[目的]对中国土栖性白蚁地理分布进行准确区划将对我国土栖性白蚁危害的精准防治具有重要指导价值.本研究旨在通过利用数学模型,结合影响土栖性白蚁分布的环境因子,探析中国土栖性白蚁地理分布区划.[方法]遴选影响白蚁分布的温度、降水量、湿度、土壤pH值等环境因子,利用迭代局部搜索算法(iterative local search,ILS)创建中国土栖性白蚁区划模型.[结果]ILS区划模型分区结果与实际的土栖性白蚁分布较为符合,将我国土栖性白蚁密度依次从南至北分为高密度区(D3)、中密度区(D2)和低密度区(D1).D3最北分界线,东起江苏南京,经安徽芜湖、湖北麻城和沙市、贵州凤岗、四川宜宾,西至云南香格里拉.其北界线基本上沿长江中下游.D2最北分界线,东起江苏盐城,经安徽阜阳、河南驻马店、陕西商州、甘肃成县,西至四川廉定.其北界线东部大致沿淮河形成最后端凸起的曲线.D1最北分界线,东起山东东营,经河北邯郸、山西长治、甘肃华亭和合作、青海玉树,西至西藏日喀则,其北界线基本上沿黄河下游北上,形成一条中间凸起的曲线.[结论]我国土栖性白蚁地理分布已跨过黄河,总体密度呈南多北少和东多西少的特点,从南到北大体以长江、淮河、黄河等自然地理分界划分为高、中、低3个密度区.

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.

准确估算陆地生态系统碳储量,科学制定生态环境保护和土地利用政策,对促进区域低碳可持续发展,实现"碳中和"目标具有重要意义.基于大量碳密度样点数据,将其与生态地理分区和土地利用类型图空间叠置,采用克里金插值法得到黄河流域碳密度空间分布数据集.应用InVEST模型对2000年、2010年和2020年黄河流域陆地生态系统碳储量的时空演变测度,提高了碳储量估算结果的准确性.利用Pearson相关性分析和多尺度地理加权回归模型(MGWR)对自然、社会经济和景观格局指数等因素对县级行政单元尺度单位面积碳储量的影响进行分析.主要结论如下:(1)黄河流域碳密度空间分布呈西部大于东部、东部地区自东南向西北递减的格局;(2)2000-2020年黄河流域陆地生态系统碳储量增加0.02％(7.011×109-7.012× 109t),空间分布与碳密度相同,空间集聚特征显著,"高高集聚区"主要分布在黄河上游西南部的青藏高原地区,"低低集聚区"主要分布在黄河上游北部和黄河下游大部分地区;(3)Pearson相关性分析得出与碳储量呈正相关的影响因素为Pr(降水)、NDVI(归一化植被指数)和Slope(坡度);呈负相关的影响因素为TEM(温度)、HAI(人类影响指数)、SHDI(香农多样性指数)、DN(夜间灯光数据像素值)和PPOD(人口密度).(4)MGWR模型得出TEM、Pr、NDVI和SHDI空间异质性强,HAI在2010年后异质性强;Slope空间异质性中等;DN和PPOD为全局尺度变量,空间影响平稳;(5)MGWR模型得出NDVI对黄河流域县级单位面积碳储量作用强度最大.NDVI、Slope对县级单位面积碳储量的影响呈正效应,TEM、HAI、DN和PPOD呈负效应,Pr、SHDI呈正、负双向效应.

[目的]河岸带物种多样性与土壤因子的关系对维持河岸带生态系统的稳定性十分重要,为揭示黄河中下游河岸带物种多样性与土壤因子的关系,进一步为黄河中下游过渡区河岸生态恢复、保护和高质量发展提供一定的参考与理论指导.[方法]采用样方调查法、试验分析法、CCA排序法等方法,以河南黄河中下游过渡区对植物分布和物种多样性与土壤因子的关系进行研究.[结果](1)黄河中下游过渡区河岸有机质、速效钾及有效磷均属于中等变异程度,土壤含水量、全氮变异系数为强变异性,土壤养分空间分布总体呈现中度不均匀的特征.(2)黄河中下游过渡区河岸植物优势度指数(D)与土壤全氮具有显著负相关关系(P＜0.05);土壤pH值、速效钾和有效磷对物种丰富度指数(S)的影响不明显;均匀度指数(E)、香农-威纳指数(H)与6个土壤因子之间均没有达到显著水平.(3)红蓼、头状穗莎草、长芒稗、糠稷、醴肠群落的分布受土壤含水量的影响较大;青蒿、酸枣、毛白杨等的分布主要受全氮的影响较大,在全氮含量较高的区域分布较多;葎草和反枝苋受速效钾影响较大;而狗牙根、苍耳、芦苇、狗尾草、春蓼、绿豆等群落受土壤因子的影响较小.[结论]黄河中下游过渡区河岸带土壤含水量、速效钾及全氮是影响植物分布的主要因子,不同植物对土壤条件的需求存在差异,能够直观反映出植被与土壤环境之间的关系.

本研究以河南黄河中游及下游湿地为研究区,对区内19种优势草本植物的生态位与种间联结性进行分析,以期对黄河中游、下游湿地的生态恢复和科学治理提供依据.结果显示,研究区共调查到116种草本植物,其中19种优势草本植物种间生态位差异较大.黄河中游、下游湿地总体联结性呈显著正联结;黄河中游和下游AC值≥0.4的均为2对,优势种种间联结性较弱,物种独立性较强.研究结果表明,黄河湿地植物群落总体呈现正向演替,但这种演替不稳定,还处于初级阶段.在生态修复过程中可以优先考虑具有较高生态位宽度且适应性强的植物,如芦苇(Phragmites australis(Cav.)Trin.ex Steud.)、香附子(Cyperus rotundus L.)作为先锋植物以加快演替进程.

黄河流域是中国重要的生态屏障,研究其水源涵养服务功能对推动黄河流域生态保护与高质量发展具有重大意义.采用InVEST模型量化黄河流域 1980-2020 年水源涵养服务功能,使用空间自相关分析黄河流域水源涵养服务功能空间分布模式,并运用地理探测器分析黄河流域水源涵养服务功能的驱动因素.结果表明:(1)1980-2020 年黄河流域水源涵养量为174.8639 亿m3-378.4538 亿m3,多年平均水源涵养量265.0475 亿m3,其中草地与林地多年平均水源涵养量分别占黄河全流域水源涵养总量的 52.94%和 24.27%.全流域水源涵养量呈现上下游地区较高,中游地区较低的分布格局.(2)全局莫兰指数为0.875,表明黄河流域水源涵养服务在空间上呈现聚集分布,以低-低聚集与高-高聚集为主.(3)1980-2020 年不同地类平均水源涵养能力排序:灌木林＞有林地＞高覆盖草地＞其他林地＞中覆盖草地＞低覆盖草地＞旱地＞建设用地＞未利用地＞水田＞水域.(4)降水量是影响黄河流域水源涵养量变化的主要驱动因子,降水量与土地利用间交互作用对黄河流域水源涵养服务功能空间分异解释力显著增强.研究结果可为黄河流域生态系统管理与高质量发展提供重要参考.

人-水关系研究是社会-生态系统研究的重要领域.识别黄河下游农户对人-水关系的感知及其影响因素,对黄河下游因人施策开展生态保护与高质量发展政策调控具有重要作用.但已有研究多从区域水资源、水环境、水文化等某一种或几种关系开展居民感知调查及归因,忽视了人-水关系之间结构化的相互影响机制.基于对黄河下游山东省10个县的农户发放的1651份问卷,经过验证性因子分析后,最终引入水资源与生态关系、水文化与旅游关系、居住地生态功能、河口湿地功能、文化旅游功能五个潜变量,建立结构方程模型发现:农户对水资源与生态关系的认识正向影响其对居住地生态功能和河口湿地功能的评估,农户对水文化与旅游关系的认识正向影响其对居住地生态功能、河口湿地功能和文化旅游功能的评估.研究结果通过基于农户感知刻画人-水关系结构,揭示人-水系统功能认知的影响机制,有助于为黄河下游地区生态保护和乡村振兴提供决策参考.

黄土高原植被对于黄河中下游泥沙量减少以及区域生态安全维持发挥着重要作用.气候变化和人类活动是驱动黄土高原植被覆盖度变化的两大因素,然而先前研究多基于统计方法建立植被覆盖度与气候变化的线性关系,忽略了植被覆盖度与气候变化之间复杂的非线性关系,限制了对黄土高原植被变化驱动机制的理解.基于1982-2015年黄土高原植被覆盖度(GIMMS NDVI)数据,以1999年退耕还林工程开始实施为界限,采用随机森林和残差阈值法等手段量化并分析了 1982-2015年植被变化特征及气候变化和人类活动对植被变化的影响.结果表明:(1)1982-2015年黄土高原植被覆盖度整体上呈现增长趋势,1999年之后植被覆盖度增加的面积大于1999年之前,1999年以前显著增长的区域只占总面积的54.68％,1999年以后显著增长的区域面积占比增长至85.11％;(2)在考虑时滞效应的基础上,1982-1998年黄土高原超过80％的区域的逐月温度、降水、日照时数与植被覆盖度存在显著的正相关关系,表明1999年以前植被覆盖度变化主要与气候变化有关.随机森林算法能较好地模拟植被覆盖度与气候因子之间的关系,99.71％的区域拟合的决定系数R2达到0.5以上;(3)2000-2015年,气候因素和人类活动对植被覆盖度的影响具有空间异质性.人类活动对植被覆盖度产生积极影响的面积增加了 55.94％,气候消极影响的面积减少了 42.58％,气候积极影响的面积减少了 12.86％.研究提出的量化气候变化与人类活动对植被覆盖度影响的方法能够更好的区分黄土高原植被覆盖度变化的驱动因素,为黄土高原生态建设以及黄河流域的生态安全和高质量发展提供数据支撑.

河南段黄河位于黄河的中下游区域,河道宽、悬差大、滩区面积大、历史灾害最重.河南沿黄地区高质量发展的主要困境为沿河流域水土流失、黄河滩湿地保护与当地资源开发利用、农业发展之间的矛盾.部分中药对盐碱地、沼泽地有着较强的适应能力,也有部分中药具有防风固沙、防止水土流失的作用,沿黄流域发展中药材经济不仅是对中医药政策的落实,更是有效改善沿黄区域存在问题、推动区域高质量发展的重要举措.建议:(1)规划种植适宜滩区中药材,构建河南黄河滩区特色的中药产业体系;(2)综合利用中药材非药用部位;(3)大力发展湿地中医药养生生态旅游产业;(4)因地制宜确立政策,针对粮食产量低、布局条件差的农业效益低下区域,推进林下药、林药结合、林下草、林牧结合等栽培模式.

黄河流域水资源短缺,开展地表水体面积的动态监测,有助于明晰流域水资源的分布状况与变化趋势,对深入理解气候变化和人类活动对水资源的影响、保障流域生态安全具有重要的科学意义.本研究基于Google Earth Engine(GEE)云平台,利用混合指数算法,分析1986-2021年黄河流域地表水体面积的空间格局与变化特征,并揭示了流域地表水体面积变化的驱动因素.结果表明:基于混合指数的水体提取算法总体识别精度为97.5％;相比现有部分水体数据产品,本算法在一定程度上能保证水域整体的完整性.黄河流域上、中、下游地区的地表水体面积分别占流域地表水体总面积的71.7％、18.4％、9.9％.1986-2021年间,流域地表水体面积总体呈上升趋势,共增加3163.6 km2,上、中、下游地区流域地表水体面积分别增加72.0％、22.4％、5.6％.降水量的增多是流域水体面积增加的主要原因,其贡献率为55％;植被恢复、兴建水利工程等对流域水体面积起增加作用;人类取水活动的加剧对流域水体面积起减少作用.