在季节性积雪地区,冬季气候变暖导致积雪变薄、积雪不连续、融雪提前及雪盖面积缩小等现象.然而相较于氮沉降、增温、降水变化等全球变化因子,目前尚缺乏积雪因子对陆地生态系统过程和功能影响的系统报道.为加深人们对积雪特征变化生态后果的认知,综述了积雪深度和融雪时间变化对植被物候和群落组成、凋落物分解、土壤碳氮过程、温室气体排放和土壤微食物网(土壤动物和微生物)的影响.由于模拟积雪变化手段不同和复杂的气候、土壤背景,生态系统各要素对积雪特征变化的响应规律存在较大的分异和不确定性.例如,在未来气候变暖导致积雪变薄和融雪提前情景下,植被物候提前,生长季延长,导致生产力增加和凋落物数量增加,禾草比例减少导致凋落物质量增加,早春温度高刺激微生物活性,凋落物分解速率高,促进土壤碳氮周转过程.但积雪减少和融雪提前导致的早春低温和夏季干旱也可能引起植被生产力下降,凋落物数量减少质量降低,土壤微生物活性低,分解速率低,从而减缓碳氮周转过程.此外,积雪特征变化对植被特征和土壤碳氮过程影响相关研究目前还存在以下问题:1)积雪深度和融雪时间对生态系统的影响是否存在交互效应仍缺乏关注,且积雪变化对后续生长季是否存在持续效应也不明确;2)积雪因子对植被、土壤碳氮动态过程和土壤生物的影响,各生态要素研究相对较为独立;3)积雪变化引起对土壤地化循环过程影响的微生物驱动机制缺乏组学数据支撑;4)缺乏遥感手段反演各类影响生态系统功能和过程的积雪参数.应加强植被群落-土壤碳氮过程-土壤微食物网生态关联研究、基于基因组学的土壤微生物群落组成和生态功能研究和遥感相关技术研究,以期为发展积雪生态学提供参考.

开花植物与传粉者之间稳定互惠模式的建立是维持互作双方种群适合度的关键.在全球变化的背景下,植物与传粉者对温度、融雪、人类活动等外界扰动的响应差异,易于引起两者关键物候期的不同步发生,由此可能减少传粉互作的重叠时间,改变相互作用的成本和收益,进而对两者的种群动态产生潜在的深远影响(即物候错配效应).近年来国内外对植物花期与传粉者活动物候的错配研究主要集中在两方面:一是物候错配现象发生的原因及机制;二是这种物候错配带来的生态后果,尤其是对互惠双方种群动态的影响.但由于研究方法及数据获取等方面的局限性,物候错配研究仍存在一些薄弱环节,如物候匹配模式对环境变化的响应机制、传粉效率对错配效应的调节影响、物候数据获取的独立性等.本文综述了植物-传粉者物候错配效应的最新研究进展,并对未来的研究展望进行初步探讨,以期为物种多样性、动植物种群动态的合理预测等方面的研究提供有益的参考.

以北方城市雨雪径流削减控制为研究目标,通过构建SWMM雨雪径流模型对北方城市夏季降雨径流量和春季融雪径流量进行模拟.同时根据研究区气候特点和实际情况制定了符合研究区低影响开发(LID)绿色生态措施方案,通过加入简单式绿化屋顶、雨雪收集双用装置和下凹式绿地3种控制措施,模拟了组合绿色生态措施对研究区夏季降雨和春季融雪径流的削减以及对排水管网压力的缓解效果.结果表明:2016年5月24日、6月10日和7月18日3场实测降雨模拟的最大径流量分别为2.7、6.2和7.4 m3·s-1,1、2、5、10年4种不同重现期降雨条件下的峰值流量分别为2.39、3.91、6.24和7.85 m3·s-1;在融雪期,峰值流量出现在3月初.LID措施在雨季对削减峰值流量、延迟峰值时间和缓解排水压力具有很好的控制效果,削减率最高可达70％左右,而且通过加入雪收集装置,对春季融雪径流也有一定的控制效果.

传统的土壤水分模拟研究难以从土壤水分变化的时空双向出发表达其连续演变的过程,存在时空尺度效应问题.借助SWAT模型模拟的长时间序列优势,结合高分辨率卫星影像和遥感技术,力图在时空尺度效应问题上取得突破.并利用长时间序列的模拟结果分析流域土壤水分的空间格局和不同维度时空异质性.结果 表明:(1) 2008-2014年间艾比湖流域土壤水分主要受气温、降水及人类活动影响,呈波动变化,总体偏低且具有逐年减小趋势.(2)受降水、地形及土地覆被影响,土壤水分分布呈现出由山区向两侧平原减少的特点,且林地＞农用地＞草地＞稀疏植被.(3)近10年间土壤水分低值区由原来的北部山区及平原向东部、东南部平原区及南部山区迁移,东部减少最为明显.(4)流域四季土壤水分变化差异显著.其中,春季主要受融雪影响;夏季、秋季主要受降雨量和气温影响;冬季主要受固态降雪和气温影响;且不同年份、相同季节、相同子流域土壤水分变化趋势表现一致.

为了解三江平原小叶章湿地碳排放对雪被变化的响应,利用黑龙江省科学院自然与生态研究所三江平原湿地生态定位研究站内试验平台,采用静态箱-气相色谱法,分别对剔除雪被处理(0 cm)和添加雪被处理(50 cm)以及对照(20 cm)小叶章湿地进行了温室气体排放通量观测,并同步观测相关环境因子.结果 表明:不同处理土壤温度、含水量及碳排放量均在覆雪期较低,并随时间呈逐渐升高趋势.随着时间推移和雪被厚度增加,土壤温度不断上升,处理间差异逐渐缩小;剔除雪被处理的土壤含水量始终低于对照和添加雪被处理;在融雪期和后融雪期,对照和添加雪被处理比剔除雪被处理更能促进土壤CO2排放;各时期土壤累积CH4排放量在不同处理间无显著性差异.土壤温度与累积CO2和CH4排放量均呈显著相关关系,随土壤温度的升高,土壤累积CO2排放量持续增加,土壤累积CH4排放量呈先减少后迅速增加趋势;土壤含水量与累积CO2和CH4排放量也呈显著相关关系,随土壤含水量的增加,土壤累积CO2排放量逐渐增多,达到一定值后趋于平缓,土壤累积CH4排放量则持续显著增加.

过度放牧导致的养分"入不敷出"是我国天然草地大面积退化的主要原因之一,而草地退化又显著影响了草原生态系统的固碳功能.能否通过补充土壤养分来恢复退化草地的固碳功能,迄今相关研究较少.净生态系统碳交换(NEE)、生态系统呼吸(ER)和生态系统总初级生产力(GEP)是表征生态系统碳循环的重要指标.氮(N)和磷(P)是中国典型草原的主要限制性养分元素,而草地退化进一步加剧了养分的限制.在退化草地上添加氮磷对碳循环的上述过程(NEE、ER和GEP)有何影响,以及两种养分之间是否存在互作,目前尚不清楚.为此,该研究以内蒙古典型草原的退化草地为研究对象,选择早春融雪期(4月)和夏季生长期(7月)两个时间节点,设置不施肥(CK)、N添加(10.5 g·m-2·a-1,NH4NO3)、P添加(7 g·m-2·a-1,KH2PO4)和N、P共同添加((10.5 g N+7 g P)·m-2·a-1)4个养分处理,探究早春和夏季氮磷添加对内蒙古典型草原退化群落碳交换的影响及其互作机制.结果表明:1)在早春和夏季两个时期,单独添加N或P对生态系统碳交换过程的影响均未达到显著水平,而氮磷共同添加可显著提高NEE和GEP.2)早春(4月份)氮磷共同添加对NEE、ER和GEP的互作机制表现为正协同效应,而夏季(7月份)氮磷共同添加对NEE、ER和GEP的互作机制表现为加性效应.为了恢复退化的典型草原的固碳功能,氮磷共同添加比单一元素添加效果好,且早春添加优于夏季添加.该研究对指导退化草地的恢复具有参考价值.

海拉尔河是内蒙古自治区重要河流,对维持地区生态平衡具有极其重要的作用.选取海拉尔河下游河段作为研究对象(以下称海拉尔河),以遥感、气候、水文数据为基础,基于淹没频率模型分析探讨河漫滩湿地淹没情况对气候变化的响应.研究表明:海拉尔河气候近三十年呈现干冷变化趋势,多年平均降雨量356.45mm,年均减少11.64mm,多年平均温度-0.2℃,年均减少0.01℃;年径流呈减少趋势,年均减少2.05×108m3;温度下降导致冻土的增加,融雪补给径流减少,从温度层面上对径流产生影响,降雨直接补给径流,降雨减少,径流减少;各淹没频率下的淹没区域,受影响程度不同,大于80％极高淹没频率区受径流影响最小,0—20％极低频率区域受径流变化影响最大;气候-径流-淹没状态存在耦合关系,由于温度下降,研究区冰封时间增长,抑制春季径流的产生,降雨减少,夏秋季的径流延迟,影响河漫滩湿地水份供应,进而减少河水出槽次数,影响河漫滩湿地淹没状态.研究成果可为海拉尔河生态环境保护以及水资源开发利用提供理论支持.