拓扑学指数排序(D、D_out、D_in、BC、CC、IC、TI¹、TI³、TI⁵、K、K_b、K_t、F和^DF),口虾蛄(Oratosquilla oratoria)、日本鼓虾(Alpheus japonicus)、白姑鱼(Pennahia argentata)、矛尾虾虎鱼(Chaemrichthys stigmatias)和扁玉螺(Glossaulax didyma)为庙岛群岛毗邻海域关键种。其中,口虾蛄和白姑鱼是关键捕食者,矛尾虾虎鱼是关键中间种,扁玉螺是关键饵料种,日...     

RCPs气候情景下挠力河流域耕地水土资源平衡效应模拟

气候变化背景下,如何耦合水土资源是当前土地资源利用亟待解决的关键问题之一.为揭示挠力河流域耕地水土资源平衡态势,本文以Landsat影像、数字高程模型(DEM)数据和气象台站数据为基本信息源,结合遥感和GIS技术,运用未来土地利用模拟模型定量模拟RCPs气候情景下耕地的水分盈亏状况.结果表明:挠力河流域耕地内部结构差异性变化导致水土资源呈现阶段性的平衡特征,1990年耕地水分盈亏状况良好,旱改水农业结构调整导致当地水田迅速扩张,2002年中度和重度缺水区大量增加,水分亏缺态势急剧恶化,至2014年耕地整体水分亏缺状况趋于缓和;通过对比不同空间分辨率及时间尺度下的模拟精度,确定最优模拟空间分辨率为200 m,最优模拟时间点为2038年;模拟结果显示,未来挠力河流域耕地整体呈现出明显的水分盈亏极化特征,即正常缺水、重度缺水和严重缺水区面积将进一步扩大,轻度缺水和中度缺水区呈现收缩态势,高水分盈亏程度指数区分布更加集中,局部高水分亏缺区面积进一步扩大.未来需针对该地区采取针对性的农田水分灌溉措施及耕地调整,以实现水土资源平衡利用.     

中国栽培的香根草是外来入侵种并会蔓延成为杂草吗?

1988年国际香根草网络主席里查德·格雷姆肖先生引入到中国的香根草技术是一种利用香根草进行水土保持、环境保护、生境恢复、防灾减灾、污染治理的生态工程与植物修复技术。在过去20多年,该技术应用到中国南方10多个省区,取得了显著的生态效益与社会效益。然而,当年引入香根草技术时,海南、广东、福建等地早已有"野生"的香根草存在,甚至可以追溯到1936年。而最初的香根草种源究竟是中国本土生长还是从国外引入?至今未见确凿的证据或资料。目前,世界上栽种的香根草是通过分蘖等无性繁殖的,在中国未发现香根草的无序蔓延及其"排他"现象。与此相反,由于香根草的种植可改善恶劣的生境条件,使其他乡土植物得以很快定居并生长,从而导致香根草自身萎缩甚至消失。此外,香根草对除草剂非常敏感,常因除草剂的喷洒而消失。因此,把香根草当作外来入侵种并认为会成为杂草的说法是缺少科学依据的。     

土地利用变化对挠力河流域可溶性有机碳输出的影响

采用野外采样、室内分析、GIS及统计分析相结合的方法,研究了挠力河流域河水可溶性有机碳（DOC）浓度的季节性动态,以及年均尺度上全流域、100 m河岸带土地利用变化对河水DOC输出的影响.结果表明： 基流状态下,河水DOC浓度在春季、夏季显著高于秋季;有湿地存在的子流域DOC浓度的季节性动态与无湿地存在的子流域存在显著差异,且有湿地存在的子流域中DOC浓度的季节性变异与整个流域的趋势一致;年均尺度上,DOC浓度与全流域湿地以及100 m河岸带范围内的水田面积百分比呈显著正相关,而与全流域尺度的林地百分比呈显著负相关（P<0.05）.表明湿地的存在是影响挠力河流域河水DOC季节性变异的重要因素;全流域的湿地以及100 m河岸带范围内的水田对其具有显著的促进作用,而林地对其有显著的减缓效应,流域过去几十年的土地利用变化改变了河水DOC的平衡状况.     

密云水库上游流域土地利用与地表径流营养物的关系

定量刻画土地利用与水体营养物浓度的关系,有助于指导流域土地利用管理,以控制水体富营养化.以往研究较多关注土地利用的数量结构,对其强度、空间分布等刻画相对不足.本研究以密云水库上游流域为例,基于覆盖全流域52个子流域的水质采样,通过遥感解译和空间计算,提取土地利用强度、所处坡度、与河道及监测断面距离以及位置邻接关系等信息,构建土地利用与总氮、总磷和化学需氧量浓度的多元线性回归方程.结果表明: 土地利用与总氮、总磷和化学需氧量浓度回归方程的决定系数由未纳入任何信息的0.294、0.471和0.223分别增加到0.532、0.685和0.489,显著提高了模型的解释能力.在厘定每一空间位置土地利用对监测断面营养物浓度贡献率的基础上,比较与河道不同迁移路径距离下土地利用对营养物浓度的平均累积贡献率及面积累计百分比,确定了距离河道1 km范围内的河岸带为水体富营养化的关键控制范围.最后提出了优化农田施肥管理、加强牲畜粪便处理、建设林地过滤带和河岸缓冲带等水质污染控制和调控的措施建议.     

长江流域产水功能对土地利用变化的响应及其驱动因素

长江流域产水功能是流域水生态平衡的重要组成部分,在生态安全防护上具有重要战略地位。产水量是指示区域水环境功能的重要生态指标,探讨长江流域土地利用变化对产水量的影响对于深化和揭示土地利用对水环境功能的效应有重要意义。研究基于多元统计方法与InVEST模型产水模块探讨了产水量对土地利用变化的响应模式,以及影响区域产水的驱动因素。结果表明：1.1990年至2015年,长江流域平均产水量呈西北低、东南高、中游>下游>上游的空间分布规律,子流域间的产水空间差异程度呈加剧趋势;2.从总产水量来看,洞庭湖、鄱阳湖和金沙江为主要贡献流域,贡献了总产水量的50%,且农用地与林地为主要土地贡献类型;3.由于长江流域土地利用结构和配置的转变,产水量的响应呈土地类型上的多样性,表现为农用地、草地、未利用地对产水变化具有正向协同效应,而林地和水域具有负向协同效应,建设用地对产水的响应不明显;4.影响产水功能的主要驱动力为建设用地、水域、人口密度、国民生产总值、降雨,农用地、植被覆盖、温度为潜在驱动力,未来长江流域产水功能的调控需要重视不同子流域间产水量的空间异质性与土地利用配置的协调性。     

东北地区耕地利用碳排放核算及驱动因素

随着我国社会经济的不断发展,耕地资源开发利用的广度和深度不断扩展,耕地的生产效率和生产规模逐步提高。与此同时,耕地管理活动中由农用品投入、能源消耗等产生的碳排放量也飞速增长。本研究以东北地区耕地利用碳排放为研究对象,采用生命周期法构建碳排放核算框架体系;基于东北地区1979—2015年碳排放量的估算结果,采用对数平均迪氏指数模型构建影响农业碳排放的驱动因素体系,深入探讨东北地区耕地碳排放的影响机制。结果表明: 与1979年相比,2015年耕地利用碳排放总量增长了21.9%,碳排放强度则降低了1.54 t·hm^-2。土壤管理和农用品投入碳排放是耕地利用碳排放的主要排放源,占排放总量的83.6%。土地生产率、科技资金配置率的提高,会增加耕地利用碳排放;投入产出比、人均耕地面积、科技投入强度降低,则会减少耕地利用碳排放。     

新疆伊犁河流域生态服务价值对土地利用变化的响应

以伊犁河流域为研究对象,运用GIS手段和生态经济学方法,采用Costanza生态系统服务价值计算公式,参照谢高地等人的中国陆地生态系统服务单位面积价值,结合敏感度分析,探讨了伊犁河流域1985-2005年土地利用和生态系统服务价值的变化特征。研究结果表明:1985-2005年间伊犁河流域土地利用处于发展阶段,土地利用程度呈增大趋势。研究期内生态系统服务价值总体有所上升,从482.83×108元上升到506.44×108元,增加了23.61×108元:水域和耕地对研究区总体服务功能变化的贡献率最大,而牧草地生态服务功能的下降对研究区总体生态服务功能的增加具有较大负贡献。研究区生态经济的发展已处于协调水平的边缘,需要加强对生态环境的保护力度。     

基于InVEST模型的黄河流域产水量时空变化及其对降水和土地利用变化的响应

黄河流域是重要的水源涵养和生态屏障区,研究其水源供给服务对实现黄河流域高质量发展和生态环境保护具有重要意义。本研究基于InVEST模型和情景分析法,以土地利用覆被、气象及土壤等数据作为输入,分析了1995—2015年黄河流域产水量的时空格局以及降水变化和土地利用变化对流域产水量的影响,并探讨产水量对二者的响应。结果表明:1995—2015年,黄河流域产水深度增加,增量为24.34 mm,产水高值区集中在西部和西南部,低值区集中在西北区域,产水深度空间格局特征变化不明显;黄河流域三级流域中,龙羊峡以上流域产水量最高,约117 亿m³·a^-1,是黄河流域主要产水区,兰州至河口流域产水量最低,约0.44 亿m³·a^-1;整个流域中永久冰川及雪地的平均产水深度最大,草地是全流域产水总量的主要贡献地类,提供了总产水量的62.6%;降水对产水量的影响比较显著,土地利用/覆被变化对产水量的影响较小。     

基于FLUS-InVEST模型的京津冀多情景土地利用变化模拟及其对生态系统服务功能的影响

研究未来不同情景下土地利用变化对区域生态系统服务的影响,可以为城市可持续发展的规划和决策提供有效支持。以京津冀城市群为研究区域,首先利用未来土地利用模拟（FLUS）模型模拟2045年自然发展情景、耕地保护情景和生态保护情景下的土地利用空间分布格局,并结合InVEST模型模拟研究区不同情景下的生境质量、产水量、碳储量、土壤保持量和水质净化服务,在此基础上运用层次分析法构建综合生态系统服务指数（CES）,从空间上反映多种生态系统服务的供给总量,研究不同情景下土地利用变化对生态系统服务功能的影响。研究结果表明：①FLUS模型的模拟精度较高,适用于研究区的土地利用模拟。②在生态保护情景下,除产水量相比2015年下降2.47%外,其他几种生态系统服务均有最大幅度的上升,且这4种生态系统服务在西北山区都出现增加的现象;自然发展情景下,城镇用地和农村居民点的扩张引发了大量的碳储量和生境质量损失;耕地保护情景下,水质净化能力出现最大程度的下降。③自然发展情景下京津冀区域CES的损失最大。CES下降幅度最大的区域主要发生在林地被城镇用地侵占,其次是林地被农村居民点侵占的地区,导致生境质量、碳储量和水质净化能力同时下降;在生态保护情景下,林地的增加促进了多种生态系统服务功能同时提升,京津冀区域的CES大幅提高,表明生态保护情景是最有利于可持续发展的土地利用方案。但同时需注意大量造林可能带来的水资源短缺,要因地制宜保护生态环境。研究结果可以为京津冀城市群可持续发展政策的制定提供参考依据,为研究未来不同政策情景下土地利用变化对生态系统服务的影响提供新思路。     

2030年闽三角城市群土地利用变化对生态系统水源涵养服务的影响

生态系统水源涵养服务作为水资源得以持续的基础和保障,正持续遭受着人类活动的干扰和影响,土地利用变化作为主要的方式之一,对水源涵养的影响广泛而且深远。运用InVEST模型模拟了闽三角城市群2015年和2030年的水源涵养情景,发现到2030年闽三角城市群区域内水源涵养量总体会下降0.24×10⁸ m³;对比发现：土地利用变化对水源涵养的影响主要主要表现在变化面积、变化方向、作用强度以及面积补偿作用四个方面。首先面积变化方面,水源涵养量同用地类型的面积大小正相关,但二者的变化量并不正相关;其次变化方向方面,相比变化为城市生态系统和水域生态系统而言,变化为自然生态系统和农业生态系统的土地利用变化更有利于生态系统水源涵养;再次,土地利用变化对水源涵养产生作用的强度由强及弱以此为林地、其他土地、草地、农田、建设用地、水域及滩涂;最后,面积变化后的补偿作用方面,由于不同用地类型水源涵养能力和面积变化量的差异,由农田、林地、草地及其他土地面积下降导致的水源涵养量损失并不能通过建设用地、水域及滩涂用地类型面积的增加得以完全补偿。