在快速城市化背景下,都市圈正面临生态系统服务供需错配的风险.探究多重供需风险的格局、关系及驱动因素,对支撑区域生态风险的高效管理具有重要意义.以武汉都市圈为例,本研究量化2000、2010和2020年各乡镇6种典型生态系统服务的单一/综合供需风险率,采用自组织特征映射网络与最优参数地理探测器分别识别生态系统服务供需风险簇和综合风险的影响因素.结果表明:2000-2020年间,武汉都市圈典型生态系统服务供需风险空间格局差异明显.粮食供应服务、产水服务、碳固存服务和绿地休憩服务的供需风险均上升,而土壤保持服务和水质净化服务的供需风险下降.综合生态系统服务供需风险由0.41增至0.45,呈"核心区增加、边缘区降低"趋势.研究期间,武汉都市圈存在综合极高风险簇(B,)、综合高风险簇(B2)、水质净化高风险簇(B3)与粮食供应-土壤保持风险簇(B4),风险类型主要由B3簇向B2簇、B2簇向B1簇转化,表明供需风险组合类型增加、强度增强.植被覆盖度、夜间灯光指数和人口密度是综合供需风险空间分异的主要影响因子.基于生态系统服务供需簇开展生态风险评估,可为区域多重风险问题的管控提供高效可靠的途径.

水生态修复分区向上衔接水生态系统修复目标,向下引导修复工程的空间布局,是实现水资源要素系统修复的关键.当前,水生态修复分区面临层级体系不一、指标不全面、边界模糊等问题,因此,本研究以喀斯特生态脆弱区广西河池市为例,构建"流域自然单元-主导生态功能-生态胁迫风险"的多维分区体系框架.一级分区选取河流水系和地貌类型作为划分指标,识别子流域单元作为一级分区边界;二级分区采取"自上而下"的划分方法,在承接流域自然地理特征的基础上,明确水生态修复的目标,选取水源涵养、生物多样性和景观文化服务3项指标进行评价,利用K-means聚类方法对空间单元内的主导生态功能进行识别,以子流域单元作为二级分区边界;三级分区是生态修复工程的具体实施单元,选取水土流失、洪涝风险和人类干扰3项指标表征水生态系统面临的外部胁迫风险,进行三级分区划定.共划定11个水生态一级分区、4个二级分区和3个三级分区,综合流域自然地理格局、主导生态功能、生态胁迫风险的空间分异特征的三级分区结果,并结合子流域单元和乡镇行政单元确定分区边界,最终将水生态修复分区综合划分为5类、32个子生态分区,并分区、分类提出相应的生态修复策略.

我国持续推进实施了系列大规模重大生态工程,科学评估工程取得的成效对于及时掌握工程实际效果是否符合预期目标、针对性地改进优化工程管理措施、促进生态保护修复目标的实现等具有重要意义.通过文献整合分析,从生态系统质量、功能和生物多样性等方面综合评估我国 10 项重大生态工程的生态成效,辨析取得成效的驱动因素贡献差异并总结成效评估产生不确定性的原因.结果表明:工程在国土绿化、碳固定、土壤保持、水源涵养、生物多样性保护等方面产生了良好生态效益,促进工程区植被覆盖度增加(0.19%—26%),生物量(-13%—187%)、固碳量(-7.41%—200%)、土壤保持量(-26.91%—151.52%)、水源涵养量(-64.66%—80.24%)、物种丰富度(-16%—441%)、均匀度指数(-6%—28%)和多样性指数(-5%—315%)总体也呈增加趋势(多年变化率中值＞0).但在部分区域也引起了生物量下降、土壤保持能力降低、水文效益减弱、生物多样性损失等问题.生态工程与气候变化的相对贡献率比值在 0.06-3.60 之间,贡献大小存在明显的空间分异并且产生交互耦合作用,多因素耦合作用分解机制仍有待研究.评估对象、数据、尺度、基准、方法及驱动因素拆解差异使得评估结果不确定性极大,相关研究需要重点关注评估基准和尺度的选择、多源数据的融合及同化、工程评估技术体系的改进,综合考虑区域地带性差异、工程措施适宜性和有效性、生态系统服务权衡、驱动因素贡献空间分异等以调整优化工程措施.

旅游景区作为在维持区域生态环境和发展区域旅游经济方面具有重要作用的生态系统,近年来水土流失、植被退化等生态环境问题突出,景区生态脆弱性监测评估重要性显现.本文使用多源影像构建了遥感生态脆弱性指数(RSEVI),以安徽省12个国家5A级景区为例,选取2010年、2015年和2020年研究景区生态脆弱性时空分异,并通过地理探测器模型进行驱动力分析.结果表明:安徽省5A级景区生态环境脆弱性分布整体上存在较大差异,景区内脆弱性以中度脆弱为主;大部分地文景观类景区与文化遗址类景区的生态脆弱性总体得到缓解,水域风光类及娱乐购物类景区则逐年恶化;不同景区间主导因素与主导交互因素存在差异,其中人类干扰指标与其他评价因子存在较强的交互作用.研究结果可为旅游景区生态环境评价和保护提供方法借鉴,为区域生态建设及治理规划提供依据.

高品质中药资源是中医药全产业链健康发展的物质载体和战略基石.当前,大宗药材品质退化、珍稀濒危资源匮乏,优质中药资源需求和供给矛盾日益突出,成为制约中医药高质量发展的瓶颈问题.作者团队长期从事中药品质调控与资源可持续利用研究.该文结合研究实例,从"道地药材品质形成机制研究、中药活性成分生源途径解析、中药材优良品种的培育、中药活性成分异源生物制造"几个方面阐述中药品质调控与资源可持续利用的思路和方法,为本领域相关研究提供参考和借鉴.

在季节性积雪地区,冬季气候变暖导致积雪变薄、积雪不连续、融雪提前及雪盖面积缩小等现象.然而相较于氮沉降、增温、降水变化等全球变化因子,目前尚缺乏积雪因子对陆地生态系统过程和功能影响的系统报道.为加深人们对积雪特征变化生态后果的认知,综述了积雪深度和融雪时间变化对植被物候和群落组成、凋落物分解、土壤碳氮过程、温室气体排放和土壤微食物网(土壤动物和微生物)的影响.由于模拟积雪变化手段不同和复杂的气候、土壤背景,生态系统各要素对积雪特征变化的响应规律存在较大的分异和不确定性.例如,在未来气候变暖导致积雪变薄和融雪提前情景下,植被物候提前,生长季延长,导致生产力增加和凋落物数量增加,禾草比例减少导致凋落物质量增加,早春温度高刺激微生物活性,凋落物分解速率高,促进土壤碳氮周转过程.但积雪减少和融雪提前导致的早春低温和夏季干旱也可能引起植被生产力下降,凋落物数量减少质量降低,土壤微生物活性低,分解速率低,从而减缓碳氮周转过程.此外,积雪特征变化对植被特征和土壤碳氮过程影响相关研究目前还存在以下问题:1)积雪深度和融雪时间对生态系统的影响是否存在交互效应仍缺乏关注,且积雪变化对后续生长季是否存在持续效应也不明确;2)积雪因子对植被、土壤碳氮动态过程和土壤生物的影响,各生态要素研究相对较为独立;3)积雪变化引起对土壤地化循环过程影响的微生物驱动机制缺乏组学数据支撑;4)缺乏遥感手段反演各类影响生态系统功能和过程的积雪参数.应加强植被群落-土壤碳氮过程-土壤微食物网生态关联研究、基于基因组学的土壤微生物群落组成和生态功能研究和遥感相关技术研究,以期为发展积雪生态学提供参考.

滦河流域是京津冀地区重要的生态屏障和水源涵养区,但流域内仍存在水土流失、河流水质不达标等问题.基于实测资料及loadest模型等工具率定InVEST模型参数,定量评估了滦河流域各生态区2005、2010和2015年土壤保持和水质净化服务及其时空变化特征,采用相关分析和基于网格的Moran'I指数分析了两项服务的作用机理和权衡与协同关系的时空分异,并探讨了气候和土地利用变化对二者的影响.结果表明:2005年、2010年、2015年滦河流域年均土壤保持强度为136.45t/hm2,时间上呈现出先强增后微减的特点,空间格局表现为由西北向东南增加;流域总氮(TN)、总磷(TP)年均输出量分别为1526.73t/a和82.89t/a,输出量逐年增加且集中在流域中下游,流域整体水质净化能力有所减弱.流域内水体中TN、TP浓度与泥沙入河量具有显著相关性,土壤保持和水质净化服务关系整体上由协同向权衡转变,空间上的差异性表现为林地、草地集中区域(生态区A)多以协同关系为主,而农牧带交错地区(生态区B)多以权衡关系为主.建议未来滦河流域开展生态建设和管理工作时应统筹考虑土壤保持和水质净化服务,因地制宜协调二者关系,通过增强流域水土保持功能带动水质净化服务的提升,并优化土地利用布局,促进流域的生态环境高质量发展.

青藏高原国家公园群建设是中国在青藏高原谋划的符合全球可持续发展目标的重大生态文明建设工程,国家公园群建设与社区可持续发展之间存在着利益协调问题迫切需要解决.以青藏科考提出的国家公园群内部及相邻的467个社区作为研究对象,建立了包括自然条件、交通区位、文化因子、国家政策等要素的分析框架,识别国家公园群与社区可持续发展的空间耦合类型.结果表明,运用区域发展的主导因素法,结合空间要素的叠加分析,识别出348个社区受国家公园建设影响因素的作用不明显、空间耦合特征不显著;其余119个社区具有较为显著的空间耦合特征,可以划分为生态移民型(18.7％)、交通枢纽型(26.1％)、特色文化型(27.6％)、沿边发展型(27.6％)和复合型(2.9％).针对不同类型的社区提出了与国家公园协同发展的差异化调控路径.建立了国家公园关联社区的类型分异识别与调控方法,有助于补充我国国家公园社区可持续发展领域的认识和理解.

“分异问题”(divergence problem)最早出现于20世纪90年代.树木年轮学者在阿拉斯加的高山林线研究中,发现树木径向生长对温度敏感性降低,随后在诸多北半球中高纬度地带均有类似报道.这一发现动摇了树轮年代学建立的基本前提假设——“均一性原理”,并对基于年轮指数构建数据的科学性提出了挑战.目前,国内外关于“分异问题”形成的原因和机制还存在诸多争论.本文梳理了文献报道的“分异问题”发生的地点、涉及的树种及驱动因子,同时也分析了研究方法等可能引起的误判,以期阐明“分异问题”形成的气候机制.结果表明,“分异问题”主要涉及生长在中高纬度、高海拔地区、对水分和温度要求严格的树种,主要原因是由于气候暖干化加剧土壤水分亏缺(超出水分阈值)或温度升高致使树木生理机能发生改变(超过了正常生长或休眠的温度阈值),导致了树木的气候敏感性降低或者生长衰退.尽管目前关于“分异问题”形成机制的假说还包括:大气CO2浓度变化、人类活动的影响等,但“分异问题”形成的最可能解释是“阈值假说”.

云南是生物多样性高度富集的地区,其植物种类占中国植物种类的一半以上,几乎包含了欧亚大陆的各种主要植被类型,其错综复杂的生物区系是如何形成与演化的,这个基本问题目前尚未得到解决.本文结合云南的历史地质事件,从植物区系地理学研究上对云南植物区系的起源与演化研究进行了介绍.研究发现,云南植物区系具有一个远古的热带起源背景,在第三纪热带、亚热带性质的东亚植物区系基础上,随着喜马拉雅的隆升,世界性和北温带植物区系成分在北部地区渗透、迅速形成大量物种,使北部地区演化成为现今以世界性和北温带分布的科、属占优势的温带植物区系;在南部地区,因印度支那地质板块向东南亚逃逸,热带亚洲成分渗透、发展,演化成为以热带亚洲成分为主的热带植物区系;云南中部地区第三纪东亚植物区系成分有更多的保持与承袭.对云南南部、中部和北部植物区系系统发育关系(系统发育结构和β多样性格局)的研究支持了植物区系地理学上的推论.此外,思茅-兰坪(印度支那)地质板块自晚始新世以来发生顺时针旋转可能导致了云南西北部与云南东南部一些物种对应分布格局的形成;云南南部与东南部热带地区的植物区系可能因具有不同的地质背景和演化历程而发生了显著的生物地理分异.在晚第三纪各地质事件的影响下,云南植物区系在一个热带、亚热带性质的第三纪东亚植物区系基础上发生了歧化,演化成为现今的南-北、东-西生物地理分异明显的植物区系.