三江源区高寒草地地上生物量遥感反演模型研究

为了发展适用于三江源区高寒草地（包括高寒草甸和高寒草原）地上生物量（aboveground biomass,AGB）模拟的遥感反演模型,基于2006—2014年逐年7—8月三江源区高寒草地70个采样点地上生物量数据与同期MODIS-NDVI和MODIS-EVI数据,通过回归分析方法建立高寒草地地上生物量遥感反演模型,并利用长时间序列MODIS数据对2005—2014年三江源区高寒草地地上生物量的时空格局进行模拟分析.结果表明:基于EVI建立的乘幂模型对三江源区高寒草地地上生物量的拟合效果最好,其判定系数（R2）最大,达到0.654;均方根误差（RMSE_P）最小,仅为27.86 g/m2.根据三江源区70个采样点的地上生物量数据最终确立的估算模型为y=348.769x0.783（R2=0.655,P < 0.001）.估算模型模拟结果显示,2005—2014年三江源区高寒草地地上生物量空间特征基本一致,总体表现为从东南到西北逐渐减少的变化趋势,这与该区域的降水量、气温、海拔和植被类型等因素有关;2005—2014年三江源区高寒草地地上生物量平均值为169.25 t/a,最高值为2010年的178.36 t/a,最低值为2008年的162.80 t/a,年际变化趋势表现为2005—2008年逐年下降、2008—2014年则在波动中逐年有所上升.研究显示,三江源区高寒草地地上生物量遥感反演模型及其确定的模型参数可对该区域草地地上生物量进行有效评估.      

基于神经网络的三江源区草地地上生物量估算

三江源区位于青藏高原腹地,作为长江、黄河、澜沧江三大河流的发源地,是我国重要的水源涵养和生态功能保护区.为了及时准确地获取该区域草地生物量信息,根据三江源区高寒草甸、高寒草原采样点的地上生物量实测值,结合遥感植被指数、海拔、气象观测数据（光合有效辐射、年均气温、年降水量）构建BP神经网络模型,估算2001—2010年三江源区的草地地上生物量,并对其进行分县统计和年际变化分析.结果表明:① 通过多次反复的训练与测验得到的BP神经网络模型,对高寒草甸、高寒草原的地上生物量模拟值与实测值的R2分别为0.73、0.79,表明BP神经网络模型具有较好的模拟效果.② 2001—2010年三江源区草地地上生物量多年平均值为172.34 g/m2,其中高寒草甸为214.81 g/m2,高寒草原为130.07 g/m2.③ 三江源区草地地上生物量的空间分布具有明显的空间异质性,呈从东南向西北递减的趋势.其中,位于东部的河南县草地地上生物量最高,为413.46 g/m2;而北部的曲麻莱最低,仅为69.04 g/m2.④ 2001—2010年三江源区草地地上生物量呈缓慢波动上升趋势,平均升幅为0.93 g/（m2·a）.研究显示,利用站点地上生物量实测数据构建BP神经网络模型并对地上生物量进行模拟,对于分析区域尺度的草地地上生物量分布格局和变化趋势行之有效.      

三江源区草地生态系统质量及其动态变化

为探讨三江源区2000—2010年草地植被的时空演变特征,定量评价三江源区草地生态系统质量及其动态变化,采用植被覆盖度和NPP 2个生态参数,分析三江源区草地生态系统的时间变化特征和空间分布规律.结果表明:2000—2010年三江源区草地年均植被覆盖度为26.89%,年均NPP（以C计）为34.35 g/m2,11 a间二者均呈增加趋势.三江源区草地质量具有明显的季节性变化特征,呈南高北低、东高西低的空间分布格局.从11 a的平均结果来看,三江源区草地植被覆盖度在8月达到最大值,约为59.19%;而草地NPP在7月达到最大值,为98.53 g/m2.气温是三江源区草地植被覆盖度变化的主要影响因子,而雨热不同期则造成三江源区草地NPP的年际波动变化.植被覆盖变化是气候变化和人类活动共同作用的结果.研究显示,2000—2010年三江源区草地生态系统质量有所改善,特别是生态工程实施后,草地生态系统质量明显好转.三江源区需在促进农牧业产业升级和资源优化配置的基础上,继续采取积极的减压增效措施,真正实现草畜平衡,达到生态保护的目的.      

生态恢复模式对若尔盖高寒沙化草地土壤微生物群落功能多样性的影响

若尔盖高原生态战略地位突出,在维持地区生物多样性、生态系统稳定等方面起到重要作用.研究不同生态恢复模式下土壤微生物群落功能多样性,有助于为在高寒草地以及全国其他类似地区实施退牧还草、退耕还林还草等生态环境重建工作提供科学依据.以若尔盖草地不同恢复模式下的土壤微生物群落为研究对象,采用Biolog微平板法对比研究了生态治...     

基于RUE的不同草地类生态评价研究——以河西走廊为例

选择降水利用效率（RUE）作为评价指标,对河西走廊代表性草地类--温性荒漠、高寒草甸、温性草原进行生态评价研究。通过植被指数提取、降水Co-Kriging插值、图层叠加,得到河西走廊区域2006-2010年的RUE(NDVI)、RUE(PVI)、RUE(TSAVI)数据,并与地上生物量进行相关分析,筛选出适合不同草地类的RUE作为该区域生态评价的指标。结果表明：1）温性荒漠区RUE(PVI)与草地生物量风干重正相关性最高（R²=0.879）,高寒草甸区RUE(NDVI)与草地生物量风干重的正相关性最高（R²=0.876）,温性草原区RUE(TSAVI)与草地生物量风干重的正相关性最高（R²=0.895）。2）温性荒漠区、温性草原区生态均处于退化过程,高寒草甸区处于恢复过程。研究认为选择合适的RUE值可作为不同草地类生态评价指标,并具有理论的可行性和实践的可靠性。     

三江源地区高寒草地土壤功能的水平分异特征及其沿发生层的垂直变化

三江源地区是研究土壤生态系统功能响应气候变化的热点区域.为了研究三江源地区高寒草地土壤剖面功能特征和驱动机制沿发生层的差异,分析了高寒草地土壤剖面不同发生层的土壤功能指标(包括呼吸、氮转化速率和酶活等)以及与环境因子之间的相关关系.结果表明,土壤功能特征在高寒草甸和高寒草原之间不存在显著差异,表层土相比于深层土具有更高的呼吸、氮转化速率和酶活.土壤理化性质中全氮含量是不同发生层土壤功能特征的关键驱动因子,分别解释了土壤功能特征18.3%、21.4%和27.5%的水平分异.气候和植被因子主要在表层土中通过改变土壤理化性质间接影响土壤功能,但是大气氮沉降在深层土中对土壤功能仍存在影响.结果显示,三江源地区高寒草地土壤表现出显著的氮受限特征,为全球气候变化背景下土壤功能多样性的维持和对气候变化的响应提供了新的见解.     

藏北高寒草地生态系统服务价值评估

藏北高寒草地是我国重要的畜牧业生产基地和生态安全屏障.然而,高寒草地退化使生态系统服务功能减弱,生态服务价值降低,不仅严重影响了藏北高原畜牧业生产和牧民生活,而且直接威胁到区域生态安全及东亚水资源安全.因此,本研究在综合考虑草地生态系统的地域差异性、空间异质性和区域经济发展水平差异性的基础上,选择了贡献率较高的12项指标,对藏北那曲不同类型和不同退化程度高寒草地的生态服务价值进行评估.结果表明,藏北那曲地区高寒草地生态系统的年总生态服务价值为1199.07亿元,其中,高寒草原、高寒荒漠、高寒荒漠草原和高寒草甸提供的生态服务价值分别占总生态服务价值的62.9%、1.5%、8.0%和28.1%.从退化程度上看,未退化、轻度退化、中度退化和严重退化草地提供的生态服务价值分别占总生态服务价值的54.9%、29.3%、11.0%和4.8%.     

三江源区高寒草甸退化草地土壤侵蚀模型与模拟研究

探讨三江源区高寒草甸退化草地土壤侵蚀模型的建立方法并利用模型对土壤侵蚀进行模拟。通过构建NetLogo模型,模拟了研究区3年时限土壤侵蚀面积的变化,表现为随时间的延续侵蚀面积增大,模拟结果与实测结果间未达极显著差异（P〉0.01）。以研究区当前土壤侵蚀现状为初始状态,模拟单位草地面积上侵蚀比例达100%时经历的年限,则坡地中度退化、坡地重度退化、滩地中度退化、滩地重度退化样地经历的年限分别为27.10±0.23 a、13.83±0.40 a、32.03±0.29 a、25.70±0.30 a。     

草地退化对三江源区高寒草甸生态系统CO2通量的影响及其原因

为了揭示草地退化对三江源地区高寒草甸生态系统碳通量的影响,利用涡度相关技术,于2006年12月1日~2007年11月30日对三江源地区的退化高寒草甸生态系统的碳通量及生物和环境因子进行观测.结果发现:草地退化对高寒草甸生态系统的碳通量产生了深刻影响,与未退化的高寒草甸生态系统相比,退化高寒草甸生态系统全年总初级生产力(GPP)下降了36.6%,全年生态系统呼吸(Reco)下降了7.9%,全年净生态系统CO2交换(NEE)也由退化前的负值(碳吸收)转变为正值(碳排放),二者相差132.5gC/(m2·a),生态系统由原来的碳汇转变为目前的碳源.这些变化与高寒草甸退化后,生态系统植物地上生物量锐减、植物生长期缩短(NEE<0的天数)、植物多样性下降、土壤含水量降低等因素密切相关.     

2001-2010年三江源区草地净生态系统生产力估算

三江源区位于青藏高原腹地,是我国长江、黄河、澜沧江三大河流的发源地.为了准确估算该地区草地生态系统的净生态系统生产力,收集整理了2001—2010年青藏高原10个通量观测站点的观测数据,构建了三江源区草地生态系统NEP（net ecosystem production,净生态系统生产力）估算模型,并在站点尺度进行了模型参数化和精度验证;结合区域尺度气象和遥感数据,估算了三江源区草地生态系统NEP.结果表明:① 2001—2010年三江源区草地生态系统多年平均NEP空间分布具有明显的空间异质性,大部分地区表现为碳汇,NEP（以C计）平均值为41.8 g/（m2·a）.② 三江源区草地生态系统NEP呈波动增加趋势,从2001年的20.0 g/（m2·a）增至2010年的82.5 g/（m2·a）;除2002年表现为弱碳源外,其余年份均表现为碳汇,并以2010年碳汇能力为最强.③ 2001—2010年三江源区草地生态系统NEP平均年增长率为5.4 g/m2;NEP年际变化率空间分布显示,大部分地区NEP呈增加趋势,仅有东南部和中部部分区域NEP呈下降趋势.研究显示,2001—2010年三江源区草地生态系统表现为碳汇,并且由于气候的暖湿化趋势,碳汇强度总体表现为增强.      

川东北社区生态旅游发展探讨

社区生态旅游是将社区发展融入到生态旅游中,以保证社区的利益和环境保护的双赢。本文探讨川东北社区参与生态旅游的重要意义及社区生态旅游发展存在的问题,提出了在川东北发展社区生态旅游的模式和措施,对社区生态旅游走可持续发展道路具有一定的指导作用,特别是对于落后地区的旅游资源开发或待发展的地区起借鉴作用。     

长江口潮滩沉积物古菌群落结构与多样性

以长江口潮滩为研究对象,采用高通量测序技术,研究了潮滩沉积物古菌群落结构与多样性及其影响因素.结果表明,沉积物中古菌群落OTUs数量为900~1417,Shannon指数为7.02~8.02,均表现出从低盐度向高盐度样点降低的变化特征.各采样点古菌群落特异性OTUs占各采样点总OTUs的24.2%~57.3%,而共有的OTUs仅占1.2%,说明各样点沉积物中古菌群落特异性较高.沉积物中古菌主要隶属于广古菌门（Euryarchaeota）和奇古菌门（Thaumarchaeota）,而深古菌门（Bathyarchaeota）也是古菌群落的重要组成部分,其相对丰度占到17.7%~25.9%.主成分和聚类分析表明芦潮港和东海农场沉积物中古菌群落结构相似,白龙港和浏河口群落组成相近,而浒浦与其他采样点的古菌群落组成差别较大.通过典范对应分析,研究区沉积物中古菌群落结构与沉积物盐度水平有着非常密切的关系.上述研究结果表明长江口潮滩沉积物中古菌群落结构组成和多样性具有高度的空间差异性,且沉积物盐度是群落差异的决定性影响因素.     

中条山十八河铜尾矿库微生物群落组成与环境适应性

为了揭示尾矿区重金属污染与微生物群落组成和多样性的关系,本文选择中条山十八河铜尾矿库的水体、底泥以及矿砂为研究对象,比较分析不同生境中微生物群落组成的差异,及其与环境因子的相关性.结果表明,矿砂中微生物群落的丰富度和多样性最大,而水体中微生物群落的丰富度和多样性最小;在门和目水平上均表现出水体与底泥中微生物群落组成相似,而与矿砂的差异较大;8个优势科中只有鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)细菌的相对丰度与重金属(Cd、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn)含量存在显著的正相关关系,而其余7个优势科:柄杆菌科(Caulobacteraceae)、甲基杆菌科(Methylobacteriaceae)、类诺卡氏菌科(Nocardioidaceae)、微杆菌科(Microbacteriaceae)、微球菌科(Micrococcaceae)、链球菌科(Streptococcaceae)和类芽孢杆菌科(Paenibacillaceae)细菌的相对丰度与重金属含量存在显著的负相关关系,表明多数细菌都会受到重金属的抑制,而鞘脂单胞菌科细菌对重金属有较高的耐受性,因此具有修复重金属污染的潜力.     

冬春季富营养化滆湖中沉水植被重建及净化效果

秋末冬初在富营养化滆湖的围隔中引种沉水植物,分别构建5种植被区、菹草-伊乐藻区、菹草区、伊乐藻区,调查4种区域内植被恢复及对水质的净化效果。结果发现菹草-伊乐藻区不仅能在冬春季节保持对营养盐较高的去除效果,并能在冬季有效缓解苦草等植物死亡（5种植被区）给水质带来的不利影响;菹草-伊乐藻区对比湖面敞开区域内TP,TN,NH3-N,Chl.a的去除率可达62.9%,31.5%,53.9%,46.1%,对CODMn的去除率仅为9.7%;比较各单种区：伊乐藻对TN的去除效果要好于菹草,菹草对TP的去除效果要好于伊乐藻。     

2008年夏季南黄海浮游动物群落特征

为了解南黄海浮游动物的群落特征及其变化,利用2008年8月在南黄海采集的浮游动物样品,分析了该海域浮游动物的种类组成、丰度、生物多样性和优势种类,并对浮游动物的群落进行了划分。本次调查共鉴定浮游动物72种、浮游幼虫27类,浮游动物的平均丰度为1054.9 ind/m3,丰度的平面分布呈现出由沿岸水域向中部水域升高的趋势,生物多样性的分布趋势与之相反。根据浮游动物组成的相似程度,将研究海区浮游动物划分为3个群落:南黄海沿岸群落、南黄海中部群落和长江口沿岸群落,并对各群落进行了种类组成、丰度、生物多样性和优势种类的分析。本研究的群落划分结果与之前的研究基本一致,但近半个世纪以来,南黄海浮游动物群落地理分布的南界向北有所推移。     

两相一体式污泥浓缩消化(TISTD)反应器微生物多样性研究

针对课题组开发的两相一体式污泥浓缩消化反应器(TISTD),采用16S rDNA、PCR-TGGE等分子生物学技术,对反应器在不同阶段稳态下的内、外反应室中微生物的多样性和种群结构进行了研究.结果表明:TISTD反应器内外反应室中微生物群落均呈现高度的多样性分布,优势菌群明显,群落结构差异性很大,且外反应室较内反应室具有更多的微生物种群数量,外室是水解酸化的场所,污泥在外室经过微生物的水解酸化后进入内室,内室是严格厌氧的产甲烷场所;从反应器运行的不同时期来看,反应器中微生物优势种群呈现一定的差异,随着反应器负荷的改变,微生物的群落结构和种群数量也呈现出明显的演替过程,优势种群的功能地位处在动态变化中.微生物种群之间通过协同和竞争作用,形成了特定生态位的群落结构.研究结果解释了TISTD反应器同时浓缩和消化的工作机理,并为其推广、应用及优化调控提供了理论基础.     

Biogeographic distribution patterns of algal community in different urban lakes in China: Insights into the dynamics and co-existence

Urban lake ecosystems are significant for social development, but currently we know little about the geographical distribution of algal community in urban lakes at a large-scale. In this study, we investigated the algal community structure in different areas of urban lakes in China and evaluated the influence of water quality parameters and geographical location on the algal community. The results showed that obvious differences in water quality and algal communities were observed among urban lakes in different geographical areas. Chlorophyta was the dominant phylum, followed by cyanobacteria in all areas. The network analysis indicated that algal community composition in urban lakes of the western and southern area showed more variations than the eastern and northern areas, respectively. Redundancy analysis and structural equation model revealed that nutrients and pH were dominant environmental factors that affected the algal community, and they showed higher influence than that of iron, manganese and COD _Mn concentration. Importantly, algal community and density exhibited longitude and latitude relationship. In general, these results provided an ecological insight into large-scale geographical distributions of algal community in urban lakes, thereby having potential applications for management of the lakes.     

生物多样性在路域植被养护中的应用

公路路域植被进入养护期以后，管护的经费开始减少，而植物演化刚刚开始，如还是按照原来的管护方式，势必造成植物群落的逆向演替，使其有可能再次回到裸露状态。因此，需要从生态学的原理出发，利用生物多样性对现有的群落进行改造，使其形成一个结构合理、稳定、防护效果突出的植物群落。     

哈尔滨丁香公园4种典型人工绿地群落碳密度研究

城市公园绿地在降低城市碳浓度方面备受关注,采用标准木解析法与剖面调查法,研究哈尔滨丁香公园4种典型人工绿地群落（落叶松林群落、白桦林群落、丁香群落与草地群落）的植被、土壤、生态系统的碳密度及分布格局,揭示寒地公园绿地植物群落碳密度差异,并定量评价4种典型人工绿地群落的碳储量与固碳能力.结果表明:①丁香公园4种人工绿地群落生物量差异显著,落叶松林群落植被生物量最大,白桦林群落次之,草地群落最低.针叶类群落生物总量高于阔叶类植物群落,不同层次植被生物量差异受群落结构影响明显.②4种人工绿地群落的植被碳密度分布在（0.50±0.03）~（9.15±0.08）kg/m2之间,呈现出由单一结构向复合结构绿地递增的趋势.③土壤有机碳密度分布在（19.11±6.26）~（28.28±4.55）kg/m2之间,公园绿地群落土壤高碳层均分布在10~20 cm土层,10~50 cm空间随土壤深度的增加,碳密度呈递减分布趋势.有机碳分布差异主要由0~30 cm各土壤层中碳密度决定.④不同类型绿地生态系统碳密度相近,群落层次越复杂,植被碳密度在生态系统中的占比越高,碳密度在（28.78±4.55）~（31.49±3.31）kg/m2之间,土壤碳密度占比（82.77%）高于植被碳密度占比（17.23%）.研究显示,适度增加阔叶林与针叶林群落比例,降低草地面积,可有效提高哈尔滨公园绿地碳汇潜力.      

Temporal and spatial changes of microbial community in an industrial effluent receiving area in Hangzhou Bay

Anthropogenic activities usually contaminate water environments, and have led to the eutrophication of many estuaries and shifts in microbial communities. In this study, the temporal and spatial changes of the microbial community in an industrial effluent receiving area in Hangzhou Bay were investigated by 454 pyrosequencing. The bacterial community showed higher richness and biodiversity than the archaeal community in all sediments. Proteobacteria dominated in the bacterial communities of all the samples; Marine_Group_Ⅰ and Methanomicrobia were the two dominant archaeal classes in the effluent receiving area. PCoA and AMOVA revealed strong seasonal but minor spatial changes in both bacterial and archaeal communities in the sediments. The seasonal changes of the bacterial community were less significant than those of the archaeal community, which mainly consisted of fluctuations in abundance of a large proportion of longstanding species rather than the appearance and disappearance of major archaeal species. Temperature was found to positively correlate with the dominant bacteria, Betaproteobacteria, and negatively correlate with the dominant archaea,Marine_Group_Ⅰ; and might be the primary driving force for the seasonal variation of the microbial community.