肠道菌群与动物营养代谢、机体健康、免疫等方面紧密相关,同时也可以间接反映物种的环境适应能力.2017年獐(Hydropotes inermis)的足迹在东北地区重新出现,初步探究其种群扩散、恢复的原因,并进一步为有效扩大獐在我国的分布,于2021年冬季通过无损伤取样法在辽宁省东南部四个地区采集獐新鲜粪便样本,采用高通量测序技术对粪便DNA中细菌16Sr RNA的V3-V4高变区进行扩增,对獐肠道菌群的组成及多样性进行分析.结果显示:厚壁菌门(Firmicute)和拟杆菌门(Bacteroidete)是獐肠道中的优势菌门,变形菌门(Proteobacteria,30.40％)和大肠杆菌志贺菌属(Escherichia_Shigella,28.48％)仅在沙尖子(SJZ)地区的相对丰度较大,而在其它三个地区中丰度分别不到2％和0.1％.四个地区獐的肠道微生物在丰富度上没有差异(ACE和Chao1,P＞0.05),而獐肠道菌群多样性比较中,沙尖子地区与其它三个地区存在显著差异(Shannon和Simpson,P＜0.05).NMDS分析和ANOSIM分析结果显示,沙尖子地区獐肠道菌群与其它三地区在组内结构相似,但组间存在着一定差异(R＞0,P＜0).LDA直方图表明四个地区的獐肠道中存在显著差异的细菌菌属有18种,Anaerobutyricum菌属在下露河地区獐的肠道中被显著富集,沙尖子地区中对组间差异影响最大的是近芽孢杆菌属(Peribacillus).通过对东北地区分布的獐肠道菌群的分析,初步了解獐在寒冷地区生存的肠道菌群的适应机制,揭示獐体内的潜在致病菌和通过消化粗纤维来获取能量的方式,为进一步探究东北地区獐肠道微生物生理生态适应提供基础资料.建议通过一定措施保护或恢复辽宁省东南部地区獐的食物来源,提升獐适宜生境内的生物多样性水平,从而在一定程度上有效保护该种群.

黄河流域作为中国人口与产业集聚区,其水资源短缺、生态退化、环境污染等问题严重,研究该区域的人地关系对于推进生态保护和高质量发展国家战略具有重要意义.然而面向国土空间规划、生态环境网格化治理等现实需求,目前黄河流域人地关系还缺乏精细栅格尺度研究.使用人类足迹(HF)和生态系统质量指数(EQI)作为人地系统的代理变量,基于Sen+MK趋势检验识别了 2000-2020年1km×1km栅格尺度下黄河流域人类活动和生态系统质量时空演化特征,运用四象限图解法量化了两者协调与冲突关系,基于多种回归模型解析了黄河流域人类活动对生态系统质量的影响程度和时空异质性.结果表明,2000-2020年黄河流域EQI和HF整体均呈上升趋势,其中显著上升区域前者占比64.2％,后者占比49.2％.黄河流域人地关系整体呈现协调演化态势,人地协调演化区主要分布在黄土高原、太行山西麓和宁夏沿黄等地区;人地冲突区域仅占7.7％,主要分布在城镇化快速推进地区和上游生态脆弱区.在控制了气温、降水、日照、海拔等自然因子后,HF对EQI仍有显著负向影响,整体看HF每增加1％,EQI将下降0.067％.但这种影响存在时空异质性,人类活动对黄河流域中下游EQI的负向影响更加显著,20年间整个流域的HF对EQI的负向影响呈现缓慢增加态势.为栅格尺度的人地关系研究提供了新的方法论,研究结果为黄河流域人与自然和谐共生的政策制定提供决策支持.

随着人类活动逐渐增加,自然生境向人工基质的转换已成为全球野生动物生存的严重威胁,准确识别荒野地的空间范围对生态治理和生物多样性保护具有重要意义.当前,利用较高精度的新型数据,考虑区域尺度上的地理特征构建指标模型,并识别国家尺度荒野地的实践还较少.从人类活动对自然影响的视角出发构建荒野地识别模型,首先考虑微观视角下人类活动对复杂地理环境的响应特征,构建多要素综合的人类非持续性活动强度计算模型;引入新型数据源,构建空间特征提取算法并建立人工环境和光污染影响指标,明确人类长期活动区;刻画可能的荒野地空间范围,并定量评价其荒野程度.对中国陆域荒野地的识别结果表明:(1)基于人类活动视角构建的荒野地识别模型可有效模拟中国陆域范围内的荒野度分布,其大致呈现"西高东低"的空间格局;(2)中国荒野地占中国陆域面积的22.47％,主要分布在大小兴安岭、青藏高原、内蒙古高原、塔里木盆地等地区;(3)结果与基于人类足迹法的荒野地数据对比,重合率超过80％,表现出良好的识别能力,且为部分区域提供了具有参考性的识别结果.

基于MaxEnt模型识别和预测云南干热河谷适生树种,对于改善和恢复其生态治理能力具有重要意义.收集40种具有代表性的潜在适生树种地理分布数据,结合气候、地形和土壤等环境因子,利用MaxEnt模型筛选适生树种.预测当前和2021-2040年四种气候情景下(SSP126、SSP245、SSP370和SSP585)适生树种适生区的分布格局,划分优先种植区域,并明确MaxEnt模型用于树种选择的可行性.结果表明:(1)当前气候情景下,影响干热河谷潜在适生树种分布的主导因子是气候因子,其次是海拔、植物归一化指数、地表太阳辐射量和人类足迹.(2)未来,24种适生树种适生区稳定,发生概率与海拔关系呈单峰分布且高海拔下适生树种丰富度将降低.(3)干热河谷适生树种优先种植区域沿干热河谷呈狭长分布;实际调查发现,元谋县适生树种实际分布区域面积略高于最佳种植区域面积.应用MaxEnt模型筛选干热河谷适生树种选择是可行的,但在应用之前必须通过实地调查来验证树种实际生存情况与预测结果的差异.在干热河谷生态修复造林时,可优先考虑白枪杆、车桑子等24种树种.

自然保护区保护成效评价是区域可持续发展评估的重要内容.长江经济带具有丰富的生物多样性,科学评价其保护区保护成效对完善其管护措施和建设生态文明具有重要意义.基于人类足迹,从保护区的保护级别、地理经济分区与功能分区三个方面,分析长江经济带2000-2018年保护区内的人类扰动变化,并引入倾向得分匹配法来测度保护区对人类扰动的控制程度.结果表明:①长江经济带有35.12％的保护区保护成效良好,50.30％的保护区保护成效尚可,仅有14.58％的保护区成效较差.②长江经济带及其保护区的人类足迹整体上均呈增长趋势,但保护区内部增长幅度不足整个地区的一半,这表明保护区虽然没有改变内部人类足迹整体增加的趋势,但有效减缓了其增速.③保护区和功能分区的保护等级越高,保护成效越好.④长江经济带上游与中游地区保护区的保护成效好于下游地区,特别是"巴山-巫山-武陵山-雪峰山"和云南西部地区的保护区保护成效良好.研究结果可为长江经济带保护区管护措施的完善和生态文明建设提供参考.

随着人类足迹不断延伸,高原湖泊流域人地系统三生空间冲突显著.以滇池流域为例,顾及流域三生空间冲突风险,基于三生空间景观格局和生态环境质量的变化,尝试引入四象限模型,结合热点分析,划分风险-质量综合生态环境分区.结果表明:(1)滇池流域三生空间冲突风险类型以较强为主,冲突曲线指数呈现倒"U"型,较强冲突比重不断下降.三生空间类型转换明显,生活空间共增长了 312.23km2,主要是由于高原湖泊流域的快速城镇化使得生活空间大量挤占了生产和生态空间.(2)滇池流域生态环境质量总体呈现下降趋势,空间上以滇池为中心呈现高-低-高的分布特征.较高质量和高质量区面积减少了 136.66km2;低质量区和较低质量区由 699.65km2 上升到 930.51km2,约占流域总面积的 1/3.(3)基于三生空间冲突风险和生态环境质量两个维度将生态分区分为综合生态环境优质、良好、一般、劣质四类,四类区的空间分布连续性相对较好,尤以劣质区面积连续扩展的态势最为典型.针对不同生态分区提出差异化管理措施,为流域人地协调发展提供实践指导.

探究城市化对绿地空间碳源/汇的空间分布格局的影响,对评估城市生态系统的碳足迹和制定相应的碳收支管理措施具有重要意义.以净生态系统生产力(NEP)做为碳源/汇的反映指标,基于净初级生产力和土壤呼吸估算杭州市主城区绿地碳源/汇的空间分布格局,关注城乡梯度对不同绿地类型碳源/汇水平的作用.基于净初级生产力和土壤呼吸数据综合获得绿地空间NEP,通过土地利用数据和Fragstats软件进行景观格局分析,采用多元线性回归模型和逐步回归模型筛选影响NEP的景观、植被和气象因子,最后利用广义加性模型探讨NEP与各因子之间的关系.此外,分别比较了相同统计过程在不同城乡梯度和不同绿地类型之间的模型差异.结果表明:杭州市绿地空间NEP分布及其影响因子存在显著的城乡梯度与绿地类型差异.2019-2022 年杭州市主城区绿地空间,整体表现为碳源,年均NEP为-0.277 kg C m-2 a-1;其中表现为碳汇的绿地主要分布在杭州市主城区的西部,而碳源绿地主要分布在中部和东部.整体绿地空间的NEP大小与绿地斑块面积、乔木盖度和灌木盖度呈正相关,与灌木物种丰富度和气温呈负相关.NEP随城区、城郊结合部、郊区的城乡梯度逐步增强;城区NEP与乔木盖度呈正相关,与景观多样性和气温呈负相关;城郊结合部NEP与乔木物种丰富度和灌木盖度呈正相关,与绿地斑块密度和气温呈负相关;郊区NEP则与聚集度指数、乔木盖度和灌木盖度呈正相关.公园、农田、自然植被的NEP依次增大并受到不同因素的调控.公园NEP与聚集度指数、乔木盖度和灌木盖度呈正相关,与景观分割指数、灌木物种丰富度和气温呈负相关;农田NEP与聚集度指数和灌木盖度呈正相关,与气温呈负相关;而自然植被NEP则与乔木盖度呈正相关,与景观多样性指数和气温呈负相关.研究进一步揭示了城市化对绿地空间碳源/汇的影响,为城乡碳收支的差异化管理提供了一定的理论和数据支持.

生态补偿对维护生态系统服务功能、促进区域绿色发展具有重大意义.本研究提出基于水资源格局和保险增益的区域横向生态补偿标准模型,用于解决研究区补偿方式单一、补偿效率低下的问题.以京津冀地区为例,分析研究区2000-2019年水足迹和水资源生态承载力情况,同时依据生态保护投入成本和分摊系数明确补偿主客体和水足迹补偿额;引入保险定价模型厘定生态保险费率,确定保险补偿额及生态补偿标准,测算了不同类型的生态系统服务价值.结果表明:2000-2019年,京津冀地区整体处于水生态赤字状态,农业水足迹占比高达94.5％;从补偿主客体来看,京津两地作为补偿主体,平均每年应分别向河北省支付水足迹补偿额4.02亿元和3.96亿元;河北省应获得保险费率为1.4％的生态保险金额2.28亿元,平均每年应获得京津两地支付生态补偿标准8.10亿元;水文调节为区域核心生态系统服务功能,多年平均价值为1879.74亿元.引入生态保险机制,对研究区构建横向生态补偿机制、完善生态系统服务功能以及提升生态系统服务价值具有重要的战略意义.

高原湖泊流域是高原地区人类活动的重要载体,兼具高生态价值和高脆弱性的特点.随着高原湖泊流域城市化和工业化发展加速,湖泊面积萎缩,污染加剧,流域生态环境受损严重,引发了一系列生态环境问题,如水土流失、水污染、湿地退化、生境质量下降等.亟需开展生态修复以平衡经济发展与生态环境保护之间关系,而基于整体保护与系统治理思维诊断并修复生态修复优先区,是科学有序推进国土空间生态保护与修复的重要抓手.基于此,研究以高原湖泊流域典型代表滇池流域为例,利用人类足迹和景观生态风险模型定量评估生态系统所受负向干扰,以最小累积阻力模型和电路理论构建流域生态网络;提取生态网络受负向干扰较高的关键区域为生态修复优先区并提出针对性修复措施.研究表明:(1)滇池流域人类干扰和生态风险整体较高,人类干扰整体呈核心—边缘递减的圈层式分布,中高生态风险占据了绝大部分区域.人类交通网络大幅扩展了人类干扰和生态风险的强度和深度;(2)区域生态网络呈典型湖泊生态网络特点,38条生态廊道呈放射状或环状分布,连通湖区、山区两大生态空间内共23块生态源地,保障区域生态安全;(3)研究共提取生态源地修复优先区73.83km2,生态廊道修复优先区26.97km2,生态夹点修复优先区31处,根据不同生态修复优先区典型问题和空间分布特征,提出了点线面结合协同治理的修复策略.研究可为高原湖泊流域国土空间生态修复优先区识别、生态系统整体修复提升提供一定科学借鉴和参考.

高强度农业开发引起的农业水土资源生态问题日益增多,探究粮食及蔬菜(粮蔬)生产中水土资源空间配置及短缺压力对农业资源的可持续利用具有重要意义.从水足迹视角出发,分析了山东省3种主要粮食作物(冬小麦、玉米及大豆)和两种不同种植模式蔬菜(设施蔬菜和露地蔬菜)的生产水足迹空间特征;同时将资源数量及资源质量的概念纳入研究框架,分析了农业水土资源数量及质量匹配格局差异,并进一步探究了农业水土资源短缺压力及其影响因素.研究结果表明:(1)2019年,山东省粮食和蔬菜的生产总水足迹为811亿m3,其中粮食生产总水足迹占比78.50％,蔬菜生产总水足迹占比21.50％;粮蔬生产水足迹受地势影响明显,鲁西北及鲁西南平原地区的粮蔬生产水足迹占比较大.(2)考虑资源数量的水土资源匹配系数均值为0.622×104 m3/hm2,考虑资源质量的匹配系数均值为0.416×104m3/hm2;水土资源数量及质量匹配系数在空间上呈现出一致性,表明山东省农业生产水土资源空间配置水平高的地区同时面临着较大的农业面源污染压力.(3)整体上,土地资源短缺压力略高于水资源短缺压力;基于生产视角的水土资源短缺压力受生产环境因素制约显著,受经济发展因素的影响具有差异性,社会因素对水土资源短缺压力无显著影响.研究可为农业资源可持续管理提供数据基础,为全面理解粮蔬生产所产生的水土资源短缺提供案例参考.