生态系统健康研究现状及其定量化研究初探

阐述了健康的生态系统定义及其研究瓶颈与途径 ,健康的生态系统可以活力、组织性和恢复力等定性指标描述和衡量。中尺度生态系统定量化健康评价研究的主要瓶颈是确立健康生态系统标准。生态系统健康评价研究的途径可从生态系统受胁迫压力角度、系统恢复力或系统反作用力角度以及生态系统受到潜在“威胁”预测和健康预防的角度考虑 ,而系统结构和功能相结合是生态系统健康评价的基础     

河流生态修复研究进展

在河流生态系统普遍遭受严重破坏的今天,河流生态修复成为研究的热点。该文在广泛查阅国内外河流生态修复资料的基础上,分析认为河流生态系统的影响因素主要为水文条件、流域气候、河流地貌、河流的水力特性和水质,以及人类活动在传统水利工程、污染物排放、过量引水及农渔业活动方面对河流生态系统的胁迫作用。在明确河流生态修复概念与任务的基础上,对河流生态修复理论研究中的河流健康、河流生态需水、河流生态修复尺度与机理,以及河流生态修复模型进行了分析与综述。对河流生态修复原则及生态修复中的几个重要技术问题进行了分析与评价。最后提出了我国河流生态修复研究和建设中应特别关注的几个问题及发展建议。     

作物对水分胁迫的反应

阐述了作物水分胁迫的生理生化机制及水分胁迫对作物营养、生育及产量的影响,讨论了水分胁迫反应机制在节水农业和可持续农业发展研究中应用的可能性。     

作物对水分胁迫的反应

阐述了作物水分胁迫的生理生化机制及水分胁迫对作物营养、生育及产量的影响,讨论了水分胁迫反应机制在节水农业和可持续农业发展研究中应用的可能性。     

盐碱胁迫对果树的危害及其分子机理研究进展

盐碱胁迫是影响果树生长发育最严重的限制因子之一.果树受盐碱胁迫后根系生长受阻、叶片变小、发育迟缓,造成植株矮化、早衰甚至死亡.从细胞膜透性、POD、SOD等生理特性方面分析了果树对盐碱复合胁迫的响应机制,多角度分析了果树抗盐碱的分子机理.     

基于集合经验模态分解算法的土壤肥力胁迫甄别与监测

土壤肥力是农作物生长所需的关键要素之一，其水平直接影响农作物的长势甚至产量，然而作物生长过程中受多种胁迫因素的综合影响。避免土壤肥力监测结果受到其他胁迫因素的干扰是土壤肥力精准监测的关键问题之一。该研究旨在分析利用集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition，EEMD）算法进行土壤肥力胁迫甄别和监测的可行性。以河北省廊坊市大厂县冬小麦耕地为研究区域，以EEMD算法为基础，将分解后的本征模函数（Intrinsic Mode Function，IMF）分量按照年际、年间和年内的尺度进行合成，结合不同的时间尺度及胁迫特征剔除土壤水分胁迫、病虫害胁迫及重金属胁迫等因素，实现对土壤肥力胁迫的有效甄别提取。结合主成分分析相关方法，将有机质、全氮、有效磷以及速效钾4项养分指标转换为3个主成分，初步得到土壤肥力综合评价简易模型，后与分解结果进行拟合，构建并实现了土壤肥力综合水平的定量评价模型。结果表明：1）在年际、年间以及年内3组波动组分中，年际波动组分可以较好地反映研究区内土壤肥力胁迫作用对农作物长势的影响；2）利用最小二乘法对土壤养分指标测定数据进行线性拟合，拟合结果与原始数据的决定系数达到了0.857，能够较好地反映出原始数据的变化水平；3）最终土壤肥力水平评价模型评价结果与实测结果间的平均误差为11.82%，表明模型预测结果与实际情况契合程度高，模型反演结果能够较好地反映研究区的土壤肥力水平。该研究结合EEMD算法与统计学分析实现了土壤肥力胁迫的有效甄别及土壤肥力定量评价模型的构建，为遥感技术在土壤肥力研究领域的应用提供了参考。     

作物水胁迫声发射检测及视情灌溉系统的研究

研究和开发了利用声发射技术检测作物的水胁迫并视情实施自动灌溉的系统，以西红柿作物为目标在温室内进行了试验研究。结果表明：在一定程度范围内，作物受水胁迫时发出悲鸣的频次随作物水胁迫的程度的增加而增加，并与作物的蒸腾加速度有关；为避免作物受水胁迫的影响，可通过声发射传感器所获得的作物信息实现对作物视情灌溉和调节；使作物的蒸腾量和灌溉量达到平衡调节，力求使作物在最佳的土壤水环境下生长,提高水的利用率,改善作物果实品质。     

养分胁迫引自由基对植物细胞膜伤害的机理

本文简述了各种营养胁迫引起植物细胞膜伤害的机理，重点讨论了营养胁迫对植物体生物自由基产生和清除系统的影响过程，以及这些过程与养分胁迫的关系。     

利用作物生长模型和时序信号甄别水稻镉胁迫

在自然农田生态系统中,农作物的生长通常受到各类环境胁迫(如重金属胁迫、病虫害、水分、营养)的影响,如何区分重金属胁迫与其他胁迫有待进一步研究.该研究选取了湖南省株洲为试验区,收集2017—2019年的Sentinel-2卫星影像数据,结合野外实测数据,开展水稻重金属镉(Cd)胁迫识别研究.首先,利用作物生长模型Worl...     

局部根系盐胁迫对冬小麦生长和光合特征的影响

通过分根装置设置无盐胁迫(0|0)、局部根系150 mmol-L-1NaCl胁迫(0|150)、全部根系75 mmol-L-1NaCl胁迫(75|75)、全部根系150 mmol-L-1NaCl胁迫(150|150)4种处理,研究根系局部盐胁迫对冬小麦生长及光合特征的影响。结果表明:盐胁迫显著抑制了小麦幼苗的生长,并且随着盐胁迫浓度的增加,小麦受抑制程度加重;根系盐胁迫方式对小麦幼苗生长影响显著,局部根系胁迫处理(0|150)小麦幼苗地上部干重比等浓度150 mmol-L-1NaCl全部盐胁迫处理(150|150)增加23.5%,比等浓度75 mmol-L-1NaCl全部盐胁迫处理(75|75)增加17.2%。在局部根系盐胁迫下,非盐胁迫一侧根系(0|150-0)补偿生长,其根长、侧根数、侧根长比盐胁迫一侧根系(0|150-150)分别增加195.2%、206.2%和237.8%,盐胁迫一侧根系吸收的Na+部分向非盐胁迫一侧根系运输,盐胁迫一侧根系(0|150-150)的Na+含量比全部胁迫处理(150|150)减少12.1%。与全部根系盐胁迫相比,局部根系盐胁迫减少了Na+在叶片中的积累,降低了钠/钾值。局部根系盐胁迫叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和叶绿素荧光参数(Fv/Fm)均高于同浓度完全盐胁迫处理的小麦幼苗,进而增加地上部和根系的生物量。因此,局部根系胁迫显著缓解了全部盐胁迫对小麦地上部和根系生长的抑制作用。     

基于模糊数学模型的城市生态系统健康动态变化评价

城市生态系统健康与否关系到城市的可持续发展,开展城市生态系统健康评价研究可为制订城市规划、生态和环境保护规划提供科学的依据。以重庆市为例,选取城市生态系统活力、组织结构、恢复力、服务功能和动态变化5个方面,作为城市生态系统健康评价的指标体系。基于主成分分析法确定指标的权重,运用模糊数学评价方法对重庆市2004—2011年的生态系统健康状况进行评价分析,另外,为了反映重庆市生态系统健康的优劣程度,选取上海、青岛和成都2011年的生态系统健康状况与重庆作横向对比评价。结果表明:重庆市2004—2011年生态系统健康状况呈逐年良性发展态势;在2011年城市生态系统健康状况对比评价中,上海最优,成都其次,重庆第三,青岛相对最差。最后,提出了改善城市生态系统健康水平的建议。     

生态系统服务权衡最新研究进展

生态系统服务权衡研究对协调生态环境保护和社会经济发展至关重要。为推动生态系统服务管理和提升人类福祉,本文以Web of Science核心合集(WOS)和中国科学引文数据库(CSCD)为数据源,运用文献计量分析法,系统梳理和总结生态系统服务权衡研究的学科知识基础、科学领域结构和热点变化等发展现状以及最新研究进展。研究表明:1)不同研究层面上,生态系统服务间的权衡关系受外部风险和人类需求、参数选取和服务提供者及区域差异性和不均衡性的影响。2)研究方法主要有基于关系识别和具体表征的权衡分析、权衡模拟和预测的模型量化分析和生态系统服务权衡管理优化的多准则分析3类。3)生态系统服务权衡关键驱动因子为城市化、生态工程和气候变化。基于此,我们认为把握生态系统服务权衡不同研究层面的关联特征、创新和优化生态系统服务权衡研究方法、准确甄别生态系统服务权衡关键驱动因子以及充分整合多维生态系统服务权衡资源搭建数据共享平台是未来研究的重点。     

基于PLSPM模型的鄂西南部分区域耕地土壤pH影响因素研究

选用鄂西南部分区域采集的土壤pH数据,进行其影响因素研究。结果表明:研究区耕地土壤pH呈现东北向西南降低的趋势,整体属于酸性土壤;不同耕地类型土壤p H大小分别是:水浇地>旱地>水田;不同成土母质发育的土壤p H有所差异,碳酸盐岩发育的土壤p H较高,结晶岩和泥质岩发育的土壤p H较低;耕地土壤p H多因素综合模型显示,人为活动是该区耕地土壤p H的主要影响因素,其后依次是气候、作物和地形;不同土壤酸碱性的耕地对影响因素的响应程度存在差异,中性和弱碱性土壤对人为活动表现为正向响应,强酸性及弱酸性土壤对作物长势和地形同样表现为正向响应,极强酸性土壤对人为活动的响应程度最低,弱碱性土壤对气候的响应程度最强。     

土壤动物与土壤健康

土壤动物与土壤健康息息相关,土壤动物多样性和功能能够灵敏反映人类活动和气候变化引起的土壤扰动。同时,土壤动物还通过与生物和非生物组分间的相互作用对地上生态系统产生反馈作用。当前土壤动物在土壤健康评价体系中的应用相对较少,主要集中在土壤线虫、节肢动物和蚯蚓等类群,仍缺乏基于土壤动物的系统性评价指标。因此,本文围绕土壤动物在指示土壤健康方面的潜力,系统总结了现有基于土壤动物的土壤健康评价指标,强调未来应建立和完善土壤动物基因组信息数据库,挖掘土壤动物的功能性状,加强土壤食物网结构和生态功能的研究,建立集成土壤动物物种多样性、功能性状和土壤食物网的指标体系,从而促进土壤健康和生态系统的可持续发展。     

黄河中游窟野河流域水沙关系变化特征及其成因分析

为探讨人类活动和气候变化对窟野河流域水沙情势的影响,基于1956—2019年窟野河流域降水量、径流量和输沙量等监测数据,运用累积距平法、双累积曲线等方法对窟野河流域水沙变化的特征及其成因进行了分析。结果表明:窟野河流域降水量随时间变化呈不明显减小趋势,而径流量和输沙量随时间变化却呈显著减小趋势,流域水沙减少的因素不是气候变化引起的降水因素; 径流量和输沙量年际变化的转折年份为1979年和1997年; 同基准期A(1956—1979年)相比,B时期(1980—1997年)气候变化对径流量和输沙量的贡献率分别为14.25%,14.22%,人类活动对径流量和输沙量的贡献率分别为85.75%,85.78%,C时期(1998—2019年)气候变化对径流量和输沙量的贡献率分别为8.76%,6.65%,人类活动对径流量和输沙量的贡献率分别为91.24%,93.35%,降水变化和人类活动都是造成窟野河流域水沙减少的影响因素,其中流域内逐年增强的人类活动是窟野河流域径流和输沙减少的主要因素,而气候变化引起的降水减少是次要因素。     

重庆市可持续发展的生态足迹测度

从供需平衡状况、供需结构等方面定量分析了重庆市生态系统可持续发展的状况,结果表明:2004年重庆市人均生态赤字1.2806hm2/人,人类活动对区域生态经济系统的影响已超出其生态承载力,区域生态经济系统的结构和功能亟需调整;重庆市人均生态足迹的供需结构具有明显不对称性,可用于人类消费的可供生态空间类型结构较为单一,重庆市生态赤字的存在,进一步揭示了当前人地关系紧张的现状。     

基于PSR模型的甘南尕海湿地生态系统健康评价

[目的]对甘南尕海湿地生态系统健康进行综合评价,为该湿地科学管理和可持续发展提供科学依据。[方法]运用PSR数学模型,从压力、状态和响应3个方面选取18个评价指标来构建尕海湿地生态系统健康评价体系,并采用层次分析法(AHP)确定指标权重,分析生态系统健康指数。[结果]尕海湿地生态系统健康指数为0.588 1,属于亚健康状态;压力子系统健康指数为0.733 2,属于健康状态;状态和响应子系统健康指数为0.489 3和0.567 9,二者都属于亚健康状态。[结论]全球气候变化和人为活动干扰使尕海湿地生态系统健康状况受到严重威胁,迫切需要科学地保护和修复措施,提高湿地管理水平。     

气候变暖对陆地生态系统的影响

人类活动引起的温室效应导致全球气候变暖,气候变暖对全球生态环境的影响越来越受到人们的关注.作为人类赖以生存的环境主体,陆地生态系统对气候变暖将做出何种响应,更是人们关注的重点.植物物候的变化可以直观地反映某些气候变化,尤其是气候变暖.气候变暖影响植物的生长节律,进而引起植物与环境关系的改变及生态系统物质循环(如水和碳的循环)的改变.不同种类植物对气候变化的差异响应,会使植物间和动植物间的竞争与依赖关系发生深刻的变化,如北半球中高纬度地区植被生长季延长、植物提早开花、昆虫提早出现、鸟类提早产蛋以及冰川退缩、永冻土带融化、江河湖泊结冰推迟而融化提早等.本文主要从陆地生态系统的分布和演替两方面着眼,以植物和动物作为考察对象,系统论述了森林、草原、荒漠、湿地及农田等陆地生态系统在气候变暖背景下产生的变化,并从微观和宏观尺度上提出陆地生态系统变化的生态学机制,最后在技术和政策层面给出若干对策.     

气候变化对畜牧业生产的影响

人类活动将导致气候变化，从而给畜牧业生产带来影响。文中从三个方面综述并分析了气候变化对畜牧业的影响：１）气候变化对草地生态系统和草地面积的影响；２）气候变化包括大气中ＣＯ２含量增加、温度和降水的变化对草地生产力和牲畜负载力的影响；３）气候变化对家畜健康、生长和繁殖的影响。     

成渝城市群生态系统服务价值与人类活动强度空间关系

科学揭示生态系统服务价值与人类活动强度的空间关系,对土地管理和城市规划具有重要意义。以成渝城市群为例,基于2000年、2010年、2018年三期土地利用数据,构建土地利用转移矩阵、生态系统服务价值评估模型及流向损益模型、人类活动强度指数评估模型,综合运用双变量空间自相关和多尺度地理加权回归方法,探究了成渝城市群地区人类活动强度与生态系统服务价值的空间关系,揭示人类活动强度对生态系统服务价值的深刻影响。结果显示：(1) 2000—2018年生态系统服务价值由5 064.6亿元下降到5 061.27亿元,建设用地过度侵占耕地已经成为了生态系统服务价值降低的主要原因;(2) 2000—2018年人类活动强度呈现出“双核圈层式”的空间特征,人类活动强度高值区主要集中于成都、重庆两地,边缘地区人类活动强度较弱;(3)人类活动强度增强会导致生态系统服务价值减少,二者存在显著空间负相关,中部地区恶化明显,2000—2018年总体而言负向效应加剧。研究表明退耕还林以及植被恢复对区域生态系统恢复而言至关重要,未来应更加重视区域生态保护,制定合理规划措施,共筑城市群绿色可持续发展一体化。