认识山地土壤团聚体稳定性的空间分异规律,对山地生态系统功能评估与土壤侵蚀防治具有重要意义.为探究干旱区山地土壤团聚体稳定性空间变化特征及其影响因素,选取贺兰山不同坡向(西北、东南、东北和西南)和海拔梯度(1300-2800 m)的表层(0-10 cm)和表下层(10-20 cm)土壤为研究对象,测定了土壤水稳性大团聚体和微团聚体组成,分析了土壤团聚体稳定性的空间分异特征,揭示了土壤团聚体稳定性与地形,植被和土壤性质之间的关系.结果表明:研究区土壤以＞2 mm和0.25-0.05 mm粒级团聚体为主.综合土壤粘粒分散系数(CDC)和粘粒分散率(CDR)分析,东北坡和西南坡土壤微团聚体稳定性较优于西北坡和东南坡.对于土壤水稳性大团聚体稳定性指数,东北坡团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)最低,分别为1.56 mm和0.44mm,土壤水稳性团聚体稳定性最差.随海拔升高,土壤CDC和CDR减小,团聚度(DOA)增大,表层土壤GMD呈上升的趋势,而表下层土壤MWD和GMD值减小.冗余分析表明土壤理化性质是影响不同海拔和坡向下土壤团聚体稳定性的主要因素,其中土壤容重、毛管孔隙度、粘粒含量和交换性Mg2+是主要影响因子.

准确监测和评估地震扰动下生态环境质量变化,对区域生态环境恢复和保护具有重要意义.本研究针对九寨沟县2017年"8·8"地震,利用高精度遥感影像分析地震对区域植被破坏情况,基于GEE平台测算地震前、后及3年恢复期的遥感生态指数(RSEI),分析地震扰动下四川省九寨沟县生态环境时空变化特征,并采用地理探测器揭示生态质量恢复时空差异的影响因素.结果表明:九寨沟县植被覆盖度由震前的0.71减少到震后的0.69,高覆盖区面积减少310.78 km2,其余区域面积增加.RESI均值由震前0.50下降为震后0.42,3年恢复期后上升到0.45;震前、震后、恢复期的生态环境质量均以良和中等为主,主要分布在中部南部山脉和东部河谷地区.年降雨量、高程、湿度、绿度是九寨沟县生态质量恢复分异的主控因子,各因子间交互增强会影响区域生态环境质量恢复的空间分异.

国家公园是国家生态安全屏障,面对生态系统服务退化与人类福祉提升的供需矛盾日益凸显的现实困境,明晰国家公园生态系统服务与人类福祉的耦合协调关系是国家公园科学管理的基础,也是可持续发展的内在需求.以祁连山国家公园为例,基于土地利用、统计年鉴和农牧户问卷调查数据,利用耦合协调模型,分析了国家公园试点建设过程中生态系统服务与农牧户福祉的耦合协调关系.结果表明:(1)国家公园建设的推进,提升了生态系统服务价值,主要贡献来源于冰川;空间上表现为能值聚集特征,高值区成片分布,低值区主要分布在西北区域.(2)农牧户福祉水平不断提升,主要体现在基本物质需求上,空间上呈现为"中间低东西高"的分异格局.(3)生态系统服务与农牧户福祉的耦合协调性有失衡趋势,主要表现为中度协调区面积下降,磨合区面积增加,超过三分之二的区域处于生态系统服务滞后于福祉发展水平;空间上,体现为严重失调区集中分布,磨合区逐渐成片,中度协调区逐步破碎化.

提高林业碳汇效率是缓解气候变化、实现碳中和的重要路径.客观评价我国林业碳汇效率及其时空演化特征,有助于加快国土空间绿化进程.采用三阶段超效率SBM-DEA模型对中国30个省(市、区)2008-2021年林业碳汇效率进行测度,并运用GML指数、Moran's I指数和空间马尔科夫链等方法对林业碳汇效率的变化规律及时空演化特征进行分析.研究发现:(1)中国林业碳汇效率总体水平不高,不同地区间差异明显;四大林区林业碳汇效率呈现"西南林区＞东北林区＞南方林区＞北方林区"的空间分异格局;剔除外部环境和随机误差的影响后,低效率地区呈现出"追赶"高效率地区的趋势.(2)林业碳汇效率变化呈上升趋势,其中GML指数最高的地区为东北林区、最低的为北方林区;技术进步对林业碳汇效率提升的贡献较大,不同地区对综合效率的依赖程度不同.(3)林业碳汇效率具有空间非均衡性,高效率地区与低效率地区间呈现"包围状"分布,且该特征在时间上保持稳定;2015年后林业碳汇效率存在显著空间正相关性,空间分布存在聚集效应;考虑空间滞后项的空间马尔可夫链结果表明,邻域类型对林业碳汇效率状态转移影响显著,空间分布上具有较强的近邻效应,呈现"高高趋同,低低趋同,高带动低,低抑制高"的空间演化特征.研究对提升生态系统碳汇能力与建设人与自然和谐共生的现代化具有重要现实意义.

人类活动强度(Human Activity Intensity,HAI)是表征人类活动对自然环境作用程度的客观指标,植被作为生态环境变化的综合指示器,对人类活动变化十分敏感,深入探究HAI与NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,归一化植被指数)时空分异及其关联性,对维稳自然环境、合理控制人类活动以及协调人地关系具有重要意义.以黄土高原为研究区域,使用夜间灯光、人口密度及土地利用数据表征人类活动强度,分析2000-2020年HAI与NDVI的时空分及其关联性.结果显示:(1)2000-2020年黄土高原HAI整体变化较缓(年均速为1.39％),空间呈现"七点一圈一带"的分布格局,呼包鄂榆及晋中城市群HAI强度变化较频繁,高强度区向西北方向呈集中分布态势.(2)2000-2013年NDVI增速较快(2.11％/a),2014-2020年增速放缓至0.82％,整体呈现东南高西北低分布,高植被覆盖区域向西北移动且多方向扩张.(3)HAI与NDVI相关性空间分异明显,且在关中、呼包鄂及晋中城市群呈空间聚集分布.人类活动对植被覆盖的作用具有双向性,高强度人类活动致使植被覆盖锐减,退耕还林等工程有效抑制植被退化,生态环境有所改善.研究结果可为精细量化人类活动强度、黄土高原未来国土空间规划及生态环境修复与维稳提供一定理论依据与参考.

[目的]探测不同覆盖处理对菠萝园土壤微生态环境的影响.[方法]以未覆盖为对照(CK),比较研究了聚乙烯地膜(PM)、无纺布(NW)和可降解地膜(BF)覆盖下菠萝营养生长期土壤理化性状、酶活性以及细菌群落结构、代谢物的差异.[结果]与CK相比,NW土壤中有效磷以及BF土壤中全氮含量显著提高;3 种覆盖下土壤的过氧化氢酶和蔗糖酶活性显著降低,但PM土壤的蛋白酶、BF的酸性磷酸酶活性显著提高.与CK相比,PM土壤的放线菌数量减少;NW的细菌数量增多,放线菌减少;BF土壤的真菌和细菌数量增多,放线菌减少.16S测序表明 3 种覆盖的细菌菌群多样性均低于CK,其中BF的菌群丰度相对最高.与CK相比,PM、NW、BF土壤共筛选到 17 种显著差异代谢物,主要包括糖类、有机酸、含氮化合物和醇类代谢物,3 种覆盖处理中BF土壤的糖类代谢物积累最高.CCA分析表明,pH影响土壤菌群结构发生分异,土壤养分、酶活性与细菌群落结构存在正相关.[结论]3 种覆盖处理中NW有利于维持营养生长期菠萝园土壤相对稳定的微生态环境.

在快速城市化背景下,都市圈正面临生态系统服务供需错配的风险.探究多重供需风险的格局、关系及驱动因素,对支撑区域生态风险的高效管理具有重要意义.以武汉都市圈为例,本研究量化2000、2010和2020年各乡镇6种典型生态系统服务的单一/综合供需风险率,采用自组织特征映射网络与最优参数地理探测器分别识别生态系统服务供需风险簇和综合风险的影响因素.结果表明:2000-2020年间,武汉都市圈典型生态系统服务供需风险空间格局差异明显.粮食供应服务、产水服务、碳固存服务和绿地休憩服务的供需风险均上升,而土壤保持服务和水质净化服务的供需风险下降.综合生态系统服务供需风险由0.41增至0.45,呈"核心区增加、边缘区降低"趋势.研究期间,武汉都市圈存在综合极高风险簇(B,)、综合高风险簇(B2)、水质净化高风险簇(B3)与粮食供应-土壤保持风险簇(B4),风险类型主要由B3簇向B2簇、B2簇向B1簇转化,表明供需风险组合类型增加、强度增强.植被覆盖度、夜间灯光指数和人口密度是综合供需风险空间分异的主要影响因子.基于生态系统服务供需簇开展生态风险评估,可为区域多重风险问题的管控提供高效可靠的途径.

水生态修复分区向上衔接水生态系统修复目标,向下引导修复工程的空间布局,是实现水资源要素系统修复的关键.当前,水生态修复分区面临层级体系不一、指标不全面、边界模糊等问题,因此,本研究以喀斯特生态脆弱区广西河池市为例,构建"流域自然单元-主导生态功能-生态胁迫风险"的多维分区体系框架.一级分区选取河流水系和地貌类型作为划分指标,识别子流域单元作为一级分区边界;二级分区采取"自上而下"的划分方法,在承接流域自然地理特征的基础上,明确水生态修复的目标,选取水源涵养、生物多样性和景观文化服务3项指标进行评价,利用K-means聚类方法对空间单元内的主导生态功能进行识别,以子流域单元作为二级分区边界;三级分区是生态修复工程的具体实施单元,选取水土流失、洪涝风险和人类干扰3项指标表征水生态系统面临的外部胁迫风险,进行三级分区划定.共划定11个水生态一级分区、4个二级分区和3个三级分区,综合流域自然地理格局、主导生态功能、生态胁迫风险的空间分异特征的三级分区结果,并结合子流域单元和乡镇行政单元确定分区边界,最终将水生态修复分区综合划分为5类、32个子生态分区,并分区、分类提出相应的生态修复策略.

耕地土壤有机碳(SOC)在稳定生态环境和粮食安全等方面发挥重要作用,探明其空间分异规律及其影响因素对于生态文明建设和区域农业发展具有重要意义.本研究以西藏"一江两河"地区耕地土壤为对象,基于150个采样点,采用冗余分析和结构方程模型,研究了区域耕地SOC的空间分异特征及其影响因素.结果表明:"一江两河"地区耕地SOC表现为西部地区低、东部高,雅江干流河谷低、南北支流源头高,研究区SOC整体较匮乏;土壤粉粒是区域SOC空间分异的主导因子,解释了SOC变异的14.0％;年均蒸发量比年均气温和年均降水更能解释区域SOC的空间分异;区域SOC含量主要表现出垂直地带性和经向地带性,海拔主要通过影响气温和蒸发量,经度主要通过影响降水和土壤pH间接影响区域耕地SOC含量;空间位置通过影响气候、植被和土壤特性间接影响SOC含量.本研究为SOC空间预测和区域农业发展提供了科学依据.

国土空间生态修复是落实生态文明建设战略的重要举措,科学划定生态修复分区是有序推进国土空间生态修复工作的基本前提.本文以洮河流域为例,构建"生态系统抵抗能力-生态系统恢复能力-生态系统适应能力"的生态韧性分析框架,评价洮河流域生态韧性,划定国土空间生态修复分区,并提出相对应的生态修复措施.结果表明:洮河流域生态系统抵抗力和适应力指标空间分异较大,低值区与高值区之间缺乏自然过渡;生态系统恢复力指标空间差异明显,由东北向西南生态系统恢复力等级越高;生态韧性空间上呈现循环分布特征.基于韧性评价结果:洮河流域国土空间生态修复分区划分为五大类型,其中低生态韧性脆弱区分布在流域北部,占流域面积的7.49％;生态适应力提升区主要分布在甘南高原,占流域面积的34.04％;生态恢复力提升区主要集中在流域中部偏北区域,占流域面积的6.39％;生态抵抗力提升区分布零,占流域面积的16.57％;高生态韧性保护区主要分布在流域中部,占流域面积的35.52％.根据分区结果提出以提高林草覆盖率、增加景观类型为主的基于自然的生态修复措施,以期为生态保护修复工作提供参考.