1976-2013年三江平原景观生态风险变化及驱动力

受自然过程和人类活动的影响,三江平原景观生态风险格局发生了明显变化。采用GIS和RS技术构建景观风险指数,结合网格分析法和地理探测器分析1976-2013年三江平原景观生态风险变化及驱动力。结果表明,从时间上看,1976-2013年三江平原农田、草地和湿地的景观损失度逐渐降低,林地和居民用地景观损失度不断升高,生态风险呈逐渐降低趋势;从空间上看,1976年以高风险区为主,2013年则以低风险区为主,1976-2013年低风险、较低风险和中风险区不断向三江平原西部和西南部扩张,高风险和较高风险区逐渐向北部的黑龙江和乌苏里江沿岸及保护区退缩,生态风险整体向西南方向运移,风险质心向西南转移37.8 km;三江平原景观生态风险格局变化受海拔、地貌、居民点、保护区距离和人为干扰度影响明显,其中人为干扰度、居民点以及保护区距离对景观生态风险解释力最为显著,1995年人为干扰度（71.2%）、居民点距离（64.6%）和保护区距离（43.7%）的因子解释力明显高于地貌类型（11.2%）和流域类型（8.9%）,2013年地貌类型（23.5%）解释力大于保护区距离（23.3%）。该研究为湿地保护和恢复提供科学参考。     

三江平原土地利用/覆被变化对区域植被碳储量的影响

通过历史时期地图数字化和遥感图像解译得到三江平原1954～2005年的6期土地利用/覆被数据。根据IPCC《2006指南》提供的方法,评估土地利用/覆被变化对三江平原植被碳储量的影响。结果表明:三江平原1954～2005年土地利用/覆被变化显著,农田大面积增加,沼泽湿地、林地、草地面积锐减;土地利用/覆被变化主要发生在农田、沼泽湿地、林地和草地之间;农田是沼泽湿地、林地、草地的主要转出对象,林地的主要转入来源为农田和草地,沼泽湿地的主要转入来源为农田和林地。1954～2005年共有1.07×10³km²林地、5.73×10³km²草地和2.59×10⁴km²沼泽湿地转出为农田。土地利用/覆被变化导致三江平原植被碳储量不断减少,1954～2005年三江平原植被碳储量共减少57.48Tg。林地、沼泽湿地、草地向农田的转化及林地向草地、沼泽湿地的转化导致植被碳储量减少97.06Tg,农田向林地、沼泽湿地、草地的转化及草地、沼泽湿地向林地转化导致植被碳储量增加39.58Tg。     

三江平原自然湿地与人工湿地双向演替动态过程研究

基于遥感和GIS技术,分析1986～2005年三江平原自然湿地(湖泊、河流、沼泽湿地)与人工湿地(水田)的双向演替过程,统计分析自然地理环境背景(土壤类型、海拔高度、坡度和地貌类型)对此过程的影响。研究结果表明,1986～2005年间三江平原湿地双向演替过程以沼泽湿地与水田之间的相互转化为主。1986～1995年、1995～2000年和2000～2005年三时段内沼泽湿地转化为水田的面积占同期沼泽湿地转出总面积的比例分别为7.61%、37.99%和28.81%,相反,水田转化为沼泽湿地的面积占同期水田转出总面积的4.83%、13.69%和4.84%。三江平原发生沼泽湿地与水田双向演替过程的主要自然地理环境背景为土壤类型为草甸土和沼泽土,海拔高度为0～100 m,坡度为0～1°,地貌类型为低河漫滩、高河漫滩、洼地和一级阶地。     

1954-2015年三江平原沼泽湿地变化的区域分异及影响因素

以湿地变化较为剧烈的三江平原为研究区域,结合GIS和RS技术,利用动态度、景观指数和地理探测器模型,在流域尺度上对1954-2015年三江平原沼泽湿地变化的区域分异及影响因素进行定量分析。结果表明：1954-2015年,三江平原各流域沼泽湿地面积呈现减少趋势,其中挠力河流域和同抚流域沼泽湿地面积丧失最多,安邦河流域、萝北流域和倭肯河流域沼泽湿地丧失速率较快;三江平原各流域沼泽湿地格局变化特征具有一定的差异性,倭肯河流域沼泽湿地斑块的集中化程度逐渐增强且破碎化程度逐渐减少,其他流域沼泽湿地的集中化程度逐渐减弱且破碎化程度增加,各子流域沼泽湿地斑块之间的连接性和稳定性均呈下降趋势,其中安邦河流域下降幅度最大,最能表现三江平原各子流域沼泽湿地景观格局变化的指数是斑块密度;人为干扰是影响三江平原各子流域沼泽湿地变化的主要因素,自然因素中对沼泽湿地变化影响最大的是地形地貌,其次是气温和降水量。     

三江平原桦南县景观格局时序变化与驱动因素研究

基于RS和GIS技术,集成地形图与遥感影像(MSS、TM)数据,对1954～2005年三江平原桦南县景观格局动态变化特征与驱动力进行分析。结果表明,过去50年间,桦南县景观格局发生了剧烈变化,耕地和林地是研究区面积最大的2种景观类型,1986年以后,耕地成为研究区面积最大的景观类型。1954～1976年期间耕地面积增加速率较大,主要是草地、湿地大面积被开垦为耕地;1976～1986年期间,有大面积湿地、林地转化为耕地;1986年以后,各景观类型面积变化趋势变缓。景观指数在过去几十年期间都发生了重大变化,农业的大规模开发与以上景观指数的变化规律存在密切关系。气候变暖和人类活动的增强共同作用于区域景观格局。     

三江平原北部生态系统服务价值的时空演变

以三江平原北部地区2市5县为研究区,采用生态系统服务价值评估方法对1954—2009年间三江平原北部地区生态系统服务价值进行估算,以期全面分析土地生态系统服务价值随时空变化的特点。结果表明:(1)1954—2009年间三江平原北部地区的不同土地利用类型面积变化显著,农田变化速度最快,其次为湿地,人口数量的增加及保证粮食增产是土地利用变化的主要驱动力。(2)1954—2009年三江平原北部地区生态系统服务价值总量逐渐减少,共减少779.51亿元。长期的土地垦殖是三江平原北部地区生态系统服务价值减少的主要驱动因素。(3)就各土地利用类型生态系统服务价值而言,55年间除农田生态系统和水域生态系统生态服务价值是增加外,其余各生态系统服务价值均在减少。湿地生态系统服务价值减少值最大,其次为林地生态系统服务价值。各项生态系统服务功能除与农田相关的食物生产在增加,其余也均呈减少趋势。(4)不同地区单位面积生态系统服务价值损失量也不相同,湿地、林地面积比重下降幅度大、且农田面积比重上升幅度大的区域,其单位面积生态系统服务价值损失量也较大。     

1954-2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及驱动力

受自然因素和人为因素的影响,近60年三江平原土地利用景观格局发生了明显变化。以遥感影像为主要信息源,利用地理信息系统技术和数理统计方法,对1954—2010年三江平原土地利用景观格局动态变化及其驱动力进行分析。结果表明:1954—2010年三江平原耕地、居住建设用地和水域面积呈增长趋势,林地、草地和湿地面积呈减少趋势;土地利用综合动态度呈先增加后降低再增加的趋势;三江平原斑块密度、周长面积比、景观分离度和Simpson's多样性指数都呈先上升后下降的趋势,最小值出现在2010年,斑块密度和周长面积比的最大值出现在1976年,景观分离度和Simpson's多样性指数的最大值出现在1986年;1954—2010年三江平原斑块密度和周长面积比的高值区由东北向西南转移,低值区由中部向东部转移,景观分离度指数呈现先聚集后分散的趋势,Simpson's多样性指数由中间高四周低格局,逐渐转变为南部高北部低的格局。     

芜湖市冬夏季鸟类多样性分析

2004年5月至2005年2月,对芜湖市4种典型生境（农田居民区、城市园林、河漫滩湿地和河流湿地）的冬夏季鸟类进行调查,并探讨4种生境冬夏两季鸟类多样性指数.共记录鸟类117种,隶属于15目31科.农田居民区、城市园林和河漫滩湿地夏季鸟的种类数、G-F指数高于冬季,河流湿地冬季鸟的种类数、Shannon-Wiener指数、Pielou指数均明显高于夏季.城市园林鸟的种类数、G-F指数最高,河漫滩湿地Shannon-Wiener指数、Pielou指数最高.夏季的农田居民区和冬季的城市园林鸟类密度最大,分别为31.1140和42.9160 ind·hm^-2,而河流湿地鸟的种类数、密度、Shannon-Wiener指数、G-F指数均最低.增加栖息地异质性、减少人为干扰可以提高鸟类多样性.     

封面说明

正图片由成都信息工程学院大气科学学院贾志军2007年7月26日摄于三江平原沼泽湿地生态试验站附近的水稻田内,利用涡度相关系统对水稻田地表CO2和水热通量进行观测.水稻田由沼泽湿地开垦而来.三江平原是我国中纬度冷湿(长期季节性冻融)低平原沼泽湿地的典型代表区.建国后多次大规模垦殖使该区农田面积显著增加,成为我国重要的商品粮生产基地.中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站位于三江平原腹地的黑龙江省同江市东南部,别拉洪河与浓江河的河间地段,始建于1986年,1992年加入中国生态系统研究网络(CERN).试验站以三江平原沼泽湿地     

三江平原建三江地区30年湿地景观退化评价

因高强度农业开发,1975～2004年的30a间,三江平原自然湿地景观发生了剧变.评估该湿地景观面临的各种压力、分析其所处状态、揭示其演变规律,对于三江平原的湿地保护和恢复至关重要.选取1975年、1989年和2004年的三期Landsat TM遥感影像,基于压力-状态-响应的生态评价框架,对黑龙江省建三江地区景观演变进行分析.结果表明,(1)从1975年到2004年,建三江地区自然湿地大幅减少,农田大幅增加,景观多样性和破碎度显著提高;农业开发是自然湿地面临的主要压力,其中草甸和沼泽湿地是主要的开发对象.(2) 1975～1989年的农业开发强度高于1989～2004年.1975～1989年,农田、沟渠面积大幅增加,湿地面积大量减少;通过沟渠排水将湿地开发为旱田,导致该区生态环境质量下降,洪涝灾害频繁;1989～2004年,人们意识到湿地保护的重要性,自然湿地开垦减少,沟渠面积略有增加,并把部分旱田转为水田来达到"以稻治涝"的目的;同时,建立了多个湿地自然保护区并制定了相应的湿地保护条例,使得该区的湿地景观得到了一定的保护.(3) 当前三江平原湿地景观面临的问题依然严峻,尤其是排水沟渠的大量存在和旱田转化为水田后导致的水资源短缺和地下水位下降等问题,还将继续威胁现有湿地的存续,基于沟渠系统的综合性水资源管理势在必行.     

松嫩平原不同生境蝴蝶群落多样性及其保护建议

随着气候变化加剧和人类活动影响,生物多样性变化及其保护逐渐受到广泛关注。蝴蝶作为开花植物的传粉媒介和生态环境监测及评价的关键指示者,其多样性变化能够在一定程度上反映生境状况,因此,有必要清晰认识不同生境中的蝴蝶多样性变化。为明确松嫩平原蝴蝶资源和不同生境的群落多样性差异,采用样线法于2016年5月-2018年8月对松嫩平原的割草草地、湿地、农田、放牧利用草地及恢复草地共五种生境类型进行调查研究。结果发现,调查共记录蝴蝶5108头,隶属于6科21属26种,其中牧女珍眼蝶（Coenonympha amaryllis）和红珠灰蝶（Plebejus argyrognomon）为优势种类,分别占蝴蝶个体总数的25.61%和31.66%,且在五种生境类型中均有分布。不同生境类型中,蝴蝶群落的物种丰富度指数和均匀度指数无明显差异,而恢复草地生境的蝴蝶群落Shannon-Wiener多样性指数较高,优势度指数较低。农田生境中的蝴蝶个体数量较少,且群落组成与其他四种生境之间均具有显著差异。五种生境类型中的蝴蝶数量和多样性均呈现一定的月动态和年动态变化趋势。除湿地和农田外,其余三种生境中蝴蝶物种和个体数量从5月到8月均持续升高。四种生境的蝴蝶物种数量、个体数量（除农田外）在2018年均出现明显下降趋势。物种丰富度指数等指标的月动态和年动态在不同生境类型间存在较大差异。这些结果表明,生境类型和人类活动与蝴蝶多样性变化关系密切,表现为单一生境中蝴蝶多样性较低,复杂生境有利于保护蝴蝶多样性。本研究有助于厘清松嫩平原蝴蝶资源的基础数据,并为该地区蝴蝶多样性保护和利用及评估该区域生态环境提供一定理论支撑。     

Conversion from natural wetlands to paddy field alters the composition of soil bacterial communities in Sanjiang Plain,Northeast China

The Sanjiang Plain is the largest freshwater wetlands in Northeast China. In order to feed the growing population, about 84 % of the wetlands in this area have been converted to farmland, especially to paddy fields, since the 1950s. However, little is known about the influence of this conversion on soil microbial community composition. In this study, soil samples were collected from two natural wetlands dominated by plant species Carex lasiocarpa and Deyeuxia angustifolia and from a neighboring paddy field that was changed from wetland more than 10 years ago. The composition and diversity of bacterial communities in the soils were estimated by clone library analysis of nearly full length of 16S rDNA sequences. The results revealed that bacterial diversity was higher in paddy fields, and that the composition of bacterial communities differed among the three samples; the difference was more notable between the paddy field and two natural wetlands than between two natural wetlands. The distribution of clones into different bacterial phyla differed among soil samples, and the conversion from natural wetlands to paddy field increased the abundance of Proteobacteria and Firmicutes but decreased the abundance of Chloroflexi. About 63 % and 71 % of clones from two natural wetlands and 49 % of clones from the paddy field had <93 % similarity with known bacteria, suggesting that the majority of bacteria in natural wetland soils in the Sanjiang Plain are phylogenetically novel. In general, this study demonstrated that long-term conversion from natural wetlands to paddy field changes soil bacterial communities in the Sanjiang Plain.     

Opportunistic wetland formation on reconstructed landforms in a sub-humid climate: influence of site and landscape-scale factors

Initiation of wetland features is integral to sustaining landscape eco-hydrological function and meeting defined goals in surface mine reclamation. Within the sub humid climate of the Athabasca Oil Sands, Canada, the water generation mechanisms (external water sources, internal feedback mechanisms) that enable wetlands to form opportunistically on recently reconstructed landscapes are currently unknown, restricting the flexibility in mine closure planning. To address this knowledge gap, we interpret site and local physical characteristics of opportunistic wetlands within the Athabasca Oil Sands through a synoptic survey. Wetlands formed in ~?8% of the random survey transect areas designed and planted for forestlands. Wetlands had vegetation structures characteristic of woody Salix spp. swamps and narrow-leaved Carex spp. marsh wetland types, with minor coverage of open water marshes. Wetlands formed opportunistically over a range of slopes, aspects and topographic positions, across contrasting fine and coarse-textured landforms. However, different wetland establishment and maintenance controls exist on fine and coarse-textured landforms. On coarse-textured landforms with large groundwater transmissivity, wetland formation was influenced by landscape-scale factors; wetlands were restricted to the toes of slopes and areas intersecting groundwater. On fine-textured constructed landforms, small and large wetlands occurred on lower landscape elevations with the potential for the external (cumulative) water sources, and in hydrologically isolated locations with little potential for runoff contribution from adjacent forestlands (saturation and wetland formation through internal feedback mechanisms). Regardless of landscape position, wetlands formed on flat areas and in shallow inward draining endorheic pans with clay rich soils where low water storage potential promotes frequent surface saturation. These findings have important implications in landscape reclamation design, suggesting that passive techniques that support internal feedback mechanisms may offer a more cost effective reclamation approach compared to more active, expensive techniques that aim to develop wetlands with external water sources.

     

排水对小兴安岭森林沼泽湿地溶解性有机碳和有效氮磷的影响

选取不同排水年限的兴安落叶松人工林湿地(1974年排水、1985年排水、1992年排水、2003年排水)和天然森林沼泽湿地(兴安落叶松沼泽湿地)为研究对象,探讨排水对小兴安岭森林沼泽湿地土壤溶解性有机碳(DOC)和有效氮磷的影响。结果表明,天然沼泽排水后,在土壤垂直剖面上,不同排水年限的森林湿地与天然沼泽湿地的土壤溶解性有机碳含量均呈递减变化。与天然森林沼泽湿地相比,排水湿地各土层DOC含量均显著低于天然沼泽湿地(P0.05)。天然森林沼泽,表层(0—10 cm)的土壤SOC含量、DOC/SOC、土壤有效氮含量均大于排水森林沼泽,但是有效磷含量却低于排水森林沼泽(P0.05)。在土壤表层(0—10 cm),排水年限与DOC、SOC、DOC/SOC、土壤有效氮呈显著性负相关,与有效磷呈显著性正相关(P0.05)。天然沼泽排水后,表层(0—10 cm)土壤的DOC含量与有效氮(铵态氮、硝态氮)含量成正比,与有效磷含量成反比(P0.05)。     

Revegetation of a Taxodium-Nyssa forested wetland following complete vegetation destruction

Revegetation is described for a portion of a Taxodium distichum-Nyssa aquatica (bald cypress-water tupelo) forested wetland in South Carolina. Thermal effluent from nuclear production reactors from 1954 to 1968 eliminated most of the original vegetation from the study area. Vegetation in disturbed and adjacent undisturbed areas was sampled in 1981 and 1985 using permanent plots. Herbs invaded rapidly throughout the disturbed portion of the wetland after thermal discharge ceased. Shrubs (Salix spp. and Cephalanthus occidentalis) followed soon thereafter, and have gradually occupied more of the area. Taxodium and Nyssa regeneration is rare because of the inability of seedlings of these species to compete with the dense cover of herbs and shrubs. Species composition is correlated with water depth, substrate type, and severity of disturbance. Because of substrate diversity, several successional mechanisms may account for the revegetation patterns.Abbreviation DCA Detrended Correspondence Analysis     

Prevalence and effects of Argemone Mexicana (Papaveraceae) on biodiversity in Ethiopia

The prevalence and potentials of Argemone mexicana on biodiversity was assessed at Farta, Gondar and Bahir Dar zuria districts. The study areas were stratified into 100 m by 5 m as roadside, fallow land and farmland transect belts. Its effects as poultry feed component were studied on three poultry breeds. Body weights, abnormalities in appetite, egg production and health were recorded. The results indicated that the mean prevalence of Argemone per transect belt in roadside land (17.41 ± 5.9) was higher than that of fallow land (3.35 ± 0.8) and farmland (2.65 ± 0.8) at Farta district. The number and distribution of native plant species under the shed of A. mexicana in roadside, fallow land and farmland per transect belts were 1.15 ± 1.6, 2.25 ± 1.8 and 1.15 ± 0.5, respectively. The number and distribution of Argemone plants in the roadside land per transect increased by 163.4%, 158.5% and 151.9% from 2006 to 2010 in above respective districts. The mean losses in appetite, body weight and egg production were higher in exotic and cross bred than in indigenous chicken ecotypes. Therefore, A. mexicana had negative impacts on biodiversity, native plant species and when used as animal feed components.     

辽河口盐地碱蓬湿地景观破碎化及驱动机制

湿地景观破碎化的加剧严重影响了湿地生物多样性保护和湿地生态系统服务功能的维持,本研究以辽河口盐地碱蓬(Suaeda salsa)湿地为研究对象,基于GIS平台构建1985—2019年间湿地景观数据库,定量分析湿地景观破碎化特征及其驱动因素。结果表明:1985—2019年间,辽河口盐地碱蓬湿地呈退化趋势,具体表现为湿地面积萎缩,湿地景观破碎化加剧。盐地碱蓬湿地面积在1988年达到最大值4158.81 hm~2,景观聚集度较高,此后,湿地景观破碎度出现先增大后减小再增大的波动变化,2003年和2019年盐地碱蓬湿地景观破碎化最为严重,破碎度分别达到5.90和7.89;影响辽河口盐地碱蓬湿地景观破碎化主要驱动因素为人为开发活动和水文过程;景观破碎化的整体上升趋势与道路修建、农田开发、水产养殖、径流量和输沙量有较好的空间对应关系,道路修建、农田开发和水产养殖面积的增加以及年径流量的减少是导致盐地碱蓬湿地景观破碎化的主导因素。     

鄱阳湖湿地不同土地利用方式下土壤微生物群落功能多样性

于2011年5月分别采集鄱阳湖围垦92、48a和38a的水稻田,退田还湖25a的退耕地以及自然湿地共5个样地的表层土壤,利用Biolog-ECO板技术对土壤微生物群落的单一碳源利用情况进行了测定,并结合群落指数和主成分分析(PCA)对培养72 h土壤微生物群落功能多样性变化进行了分析。结果表明:退耕地和自然湿地土壤微生物群落利用31种碳源的能力较强,来自不同围垦年限的土壤微生物群落利用碳源能力均较弱;且随围垦时间的增长,土壤微生物对碳源的利用能力呈降低的趋势。自然湿地、退耕地与围垦92、38a样地土壤之间存在显著的微生物功能多样性差异;围垦对土壤微生物代谢糖类、羧酸类、氨基酸类物质的影响最为明显。结果提示,围垦改变了湿地土壤微生物群落结构,退田还湖有助于湿地土壤微生物群落结构的恢复。