三峡库区消落带植被NPP估算——基于机器学习优化CASA模型

三峡库区蓄水后,其生态效应受到广泛关注。消落带植被固碳量作为衡量库区生态系统健康状态的重要指标,对库区碳循环与生态净化具有重要意义。针对消落带不同高程植被接受光照的时间有所差异,且受河流水位变化影响,传统的CASA模型在计算消落带植被固碳量时,存在对植物的光能利用率计算不够精确等问题。以三峡库区香溪河陡坡消落带为研究区域,提出了一种耦合RBFNN模型（Radial Basis Function Neural Network）与CASA模型（Carnegie-Ames-Stanford approach）的新方法（RBF-CASA）。基于RBFNN建立环境影响因子模型,借助高程数据及植被指数等特征计算适合消落带区域的环境影响因子。结合CASA模型中温度和水分胁迫因子,提高植被在像元尺度上的净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）的估算精度,并对反演结果进行验证。模型验证结果显示：RBF-CASA模型估算值与观测值的决定系数（Coefficient of determination, R²）为0.730（P<0.01, n=32）。对比原始CASA模型,平均绝对误差（Mean absolute error, MAE）降低10.991,均方根误差（Root mean square error, RMSE）降低了23.861,相对均方根误差（Relative root mean square error, RRMSE）降低5.10%,平均绝对百分误差（Mean absolute percentage error, MAPE）降低1.12%。使用提出的RBF-CASA模型在库区水位落干期（7-8月份）进行固碳量估算,结果表明：NPP月均值在66.234-134.144g C/m²之间,NPP随着高程的增加呈现起伏变化,其总量在150-155m之间达到峰值,均值在170m以上区域最高。在2021年9月植被NPP均值为35.883g C/m²,2022年9月植被NPP均值为25.964g C/m²,由于降雨量减少、长江水位下降,在2021-2022年间植被恢复情况较差。研究结果可为库区碳循环、生态净化及生态修复等决策提供科学依据。     

耦合生态系统服务供需的生态安全格局构建——以苏南地区为例

生态系统服务供需平衡是保障生态安全的基础,将生态系统服务供需作用流动机制融入生态安全格局构建对保障区域生态安全和提升人类生态福祉具有重要意义。基于景观生态学原理,提出耦合生态系统服务供需的生态安全格局构建逻辑方法,以苏南地区为研究区构建了景观生态安全格局和社会生态安全格局。研究结果表明:(1)耦合生态系统服务供需的生态安全格局应以维系区域生态安全和保障区域人类生态福祉为构建目标。其中,生态安全以生态系统服务与生态风险为核心关注对象,人类生态福祉的实现依赖于人类主动获取与生态系统服务流;(2)苏南地区生态系统服务供需间存在错配格局,在此基础上分别识别生态源地与需求源地4247.46km²、1882.16km²,生态廊道与供需廊道1614.02km、1915.82km,生态夹点29处、生态障碍点23处、生态供需节点20处;(3)形成"三区四带两组团"的社会-景观生态安全格局优化布局方案,并在此基础上提出针对性保护修复策略,推动经济-生态空间协同发展。研究可为丰富区域生态安全格局构建理论和方法、推动国土空间优化与管控提供参考借鉴。     

黄帚橐吾不同密度斑块植物、土壤和微生物碳氮磷生态化学计量特征

植物-土壤作为构成生态系统养分循环的连续体,在某种程度上决定了草地生态系统的养分平衡和系统稳定性。碳(C)、氮(N)和磷(P)是生态系统中三种主要的营养元素,它们参与了生态系统的养分循环,在生态系统结构功能维持中起着基础性作用,且生态系统内部的C、N、P循环在植物、土壤和微生物之间相互转换。为了探究黄帚橐吾(Ligularia virgaurea)在扩散过程中对草地生态系统养分循环的影响,以黄帚橐吾微斑块为研究对象,根据斑块密度界定6个密度梯度,分别为D0(0 株/m²)、D1(43 株/m²)、D2(99 株/m²)、D3(163 株/m²)、D4(332 株/m²)和D5(621 株/m²),分析了不同密度斑块的草地植物、土壤和土壤微生物生物量C、N、P含量及其生态化学计量的变化情况。结果表明,随着黄帚橐吾密度的增大,草地植物群落的C含量呈增加趋势,植物N含量略微上升后显著下降,且当黄帚橐吾密度 ≥ 160株/m²时,植物N含量显著降低,植物P含量呈先降低后升高的趋势,C∶N比呈逐渐上升趋势,C∶P比呈先上升后降低趋势,N∶P比呈先上升后降低趋势;土壤C、N、P含量均呈先增加后降低趋势,其中C含量在D2达到最大值,N含量为D1-D4高于D0和D5,但各斑块差异不显著,P含量为D3显著高于其余斑块,C∶N在D5达到最大值,C∶P在D2达到最大值,土壤N∶P呈略微降低后又有所增加,土壤养分主要受N限制;MBC随着黄帚橐吾密度的增加有降低趋势,而MBN和MBP变化均表现为”N”字型,MBN∶MBP呈先增加后降低趋势。通过相关性分析和RDA分析得到,黄帚橐吾密度与植物C、N、MBN以及MBP显著相关,植物C含量和土壤C含量与MBN呈显著正相关,土壤养分与微生物量的关系更为密切。     

水源供给服务供需流空间不匹配特征识别及优化

如何识别水源供给服务在自然-人类社会系统中的空间流动过程和匹配特征,对于区域水资源管理和可持续利用具有重要意义。以重庆市为研究区域,基于InVEST模型和社会经济发展视角定量评估流域尺度下的水源供给量和需水量,结合水资源安全指数和热点分析构建水源供给服务流模型,揭示水源供给服务供需空间匹配关系,依据水源供给服务流空间属性特征划分供需匹配关系的区域类型,借助地理探测器从自然、社会和生态三个角度讨论影响各区域类型水源供给服务供需匹配关系的影响因素。结果表明:(1) 2000、2010、2020年重庆市流域水源供给量与需水量均先减少后上升,供需比平均值分别为1.17、1.08、0.9,整体供需不匹配的问题逐渐得到缓解,但局部仍有供需不匹配现象。空间上中高度赤字区域集中在主城区内,向外辐射为轻度赤字区域,盈余区域分布在东北和东南方向。(2) 2000、2010、2020年重庆市水源供需比冷、热点范围均在缩小,流域面积分别相对减少了25.34%、9.2%。水源供给服务流空间上整体呈现出自东北、东南方向向西流动的路径,同时冷点区内部呈边缘向中心流动。(3) 汇流区集中在西北部,经流区位于中部,外流区集中在东南和与东北部。影响汇流区供需匹配关系的主导因素是蒸散发,解释力为74.08%;影响经流区的主导因素是第三产业GDP,解释力为51.44%;外流区各影响因子的解释力均较低。不同影响因子之间蒸散发与其它因素的交互作用显著增强。研究可以为重庆市自然资源的管理与流域生态补偿机制的建立提供科学依据。     

一株抗茶炭疽菌和魔芋镰刀菌的淀粉酶产色链霉菌的分离、鉴定及生防潜能

【背景】放线菌是一类重要的生防菌,具有强大的代谢活性,能产生抗生素、酶、酶抑制剂和激素等天然产物抑制病原物生长。【目的】从茶树根际分离得到放线菌,研究候选放线菌对茶炭疽菌和魔芋镰刀菌的抑菌活性及其生防潜能。【方法】分别以茶炭疽病致病菌Colletotrichum camelliae和魔芋茎腐病致病菌Fusarium solani为指示菌,采用土壤稀释涂布法、平板对峙法和菌丝生长速率法,从茶树根际土壤中分离、筛选拮抗放线菌,并根据菌株的形态特征、生理生化特性和系统发育分析结果对其进行分类鉴定,并开展候选放线菌的产促生相关物质和分泌细胞壁水解酶能力的定性检测试验。【结果】共分离得到14株拮抗放线菌,菌株A-dyzsc04-2的拮抗效果最强,被鉴定为淀粉酶产色链霉菌（Streptomyces diastatochromogenes）。该菌株的活菌体对C. camelliae和F. solani的抑制率分别为66.71%±1.23%和71.59%±2.46%,其无菌发酵滤液对2种指示菌的抑菌率均大于90%;此外,菌株A-dyzsc04-2还具有产嗜铁素和葡聚糖酶以及溶解无机磷的能力。【结论】菌株A-dyzsc04-2是一株优良的生防菌,具有较高的开发利用价值,研究结果为菌株A-dyzsc04-2防治茶炭疽病和魔芋茎腐病提供了理论支撑。     

亚致死浓度溴虫腈和毒死蜱对等钳蠊螨生长繁殖和解毒酶的影响

【目的】害虫综合治理中,化学防治对天敌资源也具有一定的杀伤力。为缓解这一矛盾,本研究旨在探究溴虫腈和毒死蜱亚致死浓度处理对等钳蠊螨Blattisocius dentriticus生长繁殖及解毒酶活性和基因表达量的影响。【方法】利用药膜法处理2-3日龄等钳蠊螨成螨24 h,测定溴虫腈和毒死蜱的亚致死剂量;测定和比较LC₁₀和LC₃₀剂量这两种药剂处理后F₀和F₁代的产卵量、产卵期、卵孵化率和雌成螨寿命等生物学特性的变化;通过酶活力分析和RT-PCR分别测定LC₁₀, LC₃₀和LC₅₀剂量下这两种药剂处理后钳蠊螨成螨体内谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione S-transferase, GST)、细胞色素P450(cytochrome P450, CYP450)、羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)酶活力及其基因表达量变化。【结果】溴虫腈和毒死蜱处理24 h对等钳蠊螨成螨的LC₅₀分别为4...     

台风“山竹”对深圳城市绿地及生物量的影响

台风是影响沿海城市绿地生态系统最主要、最频繁的自然干扰因子。2018年9月的台风"山竹"以强台风等级袭击深圳,陆地最大阵风达46.5 m/s(15级)。以深圳市区绿地(公园绿地、居民区绿地、行道树)中的乔木为研究对象,通过灾后实地调研,采用相关统计方法以及生物量评估方法,探讨了台风"山竹"对深圳市区绿地的影响。结果表明:(1)深圳市区调查树木受损比例高达21.4%,其中以轻度受损(枝干折断)为主;市区树冠生物量总量较台风之前下降了8.44%。(2)南部地区受损程度明显高于内陆,东南地区受损程度高于西北地区;福田区、龙岗区以及坪山新区受损情况最为严重,受损树木比例均超过30%。中东部树冠生物量损失程度高于西部地区。(3)公园绿地受损最为严重,居民区绿地的受损情况最轻。(4)行道树中黄金榕、腊肠树受损比例均超过50%,而棕榈科植物受损程度较轻。研究结果可为深圳市抗风树种的选择、不同类型绿地针对台风的减灾防灾策略提供科学依据。     

两种网柄细胞状黏菌挥发性成分

采用固相微萃取气相色谱-质谱联用技术,对紫轮柄菌Polysphondylium violaceum和簇生岐柄菌Cavenderia fasciculata子实体的挥发性成分进行分析,从这两种网柄细胞状黏菌中共鉴定出32种挥发性成分,包括烃、醛、吲哚、萜、酮、酯和酚类化合物.其中,紫轮柄菌P.violaceum的挥发性成...     

中国黄土高原北部地区新石器-青铜时代农业结构演变及其对区域生态环境的适应

本文分析并测定了从15个位于黄土高原北部的遗址中浮选的炭化植物遗存的年代及数量,讨论了该地区新石器-青铜时代农业结构的变化、发展及自适应。研究表明,该地区粟的占比随着遗址年代的推移呈现出上升趋势,证明了先民的农业技术随时间变化而发展;受季风降水特征影响,东南部灌丛草原区粟的占比随时间变化上升趋势明显,西北部干草原区则变化较弱,证明环境的差异也造成了农业模式的不同;在干旱气候条件限制下,自中全新世以来黄土高原北部地区的主要作物始终为粟和黍,粟作农业奠定了黄土高原乃至中国北方的文明基础。     

拉布拉多犬的母性行为水平对幼犬胆量的影响

母性行为是动物以维持幼崽的生存及生理健康为主要目的的一种基本行为,母性行为作为重要的早期经历对动物的个体发展有深远影响。动物的行为在时间和环境中具有一致性,多个行为特征的一致性加权被称为气质特征,气质特征的差异是犬(Canis lupus familiaris)能否顺利通过培训成为导盲犬的决定性因素。其中,胆量是决定导盲犬培训成功与否的重要气质特征。本研究以中国导盲犬大连培训基地的拉布拉多种犬及幼犬为研究对象,探究母性行为水平对幼犬胆量的影响。本研究通过视频观察记录拉布拉多犬哺乳期前21 d的母性行为变量时长,对在哺乳区内、身体接触、哺乳和舔舐幼犬4项变量进行主成分分析后将7只实验犬分为母性行为高水平与低水平两组。对两组犬生产的共54只幼犬于6 ~ 8周龄时进行幼犬胆量行为测试,根据胆量行为测试的评分标准对幼犬的行为表现进行评分,统计分析母性行为高水平组与低水平组其幼犬的胆量是否存在差异。本研究结果表明,母性行为低水平组的幼犬在胆量测试中面对陌生环境、突然出现的响声刺激、突然打开的雨伞刺激以及陌生人的游戏邀请时均表现出更大的胆量。在被动测试中,母性行为低水平组幼犬的探索潜伏时长显著短于母性行为高水平组幼犬(P < 0.05),探索范围显著大于母性行为高水平组幼犬(P < 0.05),紧张程度极显著低于母性行为高水平组幼犬(P < 0.01);在金属响声测试中,母性行为低水平组幼犬的惊吓反应(P < 0.01)和紧张程度(P < 0.01)均极显著低于母性行为高水平组幼犬;在雨伞测试中,母性行为低水平组幼犬的紧张程度显著低于母性行为高水平组幼犬(P < 0.05);在玩具测试中,母性行为低水平组幼犬的玩耍兴趣显著高于母性行为高水平组幼犬(P < 0.05),紧张程度显著低于母性行为高水平组幼犬(P < 0.05);在斜坡隧道测试中,母性行为低水平组幼犬的紧张程度显著低于母性行为高水平组幼犬(P < 0.05),通过斜坡的用时短于母性行为高水平组幼犬,但经统计检验无显著差异(P > 0.05)。本研究的结论为低母性行为水平带给幼犬强度适当的早期生活压力,使幼犬面对新环境刺激时表现出更好的适应能力和较大的胆量。本研究为工作犬种犬的筛选提出新的建议：母性行为水平低的种犬对幼犬胆量的发展有更好的影响。