基于综合指数法的白龙江流域生物多样性空间分异特征研究

大中区域尺度上生物多样性空间分布格局识别是制定和实施区域生物多样性保护计划的前提条件,也是生物多样性保护确定优先区域研究工作迫切需要解决的关键问题之一。拟以甘肃白龙江流域为例,结合InVEST模型和遥感、GIS技术,以区域生境质量、植物净初级生产力和景观状态指数为评价指标,应用归一化处理方法,构建区域生物多样性空间格局综合评估方法,在栅格像元尺度上开展白龙江流域生物多样性评价及其空间分异特征分析。结果表明:白龙江流域生物多样性较为丰富,空间分异特征明显。生物多样性较高的区域(Ⅰ和Ⅱ级以上)面积约占39.80%,且主要集中在自然保护区和林业管护区。生物多样性较低的地区主要分布在舟曲-武都-文县的白龙江两岸及其以北区域、宕昌县岷江沿岸、高寒稀疏植被区和高山积雪-裸岩区。     

基于CMDAS驱动SWAT模式的精博河流域水文相关分量模拟、验证及分析

利用大气和水文模型定量描述陆表相关变量变化规律一直是大气科学和水文学界的研究热点。然而,由于我国西部地区站点匮乏,传统气象观测站点已不能满足大尺度地表分量高精度模拟分析的需求。建立SWAT模型中国大气同化驱动数据集(China Meteorological Assimilation Driving Datasets for the SWAT model,CMADS)驱动SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型(简称为CMADS+SWAT模式),选取传统气象站点稀缺的新疆精博河流域为靶区,完成流域各地表分量(如土壤湿度、雪深、融雪)校准、验证及其时空关系提取与分析。分析发现:CMADS数据集可很好地驱动、率定SWAT模式完成本地化工作。其中,CMADS+SWAT模式在月尺度上总体NSE效率系数均在0.659—0.942,日尺度也均在0.526—0.815。对流域内土壤湿度和融雪过程进行相关分析发现:精博河流域土壤湿度在年内3—4月份达到其第一次峰值,主要贡献来自于流域内高山融雪现象;融雪期结束后,流域降水量增加,伴随气温上升等现象导致土壤温度呈现波动态势,至10月中旬冷空气过境产生较大降水(雪),最终使土壤水转变为冻土,直至次年接近融雪期,土壤水再次增加直到融雪过程结束。一方面证明CMADS+SWAT模式可有效提高SWAT水文模型在我国西北干旱区(站点稀缺区域)的表现能力,另一方面理清了精博河流域相关地表分量(土壤湿度、蒸发等)时空演变规律。本研究对我国大气水文学科发展将起到一定的科学促进作用。     

黄河二氧化碳逸出时空变化及其影响因素——以头道拐水文站为例

河流连接着海洋碳库和陆地碳库,河流碳逸出是全球碳收支的重要组成部分。本文以黄河上游和中游分界点—内蒙古段头道拐断面为研究对象,采用Li-7000静态箱法监测了断面4个采样点在2013—2015年期间四季的CO_2逸出通量(FCO_2),并分析了FCO_2时空变化规律。基于研究断面主要水文和水化学指标的野外监测和室内分析结果,探讨了FCO_2的主要影响因素。结果表明断面FCO_2介于14—186 mol m~(-2)a~(-1),平均值为84 mol m~(-2)a~(-1);水体CO_2分压(p CO_2)介于467—2101μatm,平均值为995μatm;DOC浓度介于2.7—13 mg/L。FCO_2季节性差异明显:夏季FCO_2为全年最大456 mmol m~(-2)d~(-1),冬季最小33 mmol m~(-2)d~(-1)。FCO_2在4个采样点的空间差异显著:河道右岸S4点处最大为392 mmol m~(-2)d~(-1);河道中部S2和S3点基本相同;河道左岸S1点最小为86 mmol m~(-2)d~(-1)。FCO_2与河道流速呈现较好的正相关关系,与p CO_2中等相关,与p H负相关,与风速的相关性不明显,说明对于该研究断面河道流速较p CO_2对FCO_2的贡献更大。本研究较为精细地探讨了头道拐断面的水体CO_2逸出规律,表明即使在同一河道断面,FCO_2也可能存在较大空间差异,流速较大处的FCO_2较大,因此在野外监测FCO_2时需要在河道断面选取具有代表性的采样点,特别是较大的河流。研究结果为黄河中上游CO_2逸出量评价和河道断面FCO_2监测点的布设提供了科学依据。     

基于Budyko假设的渭河径流变化归因识别

定量评价河川径流量变化特征,开展其归因识别研究是制定气候变化应对策略与合理利用水资源的基础。以渭河流域为研究区,采用Mann-Kendall趋势检验法、双累积曲线等方法分析渭河流域1958—2015年的气候、水文要素变化特征,采用基于Budyko水热耦合平衡理论的水量平衡法估算径流变化对各驱动因素的弹性系数,定量评价气候变化和人类活动对径流变化的贡献率。结果表明:渭河流域咸阳、张家山、状头站的年径流量呈显著减少趋势,径流深减少速率分别为:-1.520、-0.501、-0.322 mm/a。3个站控制流域面平均降雨量呈非显著性减少趋势,年潜在蒸散发呈非显著增加趋势。剧烈的人类活动如工农业用水、大规模水土保持措施的实施及退耕还林草等引起的下垫面变化是径流量减少的主要因素,渭河干流和泾河流域下垫面变化对径流减少的贡献率均超过了60%,降雨变化贡献次之,潜在蒸散发的影响最小。     

人工调水对额济纳胡杨荒漠河岸林繁殖的影响

研究了围封禁牧条件下人工调控黑河水文过程对额济纳胡杨荒漠河岸林繁殖的影响。结果表明:在分水实施的3a中,胡杨主要靠根蘖繁殖更新,种子繁殖几乎不存在。在没有放牧干扰的条件下,不同年份之间林窗内胡杨的根蘖繁殖差异明显,胡杨幼苗个体密度平均为(213.9±112.5)株/100m2,其中1龄为(27.5±18.8)株/100m2,2龄为(113.8±67.7)株/100m2,3龄为(71.0±73.9)株/100m2。胡杨幼苗的丛密度平均为(108.3±56.0)丛/100m2,其中1龄为(19.2±13.9)丛/100m2,2龄为(59.0±37.8)丛/100m2,3龄为(29.8±22.8)丛/100m2。这种差异与当年的生态水文条件有关。划分的整体、大林窗、小林窗3种类型中,大林窗内2龄胡杨幼苗的根蘖繁殖更新受到了距样方最近和最远母树距离的影响。在生态水文条件较好的年份(2龄苗对应于2002年),在距母树较远的地方根蘖繁殖最容易发生。在其它林窗中,胡杨根蘖繁殖主要受林窗生境如环样方母树株数(Tn)、距样方最近母树距离(Nd)、距样方最远母树距离(Fd)和林窗面积(Ga)等因子的综合影响,任何一个因子的单独影响都不显著。总之,本研究的初步结论是黑河分水工程实施对胡杨的繁殖更新无疑是有利的,但前提是消除放牧等干扰因素的影响。     

土地利用模型时间尺度预测能力分析——以CLUE\|S模型为例

模型模拟是生态学中的重要方法,特别是当实验不可进行时.在不同预案下基于模型的土地利用预测对于土地利用规划和政策制定具有十分重要意义.然而,很多研究没有对模型在研究区的时间尺度预测能力加以分析,从而可能导致模拟结果的不可靠.以岷江上游地区为例,采用Kappa指数系列对CLUE-S模型在研究区的时间尺度预测能力进行研究.结果表明CLUE-S模型在岷江上游地区时间尺度上的最大预测能力为22a,超过时间预测能力的预测结果不可靠.研究为土地利用模型模拟时间尺度确定提供了一种有效的方法.     

挠力河流域河流生境质量评价

选择挠力河流域6个河段21个样点进行河流生境质量调查和评价。采用包括河水、河道和人类干扰等3大项目共11项评价指标,涵盖河流水量、水质和速度与深度组合,河道形状、结构、侵蚀程度和植被状况,河岸人类活动、周围土地利用以及水工设施等河流生境质量评价指标系统,进行河流生境质量评价。结果显示,全流域47.6%的样点河流生境质量处于优等或良好等级,33.3%的样点为一般等级,约19.1%的样点为较差等级,没有最差等级的样点。研究表明,挠力河流域河流生境质量整体状况良好,个别样点生境质量较差;河流生境质量受到周围土地利用的重要影响;河流生境质量与河流水质及河流生物完整性密切相关。有关河流生境评价的指标与标准以及参照系等研究有待深入。     

Using an affinity analysis to identify phytoplankton associations

Phytoplankton functional traits can represent particular environmental conditions in complex aquatic ecosystems. Categorizing phytoplankton species into functional groups is challenging and time‐consuming, and requires high‐level expertise in species autecology. In this study, we introduced an affinity analysis to aid the identification of candidate associations of phytoplankton from two data sets comprised of phytoplankton and environmental information. In the Huaihe River Basin with a drainage area of 270,000 km² in China, samples were collected from 217 selected sites during the low‐water period in May 2013; monthly samples were collected during 2006–2011 in a man‐made pond, Dishui Lake. Our results indicated that the affinity analysis can be used to define some meaningful functional groups. The identified phytoplankton associations reflect the ecological preferences of phytoplankton in terms of light and nutrient acquisition. Advantages and disadvantages of applying the affinity analysis to identify phytoplankton associations are discussed with perspectives on their utility in ecological assessment.     

海河流域植物土壤中氮碳的含量特征

本文研究了海河要植物（包括栽培和野生植物）及土壤中氮、碳的含量特征,结果表明：本区植物氮含量平均约２％,最高约６％,少数植物约３％－４％;不同植物类型氮含量以蔬菜植物最高,苔藓、蕨类植物最低,大多数植物碳含量平均在４０％－４５％左右,其次为茎和叶。不同土壤类型含氮量以亚高山草甸土最高,盐碱土最低,０－１０ｃｍ土层含氮量明显高１０－２０ｃｍ土层。不同土类炭含量以棕壤土最高,草甸褐土,潮土最低,０－１     

Linking landscape-level change to habitat quality: an evaluation of restoration actions on the freshwater habitat of spring-run Chinook salmon

1. Conservation planning is often hampered by the lack of causal quantitative links between landscape characteristics, restoration actions and habitat conditions that impact the status of imperilled species. Here we present a first step toward linking actions on the landscape to the population status of endangered stream‐type Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha). 2. We developed relationships between land use, landscape characteristics and freshwater habitat of spring Chinook salmon in the Wenatchee River basin. Available data allowed us to find relationships that described water temperatures at several life stages (prespawning, egg incubation and summer rearing) and substratum characteristics, including fine sediments, cobble and embeddedness. Predictors included altitude, gradient, mean annual precipitation, total and riparian forest cover, road density, impervious surface and alluvium. We used a model averaging approach to account for parameter and model selection uncertainty. Key predictors were total forest cover and impervious surface area for prespawning and summer rearing temperatures; precipitation and stream gradients were important predictors of the percent of fine sediments in stream substrata. 3. We estimated habitat conditions using these relationships in three alternative landscape scenarios: historical, no restoration and one that included a set of restoration actions from local conservation planning. We found that prespawning and summer temperatures were estimated to be slightly higher historically relative to current conditions in dry sparsely forested areas, but lower in some important Chinook salmon spawning and rearing areas and lower in those locations under the restoration scenario. Fine sediments were lower in the historical scenario and were reduced as a consequence of restoration actions in two areas currently unoccupied by Chinook salmon that contain reaches with some potential for high quality spawning and rearing. Cobble and embeddedness in general were predicted to be higher historically and changed little as a result of restoration actions relative to current conditions. 4. This modelling framework converts suites of restoration actions into changes in habitat condition, thereby enabling restoration planners to evaluate alternative combinations of proposed actions. It also provides inputs to models linking habitat conditions to population status. This approach represents a first step in estimating impacts of restoration strategies, and can provide key information for conservation managers and planners.