固氮类植物在陆地生态系统中的作用研究进展

固氮类植物是陆地生态系统中的一个重要功能群,它们广泛存在于陆地生态系统中,是陆地生态系统最重要的氮源,大量研究表明,固氮类植物在陆地生态系统中的生态功能表现出明显的复杂性和多样性,对于生态过程有很强的主导性和控制性.通过与固氮微生物形成不同的共生固氮类型,它们可以改善土壤结构和营养组成以及地表微生境,直接影响碳氮磷循环、种子萌发和植株生长、植被演替、凋落物构成及其分解4个关键生态过程,进而提高群落结构复杂性、生物多样性和初级生产力,促进植被恢复和减少水土流失.未来研究中,应该加强对陆地生态系统固氮过程的定量化分析,确定影响共生固氮的主导因子和生态机制从而为陆地系统的生态恢复提供依据.     

区域尺度生态修复空间辨识研究进展

区域尺度辨识生态修复空间是进行生态恢复与重建的重要前提,对区域生态文明建设和可持续发展具有重要作用。如何构建科学合理、面向政策和民众需求的生态修复空间辨识指标体系,目前已成为生态学研究的热点问题之一。系统梳理生态空间评价理论,综合构建生态修复空间辨识框架,包括评价对象的选择、评价指标筛选的原则、指标体系构建的主要方法和评价指标权重设定等方面,在区域生态评价的基础上,强调政策目标、民众需求,构建了生态质量、生态系统服务、生态系统健康3个方面18个指标,能够较全面反映区域生态空间主要特征,以期为构建区域尺度生态修复空间辨识指标体系提供参考,为生态恢复和重建提供科学依据。研究还展望了区域尺度下生态修复空间辨识的重点发展方向,即加强复合生态系统理论的应用,统筹社会、经济、自然因子开展综合评价,并推动多尺度评价结果的融合与应用。     

灾后生态恢复评价研究进展

灾后生态恢复评价是恢复生态学重要研究方向之一,从20世纪90年代开始,随着研究手段和防灾减灾意识的提高逐渐成为研究的热点。灾害生态恢复评价以森林火灾、地震及地质灾害、旱灾、采矿及地面沉降、火山喷发、飓风6大灾害为主要研究领域,以不同时间序列生态系统演替、不同条件下受灾生态系统恢复效果差异性和相关性分析以及受灾生态系统生态恢复趋势预测为研究内容,针对退化生态系统的结构、功能、过程进行评估和鉴定。当前,灾害生态恢复评价采用的指标包括遥感和地面两大类,方法分为单因子对比法、综合指数法、模拟预测法、反推法。针对灾后生态恢复评价指标缺乏系统性、参照系过于单一性以及对灾区后续恢复指导性不强等问题,未来应在技术框架流程、指标体系分类归纳、生态恢复标准阈值制定、以及生态恢复评价应用等方面加强研究,以体现灾后生态恢复评价评估结果的科学性、客观性以及对生态系统管理的作用。     

群落结构和叶面积指数在具茨山植被次生演替中的变化

采取3S(GIS,RS和GPS)技术和野外作业相结合的方法,研究了河南省具茨山人为干扰后植被次生演替过程。在此基础上,从宏观和微观尺度对不同演替阶段典型群落的结构变化和植被叶面积指数(LAI)动态进行分析。结果表明:乔木阶段的植被LAI均值为4.1～5.5;灌木阶段为3.0～3.7;草本阶段为1.0～1.5。部分灌木林在生长季的LAI和盖度高于乔木林。随着演替进行,群落结构也发生很大变化,乔木种类和数量逐步上升。植被系统的复杂度和稳定性不断增强,其发挥的生态功能和生态服务价值随之提高。     

丰林自然保护区景观生态评价:量化与解释

丰林国家级自然保护区是我国目前原始天然红松生态系统保存最完整、面积最大的天然林集中分布区.本研究根据景观分类图、各景观类型的属性数据库及1997年186个样地系统空间抽样数据,选用多样性、自然性、代表性、稀有性、面积适宜性、稳定性和人类干扰7项指标,建立2个层次的生态评价指标体系,运用层次分析法对生态评价因子的等级化处理,评价指标权重的确定,计算出各生态评价因子的综合评价指数(CEI).结果表明,区内有高等植物113科568种、高等动物近220种,物种多样性赋分3分;保护区地带性顶极植被类型:椴树红松林、枫桦红松林、云冷杉红松林,隐域性顶极群落云冷杉林以及仍具有原始林性质的针阔混交林、针叶混交林面积占森林总面积的90.0%和森林总蓄积的96.6%,代表性赋分3分;近20～30年内未受到强烈的外界干扰(人为和自然的),自然生境完好,次生化演替得到有效控制,自然性和人类干扰赋分4分;原始森林植物仍保存着很多古老第三纪的孑遗种,如红松、水曲柳、核桃楸、黄檗、紫椴和色木槭等,稀有性赋分4分;保护区总面积18165hm²,其有效面积大小适宜,足以维持生态系统的结构和功能,面积适宜性赋分4分;保护区以红松为主体的红松混交林是一个稳定的群落,稳定性赋分4分.综合评价结果,该保护区生态质量CEI为0.87,表明     

黏菌分布格局与生态学研究进展

黏菌是一类广泛分布于全球各种陆地生态系统的菌物,生态功能独特。随着物种资源调查的极大拓展以及分子标记和高通量测序技术等的成熟应用,黏菌的生态学研究在近年来取得了长足的发展。本文综述了国内外黏菌物种分布与群落生态学的研究进展,旨在为基于经典分类和分子标记研究黏菌的物种演替、群落结构和生态作用等提供重要参考和有益借鉴。     

鼢鼠土丘植物群落演替生态位动态及草地质量指数

采用"空间代替时间"的方法,以不同演替系列的鼢鼠土丘植物群落为对象,通过种群生态位动态和功能群变化探讨其演替机制.选取20个主要群落组分种,采用Shannon生态位宽度和Pianka生态位重叠指数进行定量分析.结果表明:较大的生态位宽度常伴随着较大的生态位重叠,但一些具较小生态位宽度的物种之间也存在着较大的生态位重叠;物种之间的生态位重叠普遍较大.功能群变化分析表明:随着演替的进行,1、2年生杂草先迅速减小后缓慢增大,但总体减小;多年生杂草先增大后减小;多年生禾草类线性增加.反映了多年生禾草类最终在演替顶极群落中占据主导地位.采用草地质量指数分析了鼢鼠土丘植被状况,表明随着演替的进行,草地质量指数显著增加.     

近20年海南岛植被生态质量变化特征分析

海南是国家生态文明试验区,是我国生态环境最好的省份之一.基于2000—2019年MODIS—NDVI海南岛植被覆盖度、植被净初级生产力、植被生态质量指数及地面气象观测资料,分析了海南岛植被生态质量变化情况以及气象条件对植被生态质量的影响.结果表明:2000年以来,海南岛植被生态质量指数呈增大趋势,植被生态质量整体向好....     

生态退耕与植被演替的时空格局

综述了多重尺度上生态退耕的时空格局及其对植被演替时空变异影响的研究进展,提出了生态退耕与植被演替的时空格局研究方向.在自然和人文等因子的驱动下,全球兴起了生态退耕的热潮,生态退耕类型正在由人工恢复为主向自然弃耕为主发展.尽管国内外很多学者开始关注不同尺度上生态退耕的时空格局及其影响因子,但是生态退耕的时空变异性研究仍然比较薄弱,尤其缺乏多重尺度上生态退耕时空格局及其驱动因子的综合研究,在很大程度上限制了研究结果外推.研究表明,受到多因子的综合影响,生态退耕后植被演替呈现出复杂多样的时空变化特征;退耕植被演替研究从植物群落结构特征分析为主向群落功能分析发展,从传统的演替过程规律分析转向退耕植被演替的时空变异性分析;相对来说,生态退耕后植被演替的时空分异、影响因子和机制方面的研究比较薄弱.加强多重尺度上生态退耕时空格局与植被演替时空变异的综合研究是将来的研究重点.     

丰林自然保护区景观生态评价： 量化与解释

丰林国家级自然保护区是我国目前原始天然红松生态系统保存最完整、面积最大的天然林集中分布区.本研究根据景观分类图、各景观类型的属性数据库及1997年186个样地系统空间抽样数据,选用多样性、自然性、代表性、稀有性、面积适宜性、稳定性和人类干扰7项指标,建立2个层次的生态评价指标体系,运用层次分析法对生态评价因子的等级化处理,评价指标权重的确定,计算出各生态评价因子的综合评价指数（CEI）.结果表明,区内有高等植物113科568种、高等动物近220种,物种多样性赋分3分;保护区地带性顶极植被类型：椴树红松林、枫桦红松林、云冷杉红松林,隐域性顶极群落云冷杉林以及仍具有原始林性质的针阔混交林、针叶混交林面积占森林总面积的90.0％和森林总蓄积的96.6％,代表性赋分3分;近20～30年内未受到强烈的外界干扰（人为和自然的）,自然生境完好,次生化演替得到有效控制,自然性和人类干扰赋分4分;原始森林植物仍保存着很多古老第三纪的孑遗种,如红松、水曲柳、核桃楸、黄檗、紫椴和色木槭等,稀有性赋分4分;保护区总面积18 165 hm²,其有效面积大小适宜,足以维持生态系统的结构和功能,面积适宜性赋分4分;保护区以红松为主体的红松混交林是一个稳定的群落,稳定性赋分4分.综合评价结果,该保护区生态质量CEI为0.87,表明其生态质量很好,保护价值高,在东北地区乃至全国均有典型的代表意义.目前保护区的面积、结构及经营管理能满足其可持续发展的需要.     

基于陆地-水生态系统耦合的海河流域水生态功能分区

水生态功能分区是针对水生态系统特征的陆地生态系统划分,是为流域水生态管理提供生态背景和基本单元。陆地-水生态系统的耦合是水生态功能分区的核心,但多停留在个别小流域进行理论探讨,大型流域的实际案例较少。针对海河流域独特的气候、地貌、水文和人类活动特征,提出了水生态功能分区的三级指标体系。一级二级区针对气候、地貌、水文背景进行"自上而下"的分区,三级区针对人类活动对水资源、水环境、生境影响,采用"自下而上"的分区方法。最终,海河流域划分了6个一级区、16个二级区和73个三级区。研究充分体现了"以水定陆、以陆控水"的基本原则,以及"自下而上"和"自上而下"分区方法的优点,结果可为海河流域水生态管理提供科学依据,为水资源空间调配与合理利用、产业结构布局与区域协调等服务。     

水土流失生态修复生态效益评价指标体系研究进展

建立合理的评价指标体系是科学评价区域水土流失生态修复效益的基础.在分析水土流失生态修复生态效益评价指标体系的研究现状与存在问题的基础上,结合国内外最新的研究成果,提出今后的生态效益评价指标体系除体现蓄水保土效益外,还应加强生态系统的植被结构、生物多样性和生态过程3个方面的监测与评价,进而从生态系统健康层面上评价水土流失生态修复效益.

Abstract：

To establish a rational evaluation index system is the basis of scientifically evaluating the benefit of ecological restoration for controlling regional water and soil loss. Based on the anal-ysis of current researches on ecological benefit evaluation index system of ecological restoration for controlling water and soil loss, and the latest research achievements, it was suggested that be-sides the benefit of water and soil conservation, the monitoring and evaluation of vegetation struc-ture, biological diversity, and ecological processes should be strengthened to make that the bene-fit evaluation of ecological restoration for water and soil loss can be conducted on ecosystem health level.     

基于“参照系-现状-变化量”的生态系统评估方法

生态系统评估是开展生态系统管理的重要手段，其评估结果已成为衡量区域生态系统状况优劣的重要依据。由于没有充分考虑生态系统禀赋的区域差异性，缺乏有效区分气候变化和人类活动影响的手段，导致生态系统评估结果的实用性与区域可比性一直存有争议。在生态大数据背景下，基于生态完整性理论，结合长期地面监测数据、野外调查数据、遥感数据等海量数据，耦合生态系统过程模型，构建了基于“参照系-现状-变化量”(RSD)的生态系统评估体系，以受干扰较少接近原生、完整的地带性植被生态系统(完整的生态系统)作为参照系，其表现出来的组成、结构、功能等特征为参照条件，生态系统状况现状与参照条件的偏离程度作为评估生态系统优劣程度的依据，从而将现状评估转变为变化量评估，增强评估结果的时空可比性。并以生态系统过程模型为工具，利用RSD评估方法评估了中国陆地生态系统生产力功能，验证了该方法体系的可行性。评估结果显示，2000—2018年我国植被净初级生产力(NPP)参照值、现实值和变化量均表现为上升趋势，而NPP现实值与变化量的空间分布存在显著差异，基于RSD的评估方法较好地解决了评估结果区域不可比的问题。研究对完善我国生态系统评...     

崇明东滩湿地自然植被演替过程中储碳及固碳功能变化

采用实地调查与实验室测定相结合的方法,研究了崇明东滩湿地植被演替过程中储碳、固碳功能的变化.结果表明：不同演替阶段的湿地植被的现存碳储量及其分配格局特征存在较大差异.先锋物种海三棱藨草的现存碳储量仅占芦苇现存碳储量的13%;地下根茎为芦苇现存碳储量的主要场所,而地上部分是海三棱藨草碳储量的主要场所.处于潮滩湿地演替中后期的芦苇群落比处在生态演替早期的海三棱藨草群落具有更强的固碳能力,芦苇群落和海三棱藨草群落的年固碳能力分别为(1.63±0.39) kg·m^-2和(0.63±0.28) kg·m^-2,说明随着海三棱藨草群落向芦苇群落演替,其固碳能力不断增强.     

基于Google Earth Engine云计算的城市群生态质量长时序动态监测——以粤港澳大湾区为例

人类活动对生态环境的影响日益强烈，及时动态地监测生态现状及其变化信息对城市生态的管理和保护以及可持续发展具有重大意义。遥感生态指数（RSEI）是一种客观、快速和简便的生态质量监测和评价技术，已被广泛应用于生态学研究领域，但在进行大范围长时间监测时往往面临云遮挡和拼接困难的问题。因此，本文基于Google Earth Engine （GEE）平台，对1988-2018年来粤港澳大湾区共3530景Landsat遥感影像进行批量去云，采用中值合成法逐年计算绿度、湿度、干度和热度等遥感指标并利用主成分分析法构建遥感生态指数，评价了该区域近30年生态质量的时空变化。该方法改善了遥感生态指数在大范围长时序监测中数据缺失和拼接困难等问题，增加了时间序列的可比性。研究表明：（1）遥感生态指数能够较好地表征粤港澳大湾区的生态质量，其中绿度和湿度指标与其呈正相关，干度和热度指标与其呈负相关；（2）时间上，三十年间粤港澳大湾区生态质量呈"上升-下降-上升-下降"的波动下降趋势，空间上，生态质量具有明显的空间异质性，主要呈现西北和东北部高和中部低的状态。重度和中度退化区主要集中在区域中部，总体改善区域主要位于西部和东北部，基本不变区域主要包括北部区域以及香港，轻度退化区分布较为分散；（3）基于GEE云计算的图像处理可以较好的改善遥感数据缺失、色差和时间不一致等问题，极大的提高影像处理的效率，扩展了遥感生态指数在大范围长时间序列生态监测中的应用。研究结果可以为提升遥感生态指数适用范围和准确度提供参考，并为快速城市化背景下生态保护和土地管理提供理论依据。     

一种基于SWAT模型的干旱牧区生态脆弱性评价方法——以艾布盖河流域为例

针对干旱牧区生态脆弱性特点,以GIS为平台,利用气象、土壤、土地利用、水资源开发利用等数据,结合SWAT模型模拟结果,建立了一种基于SWAT模型子流域划分的干旱牧区生态脆弱性评价体系,对西北干旱牧区艾布盖河流域1990年、2010年生态脆弱性进行了评价。从评价结果可以看出,研究区北部及西部生态稳定性保持较好,生态脆弱等级下降主要发生在研究区的东南部,20年间耕地扩张造成的草地被侵占及水资源过度开发利用是造成生态退化的主要原因。评价体系紧紧围绕干旱牧区"水-草-畜"关系设置评价指标,将观测数据与水文模型模拟相结合,统计数据与空间地类相联系,点面结合,能够较好的反映出研究区20年间生态脆弱程度变化趋势及主要问题。     

城市湿地公园建成后综合效绩评估——以广州大观湿地为例

以广州大观湿地公园为研究对象,在建立了综合指标评价体系的基础上,通过水质监测、问卷调研、植被样方调查等方法,对大观湿地公园的生态绩效和社会绩效进行评估,并为未来的湿地公园设计提供指导。评估结果显示:湿地公园初步达到了生态和社会效益兼顾的目标。公园内生境类型多样,植物种类达32科54属66种,Shannon-Wiener指数分析表明,草本植物多样性丰富,乔木层由于人工种植原因多样性较差。公园的串联式坑塘系统具有显著的污染物净化效果,可以明显降低汇流区的氮素含量,但其水质净化效果并未达到最大化。公园建成后吸引了大量周边居民的来访,整体满意度较高,但由于有外界污水持续混入上游坑塘,导致游客对上游坑塘水质的评价较差。在以上分析基础上,提出对未来的城市湿地公园设计的指导建议。     

景感生态学在煤电基地生态建设与管理中的应用

煤电基地的开发对中国能源利用格局具有深远的影响,是煤炭行业发展的重要方向,但也对生态环境提出了严峻的挑战。在我国煤电基地的生态建设中,基于景观生态学的应用研究较多,缺乏对居民感知、愿景和福祉等方面的联系和研究。以内蒙古锡林郭勒煤电基地为例,在分析因煤电基地的开发建设而导致的生态环境问题基础上,运用景感生态学的理论和方法,从煤电基地的景感营造、景感修复、景感保护监测管理、生态文明的建设共4个方面进行了分析,为煤电基地的生态建设、保护与管理提出了具有建设性的措施和建议。结合生态环境物联网对所选景感指标的监测、谜码数据平台的评价分析及预警系统,对实现煤电基地的生态健康保障、生态服务提升、以及居民愿景和福祉的提高有着重要意义,为实现区域可持续发展的目标提供了有效措施。本研究为煤电基地相关区域的生态建设、保护与管理提供科学依据和有效对策,为后续相关研究打下基础。     

Role of vegetation in determining carbon sequestration along ecological succession in the southeastern United States

Vegetation plays a central role in controlling terrestrial carbon (C) exchange, but quantifying its impacts on C cycling on time scales of ecological succession is hindered by a lack of long‐term observations. The net ecosystem exchange of carbon (NEE) was measured for several years in adjacent ecosystems that represent distinct phases of ecological succession in the southeastern USA. The experiment was designed to isolate the role of vegetation – apart from climate and soils – in controlling biosphere–atmosphere fluxes of CO₂ and water vapor. NEE was near zero over 5 years at an early successional old‐field ecosystem (OF). However, mean annual NEE was nearly equal, approximately ?450 g C m^?2 yr^?1, at an early successional planted pine forest (PP) and a late successional hardwood forest (HW) due to the sensitivity of the former to drought and ice storm damage. We hypothesize that these observations can be explained by the relationships between gross ecosystem productivity (GEP), ecosystem respiration (RE) and canopy conductance, and long‐term shifts in ecosystem physiology in response to climate to maintain near‐constant ecosystem‐level water‐use efficiency (EWUE). Data support our hypotheses, but future research should examine if GEP and RE are causally related or merely controlled by similar drivers. At successional time scales, GEP and RE observations generally followed predictions from E. P. Odum's ‘Strategy of Ecosystem Development’, with the surprising exception that the relationship between GEP and RE resulted in large NEE at the late successional HW. A practical consequence of this research suggests that plantation forestry may confer no net benefit over the conservation of mature forests for C sequestration.