海岛碳排放核算与时空特征——以东山岛为例

把握地区碳信息发展动态是开展区域碳平衡规划的科学基础。以统计年鉴数据为基础,对东山岛2012—2021年整体及各产业的直接碳排放量进行核算,同时,将产业与土地利用结合,分析其空间表现形态,运用核密度分析和克里金法分析碳排放源的空间影响,采用高斯烟羽模型对工业点源的碳排放扩散进行空间模拟,通过渔网和人口修正的方法分析海岛碳排放的空间分异,以此探讨海岛碳排放的空间分布和空间影响特征。结果显示,工业是东山岛的首要碳排放源,2021年工业碳排放量的大幅下降表明能源种类的转换对于工业碳减排具有重要作用;渔业碳排放量总体占比25%左右,是海岛地区不容忽视的碳排放源之一。在空间分布方面,东山岛综合碳排放的空间分布呈“点状聚集,面状扩散”的基本特征,工业碳排放对周围地区的影响最大,往往形成以工业碳排放源点为中心的碳排放热点核心区,其次碳排放量较高的地区为人口聚集区,丘陵区的碳排放量最低,不同土地利用类型之间形成碳排放的交叉过渡区。最后,本文从碳排放空间影响的视角出发,根据不同形态的碳排放源提出“包围”、“伴随”和“介入”的碳汇空间规划策略,这对区域的低碳规划具有一定参考意义。     

氧化石墨烯对黑麦草种子内生真菌群落结构和多样性的影响

为了探究氧化石墨烯(GO)对黑麦草种子内生真菌群落结构和多样性的影响,将黑麦草种子在0.4%、0.8%和1.2%水平的GO溶液中胁迫4 d,采用高通量测序技术,分析GO胁迫下黑麦草种子内生真菌群落组成和多样性的变化。结果显示,4个样本所有样品共分离获得303种真菌,归属于10门39纲84目160科240属。在门分类水平上,子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)是主要的内生真菌类群;在属分类水平上,各处理的共有优势菌属为链格孢属(Alternaria)。不同GO处理黑麦草种子内生真菌群落结构存在差异,随着GO浓度的增加,子囊菌门的丰度出现下降,0.8%和1.2%GO处理较对照分别显著降低了19%和20%(P<0.05);所有GO处理的担子菌门丰度均显著高于对照(P<0.05);1.2%处理链格孢属的丰度较对照显著降低了37.36%。与对照相比,1.2%GO 处理内生真菌的丰富度和多样性显著增加,ACE、Chao1和Shannon指数分别增加了123.5%、127.4%和117.5%(P<0.05)。主坐标分析(PCoA)分析表明,1.2%GO处理内生真菌群落结构与其他处理有较大差异;线性判别分析(LEfSe)分析发现, 各处理差异指示种明显不同。可见,GO改变了黑麦草种子内生真菌群落的组成和多样性,尤其是高浓度处理(1.2%)。研究可为碳纳米材料暴露对共生物种的潜在影响研究提供参考。     

基于随机森林法的山核桃林地土壤速效养分含量空间分布特征研究

土壤氮磷钾是土壤肥力管理的重要元素,是植物生长的必要养分元素。对土壤氮磷钾的空间分布进行特征解译,可为精准管理临安山核桃产区林地土壤肥力,促进山核桃林产业可持续发展提供理论依据。研究以临安山核桃主产区为研究区域,利用随机森林（RF）、普通克里格（OK）和Shapley加性解释（SHAP）方法,结合地形因子、气候因子、土壤因子、遥感因子等环境变量,对山核桃林地土壤碱解氮（AN）、有效磷（AP）、速效钾（AK）的空间分布特征进行分析。研究结果表明：相比于OK模型,基于环境协变量所构建的RF模型对AN、AP和AK含量空间分布预测表现最佳,R²分别为0.68、0.60和0.64,均方根误差（RMSE）分别为20.005、10.287和22.426,平均绝对误差（MAE）分别为15.425、7.709 和21.628。RF模型SHAP分析显示,AN和AK含量分布主要受土壤有机质（SOM）的影响,并且SOM与AN和AK存在正相关性;AP主要受pH的影响,其次为色调指数,AP与pH和色调指数均具有负相关性;AK和AP同时受到海拔和坡向的影响。两种模型预测的氮磷钾空间分布趋势总体相似,不同速效养分存在明显的空间异质性。碱解氮高值区域主要分布于研究区东部;有效磷高值区域主要分布于研究区西部,但分散度高;速效钾高值区域则主要分布于研究区中部。总体而言,基于随机森林模型可以高精度模拟山核桃林地土壤氮磷钾含量空间分布特征,并依据主要环境协变量对土壤氮磷钾的影响关系,提出相应改良措施。在有效磷含量低值区域可以施用石灰来缓解土壤酸化,同时补追磷肥;碱解氮含量高值区域可以合理减少氮肥施用;速效钾含量低值区域合理施加钾肥;对于海拔较高及迎风坡多降雨的区域,可以构建林下高效水土保持植被,减轻水土流失;在林地施用有机肥料,改善土壤理化性质,增加土壤养分含量。     

祁连山林区基于水源涵养能力的人工林近自然度评价体系建立

建立近自然度评价体系对于修复森林生态功能、保障森林可持续发展有着重要的意义,然而近自然度尚未有统一的评价体系。祁连山地区的森林系统承担着我国西部重要的水源涵养功能,对其现存的人工林客观地开展基于水源涵养能力的近自然评价是亟需解决的问题。以祁连山东部金禅沟、塔尔沟小流域40个不同林分起源的云杉纯林、白桦纯林、云杉白桦混交林为对比研究样地,对涉及近自然度和水源涵养能力的指标进行敏感性分析,筛选出中高敏感度指标,通过欧氏距离法结合熵权法定量评价人工林近自然度,通过模糊物元法定量评价森林水源涵养能力,然后采用6种方法对近自然度和水源涵养得分分布进行拟合(R²>0.4),并利用K-means法建立了4个近自然度评价等级。研究表明祁连山东部地区大部分人工林近自然度评级处于半天然林阶段,通过改造纯林为针阔混交林可以同时提高其近自然度与水源涵养能力。研究旨在构建基于水源涵养能力的近自然度评价体系,为森林生态服务功能修复提供理论支持。     

鸿雁迁徙对停歇地的选择特征

建立合理的湿地水鸟保护地是缓解水鸟栖息地丧失和种群下降的重要手段。以往的保护地设计中,由于越冬地和和繁殖地水鸟停留时间长、种群数量大,受到较多的关注。分析湿地水鸟对停歇地的选择偏好,掌握停歇地的自然条件和人类活动特征可为水鸟保护网络优化和保护地管理提供决策依据。而在水鸟迁徙过程中,停歇地作为保护网络的重要节点也发挥了重要作用。因此选择鸿雁为伞护种,获取了29只鸿雁项圈追踪数据,分析蒙古国Khukh湖-中国东北鸭绿江口秋季迁徙路线对停歇地生境选择偏好,识别了鸿雁在湿地周边不同距离梯度下的活动频率变化。根据鸿雁停歇数据共识别停歇地63处,以此为基础分析停歇的自然条件和人类活动因素特征。结果表明,鸿雁除选择湖泊和沼泽为停歇地外,周边250m内的裸地和草地也是重要栖息地;当鸿雁停歇地人类活动较少时,鸿雁倾向于选择土壤肥沃、食物丰富区,而人类活动强度加大时,栖息地植被条件提高能够为鸿雁提供遮避条件,也吸引了更多鸿雁停歇。研究建议,在水鸟迁徙重要廊道区应增加水鸟停歇地保护区,保护区的设计应根据关键保护对象活动频率加强对湿地周边的栖息地保护,减少水滨人类活动对鸿雁停歇的负面影响;在人类活动强度较大的地区设立水鸟保护地,还应加强对植被的保护,在水鸟利用频率较高的停歇地周边进行植被修复。     

斑块面积对干燥-复水条件下藓类植物生理活性的影响

干扰会导致生物结皮斑块破碎并退化。为明确生物结皮斑块破碎诱发生物结皮退化机理,以黄土丘陵区土生对齿藓(Didymodon vinealis)结皮为研究对象,研究了干燥-复水条件下,单株和直径1 cm、2 cm、3 cm、4 cm、5 cm的藓结皮斑块内土生对齿藓的干燥速率、渗透调节物质、丙二醛和光合色素含量等的变化,以期揭示干扰后生物结皮退化的生物学机理。结果表明(1)除单株外,干燥速率随斑块面积减小而增加,直径1 cm斑块内藓的干燥速率是直径5 cm的2倍。(2)反复干燥-复水25天后,直径小于5 cm的斑块内藓的可溶性糖、可溶性蛋白和叶绿素含量低于直径5 cm斑块内藓的含量,丙二醛含量随斑块面积变化无明显规律。(3)干燥速率与斑块面积、可溶性糖、可溶性蛋白及叶绿素含量均呈极显著负相关。以上结果表明,藓结皮斑块面积通过影响斑块内藓类植物干燥速率进而影响其渗透调节和光合作用能力。藓结皮斑块面积减小,藓类植物干燥速率增大,生理活性降低,是藓结皮斑块破碎诱发其退化的原因。研究从藓类植物生理的角度,阐明了干扰后藓类植物衰亡的生理学原因,为生物结皮的保护和管理提供了科学依据。     

生态脆弱区农户返贫脆弱性评估及其影响因素——以陇南山区为例

生态脆弱区既是生态环境最敏感区域,也是返贫问题较为集中的区域,返贫脆弱性作为评价农户返贫状况的重要指标,可为生态脆弱区农户的防返贫提供有效借鉴。以地处西秦岭的陇南山区为例,构建农户的返贫脆弱性评价指标体系,并利用微观调查数据,测度农户的返贫脆弱性水平,并利用分位数回归模型揭示其影响因素。结果发现:(1)陇南山区农户返贫脆弱性指数均值为0.103,整体处于中度脆弱水平,等级分布呈"两头小中间大"的橄榄形态势。(2)不同类型农户的返贫脆弱性水平存在分化特征,高山区、农业收入占比高、抚养比高的农户返贫脆弱性较高,且农业收入占比高、抚养比高农户的高脆弱群体占比也高。(3)不同抚养比农户的暴露度与适应能力差异最为显著,敏感性水平则在不同生计方式和抚养比农户中差异最大。(4)家庭规模的扩大可显著增强农户的返贫脆弱性,而交通便利度、网络覆盖率、未来生活预期、帮扶措施多样化和政策帮扶强度的提高可有效减缓农户的返贫脆弱性;政策帮扶强度削弱了高度脆弱农户因交通便利度低所致的返贫脆弱性,帮扶措施多样化则减弱了户主受教育水平高所发挥的降脆效果。     

陕北黄土高原气象要素对植被覆盖的空间分异影响及风险探测

陕北黄土高原地处我国西北生态环境脆弱区,近年来受退耕还林（草）影响,区域植被覆盖变化显著,与气象要素的响应关系也呈现出了复杂的空间分异性和不确定性,亟待厘清。以不同地貌分区为响应单元,探究了陕北黄土高原变绿前后（1982-1992年与2005-2015年）NDVI指数的时空演化特征,分析了植被覆盖变化与气象要素之间的分异性响应关系,并透过最优参数的地理探测器模型（OPGD）探测了气象要素变化对植被覆盖演变的交互影响及风险。研究结果表明：（1）陕北黄土高原及各地貌分区在研究期内NDVI指数均呈显著上升趋势,且阶段化分异明显;各地貌区气温和实际蒸散发量在高原变绿前后趋势变化差异明显,1982-1992年主要呈不显著增加趋势,而2005-2015年则表现为不显著减少趋势;两个时期降水量的空间异质性较为显著,其中北部地区为持续增加趋势,而南部地区则由减少逆转为增加趋势。（2）不同地貌区NDVI指数与气温和蒸散发均呈正相关,且蒸散发与NDVI的相关性强于气温;相对高原变绿前,2005-2015年NDVI指数对各气象要素的响应强度均有所增大。（3）OPGD因子检测结果显示5km空间网格是评价气候变化对陕北黄土高原植被覆盖变化影响的最佳空间尺度,各地貌分区对NDVI指数变化影响最大的气象因子依次为：气温（黄土塬）、降水（盖沙黄土丘陵）、蒸散发（黄土峁状丘陵）、降水（黄土梁状丘陵）、降水（黄土宽谷丘陵）、蒸散发（风沙丘陵）、降水（土石丘陵）;交互探测表明气象因子间的交互作用对NDVI指数的空间分异具有协同增强性,但不同时期各地貌区的主导交互因子略有差异。（4）风险探测发现不同实际蒸散发量对NDVI指数的影响有显著空间差异。（5）陕北黄土高原的植被覆盖变化并不能简单归因于退耕还林（草）等生态修复措施,而应是多要素耦合驱动的结果,气象要素在其中扮演了不可忽视的作用。     

基于Meta分析的土壤呼吸对降水改变的非对称响应

气候变暖已经引起全球降水格局改变。土壤呼吸作为陆地生态系统向大气释放CO₂最大的碳库,对降水变化的响应将进一步影响碳循环,从而对全球气候变化产生反馈。尽管以往已有大量关于土壤呼吸与降水变化关系的相关研究,但存在较大争议。因此,亟待进一步深入探究土壤呼吸对降水改变的响应。基于此,研究Meta分析方法,整合了来自Web of Science 英文数据库和中国知网文献数据库(CNKI)的284篇已发表的论文和367组数据,进而分析全球中低纬度地区土壤呼吸对降水改变的响应。研究结果表明,土壤呼吸对降水改变的响应呈现出非对称特征,降水量增加能够提高16.7%的土壤呼吸,而降水量减少则会抑制17.88%的土壤呼吸。研究还发现,不同生态系统和气候区域的土壤呼吸对降水改变的响应存在较大差别。其中,降水量增加能够提高草地生态系统22%的土壤呼吸,比森林生态系统土壤呼吸高出12%;而降水量减少则会削弱草地生态系统28%的土壤呼吸,这要比森林生态系统土壤呼吸还高16%。与湿润地区相比,降水量的增加对干旱地区土壤呼吸的促进作用更加明显。而降水量的减少对干旱地区和湿润地区土壤呼吸的影响均无显著差异。此外,本研究也证实了土壤呼吸对不同降水强度和年限的响应也存在差异。在不同降水强度上,无论增加降水还是减少降水,重度增减雨的土壤呼吸均改变最大,即:重度增减雨(＞75%)＞中度增减雨(25% -75%) ＞轻度增减雨(＜25%);在不同降水年限上,长期增雨对土壤呼吸的促进作用尤为突出,但长期减雨对土壤呼吸影响无显著差异。研究结果可为未来气候情景下陆地生态系统土壤呼吸变化的准确预测以及模型模拟和改进提供重要的科学依据和理论基础。     

中国森林生态系统林冠层降雨截留特征

森林生态系统作为陆地生态系统的主体,其发达的林冠层通过调节降水量、改变降水强度等深刻影响着流域全过程水文通量及水分输出。以中国广泛开展的典型森林降雨再分配过程的年尺度监测数据为基础,揭示中国不同类型森林生态系统的降雨再分配及林冠层降雨截留特征,阐明森林生态系统林冠层截留特征与降雨、植被要素的关系。结果表明:我国不同森林生态系统年穿透雨量处于141.4-2450.0 mm之间,年穿透雨率为36.3%-92.3%。5种典型森林生态系统多年平均穿透雨量((445.3±252.9)-(1230.6±479.6) mm)占同期多年平均降雨量的(72.6±9.2)%-(77.4±8.9)%。不同森林生态系统年树干茎流量介于0-508.2 mm之间,占同期年降雨量的0-25.8%。5种典型森林生态系统树干茎流量多年平均值((9.8±17.3)-(87.8±81.6) mm)占同期多年平均降雨量的(1.4±1.9)%-(5.4±4.6)%。不同森林生态系统林冠层年降雨截留范围在25.7-812.9 mm之间,占年降雨量的4.2%-55.6%。5种典型森林生态系统多年平均林冠截留量((154.2±81.6)-(392.2±203.5) mm)占同期年平均降雨量的(18.7±7.4)%-(25.9±8.3)%。进一步分析表明,我国森林生态系统穿透雨量、树干茎流量和林冠层截留量随观测区年降雨量的增加而呈显著增大(P<0.05),年穿透雨率、年树干茎流率随年降雨量的增加呈显著线性上升趋势(P<0.05),而年林冠截留率与年降雨量呈显著的负相关关系(P<0.01),降雨量、叶面积指数是深刻影响森林生态系统林冠层降雨截留率等特征的重要因素。整体上,不同类型森林生态系统林冠截留降雨能力存在明显差异,林冠层截留率突出表现为:落叶林大于常绿林、针叶林大于阔叶林。