近年来生物"多样性与稳定性"理论是河流生态学关注的热点之一.为探究河流底栖动物多样性与群落稳定性的分布模式及其驱动因子,于2021年8月,基于环境DNA技术对黄河流域济南段山区河流进行生物监测.根据土地利用类型,将该山区河流分为低干扰区、中干扰区和高干扰区,分析不同干扰区环境因子、底栖动物多样性及群落稳定性的分布特征,并识别其影响要素.研究结果表明:①环境因子中电导率(EC)、总氮(TN)和硝态氮(NO3--N)均值呈现出高干扰区＞中干扰区＞低干扰区的趋势.②Margalef丰富度指数(d)、Pielou均匀度指数(J)、群落稳定性指数(ICV)和凝聚力指数(|负凝聚力|/正凝聚力)均在中干扰区最高.③氨氮(NH3-N)和生物群落组成变化分别与d(r=0.67,P＜0.05)和物种丰度S(r=0.52,P＜0.05)具有显著正相关关系.④结构方程模型分析发现,EC、NH3-N和NO3--N是显著影响底栖动物群落稳定性的关键环境因子;S和d是显著影响底栖动物群落稳定性的关键生物因子.其中,EC、NH3-N和d有利于群落趋于稳定;高浓度的NO3--N和较低的S虽然不利于群落稳定,但会促进群落的种间竞争关系.研究揭示了生物与非生物因子对河流底栖动物多样性及其群落稳定性的作用机制,可为今后河流生态系统健康管理提供重要参考.

生态系统服务权衡/协同关系的时空格局变化和关键阈值识别对区域生态保护与修复工程的建设和效益评价具有重要参考意义.已有研究主要关注生态保护和修复工程带来的生态系统服务及其权衡/协同关系的变化,很少将生态恢复的阈值效应考虑其中.采用基于生态系统服务权衡/协同关系构建的生态获益指数,评价了陕西省2000年和2020年净初级生产力、土壤保持和产水服务的协同供给能力;利用地理探测器和约束线方法分析了生态系统服务协同供给能力的主导影响因素和阈值特征.结果表明:与2000年相比,2020年陕西省净初级生产力、土壤保持和产水服务均有所增加,两两生态系统服务之间总体表现为协同关系,但具有明显的时空差异.2020年生态系统服务协同供给能力明显增加,其中陕北中部和陕南西部提升最为明显.降水和归一化植被指数(NDVI)是生态系统服务协同供给能力的主导影响因素,他们对生态系统服务协同供给能力的影响具有非线性效应和阈值特征.当NDVI在0.6-0.7之间或年降水量为1100 mm左右时,生态系统服务协同供给能力达到最高,超过上述阈值后NDVI或降水对生态系统服务协同供给能力的促进作用减弱.研究能够为生态恢复效益评价提供参考方案,为陕西省生态保护和恢复建设提供决策支持.

建立国家公园体制是我国建设生态文明、美丽中国以及实现人与自然和谐共生的现代化的重要抓手.当地社区居民是国家公园建设和管理的重要利益主体,也是参与国家公园自然保护的重要力量,如何培育当地居民积极的自然保护态度对于国家公园的建设和管理具有重要现实意义.以神农架国家公园试点区为例,基于刺激-有机体-反应(S-O-R)模型,引入地方依恋变量,构建了旅游影响感知、地方依恋和自然保护态度之间的结构关系模型,运用多群组嵌套结构方程模型(SEM)揭示了国家公园发展旅游对当地居民自然保护态度的影响机制.研究表明:(1)神农架国家公园试点区居民对旅游影响的感知对其自然保护态度有显著的直接影响;(2)地方依恋在神农架国家公园试点区居民旅游影响感知与其自然保护态度之间发挥着中介作用;(3)在旅游影响感知、地方依恋和自然保护态度之间的结构关系上,参与旅游的居民和未参与旅游的居民之间存在显著的群体差异.主要表现为前者对负面旅游影响的感知对其地方依恋感和自然保护态度均没有显著影响,而后者对负面旅游影响的感知对其地方依恋感和自然保护态度有显著影响.研究的理论贡献主要有两点:一是通过引入地方依恋作为中介变量,揭示了国家公园旅游影响当地居民自然保护态度的作用路径;二是通过参与旅游居民和未参与旅游居民两个群体的比较分析,进一步揭示了国家公园旅游影响当地居民自然保护态度的群体差异.

自然封育是培育森林资源重要且有效的途径,细根作为植物体重要的资源获取型器官,在森林群落发挥生态功能中扮演重要角色.为明晰自然封育对毛竹细根功能性状的影响,采用空间代替时间的研究方法,以武夷山国家公园内正常经营和封育年限为3、5、10、15年和40年的毛竹林作为研究对象,揭示不同封育年限下毛竹细根功能性状的差异以及对土壤理化性质变化的适应规律.结果表明:(1)封育年限对毛竹细根的功能性状具有显著影响.随着封育年限的增长,毛竹细根的比根长、比根面积、全碳、全氮和全磷含量均呈现先上升后下降的变化趋势,组织密度、碳氮比和碳磷比呈现先下降后上升的趋势,同其他封育毛竹林群落相比,封育10和15年的毛竹林群落中细根比根长、比根面积和养分含量得到显著提高.土壤层次和细根径级对细根功能性状同样具有显著影响.(2)毛竹细根功能性状间随封育年限的变化存在显著的相关性.比根长、比根面积、全碳含量、全氮含量和全磷含量彼此之间存在显著的正相关关系,与碳氮比、碳磷比和组织密度存在显著的负相关关系.(3)随着封育演替进程,毛竹林群落中土壤因子的变化驱动着细根功能性状发生改变,土壤容重同细根养分含量呈显著的负相关关系,土壤碳磷含量与细根比根长和比根面积存在显著的正相关关系,土壤养分含量与细根养分含量呈现极显著正相关关系.综上,自然封育促使毛竹细根通过自身表型可塑性合理权衡不同功能性状之间的资源配置,当封育10-15年,毛竹细根将更多养分集中于资源获取型性状的构建,吸收能力和效率显著提高,林分生产力和生态功能较优,在封育10-15年后适当进行科学的人为经营活动有助于毛竹林的可持续健康发展.

藓结皮是荒漠生物土壤结皮的重要类型,在荒漠生态系统碳固定与碳排放过程中具有重要作用.研究长期氮添加对藓结皮光合生理活性和土壤有机碳(SOC)组分的影响,有助于理解藓结皮光合生理活性特征与荒漠生态系统土壤碳固存之间的关系及其调控因子.为此,研究依托古尔班通古特沙漠野外长期(13a)氮添加实验,以齿肋赤藓形成的藓结皮为研究对象,选取0(N0)、1.0(N1)、3.0 g N m-2 a-1(N3)三种氮处理,阐明长期氮添加对藓结皮光合生理活性和SOC组分的影响.结果表明:(1)相比对照,长期氮添加对结皮层颗粒有机碳(POC)与矿物结合态有机碳(MAOC)含量无显著影响,但显著减少了 0-5 cm 土层POC和MAOC含量的积累;(2)N1处理显著提高了叶绿素和非结构性碳水化合物(NSC)含量,而N3处理叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及NSC的含量分别显著降低了 50.94％、42.49％、46.71％和50.85％;(3)可溶性糖的含量在N1处理下显著增加,N3处理则显著抑制了其积累,脯氨酸的含量随氮浓度呈显著下降的趋势,长期氮添加对可溶性蛋白含量无显著影响;(4)相关性分析表明,长期氮添加、光合生理活性与POC和MAOC含量无显著相关性,酸碱度、微生物量碳氮、电导率、硝态氮和铵态氮皆显著影响POC和MAOC的含量积累.研究揭示了长期氮添加对藓结皮的光合生理活性和SOC组分的影响,且光合生理活性的响应无法有效反映SOC组分变化,为理解荒漠生态系统中氮沉降对生物土壤结皮的影响提供数据支持.

厘清农户生态系统服务依赖度(DIES)并分析不同因素对农户DIES的影响机理可为协调自然保护区保护与社区发展之间的关系提供参考和借鉴,对推进乡村振兴,促进自然保护区可持续发展意义重大.以广西防城金花茶国家级自然保护区(简称金花茶保护区)为例,基于323份农户问卷数据,对比距离自然保护区不同位置以及不同生计策略类型的农户DIES差异,使用SmartPLS 3.0构建形成型指标结构方程模型分析自然资源禀赋、农户家庭特征、地理位置以及自然保护区建立等影响因素直接或者通过生计策略这一中介变量间接对农户DIES的影响机理.结果表明:(1)金花茶保护区周边农户DIES平均值为0.326,处于较低水平,农户主要依赖于生态系统供给服务,对调节服务和文化服务依赖较低.(2)距离自然保护区不同位置和生计策略类型显著影响农户DIES,金花茶保护区内、附近、保护区外农户DIES平均值分别为0.404、0.330和0.294,保护区内农户DIES平均值显著高于自然保护区外农户;纯农户、兼业户和非农户DIES平均值分别为0.593、0.366和0.151,三者之间差异显著.(3)对农户DIES影响程度由大到小依次是生计策略类型、家庭特征、自然资源禀赋和自然保护区建立,总效应分别为-0.564、-0.305、0.235和0.135,其中家庭特征对农户DIES仅有间接影响,即通过"家庭特征→生计策略→DIES"这条路径产生,自然资源禀赋对农户DIES既有直接影响又有间接影响,自然保护区建立对农户DIES仅有直接影响,而地理位置对农户DIES的影响不显著.基于此,提出兼业化和非农化生计转变是改善农户生活且降低其DIES的有效途径;调整农户DIES结构,鼓励农户从高度依赖供给服务转变为供给服务、调节服务和文化服务组合依赖;或以不损害生态系统的方式获取供给服务,更有利于自然保护区与社区的协调发展.

植物总初级生产力是定量描述生态系统固碳能力的重要指标,为了分析气候时空滞后效应和空间异质性对植被总初级生产力(GPP)的影响,以当年气象数据组(CC)、10年平均气象数据组(MC)和邻域气象数据组(FM)分别代表气候波动性、时间滞后效应和空间异质性,以及地形数据为自变量,构建随机森林模型,模拟了 2000-2014年的历史时期的GPP值以及2015-2021年在SSP126、SSP245、SSP370和SSP585排放情景下的GPP值,计算模拟解释率,因子贡献率,最终确定最佳气象数据组.结果表明(1)地形因子中坡度对GPP的影响最大,气象因子中降水量对GPP的影响最大,整体而言GPP与地形因子较气象因子相关性强,是地形再分配气象因子的结果;(2)各时期GPP模型之间交叉模拟值与MODIS数据对比发现模型解释率R2均达到0.80以上,表明所建预测GPP的随机森林模型稳定性较强;(3)历史气象数据的GPP模型结果显示CC对当年GPP的解释率更高,表明气候波动性更好地展现当年气象与GPP间的关系;(4)基于历史时期和4种未来气候情景下3个气象数据组建立的模型之间交叉模拟,结果表明MC预测模型的解释率最高,表明该数据组稳定性最强,反过来采用4种未来气候情景下3个气象数据组的模型模拟历史时期的GPP,结果表明MC与其他两个气象数据组之间存在显著性差异(P＜0.05),充分表明植被GPP响应气候具有时滞效应,并其影响程度显著大于气候的空间异质性和波动性,即前9年的气候持续影响植被GPP;(5)统计3个气象数据组在历史时期出现的概率,可知MC出现概率高的区域占比比其他两个数据组的大,在林地、灌木和草本三种景观类型中也出现相同的结论,另外MC对中高海拔和陡坡的预测能力比其他两个数据组的强,表明中高海拔地区在分配太阳辐射等复杂过程存在明显的时滞效应,而平缓地区易受当年和气候空间异质性影响.因本研究以10年为平均值计算单元,最佳时间滞后效应可能会比10年短或更长,需要进一步探讨,结论为气候变化背景下GPP模拟预测提供了最佳气象数据组.

人类活动与生态环境间的复杂反馈关系始终处于动态变化之中,探究农户生计与生态环境的关系对推进乡村振兴战略和生态环境保护具有重要现实意义.以黄土高原典型生态脆弱区佳县为例,在对农户生计脆弱性和生态退化度进行动态评估的基础上,尝试通过耦合协调度模型探究二者之间的关系和作用机理.结论如下:(1)1990-2020年佳县户生计脆弱性和生境退化度呈现持续降低态势,这与农户生计方式转型密切相关;(2)从耦合协调类型上看,衰退失调型和濒临失调型村庄占比均持续降低,基本协调型和高度协调型占比均波动增加.从耦合差异类型上看,生计脆弱突出型和共损型占比均波动降低,生态退化突出型和同步型占比均增加;(3)农户是乡村社会-生态系统的主要行为主体,生态环境为农户提供资源和生存空间,农户作为乡村主要管理主体,其生计活动将对生态环境产生正向或负向影响.不同生计方式对生态系统的影响具有显著差异性,引导农户生计非农多样化发展对生态环境保护具有正向促进作用.

山地旅游区是提供生态系统文化服务(CES)的重要场所,评估其CES供需匹配关系对区域生态景观与游憩空间的规划管理和提升人类福祉至关重要.以贵州省为典型山地旅游区案例地,结合社交媒体文本与MaxEnt模型的综合评估方法量化CES的实现需求与潜在供给,运用ArcGIS对CES供需及匹配关系的空间格局进行制图与评估,并基于地理探测器探究CES供需匹配的影响因素.研究表明:(1)美学、休闲娱乐、文化多样性、康养价值、生物多样性、研学价值、遗产价值和精神宗教是贵州省CES的主要表征类型.(2)CES需求以省内知名旅游景区和中心城区为核心集聚区,并向四周逐渐递减,高需求和中等需求在空间上呈现"分散式、多核心"分布格局,而CES高供给和中等供给则集中在各城市区域、旅游景区和交通线网附近,呈现多核心团簇状分布和沿交通干线呈条带状集聚分布的"多核心、多条带"分布格局.(3)根据CES供需匹配关系可将贵州省划分为文化服务需求区、平衡区和潜力区三类,三类分区的空间分布均具有较强的异质性,文化服务潜力区面积远大于其他分区.(4)CES供需匹配影响因子间交互作用的空间解释力相较于单因子强,其中高程和土地利用的影响最为显著,CES的自然因素解释力整体强于社会因素.研究为厘清贵州省CES供需及匹配的空间分布格局与影响因素,通过对CES供需热点区域进行潜力点识别和价值转化,以实现山地旅游区自然资源的合理配置和生态游憩空间的保护开发与结构优化提供理论借鉴与实践参考.

农田建设质量和农田灾害风险抵御能力关系国家粮食安全战略问题,厘清高标准农田建设对农田减灾的影响及作用机制,对促进高标准农田建设和农业减灾稳产具有重要参考价值.基于中国31个省、市、自治区的面板数据,运用连续型双重差分法分析高标准农田建设对农田减灾的影响及作用机制.结果发现:(1)高标准农田建设能够显著降低农业自然灾害的影响,特别在降低农业受灾率、成灾率、绝收率和脆弱度方面表现尤为突出,经过改变政策干预时点、替换核心解释变量、考虑序列自相关问题、控制变量滞后一期等一系列稳健性检验后,发现这种作用依然存在.(2)相比水灾而言,高标准农田建设对旱灾的缓解作用要更大;由于非粮食主产区农业生产条件相对较差,高标准农田建设对其减灾的促进作用更为明显;财政能力较强的东部地区会有更多的建设配套资金和扶持政策,也就使得高标准农田建设对降低东部地区农业自然灾害影响的作用会更大.(3)机制检验发现,高标准基本农田建设是通过生态调节、综合防治和生产条件改善这三个机制对农业自然灾害产生影响,其中介效应大小分别为24.32％、26.47％和13.65％.