黄河三角洲典型潮沟系统水文连通性对大型底栖动物群落结构的影响

潮沟系统水文连通是滨海湿地的关键生态过程,也是维护和修复滨海湿地的重要途径。了解水文连通性如何影响生物在生境之间的扩散潜力,对于恢复和维持区域和局地生物多样性至关重要。分别于2021年春季（5月）和秋季（10月）对黄河三角洲湿地三条水文连通梯度明显的潮沟进行野外调查和原位观测,探讨不同水文连通梯度下大型底栖动物群落的时空变化特征及其影响因素。结果表明：调查共采集大型底栖动物50种,隶属4门8纲39科45属,包括环节动物23种、软体动物18种、节肢动物5种和纽形动物1种;大型底栖动物群落密度、生物量和多样性指数春季高于秋季,春季以体型小、适应能力较强的软甲类、多毛类和双壳类为主,秋季以活动能力较强的甲壳类、腹足类为主;大型底栖动物群落物种数、密度及生物量和多样性随水文连通性的升高有升高趋势,最高值出现在中等水文连通区域。研究表明潮沟系统水文连通性对大型底栖动物的栖息生境和群落结构及多样性均具有明显的影响,但群落结构及多样性随水文连通梯度的变动规律在季节间存在差异。研究结果有助于进一步了解滨海湿地水文连通对生物群落的影响机制,并为湿地环境保护和修复提供一定科学依据。     

田块尺度下土壤磷素的空间变异性

采用经典统计学与地统计学相结合的方法,对中国科学院沈阳生态实验站30 m×42 m样地进行网格法分层(0～10和10～20 cm)取样,研究了田块尺度下土壤全P和Olsen-P的空间变异特征.结果表明,49对样本土壤Olsen-P的变异系数(4.5%～5.42%)远高于全P(11.8%～13.33%);全P和Olsen-P具有较好的空间结构且具有较相近的空间相关距离.最佳理论模型的参数显示各变量空间变异主要受结构性因素的影响,各变量半方差变异函数的C/(C₀+C)均高于%.全P和Olsen-P之间及在2个土层之间均具有较相似的空间分布格局.变异系数结合空间格局分析可以大大降低试验取样的数量.     

基于水体盐度和水文结构的滨海湿地海陆水文连通性

以水体盐度作为核心指标,综合水文结构连通指标(沟渠水面率、进出水渠密度、海陆距离以及沟塘距离)构建海陆水文连通性指数.在多尺度空间分析的基础上,选择150 mx 150 m网格作为评价单元,对研究区内海陆水文连通性进行空间定量分析和等级划分.结果表明:研究区海陆水文连通性由海向陆逐渐递减,但递减速率存在差异,这是由于研...     

基于环境DNA宏条形码技术研究黄河三角洲典型潮沟系统鱼类多样性及其对水文连通性的响应

水文连通对于维护滨海湿地生物多样性至关重要,鱼类多样性作为生物多样性的重要组成部分,了解其对不同水文连通强度的响应具有重要意义。本研究基于环境DNA宏条形码技术(e DNA metabarcoding)检测黄河三角洲典型潮沟系统鱼类多样性,分析鱼类物种分布对不同水文连通强度潮沟生境差异的响应特征。利用12S r RNA经典鱼类引物对采集自三级潮沟系统的水样进行高通量测序,共检测出鱼类55种,其中本地鱼类27种、非本地鱼类28种,物种组成以鲈形目为主。各样点序列丰度均较高的鱼类有矛尾刺虾虎鱼(Acanthogobius hasta)、鮻(Planiliza haematocheilus)、长体刺虾虎鱼(Acanthogobius elongatus)等。鱼类多样性在不同水文连通性潮沟间差异明显,其中,二级潮沟群落多样性水平、丰富度指数、物种种类及各种鱼类类群中的个体均匀程度等都明显高于其他两级潮沟。RDA分析显示有6种环境因子与鱼类群落结构显著相关(P<0.05),分别为:硅酸盐(Si O₃^2––Si)、硝酸盐(NO₃     

黄河三角洲植被指数与地形要素的多尺度分析

结合地理信息系统和遥感技术, 研究了黄河三角洲植被指数NDVI与一系列地形要素间的尺度依赖关系, 从而检验在较大尺度上滨海生态系统植被分布格局是否存在水分再分配的调控作用。结果表明: 1)NDVI值在4种主要群落类型间差异显著, 这种显著差异是由滨海盐生植物的生境特点决定的; 2)地表高程在所有的10个粒度尺度上均与NDVI相关关系显著, 这种显著关系在小尺度上与地下水埋深有关, 而在大尺度上可能参与水分再分配过程; 3)在750 m粒度尺度附近存在水分再分配的调控作用, 在该尺度附近地形湿润度指数(TWI)和坡度与NDVI相关达到极显著, 而且其Moran’sI指数突然增大。黄河三角洲的植被地形关系表现为不同尺度上对土壤水分和盐分的调控, 在小尺度上地形因素通过土壤表面蒸发过程影响土壤水分与盐分, 而在大尺度上地形因素主要通过地表径流对土壤水分与盐分进行再分配。     

长江流域生态系统水文调节服务空间特征及影响因素:基于子流域尺度分析

水文调节服务是流域生态系统所提供的重要服务之一,认识流域生态系统水文调节服务空间变异规律及其驱动力,对于流域生态系统保护与恢复、合理开发利用水资源具有重要意义。以洪涝灾害频发的长江流域为对象,运用变异系数法和多元统计方法,在子流域尺度上研究了长江流域生态系统水文调节服务空间特征及影响因素。结果表明,长江流域子流域生态系统水文调节服务呈现出明显的空间异质性,水利工程密集、自然植被覆盖率高达71%的金沙江和汉江水系各子流域水文调节服务最强,降雨与径流变异系数差为0.477;农田和人口密集的嘉陵江水系各子流域水文调节服务最弱,降雨与径流变异系数差为-0.474,其他子流域水文调节服务作用不明显。影响水文调节服务的主要因素是:水库库容、自然植被面积比例、农田面积比例、单位面积人口数,其中:水库库容和自然植被面积比例对水文调节服务具有正向促进作用,农田面积比例和单位面积人口对水文调节服务的作用正好相反。水库库容对子流域生态系统水文调节服务空间异质性的贡献最大(58.85%)。上述结果有助于科学认识长江流域生态系统水文调节服务空间分异规律,可为制定不同子流域生态保护与恢复措施、提升子流域生态系统水文调节服务提供科学依据。     

油菜基因流网络的结构特性与小团体分析

为从系统角度掌握转基因油菜(Brassica campestris)基因流规律, 基于常规油菜与十字花科植物杂交的有关文献,构建了油菜基因流网络拓扑图实例并分析其网络结构特性。研究结果表明, 该网络节点度服从幂律分布, 具有无标度特性。从随机攻击和恶性攻击两个方面对标准结构熵和网络效率2个指标的网络稳健性进行分析, 结果显示在随机移除不到10%的顶点时网络表现较好的鲁棒性, 但在受到选择性移除10%的顶点时, 网络具有极弱的抗攻击性。基于软件UCINET对网络进行了小团体和结构同型性分析, 可将网络中298个节点22类十字花科植物划分为2个小团体和5类结构角色, 其中甘蓝型油菜在基因流网络小团体中具有关键性作用。这些研究结果可为揭示转基因油菜基因流规律提供新思路, 同时也可对转基因油菜商业化种植采取合理的农业生产栽培管理措施提供参考。     

微尺度下烟田铁的空间变异性及其与烟叶铁的相关分析

铁是作物必需的营养元素之一,是血红蛋白和细胞色素的组成成分,也是细胞色素氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等的组成成分,与烟叶香气前体物的形成密切相关.精准农业通常研究的是微尺度下(米级或亚米级)土壤养分的空间变异性.为此,在米级尺度下(11 m×10 m)对烟田全铁在种烟前后的空间变异性进行比较,并分析相应网格上烤后烟叶样品的铁含量,探讨土壤在种烟前后全铁含量与烟叶铁含量间的相互关系.结果表明:收完烟后试验地全铁含量平均值与种烟前相比有所下降,由30.3 g kg-1降到了24.79 g kg-1.种烟前土壤全铁具有中等的空间相关性(块金效应为48.8%),变异函数的最佳理论模型为线性模型,决定系数达到0.999,Block-Kriging内插图显示试验地全铁具有较强的空间异质性,方差分析的结果也表明取样点间的差异达极显著水平(p=0.00008).种烟后土壤全铁含量以球状模型为变异函数的最佳理论模型,决定系数达到0.956,Block-Kriging内插图显示种烟后土壤全铁含量的最高值比种烟前往南移动了一些,最低值也往北移了一些,整个试验地土壤全铁在种烟后的空间变异性比种烟前有所升高.相关分析表明,烟叶铁含量只与种烟前土壤全铁含量呈极显著相关,与种烟后土壤全铁含量、种烟前后土壤全铁的相对变化量都没有显著相关.根据相关分析的结果,建立了以种烟前土壤全铁含量为自变量,以烟叶全铁含量为因变量的回归方程,并对方程进行验证,结果表明在自变量X的分布区间内预测效果比较好.     

黄河三角洲滨海湿地芦苇、碱蓬混生群落空间点格局分析

为了解黄河三角洲滨海湿地芦苇、碱蓬群落内的种群相互关系、多样的生态策略, 通过重复取样的调查方法, 运用多种汇总统计函数分析了黄河入海口处以黄河河道为基轴向北延伸至海边的三个不同区域的芦苇和碱蓬混生种群的种群结构和空间点格局。结果表明: 黄河边碱蓬和芦苇在全部尺度上趋于聚集分布; 中部滩涂湿地碱蓬在2-35 cm尺度上呈现聚集分布, 在1cm以及36-45cm尺度上呈现随机分布, 在其他尺度呈现均匀分布,芦苇在3-4 cm以及15 cm、20 cm尺度上呈现聚集分布, 其他尺度上呈现随机分布; 近海区域碱蓬在全部尺度上呈现随机分布, 芦苇在0-16 cm、21-25 cm以及44-46 cm尺度上呈现随机分布, 在其他尺度呈现聚集分布。黄河边芦苇和碱蓬种群种间关系趋于负相关, 种群之间相互排斥, 在中部滩涂湿地和近海区域两种群无关联, 仅在近海区域28-31 cm尺度出现正相关关系。黄河边两种植物的点格局分布以及种间关系与其他两个区域存在明显差异,需进一步开展相关实验深入了解黄河三角洲滨海湿地环境因素对芦苇、碱蓬混生群落点格局的影响。     

湿地生态水文结构理论与分析

针对水土资源开发利用引发的湿地消退问题,通过研究湿地水分运动与补给规律,分析湿地和径流进退的关系、湿地生境和生物的扩展关系,分析湿地水文连接度下降引起的湿地消退效应.根据湿地水循环原理和湿地生境空间分布规律,建立湿地径流场与生物多样性场的概念,从而提出湿地生态水文结构理论.以维持湿地存在、保障湿地生物多样性为目标,通过湿地径流场与生物多样性场的耦合关系,将湿地划分为中心区和适宜活动区,以维持湿地生态水文结构所需要的水分条件定义为湿地生态需水.湿地生态需水问题的核心为确定湿地生态水文结构,并以湿地中心区和适宜活动区为边界条件,通过地表水地下水转化的水量平衡模型对湿地生态需水量进行分析计算.以维持中心区的水分条件作为最小生态需水;维持适宜活动区的水分条件作为适宜生态需水.湿地生态水文结构更对湿地管理提供生态安全阈值.根据湿地生态水文结构的稳定程度,建立湿地生态安全危机管理机制,进行不同级别的预警管理.     

基于管理目标的黄河三角洲湿地生态需水量

独特的地理位置和气候特征 ,使黄河三角洲湿地自然保护区孕育了丰富的自然资源和生物多样性。然而近些年来由于黄河上、中游开发不断 ,砍伐、引水工程等引发了下游特别是河口三角洲一系列的生态问题。表现在水资源紧缺、水体污染以及生物多样性减少等。根据黄河三角洲湿地自然保护区的现实问题以及 Ram sar公约要求 ,确定了黄河三角洲湿地自然保护区管理目标即保护新生湿地和鸟类资源 ,栖息地恢复与保护 ,生态系统功能与过程的维持等 3个层次的目标。通过分析湿地生物和水量的相关性 ,计算了不同层次管理目标的黄河三角洲湿地生态需水量 ,即在不考虑输沙用水的情况下 ,黄河三角洲湿地最小生态需水量、适宜需水量和理想需水量分别为 4 0 .95× 10 8m3、5 2 .4 5× 10 8m3和 6 7.93× 10 8m3;在考虑输沙用水的情况下 ,湿地最小生态需水量、适宜需水量和理想需水量分别为 190 .95× 10 8m3、2 0 2 .4 5× 10 8m3和 2 17.93× 10 8m3。     

降雨量改变对黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸的影响

全球变化背景下,降雨模式变化造成土壤水分波动是引起土壤呼吸动态变化的重要驱动力。但滨海湿地如何响应降雨模式变化,进而引起生态系统蓝碳功能改变的机制尚不清楚。依托黄河三角洲滨海湿地增减雨野外控制试验平台,采用土壤碳通量观测系统(LI—8100)对湿地土壤呼吸速率进行监测,探究了2017年黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸及环境、生物因子对减雨60%、减雨40%、对照60%、对照40%、增雨40%、增雨60%等变化的响应及机制。结果表明:1)随着降雨量增加,湿地土壤温度逐渐降低;同时增雨和减雨处理均显著提高了湿地土壤湿度(P0.05)。(2)降雨量变化显著影响湿地植被物种组成、地上和地下生物量分配以及植被根冠比(P0.05)。增雨40%和增雨60%均显著提高了湿地植物种类和植被根冠比,但同时显著降低了湿地植被地上生物量。此外,增雨40%和减雨60%处理均显著提高了湿地植被地下生物量。(3)降雨量变化对2017年湿地季节土壤呼吸无显著影响,但在湿地非淹水期,增雨60%和增雨40%均显著提高了湿地土壤呼吸速率(P0.05)。(4)2017年湿地不同降雨处理的土壤呼吸与土壤湿度均呈二次曲线关系(P0.05),相关系数随降雨量增加而降低;同时在非淹水期不同降雨处理的土壤呼吸与土壤温度均指数相关(P0.05),土壤呼吸温度敏感性(Q_(10))随降雨量增加而增大。在淹水期不同降雨处理土壤呼吸与土壤温度无显著相关关系。(5)淹水期土壤呼吸速率与地表水位呈指数负相关(P0.001)。     

综合模型法评估黄河三角洲湿地景观连通性

景观连通性是区域生态系统功能完整的重要表征。连通性的评估对生态系统管理和保护规划有重要意义。综合常用的景观连通性评估模型,即最小耗费距离模型与电路理论模型,根据生态网络构建的一般范式,采取两种不同阻力面赋值方案,对黄河三角洲的湿地景观连通性进行评估,并对比分析了两种模型的基本原理、工作性能、分析尺度等。结果表明：最小耗费距离模型能够识别最优生态廊道,为景观连通性评估提供基本模式。电路理论则能扩展到潜在生态廊道和关键生态点的量化识别,能确定具有生态功能的“夹点”和障碍区的空间位置。综合两种模型,可以量化评估黄河三角洲湿地景观连通性,空间化三角洲湿地保护恢复的管理目标,即潜在廊道和关键生态节点,为区域生态系统功能评估和管理提供精准的数据支持。     

辽河三角洲湿地区域生态风险评价

生态风险评价区别于生态影响评价的重要特征在于其强调不确定性因素的作用,区域生态风险评价相对于一般生态风险评价而言,其所涉及的风险源以及评价受体等都在区域内具有窨异质性,即具有区域分异现象,因而更具复杂性,以辽河三角洲湿地（盘锦市）为研究范围进行区域生态风险评价理论和方法的探讨,针对辽河三角洲主要生态风险源洪涝、干旱、风暴潮灾害和油田污染事故的概率进行了分级评价;并提出度量生态环境重要性和脆弱性的指标,分析了风险源的危害作用;运用遥感资料和地理信息系统（GIS）技术,完成了区域生态风险综合评价。     

黄河三角洲草地退化的研究

黄河三角洲位于东经118°7′—119°10′,北纬36°56′—38°12′;东自山东省小清河口,西至徒骇河口,以利津县宁海为顶点向渤海湾呈扇形分布。自50年代以来,随着国营及地方农场的建立以及人口的不断增长,这一地区的草地资源得到了广泛的开发利用。但是,由于一些单位只顾盲目地开垦草地和过度放牧、割草,30多年来整个黄河三角洲盐碱化、退化草地达6.67×10~4ha多,约占当地草地总面积的40%。本文研究了该地区草地退化的现状并就退化程度与累计开发时间的关系初步进行了数     

基于Logistic回归模型的黄河三角洲淡水恢复湿地大型底栖生物种群分布模拟

掌握大型底栖生物种群分布的时空变化对正确把握湿地生态修复效率、揭示湿地生态演替过程具有重要理论与实践意义。选择黄河三角洲地区一千二自然保护区的淡水恢复湿地为研究区,在2014—2015年大型底栖生物野外采样和优势物种的基础上,选择了琥珀刺沙蚕、中华蜾蠃蜚、摇蚊幼虫作为典型优势物种,构建了基于Logistic回归的淡水恢复湿地大型底栖生物种群分布模拟模型。其中,琥珀刺沙蚕和摇蚊幼虫的模拟结果较好,模拟准确率分别为84.9%和77.9%,而中华蜾蠃蜚的模拟结果不甚理想。对比生态补水前后大型底栖生物的模拟分布结果发现,琥珀刺沙蚕主要集中在潮间带区域,且在春、秋两季的生存概率分布差异不显著;而淡水恢复湿地中摇蚊幼虫的分布概率显著提高,其中高于分割值0.5的栖息面积增长了9.9—10.8倍,表明退化湿地生境正处于向淡水湿地演替进程中。     

黄河三角洲滨海湿地碳储量及其对未来多情景的响应

黄河三角洲作为我国暖温带最年轻、保存最完整的滨海湿地生态系统,在全球气候变化以及区域人类活动加剧的背景下,海平面上升和地面沉降加剧使得地区生态安全受到严重威胁。基于1991-2020年8期土地利用/覆被数据,使用生态系统服务和权衡的综合评估模型(InVEST)碳储量模块系统评估黄河三角洲过去30年的土地利用/覆被和碳储量时空变化特征,并进一步耦合海水淹没模型和斑块生成土地利用变化模拟软件(PLUS)预测生态保护、自然发展和经济发展三种情景下黄河三角洲2035和2050年土地利用/覆被和碳储量格局。结果表明:1991-2020年间,碳储量累计减少107.94万t,降幅为8.12%,自然湿地和非湿地碳储量分别减少386.66和18.56万t,人工湿地碳储量增加297.27万t。2035和2050年,黄河三角洲分别约有4.47%-11.58%和6.20%-17.42%的陆地会被海水淹没,导致未来黄河三角洲多情景模拟中碳储量均减少,到2035年生态保护、自然发展和经济发展情景下碳储量分别减少了42.38万t、76.68万t和119.50万t,到2050年三种情景碳储量分别减少了59.30万t、119.02万t和187.01万t,同时期生态保护情景下碳储量减少速率最小。黄河三角洲应坚持可持续发展,加强高碳储量土地利用/覆被类型的生态保护,通过回填开采区等方式减少地面沉降速率,并在可能被淹没的区域建设沿海堤坝以预防海水淹没,从而减少黄河三角洲的碳储量损失。研究指出了海水淹没会导致巨大的碳储量损失,可为黄河三角洲未来提高固碳增汇作用提供数据支撑和理论基础。     

黄河三角洲湿地水生植物组成及生态位

通过大范围的野外调查和室内测定,运用Levins及Pianka公式,对近代黄河三角洲湿地水生植物的构成及主要物种的生态位进行了研究.结果表明:调查样方内共有水生植物34 种,隶属于16科26属;各调查区域间物种组成和群落类型具有一定的差异性.区域形成的年份越久,其物种数和群落类型就越丰富;挺水植物中以芦苇的生态位宽度最大,为0.905,藨草的最低,为0.127; 沉水植物中轮藻、穗花狐尾藻、川蔓藻及小茨藻的生态位宽度较大,分别为0.783、0.673、0.669和0.640,金鱼藻的最低,仅为0.100.龙须眼子菜、大茨藻和苦草间,马来眼子菜和菹草间生态位重叠值较大,说明这几种植物具有相似的环境适应能力.物种的生态位宽度与该物种的分布范围及耐盐区间的大小存在显著的相关性,由此可以断定土壤和水体盐度是导致黄河三角洲湿地水生植物生态位分化的关键因子.