植被固碳能力是陆地生态系统碳汇的基础,可通过净生态系统生产力(NEP)这一重要指标来反映.估算植被固碳能力是生态学和地表生态系统研究领域的共同科学问题,揭示其变化特征及其因素影响对于区域生态系统具有重要意义.以京津风沙源治理区为研究区,估算了 2000-2020年京津风沙源治理区NEP,并利用趋势分析法和稳定性分析法等方法分析其时空变化特征,并利用地理探测器探究了影响NEP的自然因素与人类活动因素.结果显示:(1)2020年,京津风沙源治理区的NEP均值为110.09 gC m-2a-1,碳汇区面积约为3.591×105 km2,占总面积的78.80％;(2)2000-2020年,京津风沙源治理区多年平均NEP为77.54 gC m-2a-1,年际变化率为4.118 gCm-2a-1,总体上呈上升趋势,研究区以NEP明显增加区为主,占比55.16％,主要分布在研究区南部,NEP呈下降趋势地区仅占比0.15％,主要分布在北部干旱草原沙地治理区,呈斑块状分布;(3)不同生态系统NEP从高到低依次为林地、农田和草地,林地固碳作用较强,未来林地固碳潜力较大,草地面积占研究区的70％,其总固碳量远超其他类型且呈增加趋势;(4)影响京津风沙源治理区NEP的主导因素为年降水量,其次,生态工程的实施也是NEP变化的重要影响因素,不同因素对京津风沙源治理区NEP的影响表现为双因子增强或非线性增强.围绕京津风沙源植被固碳能力估算以及影响因素的空间分异性,研究也在一定程度上提出了空间恢复的建议,以期为京津风沙源加强植被固碳能力以及生态修复等决策提供科学依据.

人类活动强度(Human Activity Intensity,HAI)是表征人类活动对自然环境作用程度的客观指标,植被作为生态环境变化的综合指示器,对人类活动变化十分敏感,深入探究HAI与NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数)时空分异及其关联性,对维稳自然环境、合理控制人类活动以及协调人地关系具有重要意义.以黄土高原为研究区域,使用夜间灯光、人口密度及土地利用数据表征人类活动强度,分析2000-2020年HAI与NDVI的时空分及其关联性.结果显示:(1)2000-2020年黄土高原HAI整体变化较缓(年均速为1.39％),空间呈现"七点一圈一带"的分布格局,呼包鄂榆及晋中城市群HAI强度变化较频繁,高强度区向西北方向呈集中分布态势.(2)2000-2013年NDVI增速较快(2.11％/a),2014-2020年增速放缓至0.82％,整体呈现东南高西北低分布,高植被覆盖区域向西北移动且多方向扩张.(3)HAI与NDVI相关性空间分异明显,且在关中、呼包鄂及晋中城市群呈空间聚集分布.人类活动对植被覆盖的作用具有双向性,高强度人类活动致使植被覆盖锐减,退耕还林等工程有效抑制植被退化,生态环境有所改善.研究结果可为精细量化人类活动强度、黄土高原未来国土空间规划及生态环境修复与维稳提供一定理论依据与参考.

研究气候变化和人类活动对植被变化的影响是有效生态系统管理的基础.本研究基于2002-2020年250 m MODIS-NDVI数据,采用Theil-Sen Median斜率估计和Mann-Kendall趋势分析从像元尺度量化了湖南省植被动态演变趋势;结合气象、夜间灯光指数、土地覆盖等数据,采用残差分析和相关分析等方法,从像元和县域两个尺度揭示了人类活动和气候变化对植被动态演变的影响.结果表明:2002-2020年,湖南省归一化植被指数(NDVI)动态演变呈"整体改善、局部退化"的空间格局,显著改善的区域占研究区总面积的64.9％,主要分布于湖南省西部和中南部;显著退化的区域占研究区总面积的1.4％,主要分布于城市化区域和洞庭湖平原的耕地区域.人类活动和气候变化共同促进研究区67.9％的植被改善;人类活动和气候变化单独对植被NDVI动态演变的贡献率分别为96％、4％;人类活动对所有区县植被演变的贡献率均超过80％.人类活动对植被演变的影响存在显著空间异质性.城市扩张导致新城区植被退化,但老城区出现植被恢复的现象;生态工程则促进了湖南省西部植被恢复.本研究结果有助于深入认识湖南省植被演变时空格局及其对气候变化和不同人类活动的响应,可为制定有效的生态恢复策略提供科学依据.

工业生产和人类活动释放的大量CO2 是造成全球性气候变暖的主要诱因.气候变暖往往伴随着极端恶劣天气的发生,对人类的生活、财产和基础设施构成严重威胁.为了减轻由此产生的负面影响和应对全球变暖,各国纷纷设定了碳达峰和碳减排目标,并致力于对CO2 进行固定和资源化利用.海洋等鞭金藻(Isochrysis galbana)具有生长速度快和固碳效率高的特点,集成废/污水处理和生物固碳,转化合成蛋白质、多不饱和脂肪酸等多种高值生物活性物质的等鞭金藻固碳技术,被认为是最有前途的碳捕获和资源高值化利用的技术之一.本文首先介绍和比较了常用的CO2 捕获技术的优缺点,强调基于等鞭金藻的碳捕获技术的适用范围和固碳效率的优势.其次阐明了海洋等鞭金藻光合固碳机制及其与卡尔文循环、三羧酸循环等代谢通路的联系;探讨光和CO2 对微藻固碳能力和胞内碳流分布的影响,探究培养条件、光生物反应器、基因工程/合成生物学技术改造藻株等影响等鞭金藻固碳效率的因素.最后,概述了等鞭金藻光合固碳与岩藻黄素、多不饱和脂肪酸、蛋白质等高值生物活性物质合成的关系,为精深加工、开发高值化等鞭金藻提供理论和实践依据,推动等鞭金藻固碳技术的发展和应用,协同推进节能减排,为助力实现"双碳"目标提供一条经济可行的新策略.

为掌握广西植被生态质量的时空变化特征及其驱动机制,该文以植被生态质量指数(ecological quality index,EQI)为评价指标,基于气象、地形、土壤和遥感等多源数据,利用线性趋势分析、相关性分析、地理探测器等方法,分析了 2000-2020年广西植被生态质量的时空变化特征及其驱动力.结果表明:(1)2000年以来广西植被生态质量指数呈显著增加趋势,区域植被生态明显改善.植被生态质量发展经历了缓慢增长、迅速增长、显著提升等演变阶段.在空间上,广西植被生态质量指数呈现四周高,中间低的特征,高值区逐渐由东部向西部和北部扩展.(2)广西植被生态质量时空演变影响因素差异显著.随海拔高度上升植被生态质量总体变化呈"增加—下降—稳定—上下波动"的趋势.壤土的植被生态质量高,砂土的植被生态质量低.森林和灌草的生态质量较高,农田植被的生态质量较低.植被生态质量与气候驱动因素呈显著正相关关系,受气温和降水共同影响,其中以气温为主要驱动(T)的区域面积最广,降水为主要驱动(P)的区域面积次之,气温降水强驱动([T+P]+)和弱驱动([T+P]-)的区域面积较小.(3)广西植被生态质量变化驱动力受地形、土壤、植被、气候、自然灾害和人类活动的共同影响.自然影响因子解释力排序为植被＞地形＞土壤＞气候,其中植被净初级生产力和植被覆盖度是影响植被生态质量时空分异的最主要因素.自然因子对广西植被生态质量变化的影响存在交互作用,均呈非线性增强及双因子增强关系,其中地形与植被、土壤与植被、气候与植被因子交互作用最明显.自然灾害和人类活动加剧了植被生态质量变化的影响,其中干旱和低温冷害等气象灾害抑制了植被生态质量的改善,而林业生态工程等人为活动促进了植被生态质量的提升.该研究结果为合理制定广西植被生态保护与修复措施提供了科学理论依据和技术支撑.

新疆阿勒泰地区额尔齐斯河流域河谷林是中国杨柳科树种的种质资源库,具有重要的遗传多样性价值.在当前气候变化背景下,以及水电工程和放牧等人类活动干扰下,研究其植物种类及植被类型的分布现状对于珍贵资源保护利用具有重要意义.该研究在额尔齐斯河流域布尔津河、哈巴河和别列则克河平原河谷林区,每隔4-8 km设置典型样地,调查了20个样地80个样方,分析了群落建群种组成、数量特征和径级结构,并对群落类型进行统计和划分.结果表明:(1)额尔齐斯河流域主要支流平原河谷林区共调查植物34科92属121种,多年生草本植物数量较多.(2)垂枝桦(Betula pendula)与苦杨(Populus laurifolia)在布尔津河、哈巴河为群落建群种,银白杨(P.alba)则是别列则克河群落建群种,黑杨(P.nigra)、额河杨(Populus × berolinensis var.jrtyschensis)、银灰杨(P.canescens)为伴生种,而白柳(Salix alba)主要见于河岸边缘,较少与其他杨属树种混生.(3)垂枝桦个体数量均在3条支流中等海拔达到最大值,而苦杨个体数量在中等海拔较小.(4)乔木层树种的径级结构受夏季打草放牧的影响较大,以大径级个体居多,幼树和幼苗数量较少.(5)河谷林群落可划分为6个群系34个群丛.

青藏高原是世界上最高的高原,复杂多样的地貌结构一定程度上限制着人类工程活动,而人类工程活动又会对青藏高原脆弱敏感的生态环境产生影响.基于能源工程、社会经济发展、交通路网等数据,结合青藏高原科考实地考察情况,旨在建立一套县域尺度下的青藏高原人类工程活动强度评价指标体系,基于层次分析法及专家打分法,结合各类空间分析方法对各指标因子赋权,并以县域为单元探讨青藏高原2000年、2005年、2010年、2015年、2020年人类工程活动强度时空变化,全面科学地评估青藏高原人类工程活动强度的时空格局演变特征.结果表明:1)以能源工程建设强度、市政基础设施建设强度及交通基础设施建设强度3个一级指标和10个二级指标、19个三级指标建立的定量评价指标体系能够很好地反应研究区人类工程活动强度在空间上的分异.2)评价表明,2000-2020年间青藏高原整体人类工程活动强度呈增强趋势,且增速不断加快;3)青藏高原人类工程活动强度东西部差异明显,受资源配置和人口分布等因素的影响,西宁和拉萨在经济发展和基础设施建设方面具有明显优势,在人类工程活动强度方面呈以"西宁-拉萨"为轴线的中心区域向外不规则递减的空间格局;4)人类工程活动强度的增加与青藏高原地区快速的城镇化发展和工程建设规模的扩大密切相关,随着经济和社会发展的推动,能源需求和基础设施建设不断增长,使得人类工程活动在青藏高原地区的不断增强,表明其对生态的影响也逐渐增大,在大力开发能源和建设工程时应重点关注和保护生态环境.

土地利用变化是自然演变与人类活动共同作用的结果,大量的人口流动一定程度上将影响土地利用方式,进而对区域生态环境质量产生影响作用.因此,研究人口流动对土地利用变化的影响及生态效应,能为合理调控区域人地关系,促进区域生态环境与经济的平衡发展提供理论支持.基于长时序高空间分辨率土地利用数据,以具有典型移民现象的四川省凉山州为研究区,针对移民驱动下的土地利用时空变化特征及其诱发的生态效应进行研究分析.结果表明:(1)2000-2020年间,受人口迁移影响,凉山州土地资源的利用结构和程度都发生了相应改变,以耕地、草地、林地及不透水面的面积变化最为显著.在人口迁入较多的西昌、冕宁和德昌等县市内,供人类生活、生存所需要的耕地和建筑用地的数量显著增加;相反,对于大量人口迁出的喜德、昭觉和美姑等地区,人类活动强度的降低为生态用地的恢复和重建提供了条件,生态用地面积不断上涨.(2)受土地利用类型、地形条件、人口分布等因素的影响,凉山州整体生态环境质量呈西高东低、北高南低的空间分布格局.2000-2020年,整体生态环境质量仅下降了 0.36％,总体较为稳定.(3)生态环境质量改善区域集中于东部的越西、美姑及昭觉等县市,而生态环境质量降低的区域主要位于盐源、会里、西昌和德昌等县市.生态环境质量的改变与区域移民活动存在紧密联系,其中由移民迁入引发的耕地和不透水面对生态用地的挤占,对生态环境质量退化贡献比重达87.97％,而随着移民迁出为生态工程的实施提供条件,凉山州内生态用地面积共增加775.84 km2.

水资源是制约国家经济社会发展的重要因素.长期以来,水资源的过度开发利用直接影响了流域的生态保护和高质量发展.生态流量(Ecological Flow)是保障流域水生态环境可持续发展和管理的重要指标.然而当前研究方法众多,尚未进行系统性梳理.以生态流量为出发点,归纳总结国内生态流量评估的最新进展,系统地对水文学法、水力学法、生境模拟法和整体分析法等四大类共17种方法进行对比总结,评述其优缺点及适用条件,并根据国内流域的生态流量评估现状,建议在我国流域水系庞杂且气候、水文地质、下垫面和水资源开发利用等条件差异较大的情况下,因地制宜地选择生态流量评估方法.未来的生态流量研究和流域水生态管理应综合考虑气候、水文条件变化和人类活动的影响,依据生态流量目标制定、水利水电工程调度、生态流量监测、流域制度法规建设等方面系统性完善生态流量管理与研究,实现流域水资源的高质量发展.

标本数字化建设是生物多样性保护和利用的重要工作基础,通过标本数据的整合分析,在生物分类学、生态学、生物工程、生物保护、粮食安全、生物多样性评估、教学教育和人类社会活动等方面提供数据支撑.为了了解全球标本数字化建设工作的现状以及数据共享的策略与技术发展趋势,该文分别调查梳理了北美洲、南美洲、欧洲、非洲、亚洲和大洋洲地区的标本数字化和平台建设情况,对标本数据共享现状和趋势从数据使用协议、新技术新方法和公众科学等方面进行了对比和分析,并为中国国内的标本数字化工作提出了工作建议,包括:(1)加强标本数字化建设、管理和动态更新方面的协同机制建设,确保实物资源和数字化资源信息同步;(2)加强数据整理和发布,促进数据质量的提升,充分开放数据使用协议,减少数据使用的阻碍;(3)加强对新技术的学习和引入,特别是开源软件、机器学习和人工智能技术的应用,能够在标签快速识别、自动鉴定和属性数据提取等方面发挥作用;(4)加强区域和国际合作,推动数据的整合应用;(5)推动公众科学项目发展,促进野外采集、室内整理、在线纠错、数据产品研发等工作的开展.