掌握植物的水分利用特征及植物间的水源关系对实现荒漠草原地区可持续的植被恢复至关重要.本研究以荒漠草原灰钙土生境(胡杨、中间锦鸡儿和短花针茅)和风沙土生境(胡杨、北沙柳和赖草)中的5种优势植物为对象,测定植物木质部水、土壤水、地下水和降雨中稳定同位素(δ2H和δ18O),并结合不同深度的土壤含水量和根系数据,使用MixSIAR模型对植物的水分利用特征进行定量分析.结果表明:生长季内5种植物主要利用土壤水,且在不同生长阶段会利用不同层次的土壤水.灰钙土生境中,胡杨的水源在整个生长季变化最大,生长季初期(5-6月)主要利用60～100 cm 土壤水,生长旺盛期(7-8月)水源下移至100～200 cm 土壤水,而在生长季末期(9月)水源又上移至0～20 cm 土壤水;中间锦鸡儿在生长季初期主要利用60～100 cm 土壤水,但在生长旺盛期和末期上移至0～20 cm 土壤水;短花针茅在生长季初期和末期主要利用20～60 cm 土壤水,而在生长旺盛期上移至0～20cm 土壤水.在风沙土生境中,胡杨在生长季初期主要利用60～100 cm 土壤水,但在生长旺盛期和末期上移至0～20 cm 土壤水;北沙柳在生长季初期和生长旺盛期主要利用60～100 cm 土壤水,但在生长季末期下移至100～200 cm 土壤水;赖草整个生长季都主要利用20～60 cm 土壤水.土壤含水量、降雨的季节变化及植物的根系分布都会影响植物的水分利用特征.在整个生长季中,灰钙土生境中的乔木、灌木和草本3种优势植物间存在水文生态位分离,促进了其对水分的分配和利用;风沙土生境中对应的3种优势植物间存在水文生态位重叠,导致其对水分的激烈竞争(特别是乔木和灌木间).因此,在进行植被恢复时必须同时考虑物种特征和土壤特性,引入具有互补性水分利用特征的物种组合,才能实现荒漠草原地区的物种多样性和植被恢复的可持续性.

目的:探讨燃煤污染型氟中毒病区氟斑牙流行程度与饮用水源化学元素组成的空间分布特征及其关联性。方法:2022年基于贵州省CDC氟斑牙流行程度的调查资料，在典型燃煤污染型氟中毒区域采集274份原有地表饮用水源，测定水中氟、钙、镁、铝、钛、铬、锰、铁、镍、铜、锌、砷、硒、钼、镉、钡、铅17种元素的含量；应用Moran's I指数、Getis-Ord Gi*热点分析饮用水中化学元素的全局空间自相关性以及各元素在局部区域上聚集程度，并与该区域氟斑牙流行程度进行关联分析。 结果:除铜、锌、镉元素全局空间自相关Moran's I指数为负值外，其他元素均为正值；氟、钙、铝、钛、砷、钼、镉、铜元素在东南部低海拔地区呈高值聚集；镁、钡、铅、铬、锰、铁元素主要在中部海拔地势过渡区聚集，锌、硒元素则主要聚集在西南部高海拔地区；水源中锌、硒元素与氟斑牙流行程度呈显著正相关（ P<0.05），而氟、镁、铝、钛、砷、钼、镉、钡、铅元素与之呈显著负相关（ P<0.05）。氟、钙、铝、钛、砷、钼元素在东南部地区及锰、铁、钡元素在中部地区呈高-高聚集，为疾病高发的热点聚集区，而氟、铝、锰、钼、镉、钡元素在西部地区呈低-低聚集，为氟中毒发病率较低冷点聚集区。 结论:地表饮用水源中人群氟暴露风险非常低，但燃煤污染型地方性氟中毒地区饮用水源化学元素含量具有明显的空间地域分布特征，且与氟斑牙的流行程度存在显著的空间聚集效应，可能对氟斑牙的发生与流行程度起协同或拮抗效应。

生态系统水分利用效率(WUE)是表征碳水耦合过程的关键指标,然而,有关气候变化和退耕还林还草工程背景下黄土高原WUE的时空变化特征及其主导因子仍未明晰.研究利用遥感驱动的生态系统过程模型BEPS模拟2001-2020年黄土高原总初级生产力(GPP)和蒸散(ET),并结合基于敏感性试验的多控制因子联立求解方法定量分析气候和植被因子对黄土高原WUE变化(WUE=GPP/ET)的贡献.结果表明:(1)2001-2020年黄土高原GPP和ET分别以12.9 gC m-2 a-1和3.7 mm/a速率显著升高,并使得WUE增长显著(0.021 gC mm-1 m-2 a-1).(2)2001-2020年间黄土高原80.12％的区域叶面积指数(LAI)显著升高(全区增速为0.014 m2 m-2 a-1)而气候因子变化均不显著.(3)植被因子和气候因子对WUE变化分别呈正贡献和负贡献,植被因子作为主要影响因子主导了黄土高原86.74％地区的WUE变化.研究结果有望为干旱区生态水文管理和相关政策制定提供一定科学参考.

濑溪河流域存在严重的水力侵蚀,同时伴随着水土流失分布点多线长面广的特点.而现有模型几乎只考虑了流域尺度上的坡面和河流侵蚀过程,或者是坡面和流域尺度的基本结合,导致对土壤侵蚀全过程的物理模拟产生高度不确定.为此提出不同尺度模型相互耦合的水土流失监测体系,从三级顺序"坡-沟-河"结构,全面反演流域水沙的时空动态迁移过程.基于多模型耦合体系的流域应用表明:①单一模型在濑溪河流域都表现出良好的适用性和准确性.RUSLE模型预测结果与实际侵蚀规律高度吻合,SWAT模型参数率定的纳什效率系数(NSE)和决定性系数(R2)均达到0.6以上,模拟预测结果鲁棒性较好.②不同侵蚀模型的特征反演相互关联程度都达到极显著相关水平.WEPP和SWAT模型间R2为0.96,RUSLE和WEPP模型间R2为0.77,RUSLE和SWAT模型间R2为0.58,分析表明坡面、细沟和河道尺度下的侵蚀物理过程是紧密耦合的.③多模型耦合的水土流失全过程风险评价较单一模型更为全面.通过对土壤侵蚀物理过程的空间耦合,实现流域土壤侵蚀、细沟冲刷和河道沉积等相关侵蚀过程的整体性评价,利于从不同尺度全面反演流域水沙输移的时空动态迁移过程和预测侵蚀风险发生规律.

湿地公园健康状态是开展湿地保护、修复与指导其规划设计的重要依据.近年来城市区域内湿地公园建设迅速但湿地生境整体衰退严重,如珠三角乃至华南地区湿地公园面临高度外部干扰与环境限制,亟需有效手段评估区域内湿地公园健康状态以实现可持续发展.以"稳定性-功能性-可持续性"为框架,构建了包含3准则11因素40指标的湿地公园健康评价指标体系,采用层次分析法计算指标权重,并通过遥感影像处理、实地调研、统计年鉴查阅以及问卷调查等方式获取指标数据,对生态修复后的广州海珠国家湿地公园二期进行综合健康评价与分析,以期指导其保护修复与可持续发展,为城市区域内湿地公园健康评估与优化提供参考.结果表明:(1)稳定性是影响湿地公园健康状态的主要准则,权重排序为稳定性(0.5094)＞功能性(0.3046)＞可持续性(0.1860);(2)海珠湿地二期综合健康指数为3.7735,呈健康状态;(3)影响二期健康状态的主要因素是生态功能与水体特征,其中,权重排序前5的主要指标为水质类别、净化能力、水文调节、水陆面积比、水体富营养化程度;(4)结合评价结果,从水体修复、植物管护、园区管理等方面提出优化建议.

为探究小型河口浮游植物群落的时空变化特点,于丰水期、平水期及枯水期采集甬江口表层水样,分析浮游植物的主要驱动因子.结果表明:共检出浮游植物9门123属358种,丰水期、平水期和枯水期物种数分别为 276、154 和 151 种,丰度分别为(170.45±225.43)x103、(51.92±30.28)×103和(31.65±12.79)×103 cells·L-1.浮游植物群落以硅藻为主,优势种有梅尼小环藻、中肋骨条藻、具槽帕拉藻等.Shannon多样性指数与Pielou均匀度指数在丰水期由口门内向口门外呈下降趋势,在平水期和枯水期空间差异较小.多维尺度分析和相似性分析表明,不同区域(口门内、口门和口门外)与不同水文期的浮游植物群落组成均差异显著.相关性分析表明,在丰水期,浮游植物丰度与温度、溶解无机氮、活性磷酸盐呈显著正相关,与盐度呈显著负相关;在平水期,丰度与温度呈显著负相关;在枯水期,丰度与环境因子无明显相关性.冗余分析表明,温度、盐度、铵氮和活性磷酸盐分别解释了浮游植物群落变化的19.5％、11.9％、9.4％和8.2％.甬江口浮游植物群落以硅藻主导,温度、盐度和营养盐是其主要驱动因子.

林冠穿透雨空间异质性(即不同冠层位置穿透雨量的非均一性)及其在一定时间段内的持续性(即时间稳定性)关系着土壤水分补给数量和效率,通过影响资源有效性作用于植物个体竞争和群落演替.本研究基于关键词检索并分析整理了 Web of Science和中国知网数据库2000-2022年发表的554篇相关主题论文数据,量化并对比了全球不同气候带和植物功能型的穿透雨数量、空间异质性及其时间稳定性特征.结果表明:全球范围内旱区穿透雨比例(72.0％±13.6％)小于湿润(75.1％±9.3％)和半湿润区(79.9％±10.4％),热带(80.9％±14.6％)高于暖温带(74.2％±7.5％)和冷温带(74.1％±14.6％),灌木(68.9％±14.9％)小于乔木(76.7％±9.1％),但阔叶植物(75.2％±11.1％)和针叶植物(75.1％±9.9％)、常绿植物(76.7％±10.0％)和落叶植物(74.7％±11.9％)的林冠穿透雨比例接近,其空间变异系数在上述不同干湿区、温度带和植物功能型之间差异均不显著.穿透雨空间分布格局易保持相对稳定,冠层结构是影响其时间稳定性的主导因子,但缺乏不同时间尺度上典型地理单元(即地理环境条件基本一致的空间单元)之间的对比.建议未来研究通过向上延展至基于全球的空间尺度规律汇总,向下延展至基于过程的时间尺度机制分析,刻画穿透雨空间分布动态变化,并统一观测规范来增进不同研究之间的可参比性,以高效推进林冠穿透雨研究,为保护自然、管理人工、恢复受损生态系统提供生态水文依据.

青藏高原水分循环研究是一个受到广泛关注的热点问题,但流域尺度内水分运移的研究相对薄弱.本文基于氢氧稳定同位素技术(δ2H和δ18O)研究了青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站(海北站)的典型流域内的降水、浅层地下水、中层地下水、沼泽水、泉水、河水、湖水和土壤水的时空变异,利用MixSIAR模型定量分析各水体的水分来源与交换.结果表明:海北站小流域不同水源氢氧稳定同位素特征存在显著差异,湖水和降水同位素值变幅大于其他水体,湖水同位素富集程度高于其他水体;浅层地下水(3 m)是小流域水源涵养发挥的重要调节库,泉水是浅层地下水的地表表现形式;土壤水是小流域重要的水源涵养体,是大气降水-浅层地下水(3 m)-中层地下水(20 m)垂向交换的过渡,土壤水、浅层地下水通过横向径流向河流、沼泽进行水分补充.本研究可为高寒小流域水文模型的优化和水资源利用提供依据.

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.

附生维管植物对维持森林生态系统的生物多样性、碳储量、生态水文和养分通量有重要贡献.评估附生植物的多样性格局可以为其群落构建机制以及全球变化背景下附生植物的保护和资源利用提供依据.本文以哀牢山中山湿性常绿阔叶林1.44 ha塔吊样地中的附生维管植物为研究对象,综合分析了6种优势乔木宿主植株上附生维管植物的物种丰富度(S)、系统发育多样性(PD)、系统发育结构及其与宿主胸径、树高和物种的相关性.结果表明:哀牢山中山湿性常绿阔叶林311株优势乔木上共调查到26科44属62种附生维管植物.附生植物物种丰富度和系统发育多样性与宿主胸径和树高均呈极显著正相关(P＜0.001).标准化的系统发育多样性(SES.PD)与附生植物物种丰富度无显著相关关系,随宿主胸径的增加而显著增加(P＜0.05),随宿主树高的增加而显著减小(P＜0.05).折柄茶(Stewartia pteropetiolata)上附生植物的物种丰富度与PD极显著低于其他宿主物种(P＜0.001),但6种宿主物种上附生植物的SES.PD无显著差异(P＞0.05).变色锥(Castanopsis wattii)和多花含笑(Michelia floribunda)上的附生植物系统发育结构呈发散状态,木果柯(Lithocarpus xylocarpus)和折柄茶上的附生植物系统发育结构呈聚集状态,其余宿主上的附生植物系统发育结构不明显.综上所述,宿主特征包括宿主大小和物种的差异是维持附生维管植物多样性格局的关键,这一结果可为今后从多维度、多角度解析附生维管植物多样性的格局及其维持机制奠定坚实基础.