基于土地利用/覆被变化的伊河流域生态系统服务供需风险时空演变

生态系统服务的供需矛盾造成土地利用方式不合理,引发各种生态环境问题,制约和影响流域可持续发展和居民福祉提升,加强生态系统服务供需关系的研究具有重大意义。以具有“山地—丘陵—平原”景观的河南省伊河流域为研究区,首先利用基于土地利用的生态系统服务矩阵对生态系统服务的供给与需求进行制图,分析生态系统服务供需的时空变化;其次,结合供给动态趋势、需求动态趋势、供需比及供需比趋势比4个指标对伊河流域生态系统服务供需风险时空演变特征分析。结果表明：(1)1980—2018年伊河流域生态系统服务需求水平持续增加,供给水平持续降低,上游调节服务供给水平较强,中下游的供给服务提供水平较高,下游生态系统服务需求远大于上游。(2)栅格尺度下,1980—2018年流域生态系统服务供需高、低风险区占比分别为3.57%、96.43%,2000—2018年高风险等级面积较1980—2000年有所增加。(3)1980—2018年伊河流域7.69%的子流域高风险等级面积大于10%,7号和26号子流域风险等级相对本流域而言处于较高风险程度,2000—2018年的子流域这一比例达15.38%,且都分布于下游,整体上看,近20...     

南昌市城镇空间扩展与景观生态风险的耦合关系

为探究城镇用地空间扩展对景观生态风险的影响,以南昌市为例,运用遥感、GIS及数理统计的方法,借助城镇扩展强度指数研究了南昌市2000—2017年城镇空间扩展的时空变化特征,构建了景观生态风险指数,以3 km×3 km的单元网格进行系统采样,探究城镇扩展下南昌市景观格局的动态变化和景观生态风险,最后基于地理加权回归(GWR)模型,定量分析2000—2017年南昌市城镇空间扩展与景观生态风险之间的耦合关系。结果表明:(1)2000—2017年,南昌市城镇用地增加了247.56 km~2,年均扩展速率达17.75 km~2,其中2000—2005年扩展最快,呈现出剧烈扩展的态势,扩展强度达到0.55。城镇扩展主要沿正北和西北方向扩展,分布在青山湖区、南昌县、新建区等,总体上呈快速扩展趋势;(2)南昌市景观格局以耕地为主,建设用地快速扩张,耕地、林地、草地面积持续减少,土地利用的景观格局指数反映此期间人类活动的干扰程度加剧,景观斑块数量增加,整体破碎度提高。借助地统计分析方法,计算得到南昌市景观生态风险由2000年的0.1354上升至2017年的0.1420,景观生态风险呈逐渐升高的趋势;(3)2000—2017年,城镇用地面积与景观生态风险、城镇空间扩展强度指数和景观生态险变化值之间,都呈现负相关影响,后者相关性在减弱。回归系数的空间分布上,由中部向外逐渐升高,低值位于城镇扩展较快的南昌市区,城镇的快速扩展使城镇用面积大幅增加,景观破碎度、损失度降低,景观生态风险随之降低;高值出现在进贤县、安义县等经济发展缓慢的地区,城镇用地扩展幅度小,扩展边界斑块破碎度大,分离度上升,景观生态风险增加。研究结果为促进城市建设与生态环境保护的相互协调,正确评价人类活动对城市生态系统的影响,以及南昌市的可持续发展和科学管理提供借鉴。     

荒漠草原盐沼湿地苦豆子土壤细菌群落构建机制及其影响因素

【背景】荒漠草原盐沼湿地是陆地生态系统的重要组成部分,土壤水分和盐分变化是影响该生态系统土壤细菌群落构建的重要因素。【目的】土壤细菌群落构建是由确定性和随机性主导的连续生态过程,阐明荒漠草原盐沼湿地土壤细菌群落的构建机制对于加深微生物作为关键生态系统因子重要性的理解具有积极意义。【方法】以宁夏中部典型荒漠草原盐沼苦水湖湿地为研究对象,对近湖边（near the lake,NL）和远离湖边（far from the lake,FL）苦豆子群落土壤理化特性进行测定并结合土壤细菌高通量测序分析。【结果】NL和FL样地具有明显的水盐梯度变化,NL样地土壤pH、含水量和电导率均显著高于FL样地;变形菌门、放线菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和黏菌门是研究区域土壤细菌群落的优势菌门,变形菌门相对丰度随水盐梯度上升而升高,放线菌门和厚壁菌门相对丰度则随之下降,门下成员大多与水盐变化具有明显的相关性;此外,FL样地土壤细菌网络则具有稳定的网络关系;随着NL样地向FL样地的延伸,土壤细菌群落由随机过程主导,并且受pH、电导率和环境变量的影响。【结论】荒漠草原盐沼湿地水分和盐分的变化改变了土壤细菌群落结构;土壤细菌群落通过生态位占据等策略提高逆境下的生存能力;细菌群落构建是随机过程和确定性过程组成的连续统一体,同样受环境变化的影响。本结果揭示了荒漠草原盐沼湿地细菌群落结构和相互关系对环境变化的响应特征,同时阐明了该区土壤细菌群落的构建机制及影响因素,也为相关科学研究提供了一定理论参考。     

2000-2020年青海湖流域植被降水利用效率时空变化

植被降水利用效率(PUE)是评价植被生产力对降水量时空动态响应特征的重要指标。以年净初级生产力(NPP)数据、年降水量数据为基础,利用地理信息系统(GIS)和遥感(RS)技术,计算并研究了2000-2020年青海湖流域植被降水利用效率时空分布格局及其地形效应,结合年均气温、年均地表温湿度、年生长季光合有效辐射吸收系数和年植被覆盖度等数据,探讨了PUE与各因子间的相关关系。结果表明:(1)青海湖流域单位像元(1 km²)PUE平均值在0.4-0.7 gC m^-2 mm^-1间变化,平均为0.54 gC m^-2 mm^-1,且在年际间无显著变化趋势(R²=0.05, P≥0.05)。在空间上,青海湖流域多年PUE平均值环湖呈现不均匀分布,除青海湖东岸外,PUE值随湖面距离增大呈减小趋势;其高值区主要集中分布在青海湖西岸和南岸的半环区;年PUE变化趋势的斜率值为-0.05-0.04 gC m^-2 mm^-1 a^-1,其中显著变化的区域占流域面积的29.63%。(2)青海湖流域多年PUE平均值在海拔效应和坡度坡向两种不同微地形效应下表现出明显的差异。海拔每升高50 m,PUE值将减少0.02 gC m^-2 mm^-1;随坡度增加,PUE值呈降低趋势,平坡至险坡(>45°)的变化范围为0.3-0.61 gC m^-2 mm^-1;不同坡向PUE值表现为由东北坡向西南坡递减,范围为0.52-0.56 gC m^-2 mm^-1。(3)在空间上,青海湖流域PUE值与地表温度、光合有效辐射吸收系数、植被覆盖度和叶面积指数相关性较为明显。沿海拔梯度,空气温度和地表温度与PUE呈极显著正相关(R²=0.94, P<0.01; R²=0.98, P<0.01),光合有效辐射吸收系数、植被覆盖度和叶面积指数与PUE显著正相关(R²=0.89, P<0.05; R²=0.90, P<0.05; R²=0.86, P<0.05),地表土壤湿度与PUE无显著相关性(R²=0.16, P≥0.05)。评估了青海湖流域植被降水利用效率的特征及其与各因子间的相关关系,明确了植被对降水的利用能力及其耗水特性,可为青海湖流域植被保护和国家公园建设提供理论参考。     

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。     

桑黄菌丝体粗多糖的提取方法研究

采用正交试验设计,以桑黄菌丝体粗多糖含量为考察指标,用苯酚—硫酸法,分别确定了热水浸提法、微波辅助提取法和超声提取法的最佳工艺。通过极差分析得出:热水浸提法的最优工艺为浸提时间3 h、浸提3次、液料质量比50∶1、浸提温度90℃,粗多糖提取率为2.10%;微波提取法的最优工艺为微波处理15 min、液料质量比50∶1、提取3次,提取率为4.18%;超声提取法的最优工艺为超声30 min、提取2次、液料质量比60∶1、温度60℃、频率60 Hz,提取率为3.02%。微波辅助法与热水浸提法相比,时间缩短,且提取率提高近1倍;与超声提取法相比,时间缩短1/2,但提取率提高40%。因此,微波辅助提取法速度更快、提取效率更高、操作更简便,优于其他2种方法。     

基于生态系统服务供需的景感尺度特征分析和应用

自然生态系统与人类感知的交互作用是景感生态学关注的焦点,与生态系统服务的供需紧密关联。生态系统、生态过程、生态系统服务以及人的需求均具有一定的时空尺度特征,因此,由这些过程产生的"景感"也具有时空尺度特征,并依赖于这个过程的尺度特征相互作用。梳理生态系统服务供需关系与景感营造规划的尺度特征,探索二者相互联系,进而提出基于景感生态学理论,通过景感营造实现生态系统服务供需平衡的多尺度实现路径。从空间维度,体现从"社区-城市-流域-区域"的多尺度景感规划框架,从应用维度,体现从生态系统服务需求探索-关键指标体系识别-多源谜码数据感知-景感营造与规划设计的具体流程。通过多尺度的联合景感营造,调整自然供给水平与人类不同尺度的生态系统服务需求以期达到平衡,从而实现人类生存环境福利与居民福祉提升的目标。在此基础上,结合雄安新区规划建设实例,从多尺度景感营造的角度为城市绿色生态建设与可持续发展提出优化建议。主要结论:(1)基于"社区-城市-流域-区域"的多尺度景感分析框架,将景感要素与生态系统服务供需思想融入城市规划,在不同尺度上趋善优化,对于实现可持续发展城市规划和管理具有重要指示意义;(2)雄安新...     

毛梗豨莶乙酸乙酯部位化学成分及生物活性研究

毛梗豨莶草(Siegesbeckia glabresce)的乙酸乙酯萃取部位具有显著的抑制细胞坏死性凋亡(necroptosis)的活性。为明确毛梗豨莶草的活性成分,该研究采用正相硅胶柱色谱谱(二氯甲烷∶甲醇20∶1～0∶1)、反相ODS柱色谱(30%～100%甲醇)、Sephadex LH-20柱色谱、重结晶等方法对毛梗豨莶草乙酸乙酯萃取部位进行了化学成分分离和纯化,并根据理化性质和波谱数据进行了结构鉴定。结果表明:从毛梗豨莶乙酸乙酯部位分离并鉴定了9个化合物,分别为3,7-二甲氧基槲皮素(1)、芹菜素(2)、奥卡宁(3)、okanin-4’-O-β-D-6″-trans-p-coumaroylglucoside(4)、1H-Indole-3-carbaldehyde(5)、对羟基苯甲醛(6)、3,5-二甲氧基-4-羟基苯甲醛(7)、3,4-divanillyltetrahydrofuran(8)、buddlenol D(9)。除化合物1和化合物6外,其余7个化合物均为首次从豨莶属植物中分离得到。     

我国五大淡水湖泊湿地土壤细菌和古菌群落的地理分布及共现性特征

淡水湖泊湿地生态系统中,微生物在生物地球化学循环和能量流动方面具有重要作用,是湿地行使其生态功能的重要参与者。以我国五大淡水湖泊湿地为研究对象,基于16S rRNA基因测序数据的分析,利用距离衰减关系模型、冗余分析、Mantel检验、方差分解分析和共发生网络分析探究了土壤细菌和古菌群落构建在不同湖泊湿地之间的差异及其共现性特征。结果发现:在地理气候因子(样点经纬度、海拔和年均降水)与土壤理化因子(pH,TOC,NH₄⁺-N和NO₃^--N)的共同驱动下,五大淡水湖泊湿地细菌和古菌群落存在显著的生物地理分布特征;各湿地共有的优势类群和具有共发生网络模块化结构的微生物类群,是参与湿地生态系统中产甲烷、甲烷氧化、硫酸盐还原、硝化等一系列核心生物地球化学过程并相互依存或竞争的类群。虽然五大淡水湖泊在微生物群落组成上存在一定的生物地理学差异,但微生物群落在湿地生态系统中所发挥的功能方面联系紧密,更具整体性。