影响浑太河流域鱼类群落结构的不同尺度环境因子分析

于2012年5月对浑太河流域65个采样点的鱼类进行调查采样.共采集到鱼类40种,分属9目14个科33属.其中鳅科鱼类占13.21%,鲤科占65.83%,构成了浑太河鱼类群落的主要部分.不同河流鱼类群落也有所不同,浑太河流域鱼类可分为2种分布类型,即上游林地为主的区域及支流源头区和中下游平原区.太子河葠窝水库上游和浑河大伙房水库上游区域的优势种类为北方条鳅(Nemachilus nudus)、北方花鳅(Cobitis granoei)和洛氏鱥(Phoxinus lagowskii),浑河和太子河平原区的优势种类为鲫(Carassius ayratus)和餐条(Hemiculter leucisculus).采用典范对应分析(CCA)方法定量分析流域、河段和微生境尺度环境因子对鱼类空间分布的影响.结果表明,浑太河流域鱼类空间分布主要受到流域和河段这2种尺度上环境因子的影响.在流域尺度上,林地、城镇建设用地、海拔对鱼类空间分布表现出显著影响,在河段尺度上,溶解氧、总氮、pH和栖息地质量对鱼类空间分布表现出显著影响.而微生境尺度上的底质类型则未对鱼类空间分布产生显著影响.流域尺度环境因子对鱼类群落结构变异的解释率为7.66%,河段尺度环境因子对鱼类群落结构变异的解释率为10.57%.河段尺度环境因子对鱼类群落结构的影响更为显著.     

滦河流域鱼类群落结构空间异质性与影响因子分析

掌握鱼类群落结构与环境因子的关系是河流鱼类多样性保护与恢复的基础.基于2016年10月对滦河流域58个采样点的调查数据,通过聚类分析法及NMS（非度量多维标度法,non-matric multidimentionalscaling）分析了滦河鱼类群落空间格局特征,并采用典范对应分析（CCA,canonical correspondence analysis）探讨了影响鱼类群落结构的环境因子.调查期间共采集鱼类15科41属49种,鲤科鱼类最多,为23种.研究表明:①聚类分析发现鱼类空间分布可分为3组,第1组集中在滦河干流中下游及支流汇入干流附近河段,第2组集中在冀东部独流入海的河流,第3组集中在滦河干支流的中上游河段.②NMS结果也证明3组在空间分布上差异明显,第2组与第3组之间没有重叠.③物种数、Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数和Simpson多样性指数在第1组与第3组之间存在显著差异,而Simpson多样性在第2组与第3组之间也存在显著差异.④单因素方差分析（one-way ANOVA）显示,第1组与第2组、第3组相比,水温与两组之间都有显著性差异,第2组与第1组、第3组之间在电导率、TDS（总溶解固体）、栖境复杂性、速度-深度结合、堤岸稳定性和河水水量状况有显著性差异.⑤典范对应分析发现,影响滦河流域的环境因子包括TDS、浊度、pH与水温等4个水体理化参数以及底质与堤岸稳定性2个栖息地质量参数.研究显示,基于对滦河流域鱼类空间异质性和相关环境影响因子的理解,可为该流域鱼类多样性保护及管理对策制订提供方向.      

太子河流域大型底栖动物栖境适宜性

应用加权平均法和无度量多维标定(NMS)法,检测到影响太子河流域大型底栖动物空间分布最重要的栖境因子依次为底质、流速和水深. 对太子河流域大型底栖动物主要优势类群的栖境适宜度进行研究,结果表明:不同物种对生境表现出明显的趋异性,多数物种喜栖息在粗糙卵石底质的生境; 大型底栖动物的流速偏好性与其摄食方式、生活型和形体结构相关,对水深的偏好性差异较小. 对该流域主要优势种热水四节蜉(Baetis thermicus)的栖境适宜性研究表明,热水四节蜉偏好小卵石底质,最适流速为0.4 m/s,最适水深为0.2 m. 栖境适宜度指数的预测模型显示,热水四节蜉个体数在多数采样点的实测值小于预测值,表明除栖境指标外,其他的环境要素亦对该种的分布有重要影响.      

不同尺度下人类活动对浑太河流域鱼类和大型底栖动物群落特征的影响

为了确定鱼类和大型底栖动物群落结构对多重人类活动压力响应是否一致,以浑太河流域为例,采用典范对应分析和冗余分析方法,以自然环境因子(包括海拔、坡度、流域面积、经纬度)为协变量,比较流域(各土地利用类型面积所占比例)、河岸带(各土地利用面积所占比例)和河段尺度(水质、水力形态、水文、栖息地质量、底质类型等)下人类活动因子对鱼类和大型底栖动物群落特征的影响. 结果表明:在流域尺度上,林地和农村聚落用地面积所占比例解释了8.09%的鱼类群落特征空间变异,林地、旱地、城镇建设用地和农村聚落用地面积所占比例解释了18.28%的大型底栖动物群落特征空间变异;在河岸带尺度上,城镇建设用地面积所占比例解释了4.26%的鱼类群落特征空间变异,没有环境因子对大型底栖动物群落特征产生显著影响;在河段尺度上,电导率、ρ(TDS)、ρ(NH₄+-N)、ρ(COD_Mn)、河宽、QHEI(a qualitative habitat evaluation index,栖息地评估指数)、ρ(DO)、ρ(TN)、硬度和pH解释了36.60%的鱼类群落特征空间变异,电导率、ρ(TDS)、ρ(NH₄+-N)、ρ(COD_Mn)解释了14.65%的大型底栖动物群落特征空间变异.河段尺度人类活动因子对鱼类群落特征的直接影响最为显著,其次为流域尺度,河岸带尺度的影响最小;流域尺度和河段尺度人类活动因子对大型底栖动物群落特征影响大致相同. 河段尺度的水力形态和水质状况主要受流域尺度土地利用变化的影响,其次是河岸带尺度. 土地利用变化对水力形态的影响较水质更大.      

太子河流域不同水生态区鱼类群落分布与环境因子的关联性

为了研究影响鱼类群落分布的环境因子在不同水生态区间的差异性,基于太子河流域3个水生态区,于2010年8月调查了全流域53个采样点的鱼类群落分布及水体理化环境因子,利用F-IBI(鱼类完整性指数)对河流健康进行评价,并对影响太子河流域不同水生态区鱼类群落分布和河流健康的环境因子进行筛选分析. 结果表明:水生态Ⅰ区(上游山地区)整体表现为健康,Ⅱ区(中游丘陵区)以处于健康状况的采样点居多(45%),Ⅲ区(下游平原区)健康状况不佳,处于一般、差、极差等级的采样点占到90%. 通过比较不同水生态区良好(F-IBI≥50.03)和不健康(F-IBI≤37.06)状况对应采样点的环境因子发现,水生态Ⅰ区内ρ(TN)差异显著(P<0.05),Ⅱ区内表现为林地面积所占比例差异显著(P<0.05),Ⅲ区内海拔、ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)的差异显著(P<0.05). 典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)结果显示,影响鱼类群落分布的环境因子在水生态Ⅰ区为平均流速(F=2.75, P=0.005),在Ⅱ区为林地面积所占比例(F=2.65, P=0.003),在Ⅲ区则为ρ(COD_Cr)(F=3.83, P=0.001)、平均流速(F=3.42, P<0.001)、ρ(TP)(F=3.46, P=0.001)和pH(F=2.90, P=0.002). 研究显示,在制订流域鱼类保护方案时,应当充分考虑不同水生态区特定环境因素的影响.      

基于鱼类保护目标的太子河环境流量研究

环境流量是流域水资源合理配置的基础.因此,本文借鉴FLOWS法,以太子河重要鱼类为保护目标,构建了流量组分与鱼类生态需求关系模型.同时,结合栖息地指标与流量关系曲线,计算了包含基流、脉冲流、平滩流和漫滩流4种组分在内的太子河环境流量.结果表明：太子河本溪、辽阳、唐马寨河段鱼类保护年基流量分别为2.93×108、3.12×108、2.88×108m3;现状径流总体可以满足年基流量的要求,但水文过程需要通过水库调度以匹配鱼类生态过程.推荐的各河段脉冲流、平滩流和漫滩流的量级、频率、历时、出现时间等水文参数,可以体现环境流量组分与自然径流过程的一致性要求.该研究可为太子河流域水库生态调度提供理论依据.     

太子河流域大型底栖动物群落结构空间分布特征

根据2009年5月太子河流域大型底栖动物野外调查结果,分别采用聚类分析(CA)、偏典范对应分析(pCCA)和指示种分析等方法,探讨了大型底栖动物在太子河流域的空间分布特征,确定了影响该流域大型底栖动物空间分布的主要环境要素,分析了不同生态区中大型底栖动物的群落差异. 结果显示,太子河流域大型底栖动物群落的空间分布差异明显,可将其划为3个空间分布区,即上游山地生态区、中游丘陵生态区和下游平原生态区;土地利用、水污染、河道物理特征和基本水质指标是影响该流域大型底栖动物群落分布的主要环境要素,总体解释率约为36.6%. 表明太子河流域大型底栖动物受到多种人为活动的干扰.      

太子河流域水生态功能Ⅱ级区的划分

流域水生态功能Ⅱ级区是实施流域层面水生生物多样性保护的重要依据. 以太子河流域为研究对象,开展分区指标筛选技术方法研究,通过指标的空间变异性、主导性及其与水生态因子相关性分析,从年均气温、年降水量、年蒸发量、高程、坡度、坡向和NDVI(归一化植被指数)等备选分区指标中筛选出适宜分区指标,在此基础上采用ISODATA(迭代自组织数据分析方法)非监督分类方法划分了太子河水生态功能Ⅱ级区. 结果表明,高程和NDVI具有良好的空间敏感性、主导性以及与水生态因子的相关性,可以反映地貌和植被对太子河水生态系统的影响,是太子河流域水生态功能Ⅱ级区划分的适宜指标. 采用上述指标可将太子河流域划分为3个水生态功能Ⅱ级区:①上游山地森林河流水生态亚区,平均海拔511m,区内以浅水性鱼类和激流性大型底栖动物为主;②中游丘陵森林河流水生态亚区,平均海拔282m,区内以溪流性鱼类和缓流性大型底栖动物为主;③下游平原农业河流水生态亚区,平均海拔65m,区内多受人类活动干扰,以耐污性大型底栖动物为主,少见鱼类.      

北洛河流域水质空间异质性及其对土地利用结构的响应

根据2011年10月和2012年10月的北洛河流域水体采样数据,利用GIS技术和地统计学方法,分析了北洛河流域水质指标TP、TN、NO-3-N、NH+4-N和高锰酸盐指数(CODMn)的空间变异特征,并探讨了子流域尺度上不同土地利用结构对河流水质的影响.结果表明,北洛河流域水质指标TN和NO-3-N受结构性因素影响显著,表现出较强的空间变异性,而TP、NH+4-N和CODMn受到结构性因素和随机性因素共同作用,表现出较弱的空间变异特征.TN与农业用地面积百分比呈显著正相关关系,与林地面积百分比呈显著负相关关系,NO-3-N与农业用地面积百分比存在显著正相关关系.可以初步推测,控制TN空间异质性分布的结构性因素是农业用地和林地,而控制NO-3-N空间分布的结构性因素为农业用地.     

太子河鱼类群落结构空间分布特征

以辽河流域太子河为例,开展鱼类生态调查,分析鱼类群落的空间分布特征,在此基础上进行鱼类地理分布区域划分. 结果表明,太子河鱼类分属2纲9目12科36属44种,符合辽河亚区鱼类的分布特征,其种类繁多,且以纺锤形体型的鲤科鱼类居多. 通过CCA(典范对应分析)发现,水深、水体电导率以及ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)和ρ(TN)与鱼类的种类及数量的相关性最大. 根据对各采样点鱼类的渔获量、Shannon-Wiener指数的聚类分析,并且结合各采样点的水温、水深、饵料生物组成、岸边植被、底质、流速、土壤等生态环境因素,以及鱼类分布和种群的结构特征,将太子河流域划分为2个生态区,其中A区包括太子河中、上游的流域,涵盖了51个采样点;B区包括19个采样点,主要是太子河下游的绝大部分流域.      

不同比例尺下耕地质量分等结果的差异及影响因素研究

近年来,耕地质量保护问题已逐渐成为我国最突出的问题之一,而耕地质量管理工作需在不同层次上进行,同时也要求有不同比例尺的耕地质量分等成果,但不同比例尺下的耕地质量分等结果在等别面积、空间分布、等别组合以及精度上均存在差异。因此,分析不同比例尺耕地质量分等结果的尺度差异,研究其影响因素,对于提高土地质量管理水平具有重要意义。论文采用计量经济学模型和二元Logistic回归模型,以江苏省东海县为例,对1∶5 000(大比例尺)、1∶100 000(中比例尺)和1∶500 000(小比例尺)3种比例尺下耕地分等结果的差异及其影响因素进行了研究。结果表明:1)不同比例尺下耕地质量分等结果在面积数量、空间分布以及表达精度上均存在一定差异,且比例尺越大,结果越精确;2)导致不同比例尺间耕地质量分等结果差异的影响因素,主要有高程、植被覆盖度、耕地连通度、耕地面积占比、耕地图斑数、坡度、路网密度以及耕地集聚度等,不同比例尺之间的耕地等别差异影响因素是不一致的,且各因素对结果差异的影响力大小也有一定的差别。综合以上结论,可以得出:由于耕地质量分等结果比例尺差异明显,并受多因素影响,所以不同比例尺下耕地分等数据转换与组织十分重要。     

福建省龙海市土地利用空间分布影响因子的尺度效应分析

土地利用在不同的规模尺度上具有不同的特征,某个研究尺度上的影响因子可能在其它尺度上并不发生作用。论文运用统计方法与GIS技术从自然环境、社会经济以及基础设施条件各方面分析福建省龙海市土地利用空间分布影响因素及其尺度效应。综合考虑9种主要的土地利用方式和23个候选影响因子,其中土地利用数据来自2000年11∶0000土地利用详查数据,地形数据来自15∶0000DEM,而社会经济统计数据如人口分布来自以乡镇为统计单元的统计年鉴,因此必须根据其空间分布与影响因子的关系进行空间化处理。采用的基本研究单元为100m×100m,在此基础上生成200m×200m,300m×300m～2000m×2000m多个空间尺度序列数据图层。通过分别构建不同聚合规模上的土地利用空间分布驱动模型,探讨了福建省龙海市土地利用空间分布影响因子的尺度规模效应。研究表明,不仅模型的解释能力会随聚合规模发生变化,影响因子本身及其影响系数也随研究尺度发生不同程度的变化,呈现出显著的尺度依赖性规律。龙海市主要地类受坡度、海拔高程等地形条件的严格限制,而地形因素是不容易随时间发生改变的,因此自然条件优越的地区适合多种用地类型,因而将是用地矛盾的焦点。     

不同取样尺度下亚高山草甸土壤呼吸的空间变异特征

基于对4个取样尺度(10、5、2.5、1.25 m)下亚高山草甸土壤呼吸速率的观测,对不同尺度土壤呼吸的空间变异特征进行了研究,分析了不同尺度土壤全氮、有机碳、碳氮比、全硫、土壤温度和土壤水分对土壤呼吸空间异质性的影响,并对各尺度不同置信水平与估计精度下的必要采样数量进行了计算.结果表明:除1.25 m和2.5 m尺度上土壤温度的空间变异属于弱变异外,土壤呼吸及其相关因子的空间变异均属于中等变异,土壤呼吸和土壤温度的变异系数随着取样尺度的增大而增大,而土壤全氮、有机碳、全硫和土壤水分的变异系数随着取样尺度的增大均有减小的趋势;不同取样尺度,影响土壤呼吸的关键因子不同.在10 m尺度,土壤呼吸与土壤全氮、有机碳呈极显著正相关,与土壤温度呈显著正相关,与土壤全硫、碳氮比和土壤水分相关性不显著;在5 m尺度,与土壤全氮和有机碳呈极显著正相关,与土壤全硫、碳氮比、土壤水分和土壤温度相关性不显著;在2.5 m尺度,与土壤有机碳、全氮和土壤水分呈极显著正相关,与土壤全硫、碳氮比和土壤温度相关性不显著;在1.25 m尺度,与土壤全氮、有机碳和土壤水分呈极显著正相关,与碳氮比呈显著负相关,与土壤温度呈极显著负相关,与土壤全硫相关性不显著.随着取样尺度的减小,土壤水分所起的作用逐渐增大,相关系数从0.27~0.49,土壤温度与土壤呼吸的相关性由显著正相关向极显著负相关变化;4个取样尺度95%置信水平误差在10%和20%内必要采样数量分别为28、21、18、14个和7、5、4、4个,随着取样尺度的减小,必需的采样数量减少.     

区域粮食储备的地区差异与规模确定分析

粮食储备对维护粮食安全和保障社会安定具有重大意义。在我国粮食产供需的时空差异持续加剧背景下,以省域为单元,利用空间探索性分析法研究我国近年来区域粮食储备的时空演变和地区差异,并利用空间计量模型对区域粮食储备规模的影响因素进行分析,给出分区域的粮食储备规模确定方式。结果发现：我国粮食储备具有显著空间正相关性,高储备区向东北地区扩展,低储备区进一步向西部地区转移,两者的显著集聚范围逐渐扩大,致使地区差异逐渐增大;区域粮食储备规模与粮食生产能力、人口规模、经济发展、灾害影响、交通条件和社会影响力紧密相关;综合考虑空间效应和相关因素确定区域粮食储备规模,为我国分区域粮食储备研究提供新思路。     

福建宁德晴川湾海域鱼类群落结构及其时空变动

福建宁德晴川湾是闽东渔场的中心区域,但针对该区域鱼类群落结构的研究相对欠缺。本研究在2020年4月和10月开展了两次底拖网调查,旨在通过对晴川湾海域鱼类群落结构及其时空变动的分析,探究环境因子对该海域鱼类群落的影响。结果显示：本次调查共采集到鱼类11目29科49属55种,其中,30种为洄游性鱼类;春季优势种主要为孔虾虎...     

县域尺度土壤铜的有效性及相关影响因素评估

了解土壤重金属相关属性(如全量、有效态含量等)的空间分布状况及相关环境因子对其有效性的空间非平稳影响,对土壤重金属风险区域的划定和空间调控措施的制定具有重要作用.本研究基于张家港市357个土壤样本数据,首先探讨了土壤类型和土地利用类型对土壤有效铜的影响.然后采用普通克里格预测了该区域土壤全铜和有效铜的含量,计算得到其有效性比率(即有效铜/全铜)的空间分布状况,并结合有效铜及其有效性比率划定了土壤有效铜的风险调控区域.最后,采用一种空间局部回归技术,地理加权回归(GWR)探索了土壤有效铜与3个主要土壤因子(即土壤全铜、pH和SOM)之间的空间局部回归关系.结果表明,土壤类型和土地利用类型均对土壤有效铜含量存在一定程度的影响.土壤铜的有效性比率具有较强的空间异质性,其变化范围在13.56%~29.15%.模型对比结果显示,GWR模型较传统的普通最小二乘回归(OLSR)模型具有更高的拟合精度(即较大的决定系数R2,较小的AICc信息准则和残差平方和).GWR分析结果显示,各土壤因子对土壤有效铜的影响在空间上是非稳态的.GWR模型能有效地揭示相关土壤属性对土壤有效铜的空间非平稳影响,其结果可解释局部区域土壤有效铜累积的原因.基于上述分析结果,可以为该研究区域内土壤有效铜的调控提供具体的空间决策支持.     

庙岛群岛南五岛土壤性质空间分布及其影响因子

土壤是海岛生态系统的基底,对维持海岛生态系统活力具有重要意义。独特的自然环境条件和日益增强的人类活动使得海岛土壤性质受到复杂因素的影响。以庙岛群岛南五岛为研究区,通过现场调查和遥感技术,从样地尺度和海岛尺度分析土壤性质的空间分布特征及其影响因子,结果显示:（1）庙岛群岛南五岛土壤含水量、pH、含盐量、有机质、总碳、总氮、速效磷和速效钾的平均值分别为18.98%、6.53、0.088%、20.75 g/kg、15.05 g/kg、1.23 g/kg、3.83 mg/kg和85.87 mg/kg。土壤性质在海岛之间和海岛内部均表现出了一定的空间分异性。（2）样地尺度上,地表覆盖类型和植被生长状况是海岛土壤性质的主要影响因素,地形主要通过影响地表覆盖类型进而影响土壤性质,离岸距离对土壤性质空间分布影响较小;海岛尺度上,土壤性质对各影响因子的响应较不灵敏。     

Drivers of microbial beta-diversity in wastewater treatment plants in China

As one of the most well-documented biogeographic patterns, the distance-decay relationship provides insights into the underlying mechanisms driving biodiversity distribution. Although wastewater treatment plants (WWTPs) are well-controlled engineered ecosystems, this pattern has been seen among microbial communities in activated sludge (AS). However, little is known about the relative importance of environmental heterogeneity and dispersal limitation in shaping AS microbial community across China; especially they are related to spatial scale and organism types. Here, we assessed the distance-decay relationship based on different spatial scales and microbial phylogenetic groups by analyzing 132 activated sludge (AS) samples across China comprising 3,379,200 16S rRNA sequences. Our results indicated that the drivers of distance-decay pattern in China were scale-dependent. Microbial biogeographic patterns in WWTPs were mainly driven by dispersal limitation at both local and national scales. In contrast, conductivity, SRT, and pH played dominant roles in shaping AS microbial community compositions at the regional scale. Turnover rates and the drivers of beta-diversity also varied with microorganism populations. Moreover, a quantitative relationship between dispersal limitation ratio and AS microbial turnover rate was generated. Collectively, these results highlighted the importance of considering multiple spatial scales and micro-organism types for understanding microbial biogeography in WWTPs and provided new insights into predicting variations in AS community structure in response to environmental disturbance.     

中国八大经济区GPP变化及影响因子协同机制

以中国和八大综合经济区为研究区,全面分析人文因子、土地利用类型、气候因子和地形因子对植被总初级生产力(GPP)空间分异的影响差异.利用MODIS GPP数据、气象数据、土地利用类型、DEM数据、夜间灯光和人口密度数据等,基于Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和地理探测器模型,在全国和经济区尺度上分析2000～2020年植被GPP时空变化特征,探测植被空间分异的影响因子及影响因子间的协同机制.结果表明,2000～2020年中国及八大经济区植被GPP整体呈波动上升趋势,呈上升趋势的区域占总面积的84.46%,其中,呈极显著上升区域占19.86%,主要分布在黄河中游综合经济区中部和大西北综合经济区东部.影响因子探测结果表明,湿度、日照时数、降水和土地利用类型是中国植被GPP空间分异的主要影响因子,其中,湿度的影响力最高,q值为0.64.经济区尺度上,湿度、日照时数、降水是影响东北、黄河中游、大西南和大西北综合经济区植被GPP空间分异的主导因子,而人文因子对东部和南部沿海综合经济区植被空间分异的影响较大.交互作用探测结果表明,中国植被GPP空间分异主要...