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2026年 第37卷 第5期    刊出日期：2026-05-18

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第37卷第5期目录

2026, 37(5):  0-0. 

摘要 ( 43 )   PDF (7654KB) ( 0 )  

稳定同位素生态学专栏

水力障碍、碳饥饿和中层土壤干燥造成杨树防护林的衰退和死亡

何春霞, 胡晓创, 孙守家, 管崇帆, 李子静, 张劲松, 蔡金峰

2026, 37(5):  1353-1364.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.017

摘要 ( 88 )   PDF (4350KB) ( 0 )  

本研究以河北省张北县杨树防护林为研究对象,测定健康、衰退和濒死杨树的健康分数、生长状况、栓塞程度(PLC)、水力安全边际(HSM)、非结构性碳(NSC)和氧碳同位素等指标,解析导致杨树衰退的内外因素并量化其相对重要性,旨在厘清导致杨树衰退的原因和机制。结果表明:健康、衰退和濒死杨树的健康分数分别为90.0、62.0和37.7,差异显著。衰退和濒死杨树水分来源于10~50 cm土壤水分的比例比健康杨树分别显著增加了12.1%和26.4%。从叶片性状看,濒死杨树单叶面积和叶片C∶N比健康杨树分别显著下降了29.6%和23.2%,但比叶面积显著增加了29.3%。在水力特征方面,濒死杨树叶片水势、枝条水势和HSM比健康杨树分别显著下降了80.5%、68.0%和27.2%,枝条PLC和P₅₀(导水率损失50%时的水势)则分别显著增加了71.7%和19.2%;衰退杨树与健康杨树无明显差异。从NSC来看,濒死杨树树干和树根中NSC比健康杨树显著下降40.6%和30.5%,衰退杨树树干NSC显著下降19.2%,在叶片和枝条中与健康杨树差异不显著。濒死杨树叶片δ¹³C比健康杨树显著下降5.8%,δ¹⁸O则显著增加9.9%,但衰退杨树与健康杨树无显著差异。主成分分析和量化分析结果显示,PLC是导致杨树衰退的最主要因素,贡献率占21.0%,其次是中层土壤水分和单叶面积,树根和树干中NSC也是重要因素。总之,水力衰竭是导致杨树衰退最重要的内部因素,碳饥饿进一步加剧衰退,中层土壤干燥则是主要的外部因素。

毛竹向阔叶林扩张增加了土壤细菌对异养硝化作用的相对贡献

王晓格, 陈志豪, 王兴萌, 王可成, 邹娜, 张前前, 李永春

2026, 37(5):  1365-1373.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.012

摘要 ( 61 )   PDF (1432KB) ( 0 )  

细菌和真菌群落是土壤氮循环的核心驱动者,但亚热带毛竹向常绿阔叶林扩张如何改变土壤矿质氮生产过程及细菌和真菌群落的相对贡献尚不清楚。本研究以次生常绿阔叶林和毛竹入侵阔叶林后形成的纯林为研究对象,采用配对试验设计并结合¹⁵N同位素示踪和乙炔抑制法,探究毛竹扩张对次生常绿阔叶林土壤氮转化过程的影响及微生物类群的相对贡献。结果表明:真菌在阔叶林土壤总氮矿化作用中发挥主要作用,毛竹林土壤中细菌和真菌群落均对总氮矿化作用有贡献,其中细菌群落的相对贡献(82.9%)高于真菌群落(49.7%)。毛竹向阔叶林扩张后,总氮矿化作用由真菌主导转向细菌主导。毛竹向阔叶林扩张后土壤总硝化速率降低了21.5%,其中主要是降低了细菌群落主导的自养硝化速率。毛竹向阔叶林扩张前后土壤异养硝化速率分别为0.76和0.68 mg·kg^-1·d^-1,均占总硝化速率的79%以上,表明异养硝化主导了土壤总硝化过程。毛竹向阔叶林扩张后真菌群落对土壤异养硝化的贡献由89%下降到41.5%,细菌群落对异养硝化的贡献由49.3%上升到79%,表明真菌群落主导了阔叶林土壤的异养硝化,而毛竹扩张后细菌群落对土壤异养硝化的贡献增加。本研究为理解毛竹扩张对土壤矿质氮生产过程的影响及其微生物驱动特征提供了理论依据。

高寒草甸退化对土壤稳定氮同位素的影响及其驱动因素

汪齐瑞, 周春丽, 张春清, 朋措吉, 王贵强, 马子峰, 李以康

2026, 37(5):  1374-1382.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.013

摘要 ( 74 )   PDF (2547KB) ( 0 )  

高寒草甸退化显著影响土壤氮循环过程,但不同退化阶段土壤氮库稳定性及δ¹⁵N的响应机制尚不明确。本研究以青海省玛沁县高寒草甸为对象,探讨了草甸退化对土壤稳定氮同位素(δ¹⁵N)的影响及其驱动因素。退化阶段分为未退化的禾草草甸时期(ND)、矮嵩草+小嵩草草甸时期(SD)、小嵩草草甸草毡表层加厚时期(MD)和黑土滩-杂类草次生裸地时期(HD)。结果表明:随着退化程度加剧,地上生物量显著减少,HD时期生物量仅为ND时期的56.5%。草甸退化显著降低了0～30 cm土层土壤pH、电导率和含水量,并改变了土壤C/N的垂直分布模式。土壤全氮(TN)和微生物生物量氮(MBN)随退化程度加重显著降低,在表层土壤(0～5 cm)中表现最明显,降幅分别达57.8%和70.6%。草甸退化显著影响了δ¹⁵N的分布,SD和MD时期δ¹⁵N值随土层深度增加而升高,而HD时期则趋向均一化。土壤表层与深层δ¹⁵N差值(Δδ¹⁵N)随草甸退化呈先降低后升高的趋势,在HD时期接近0,表明此时期氮循环高度开放且土壤剖面氮含量均质化。随机森林模型分析表明,δ¹⁵N的主导调控因子因退化时期而异:铵态氮(NH₄⁺-N)主导ND时期,pH主导SD和MD时期,MBN主导HD时期。表层土壤δ¹⁵N与pH、电导率、含水量、C/N、TN、MBN和NH₄⁺-N呈显著负相关,表明退化通过改变表层土壤环境影响氮循环过程。综上,高寒草甸退化通过改变地上生物量和土壤理化性质进而显著影响土壤氮库和氮转化效率,Δδ¹⁵N是指示氮循环开放程度与退化阶段的有效指标。

热带森林土壤N₂O排放及其影响因素研究进展

马清原, 刘纯, 邓纲, 宋清海, 沙丽清, 周文君

2026, 37(5):  1383-1394.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.015

摘要 ( 56 )   PDF (1120KB) ( 0 )  

热带森林土壤是全球陆地生态系统N₂O排放的重要来源,对全球气候变化具有显著影响。由于热带森林地区环境条件复杂(高温、高湿、强降水、淋溶作用强)、空间异质性强及观测数据不足,目前其N₂O排放通量及微生物调控机制仍具显著不明确性。本文综述了热带森林土壤N₂O排放特征、土壤微生物产生N₂O的机制、影响因素,以及稳定同位素技术在N₂O来源解析及过程定量中的应用进展。热带森林土壤N₂O排放呈显著的时空异质性,产生过程主要涉及自养/异养硝化、反硝化及其耦合过程,受土壤含水量、温度、pH值、碳氮底物有效性及微生物群落结构等多因素协同调控。稳定同位素示踪技术(¹⁵N自然丰度法、¹⁵N标记法、同位素异位体法)可有效区分不同微生物过程对N₂O产生的贡献,已从定性识别向精确定量解析发展,为完善热带森林氮循环理论提供重要支撑。目前相关研究多以短期、小尺度试验为主,同位素分馏参数及模型适用性仍存在不确定性,限制了其在区域尺度及全球热带地区N₂O通量评估中的应用。未来应加强多时空尺度原位观测与稳定同位素技术的融合,整合分子生物学、机器学习与过程模型方法,探究不同微生物过程的作用机制,提升对热带森林土壤N₂O排放机制及其对全球变化响应的认识水平,为热带温室气体精准减排提供科学依据。

单体氨基酸同位素分析在考古研究中的应用进展

张春超, 胡耀武

2026, 37(5):  1395-1408.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.011

摘要 ( 44 )   PDF (1511KB) ( 0 )  

稳定同位素生物考古是生物考古研究的重要组成部分,可为揭示先民(动物)的营养级以及食物来源提供直接的科学证据。相较于骨胶原的整体同位素分析,单体氨基酸稳定同位素分析(CSIA-AA)能够有效弥补其在同位素基线变异、施肥效应、生理压力等方面的内在局限,更为精确地揭示古代人群或动物的营养级位置与食物资源利用情况。当前,该分析方法已成为国际生物考古界的研究前沿,但在我国的应用仍十分薄弱。为此,本文介绍了CSIA-AA的基本概念与分析原理,结合典型案例阐述了其在古食谱研究中的独特优势,梳理了其在营养级估算参数优化、机器学习辅助食谱判别、个体生活史重建等方面的重要研究进展。最后,本文对CSIA-AA在我国考古学领域的应用前景进行了展望。

基于稳定氢氧同位素计算小型水体蒸发

郜海宁, 肖薇, 杨钟昊, 杨剑, 谢成玉, 徐敬争

2026, 37(5):  1409-1421.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.014

摘要 ( 59 )   PDF (3012KB) ( 0 )  

小型水体蒸发量的准确估算对应对全球气候变化导致的水资源损失具有重要意义。本研究基于2020—2022年长三角典型养殖鱼塘氢氧稳定同位素观测资料和气象观测数据,采用稳定同位素质量守恒模型和涡度相关法估算月尺度鱼塘蒸发量,并以涡度相关法观测值为参考值,分析不同动力分馏参数化方案的适用性。结果表明:鱼塘月蒸发量呈现显著的季节变化特征:夏季(99.6±37.3 mm)>春季(89.4±26.5 mm)>秋季(58.7±21.7 mm)>冬季(20.6±4.5 mm)。基于不同同位素和不同参数化方案的同位素质量守恒模型的估算结果均与观测数据较一致。其中,²H在夏季和秋季两季的适用性优于¹⁸O,而¹⁸O在春季和冬季两季更优,总体上²H的效果更好。不同参数化方案中,海洋方案整体优于湖泊方案,而基于¹⁸O结合基于鱼塘观测数据建立的本地化参数化方案(相关系数为0.85,均方根误差为18 mm)较传统的湖泊参数化方案和海洋参数化方案更优。本研究结果可为提高稳定同位素技术在小型水体蒸发计算中的准确性与可靠性提供重要的理论支撑和方法参考。

研究论文

石质陡坡条件下红松和樟子松的细根适应策略

黄波, 杨立学, 李凡, 董慧, 郝景祥

2026, 37(5):  1422-1430.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.004

摘要 ( 79 )   PDF (1738KB) ( 0 )  

为提升石质陡坡生态修复的成效与树种选择的科学性,本研究以14年生红松和樟子松幼龄林为研究对象,分析石质陡坡修复下红松与樟子松细根的适应策略。结果表明:在非石质缓坡的正常立地下,拓扑指数(TI)在红松(0.69)与樟子松(0.73)间无显著差异。在石质陡坡上,红松细根拓扑指数显著降低(TI=0.63),呈叉状分支;樟子松拓扑指数显著升高(TI=0.79),分支结构趋近鱼尾型。正常立地下,红松与樟子松的形态差异显著,红松细根平均直径为樟子松的1.6倍,比根长和根比表面积仅为樟子松的1/3和1/2;在石质陡坡上,红松1～3级细根平均直径和比根长显著增加,组织密度显著下降,而樟子松则相反。与正常立地相比,石质陡坡下樟子松1~3级细根碳含量和碳氮比显著升高,氮含量显著降低,而红松变化趋势相反;红松菌根侵染率在石质陡坡下显著升高25.0%,樟子松则显著降低32.3%。红松通过增强细根叉状分支,提高菌根共生来提升资源获取;樟子松则通过显著简化细根分支结构、增强组织防御来适应胁迫。两种树种均适用于石质陡坡的生态修复。

大兴安岭兴安落叶松次生林不同发育阶段的林分结构复杂性评价

王可欣, 梅雪松, 董灵波

2026, 37(5):  1431-1438.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.001

摘要 ( 53 )   PDF (1605KB) ( 0 )  

本研究以大兴安岭地区79块兴安落叶松次生林样地的调查数据为基础,从树种多样性、非空间结构和空间结构特征3个方面选取13项评价指标,采用近邻传播聚类算法对其发育阶段进行划分,并运用雷达图法对比评价全指标集(13项)和最小指标集(5项)在各发育阶段林分结构复杂性评价结果中的一致性,为大兴安岭兴安落叶松次生林全周期多功能经营提供理论依据。结果表明:制约兴安落叶松次生林不同发育阶段林分结构复杂性的关键指标为平均胸径(D_g)、优势树高(H_t)、密集度(C)、林分密度(N)和林分蓄积(V)共5项指标。近邻传播聚类算法将所有样地划分为3个发育阶段(阶段1、阶段2和阶段3),其中D_g和C随发育阶段呈显著递增趋势,N和H_t呈显著递减趋势,而V仅在阶段2和阶段3间差异显著。全指标集的评价结果表明,3个发育阶段的林分结构复杂性指数分别为0.18、0.22和0.31,而最小指标集的结果则为0.10、0.15和0.26,2种方法所得指数间呈显著正相关(r>0.55)。以最小指标集为标准,阶段1(N)和阶段2(H_t)中仅有1项指标表现较好,而阶段3中则有3项指标(D_g、H_t和V)达标。因此,兴安落叶松次生林结构复杂性随发育阶段逐步提升,且基于最小指标集的评价方法具有较好的可靠性,可根据制约各阶段结构发育的关键因子为森林经营提供针对性措施。

气候因子对东北地区水曲柳木质部解剖特征的影响

仁青草, 刘烨, 沃熹雅, 杨丽英, 曾凡锁, 辛颖

2026, 37(5):  1439-1448.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.018

摘要 ( 55 )   PDF (3824KB) ( 0 )  

水曲柳是我国东北地区珍贵用材树种,具有较高的生态价值和经济价值。本研究所用的水曲柳家系材料于2002年采种育苗,2004年造林,基于树木年轮与木质部解剖学方法,分析了张广才岭(2007—2023年)和小兴安岭(2010—2022年)水曲柳木质部解剖特征与主要气候因子的关系,并探讨了共同低温年(2010与2012年)事件对其木质部解剖特征的影响。结果表明:张广才岭和小兴安岭地区水曲柳木质部解剖特征随树龄增长表现出相似的变化趋势。水曲柳的年轮宽度与总导管面积均随着树龄增长呈现“先升后降”的单峰模式,表明水曲柳幼龄林存在一个约10年的快速生长期。张广才岭水曲柳特异性导水率、理论导水率、导管占比、总导管面积显著高于小兴安岭,增幅分别为143.7%、124.1%、48.4%、43.3%。张广才岭和小兴安岭水曲柳的年轮宽度与导管数量、总导管面积、理论导水率均呈显著正相关,而与导管密度、导管占比、特异性导水率则呈现较强的负相关性。温度和降水共同影响水曲柳的木质部解剖特征,但两地的主导气候因子存在差异。张广才岭水曲柳的生长主要受温度影响,而小兴安岭水曲柳在生长季则受温度和降水的共同影响,且对夏季高温更敏感。低温事件导致两地水曲柳多项解剖指标显著下降。张广才岭地区水曲柳的年轮宽度、平均导管面积、总导管面积、理论导水率和特异性导水率分别显著下降10.8%、24.3%、10.7%、37.7%和41.1%,在小兴安岭地区,这些指标的下降幅度更为显著,分别下降了27.8%、43.4%、28.9%、62.6%和55.8%。7和12号家系在两地对低温事件均具有较强的抵抗力,可作为优良耐寒水曲柳品种在东北地区进行定向培育。

四川大沟流域优势树种径向生长及其对气候的响应

陈晓霞, 石福孙, 陶伯山, 李婧怡, 马文宝

2026, 37(5):  1449-1458.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.008

摘要 ( 60 )   PDF (3247KB) ( 0 )  

以中国科学院茂县山地生态系统定位研究站的长期气象观测数据为背景,对大沟流域优势树种华山松、油松、锐齿槲栎进行树芯采样,建立树轮宽度标准年表,研究1989—2021年3个优势树种的径向生长及其对气候的响应。结果表明:近40年来大沟流域年均温和平均最低气温呈显著上升趋势,且春季增温幅度最大,年降水量在1989—2006年之前呈现波动式降低,在2006年以后呈显著上升趋势,上升速率为28.26 mm·a^-1,而冬季降水量显著减少。华山松和油松的胸高断面积增量(BAI)变化趋势相似,2014年以前分别以146.68和169.41 mm²·a^-1的速度稳定上升,之后两者均呈现下降趋势;锐齿槲栎的BAI持续快速增长,1998—2018年平均增长速度最高,为164.23 mm²·a^-1。华山松径向生长主要受温度影响,与上年夏季(7—8月)的最低气温以及当年春季(3—4月)的最低气温和平均温度呈显著正相关,与当年生长季(6—9月)降水量也呈显著正相关。油松径向生长与当年6月平均最高气温呈显著负相关,与上年生长季(6—10月)降水量呈显著负相关。锐齿槲栎径向生长与春季平均温度和夏季最高气温呈显著正相关,与冬季降水量呈显著负相关。该研究区域气温持续增加,在春季温度上升、冬季降水降低的背景下,锐齿槲栎表现出更强的生长适应性与竞争潜力。

西藏西部高寒气候下古柏群树木的生长策略

旦增欧珠, 喻武, 潘刚, 滕洪芬, 牟玉梅

2026, 37(5):  1459-1465.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.003

摘要 ( 53 )   PDF (1857KB) ( 0 )  

为理解树木在极端逆境下如何维持长寿,本研究以西藏西部昂仁县高寒气候下4个大果圆柏古树群为研究对象,对64棵大果圆柏古树在过去170年(1855—2024年)的生长历史开展了树木年轮学研究,分析高寒气候下古柏群树木的生长策略。结果表明:64棵大果圆柏古树的树龄均超过100年,最老的个体达到438年;树木径向生长与6—9月气温呈显著负相关,与同期总降水量呈显著正相关,与8月标准化降水蒸散指数(SPEI)呈显著正相关;1855—2024年间,树木年轮平均宽度为0.87 mm,个体间生长差异显著,标准差为0.66 mm;在6次树轮极端窄年(1914、1958、1966、1983、2010和2016年)中,大果圆柏表现出的抵抗力和韧性存在较大的个体差异。树木整体生长缓慢且个体间生长差异显著,共同支撑古柏群在极端逆境下维持长寿。

气候变化背景下栓皮栎在中国的适生区格局

吕文璇, 高露双, 李军锋, 王佳茜, 李国雷, 张志艺, 张昕宇, 李思杰

2026, 37(5):  1466-1476.  doi:10.13287/j.1001-9332.202606.021

摘要 ( 79 )   PDF (3156KB) ( 0 )  

为了解栓皮栎在气候变化和生境破碎化背景下的分布格局,本研究基于87个分布点数据和9个气候因子,利用MaxEnt模型和ArcGIS空间分析,模拟了在SSP126和SSP585情景下栓皮栎在中国当前和未来的适生区变化。结果表明:MaxEnt模型能够准确预测栓皮栎分布(受试者工作特征曲线下面积为0.884),影响栓皮栎分布的主导气候因子包括最冷月最低温、最湿季降水量、最暖月最高温和最湿季平均温。当前(1970—2000年),栓皮栎高适生区面积约104.92×10⁴ km²,主要分布于华中、华东、西南和东南地区;2021—2100年,在SSP126和SSP585情景下,整体上适生区呈扩展趋势,但适生区结构发生变化,高适生区面积均显著减少(减幅44.8%～50.5%),中适生区除2021—2040年SSP126情景下面积略有增加外其余均呈缩小态势(减幅1.7%～34.4%),低适生区比例均上升(增幅41.7%～104.5%),反映出适生区结构趋于碎片化和低适宜化。本研究结果可为栓皮栎资源的区域化培育、适应性经营和长期可持续利用提供科学依据。

不同原料生物质炭输入对毛竹林土壤微生物养分限制状况的影响

徐依婧, 孙璇, 陈勇, 郑旭理, 周燕, 马晓敏, 梁辰飞, 秦华, 陈俊辉

2026, 37(5):  1477-1487.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.009

摘要 ( 67 )   PDF (2421KB) ( 0 )  

采用小区试验,设置20 t·hm^-2的猪粪炭、花生壳炭和玉米秸秆炭施用处理,以不施生物质炭为对照,分析不同原料生物质炭施用2年后土壤性质变化,探讨不同原料生物质炭输入对毛竹林土壤微生物养分限制状况及碳降解功能基因丰度的影响。结果表明:与对照相比,不同原料生物质炭均显著提高土壤pH、有机碳、全磷和有效磷含量;猪粪炭显著降低土壤碳磷比,缓解了土壤碳磷化学计量失衡。3种生物质炭均显著提高β-葡萄糖苷酶活性(提升幅度46.5%～131.1%),降低β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶活性(20.6%～51.1%)和酸性磷酸酶活性(23.1%～56.4%),增强了微生物碳限制,降低了微生物磷限制和碳利用效率,其中猪粪炭处理降幅最大。生物质炭显著增加淀粉、半纤维素、纤维素、果胶和木质素降解功能基因丰度,提高幅度排序为猪粪炭>花生壳炭>玉米秸秆炭。随机森林分析表明,土壤总磷和有效磷含量是影响微生物碳限制的关键因子。偏最小二乘路径模型分析表明,生物质炭输入通过提高土壤pH和缓解微生物碳磷失衡,导致微生物碳限制加剧,进而降低了微生物碳利用效率,且微生物碳限制程度的加剧,对微生物碳降解功能基因丰度具有显著正向效应。综上,不同原料生物质炭可通过改变土壤pH和养分化学计量平衡,有效调控微生物养分限制状况,进而影响微生物碳代谢效率。

北方林草交错带不同恢复类型植被-土壤碳氮磷化学计量及其驱动因素

闵雪, 吴叶礼, 丁国栋

2026, 37(5):  1488-1496.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.010

摘要 ( 52 )   PDF (2121KB) ( 0 )  

植被与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)化学计量特征是揭示不同恢复类型植被生态功能发挥差异的重要指标。本研究以北方林草交错带人工乔木林、人工灌木林和天然草地3种典型恢复植被为对象,分析植物组分(叶片、枯落物、根系)及0～100 cm土层土壤C、N、P化学计量特征及其驱动因素。结果表明:植物叶片、枯落物、根系的C平均含量分别为371.60～402.07、378.59～413.66、364.05～406.83 g·kg^-1,N平均含量分别为13.23～27.81、9.52～12.06、5.20～13.31 g·kg^-1,P平均含量分别为0.85～1.02、0.28～0.82、0.16～0.89 g·kg^-1,叶片在养分分配中占主导地位。人工乔木林倾向于高叶片与根系C含量,人工灌木林以高植物组分N含量为特征,而天然草地以高枯落物与根系P含量为特征。C含量在乔木林植物组分间无显著差异,在灌木林和草地中表现为枯落物>叶片>根系,N、P含量在人工植被中主要分配于叶片,而在天然草地中均衡分布。3种植被的表层土壤(0～20 cm)C、N、P含量的均值范围分别为7.45～10.76、0.38～0.54、0.31～0.46 g·kg^-1,C/N、C/P、N/P均值范围分别为19.9～24.2、24.1～27.1、1.2～1.5,其中N含量与N/P明显低于中国土壤平均水平,土壤养分存在氮限制;各土层天然草地土壤C含量均显著高于人工植被,人工灌木林土壤P含量显著最低,3种植被间土壤N含量、C/N、C/P和N/P差异不显著。天然草地叶片与根系的N-P间、土壤C-N-P含量间均呈显著正相关,元素协同性较强。冗余分析显示,3种植被的土壤C、N、P化学计量主要受土壤pH、NO₃^--N及植物组分养分调控,不同植被呈现出特异性响应。综上,天然草地协调开放的养分循环机制,有利于研究区土壤养分涵养与生态系统长期稳定。

外源脱落酸对不同耐旱性紫花苜蓿幼苗生理特性的影响

虎欣悦, 丁雪娇, 丁莉, 李芳, 田永丽, 马巧利

2026, 37(5):  1497-1505.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.006

摘要 ( 56 )   PDF (3045KB) ( 0 )  

为明确脱落酸(ABA)对紫花苜蓿干旱胁迫的缓解作用,以紫花苜蓿耐旱型品种Dryland和敏旱型品种WL354HQ为材料,设置喷水对照、喷施ABA处理、干旱处理和干旱+喷施ABA处理,研究外源ABA对紫花苜蓿不同耐旱性品种苗期生理特性的影响。结果表明:干旱胁迫显著抑制了幼苗生长,诱导了强烈的氧化应激和渗透调节响应,抑制了叶片光合作用。与干旱处理相比,干旱+ABA处理显著缓解了干旱对幼苗生长的抑制,其中耐旱和敏旱型品种的根长分别显著增加了34.6%和9.8%;有效减轻了植物细胞的膜脂过氧化程度,耐旱型品种叶片和根系中丙二醛含量分别显著降低20.0%和54.9%;有效抑制了脯氨酸过度积累,耐旱和敏旱型品种叶片、根系的脯氨酸含量分别显著降低19.8%和3.5%、64.0%和20.2%;耐旱型品种的光合稳定性优于敏旱型品种,其中,耐旱和敏旱型品种叶片的蒸腾速率分别显著降低62.5%和49.1%,净光合速率分别显著降低58.9%和32.7%。综上,ABA通过协同调控渗透调节与氧化防御系统缓解干旱胁迫,且对耐旱型品种的缓解效果更显著。

农田“干播湿出”前后绿洲-荒漠过渡带植被稳定性变化

李芳芳, 侯振安, 张夏然, 周兆婷, 李华俊, 姜艳

2026, 37(5):  1506-1514.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.005

摘要 ( 59 )   PDF (4120KB) ( 0 )  

为明确南疆棉田“干播湿出”技术对绿洲-荒漠过渡带植被稳定性的影响,本研究以图木舒克市小海子灌区为研究区,基于2020—2024年GF-1遥感影像,在棉田边缘向外围荒漠设置缓冲带,对比技术实施前与实施后过渡带归一化植被指数(NDVI)的时空特征,并结合Theil-Sen趋势分析、局部空间自相关及重心迁移模型开展生态稳定性评估。结果表明:实施“干播湿出” 技术后,过渡带植被受到显著的干旱胁迫,生态系统稳定性显著降低。在时间维度上,夏季NDVI退化特征最为突出,距棉田1～3 km范围内降幅达10.3%,是植被退化的核心区域;在空间格局上,高植被覆盖度(NDVI>0.7)斑块面积收缩52.2%,低植被覆盖度(NDVI为0～0.1)区域占比从2020年的33.4%升至2023年的42.5%,且南部原有的NDVI“高-高”聚集区完全转变为“低-低”聚集区,呈现连片退化态势。植被重心动态显示,技术实施后年际迁移距离显著增大,最大可达409 m,且迁移方向波动加剧,反映出植被分布的空间稳定性下降。“干播湿出”技术通过减少农田深层渗漏和侧向潜流,切断了过渡带植被的地下水分补给,最终导致距棉田3 km范围内植被发生退化。

长江中下游一季稻主要农业气象灾害发生特征及环流影响

曾新丽, 朱一文, 冯兆忠, 裴宇霏, 陈玉娟, 张琪

2026, 37(5):  1515-1525.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.022

摘要 ( 67 )   PDF (6487KB) ( 0 )  

明确长江中下游地区一季稻面临的主要农业气象灾害类型及其发生特征和对大尺度环流指数响应的规律,可为一季稻的安全生产提供科学依据。本研究通过文献计量法确定长江中下游一季稻的主要农业气象灾害类型、影响的关键生育期及识别方法,基于1990—2020年274个气象站点观测数据和环流指数,对比分析主要农业气象灾害在关键生育期内的发生特征及其与环流因子的关系。结果表明:高温、低温、涝害及干旱是长江中下游地区一季稻面临的主要农业气象灾害,其中,高温的发生频次最高,可达1.04次·a^-1。从空间分布特征看,高温和干旱严重的分布区域相对一致,主要位于研究区东南和西南部,其中,高温强度多超过34 ℃·d,干旱强度在1.94以上,这些区域的低温和涝害的发生程度较低。从年际变化趋势看,全区92%的站点高温年发生频次增加,变化幅度大于其他3种灾害,低温和干旱在东北部呈现显著减少趋势,减幅多超过0.25次·(10 a)^-1,涝害增加和减少的站点数相近。4种农业气象灾害中,高温的发生对西太平洋副热带高压强度响应最密切,全区52.6%的站点达到显著正相关;低温的发生与西太平洋副热带高压强度整体呈现负相关,但相关性达到显著的站点仅有7.7%;涝害和干旱的发生对该环流指数的响应在南部与北部整体相反。本研究结果可为指导长江中下游一季稻生产提供信息支撑。

全生命周期视角下中国森林生态产品价值实现的滞后效率测度及区域差异

常滨丽, 张俊飚, 卢泓钢, 李潇潇

2026, 37(5):  1526-1538.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.029

摘要 ( 58 )   PDF (1597KB) ( 0 )  

构建科学系统的生态产品价值实现水平评估体系,是精准衡量“两山”理念实践成效、支撑自然资源管理决策的重要工具。本研究基于全生命周期视角,明晰森林生态产品价值实现全流程的投入产出类型,构建了森林生态产品价值实现效率评价指标体系,运用超效率SBM模型、Dagum基尼系数等方法,基于2012—2021年中国(除西藏自治区和港澳台地区外的30个省区)的面板数据,以资金、劳动力、能源、森林资源为投入变量,生态价值、经济价值、社会价值为产出变量,重点测度、分析了滞后效率(指考虑了投入产出滞后特征的效率)的演化特征与区域差异,并与当期效率(未考虑该特征的效率)进行对比。结果表明:研究期间,全国森林生态产品价值实现的滞后效率呈波动上升态势;区域层面呈现东部稳定居于高位,而中部、西部、东北追赶的空间格局;省域层面,山西、新疆、云南增速居各省区前列。北京、天津、上海、江苏、江西、山东、广东、海南、重庆、贵州和宁夏11个省区年均滞后效率大于1,其投入产出配置较为合理;其他省区年均滞后效率小于1,其投入要素存在一定冗余,林业投资完成额和林业系统从业人员冗余是导致滞后效率小于1的主要原因。各省区滞后效率差异呈缩小态势,区域间差异是滞后效率存在总体差异的主要来源。全国滞后效率总体高于当期效率,表明若不考虑投入产出的滞后特征,会在一定程度上低估森林生态产品价值实现水平;中部、西部、东北地区两类效率差异较为显著,在政策制定中应充分考量投入产出的滞后性。本研究可为四大地区差异化价值实现政策制定和区域协同发展提供实证依据。

基于无人机影像和Mask R-CNN算法的红松单木识别

陈昊, 全迎, 马新泰, 卞少杰, 王斌, 李明泽

2026, 37(5):  1539-1548.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.007

摘要 ( 83 )   PDF (2352KB) ( 0 )  

本研究基于大疆禅思P1无人机获取帽儿山实验林场红松阔叶混交林的高分辨率正射影像,构建红松单木树冠识别数据集,采用Mask R-CNN开展红松单木树冠识别、边界分割及冠幅提取研究,并在相同硬件条件下与YOLOv9进行对比,明确两类模型在识别精度与推理效率上的适用差异;同时,以红旗林场红松人工纯林和露水河林业局红松阔叶混交林为对象,利用帽儿山样地训练得到的Mask R-CNN模型开展跨林型迁移试验,评价其在不同林分条件下的泛化能力及对训练样本规模变化的响应特征。结果表明:在帽儿山实验林场红松阔叶混交林中,Mask R-CNN树冠检测的平均精度(交并比为0.5)、精确度、召回率和F1值(精确度和召回率的调和平均数)分别为0.83、0.79、0.82和0.80,树冠边界分割对应指标分别为0.82、0.78、0.92和0.87,冠幅预测决定系数(R²)为0.89,均方根误差(RMSE)为0.42 m,整体精度优于YOLOv9;YOLOv9推理速度为63.7 FPS,为Mask R-CNN的4.3倍,更适于大范围快速定位。迁移试验表明,Mask R-CNN在红旗林场红松人工纯林中的初始检测和分割精度分别为0.82和0.80,表现较稳定;在露水河林业局红松阔叶混交林中的初始检测和分割精度分别为0.44和0.42,虽然初始精度较低,但随训练样本增加提升更为显著。综上,Mask R-CNN在红松单木识别、树冠边界分割及冠幅估计方面具有更好的适用性,YOLOv9则在大范围快速清查场景中更具效率优势。本研究可为东北地区红松资源调查、结构参数提取与动态监测提供技术支撑。

热害下福建省福鼎市茶园碳汇损失风险区划

毛颖, 李丽纯, 张玉琴, 翁升恒, 潘卫华

2026, 37(5):  1549-1558.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.025

摘要 ( 49 )   PDF (2466KB) ( 0 )  

开展茶园生态系统热害下的碳汇损失风险区划对于区域碳平衡和茶产业可持续发展具有重要意义。本研究以位于福建省福鼎市的茶园为例,基于GF-7卫星影像提取茶园分布信息,并结合碳汇、气温、高程和社会经济数据,获取涵盖孕灾环境暴露性、碳汇脆弱性、致灾因子危险性和防灾减灾能力的风险指标体系,通过熵权法、层次分析法和加权综合评价法构建热害风险评估模型,对热害下的茶园碳汇损失风险进行精细区划。结果表明:基于GF-7卫星提取的福鼎茶园分布信息精度较高,其生产者精度和用户精度分别为76.4%和78.6%,且茶园面积遥感反演值与统计年鉴记录值的拟合程度达到显著水平(R²=0.89);热害风险评估模型中,致灾因子危险性的权重值最大(0.62),孕灾环境暴露性(0.21)和碳汇脆弱性(0.16)次之,防灾减灾能力权重值最小(0.01);致灾因子危险性达到重度及以上的区域集中于研究区中部、北部、东南部和南部部分地区,孕灾环境暴露性达到重度及以上的区域多位于研究区中部、东南部、东部和北部部分地区,碳汇脆弱性达到重度及以上和具有强、极强防灾减灾能力的区域多分布于中部和东南部;热害下,低、中、高和极高等级的茶园碳汇损失风险区域面积分别占全市茶园总面积的18.4%、27.0%、29.8%和24.8%,其中,低、中风险区主要分布在东部沿海和内陆海拔较高区域,高、极高风险区多位于内陆低海拔地带。研究结果可助力相关部门精准识别不同茶园区碳汇损失潜在风险,并为其碳汇管理提供科学依据。

2001—2020年中国不同干湿区植被固碳能力时空变化及影响因子

李路丹, 刘琰琰, 冯浩鹏, 康平, 沈园, 秦文霜, Klaus Schaefer, 袁登攀

2026, 37(5):  1559-1569.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.019

摘要 ( 59 )   PDF (5951KB) ( 0 )  

在全球气候变化背景下,明确不同干湿区植被固碳能力的时空演变规律及其驱动机制,是制定区域生态修复与碳汇功能维持策略的关键科学问题。本研究基于2001—2020年中国植被净初级生产力(NPP)数据,揭示其时空分异特征,并定量评估了气象因子和人类活动对其变化的驱动贡献。结果表明:研究期间,不同干湿区NPP多年均值依次为湿润区(455.06 g C·m^-2)＞半湿润区(442.33 g C·m^-2)＞半干旱区(342.93 g C·m^-2)＞干旱区(171.40 g C·m^-2)。所有干湿区NPP年均值随时间均呈增长态势,其中半干旱区年均增幅最大(1.38 g C·m^-2·a^-1),半湿润区增幅最小(0.09 g C·m^-2·a^-1);干旱区、半干旱区NPP显著增加区域面积占比分别为18.1%、30.7%,湿润区、半湿润区NPP显著退化区域面积占比分别为13.8%、12.3%。气象因子和人类活动对NPP变化的驱动贡献具有显著的空间异质性,辐射在湿润区、半湿润区和半干旱区对NPP变化呈负向贡献(贡献率分别为-46.5%、-47.9%和-18.5%);降水在干旱区、半干旱区对NPP变化呈正向贡献(贡献率分别为79.5%、43.4%);温度对不同干湿区的NPP变化影响相对较弱(贡献率仅介于0～0.7%)。人类活动在半干旱区、半湿润区和湿润区对NPP变化呈正向贡献(贡献率分别为38.0%、43.3%和36.6%),在干旱区则呈负向贡献(贡献率为-5.0%)。

基于不同遥感生态质量评价指数评价露天煤矿生态质量

张涵, 李飞跃, 何雨阳, 孟耀庆, 李军, 蒲丽君, 张成业, 彭曼凌

2026, 37(5):  1570-1582.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.027

摘要 ( 42 )   PDF (6052KB) ( 0 )  

我国露天煤矿分布广泛,其生态环境监测易受水热条件、植被类型和土壤特征等地理异质性影响。为实现跨区域精准监测,亟需开展生态质量评价指数的适用性研究。本研究选取干旱戈壁、半干旱草原、半干旱高原和喀斯特高原4个典型气候-地貌区的露天煤矿为研究区,基于Google Earth Engine和统一的Landsat 8 OLI数据,分别采用标准化遥感生态指数(RSEIs)、地表生态状况组成指数(LSESCI)、新型遥感生态指数(RSEInew)和露天煤矿生态指数(SurMEI)开展生态质量评价;通过对比分析各指数的评价结果,结合相关性分析、空间分布识别、土地覆盖响应评估及典型矿区地面实测数据验证,揭示了各指数在不同气候-地貌区露天煤矿的适应性和局限性。结果表明:基于SurMEI的4个典型气候-地貌区露天煤矿的生态质量评价结果最优(平均相关系数为0.810),在跨区域评价中表现出良好的适应性;其余3个指数因指标结构与区域主导生态过程耦合不匹配而出现系统性偏差,RSEIs在湿润区因对归一化差异裸土指数过度敏感而产生“过度扰动”误判;LSESCI在复杂地形区因缨帽变换的亮度分量不稳定导致判别混淆;RSEInew在干旱区因新增PM_2.5指标的判别力弱而失效。基于SurMEI的时空分析进一步揭示,不同气候-地貌区生态恢复潜力差异显著,其中,喀斯特高原区的生态恢复潜力最高,半干旱地区(包括草原和高原)居中,干旱戈壁区的修复潜力最低,生态修复需遵循“分区治理”原则。本研究结果为不同气候-地貌区露天煤矿生态质量精准监测和模型优选提供了理论依据。

祁连山生态安全格局构建及生态网络韧性评估

杜怀玉, 白珊, 孙涛, 郝若男, 俞金凤

2026, 37(5):  1583-1594.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.026

摘要 ( 68 )   PDF (4530KB) ( 0 )  

祁连山是我国西部生态安全重要屏障,构建祁连山生态安全格局对维护其生态功能及生物多样性有重要意义。本研究基于“生态源地-阻力面-廊道”研究范式,采用形态空间格局分析(MSPA)方法、InVEST模型、电路理论初步构建生态网络,并结合社会网络分析和鲁棒性评估对生态网络特征及网络韧性进行分析,从而构建生态安全格局。结果表明:基于结构和功能双重属性,结合MSPA和InVEST模型识别出祁连山共有78块生态源地,主要是位于祁连山东北部的林地、东南部的草地和水域以及西北部盐池湾地区;生态廊道175条,生态夹点280个(总面积47.5 km²),生态障碍点188个(总面积1009.0 km²);利用Gephi对生态源地节点中心度进行分级,其中,程度中心度最高一级有4个,中介中心度最高一级有32个,表明祁连山4个生态源地承担生态网络枢纽功能,其他生态源地更多承担“桥梁”连接功能;生态网络连通鲁棒性和脆弱鲁棒性在蓄意攻击和随机攻击情境下均呈下降趋势,但脆弱鲁棒性下降更快,表明祁连山生态网络功能比结构更脆弱,更依赖中心度高的节点;基于全局效率指标与连通性指标修正生态廊道,提出“一屏四区多廊”的生态安全格局。

基于Copula函数和随机森林的辽宁省高温干旱复合灾害变化特征

刘宇彤, 刘茂华, 陈妮娜, 米娜, 于文颖, 武晋雯, 冯锐

2026, 37(5):  1595-1604.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.028

摘要 ( 65 )   PDF (3142KB) ( 0 )  

全球气候变化背景下,高温干旱复合灾害频发,对粮食安全、生态环境及社会经济可持续发展构成严峻挑战。本研究基于1971—2024年气象观测数据,运用嵌套式Copula模型结合随机森林算法构建强度指数,耦合GIS技术对辽宁省高温干旱复合灾害的时空分异、重现期特征和强度演变规律进行分析。结果表明:研究期间,辽宁省高温干旱复合灾害发生频次呈现西高东低的格局,西部为持续扩张和强化的高频集聚区,而东部及沿海地区则长期稳定为低频区。辽宁省高温干旱复合灾害以短重现期(0～2年)事件为主导,其发生频次高、空间集聚性强,西部是核心高发区;随着重现期延长,灾害发生范围急剧收缩、频次降低,长重现期事件仅在西部零星分布。单次事件强度经历了弱发-初增-剧增-维持-衰减的阶段性演变,于1990s达到峰值;而累计强度则从1970s的西部单极低值集聚,逐步演变为2010s的西部-中部双极高强度集聚格局,且西部核心区强度在研究期末达到峰值。综上,辽宁省西部为高温干旱复合灾害核心影响区域,且灾害强度呈增加趋势。本研究结果可为辽宁省防灾减灾策略制定及风险管控提供科学依据。

基于自然与人文耦合的老工业城市生态网络优化: 以沈阳市为例

高琴, 陈宏伟, 周媛, 吴楠, 刁国宇, 马俊俊, 张小宝

2026, 37(5):  1605-1615.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.023

摘要 ( 58 )   PDF (3033KB) ( 0 )  

基于自然与人文耦合的生态网络优化,对缓解老工业城市生态空间破碎与人文景观空间割裂问题具有重要意义。本研究以沈阳市为例,基于形态学空间格局分析和景观连通性分析方法识别生态源地,整合历史景观和工业遗产作为人文源地,运用电路理论构建生态、历史景观、工业遗产3类空间网络,并通过拓扑结构分析和耦合协调度模型解析三网结构特征和空间耦合关系,最后提出优化策略。结果表明:沈阳市生态网络结构较脆弱,网络闭合度(α)、连接度(β)和连通率(γ)指数分别为0.30、1.48和0.54,生态源地共16处,廊道密度为0.07 km·km^-2,生态关键点和干扰点分别为38和115处;历史景观网络结构居中,3项指数分别为0.35、1.66和0.57,空间上呈现多中心放射状格局;工业遗产网络结构较稳定,3项指数分别为0.38、1.70和0.59,工业遗产在铁西区高度集聚。三网协调度从中心向边缘递减,交互热点区均位于沈阳市三环以内,其中,生态-历史景观热点区与三网复合热点区高度重叠。优化后生态源地数量增至33处,面积增加144.31 km²,廊道密度提升至0.15 km·km^-2,α、β和γ指数较优化前的生态网络分别提升37.7%、19.1%和11.2%。本研究验证了历史景观保护和工业棕地生态修复融入生态网络的可行性,能够为老工业城市落实“多规合一”、在国土空间规划中实现生态、历史与工业空间的系统治理和协同优化,提供定量化的科学依据。

闽江口湿地植物-土壤系统氮分布对高氮硫负荷的响应

隋璐璐, 孙志高, 武慧慧, 李尔恒, 钟小瑛, 廖宇晨, 刘欣, 侯晓峰

2026, 37(5):  1616-1628.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.032

摘要 ( 38 )   PDF (2987KB) ( 0 )  

河口湿地是响应全球气候变化和人类活动最为敏感的生态系统之一,是外源氮的重要“汇”,可对氮循环过程产生深刻影响。在闽江口氮硫负荷增强背景下,探讨其植物-土壤系统氮分布对高氮硫负荷的响应有重要意义。以闽江口典型芦苇湿地为研究对象,基于野外模拟试验,探讨高氮高硫负荷下(T₀,对照;T_N,高氮,98.0 g N·m^-2·a^-1;T_S,高硫,216.0 g S·m^-2·a^-1;T_NS,高氮高硫,98.0 g N·m^-2·a^-1+216.0 g S·m^-2·a^-1)湿地植物-土壤系统的氮分布特征。结果表明:氮硫负荷明显改变了湿地土壤全氮(TN)、铵态氮(NH₄⁺-N)和硝态氮(NO₃^--N)含量。相比T₀处理,T_N处理下湿地土壤TN、NH₄⁺-N和NO₃^--N含量分别增加了9.1%、1.3%和13.4%;T_S处理下TN含量增加了9.4%,NH₄⁺-N和NO₃^--N含量分别降低了2.7%和33.6%;而T_NS处理下TN和NH₄⁺-N含量分别降低了13.3%和6.7%,NO₃^--N含量增加了37.9%。不同处理下芦苇各器官的TN含量均为叶高根低;相比T₀处理,根的TN含量在T_N处理下增加了1.5%,在T_S和T_NS处理下则分别降低了7.0%和15.4%;叶的TN含量在T_N、T_S和T_NS处理处理下分别增加了10.4%、1.9%和7.9%。不同处理下植物-土壤系统的氮储量整体为T_N和T_S处理高于T_NS处理。氮硫负荷下的芦苇主要通过改变氮吸收与转运策略来适应环境变化,其在高氮下可能采取了“有限吸收与有限转运”策略,在高硫下可能采取了“大量吸收与大量转运”策略,在高氮高硫下则可能采取了“有限吸收与大量转运”策略。

地貌分区视角下的山西省水源涵养价值时空演变及驱动机制

王京伟, 岳静, 闫正, 郭圣浩, 何秋琴

2026, 37(5):  1629-1640.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.021

摘要 ( 58 )   PDF (3887KB) ( 0 )  

水源涵养价值的精准核算是衡量生态建设成效和推动生态产品价值实现的关键。山西省生态脆弱且为国家生态工程重点区,但其生态建设成果价值的精准核算滞后。本研究综合运用InVEST模型、蒙特卡罗模型和基于地貌分区差异化定价的影子工程法,分析了2005—2023年山西省水源涵养量及其价值的时空格局,并融合地理探测器和主成分分析揭示其驱动机制。结果表明:2005—2023年,全省水源涵养量总体呈增加趋势,其经济价值增幅(66.8%)远高于水源涵养量增幅(8.7%)。水源涵养量表现为南高北低的格局;水源涵养价值增长率则呈现北高南低、西升东缓的特点,晋西吕梁山区和晋北地区增长尤为显著,特别是强烈侵蚀黄土梁地貌区价值增幅高达91.9%。水源涵养价值空间分异的主导因子与交互机制具有明显的地貌依赖性,在人类生产活动密集的过渡地貌区,归一化植被指数与建设用地的协同效应起主导作用;在生态脆弱的黄土区和晋北干旱区,气候-植被协同则是关键调控机制。人工生态工程在生态脆弱区产生了显著的边际价值回报,未来生态管理应转向“分区施策、精准增质”,在晋西、晋北等高价值回报区应重点提升植被覆盖和草地质量,在晋东南等高禀赋区应强化生态空间保护和结构优化,在全省尺度应严守生态空间底线,以系统提升水源涵养价值。

灯光秀对生态空间的光干扰及其影响距离: 以广州国际灯光节为例

江本砚, 简淑仪, 郑建川, 李建军, 陈锦棠

2026, 37(5):  1641-1650.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.024

摘要 ( 73 )   PDF (2801KB) ( 0 )  

以灯光秀为代表的城市节庆照明能够促进夜间经济发展,但其对生态空间产生的高强度光干扰威胁不容忽视。本研究以广州国际灯光节为例,构建了覆盖光源中心16 km的高分辨率地面观测网络,精准量化了灯光节在生态空间内产生的光干扰及其显著影响距离。结果表明:与无灯光秀的正常夜晚相比,灯光节期间,广州塔(灯光秀中心)16 km范围内的夜空平均亮度超过0.26 mag·arcsec^-2(增幅>1.6%),单点单次亮度最大增加0.65 mag·arcsec^-2(增幅4.2%)。灯光的动态高频波动呈现显著非线性特征:距光源6 km处的天顶亮度标准差(0.19)和瞬时波动幅值(3.5%)均超过光源中心,形成了一个远场强于近场的动态光强峰值区。本研究界定灯光秀的显著影响距离为6～7 km,并据此提出划定6 km光生态缓冲区、避让鸟类迁徙高峰期等规划管控策略,以期为协调城市夜间经济发展和夜间生态系统保护提供科学依据。

基于机器学习模型的太湖浮叶植物区CO₂通量模拟

罗世纪, 张弥, 贾磊, 肖薇, 乔珩, 张神宝, 石婕, 葛培, 杨甫禹, 何洋

2026, 37(5):  1651-1664.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.035

摘要 ( 41 )   PDF (2367KB) ( 0 )  

浅水湖泊作为内陆水体的重要组成部分,是全球CO₂排放研究的热点之一。受富营养化和水生植物生长影响,浅水湖泊水-气界面CO₂通量变化复杂,其准确模拟仍面临挑战。为比较不同机器学习模型对浅水湖泊CO₂通量的模拟能力,本研究以太湖东部浮叶植物区为研究区域,基于涡度相关观测获取的CO₂通量实测数据,结合气象、水质和植被因子,构建了随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、反向传播神经网络(BPNN)和长短期记忆网络(LSTM)4种模型,并在生长季、非生长季和全年3种建模情境下比较其拟合与预测性能。结果表明:3种建模情境下,全年建模的整体效果最佳,其测试集性能普遍优于分季建模结果。RF模型在3种建模情境下均表现最优,其在全年建模情境中测试集决定系数(R²)达0.72,模拟的CO₂通量均方根误差(RMSE)为0.57 μmol·m^-2·s^-1;生长季建模R²=0.64,RMSE=0.88 μmol·m^-2·s^-1;非生长季建模R²=0.61,RMSE=0.43 μmol·m^-2·s^-1。SVM和BPNN模型次之,LSTM模型模拟效果欠佳。进一步通过递归特征剔除,确定了全年建模情境下RF模型的最优特征组合,即表层水温(T_{w_20})、底泥温度(T_s)、溶解氧(DO)、气温(T_a)、入射短波辐射(R_{s_in})、风速(WS)、总氮(TN)、pH、摩擦风速(u^*)和归一化植被指数(NDVI)的组合,该组合在提升模拟准确性(R²=0.76,RMSE=0.55 μmol·m^-2·s^-1)的同时有效降低了模型复杂程度。SHAP分析进一步揭示了水温、光照、溶解氧和植被指数对CO₂通量的显著影响,研究结果可为浅水湖泊CO₂通量建模及相关碳循环研究提供借鉴方法。

基于松弛涡旋累积法的内陆水体CH₄通量观测

张神宝, 张弥, 何洋, 肖薇, 贾磊, 罗世纪, 乔珩, 石婕, 杨甫禹, 葛培, 杨钟昊

2026, 37(5):  1665-1674.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.036

摘要 ( 32 )   PDF (4252KB) ( 0 )  

内陆水体是重要的CH₄排放源,准确观测CH₄通量是定量评估其排放量的关键。松弛涡旋累积法(REA)是利用一段时间内气流向上、向下时的气体浓度差、垂直风速标准差(σ_w)与经验系数b值计算物质通量的方法。本研究利用大型水体太湖的中尺度通量观测网络的东太湖站(DTH站)和安徽官渡小型水体养殖塘(GD站)基于涡度相关方法(EC)得到的观测数据,利用REA法中物理量之间的相似性,采用“代理变量法”,在确定最优代理变量的基础上,采用同步b值、固定b值(包括平均值、中位数、拟合斜率)和修正b值3类5种方法确定REA中的经验系数b,并最终得到CH₄通量,探究REA法在内陆大、小水体CH₄通量观测中的适用性,并明确关键系数b的最优取值。结果表明:在两个站点所有通量结果的b值中,水汽通量b值的离散性均最小,适合作为REA法的最优代理变量。水汽通量b值的四分位距(第三与第一四分位点之差)随垂直风速阈值(w_d)的增大呈现先减小后增大的趋势,本文将w_d设定为σ_w的0.4倍。通过与EC观测的CH₄通量比较,在DTH站,固定b值平均值与固定b值中位数计算的CH₄通量表现最优;在GD站,通过固定b值拟合斜率计算CH₄通量表现最优;DTH站、GD站的最优b值分别为0.443、0.500。两个站点基于REA法得到的CH₄通量与EC法得到的CH₄通量具有良好的一致性,说明REA法适用于内陆水体下垫面CH₄通量的观测。一般情况下,大型水体的b值小于小型水体。

苏州城市水网浮游植物功能群时空变化及驱动因子

魏凡凯, 徐力刚, 李文轩, 宋涛

2026, 37(5):  1675-1684.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.037

摘要 ( 70 )   PDF (2843KB) ( 0 )  

苏州城市水网是典型的平原闸控型河湖复合系统。为明确高度人工干预下浮游植物功能类群的时空演变及其驱动机制,本研究于2022—2023年汛期与非汛期对苏州市域内包括骨干河道、城市内河及湖泊在内的102个采样点进行调查。结果表明:本次研究共鉴定浮游植物8门198种,以绿藻门(42.4%)、硅藻门(25.2%)和蓝藻门(13.1%)为主,识别出包括富营养中温型(M)、混合富营养型(P)、清洁水体硅藻型(J)、静水浮游型(T)、静水适应型(Y)和耐受浑浊型(D)、中营养型(B)在内的14个优势功能类群,平均丰度为6.87×10⁵ cells·L^-1,平均生物量为0.09 mg·L^-1。苏州水网浮游植物生物量时空差异显著,整体呈现汛期高于非汛期的特征,且Y、D、T、P、B为全域核心优势类群;季节性演替模式受自然节律与人工调控双重驱动,汛期以耐受高营养的M、Lo类群为主,非汛期则向适应中低温及稳定生境的 T、B类群演替,2022年极端高温事件显著增强了Y、T的全年优势度。结构方程模型(SEM)表明,湖泊功能群生物量主要受水温和总磷的正向驱动,而河流功能群受电导率的影响更为显著。本研究阐明了亚热带城市河网浮游植物功能群对多重环境压力的响应机制,可为闸控型河湖系统的生态管理提供理论依据。

综合评述

河口湿地碳氮耦合过程与调控

何晓茜, 李攀, 丁虎, 李晶, 王金枝, 崔丽娟, 晏智锋

2026, 37(5):  1685-1696.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.034

摘要 ( 61 )   PDF (1799KB) ( 0 )  

河口湿地生态系统的碳氮过程对其生态服务功能的维持具有关键作用。在人类活动导致氮输入持续增加的背景下,河口湿地的碳吸收、周转与存储过程受到显著影响,深入理解该系统碳氮耦合循环机制具有重要意义。本文阐述了氮输入增加条件下河口湿地碳氮过程的响应特征及协同变化规律,明确了生物作用对土壤/沉积物-植物-大气系统碳氮耦合循环的影响,分析了碳氮过程对环境气候因子变化的动态响应机制。基于对上述河口湿地碳氮耦合关键过程的理解,本文从“基于自然的解决方案(NbS)”视角提出降氮固碳协同调控的潜在实施路径,以期为缓解海岸带水体富营养化、提升湿地生态碳汇服务功能提供参考。

喀斯特植物水分适应策略分异特征及岩性驱动机制

丁亚丽, 陈洪松, 周金星

2026, 37(5):  1697-1707.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.002

摘要 ( 98 )   PDF (1319KB) ( 0 )  

西南喀斯特地区石多土少,水土二元结构发育,特殊地质背景下表层岩溶带水分成为植物水分重要来源,而基岩岩性是驱动表层岩溶带发育与蓄水能力的关键。在极端气候事件和岩溶干旱影响下,植被恢复的可持续性面临巨大挑战,亟需阐释岩性调控的水分供给对植物适应策略的影响。本文梳理了喀斯特基岩岩性介导植物水分获取、传输与利用策略的研究进展。岩性决定了基岩供水能力,石灰岩裂隙广泛发育,赋存水源;白云岩结构致密,基岩裂隙较难发育,蓄水能力弱。岩石裂隙水是喀斯特植物重要的水分来源,石灰岩生境优势植物多为深根系且能利用深层裂隙水,水力调节倾向“异水策略”,即干旱胁迫下仍倾向维持气孔开放以获取碳收益;白云岩坡地以灌草分布为主,根系相对较浅,主要依赖近期降水或浅薄土壤水,呈现“短水龄”特征,即水分在植物根区储存与传输过程中的滞留时间较短。喀斯特植物通过水源深度切换、水文生态位分离和提高水分利用效率等节流保水策略应对干旱;与石灰岩地上植物相比,生长在白云岩坡地的浅根系落叶植物面临更大的干旱致死风险。未来研究需定量刻画基岩-水分-植物耦合过程与互馈机理,为喀斯特生态脆弱区植被动态评估和高质量恢复提供科学依据。

电缆细菌驱动植物根际电化学耦合与元素循环研究进展

郭堤, 刘畅, 陈颐婷

2026, 37(5):  1708-1716.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.033

摘要 ( 66 )   PDF (1380KB) ( 0 )  

电缆细菌是一类具有跨厘米级长距离电子传递(LDET)能力的丝状导电微生物,作为环境中的“生物电缆”,在植物根际微环境中扮演着关键的地球化学工程师角色。它们通过构建独特的生物电化学网络,连接根系泌氧(ROL)与深层硫化物氧化,驱动了一系列联动的氧化还原反应。本文综述了电缆细菌在根际的定殖规律及其与植物的互作机制:LDET不仅能高效驱动硫化物解毒与铁氧化物屏障的原位形成,还深刻耦合了硫-铁-磷循环,显著降低了稻田等生态系统的甲烷排放,并提升了磷的固定与截留效率。电缆细菌与植物互作在有机污染物降解、重金属稳定化、退化生态系统修复及温室气体减排等多方面具有较大的应用潜力。本文将为深化理解“微生物-植物”电共生理论并将其转化为切实可行的生态工程策略(如根际修复、温室气体减排)提供新的研究思路与理论参考。

生物膜驱动微塑料沉降的研究进展

曹雅芹, 陈孝杨, 孔令涛, 邓道贵, 石锦红, 方文静

2026, 37(5):  1717-1730.  doi:10.13287/j.1001-9332.202605.031

摘要 ( 62 )   PDF (3250KB) ( 0 )  

生物膜是驱动微塑料(MPs)水环境行为的关键因素,但其动态调控机制在传统模型中长期被忽视。本文综述了生物膜的形成机制及其对MPs沉降行为的影响。MPs进入水体后,表面会迅速被微生物定殖,并形成由胞外聚合物(EPS)和微生物群落构成的生物膜结构。该形成过程受到暴露时间、环境条件及MPs自身性质等多重因素的动态调控。生物膜通过增加MPs有效密度、促进颗粒团聚、改变表面性质等途径,显著影响其沉降行为与垂直分布特征,从而挑战了基于传统物理属性的预测模型的适用性。以微藻为代表的微生物及其特异性分泌的EPS在此过程中发挥关键作用,是导致沉降行为差异的主要原因。本文还梳理了生物膜与MPs的作用机制、应用场景及局限性等方面的研究进展。未来研究应重点关注:在机制层面,建立耦合微观生物膜动力学与宏观水力条件的多尺度模型;在方法层面,开发可定量表征生物膜特性(如EPS组成、群落功能)的原位观测技术;在应用层面,探索利用功能微生物(如特定藻/菌)定向调控MPs沉降行为的生物修复策略。