石羊河流域土地利用类型景观异质性

在GIS支持下,以TM/ETM遥感影像为数据源,利用人工解译方法得到石羊河流域14类景观,并结合数字高程模型(DEM),参考相关的地理基础图件,应用景观生态学理论和方法,采用景观空间格局指标对石羊河流域荒漠、绿洲为主的生态系统景观异质性做了分析。结果表明:耕地、林地、草地和沙地是主要的景观类型和结构成分,其相对频率平均值都在42%以上;在荒漠景观生态系统中,基质沙地的异质性是均质化方向上的异质性,而在绿洲景观生态系统中,基质林地、草地和耕地的异质性是异质化方向上的异质性;作为廊道的水系景观,其相对频率在荒漠和绿洲生态系统中都是较小的,且斑块和廊道异质性均表现为异质化方向上的异质性。研究结果对干旱内陆河流域土地有效利用及生态环境变化监测研究具有重要意义。     

基于RS和转移矩阵的泾河流域生态承载力时空动态评价

利用泾河流域1986、1995、2000、2008年4期遥感数据和转移矩阵分析方法,在GIS平台上,对该流域近23a的生态承载力时空变化进行了定量评价和空间化表达,结果表明,泾河流域生态承载力空间分布极不均匀,整体呈南高北低,并由东南向西北递减,由上游向下游递增的空间变化趋势,表现出与流域地貌特征,土地利用/覆被和环境禀赋相关联的地理特性和空间异质性;随着时间的推移,全流域生态承载力呈逐年降低趋势,尤其以2000年以后下降趋势明显,但流域内部不同区域的生态承载力及其各类土地生态承载力的变化幅度与趋势各有不同;3个时段内(1986-1995年、1995-2000年、2000-2008年)流域各类土地生态承载力转换频繁,转向趋势明显,且以2000年为拐点,前两时段以林地和草地生态承载力向耕地和建筑用地生态承载力转移为主,后一时段以耕地和建筑用地生态承载力向林地和草地生态承载力转移为主,导致近23a来泾河流域生态承载力及其内部组成变化均较大,说明土地利用/覆被的变化是流域生态承载力变化的主导因素,而1999年以后国家实施的退耕还林还草生态工程则是2000-2008年该流域生态承载力变化的主要驱动力。     

环境及遗传背景对延河流域植物叶片和细根功能性状变异的影响

研究环境筛选作用和植物系统发育背景对植物群落构建产生的影响,有助于理解植物在生长过程中对资源的分配利用和对环境的适应规律。以延河流域3个植被带(森林带、森林草原带及典型草原带)稳定的自然植物群落为研究对象,调查了31个样地107种植物,隶属于35个科78个属,测量了6种叶片和3种细根性状。分别对3个植被带和不同植物科植物的叶片和细根性状做单因素方差分析,结果表明:叶片氮含量和细根氮含量在3个植被带间无显著差异,叶厚度、比叶面积、叶组织密度、叶片磷含量、叶片氮磷比、比根长、根组织密度在3个植被带间差异极显著。由南向北随着气候干旱的加剧,植物通过调节叶片和细根性状,表现出了不同的适应策略:森林带植物叶片相对生长速率高,根系防御力强;森林草原带植物叶片防御力强,根系相对生长速率快。不同科的植物在相同的环境条件下,对于资源的竞争力和胁迫的忍耐力也有所不同,比如豆科植物具有远远高于其他科的叶片和细根氮含量,但是对养分的利用效率并不高。GLM分析结果说明,所涉及的植物功能性状的空间变异主要来自于年均降雨量的变化及植物科的差异,如16.26%的比叶面积的变异可由年均降雨量变化解释,4.02%可由植物科的差异解释。物种水平上,叶厚度、比叶面积、叶组织密度、比根长、根组织密度、叶片磷含量是对气候干燥度变化响应敏感的植物功能性状,其空间变异主要由环境差异所致。延河流域的植物群落在形成过程中,存在明显的环境筛选效应。这表明,环境异质性在植被恢复实践中必须予以考虑。     

A23187和EGTA对光周期诱导菊花成花及其过程中叶片Ca2+分布和碳水化合物的影响

以切花菊品种‘神马’为试材,研究光周期诱导菊花成花过程中Ca²⁺载体A23187和Ca²⁺螯合剂EGTA处理对花芽分化及其过程中叶片Ca²⁺分布和蔗糖、可溶性糖及淀粉含量变化的影响.结果表明：对照叶片Ca²⁺含量在花芽未分化期（Ⅰ）处于较低水平,而在花芽分化启动期（Ⅱ）迅速增加并达到高峰,之后下降;Ca²⁺亚细胞定位表明,在未分化期（Ⅰ）Ca²⁺沉淀主要分布在液泡、细胞壁和细胞间隙中,细胞质内较少,而在花芽分化启动期（Ⅱ）细胞质内积累大量的Ca²⁺沉淀.A23187处理的菊花花芽分化开始和结束时间比对照分别提前2 d和3 d,叶片Ca²⁺含量比对照显著增加;EGTA处理的叶片Ca²⁺含量比对照显著减少,花芽分化开始和结束时间分别比对照推迟4 d和8 d;A23187和EGTA处理的叶片Ca²⁺在花芽分化启动期（Ⅱ）均向细胞质流入并密集.A23187处理的蔗糖和可溶性糖含量在处理2 d时达到峰值,比对照达到峰值的时间提前2 d,与Ca²⁺达到峰值的时间一致,而EGTA处理的蔗糖和可溶性糖含量在处理2 d时没有明显变化,8 d时才迅速增加达到峰值,即所有处理的蔗糖、可溶性总糖含量在花芽分化启动期（Ⅱ）均增加并达到高峰,之后有所减少,但其在整个花芽分化过程均高于光周期诱导前的含量;对照和A23187处理的淀粉含量在处理2 d时开始减少,而EGTA则在处理8 d后开始减少,至花芽分化结束所有处理的淀粉含量均保持较低水平（低于诱导前）.表明Ca²⁺碳水化合物参与了光周期诱导的菊花成花过程.     

线粒体全基因组揭示嫩江流域史前人群遗传结构的动态变化

嫩江流域是中国东北地区古代先民的重要栖息地之一。自新石器时代开始这里的先民一直以渔猎经济为主要生活方式,直到新石器时代晚期至早期青铜时代才开始兼营畜牧业和少量的种植业。嫩江流域青铜时代的生业模式的转变是否伴随着外来人群的融合与替代一直是考古研究的热点。为了探讨嫩江流域新石器时代与青铜铁器时代人群的构成是否改变,我们对嫩江流域新石器时代至青铜铁器时代的24个个体进行了线粒体全基因组分析。分析结果表明：嫩江流域青铜铁器时代人群与新石器时代人群具有一定遗传连续性的同时,晚期人群与西辽河地区古代人群有着更近的遗传联系,表明西辽河地区古代居民对嫩江流域青铜铁器时代人群具有部分遗传贡献。结合考古学文化、古气候学数据以及语言学证据,我们推测距今4000-3000年间,西辽河地区古代居民曾迁入到嫩江流域,并留下遗传印记。     

基于土地利用变化情景的城市暴雨洪涝灾害风险评估——以深圳市茅洲河流域为例

近年来频发的暴雨洪涝成为威胁城市可持续发展的主要灾害类型,而土地利用变化改变了区域原有的景观结构和水文过程,是城市暴雨洪涝灾害风险加剧的重要诱因,定量探讨土地利用变化对暴雨洪涝灾害及其风险影响具有重要意义。以深圳市茅洲河流域为例,基于CLUE-S模型、SCS模型及等体积淹没算法等,对12种暴雨洪涝致灾-土地利用承灾情景下的城市暴雨洪涝灾害风险进行定量模拟。研究结果显示,相同土地利用空间格局下城市暴雨洪涝灾害随暴雨致灾危险性增加风险加剧显著;在同等致灾危险性水平下随建设用地面积增加,中等风险和高风险区面积均呈现较为明显的增加趋势,中、高风险区面积与建设用地面积的增加率表现出较高的协同变化特征;以50年遇危险性水平为例,随着建设用地面积由基期的15368.85hm~2增加至近期16076.07hm~2和远期16750.89hm~2,高风险区面积由254.07hm~2增加至276.48hm~2和286.2hm~2。由此可见,尽管暴雨强度的增加是城市暴雨洪涝灾害风险加剧的根本诱因,但是以建设用地面积增加为表征的土地利用变化对暴雨洪涝灾害风险的影响不容忽视。     

桂江流域附生硅藻群落特征及影响因素

研究了桂江流域水质、土地利用、地理因素对河流附生硅藻群落的影响。结果显示,桂江流域电导率(Conductivity,Cond.)由下游至源头呈降低趋势,其它水质参数变化趋势不明显。主成分分析(Principle Component Analysis,PCA)显示前两个主成分共解释了56.2%的水质特征,第一轴反映了氨氮(NH4-N)、硝氮(NO3-N)、总氮(Total Nitrogen,TN)的变化梯度,第二轴反映了水温(WT)、pH、Cond.、溶解氧(Dissolve Oxygen,DO)的变化梯度。桂江流域硅藻特定污染敏感指数(Specific PolluoSensitivity Index,IPS)和硅藻生物指数(Biological Diatom Index,IBD)下游低于源头,差异不显著,与多项水质、土地利用以及地理因子呈线性显著相关。24个样地共发现112种硅藻,丰富度大于5%的37种,丰富度最大的几个种类依次为Achnanthidium minutissimum,A.pusilla,A.tropica,Cymbella laevis。对应分析(Corresponding Analysis,CA)显示桂江流域存在3个差异较大的硅藻群落,流域下游以Nitzschia recta为优势种,A.lanceolata、Amphora montan、Planothidium frequentissimum在中下游丰度较高,上游区域种类较多。典型相关分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)排序前两轴解释了硅藻群落变异程度的28.60%,CCA排序轴1与水质(Cond.、WT、NH4-N、NO3-N、TN)和土地利用(城市面积、农田面积、植被覆盖)显著负相关,与地理因素(流域面积、海拔、坡度)显著正相关,第二轴与浊度(NTU)显著正相关(P<0.05)。偏典型相关分析(Partial CCAAnalyses)显示,土地利用、地理因子、水质分别解释了桂江流域硅藻群落变异的7.20%,17.50%,48.50%。结果表明,桂江流域附生硅藻群落结构是水质、地理因子和土地利用共同作用的结果,水质起决定性作用,电导和不同形态的氮是影响附生硅藻群落结构的主要水质因素。     

汾河流域中下游植物群落物种多样性与土壤因子的关系

于2011年4~10月对汾河流域中下游33个样地128个样方的植被进行样地调查和土壤取样分析,并运用双向指示种分析（TWINSPAN）进行群落分类,用典范对应分析法（CCA）分析7种土壤因子与汾河流域中下游植物群落的分布关系,以揭示汾河流域中下游植被的物种多样性与土壤因子的关系。结果表明:（1）汾河流域中下游地区共发现植物121种,隶属33科81个属,其中以菊科、禾本科、藜科和蓼科植物最多,分别占总数的24.79%、14.05%、8.26%和7.43%,且芦苇的分布频率最高,达到49%。（2）双向指示种分析表明,汾河流域中下游33个样地分为8个群落类型（Ⅰ~Ⅷ）。（3）汾河流域中下游植物群落的Patrick丰富度指数和Shannon-Wiener指数变化趋势相似,而Simpson指数则与Patrick丰富度指数和Shannon-Wiener指数呈相反的变化趋势;Pielou均匀度指数的变化趋势与其他3个指数均不同。（4）汾河流域中下游土壤含水量、速效钾含量在不同群落类型的不同样地间的差异大部分达到显著水平,土壤养分具有比较明显的空间分布中度不均的特点。（5）汾河流域中下游地区的土壤有机质含量与物种Simpson指数以及土壤全氮与Pielou均匀度指数均具有显著负相关关系。（6）CCA排序结果表明,土壤含水量及速效磷、速效钾含量是影响植被群落分布最重要的环境因子。     

基于生态廊道识别的拉萨河流域生态安全格局构建

构建生态安全格局对于保障区域生态安全、优化国土生态空间具有重要意义。以拉萨河流域为研究区,基于“生态源地-阻力面-生态廊道”的区域生态安全格局构建范式,评估流域土壤保持、水源涵养、固碳、生境质量四项生态系统服务,基于生态系统服务重要性分级识别生态源地;选择土地覆被类型、归一化植被指数、地形起伏度、坡度、距道路距离、距水体距离作为主要阻力因子,利用熵权法形成综合阻力面;利用Linkage Mapper工具基于最小成本路径理论识别生态廊道并判定生态节点,构建流域生态安全格局。结果表明：提取生态源地20个,总面积2531.42 km²,占研究区总面积的7.77%;生态廊道36条,总长度916.87 km,与拉萨河干流平行呈“二”字型分布;生态节点13个,集中分布在裸地、裸岩、低覆盖度草地等地类,构建以生态源地-生态廊道-生态节点组成的“面-线-点”结构生态网络。研究结果为拉萨河流域生态安全和生态经济协调提供数据支持,为区域生态保护与可持续发展提供科学参考。     

西辽河流域植被NPP时空分布特征及其影响因素研究

为研究西辽河流域植被生长特征及受气候变化的影响,该文以2000年—2015年MOD17A3的年均植被净初级生产力(NPP)数据、植被类型数据、土壤类型数据以及气温、降水资料为基础,利用GIS和RS技术,分析了西辽河流域植被净初级生产力时空格局、演变特征及驱动因子。结果表明:(1)西辽河流域近16年来植被NPP总量呈波动增加的趋势,变化范围为156.89～260.90 g C·m^-2·a^-1,平均值为219.76 g C·m^-2·a^-1,空间分布呈“边缘高、中间低”的特征; 植被NPP变化斜率为-16.53～16.65,95.74%的区域NPP呈增加趋势。(2)不同植被类型的NPP总量大小排序为草原>栽培植被>阔叶林>灌丛>草甸>针叶林; 西辽河流域固碳的植被类型主要是草原、栽培植被以及阔叶林,固碳能力较强的为针叶林。(3)生长在棕壤、褐土和潮土的植被年均NPP较高,生长在栗钙土和风沙土的植被年均NPP较低。(4)16年间植被NPP增长主要受降雨影响。气候暖-湿化及生态建设工程的实施,促进了西辽河流域植被的生长。以上研究结果为后期流域生态环境治理提供了科学依据及数据支持。