目的:探索云南省不同环境类型新发钉螺孳生地的时空分布规律。方法:收集整理1950-2014年云南省螺情数据（来自云南省地方病防治所），建立新发钉螺孳生地分布的时空数据库，采用空间自相关分析和扫描统计量分析方法探索不同环境类型（沟渠、塘堰、水田、旱地、滩地、其他环境）新发钉螺孳生地的时空分布规律。结果:1950-2014年，云南省年新发钉螺孳生地数量在1955年达到峰值（1 730个），其后呈现波动下降趋势。1993-2014年新发钉螺孳生地数量主要维持在100个以下，仅2004、2013年分别上升至160、131个。滩地环境新发钉螺孳生地的平均持续存在时间最长，为43.85年；其次是水田环境，为37.01年；塘堰环境的平均持续存在时间最短，为20.44年。空间自相关分析显示，不同环境类型新发钉螺孳生地的持续存在时间均具有空间正相关性（全局莫兰指数为0.43~0.64，均 P < 0.05）；扫描统计量分析显示，不同环境类型新发钉螺孳生地均具有时空聚集性（均 P < 0.001），分别探测出3~6个聚集簇。 结论:云南省不同环境类型新发钉螺孳生地均具有时空聚集性，对不同环境类型聚集区域需加强监测与防控，防止螺情进一步扩散。

河南淅川下寨遗址史前人骨遗存的碳氮稳定同位素分析结果揭示了不同时期史前先民的食谱特征.仰韶晚期先民(δ13C=-10.2±1.4‰,δ15N=9.4±0.5‰,n=19)以粟黍为主粮,与同时期中原先民相似;石家河文化时期先民(δ13C=-13.6±2.1‰,δ15N=9.5±0.9‰,n=28)呈现稻粟黍混合的食谱特征,水稻与旱地作物的氮同位素特征差异导致先民食谱特征内部出现明显差异;龙山晚期和二里头时期先民δ13C平均值为-9.9±1.2‰(n=21),表明粟黍重新成为当地主粮,食谱特征的内部差异也明显降低.这种现象说明,文化变迁深刻地影响了当地的农作物体系和先民食物结构.粟黍和水稻在先民食谱中的地位变化也反映了黄河流域文化与长江流域文化对该地区的交替影响.

旱地约占全球陆地面积的40%,而水分是旱地植被生长的一大限制要素.尽管土壤水分与饱和水汽压差对植被生长的重要性已经得到了广泛证实,然而目前二者对植被生产力影响的空间异质性及其形成因素仍未得到深入研究,这对研究旱地生态系统对气候变化的响应带来了挑战.为了填补这一认知空白,研究收集了多源气象、根区土壤含水率和总初级生产力产品,基于随机森林算法量化了植被总初级生产力对根区土壤含水率和饱和水汽压差的敏感性,结合土地覆盖数据和分档平均方法分析了敏感性空间异质性的形成机制.结果表明:全球旱地饱和水汽压差与植被生产力总体呈显著上升趋势;根区土壤水分对植被生长的影响以正效应主导,饱和水汽压差对植被生长的影响以负效应主导;相较于森林和灌木,饱和水汽压差对植被生长的负效应及根区土壤含水率对植被生长的正效应在农田、草地和苔原及半干旱区更为强烈;植被生产力对饱和水汽压差和根区土壤水分的敏感性在数量上总体呈显著的线性负相关性.综上,植被种类和气候条件是导致全球旱地植被生产力对土壤水分和饱和水汽压差敏感性空间异质性的重要因素.

物种受威胁状况的及时评估是调整物种濒危状态,继而实施有效保护措施的重要依据.该文以金沙江流域特有植物贯叶马兜铃(Aristolochia delavayi)、旱地木槿(Hibiscus aridicola)、云南百部(Stemona mairei)和白魔芋(Amorphophallus albus)为调查评估对象,通过多年野外调查,依据《IUCN物种红色名录等级和标准:3.1版》和《使用指南:15.1版》对4物种的濒危现状进行了重新分析和评估.结果表明,在现有野生种群资源下贯叶马兜铃被列为易危(VU),旱地木槿和白魔芋被列为濒危(EN),云南百部为近危(NT).与4物种现行濒危等级的比较表明,贯叶马兜铃的濒危等级由濒危降级为易危,旱地木槿由易危上调为濒危,白魔芋由近危上调为濒危,云南百部的濒危状态则维持不变.这为4种特有植物的野生资源现状了解、濒危状态更新以及适时调整有效保护策略提供了科学参考.

科学评估乡镇尺度生态系统服务价值(ESV)是乡村生态系统生产总值(GEP)定量核算以及镇域国土空间规划的重要前提.以四川丘陵区 215 个典型乡镇为研究对象,基于乡村生产—生活—生态用地("三生用地")分类系统和单位面积价值当量因子法,定量评估了乡镇尺度生态系统服务价值的空间分布及供需格局特征,并引入和弦图清晰表达了生态系统服务之间的权衡与协同关系.研究结果表明:(1)研究区乡村ESV空间分布存在明显的空间异质性和聚集特征,总体上南部和西南部丘陵区ESV高于北部和中部,中部地区ESV最低同时,ESV热点主要集中于西部和南部,冷点主要分布于中部和东北.(2)2015 年,研究区 ESV 为 62705 元·hm-2,以调节服务为主(75.69%),其次为食物生产(9.07%)和生境服务(6.45%).以农业生产用地为主导的乡村"三生用地"格局很大程度上导致了四川丘陵区ESV偏低,提升生态用地的数量与质量是改善区域生态系统服务的关键.对 ESV 的贡献率较高的"三生用地"类型为:乔木林地(41.25%)、河流湿地(22.95%)、水田(15.08%)、旱地(12.13).(3)生态系统供给服务与其他三类服务均存在权衡关系,而调节、文化和生境服务之间为协同关系.随着人类对食物与水资源获取能力的增强,可能导致研究区大部分生态系统服务的下降.(4)研究区生态系统服务供需失衡较为明显,供需模式以 L—H(39.98%)和 H—L(35.92%)为主,呈现两极分化的趋势.同时,H—H模式"三生用地"结构合理,经济生态效益协调,是乡镇尺度可持续发展的代表模板.本文研究结果可为四川盆地乡村振兴空间布局优化以及长江上游生态环境保护提供科学依据.

植被吸收光合有效辐射(Absorbed Photosynthetically Active Radiation,APAR)是植被进行光合作用中实际吸收的太阳辐射量,是植被净第一性生产力的重要指标,也是生态系统的功能模型、作物生长模型、净初级生产力模型、气候模型等的重要参数.因此高空间分辨率和精确性的植被吸收光合有效辐射对于高精度的区域生产力及光能利用率的研究具有重要意义.对CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型进行了改进,利用 30 m×30 m的数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)数据直接计算太阳辐射,从而将其作为CASA模型的输入参数.结合多源遥感数据、气象数据,研究 2015-2020 年江汉平原APAR的时空分布及其影响因素.顾及江汉平原的土地利用分布特点,着重分析了江汉平原农田APAR的时空特性,研究结果较好的反映了江汉平原APAR分布.实验结果表明:(1)2015-2020 年APAR年总值在 3.42×1013 MJ—3.73×1013 MJ之间,总体空间分布与植被类型的分布情况相符;(2)农田月均APAR值在 4 月、7 月高于其他月份,表现出"双峰"的特征;(3)在空间分布上,水田APAR表现出明显的纬度地带性,而旱地APAR正好相反,这可能源于种植结构重心转移;(4)通过借助地理探测器,着重考虑与植被生长相关的 12 个因子(包括≧10≧积温、年总日照时数、年均气温、年总降雨量、农田种植结构、年散射辐射、农田施肥、土壤类型、土壤质地(砂土、粉砂土、黏土))进行分析,结果表明这 12 个因素对APAR空间变异性都具有很明显的影响.对CASA的改进方法可以适用于大范围高空间精度的计算.

黄河流域是中国重要的生态屏障,研究其水源涵养服务功能对推动黄河流域生态保护与高质量发展具有重大意义.采用InVEST模型量化黄河流域 1980-2020 年水源涵养服务功能,使用空间自相关分析黄河流域水源涵养服务功能空间分布模式,并运用地理探测器分析黄河流域水源涵养服务功能的驱动因素.结果表明:(1)1980-2020 年黄河流域水源涵养量为174.8639 亿m3-378.4538 亿m3,多年平均水源涵养量265.0475 亿m3,其中草地与林地多年平均水源涵养量分别占黄河全流域水源涵养总量的 52.94%和 24.27%.全流域水源涵养量呈现上下游地区较高,中游地区较低的分布格局.(2)全局莫兰指数为0.875,表明黄河流域水源涵养服务在空间上呈现聚集分布,以低-低聚集与高-高聚集为主.(3)1980-2020 年不同地类平均水源涵养能力排序:灌木林＞有林地＞高覆盖草地＞其他林地＞中覆盖草地＞低覆盖草地＞旱地＞建设用地＞未利用地＞水田＞水域.(4)降水量是影响黄河流域水源涵养量变化的主要驱动因子,降水量与土地利用间交互作用对黄河流域水源涵养服务功能空间分异解释力显著增强.研究结果可为黄河流域生态系统管理与高质量发展提供重要参考.

土壤含水量和氮素水平是调控氨氧化微生物和硝化速率的重要因素.本研究以旱地红壤为对象,设置3个土壤含水量(40％WFPS、60％WFPS、80％WFPS,WFPS为土壤孔隙含水量)×4个氮添加水平(0、25、50和100 mg N·kg-1),进行微宇宙培养试验,研究含水量和氮添加对土壤净硝化速率和氨氧化微生物功能基因丰度的影响.结果表明:土壤净硝化速率随土壤含水量和氮添加量的增加而增加.土壤含水量增加显著提高AOA和AOB amoA基因丰度,但降低完全氨氧化菌clade A amoA基因丰度,表明土壤含水量增加不利于完全氨氧化菌clade A生长.氮添加显著提高AOA和AOB amoA基因丰度,但对完全氨氧化菌clade A amoA基因丰度无显著影响.综上,土壤含水量增加不利于旱地农田红壤完全氨氧化菌生长,但氮添加对其丰度影响不显著.

为明确西北半干旱区覆盖栽培对旱地马铃薯田土壤温度及产量的影响,于2021年在陇中半干旱区设置田间试验,比较了秸秆带状覆盖单行(S30)、秸秆带状覆盖双行(S50)、地膜覆盖(PM)和露地平作(CK)对旱地马铃薯土壤温度及产量的影响.结果表明:与CK相比,S30和S50分别降低了马铃薯各时期的土壤温度0.8～3.2℃和0.2～1.7℃,而PM显著增加了土壤温度1.9～3.5℃,降幅和增幅分别以苗期和块茎膨大期最大;各土层间,S30和S50分别较CK降温1.4～2.8℃和0.2～1.4 ℃,降幅均以10 cm 土层最大,而PM较CK增温2.3～3.3℃,增幅以15 cm 土层最大;此外,秸秆带状覆盖在低温时段能抑制土壤热量的散失,高温时段阻碍地表对热量的吸收,而地膜覆盖增强了地表对热量的吸收,与CK相比,秸秆带状覆盖的温度梯度平均降低了 12.2～13.9 ℃·m-1,降幅S30大于S50,而地膜覆盖的温度梯度提高了 1.9～14.4℃·m-1;覆盖显著较CK增加了马铃薯产量,产量增幅表现为PM(16.1％)＞S50(14.1％)＞S30(8.4％).在陇中半干旱区,秸秆带状覆盖能明显调节优化马铃薯田土壤温度,促进块茎的膨大及产量形成,是适宜于半干旱区马铃薯种植的栽培技术.

2018-2021年连续3年在宁夏南部旱作区开展大田定位试验,设置4种耕作方式(翻耕15 cm、深松30 cm、深松40 cm、深松50 cm)和3种覆盖措施(燕麦秸秆覆盖、塑料地膜覆盖、不覆盖),以翻耕15 cm不覆盖处理为对照,探讨不同降水年型下耕作方式结合覆盖对旱地土壤容重、团聚体含量、生育期土壤蓄水量和马铃薯产量的影响.结果表明:与试验处理前相比,3年耕作结合覆盖均能有效降低0～60cm 土层土壤容重;同一耕作方式下,不同降水年型均以秸秆覆盖最佳;丰水年20、40 cm 土层以深松30 cm覆盖秸秆处理最佳,60 cm 土层以翻耕15 cm覆盖秸秆处理最佳,平水年和枯水年20、40、60 cm 土层均以深松40 cm覆盖秸秆处理最佳.在0～20 cm 土层,＞0.25 mm 土壤团聚体含量3年均以深松40 cm覆盖秸秆处理最高;20～40 cm土层,丰水年以翻耕15 cm覆盖秸秆处理最高,平水年和枯水年以深松40 cm覆盖秸秆处理最高;在40～60 cm 土层,丰水年、平水年、枯水年分别以翻耕15 cm覆盖地膜处理、深松30 cm覆盖地膜处理、深松30 cm覆盖秸秆处理最高,较对照分别显著提高18.8％、27.0％、35.8％.马铃薯关键生育期(现蕾至块茎膨大期)0～100 cm 土层土壤蓄水量,丰水年以深松30 cm覆盖秸秆处理最佳,平水年和枯水年均以深松40 cm覆盖秸秆处理最佳,较对照分别显著提高19.4％、19.5％、23.7％.对于马铃薯产量,丰水年以深松30 cm覆盖秸秆处理最佳,平水年和枯水年均以深松40 cm覆盖秸秆处理最佳,较对照分别显著提高84.6％、81.7％、106.3％.相关性分析表明,土壤物理性质的改善可显著影响马铃薯产量,其中以土壤容重和现蕾期土壤蓄水量作用最显著;对不同降水年型下马铃薯产量与耕作深度间关系进行拟合发现,耕作深度为34.67～36.03 cm时,马铃薯可获得高产.可见,耕作方式结合覆盖可有效改善土壤物理性质,增加马铃薯生育期土壤蓄水量,从而显著提高产量,其中在丰水年采用深松30 cm覆盖秸秆处理,在平水年和枯水年采用深松40 cm覆盖秸秆处理可实现旱作区马铃薯增产.