快速获取土壤含水率(SMC)和土壤有机质(SOM)含量对于盐碱农田土壤的改良利用至关重要.本研究基于河套平原农田土壤野外高光谱反射率和土壤属性实测数据,对原始光谱反射率(Ref)进行标准正态变量(SNV)转换后,采用竞争性自适应重加权采样算法(CARS)筛选敏感波段,然后分别以Ref、Ref-SNV和Ref-SNV+土壤协变量(SC)及数字高程模型(DEM)作为建模输入变量的策略Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,基于随机森林(RF)和轻梯度提升机(LightGBM)建立SMC和SOM估算模型,并对模型精度进行验证和对比.结果表明:经CARS筛选后,SMC和SOM敏感波段压缩至全波段的3.3％以下,有效优化波段选择,减少了冗余光谱信息.与LightGBM模型相比,RF模型在SMC和SOM估算中精度更高,输入变量策略Ⅲ优于Ⅱ和Ⅰ,辅助变量的引入有效提升了模型的估算能力.综合分析,基于策略Ⅲ-RF的SMC估算模型验证决定系数(Rp2)、均方根误差(RMSE)和相对分析误差(RPD)分别为0.63、3.16和2.01,基于策略Ⅲ-RF的SOM估算模型Rp2、RMSE和RPD分别为0.93、1.15和3.52,策略Ⅲ-RF模型是估算土壤水分和土壤有机质的有效方法.研究结论可为盐碱农田土壤水分和有机质含量快速估算提供新方法.

景观破碎化对物种的影响依赖于斑块属性,斑块属性体现了斑块的类型、面积、形状及其与周围斑块间关系.然而,在破碎化农业景观中这些斑块属性对关键物种的联合影响仍知之甚少.选取中国海南地区的典型农业破碎化景观,实测了 180 个斑块中三类关键物种,分别为害虫-橡胶材小蠹虫(Xyleborus affinis)、传粉昆虫-中华蜜蜂(Apis cerana)和天敌物种-玉米螟赤眼蜂(Trichogrammatid ostriniae Pang et Chen),刻画了各斑块属性,包括斑块类型、斑块面积、形状指数、距天然林距离、是否与橡胶接触、景观中天然林所占比例、是否有林下植物,并使用 3 种机器学习模型(神经网络、随机森林、支持向量机)拟合斑块属性与三类物种丰富度关系,解析斑块属性的相对重要性.结果表明,与支持向量机和神经网络相比,随机森林模型对三个物种的丰富度预测效果均最好,其R2在橡胶材小蠹虫、中华蜜蜂和赤眼蜂中分别达到 0.785、0.845 和 0.798;基于随机森林模型的结果表明,斑块类型对橡胶材小蠹虫和中华蜜蜂丰富度相对重要性高于其他斑块属性;斑块面积对赤眼蜂丰富度影响高于其他斑块属性,且与斑块类型存在交互作用;橡胶林中橡胶材小蠹虫与中华蜜蜂丰富度高于天然林和其他斑块类型,玉米螟赤眼蜂丰富度则在天然林与农田中最高.研究揭示了斑块属性对不同物种丰富度的相对影响,阐明了斑块类型在不同物种中的重要作用,并证实了机器学习是推导斑块属性对物种影响的有效方法.

2022年3月—2023年2月,对成都天府国际机场围界内草坪地表昆虫群落特征进行了调查,探究了与机场4种边界生境相邻的机场内草坪间、不同距离梯度处地表昆虫分布差异.(1)共鉴定出10目49科101属119种昆虫,优势类群为直翅目Orthoptera、膜翅目Hymenoptera、鞘翅目Coleoptera和双翅目Diptera.(2)不同边界生境相邻草坪间,地表昆虫优势度和多样性指数无显著差异;地表昆虫物种丰富度:林地相邻草坪(Ⅱ)>灌丛相邻草坪(Ⅰ)>农田相邻草坪(Ⅳ)>裸地相邻草坪(Ⅲ),Ⅰ、Ⅱ显著高于Ⅲ;地表昆虫物种多度:Ⅱ>Ⅳ>Ⅰ>Ⅲ,Ⅱ显著高于Ⅲ.(3)不同距离梯度下,地表昆虫丰富度、多度和多样性从机场围界向草坪内部呈递减趋势,而优势度则相反.(4)地表昆虫丰富度和多度夏季最高,冬季以直翅目和双翅目为主,夏、秋季主要为直翅目、膜翅目和鞘翅目.研究结果为机场昆虫的综合防治提供了科学依据.

农田边界植草带是农田系统各斑块间生物物种迁移和群落演替、物质和能量交换的主要区域,对维持农业生物多样性及提高农田生产力具有重要意义.基于作物-害虫-天敌互作有机整体对植草带宽度的响应,选取不同宽度植草带(2 m、4 m、6 m)及其比邻农田并以对应宽度作物边界作为对照,采用地表陷阱法对蜘蛛和步甲进行取样调查,探究植草带宽度对蜘蛛和步甲种群结构、迁移扩散规律以及对农田害虫控制潜力的影响.结果表明:植草带内蜘蛛和步甲个体数均显著高于对照条带,4 m、6 m植草带的蜘蛛和步甲多度显著高于 2m植草带,且物种丰富度和多度显著高于其对照条带.此外,不同宽度植草带蜘蛛和步甲群落存在较高的异质性,蜘蛛和步甲群落结构差异显著;在 4m和 6m植草带及其比邻玉米田内,蜘蛛和步甲多度在植草带和植草带与比邻玉米田交界处显著高于农田内部,且随距离的增加,蜘蛛物种多度呈显著降低趋势,植草带宽度和距离共同决定蜘蛛和步甲的空间分布;Monte Carlo检验结果表明,植草带宽度、植被Margalef指数对农田中蜘蛛和步甲群落结构的影响均达到显著水平,蜘蛛主要优势科和步甲主要优势种主要分布在 6m植草带比邻玉米田内;4 m、6 m植草带比邻的玉米田中蜘蛛和步甲对玉米害虫的益害比显著高于 2m植草带比邻的玉米田,且 4m、6m植草带显著增加了玉米籽粒的百粒重及比邻农田的玉米总产量.本研究对植草带涵养捕食性天敌预防害虫发生的最适宽度进行探索,综合考虑植草带耕地占用、天敌涵养和生物控害潜力等因素,确定 4m宽度植草带是具有推广价值的农田边界模式.

人类活动会改变地区原始的生态环境,对当地动物种群的空间利用产生影响.因此,了解人为干扰条件下濒危物种对空间的利用情况有助于更好地进行保护.活动区和栖息地利用是对动物空间需求最好的度量,掌握这些信息对有效保护鸟类具有重要意义.本研究于2020和2021年对湖北省广水市平靖关村周边的白冠长尾雉(Syrmaticus reevesii)进行追踪,获得了 47组白冠长尾雉的活动区面积和栖息地利用信息.将实际栖息地利用率的置信区间与理论利用率相比得到白冠长尾雉对栖息地的偏好,并采用广义线性混合模型对栖息地利用率和活动区面积的影响因素进行逐步剔除分析.结果发现,该地区白冠长尾雉主要利用针阔混交林、落叶阔叶林和灌木林,但按照干扰强度划分后,低干扰区的白冠长尾雉只倾向于利用针阔混交林.雄性个体对落叶阔叶林的利用率与居民点的距离呈负相关关系,低干扰区雌性个体对落叶阔叶林的利用率与居民点距离呈反比,而对针阔混交林利用率与居民点距离呈正相关,雌性个体在高干扰区对针阔混交林的利用率随居民点和农田距离的增大而增大;活动区面积方面,雌性的面积显著大于雄性,并且在高干扰区活动区面积与居民点距离呈负相关.以上研究结果提供了有关地栖性森林鸟类在人类主导的环境中的活动区及栖息地利用的响应,为地栖性森林鸟类的保护工作提供了一定的科学依据.

黄喉貂(Martes flavigula aterrima)为典型的林栖兽类,对栖息地干扰和破碎化极为敏感,被视为森林生态系统的指示物种.为了科学有效保护该物种,于2020-2021年在黑龙江省老爷岭南部区域布设红外相机642台收集黄喉貂活动位点信息,利用最大熵(MaxEnt)建模方法开展黄喉貂栖息地适宜性研究,探究影响种群生存的关键环境因素,并利用最小成本路径方法构建潜在的种群扩散生态廊道,探讨研究区域黄喉貂种群的栖息地连通性.研究结果表明:(1)MaxEnt模型的受试者工作特征曲线(ROC曲线)评价结果的平均曲线下面积(AUC)值为0.861,能够较好的反映研究区域黄喉貂栖息地适宜性的实际分布情况;(2)本研究利用的13个变量中,距东北虎(Panthera tigris altaica)、东北豹(Panthera pardus orientalis)距离12 km黄喉貂出现概率最高,且贡献率达20.6％,是影响黄喉貂栖息地选择的关键变量,其次坡向(9.9％)、农田(9.5％)、草地(9.0％)、常绿针叶林(8.9％)、道路(7.0％)、河流(6.6％)、居民点(6.1％)和海拔(5.9％)是影响黄喉貂栖息地质量的次要变量;(3)研究区域黄喉貂适宜栖息地面积为793.54 km2,占研究区域总面积的21.4％,主要分布在黑龙江省绥阳林业有限公司的柳桥沟、青山和万宝湾林场.黄喉貂栖息地破碎化严重,因此通过栖息地适宜性分布图获得15块总面积为401.61 km2的核心栖息地,并构建14条生态廊道利于黄喉貂栖息地生态恢复管理.研究综合分析了黑龙江省老爷岭南部黄喉貂栖息地现状及连通性,促进黄喉貂扩散、栖息地的连通性和适宜性.

防护林是干旱沙区绿洲的生态屏障,能够有效防治风沙灾害.单木作为构成防护林的基础单元,其结构特征是影响防护效益的关键因素.本研究以乌兰布和沙漠绿洲无叶期典型树种新疆杨、箭杆杨、小美旱杨为研究对象,借助地面激光雷达,通过计算机数值模拟,在建立单木真实三维模型的基础上,充分探究单木结构及其周围空气动力学特征,并建立单木结构参数与风场指标间的关系.结果表明:结合AdQSM与MeshLab构建树木模型的方法精度高.单木周围风场大致分为6个区域,包括植株迎风面的衰减区、植株顶端的加速区、植株背风面的涡旋区、平静区、过渡区、恢复区.单木周围压力场呈现迎风面压力大、背风面压力小的梯度变化.水平方向上,在相对风速降低20％-50％的范围内,新疆杨、箭杆杨、小美旱杨的有效防护距离分别为0.21H-1.51H、0.20H-0.91H、0.25H-1.64H(H为对应树高),对应的有效防护面积分别为18-294、15～227、18～261 m2.垂直方向上,新疆杨和小美旱杨在0.3H高度处的风速衰减率最大,箭杆杨则体现在0.5H高度.综合单木结构参数与风场指标相关性和逐步回归分析,明确透光疏透度和体积孔隙度对防护效应的影响占主导地位.风场指标中,基于胸径、树木表面积、透光疏透度建立的透风系数回归模型最优;各等级有效防护距离和有效防护面积中,筛选的回归变量不尽相同.

空间插值对于土壤重金属空间分布和污染评价具有重要意义,以广东省广州市某地区农田表层土壤重金属镉的调查监测结果为例,选取具有代表性的反距离加权、径向基函数、普通克里金、简单克里金、泛克里金5种空间插值方法,进行空间插值及土壤等级划分,比较不同插值方法结果精度,分析不同插值方法结果差异.研究结果表明:不同插值方法识别的土壤镉浓度空间分布特征和土壤等级划分存在差异,主要体现在局部极值向外过渡区域存在较大不确定性,其中径向基函数精度最高,克里金插值法对数据存在"压缩"效应较强.因此,在开展土壤重金属污染调查时应考虑土壤重金属样本数据特征和空间结构特征,选择合适的插值模型,并适当加大土壤重金属浓度过渡区域采样密度.

近年来,野猪(Sus scrofa)数量增加,与人冲突不断加剧.2016年8至10月,在吉林省珲春市春化镇开展了太阳能警示灯防控野猪危害农田效果的研究.本研究将首次防控有效期和首次防控范围作为衡量防控措施是否有效的首要依据.首次防控有效期定义为从实验开始到野猪首次进入样地的时间.首次防控范围定义为野猪首次危害农田处与防控设施安放点的直线距离,并将其转化为范围指数.研究结果表明:(1)实验组与对照组相比,首次防控有效期均存在显著差异(P＜0.05),对照组的首次防控有效期为(2.7±0.5)d,1 000 mA红色警示灯的首次防控有效期为(36.0±1.4)d,效果最佳;1 000 mA白色警示灯的首次防控有效期为(7.3±0.5)d,防控效果最差.(2)除1 000 mA白色和蓝色警示灯的所有实验组以外,与对照组相比首次范围指数存在显著差异(P＜ 0.05).(3)光质不同的实验组间首次防控有效期及首次范围指数存在显著差异(P＜0.05),红色警示灯的防控效果依次强于绿色、黄色、蓝色、白色;1 000 mA、800 mA、600 mA的不同光强实验组间防控效果无显著差异(P＞0.05).(4)警示灯是否闪烁不能对野猪危害防控效果产生显著性影响(P＞0.05).太阳能警示灯能够有效控制野猪的活动范围,从而降低野猪对农田的危害.

受自然过程和人类活动的影响,三江平原景观生态风险格局发生了明显变化.采用GIS和RS技术构建景观风险指数,结合网格分析法和地理探测器分析1976-2013年三江平原景观生态风险变化及驱动力.结果表明,从时间上看,1976-2013年三江平原农田、草地和湿地的景观损失度逐渐降低,林地和居民用地景观损失度不断升高,生态风险呈逐渐降低趋势;从空间上看,1976年以高风险区为主,2013年则以低风险区为主,1976-2013年低风险、较低风险和中风险区不断向三江平原西部和西南部扩张,高风险和较高风险区逐渐向北部的黑龙江和乌苏里江沿岸及保护区退缩,生态风险整体向西南方向运移,风险质心向西南转移37.8 km;三江平原景观生态风险格局变化受海拔、地貌、居民点、保护区距离和人为干扰度影响明显,其中人为干扰度、居民点以及保护区距离对景观生态风险解释力最为显著,1995年人为干扰度(71.2％)、居民点距离(64.6％)和保护区距离(43.7％)的因子解释力明显高于地貌类型(1 1.2％)和流域类型(8.9％),2013年地貌类型(23.5％)解释力大干保护区距离(23.3％).该研究为湿地保护和恢复提供科学参考.