谈生态水利工程的规划设计原则

阐述水利工程与水域生态的关系,介绍了生态水利规划的基本原则:工程安全性与经济性原则;提高河流形态的空间异质性原则;生态系统自设计与自我恢复原则;景观尺度与整体修复原则;反馈和调整设计原则。     

基于特征尺度的黄河中下游典型农区景观异质性分析

农业景观异质性及其稳定性是维持农业生态系统稳定和高效的前提.本研究选取河南省封丘县为例,基于研究区TM影像解译结果,借助于ArcGIS 9.3、Fragstats 4.2及GS+7.0软件,探讨了适合研究区景观斑块组成与构型分析的特征尺度.并基于特征尺度,分析了研究区景观异质性及干扰强度的空间差异与梯度变化.结果表示:2 500m为研究区的特征尺度.在特征尺度下,均匀度与蔓延度指数呈现出负相关关系,且数值在空间上形成一定的格局.自黄河由南向北,异质性梯度变化明显,人类干扰强度不断增大,空间差异不断减小;景观斑块构型不断复杂化,组成均匀性不断降低;景观的构型对于组成的变化越来越敏感.     

基于Weaver-Thomas组合系数法的生态服务价值结构及其在河南省的实证研究

研究生态服务价值结构,可为区域可持续发展提供相应的土地利用对策.本文以河南省2010年土地利用数据和粮食产量等经济数据为基础,利用Weaver-Thomas组合系数法计算了该省126个县(市、区)的生态服务价值结构,并探讨了生态服务价值结构与生态系统服务价值之间的关系.研究发现:(1)Weaver-Thomas组合系数法是研究生态服务价值结构的有效手段.(2)河南省生态服务价值结构简单、生态系统服务价值水平偏低,且西高东低差异明显.(3)单一结构类型生态系统服务价值变化幅度大,多重结构类型变化幅度小.(4)地形因子是引起生态系统服务价值和生态服务价值结构空间分异的重要因素.基于此,在生态系统服务价值较低的平原和盆地地区,适当增加林地、水域等面积,严格控制建设项目占用耕地;在生态系统服务价值较高的山地丘陵地区,加强对林地、草地、水域等生态用地数量和质量的保护.     

生态学空间异质性研究进展

空间异质性是20世纪90年代生态学研究中的一个极为重要的理论问题,同时也是生态学家研究不同尺度的生态系统功能和过程中最感兴趣的问题.空间异质性是生态系统的一个普遍特性,生态系统的空间异质性是新兴的景观生态学研究的核心问题,在许多生态学理论中起中心作用,并且成为现代生态学理论的新的范式.     

城市绿地生态系统蒸散的研究进展

在城市化过程中,城市绿地的规划和建设在不断完善,已逐渐形成具有城市特色的绿地生态系统.该生态系统具有美化环境、净化空气和减少噪音等方面的生态功能,对城市更新和人体健康有重要的作用.城市绿地的生态和水文过程是研究绿地生态系统功能的重要因素,尤其是蒸散作为生态过程和水文过程相互作用机制的重要环节,在城市绿地生态水文研究中具有重要意义.文章从城市绿地生态系统的研究内容、研究尺度、研究方法及对国内外研究进展和未来研究方向等方面进行了综述;提出在城市绿地生态系统生态水文研究中,应该把尺度转换问题作为城市绿地生态系统蒸散研究的主要问题之一;同时提出将城市绿地生态系统的水文过程和生态过程在空间和时间上加以整合,揭示影响绿地生态系统蒸散各因子之间的相互作用机制,也是城市生态水文学迫切解决的科学问题之一;最后,对未来应加强城市绿地生态系统蒸散和暴雨内涝的相互作用机制研究、重视不同尺度的城市绿地生态系统水文过程的长期定位观测及绿地的功能布局对人类健康的影响研究进行展望.     

生态安全的涵义与尺度

综述了生态安全的涵义与尺度.生态安全涉及自然和社会两方面,包括环境资源安全、生物与生态系统安全和自然与社会生态安全.生态安全有自然体系的生态安全和人类社会体系的生态安全两方面,每一方面包含了多重尺度.生态安全的空间尺度,从范围大小也可分成全球生态系统、区域生态系统和微观生态系统等空间若干层次的生态安全.生态安全的生物尺度对应了生物的不同层次,包括生物细胞、组织、个体、种群、群落、生态系统、生态景观、陆(地)海(洋)生态及人类生态.其中的任一生态层次出现损害、退化、胁迫,都可以说是该层次的生态安全处于不安全状态.不同层次的生物生态安全也往往是相互影响的,往往是低尺度的生态不安全,影响高尺度的生态不安全.     

森林生态系统净初级生产力模拟研究

在英国爱丁堡大学森林生态系统碳循环SPA模型基础上,以栅格数据作为主要的数据源输入参数.将该模型从斑块尺度模型到区域尺度模型进行扩展,并以并行机群技术作为解决模型扩展后计算时间过长的手段,建立新的森林生态系统碳循环动态过程模型RSPA,并且利用该模型对福建省三明市2004年1-12月森林生态系统净初级生产力进行了空间可视化模拟与验证.     

城市化背景下区域湿地生态安全多尺度综合评价

湿地生态安全评价不仅从生态系统内部进行健康评价,更注重生态系统在一个综合的人类生存环境之下的可持续发展问题,其影响因素具有多样性、复杂性.本文从城市湖泡湿地生态系统本身、集水区尺度及功能区三个空间尺度及2008年至2009年生态安全度季节性变化,综合对南京市仙林大学城内10个湖泡湿地进行生态安全评价.结果表明:①研究区...     

山区县域土地利用变化及其生态系统服务价值响应——以嵩县为例

随着人口持续增长及土地利用行为的不断变化,生态环境遭受不断干扰和破坏,生态系统承载力逐渐减弱。山区是生态系统最为脆弱的地理类型之一,对其因土地利用变化所引起的生态系统价值响应研究显得尤为迫切。本研究基于遥感卫星影像解译获得山区县域土地利用分类数据,利用生态系统因子权重赋值和空间自相关分析等方法,深入探讨了豫西嵩县1990至2019年间生态系统服务价值的时空演化及其空间自相关特征。研究结论表明：（1）嵩县草地面积变化幅度最高,耕地面积增幅最高,未利用地变化率最高,建设用地和水域增幅明显。（2）生态系统服务价值整体呈现出先快速增加后缓慢减少的趋势。其中,林地、水域、县域生态系统服务价值（Ecosystem Service Value,简称ESV）变化过程整体相似,均在1990至2000年间出现小幅增长趋势,随后持续缓慢下降。水文调节、气候调节、土壤保持、气体调节、净化环境和维持生物多样性等功能占生态系统服务价值总价值超过87%,对嵩县土地生态系统产生决定性作用。（3）ESV整体呈现出以下特征：陆浑水库及伊河流域为高生态系统服务价值片区,南部片区的ESV值稍高于北部片区,区域差异显著。在县域内,ESV在空间分布上具有很强的自相关性,且在2010年以后出现持续增强的趋势。随着城镇建设用地扩张、农田耕地持续开垦,ESV损失片区开始在各乡镇蔓延,其主要原因是嵩县城乡规划政策、产业定位等。     

九龙江流域生态健康评价及管理对策

以九龙江流域生态系统的陆域、岸边带和水域3个子系统为评价对象,结合九龙江流域自然社会经济特征和存在问题,分析流域内不同生态系统的结构、功能和生态胁迫特征,从生态系统的物理、化学和生物完整性出发,建立九龙江流域生态系统健康评价指标体系.利用RS和GIS技术,以小流域作为评价单元,开展流域生态健康状况评价.评价结果表明：九龙江流域生态健康总体状况一般,陆域生态健康状况优于岸边带和水域子系统;从空间分布上看,北溪上游健康状况好于西溪及北溪中下游地区.基于主要影响流域生态健康状况的限制因素,探讨九龙江流域管理对策,提出“水域生境修复、岸边带综合整治、陆域污染削减”的建议.     

"植物-土壤"相互反馈的关键生态学问题:格局、过程与机制

植物与土壤之间相互反馈的格局、过程与机制,不但是决定生态系统结构、功能及过程的关键科学问题,而且是陆地生态系统响应全球变化的重要组成部分。基于目前国内外研究现状,从养分循环角度剖析“植物-土壤”间的反馈效应,探明相互反馈在空间尺度(根面、根际、种类、生态系统以及区域等)与时间尺度(秒至千年)上的级联效应及其变化格局;阐明根际、植物种类、生态系统及区域地理等水平上“植物-土壤”的相互反馈机制,重点揭示根系分泌、共生、生长及代谢的根际界面过程对植物水分/养分吸收与土壤物理学修饰的调控机制,剖析“植物种类-凋落物化学-土壤生物-土壤有机质”相互作用对地上-地下养分循环过程的驱动机制,运用“上行-下行控制理论及腐屑食物网模型”揭示地上-地下生物群落交互作用的过程与机制,以及土壤地质演变(岩石风化模式、土壤形成模式及土壤养分格局的变化)与区域植被演替(优势种更替及植被分布模式、地上-地下凋落物输入格局等的变化)相互反馈的过程与机制;从“植物-土壤”相互反馈的理论视角,分析生态退化与恢复、外来物种生态入侵、大气氮沉降、二氧化碳浓度升高以及植物多样性减少等全球生态问题的特征、形成机制以及可能的应对策略,揭示生态系统“地上-地下”相互反馈的生态学过程,以及陆地生态系统对全球生态环境变化的响应特征与机理。     

内蒙古草地土壤细菌区域分布与局域多度的关系

物种间区域分布与局域多度之间的正相关关系是宏生态学的经典模式之一,即局域高密度的物种地理分布范围广,而局域低密度的物种地理分布范围较窄.这种模式在不同的大型生物类群中得到了广泛的证实.但是微生物群落的相关研究还比较薄弱,并且已有工作主要集中在水体环境中.本文以内蒙古草地土壤细菌为研究对象,在3个不同的空间尺度上采集土壤样品,探讨土壤细菌区域分布与局域多度之间的关系.结果表明,在不同的地理尺度上,土壤细菌区域分布与局域多度之间均呈现显著的正相关关系,二者之间的相关性随分类阶元的降低而有所减弱.该结果暗示细菌群落中常见种和稀有种的多样性维持机制可能存在差异,生态位和中性过程可能同时在起作用.     

西南喀斯特地区植被定量遥感研究进展

喀斯特地区植被相比非喀斯特地区具有更高的时空差异性,在维持脆弱生态系统稳定与可持续发展中具有极其重要的作用。西南喀斯特地区作为全球生物多样性热点地区,植被类型多样且存在显著的同物异谱/同谱异物现象。为更精准、高效地进行喀斯特地区植被定量遥感研究,本文从个体尺度到生态系统尺度,从遥感数据源选择和方法应用上回顾了西南喀斯特地区植被定量遥感的研究进展,并探讨下一步需要重点关注的研究方向。西南喀斯特地区植被定量遥感研究主要集中在群落和生态系统尺度的植被覆盖度、植被分类、生态系统服务功能与价值研究;遥感影像数据应用相对单一,主要为被动成像中低分辨率的光学影像(如Landsat和MODIS)。在个体和种群尺度上,虽采用了地物高光谱遥感技术和无人机遥感技术,但该技术主要应用于小尺度近地面植物个体和种群研究,难以扩展到区域范围。亟待开展融合多源影像,尤其是激光雷达影像(Light Detection and Ranging, LiDAR)与非影像数据的应用及其先进分析方法研究,以及个体和种群尺度的喀斯特地区植被生化参数定量估算与自然植被物种精准识别,群落和生态系统尺度的生物多样性与碳循环定量遥感研究工...     

济南市水生态功能区划研究

水生态功能分区是基于对流域水生态系统的区域差异提出的一种分区方法.形成生态系统空间差异性的主要驱动因素是自然地理条件差异和人类活动影响.水生态分区是实现流域可持续发展的必要条件.通过分析济南市陆地和水生态系统特点,提出了水生态功能分区的基本原则、指标体系等.基于GIS分析技术,得到了济南市一级、二级和三级水生态功能分区.一级分区以集水区水文条件3大水系为依据,分别为黄河水系、小清河水系和徒骇马颊河水系,划分3大流域外加城区组成.二级水生态分区则以土壤类型及土地利用为主导因子.三级水生态功能分区则反映二组分区内功能差异,运用指标体系评价方法,对流域的生物多样性维持、生境维持、水环境支持、水资源支持4项生态功能进行评价,在GIS技术支持下,利用空间叠加方法,按主导功能类型完成流域内水生态功能三级分区.     

管内沸腾两相流动网络模型

依据不同的时空尺度将沸腾流动系统划分为主流区和受热区两个子系统．分析了两个子系统各自的特点,并用网络模型图对其进行描述．分析表明,介观的气泡振荡压力波和宏观压强之间是存在关联性的、进一步的研究表明,由压力信号分离成的摩阻压降pR,加速压降pa,提升压降pc三项与网络参数中的流阻R,流感L,流容C能关联起来、提供了一种从试验数据进行网络参数辨识的方法．     

宝鸡市大气可吸入颗粒物浓度分布特征分析

目的分析宝鸡市空气污染物PM10的时空变化特征,为宝鸡市PM10污染的综合防治提供依据。方法采用宝鸡市各空气监测点三年PM10污染物浓度资料,分析了宝鸡市区PM10浓度的时空变化特征。结果宝鸡市PM10浓度分布为春、冬季>秋季>夏季,各监测点的浓度变化是监测站>技校>三陆医院>竹园沟。结论提出了切实可行的措施以降低空气中PM10的浓度来改善宝鸡市的城市空气质量。     

太湖湿地植被时空变化特征及其驱动机制

基于1980—2019年Landsat长时间序列遥感影像，结合近40 a的水文和气象数据，综合最大似然、空间质心模型、小波连续变换等方法，分析了太湖水生植被时空变化特征及水位周期变化的影响．结果表明:1）近40 a来太湖水生植被总面积呈现出先减少、后大幅增加、又小幅减少的趋势，动态相对指标为217.50%．沉水植物在总植被面积中占比最大，并在2014年达到峰值340.59 km2；浮水植物面积波动较明显，波动范围为1.32%~19.74%；2014年挺水植物面积达到最低值，为13.35 km2，面积整体上呈下降趋势．2）1980—2019年，太湖水生植被群落空间分布向湖区西北部偏移，挺水植物、浮水植物、沉水植物空间质心整体向湖区西北方向分别移动11.45、25.19、7.01 km，偏移方向分别为北偏西39.74°、6.32°、69.88°．3）近40 a来太湖年均水位呈上升趋势，水位变化的主周期为28 a，经历2次丰枯转换，今后将逐渐进入丰水期；年降雨量、年均温、年日照时间也发生了一定的波动．4）太湖水位周期变化对于水生植被影响较为明显，沉水植物面积与年均水位有显著的正相关性，气象因子与植被面积变化相关性较弱，但是风向对于水生植被迁移影响较大，除此之外人类活动也是影响太湖水生植被时空分布的重要因素．研究结果可为湖泊湿地生态系统、水生植被时空动态及其驱动机制研究提供一定的理论和方法参考，对于太湖湿地生态恢复提供一定的决策支持．      

Spatial scaling of microbial eukaryote diversity

Patterns in the spatial distribution of organisms provide important information about mechanisms that regulate the diversity of life and the complexity of ecosystems. Although microorganisms may comprise much of the Earth's biodiversity and have critical roles in biogeochemistry and ecosystem functioning, little is known about their spatial diversification. Here we present quantitative estimates of microbial community turnover at local and regional scales using the largest spatially explicit microbial diversity data set available (> 10(6) sample pairs). Turnover rates were small across large geographical distances, of similar magnitude when measured within distinct habitats, and did not increase going from one vegetation type to another. The taxa-area relationship of these terrestrial microbial eukaryotes was relatively flat (slope z = 0.074) and consistent with those reported in aquatic habitats. This suggests that despite high local diversity, microorganisms may have only moderate regional diversity. We show how turnover patterns can be used to project taxa-area relationships up to whole continents. Taxa dissimilarities across continents and between them would strengthen these projections. Such data do not yet exist, but would be feasible to collect.     

生态信息表达的尺度问题

尺度是生态学中的核心问题,时间和空间尺度包含于任何生态过程中,揭示和把握复杂的生态学规律依赖于研究所采纳的尺度。于分文揭示了生态信息科学中尺度的内涵,综述了生态信息表达的四种最优尺度选择方法,即基于局部方差的方法、基于变异函数的方法、基于离散度的方法和基于信息熵的方法,分别阐述了四种方法的基本思路、优点及不足。目前基于信息熵的方法是考虑最全面的最优尺度选择方法,但仍需改进。论述了生态信息表达中2种上推转换方法、4种下推转换方法和1种综合尺度上推和尺度下推两种范式的方法的特点,认为每一种尺度转换的方法都存在一定的优势和不足,需不断完善目前已有的转换方法或引入和应用新的转换方法,充实和完善尺度转换方法体系。     

黄河流域底栖动物调查研究进展

底栖动物是水生态系统的重要组成部分之一,其群落结构和多样性对于监测水体的营养状况和维护水生生态系统的健康具有重要意义.黄河是中华民族的母亲河,是连接三江源、祁连山、汾渭平原、华北平原等一系列“生态高地”的巨型生态廊道,具有重要的生态功能.目前,黄河流域水生态环境监测主要以水质监测为主.受黄河特殊的水文条件和生境异质性等因素影响,黄河流域底栖动物的调查研究开展较少且数据较为分散,缺乏系统的分析研究.为此,系统总结了黄河流域干支流及其附属水体底栖动物的研究进展,以期为实现黄河流域生态保护和高质量发展提供科学支撑.