识别区域生态系统服务簇及其结构模式,是揭示人地系统客观规律的前提和基础.基于中国气候区划、农业自然区划和主体功能区划成果和三级流域单元,并遵循统一性、一致性、区域共轭性等规律,坚持尽可能保持自然与行政边界完整性的原则,对广东省陆域进行自上而下为主的地域区划,以最大化保持流域单元和生态系统的完整性;按照区划单元测算粮食供给、原料生产、水资源供给等 12 项区域典型生态系统服务价值量和z-score分值,最后运用K-均值聚类法,进行生态系统服务簇与模式识别.得到以下结果:广东省陆域涵盖中亚热带、南亚热带和边缘热带 3 个自然地带,可划分为 9 个经济片区共 34 个自然的流域单元,形成了"3+9+34"的三级地域区划方案;识别出水文调节保护型、水土保持调节型、生态保育公园型、生态宜居和谐型、综合协调供给型共 5 类生态系统服务簇的结构模式,展示出广东省陆域生态系统服务簇以珠三角为核心的空间对称分布模式;受地形、地貌等自然地理环境和土地利用等人类活动的影响,不同区域生态系统服务簇各具独特的地形和地理特征,承担着的生态系统服务功能各异.基于这些结果,研究提出生态系统服务簇模式的差异化生态系统管控措施,为省域国土空间规划的实践提供研究支撑.

河水氢氧稳定同位素特征是研究水体转化和示踪水循环过程的重要内容.为研究河水氢氧稳定同位素特征,揭示河水补给来源,于2017年4-8月对亚热带农业小流域脱甲河4级河段(S1、S2、S3和S4)水体氢(D)、氧(18O)稳定同位素进行了监测,分析其时空动态特征和过量氘(d-excess)的变化规律,并探讨了它们与降水、高程和水质等影响因子的相关关系.结果表明:δD、δ18 O和d-excess的变化范围分别在-43.17‰～-26.43‰(-35.50‰±5.44‰)、-7.94‰ ～-5.70‰(-6.86‰±0.74‰)和16.77‰～ 23.49‰(19.39‰± 1.95‰).受季风环流的影响,δD和δ18O具有明显的季节变化特征,即春季(δD和δ18O为-29.88‰±3.31‰和-6.18‰±0.57‰)＞夏季(δD和δ18O为-39.25‰±2.65‰和-7.32‰±0.42‰);空间上,δD和δ18O表现出明显的沿程变化,随着采样点的位置到河流源头的距离波动增加,δD为S1＜S4＜S3＜S2,δ18O为S1＜ S3＜ S4＜S2·d-excess在时间尺度上无显著变化,在空间上随河流级别的上升呈下降趋势.脱甲河河水水线方程斜率和截距均略小于当地大气降水线,表明大气降水是河水的主要补给来源.相关分析表明,在季节尺度上,δD和δ18O与水温呈显著负相关(δD:r=-0.92;δ18O:r=-0.88);δ18O与海拔呈显著负相关(r=-0.96);在空间上,δ18O与水温呈显著正相关(r=0.98);δD和δ18O与降水量呈不显著负相关.

长江流域的农耕文明是中华文明的重要组成部分.作为世界著名的农作物起源中心之一,长江流域拥有丰富的生物多样性,孕育了大量的栽培植物.本文梳理了起源于长江流域的农作物的资料以及新石器时代文化遗址的植物遗存信息;结合对长江流域的自然环境特征与全新世以来植被变化的总结,尝试厘清长江流域对植物资源利用的动态变化,探讨本地栽培植物与生物多样性的关联.结果表明长江流域农耕文明以稻作为最主要的生产方式,驯化了大量果树与水生蔬菜,反映出对本地亚热带常绿阔叶林与湿地的依赖与适应.与其他流域相比,长江流域具有相对优越的生态要素配置,其驯化作物类型表现出典型的亚热带湿润森林植被区特征.研究长江流域农作物驯化相关的自然与人类因素,有助于我们更好地把握长江流域农耕文明的起源.奉文不但可为长江流域植物遗传资源的保护与开发提供参考,而且对于推进长江流域的生态文明建设和可持续发展具有指导作用.

广州市流溪河横跨北回归线,是典型的热带-亚热带过渡区河流.为了解该河流的营养盐分布特征,设置了20个采样点,于2015年2月至2017年2月进行季节性采样,共开展了8次水质监测,利用多元统计方法分析了主要营养盐(氮和磷)的季节动态和空间分布,并探讨影响营养盐时空分布的主要因素.结果表明:TN和TP的浓度范围分别为0.29～11.88 mg·L-1与0.01～0.59 mg·L-1,TN浓度枯水期高于丰水期,总体上受降雨量的调节和河水稀释效应的影响;TP浓度丰水期高于枯水期,总体上受降雨量的调节及外源输入的影响;TN与TP在枯水期具有相似的季节变化特征,而在丰水期季节变化特征差异大;NO3--N和TN浓度的空间变化趋势相似,分为三个区段:流溪河水库上游的中值区河段,流溪河水库下游到街口大桥处的低值区河段和街口大桥下游的高值区河段,流溪河上游的两座大型水库对营养盐的滞留是导致其空间差异的主要因素之一;NH4+-N和TP浓度沿流域上游至下游总体上呈上升的趋势;三级河流氮和磷浓度显著高于一级河流和二级河流,河流氮、磷浓度与土地利用类型显著相关,建筑用地、裸露地和耕地所占比例的扩大会增加水体中TP、NH4+-N和NO3--N的浓度,而增加林地面积有助于水土保持和减少水体中氮、磷浓度.因此,上游水库的调节和下游城镇地区增加林地面积等方式对改善流溪河水质具有积极作用.

大气湿沉降是流域生态系统水体中碳氮的重要来源,对生态系统的健康及稳定性有很大的影响.通过对江西千烟洲典型亚热带流域降雨过程的碳、氮湿沉降和径流过程的季节性动态特征进行监测分析,探讨流域沉降、径流输出的C、N耦合及平衡关系.结果表明:千烟洲香溪流域降雨径流中碳氮浓度明显低于雨水,流域大气降水中DOC浓度和TN浓度呈极显著正相关关系.香溪河流域常规水体C∶N均值为2.81,远低于根据Redfield比率得出的适宜浮游生物生长的C∶N(6.6左右),说明外源性N输入导致该流域水体环境处于N过量的状态,长期输出会提高下游鄱阳湖水系的营养化程度.降雨过程对流域碳输入输出平衡影响较小,对氮输入输出平衡的影响较大.流域湿沉降DOC年输入量为69.41 kg hm-2 a-1,TN湿沉降通量为77.23 kg hm-2a-1,碳氮沉降水平受区域降雨量及空气污染情况控制.香溪流域生态系统截留的沉降TN占当地氮肥年均使用量的33.13％,大气降水对亚热带流域生态系统的大量营养物质输入不容忽视.

为明确中国特有植物雪落樱桃(Cerasus xueluoensis)的潜在分布与居群生态特征,利用DIVA-GIS软件及其耦合的BIOCLIM模型,首次绘制了雪落樱桃适生区分布模拟图,并对影响其分布的主导气候因子进行了定性定量分析.结果 表明,雪落樱桃当前潜在适生区主要分布在亚热带长江流域1 200m以上高海拔山区,其中渝-鄂-湘三省交界的大巴山-巫山山脉可视为现代核心分布区,湘黔交界及湘南的南岭山脉可视为雪落樱桃潜在分布的南界,陕-豫-鄂交界山区的秦岭南麓可能是其潜在分布的北界.主成分分析(PCA)筛选的主导气候因子及其贡献率依次为:年降水量(bio12)＞最冷季降水量(bio19)＞最暖季降水量(bio 18)＞最湿季降水量(bio16),累计频率曲线进一步确定其适宜范围分别为:993.00～1 870.22、500.00～680.00、430.00～669.16和500.00～680.00 mm,表明降水是影响雪落樱桃当下分布格局的主导气候限制因子.Pearson相关性分析表明,雪落樱桃分布格局在区域尺度上受海拔、经、纬度影响;最小树分析和聚类分析表明,雪落樱桃7个野生居群可划分为中西部与东部两大分支;受试者工作特征曲线(ROC)AUC值达到0.751,满足模型预测精度的基本要求.这些有助于为雪落樱桃制定科学合理的资源保护与科学引种规划.

淇河是海河流域漳卫河水系卫河最大支流,是河南省特有名贵优质鱼类——淇河鲫(Qihe crucian carp Carassius auratus)的原产地.于2014-2015年对淇河河南段12个样点水生植物区系和沉水植物群落特征开展了4次研究.共发现常见水生植物物种49种,隶属25科42属,其中沉水植物12种,漂浮植物3种,浮叶植物1种,挺水植物10种,湿生植物23种.区系分析发现河南段水生植被呈隐域性和热带向北温带过渡的亚热带特征,植物种属以世界分布属为主,其次是北温带分布属和泛热带分布属,分别占总数的45.24％、19.04％和16.67％;这42属水生植物共有中国种子植物所占15个地理分布区类型中的8个,缺少7个.喜旱莲子草(Altemanthera philoxeroides)和水鳖(Hydrocharis dubia)分布广泛,局部堵塞罗玉村河道;沉水植物群落以轮藻(Chara vulgaris)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、穿叶眼子菜(Potamogeton perfoliatus)、菹草(Potamogeton crispus)为优势种,几乎分布在各个样点,但在污染较重(盘石头水库出口和石河岸村)或受工程影响较大河段(王洞村和大来店村)种类组成较单一,群落结构较简单.总之,淇河河南段水生植物群落结构不合理、地理成分复杂程度偏低且具明显隐域性.淇河河南段水生植物保护与恢复迫在眉睫,这对保护该河段水环境质量和淇河鲫野生资源尤为重要.

南山国家公园体制试点位于南岭山脉与雪峰山脉交汇地带,是我国东部湿润半湿润生态大区南亚热带与中亚热带交汇区,同时是中国第二级阶梯云贵高原向第三级阶梯江南丘陵的过渡带,也是我国“两屏三带”生态安全战略中“南方丘陵山地带”的典型代表,生物多样性极为丰富.植物区系上属于华中、华南、华东、西南四大区系交叉“十字路口”,境内有南岭地区保存最完整的中亚热带低海拔常绿阔叶林,“东南亚第一近城绿色长廊”两江峡谷,以及我国中南地区规模最大的中山泥炭藓沼泽湿地.该区域是长江流域沅江水系、资江水系、湘江水系和珠江流域西江水系的源头和重要水源涵养地.因为生态系统代表性、原真性和完整性强,自然资源价值国家代表性突出,保护价值和生物学意义巨大,南山国家公园体制试点于2016年设立,有效地探索了在我国南方集体林区国家公园的创建之路,为经济欠发达地区、少数民族地区和革命老区推进以国家公园为主体的自然保护地体系建设,创造了可复制、可推广的南山经验和南山样板.

以亚热带黄村水库流域为研究对象,探讨了浮游植物群落的季节变化及其与环境因子的关系.共鉴定出浮游植物51种,种类最多的是绿藻门(18种)(35.29％),其次是硅藻门(15种)(29.41％)和蓝藻门(11种)(21.57％).从浮游植物群落季节组成差异来看,春季(62.96％)和夏季(71.03％)蓝藻门丰度最高,秋季(56.11％)和冬季(80.74％)硅藻门丰度最高.黄村水库流域优势种尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)和曲丝藻(Achnanthidium sp.)在春夏秋冬季节均存在.多样性指数表明该流域水体处于中营养状况.温度、电导率和营养盐是影响浮游植物群落组成最主要的环境因素.

以我国长江中下游地区和北方地区33个居群的195份野莲(Nelumbo nucifera Gaertn.)为材料,基于SLAF简化基因组测序技术,对不同区域野莲居群的遗传多样性进行研究.结果显示:通过测序共得到742992个SLAF标签,挖掘高质量SNP位点1064789个;供试材料基因型差异明显,主要可分为长江流域和东北区域2个亚群.研究结果支持长江流域野莲和东北区域野莲应分属为亚热带及温带生态型莲.我国野莲居群总多样性较低(π=1.04×10-5),居群间平均分化系数较高(FST=0.42).长江中下游地区不同湖泊野莲π值变幅为0.5×10-5～2.2×10-5,梁子湖野莲多样性最为丰富.梁子湖区域内各个小湖π值为3.13×10-6～2.3×10-5,表明小湖内不同居群仍存有较大遗传差异.北部地区不同湖泊野莲 π值变幅为3.05×10-6～1.50×10-5,山东梁山古代莲多样性最为丰富.长江中下游地区野莲遗传多样性高于北部地区且两者间分化程度较高(FST=0.34),表明野莲居群间和区域间均有较高的分化程度,原因可能是野莲居群内主要为克隆繁殖,而居群间基因交流少所致.