参考作物蒸散(Reference crop evapotranspiration,ET0)是生态水文过程中的关键因子,研究ET0在干旱绿洲区的演变,不仅有助于理解气候变化背景下的绿洲水文过程响应,亦对绿洲水土资源高效配置和生态系统稳定性维持有指导意义.以宁夏沿黄绿洲为例,基于 1960-2019 年的气象资料和Penman-Monteith模型计算ET0,利用Mann-kendall突变检验、相对敏感系数和Morlet小波分析等方法,对宁夏沿黄绿洲近60a的ET0演变特征及其归因进行研究.结果表明:(1)宁夏沿黄绿洲ET0年内呈单峰形态,ET0在5-7月间较高,累积ET0占年总ET0的43.6%;近60a的ET0年均值为1226.38 mm,并以1.66 mm/a(P＜0.01)幅度上升,但年际波动特征明显,其中在 1988 年突变之前,ET0无显著变化趋势,而突变之后则以每 10a左右的周期显著增加或降低.(2)年ET0主要以 20-40 a和 50-60 a周期振荡,且有多重时间尺度的复杂嵌套现象,不同季节的周期振荡差异较大,夏、秋季振荡幅度较强,其周期接近于年ET0规律,而冬、春季振荡幅度较弱.(3)虽然ET0与 6 种气象因子均存在显著相关性,但ET0对不同气象因子的敏感性存在差异,其中对最高温度和相对湿度的敏感性较高,敏感系数分别为 11.58%和 8.40%.(4)宁夏沿黄绿洲ET0与区域气候变化特征有较强的耦合性,区域气候的持续升温和相对湿度持续降低、以及由此引发的饱和水汽压亏缺持续增强是推动ET0上升的重要原因,而气候由湿润向干旱的突变和平均风速的异常波动是诱发ET0突变的原因.

沉水植物在维持浅水湖泊生态系统健康和稳定等方面起着重要作用,掌握其长期动态及驱动因子对湖泊生态系统恢复和富营养化治理具有重要的理论和现实意义.本研究以长江中下游17个湖泊为研究对象,分析了近70年(1954-2021)来沉水植物的α和β多样性格局及其变化情况,并基于S?rensen相异性指数将β多样性分解为周转(turnover)和嵌套(nestedness)两个组分,探讨了湖泊环境异质性变化与沉水植物群落多样性格局的联系.结果表明:(1)在湖泊尺度上,11个湖泊沉水植物的α多样性呈减小趋势;而大多数湖泊βtemporal多样性(同一湖泊不同年份之间的群落结构相异性)无显著变化,且其变异主要由不同物种间的嵌套成分驱动.(2)在流域尺度上,长江中下游湖泊沉水植物的α多样性在演化过程中呈先增大后减小的趋势,βspatial多样性(同一时期不同湖泊之间的群落结构相异性)在演化过程中呈逐渐减小的趋势,而湖泊环境异质性呈逐渐增大的趋势.(3)环境异质性越高的湖泊,其α多样性越小,β多样性越大.这些变化可能是多种因素综合作用的结果,包括人类活动、水质污染、水文变化和气候变化等.本研究对于长江中下游湖泊生态系统管理和保护具有一定理论价值,为制定有效的保护策略和措施提供了科学依据.

"三生空间"作为人类活动与自然资源的空间载体,是一个多要素交互作用、多尺度空间嵌套的复杂空间系统.科学认识"三生空间"的理论内涵与实现路径是生态文明建设面临的核心命题,更是当前国土空间规划所面临的空间协同管控问题.从历史维度、理论维度、实践维度探讨了"三生空间"的科学内涵、研究进展与对策;通过历史溯源梳理了人类文明进程中"三生空间"从"混沌"到"协同"演进过程与趋势,探究了"三生空间"在生态文明背景下的科学性与学理性;遵循"根本性-规律性-操作性"的逻辑综述了国内外学者在"三生空间"的研究成果;从关系机制、方法体系、空间表征、管控方案四个方面探讨了"三生空间"协同管控的对策.未来"三生空间"研究应是着眼复杂的国土空间现状与协同的空间管控模式,提升对空间本质的认识维度,建立以人为本的科学研究范式,为国土空间规划提供科学的理论支撑.

城市化进程带来经济社会快速发展的同时,也造成资源环境耗损和生态系统退化,对区域生态系统长久稳定产生威胁,针对性构建区域生态网络对缓解城市化的负面生态影响,提升区域生态安全水平具有重要意义.通过解析不同情形生态网络构建目标,以及高强度城市化地区生态需求和生态网络构建要点,基于尺度嵌套与复合功能视角,以江苏省江阴市为例,与环太湖地区和无锡市形成尺度嵌套生态网络,统筹考虑热岛效应、雨洪调节及景观游憩服务供给构建复合功能生态网络,形成高强度城市化地区生态网络体系.研究结果表明:(1)在尺度嵌套生态网络方面,江阴市核心生态源地共4 个,保育生态源地共26 个,两类生态源地总面积占比 4.76%,大多分布于江阴市北部和中部;完全位于江阴市范围内的基础生态廊道共 39 条,通过与江阴市外部生态源地形成内外联结的无锡-江阴生态廊道共 11 条,环太湖-江阴生态廊道共 3 条,生态廊道总体分布均匀;(2)在复合功能生态网络方面,江阴市共有 11 个复合功能生态源地,总面积 4755.31hm2,占市域面积的 4.78%,主要分布于北部长江沿线以及中部的定山、花山;兼具复合功能的功能型生态战略点共 88 个;所提取的三类单一生态功能网络要素包括,热缓解生态源地 31 个,热缓解生态廊道 51 条,雨洪调节生态源地 26 个,雨洪调节生态廊道 52 条,游憩资源点 56 个,景观游憩廊道 85 条;(3)依托由尺度嵌套生态网络和复合功能生态网络构成的生态网络体系,建议江阴市采取包含保护建设、管控维护以及联动修复等多方面的生态保护修复措施.研究工作为高强度城市化地区进行差异化生态网络构建提供了思路,可为相关地区开展国土空间生态修复工作借鉴参考.

天山北坡经济带长期面临城镇化进程与资源环境系统的系列问题,区域城镇化与资源环境系统的关系备受关注.运用文献计量分析工具对1995-2022年的相关中英文文献进行全面分析,并对天山北坡经济带城镇化与资源环境系统关系研究的几个重点问题进行评述.研究发现,中文研究整体关注城镇化背景下的生态环境问题与对策探讨,英文研究侧重气候变化背景下城镇化进程中的水土资源利用与驱动因素,而中英文均普遍关注城镇化过程中的水资源问题,且近期不断加强城镇化与资源环境系统的协调关系及影响因素研究.相关研究存在共识,认为天山北坡经济带的城镇化与资源环境系统存在互动互馈关系,资源环境系统对城镇化发展的约束效应具有倒U型趋势,城镇化发展对资源环境系统的影响效应呈现U型趋势,而当下二者的耦合协调水平总体偏低,应坚持走可持续发展、绿色发展与高质量发展的城镇化道路.未来研究可从区域多尺度空间嵌套关系、多源数据库构建、多元化方法创新、格局-过程-机理剖析等方面开展.

城市化背景下人类与自然环境的矛盾呈现出多尺度、层级化特征,而传统生态网络的构建方式较少考虑不同尺度下生态要素的关系,无法从区域落实到中心城区,难以形成系统性的解决方案.研究在综合梳理各尺度生态网络构建方法的基础上,以长沙市为例,基于形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA)、景观连通性原理和生态斑块重要性评价识别生态源地,并通过多层级生态阻力面的确定,综合运用最小费用路径(Least-cost path method,LCP)、电路理论、层级传导理论、尺度嵌套等方法对市域、都市区、中心城区的生态网络进行了协同构建和层级优化,最后基于不同尺度生态网络的特点应用并落实到多层级的国土空间规划体系中.研究结果表明:(1)长沙市域生态网络和都市区生态网络具有较好的层级嵌套特征;共识别两尺度生态叠合源地14个、生态叠合廊道15条,主要通过中心城区内的湘江、浏阳河和捞刀河部分河段与外围生态绿圈相衔接,形成"外环内楔"的空间格局.(2)确定市域重要廊道、市域潜在廊道、生态叠合廊道、都市区重要廊道、都市区潜在廊道的核心保护面积共501.14 km2,并提取位于生态廊道核心保护区范围内的生态夹点和生态障碍点,以进一步落实生态保护修复策略.(3)得到具有重要生态连通功能的中心城区生态绿道长度441.2 km,生态修复单元56个,并结合生态阻力值划分为5级进行针对性修复.(4)基于不同尺度生态网络的衔接、嵌套,最终构建"市域总体生态安全格局—都市区城市生态空间发展格局—以城市绿道为基础的中心城区生态修复单元",并与不同层级的国土空间规划体系相对应.研究结果将为以大城市为中心的跨尺度生态系统修复和生态安全格局构建提供科学参考.

植物种群的多尺度集聚与聚块特征变化是植物对环境协同适应的结果.运用成对相关函数与零模型方法,依据微地形的土壤盐分分布规律设置4个样地,在2 m×2 m的样方内设置400个小格子记录植物株数并取土样,分析了兰州秦王川盐沼湿地土壤盐分梯度下角果碱蓬种群(Suaeda corniculata)种群空间格局的集聚分布内在特征.结果表明:角果碱蓬种群集聚分布范围内呈现2个关键尺度的集聚现象,小尺寸聚块的集聚或叠加形成复合大尺度聚集,整体表现为嵌套双聚块分布;随着土壤盐分递减,种群集群分布中大聚块尺寸趋于增大,小聚块尺寸差异不明显;大尺寸聚块的数量明显减少,小聚块数量随种群植株数量变化,整个梯度呈现降低趋势;小聚块中植株个体平均数逐渐减少,复合大聚块中包含小尺度聚块平均数量呈降低趋势.内陆盐沼湿地土壤环境异质性背景下角果碱蓬种群集群分布中聚块特征的梯度变化,是植株个体形态与构成的调整适应,种群正负向生态关系、庇护与自疏效应梯度转换的结果.

采用摄影定位法测定了宁夏荒漠草原3种不同土壤条件下猪毛蒿(Artemisia scoparia)幼苗种群的空间格局,并应用完全空间随机模型、泊松聚块模型和嵌套双聚块模型对其分布格局进行了分析.结果 表明:(1)在灰钙土生境下,猪毛蒿幼苗种群在小尺度上(0-2.85m)表现为聚集分布,随着尺度的增大先呈现为随机分布(2.85-3.75 m),然后又呈现为均匀分布(3.75-5m);在风沙土生境下,猪毛蒿幼苗种群在0-1.85 m之间表现为聚集分布,在1.85-2.35 m之间表现为随机分布,当尺度大于2.35 m时表现为均匀分布;而基岩风化残积土上的猪毛蒿幼苗种群在整个尺度上均呈现随机分布.(2)猪毛蒿种群幼苗在基岩风化残积土上符合泊松聚块模型,即猪毛蒿种群空间格局的聚块中不存在较高密度的小聚块;而在风沙土和灰钙土上则符合嵌套双聚块模型,即在大聚块中分布较高密度的小聚块.猪毛蒿幼苗种群空间格局的形成与土壤异质性存在着密切的联系,种群在空间中分布格局的形成机制可以通过种群空间格局的分析加以解释.

菌根共生体是生物界最广泛的互惠共生体,共生关系多样性是生物多样性的重要组成部分,当前群落尺度菌根共生关系研究才刚刚起步,但发展迅速.网络分析作为生态学研究的重要手段逐渐在菌根共生关系中得以应用,网络分析为群落尺度探究菌根真菌多样性分布规律、共生机制研究提供新观点和途径,对菌根真菌群落结构、生态功能研究具有重要意义.本文总结了网络分析方法在单点式、双点式和多点式菌根共生关系网络研究中的优势和局限性,同时还阐述了零模型选择和构建网络大小对关系网络度量指数的影响,为菌根真菌群落结构、生态功能研究提供新思路,为后续群落尺度菌根共生关系格局研究提供借鉴.

溪流鱼类多样性沿着河流纵向梯度的空间分布规律己得到大量报道,但这些研究大多聚焦基于物种组成的分类α多样性,而有关分类β多样性和功能多样性的纵向梯度分布规律及其对人类干扰的响应研究较少.本文以青弋江上游3条人为干扰程度不同的河源溪流为研究区域,比较研究了人为干扰对溪流鱼类功能α和β多样性及其纵向梯度分布格局的影响.结果显示,人类干扰改变了河源溪流鱼类功能多样性的纵向梯度格局——由线性变化变为二项式分布.此外,我们发现,人为干扰导致土著种被本地入侵种取代,且较强的土地利用和水污染排放可能增大环境的不连续性,而群落周转和嵌套变化往往取决于环境的变化.尽管功能β多样性由嵌套成分主导,但周转成分占比相对于人为干扰较小的溪流而言明显增加.人为干扰显著改变了受干扰溪流鱼类的物种组成和功能多样性,且功能多样性的纵向梯度格局在不同的多样性指标上存在差异.本研究强调,在评估人为干扰下多样性的变化时,需要从多方面考虑,包括空间尺度和多样性指标等.