LANDSCAPE‐SCALE ANALYSIS AND MANAGEMENT OF CUMULATIVE IMPACTS TO RIPARIAN ECOSYSTEMS: PAST,PRESENT, AND FUTURE1

ABSTRACT: Analyses of cumulative impacts to riparian systems is an important yet elusive goal. Previous analyses have focused on comparing the number of hectares impacted to the number of hectares restored, without addressing the loss of riparian function or the effect of the spatial distribution of impacts. This paper presents an analysis of the spatial distribution of development‐related impacts to riparian ecosystems, that were authorized under Section 404 of the Clean Water Act. Impacts on habitat structure, contiguity, and landscape context were evaluated using functional indices scaled to regional reference sites. Impact sites were mapped using GIS and analyzed for spatial associations. Positive spatial autocorrelation (i.e. clustering of impact sites) resulted from the piecemeal approach to impact assessment, which failed to prevent cumulative impacts. Numerous small projects in close proximity have resulted in adverse impacts to entire stream reaches or have fragmented the aquatic resources to a point where overall functional capacity is impaired. Additionally, the ecological functions of unaffected areas have been diminished due to their proximity to degraded areas. A proactive approach to managing cumulative impacts is currently being used in Orange County, California as part of a Corps of Engineers sponsored Special Area Management Plan (SAMP). The SAMP process is evaluating the ecological conditions and physical processes of the study watersheds and attempting to plan future development in a manner that will guard against cumulative impacts.     

河北省自然灾害危险性分析及其在主体功能区划评价中的应用

自然灾害危险性是主体功能区划评判的基础指标之一,用于反映特定区域自然灾害发生的可能性和灾害损失的严重性,是评价区域开发支撑条件的一个重要指标。在分析自然灾害危险性指标评价方法、流程及其在主体功能区划评价中的作用的基础上,依据河北省的自然环境特点及主要自然灾害情况,选取其主要灾害要素为评价对象,利用G IS技术对河北省自然灾害危险性进行了综合分析,并在此基础上综合评价了河北省自然灾害对区域发展的影响。     

大通河流域土壤细菌及氮循环功能菌群沿海拔的空间分布

探究土壤微生物的海拔分布格局及其驱动机制对理解气候变化下陆地生态系统的响应至关重要.土壤微生物群落的海拔分布格局随空间尺度有所差异,为此分别沿大通河流域干流流向（海拔梯度1 000 m）和山体坡面（海拔梯度500 m）设置了两种空间尺度的样带,利用高通量测序技术分析土壤细菌群落结构和多样性沿海拔的分布特征,基于FAPROTAX数据库分析氮循环功能类群的海拔分布,探讨驱动土壤细菌群落沿海拔分布的关键环境因子.结果表明:①土壤理化性质沿海拔分布有显著差异,总氮（TN）和硝态氮（NO₃ ^-）含量与海拔正相关（P < 0.01）,土壤容重（BD）、pH与海拔负相关（P < 0.001）;②细菌群落OTU丰度沿海拔升高显著增大（P < 0.01）,丰富度和多样性指数沿海拔增大,但趋势不显著（P > 0.05）;③细菌群落以酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为优势门,其相对丰度随海拔升高分别增加、减小和微弱减小;④参与氮循环的功能类群共13种,以硝化作用、好氧氨氧化和好氧亚硝酸盐氧化作用为主,随海拔升高响应规律不同,其中硝化作用细菌丰度显著增加（P < 0.01）,好氧氨氧化和硝酸还原细菌丰度微弱增加,而参与含氮化合物异化还原的细菌丰度先增后减;⑤冗余分析表明海拔（ELEV）、pH和氨氮（NH₄ ⁺）是驱动门水平土壤细菌群落的主要因子,Mantel分析表明土壤细菌氮循环优势类群均受海拔驱动（P < 0.01）.⑥流域和坡面尺度上细菌群落α-多样性沿海拔的规律一致,但土壤性质、氮循环功能菌群丰度和主要环境影响因子均不同.因此从不同空间尺度探究土壤微生物的海拔分布格局具有重要意义.     

基于GIS的区域干旱灾害风险区划研究——以武陵山片区为例

根据灾害系统理论,以连片特困区-武陵山片区干旱灾害为例,分别从孕灾环境敏感性、致灾因子的危险性和承载体的脆弱性3个方面,选取地形地貌、土壤类型、植被覆盖类型、水资源、降雨量、人口密度及耕地面积等指标为旱灾风险评估指标因子,利用熵权法确定各因子权重,建立武陵山片区干旱灾害风险评估模型,并进行风险区划,为武陵山片区区域防灾、减灾和区域扶贫措施的制定提供参考依据。研究结果表明:武陵山片区区域整体处于中、高风险区,空间分布呈东南-西北向条带状分布;东南区域处在干旱灾害高风险区,西北区域处在干旱灾害中等风险区,而东北区域处在相对较低的风险区。     

基于数据库的植物功能性状研究现状文献计量学分析

植物功能性状数据库是功能生态学研究的重要工具.了解基于植物功能性状数据库的植物功能性状研究现状,对探讨功能多样性和生物多样性具有重要的指导意义.介绍植物功能性状数据库的类型、影响力的评价方法和使用方法,并整理了17个植物功能性状库(附表).同时,通过Web of Science检索了2008-2018年间基于植物功能性状数据库开展植物功能性状研究的论文,从刊文数量、期刊分布、研究机构、主要作者、研究热点等方面进行分析.结果表明:基于数据库开展植物功能性状研究的文章数量和被引次数呈快速增长的趋势.当前此方向的研究主要以少数学者、机构为核心,大量论文发表在少数期刊上.研究热点主要体现在群落生态学、气候变化和性状进化、恢复和生存策略等方面.未来应加强研究者、研究机构之间的合作,数据共享,建立全球型的数据完善的植物功能性状数据库,同时加强数据标准化处理,解决地下性状和生理性状等难以获取及量化的问题,完善化石记录的植物性状和植物不同生长阶段的植物功能性状数据.(图5表4参60附表1)     

不同施肥措施对水稻土壤微生物镉抗性的影响

镉（Cd）是最常见的土壤重金属污染物之一,对植物和人体具有毒害作用,研究不同施肥条件下的土壤微生物Cd抗性水平,可以为有机肥改良重金属污染提供一定的理论依据.为了探讨施无机肥和有机肥对于微生物Cd抗性水平的影响,在中国江苏常州、江西上高和福建福州水稻种植区采集了施有机肥（猪粪）和无机肥的土壤样品及猪粪样品,利用功能基因芯片（GeoChip 5.0）技术,研究了土壤微生物Cd抗性功能基因的响应及影响Cd抗性功能微生物群落互作的因素.结果表明,施有机肥土壤中有效态Cd含量[（1.08±0.70）mg·kg^-1]显著低于施无机肥土壤[（3.75±1.22）mg·kg^-1]（P<0.05）.土壤及猪粪样品中共检测到639个Cd抗性功能基因,施有机肥土壤中微生物Cd抗性基因丰度高于施无机肥土壤;有效态Cd含量、含水率、pH和铵态氮含量是影响Cd抗性微生物分布的重要环境因素.对Cd抗性微生物分子生态网络分析表明,施无机肥条件下,pH、含水率和有效态Cd含量是影响功能微生物潜在互作关系的主要因素;施有机肥条件下,主要影响因素是全钾和含水率.相比较无机肥,施用有机肥提高了土壤中微生物的Cd抗性水平及耐Cd微生物分子生态网络中的正相互作用.     

Potassium carbonate-based ternary transition temperature mixture (deep eutectic analogues) for CO2 absorption: Characterizations and DFT analysis

•Addition of hindered amine increased thermal stability and viscosity of TTTM. •Addition of hindered amine improved the CO₂ absorption performance of TTTM. •Good the CO₂ absorption of recycled solvents after two regenerations. •Important role of amine group in CO₂ absorption of TTTM confirmed by DFT analysis. Is it possible to improve CO₂ solubility in potassium carbonate (K₂CO₃)-based transition temperature mixtures (TTMs)? To assess this possibility, a ternary transition-temperature mixture (TTTM) was prepared by using a hindered amine, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol (AMPD). Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) was employed to detect the functional groups including hydroxyl, amine, carbonate ion, and aliphatic functional groups in the prepared solvents. From thermogravimetric analysis (TGA), it was found that the addition of AMPD to the binary mixture can increase the thermal stability of TTTM. The viscosity findings showed that TTTM has a higher viscosity than TTM while their difference was decreased by increasing temperature. In addition, Eyring’s absolute rate theory was used to compute the activation parameters (ΔG*, ΔH*, and ΔS*). The CO₂ solubility in liquids was measured at a temperature of 303.15 K and pressures up to 1.8 MPa. The results disclosed that the CO₂ solubility of TTTM was improved by the addition of AMPD. At the pressure of about 1.8 MPa, the CO₂ mole fractions of TTM and TTTM were 0.1697 and 0.2022, respectively. To confirm the experimental data, density functional theory (DFT) was employed. From the DFT analysis, it was found that the TTTM+ CO₂ system has higher interaction energy (|ΔE |) than the TTM+ CO₂ system indicating the higher CO₂ affinity of the former system. This study might help scientists to better understand and to improve CO₂ solubility in these types of solvents by choosing a suitable amine as HBD and finding the best combination of HBA and HBD.     

基于贝叶斯网络的基本农田划定方法

基本农田划定是落实耕地保护、保证粮食安全的关键问题。目前,基本农田划定的相关研究多基于对耕地适宜性条件的评价,而未涉及对耕地历史变化过程的考虑,因而不能保证划定结果适应实际区域的耕地变化趋势,导致基本农田易被占用,补划与调整频繁。论文综合考虑耕地适宜性条件与历史动态变化状况,提出了一种基于贝叶斯网络模型的基本农田划定方法。以湖北省大冶市这一典型资源型城市为实验区进行了实例研究,划定结果表明,该划定方法能在保证基本农田划定数量与质量的同时,提高其农业用途的稳定性,促进基本农田保护与经济建设、生态保护间协调发展,是一种有效的划定模型。     

除草剂硝磺草酮对土壤微生物生态效应研究

采用室内培养试验,研究了硝磺草酮对土壤酶活性和微生物群落功能多样性的影响.结果表明,土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性随硝磺草酮浓度增加呈现先增加后降低的趋势,但比对照处理都有所升高,分别增加了22.6%~41.0%和3.4%~54.2%,且在硝磺草酮浓度为50mg/kg时达到最大.与之相反,尿酶活性则降低了12.0%~18.6%,但差异性不明显(P > 0.05).施用一定浓度的硝磺草酮激活了土壤微生物活性,微生物群落丰富度、均匀性和多样性都呈增长趋势,单孔的平均颜色变化率(AWCD)值和利用速率均随硝磺草酮浓度增加而增大,微生物群落对碳水化合物类、氨基酸类、多聚物类、羧酸类、胺类和酚酸类利用率整体上均有所提高,与对照相比,最大增幅分别达到5.3、1.0、4.4、3.2、0.2和6.8倍,但不同浓度硝磺草酮处理下土壤微生物在利用碳源的类型上是存在一定的差异.     

温带季节性分层水库浮游植物功能类群的时空演替

为探究我国北方温带季节性分层水库浮游植物群落结构的时空演替特性,于2014年7月~2015年6月对山东枣庄市水源水库周村水库进行每月2次的分层采样分析,采用Renolyds和Padisák等提出的功能类群划分方法对水库浮游植物群落进行分类,并结合水库水文、水质,分析优势功能类群时空演替规律及其主要环境影响因子.结果表明:周村水库共检出浮游植物112种,隶属于7门63属,可划分为18个功能群类.周村水库浮游植物功能类群演替具有明显的季节性分布特性:其中夏秋季热分层期主要以鞘丝藻(Lyngbya sp.)、螺旋藻属(Spirulina sp.)等丝状蓝藻为代表的S₁功能类群占优势,而冬季混合期以梅尼小环藻(Cyclotella meneghiniana)、针杆藻(Synedra sp.)等能适应低温、弱光的C+D功能类群为优势群落;浮游植物功能类群分布在垂向上并无较大差异.冗余分析(RDA)显示:热分层、降雨量和水温是影响浮游植物功能类群时空演替的主要环境因子.