为评估太白河川陕哲罗鲑(Hucho bleekeri Kimura)的资源现状和环境容纳量,于2017-2018年对太白河的鱼类资源、饵料生物资源、水体理化特征等进行了调查.采用密度法估算出太白河川陕哲罗鲑现存资源量为3814尾,95%的置信区间为3624-4005尾;构建了太白河流域的Ecopath模型,河流总生产量为1748.91 t/(km2·a),其中初级生产力为1643.00 t/(km2·a),生态系统的连接指数(CI)和系统杂食指数(SOI)分别为0.429和0.087.川陕哲罗鲑、秦岭细鳞鲑(Brachymystax lenok tsinlingensis)、小型中下层鱼类和浮游植物四个功能组为太白河水域生态系统中的关键种(类群),估算出川陕哲罗鲑的环境容纳量为1.87 t/km2,约5127尾,其中幼鱼为3399尾,成鱼为1728尾.基于现存量和环境容纳量,建议强化栖息地保护,促进川陕哲罗鲑资源恢复.

为明晰漳泽水库生态系统的基本特征,估算滤食性鱼类鲢(Hypophthalmichthys molitrix)、鳙(Aristichys nobilis)的生态容量,探究鲢鳙增殖放流过程对生态系统的影响,根据2022-2023年的渔业资源调查数据构建漳泽水库Ecopath模型.结果显示,漳泽水库生态系统的联结程度相对紧密,整体上稳定性较差且处于不成熟阶段.鲢、鳙的生态容量分别为161.5和70.3 t/km2,分别为当前生物量的3.549和1.947倍,渔业生物量增长潜力显著.鲢、鳙增殖至生态容量过程中,漳泽水库生态系统的总初级生产量/总呼吸量值分别降低0.47和0.15,系统连结指数(CI)和Finn平均路径长度(FMPL)略有增大,说明生态系统的能量利用效率有所提高,生态系统复杂性和成熟度趋于提高.考虑将鲢、鳙生物量分别调整为最大可持续产量80.75和35.15 t/km2,提高鲢鳙生产量的同时,有助于生态系统成熟度的提高.以上结果反映了漳泽水库生态系统的发展状况,同时可为渔业增殖管理提供参考.

为探究温州湾生态系统整体结构,根据2019-2020年温州湾渔业资源调查结果,利用Ecopath with Ecosim 6.5软件构建了由21个功能组组成的生态系统能流通道模型,分析了该海域生态系统总体特征、营养结构和能量流动过程.结果表明:生态系统各功能组的营养级范围为1.000～4.372,带鱼(Trichiurus lepturus)营养级最高;系统总流量为10 874.67 t/(km2·a),系统净生产量为3 392.965 t/(km2·a);系统能量流动呈金字塔状分布,能量流量随着营养级的升高而降低,来源于初级生产者转化效率为15.20％,来源于有机碎屑的转化效率为16.03％,系统总能量转化效率为15.49％;系统总初级生产量/总呼吸量为3.636,系统连接指数为0.298,Finn's循环指数为2.22％,Finn's平均路径长度为2.324,杂食指数为0.167.温州湾生态系统处于不成熟状态,系统稳定性相对较低,建议加强对关键物种的保护,以期提高能量利用效率和保障生态系统结构完整性.

为了探明云南省元阳县植被净初级生产力(NPP)的变化特征及其驱动机制,本研究基于光能利用率模型(CASA)和MODIS传感器获得的NDVI数据,模拟了元阳县2005-2015年植被NPP的时空分布,并分析了NPP与气候、土地覆盖等影响因子的相关性.结果表明:2005-2015年元阳县NPP空间分布差异明显,基本特点是南高北低、西高东低,沿东北向西南逐渐递增,年均值约380.57gC·m-2·a-1,不同土地覆盖类型的植被NPP也分异明显;元阳县NPP月际及年际变化特征显著,年内太阳辐射的分布不均较之于降水的分布不均对NPP的影响更大,年际间NPP总体呈现小幅波动增长趋势,波动幅度为0～37 gC·m-2·a-1,年净初级生产量整体小幅增加,年增速为29600 kg C·a-1,随着退耕还林和退耕还草工程的实施,导致NPP在200～300 gC·m-2·a-1的耕地区域面积呈减小趋势,在300～400 g C·m1·a-1的林地、草地区域面积呈增加趋势;元阳县不同区域的NPP变化趋势可分为显著增加(P＜0.01)、轻度增加(P＜0.05)、无明显变化(P≥0.05),其中29.5％的区域显著增加,16.3％的区域轻度增加,不同植被分区的NPP增加趋势不尽相同,各植被区NPP显著增加的面积比例依次为58.1％(林地)、19.2％(草地)、17.4％(耕地)、11.4％(建筑用地)、8％(园地);通过NPP与气候、土地覆盖等影响因子的相关性分析,发现县域NPP的变化受自然和人为因素共同影响.各气候因子中,温度和太阳辐射与NPP的相关性高于降水,NPP的大范围显著增长是热量及能量耦合作用的结果;受元阳县林区植被特性及退耕还林还草等人为活动的综合影响,林地植被NPP季节波动性幅度最高,是元阳县NPP变化显著的主要土地覆盖类型.本研究可为该区域合理的土地利用、资源管理及生态环境建设提供参考.

黄河口邻近水域是著名的贝类生产区,四角蛤蜊、菲律宾蛤仔、文蛤等是该海域重要的增养殖品种.目前,贝类底播养殖最高年产量达30万t,实现产值15.4亿元.然而,贝类过度增殖,将引起海域环境的变化,继而导致贝类死亡率的增加,影响生态系统的健康.因此,基于生态系统的贝类生态容量评估至关重要.本研究利用Ecopath with Ecosim软件构建了黄河口邻近水域生态系统营养通道模型,在此基础上分析了该生态系统功能群间的相互影响、生态系统的总体状态,并评估了贝类的生态容量.结果表明:系统的总初级生产量/总呼吸(TPP/TR)为3.45、总初级生产量/总生物量(TPP/B)为38.91,同时具有较低的循环指数(FCI=0.028)、较高的剩余生产量961.24 t·km-2·a-1和较低的系统连接指数(CI=0.38),说明该系统目前处于发育的不稳定期.贝类生物量的增加对虾虎鱼、虾类和蟹类有正影响,对中上层鱼类、底层鱼类、海蜇、浮游动物等功能群有负影响.当前贝类的生物量是5.5 t·km-2,有一定的增殖潜力.模型估算得出的贝类生态容量是18.22 t·km-2,该研究结果可为黄河口邻近水域渔业资源的可持续发展提供管理依据.

利用ChinaFLUX长白山站阔叶红松林的通量观测数据以及同期卫星遥感数据,对3PG模型中的植被光合模型(VPM)、光能利用率模型(EC-LUE)、陆地生态系统模型(TEM)、卡内基-埃姆斯-斯坦福方法模型(CASA)4种模型进行参数重组,通过对比通量观测值与估算值的均方根误差、决定系数及平均误差确定模型的最适合参数;并利用实测的通量观测数据对优化后的模型进行拟合度验证,以提高其估算长白山阔叶红松林总初级生产力(GPP)的准确性.结果表明:采用温度、增强植被指数、地表水分指数分别表征原模型中的温度限制因子、光合有效辐射吸收比例、水分限制因子估算长白山阔叶红松林GPP时,结果最优,优化后模型的精度(R2=0.948,RMSE=0.035 mol·m-2·month-1)明显优于原模型(R2=0.854,RMSE=0.177 mol·m-2·month-1),且能够有效改善原模型生长季明显高估的现象;通过敏感性分析可知,温度是对GPP估算不确定性影响最大的参数,其次为增强型植被指数和光合有效辐射,地表水分指数最小,且变量间的交互作用对GPP估算不确定性也存在影响.

基于2014-2016年青岛崂山湾人工鱼礁区的生物资源调查数据,利用Ecopath with Ecosim(EwE)软件构建崂山湾人工鱼礁区生态系统生态通道模型(Ecopath),系统分析了崂山湾人工鱼礁区生态系统的能量流动规律和结构特征,估算了栉孔扇贝的养殖容量.该模型由17个功能组组成,基本涵盖了崂山湾人工鱼礁区生态系统能量流动的主要过程.生态网络分析表明,生态系统各功能组的营养级范围为1.0-4.255,星康吉鳗占据了营养级的最高层.能量流动主要有5级,各营养级平均能量传递效率为10.8％,其中来自初级生产者的能量效率为9.8％,来自碎屑的传递效率为10.9％;系统总流量为14256.510 t km-2 a-1,其中68％的能量来自碎屑供给;系统的总初级生产量/总呼吸量为1.127,系统联结指数为0.293,杂食指数为0.333,表明崂山湾人工鱼礁区生态系统成熟度较高,食物网结构较复杂,系统内部稳定性较高.关键种指数分析结果显示,许氏平鲉具有较高的关键指数和相对总影响,表明其可能在当前生态系统中扮演重要的生态角色.吊笼养殖栉孔扇贝生态容纳量为189.679 t/km2,在维持生态系统平衡和稳定的前提下,当前现存量最大可增加18.55％.

利用2014—2015年中国科学院封丘农业生态实验站涡度相关系统观测的冬小麦农田生态系统CO2通量数据,结合试验地常规气象观测系统的气象数据,分析冬小麦4个生育期(分蘖期、越冬期、拔节期和灌浆期)内CO2通量的日变化,研究净生态系统碳交换(NEE)的季节变化及其与气象要素的关系.结果表明:冬小麦整个生育期内NEE为-360.15 gC·m-2,总初级生产力总量为1920.01 gC·m-2,冬小麦农田生态系统具有较强的固碳能力.冬小麦农田生态系统CO2通量具有明显的日变化和季节变化特征,分蘖期表现为碳源,越冬期、拔节期和灌浆期表现为碳汇.表观初始光能利用率平均值为0.03 mgCO2·μmol-1,光饱和时的生态系统生产量平均值为1.53 mgCO2·m-2·s-1,月平均生态系统呼吸为193.92 gC·m-2·month-1.冬小麦农田生态系统4个生育期NEE与光合有效辐射的相关关系均达到极显著水平.分蘖期、拔节期和灌浆期NEE与饱和水汽压差的相关关系极显著,越冬期达显著水平.冬小麦分蘖期、越冬期和灌浆期NEE日总量与土壤温度呈正相关,拔节期呈负相关关系.

为探索千岛湖生态系统现状及其历史变化,根据2016年千岛湖的渔业资源与生态环境调查数据,构建了千岛湖生态系统的Ecopath模型,综合分析系统的能量流动过程、营养级结构和生态系统总体特征.2016年千岛湖Ecopath模型由18个功能组组成,有效营养级范围为1-3.41,牧食食物链的能量流动占系统总能量的56％.系统杂食指数(SOI)、联结指数(CI)、Finn循环指数分别为0.13,0.26和5.15％.千岛湖与其他湖泊和水库比较,其生态系统的各功能组的聚合度较高,联结程度较为紧密,物质再循环比例较高,系统较为成熟.但千岛湖的系统总流量较低为24698.27 t/(km2·a),总初级生产量与总呼吸量的比值为6.51,表明系统总体规模较小且仍处于发展阶段.根据千岛湖生态系统历年变化趋势分析:千岛湖生态系统的总体规模有变大趋势,稳定性和复杂性有所增强,但营养交互关系变弱,系统抵抗外界干扰的能力仍较低.同时,千岛湖生态系统的初级生产者转化效率较低,食物网趋于简单,应采取适当的管理措施,以保障千岛湖生态系统的健康发展.

密云水库作为北京的水源地,其生态安全备受关注.增殖放流鲢(Hypophthalmichthys molitrix)和鳙(Hypophthalmichthys nobilis)已成为多年来改善密云水库水质的重要措施.为进一步提升水质改善效果、提出基于生态系统管理的增殖放流优化方案,需要开展水库生态系统结构与物质流动特征研究.本研究根据已发表的生态环境调查数据及现场实测数据,运用碳氮稳定同位素技术确定鲢和鳙食物组成,并将其作为输入参数构建了 2017年密云水库生态系统Ecopath模型.结果显示:鲢摄食悬浮有机颗粒物的比例高于鳙;鲢、鳙、浮游植物和碎屑的生态传递效率分别为0.62、0.75、0.49和0.39;营养级Ⅰ和营养级Ⅱ的总流量分别占系统总流量的68.2％和30.6％;系统中物质的总平均传递效率为7.2％;总初级生产量与总呼吸量比、总初级生产量与总生物量比、总生物量与系统总流量比分别为1.711,77.119和0.005,与部分湖库相比,密云水库生态系统成熟度处于较高水平.基于研究结果,建议采取提高碎屑食性鱼类增殖放流比例,开展长时间尺度研究等管理措施,以促进生物资源合理利用和生态系统的发育与稳定.