土壤养分梯度下黄河三角洲湿地植物的生态位

利用Levins生态位宽度公式和Pianka生态位重叠公式,在土壤有机质、土壤总磷、土壤总氮3个养分梯度上分别对黄河三角洲湿地19个植物种的生态位宽度值和生态位重叠值进行了分析.结果表明:各植物种在3个养分梯度上的生态位宽度值差异不大,优势种柽柳(Tamarix chinensis)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)、芦苇(Phragmites australis)的生态位宽度值均较大;植物种之间的生态位重叠一般均较小,说明植物种在土壤养分梯度上产生了生态位分化.     

植物长期暴露于浅水波环境的模拟装置研制与试验

针对传统波浪水槽难以满足植物长期暴露于波浪环境的生理生化响应研究的实验瓶颈,本研究利用曲柄连杆机构研制了一套模拟植物长期暴露于浅水波环境的室内实验装置,用于探究盐沼植物长期暴露于波浪参数可控的浅水波中的生理生化响应过程. 盐沼植物种植于3个流线型盒子中,植物部分淹没于实验水箱中,该装置可以带动植物在水平方向做速度为正弦函数的往复运动,模拟浅水波中水质点的相对运动. 该实验装置精确度高、稳定性好,为用于生态护岸的盐沼植物长期暴露于浅水波环境中的生理生化响应研究提供了有效的实验工具.      

滨海盐沼植物种子扩散过程对潮流阻断的响应机制

滨海盐沼湿地中,种子扩散模式主要由潮汐作用决定,在潮汐沿高程梯度的运动中形成了种子流。滨海围垦活动可以直接影响到盐沼湿地的潮汐作用,进而造成盐沼湿地中种子扩散模式的变化。本研究对不同高程盐沼湿地的种子流通量进行调查,阐明了潮流干扰下盐沼湿地中植物种子扩散模式的响应机制。本研究发现在潮流驱动下,低位盐沼和中位盐沼的种子将会向海陆两端迁移,低位盐沼上部是重要的种子源区,中位盐沼下部成为了种子汇区。而高位盐沼的围垦活动将会改变盐地碱蓬种子扩散模式。中位盐沼下部的种子扩散模式受到的影响最为严重。围垦活动占据或破坏高位盐沼之后,中位盐沼下部将由种子的汇区变为源区,大量的种子净流出将给该区域盐地碱蓬定植造成潜在威胁。      

盐渍土区生态水文过程及其盐渍化效应

盐渍土区生态、水文过程及其耦合作用机制是当前盐渍化、次生盐渍化产生的根源。目前的研究主要是从土壤水盐动态、地表水文格局及其生态效应、生态地下水位、生态需水等角度对盐渍土区生态水文过程进行研究和探讨,尚未能揭示清楚盐渍土形成和演化的生态水文学机制。未来需要就生态、水文过程及其耦合作用机制,地表水、地下水以及土壤水之间的相互转化关系及其生态效应,基于生态水文过程的生态需水,以及构建流域尺度盐渍化生态水文模型等进行深入研究,以便为盐渍土区生态环境的维护和恢复、生态与社会经济的和谐提供理论与实践指导。     

1970—2015年黄河三角洲高效生态经济区河湖沼水系水文连通时空演变

以黄河三角洲高效生态经济区河湖沼水系为研究区,解译46 a间的4期遥感影像反映水系结构变化,结合图论方法,在网格尺度评估了结构连通性;利用年径流量及年输沙量数据反映功能连通性的变化．结果表明:沟渠增长率为25%,水库增长了11.65倍;1970—2015年间,β连通性的平均值分别为0.38、0.41、0.41、0.42,γ连通性的平均值为0.14、0.16、0.16、0.17,水系流量连通性的平均值分别为0.31、0.19、0.10、0.12,水系输沙连通性的平均值为0.36、0.21、0.13、0.16;总体上黄河三角洲高效生态经济区水利建设逐渐增多,水系结构变化显著,结构连通性呈增长趋势,功能连通性呈现先下降再小幅增长的趋势,且与人类活动关系密切．本研究从水文连通的角度为人类活动对区域水系结构和功能的影响提供数据支持．      

重大工程建设与生态系统变化交互作用

以重大工程建设与生态系统变化间的交互作用为主要科学问题,基于DPSIR框架模式,从驱动、压力、状态、影响、响应等层面分析了工程建设与生态系统变化间交换作用的内部链接,构建了重大工程建设与生态系统变化交互作用模型,并提出了交互作用指数II(驱动响应指数IIDR、驱动影响指数IIDI、影响响应指数IIIR、影响作用指数IIII)以及相应的计算模型、情景分析模式和交互作用指标体系.通过采用不同的交互作用指数来反映重大工程建设驱动对生态系统的影响以及产生的响应;以西南纵向岭谷区澜沧江干流漫湾水电站建设以及纵向岭谷区公路交通网络建设为例进行了重大工程建设与生态系统变化交互作用模型验证分析.经过分析,漫湾电站建设中的驱动响应指数为3.67,驱动影响指数IIDI为3.92,影响响应指数IIIR为14.35,影响作用指数IIII为0.35;漫湾电站建设与生态系统变化交互作用体内部要素变异性不大,电站建设对生态环境影响有利于整体区域环境与经济的可持续发展,但此结果是基于不考虑漫湾电站建设中的环境成本、影响的扩散效应以及潜在负面影响和潜在响应的前提;由案例应用研究可知,本文构建的交互作用模型在交互作用体构建以及量化方面具有很好的实际应用价值.     

纵向岭谷区生态承载力的时空动态及驱动因子研究

纵向岭谷区(LRGR)是中国生物多样性保护的关键地区,该区资源富集、环境复杂、生态脆弱,区域生态系统的安全水平和生态承载能力差异较大,生态系统受到的扰动和变化显著,分析生态承载力时空动态及其驱动因子对区域生态管理具有重要意义.以纵向岭谷区核心区各县(市)为研究对象,在GIS的支持下,从市级和县域两个尺度上研究区域生态承载力的时空动态变化;进而利用主成分分析法(PCA),辨识区域生态承载力空间分异的驱动因子.结果表明:纵向岭谷区各地州人均生态足迹、人均生态承载力与生态安全水平地区差异显著;区域生态承载力随时间呈下降趋势,空间分布格局由北部、南部向中部递减;驱动力分析表明,人均生态承载力受社会经济发展和人口增长因素影响较大,主要驱动力为国内生产总值、人口等指标,驱动力的空间变异决定了生态承载力时空动态.     

水资源可再生性基本理论及其在黄河流域的应用

水资源是一种再生资源,对水资源的可再生性进行研究是为了实现基于生态环境用水优先的水资源持续利用.作为国家重点基础研究发展规划项目,本文在前期研究工作的基础上,进一步界定了水资源可再生性的定义,提出了水资源可再生性研究的两个层次,剖析了水资源可再生性的本质特征,给出了水资源可再生性的概念模型,并探讨了水资源可再生性理论在黄河流域的应用.     

滨海湿地生态系统工程师对潮间带土壤环境的影响机制

在气候变化背景下,人类活动加剧了黄河三角洲盐沼湿地的退化进程,了解生态系统关键生物组成结构,尤其是生态系统工程师对环境塑造能力,对于开展基于生态系统关键生物过程的生态修复具有重要作用. 本文通过在黄河三角洲盐沼湿地进行野外现场观测和控制实验,研究了由天津厚蟹和日本大眼蟹主导的蟹类生态系统工程师的洞穴挖掘行为对潮滩地形地貌的影响,进而揭示地形地貌变化下的土壤理化指标差异性特征. 研究结果表明:蟹类挖掘洞穴的本能过程,是导致潮滩地形凹凸不平、地貌空间异质性的重要因素;经过蟹类挖掘松动后的穴居区域,土壤硬度和盐度显著降低,水土质量比增加. 蟹类的挖掘能够形成正反馈效应,改变了地形地貌,改善了土壤理化指标,有利于吸引更多的蟹类打洞、定居,进而促进洞穴挖掘面积的扩张. 本研究也表明人为模拟生态系统工程师过程,改变潮滩地形地貌特征, 构建凹凸不平的微地形地貌单元,能够起到改善土壤质地的作用,因此对开展基于生态系统过程的生态修复具有重要指示意义.