环巢湖地区多水塘景观时空格局演变特征及其驱动因素

快速城市化背景下,小型水体(人工、自然、半自然)景观正在大量消失,以环巢湖地区多水塘景观(水塘面积小于10 hm2)为例,基于遥感影像数据,综合运用RS/GIS技术和Fragstats 3.3软件对1989年、2000年和2016年3个年份环巢湖地区多水塘景观格局时空动态进行分析,运用地理探测器深入探讨多水塘景观面积变化驱动要素,对帮助理解多水塘景观演变带来的景观格局——过程关系及多水塘景观保护、利用和恢复等具有重要的现实意义。研究结果表明:(1) 1989—2016年间,农田景观面积比例呈下降趋势,表现的更加破碎,建设用地景观面积比例大幅度增加,森林绿地景观持续破碎化,水体景观面积比例下降,多水塘景观斑块数量、面积、斑块形状指数、最大斑块指数均呈下降趋势;(2)基于3 km×3 km网格单元多水塘景观时空演变特征分析表明,巢湖北岸多水塘景观集中在烔炀镇、黄麓镇,巢湖南岸多集中在白山镇、盛桥镇和槐林镇,这些地区也是多水塘景观格局变化最剧烈的地方;(3)基于地理探测器,揭示环巢湖地区多水塘景观用地变化的主要影响因子。因子探测结果表明,自然环境条件中的坡度因子q值最大,为0.545,其次为建设用地变化量、农田变化量、人口密度变化量和林地变化量等,交互探测结果表明,多水塘景观面积变化各因子交互作用后,对多水塘景观面积变化的影响显著增强,由此表现出多水塘景观变化影响要素的多样性和复杂性。     

细菌多药外排系统的研究进展

目前各种细菌的耐药性问题已引起了科学家们的广泛关注,细菌的多药外排系统是引起细菌多药耐药的主要原因之一。本文着重介绍了与多药耐药相关的两大类多药外排系统(ABC型多药外排系统和次级多药外排系统)各家族成员的结构特点、表达调控和底物范围,以及解决多药外排系统引起耐药性的几项措施。     

城市景观格局演变的水环境效应研究综述

人类活动导致的城市土地利用覆被变化在景观生态学上表现为城市景观类型的更替和城市景观格局的演变。我国城市景观格局中自然植被景观基质大幅被人工硬化地面所取代,自然景观斑块破碎化,城市道路和排水管网等人工廊道大量增加,造成"源""汇"景观的比例失衡和格局失调,从而产生城市景观格局演变的水环境负效应,如非点源污染、水生生态系统失衡和城市内涝等,且水环境负效应存在时间尺度差异和空间尺度响应多样性。对城市景观类型及其格局演变产生的城市水环境效应相关研究进行总结,针对现有研究中存在的城市景观格局演变带来的生态过程变化研究较少、影响城市水环境的景观格局变化阈值不明确、研究结果推广难和重复性较差、人工廊道与城市水环境效应关系关注度较低和水环境负效应综合度研究欠缺等不足之处,提出未来研究的着力点,对实现可持续城市具有一定意义。     

多基因表达系统研究进展

细胞中大多数蛋白质以亚基形式与其他蛋白装配成蛋白复合体而发挥功能.大分子蛋白复合物的结构研究和功能分析在后基因组时代成为热点,如何高效地获得多蛋白复合物是研究其功能和结构的前提.利用基因工程技术实现多个蛋白亚基在同一宿主细胞内共表达并装配成复合体是获得多蛋白复合物的有效手段.多基因表达系统在基础和应用研究中正起到越来越...     

中国内陆河流域城市景观过程对涉水生态系统服务的影响评价研究进展

掌握我国内陆河流域城市景观过程对涉水生态系统服务的影响评价研究现状,对于提高内陆河流域人类福祉和促进区域城市可持续发展具有重要意义。系统综述了我国内陆河流域城市景观过程对涉水生态系统服务的影响评价。结果表明:相关中英文论文数量与被引频次整体呈上升趋势,研究对象侧重于水源涵养、水质净化和淡水供给服务,研究方法主要包括价值量评价法和物质量评价法,研究结果则表明城市景观过程已造成涉水生态系统服务总量下降和空间异质性增加,同时还加剧了服务间的权衡关系。相关研究为深入理解内陆河城市景观过程对涉水生态系统服务的影响奠定了良好基础,但在揭示影响机理、模拟未来影响、分析服务权衡、协同与供需流关系以及探索可持续的内陆河流域综合优化管理等方面还存在不足。因此,未来应基于"机理-过程-可持续性"的思路建立内陆河流域城市景观过程对涉水生态系统服务影响评价框架,开展综合评价研究,为我国内陆河流域城市与山水林田湖草综合优化管理提供帮助。     

生态学系统的空间异质性

空间异质性是生态学系统的一个普遍牧场生,生态学家对它在生态学中的重要性已取得了比以往更深刻的认识。试图从空间异质性的含义,空间异质性与尺度和等级的关系,空间异质性的定量描述,空间异质性对生物和非生物过程的影响,以及空间异质性的动态等5个方面综述了有关空间异质性的生态学研究的新进展。     

多尺度碳利用效率研究进展

碳利用效率(carbon use efficiency,CUE)是指机体用于生长的碳量占其吸收总碳量的比例,是研究生态系统碳循环和碳分配模式的重要参数.对CUE的研究可利用多种方法从多尺度开展,然而CUE的高尺度敏感性导致不同方法之间的结果变异性较大,难以整合并且扩展外推,成为制约CUE研究方法及应用的重要因素.本文将...     

物种多度格局研究进展

物种多度格局研究始于20世纪30年代,是种群生态学和群落生态学研究的起点。物种多度格局研究主要在两个水平上进行：1）初期研究主要集中于群落水平,希望在不同群落之间发现一个共同的整体格局来描述群落的组织结构。常用模型包括几何级数、对数级数、对数正态和断棍模型,不同模型代表了不同的生态学过程。2）目前转向重视物种水平,并以物种多度的区域分布规律及其生态学机制研究为主。物种分布区多度关系有正相关、无相关和负相关3种形式。局部多度高的物种一般趋于广布,而局部多度低的物种趋于受限分布。物种多度区域分布的生态位模型预测为单峰型,还经常会出现“热点地区”;而异质种群模型预测为双峰型。物种多度的区域分布主要由环境资源特性、物种生态位和扩散过程等因素决定。3）物种多度格局的时间变化与空间变异类似,代表了这些生态学过程的时间异质性。4）物种多度格局的尺度变化经常表现出自相似性,但该规律并非一直存在,因为生物多样性由不同尺度上的不同生态学过程决定。5）多度（稀有度）是物种保护的基本依据,而群落多度模型能够指示生态学和干扰过程变化对群落结构的影响。物种多度格局的模型手段仍需改进,机制研究尚不系统,应用研究亟待扩展,对于物种多度格局的深入理解将为揭示生物多样性分布机制和有效保护提供帮助。     

城市森林景观格局与过程研究进展

大规模的城市化进程,改变了城市以及周边区域的景观格局,显著影响着城市森林生态系统的结构、过程与功能.景观尺度上的城市森林景观格局与生态过程研究已经成为当前城市森林学的研究热点.在阐明城市森林及其景观格局与过程概念的基础上,综述了国内外城市森林景观格局与过程的研究内容、研究方法的进展情况,指出了以下几个方面有望成为今后城市森林景观研究的发展方向:景观尺度上的城市森林系统能流、物质循环等生态学过程研究;城市森林景观格局演变的社会驱动力研究;基于生态服务功能的城市森林规划研究;半都市化地区的森林景观格局与过程研究;基于空间显式景观模型的城市森林景观格局与过程模块开发.     

生态系统多稳态研究进展

在多稳态的生态系统中,外力可能导致生态系统状态突然之间发生不可逆转的转变,从而达到一个新的平衡状态。但目前对多稳态理论的系统研究很少,如何使用预警信号来预测生态系统的状态转变依旧是个难题。通过多稳态理论的梳理提出了一个更加综合的多稳态定义,并以放牧模型为例,系统总结了多稳态理论的相关概念,将多稳态理论应用在生态系统演替和扰沌理论的解释中;通过对生态系统稳态转换预警信号的原理、优缺点和应用条件的分析,对不同尺度下多稳态的研究方法进行了归纳;最后提出了目前多稳态领域的研究问题和未来的研究重点。结果表明:(1)将时间和空间预警信号结合在一起,并量化正确预警信号的概率,对错误预警信号的比例进行加权,可能会提供更准确的稳态转换的预报。(2)定量观测试验适用于小尺度的研究,而较大尺度的研究则采用简化的模型来模拟研究,选择正确的尺度极有可能改变预警信号的可靠性。(3)结合多稳态理论研究生态系统临界转换和反馈控制机制,并将基于性状的特征指标和进化动力学纳入其中,是生态系统修复实践的重要研究方向。(4)将多稳态相关理论和生态保护管理政策的实践相结合,是多稳态理论未来应用的前景。本研究为多稳态理论和实践的...     

宜昌运河公园多塘型城市绿地水质水量调控效果及运行研究

对建成运行多年的宜昌运河公园中的多塘进行了监测,分析了它的水量水质的调控效果并结合现场观察和访谈总结了公园管理运行中的经验。主要结论有:1)多塘通过蓄滞和释放达到削减洪峰和延迟洪峰的效果,串联形式的多塘形成了多级的调蓄作用。2)多塘对高浓度污染物有较好的削减作用,污染物浓度较低时削减作用不明显;从沿程去除效果来看,多塘前半部分污染物去除率高,后半部分去除率低或为负;在停止运行状态下,蓄积在塘中的水体24 h后污染物含量会增加。3)公园经过长时间的运行和使用,最初的设计目标出现了简化、丢失和改变的情况,但这也使景观变得丰富和多样。     

水文过程及其尺度响应

水文循环机制涉及到各个尺度界面的水文过程关系.水文变量(降雨、径流等)随时间和空间变化很大,是与尺度响应的非线性过程.尺度转换是建立合适的参数去描述这些过程, 涉及到如何穿越不同尺度约束体系(水文过程)的限制.基于对水文响应及其尺度转换认识所建立起来的现行水文模型的主流是还原分析方法,采用小尺度演绎方法,过度参数化成为习以常规,导致无资料流域预测结果的很大不确定性.因此,尺度转换是水文过程研究所面临的主要难点和热点问题.水文模型只有建立在对尺度相关的水文过程深刻理解基础上,对于预测水文响应才是有效的.预测径流在时间和空间的结果是根据径流系统穿越尺度过程的动态分析得出的,把尺度分析转变于水文变量的谱分析,即通过水文变量的谱相分析,认识发生在不同尺度范围内潜在的秩序和规律,研究他们形成的机制,寻求决定水文过程规则的通用表达方式,开发尺度转换的方法.     

景观格局与生态过程的耦合研究:传承与创新

景观格局与生态过程的耦合关系是景观生态学研究的核心主题,耦合研究的范围和程度需要进一步系统梳理。从景观格局与生态过程耦合的内涵、方法等方面,系统总结了当前两者研究的特点以及存在问题。进一步从格局-过程耦合基本理论传承与提升、研究方法现代化和多元化、研究尺度多样化、研究对象的扩展与集成、自然-人文-社会视角的耦合、格局-过程耦合的管理和调控等六个方面展望了未来学科发展方向。最后,提出了未来创新目标,如提高景观格局量化的准确性和针对性、辨明景观格局影响的尺度性、增强生态过程模拟的时效性等。     

杉木人工林生态系统水文学过程的养分特性

根据5a定位观测的数据,对湖南会同24～28a生的杉木人工林生态系统各水文学过程中的养分特性进行了研究。结果表明：林冠降水是杉木人工林生态系统养分输入的重要来源,其中Ca的养分含量最高,P的含量最低。林内穿透水各养分元素的含量明显高于林冠降水中养分的含量。除Ca外,树干茎流中其它养分元素的含量为林冠降水的6倍以上。可见,林内穿透水和树干茎流是杉木林生态系统内养分循环的重要组成部分,有利于提高系统的养分利用率。地表径流中除硝态氮外,各元素的含量与穿透水的含量接近,其中P、Na和K三种元素的含量较低,但未超过林冠降水中养分元素含量。地下径流中N和K的含量较低,而Ca的含量与林冠降水相比没有差异。因而地表径流和地下径流不可避免的造成生态系统的养分损失,但24～28a生杉木林生态系统的调控能力较强,地表径流和地下径流量较小,生态系统的养分损失也相对较小,养分为净积累。不同季节之间水文学过程中养分元素含量存在一定程度的差异。降水形态、雷电和地形等要素影响养分元素含量。硝态氮在冰雹中未检出,而在雨水中的含量是雪水的2倍。铵态氮、K和Mg等元素在雨水中的含量最高。P和Ca以雪水的含量最高,与雨水和冰雹相比不存在数量级差异。雷电明显增加降水中养分的含量,特别是林冠上层的低空放电使降水中N的含量增加3～5倍。由于山谷和山麓的立地条件较好,其穿透水中养分含量比山坡的高,山谷与山麓的大致相等。在采集水样进行养分分析时,应考虑降水时间、降水形态和地形等因子的影响。     

湿地农田渠系的生态环境影响研究综述

天然湿地开垦为农田,排水渠系扩张,随之带来两个方面的生态环境影响。作为廊道,排水渠系的隔离作用割裂了景观,造成湿地景观破碎化,甚至景观性质的改变;同时,其通道作用影响了湿地的水文过程,将局部湿地排干而转变为农田,并成为农田污染物向受纳河流水体运移的快速通道。因此,根据排水渠系的功能特点,在局域和区域两个层次上,对其生态环境影响开展综合研究,可以为湿地保护和恢复提供切实可行的对策措施。在回顾相关研究的基础上,提出了排水渠系生态环境影响研究的一个思路：即基于景观生态学和生态学模型等,开展排水渠系生态环境影响的机制研究;基于环境影响评价和生态系统健康评价等,开展排水渠系生态环境影响的效应研究;以及基于恢复生态学等,开展排水渠系的生态调控对策措施研究,从而为排水渠系的生态环境影响研究提供系统性途径。     

水文情势与盐分变化对湿地植被的影响研究综述

湿地植被是湿地生态系统的重要组成部分。水文情势与盐分变化直接影响到湿地植被的分布与演替。目前,全球气候变化和人类活动导致的水文情势改变与盐分聚集已造成大面积的湿地退化和盐渍化,已严重威胁全球淡水湿地生态系统的稳定和健康。系统总结了水文情势与盐分变化单一环境变量及其交互作用对湿地植物生理生态、物种多样性、群落结构与演替和植被动态等诸多方面的影响研究进展,并探讨了湿地水文动态-盐分变化-植被响应的综合模型研究现状,认为发展湿地综合模型预测未来水文情势与盐分变化情景下湿地演变,是应对气候变化湿地水盐管理和生态保护的重要工具,最后指出今后亟需加强的研究方向。     

Modelling as a tool to redesign livestock farming systems: a literature review

Livestock farming has recently come under close scrutiny, in response especially to environmental issues. Farmers are encouraged to redesign their livestock farming systems in depth to improve their sustainability. Assuming that modelling can be a relevant tool to address such systemic changes, we sought to answer the following question: ‘How can livestock farming systems be modelled to help farmers redesign their whole farming systems?’ To this end, we made a literature review of the models of livestock farming systems published from 2000 to mid-2009 (n = 79). We used an analysis grid based on three considerations: (i) system definition, (ii) the intended use of the model and (iii) the way in which farmers’ decision-making processes were represented and how agricultural experts and farmers were involved in the modelling processes. Consistent rationales in approaches to supporting changes in livestock farming were identified in three different groups of models, covering 83% of the whole set. These could be defined according to (i) the way in which farmers’ decisions were represented and (ii) the model's type of contribution to supporting changes. The first type gathered models that dynamically simulated the system according to different management options; the farmers’ decision-making processes are assumed to consist in choosing certain values for management factors. Such models allow long-term simulations and endorse different disciplinary viewpoints, but the farmers are weakly involved in their design. Models of the second type can indicate the best combination of farm activities under given constraints, provided the farmers’ objectives are profit maximisation. However, when used to support redesigning processes, they address neither how to implement the optimal solution nor its long-term consequences. Models of the third type enable users to dynamically simulate different options for the farming system, the management of which is assumed to be planned according to the farmers’ general objectives. Although more comprehensive, these models do not easily integrate different disciplinary viewpoints and different subsystems, which limits their usefulness as support tools for redesigning processes. Finally, we concluded about what specific requirements should be for modelling approaches if farmers were to be supported in redesigning their whole livestock farming systems using models.     

基于相关系数的水文序列跳跃变异分级原理与方法

跳跃变异是环境变化影响下水文过程发生急剧变化的一种重要表现形式,体现了水文非线性系统对外界干扰的响应.目前研究主要是对序列跳跃变异发生的时间、次数等进行识别和检验,但缺乏对其变异程度进行定量描述和分级,给开展流域环境变化研究及其影响评价带来很大困难.本文选取相关系数作为基础指标,提出了一种理论严密且便于应用的水文序列跳跃变异分级方法,并利用统计试验验证了文中方法对变异点显著性的检验精度,以及跳跃变异分级原理的合理性和分级方法的可靠性.经推导相关系数与跳跃变异相对幅度的关系,选取不同显著水平下的若干典型相关系数值作为分级阈值,将跳跃变异程度划分为无变异、弱变异、中变异、强变异、巨变异5个等级.通过应用于分析我国不同气候区的5个实测水文序列,结合物理成因分析验证了该方法的实用性.     

长江上游森林影响流域水文过程模拟分析

用森林流域水文模型(FCHM)模拟分析长江上游森林植被变化下的平通河流域和刘家河流域森林水文过程。可知随着两个流域森林覆盖率(FR)的提高,林冠截留量的增加和土壤入渗能力的改善,使得径流成分比例也随之发生变化,地表径流Rf逐渐减少,快速流转换为慢速流,因此延迟了流域降水汇流时间,洪峰流量得以削减。以平通河为例,当该流域全部被森林覆盖以后,则流域百年一遇的设计洪水标准可由非森林地时的4520m3/s降到3380m3/s,因此森林的存在可大大提高流域的防洪能力;而两个流域又由于区域结构等条件的不同,使得流域径流成分所占比例不同。其中平通河流域径流成分主要以浅层径流Rs和深层径流Rp为主,而刘家河流域径流成分主要以壤中流Ri为主,且都随森林覆盖的增加而有所增加。不同的径流成分为流域蒸散发带来了不同的水分条件,因此流域蒸散发量随着森林覆盖率的增加各有不同的变化趋势。其中平通河流域随着森林覆盖率的增加,流域蒸散发总量将由非森林地时候的373.3mm减少至289.3mm,根据水量平衡原理,该流域径流总量则会增加,呈流域径流正效应(23.7%);而后者流域则相反,随着森林覆盖率的增加,流域蒸散发总量反而会逐步增加,则流域径流总量会随之减少,呈流域径流负效应(-8.6%)。