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亚热带退化红壤区林型对土壤微生物生物量及酶活性的影响

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江西农业大学学报 2024年第2期46卷 411-418页

作者：王芳文艺瑶赵玉枭崔鑫涛段小华鲁顺保张艳杰江西师范大学生命科学学院/鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室江西南昌330022 江西省土壤侵蚀与防治重点实验室江西南昌330029

【目的】旨在从土壤微生物生物量及酶活性角度分析不同林型土壤质量状况。【方法】选取马尾松(Pinus massoniana)、木荷(Schima superba)和枫香(Liquidambar formosana)及马尾松-木荷和马尾松-枫香混交林等5种不同林型为研究对象,对不... 详细信息

【目的】旨在从土壤微生物生物量及酶活性角度分析不同林型土壤质量状况。【方法】选取马尾松(Pinus massoniana)、木荷(Schima superba)和枫香(Liquidambar formosana)及马尾松-木荷和马尾松-枫香混交林等5种不同林型为研究对象,对不同林型土壤溶解性碳氮、微生物生物量碳氮和酶活性进行分析。【结果】不同林型对土壤pH、含水量的影响均达显著水平,木荷林地土壤全氮和全磷、DOC、DON和NO_(3)^(-)-N的含量显著高于马尾松纯林。马尾松-木荷混交林土壤MBC含量显著高于其他林型,MBN显著高于枫香纯林。马尾松纯林和马尾松-枫香混交林土壤蔗糖酶活性显著高于枫香纯林和马尾松-木荷混交林;马尾松-枫香混交林土壤酸性磷酸酶活性显著高于马尾松、枫香和木荷纯林;马尾松纯林土壤酸性蛋白酶活性显著高于其他林分。土壤全碳、全氮与土壤全磷、DOC、DON呈差异极显著正相关(P所有生态因子中,微生物生物量碳氮对土壤蔗糖酶和脱氢酶的影响最大。【结论】木荷、枫香纯林以及马尾松-木荷、马尾松-枫香混交林对土壤理化性质的改良效果要优于马尾松纯林。

关键词：退化红壤林型土壤微生物酶活性

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光照和营养水平对亚热带浅水湖泊中初级生产者的复合影响——基于微宇宙实验研究

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生态学报 2024年

作者：罗东李赠赵苗苗胡骞周锐戎俊黎磊南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌大学生命科学学院中国科学院庐山植物园江西鄱阳湖湿地保护与恢复国家长期科研基地江西鄱阳湖湿地生态系统国家定位观测研究站

沉水植物、附着藻类和浮游植物作为浅水湖泊中的主要初级生产者，其竞争相互作用受到氮磷营养浓度升高和弱光胁迫的共同影响。探究营养盐和光照变化如何单独/共同影响这三种初级生产者及它们之间的相互作用关系，对于进一步理解全球气... 详细信息

沉水植物、附着藻类和浮游植物作为浅水湖泊中的主要初级生产者，其竞争相互作用受到氮磷营养浓度升高和弱光胁迫的共同影响。探究营养盐和光照变化如何单独/共同影响这三种初级生产者及它们之间的相互作用关系，对于进一步理解全球气候变化背景下湖泊稳态的维持机制具有重要意义。选取长江流域冬春季节的优势种菹草（Potamogeton crispus）为植物材料，通过室内微宇宙模拟实验，设置不同营养（低营养：总氮0.8mg/L，总磷0.03mg/L，中营养：总氮1.8mg/L，总磷0.14mg/L）和遮荫处理（30%、60%和100%入射光强度），研究光照和营养水平对不同水体初级生产者的影响差异。结果表明：实验设置的营养范围内，营养增加促进菹草、附着藻类和浮游植物的生长，但是氮磷营养盐对附着藻类和浮游植物的促进作用远远大于对沉水植物的促进作用。遮荫增加显著抑制菹草的生长，但只有在中营养条件下，光照对生长的影响才明显，低营养条件下，光照对生长的影响不明显。相较于光强变化，浮游植物和附着藻类对水体营养的响应更为敏感，营养盐浓度不同造成的生物量差异远远大于光强不同造成的差异，表明实验过程中浮游植物和附着藻类的生长主要受营养盐的限制。因此，随着富营养化趋势加剧，由于弱光条件下菹草生长不佳，对藻类的抑制作用变弱，光强减弱和营养增加的联合作用会促进藻类的生长形成遮荫作用，引发植物种群衰退。水体富营养化过程中可溶性有机质输入增加、风浪增强和生物扰动等因素变化会降低湖泊下层光照强度，加剧富营养化对沉水植物的影响，从而对不同季节湖泊生态系统稳态维持产生不利影响。

关键词：沉水植物菹草附着藻类浮游植物营养富集光衰减

基于鲸鱼优化算法的长短期记忆模型水库洪水预报

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湖泊科学 2024年第1期36卷 320-332页

作者：丁艺鼎蒋名亮徐力刚范宏翔吕海深河海大学水文与水资源学院南京210098 中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210018 中国科学院大学南京学院南京211135 江西省鄱阳湖流域生态水利技术创新中心南昌330029

洪涝灾害是世界主要自然灾害之一,优化洪水预报方案对防洪决策至关重要,然而传统水文模型存在参数多、调参受人为因素影响,泛化能力弱等问题。针对上述问题,本文提出基于改进的鲸鱼优化算法和长短期记忆网络构建自动优化参数的WOA-LSTM... 详细信息

洪涝灾害是世界主要自然灾害之一,优化洪水预报方案对防洪决策至关重要,然而传统水文模型存在参数多、调参受人为因素影响,泛化能力弱等问题。针对上述问题,本文提出基于改进的鲸鱼优化算法和长短期记忆网络构建自动优化参数的WOA-LSTM模型,通过优化神经网络结构进一步增强该模型的稳定性和精确度,并且建立不同预见期下的洪水预报模型来分析讨论神经网络结构与预报期之间的关系。以横锦水库流域1986-1997年洪水资料为例,其中以流域7个雨量站点的降雨以及横锦站水文资料为输入,不同预见期下洪水过程作为输出,以1986-1993年作为模型的率定期,1994-1997年作为模型的检验期,研究结果表明:(1)以峰现时差、确定性系数、径流深误差和洪峰流量误差作为评价指标,相比较于LSTM模型和新安江模型对检验期的模拟结果表明WOA-LSTM模型拥有更高的精度、预报结果更稳定;(2)结合置换特征值和SHAP法分析模型特征值重要性,增强了神经网络模型的可解释性;(3)通过改变神经网络结构在一定程度避免由于预见期增加和数据关联性下降而导致的模型预报精度下降的问题,最终实验表明该模型在预见期1~6 h下都可以满足横锦水库的洪水预报要求,可以为当地的防洪决策提供依据。

关键词：洪水预报长短期记忆模型(LSTM) 鲸鱼优化算法深度学习

亚热带江河源头区径流对土地利用及气候变化的响应研究

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水土保持研究 2024年第6期31卷 55-66,73页

作者：张吉洪姚正红李俊杰万炜朱锦奇郑博福南昌大学工程建设学院南昌330031 江西省地质局物化探大队南昌330009 南昌大学资源与环境学院南昌330031 鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室/南昌大学江西生态文明研究院南昌330031

[目的]厘清不同情景下亚热带江河源头区的径流量变化,为流域水资源的综合管理调控和水资源开发利用提供决策依据,并为亚热带江河源头区生态安全保障提供科学参考。[方法]以赣江主要源头区域的桃江流域为研究区,采用2000—2019年的气象... 详细信息

[目的]厘清不同情景下亚热带江河源头区的径流量变化,为流域水资源的综合管理调控和水资源开发利用提供决策依据,并为亚热带江河源头区生态安全保障提供科学参考。[方法]以赣江主要源头区域的桃江流域为研究区,采用2000—2019年的气象及降水数据开展SWAT模型的率定与验证,进而模拟了不同土地利用与气候变化及其组合情景下的径流响应特征。[结果]SWAT模型对于桃江流域具有良好的适用性,模拟径流与实测径流拟合效果良好。建设发展情景下的产流能力最强,生态保护情景下的产流能力最弱。不同季节的产流能力存在明显差异,丰水期各情景产流能力差异较大,而枯水期不同情景地表径流量差异较小。15种气候变化情景中,流域径流量与降水量呈正相关(p流域的径流量影响更大,是径流量变化的主要影响因素。L_(1)&C_(5)情景(耕地扩张情景,温度不变,降水量增加20%)下的年均径流量最大,达267.15 m^(3)/s。[结论]土地利用对于径流变化影响相对较弱,气候因素在桃江流域径流变化中起主要作用。

关键词：亚热带江河源头区径流土地利用变化气候变化 SWAT模型桃江流域

基于遥感生态指数的赣抚平原灌区生态环境质量变化评价

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长江流域资源与环境 2024年第6期33卷 1340-1353页

作者：李琴詹聪张金生邓海龙贾卓江西省科学院能源研究所江西南昌330096 南昌大学工程建设学院江西南昌330038 江西省灌溉试验中心站江西南昌330201

赣抚平原灌区是江南最大的引水灌区,也是江西省灌溉面积最大的灌区,被视为典型的“人—社会—自然”复合生态系统。为探究赣抚平原灌区近20年来的生态环境变化状况,基于2002、2008、2015、2021年的Landsat TM/OLI遥感影像数据,应用主成... 详细信息

赣抚平原灌区是江南最大的引水灌区,也是江西省灌溉面积最大的灌区,被视为典型的“人—社会—自然”复合生态系统。为探究赣抚平原灌区近20年来的生态环境变化状况,基于2002、2008、2015、2021年的Landsat TM/OLI遥感影像数据,应用主成分分析法将绿度(NDVI)、湿度(WET)、干度(NDBSI)、热度(LST)4个指标集成构建了遥感生态指数(RSEI),对灌区2002~2021年的生态环境质量变化进行评价。结果表明:2002~2021年间赣抚平原灌区生态环境持续向好,RSEI均值由0.477增至0.552,增幅达15.71%,其中绿度和热度对生态质量影响最大;灌区的RSEI等级以中等等级为主,近20年来优、良好等级面积持续增加,48.37%的区域生态质量在变好,其中抚河东岸、进贤县境内的改善情况最为突出;受城市扩张以及干旱化水文气象的影响,生态环境质量变差区域多分布于主城区、农灌区、河湖沿岸地带,因此能否在灌区现代化建设的同时统筹气候变化与生态环境保护是实现灌区永续发展的关键。研究结果能够较好地表征赣抚平原灌区生态环境质量状况的变化,可为区域生态环境治理与保护提供理论参考和科学依据。

关键词：赣抚平原灌区遥感生态指数生态环境质量主成分分析气候变化

酸性红壤有机碳组成与微生物种群特征的相关性研究

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环境科学学报 2024年第1期44卷 377-388页

作者：龙超刘仁绿尹丽宋勇生贺根和刘祖文江西理工大学土木与测绘工程学院赣州341000 井冈山大学生命科学学院吉安343009 南昌工程学院水利与生态工程学院南昌330099

微生物在土壤碳周转中起关键驱动作用,南方红壤区土壤由于酸化严重,导致土壤微生物丰度较低,且碳汇不足.在土壤酸化背景下不同组分有机碳与微生物多样性之间的关联及影响机制尚不清楚,极大限制了红壤碳汇潜力的研究.本文通过对4种不同... 详细信息

微生物在土壤碳周转中起关键驱动作用,南方红壤区土壤由于酸化严重,导致土壤微生物丰度较低,且碳汇不足.在土壤酸化背景下不同组分有机碳与微生物多样性之间的关联及影响机制尚不清楚,极大限制了红壤碳汇潜力的研究.本文通过对4种不同覆盖植被(杉木林、针阔混交林、竹林和茶油林)土壤碳组分含量和微生物多样性特征进行分析,结果表明:杉木林(21.9 g·kg^(-1))和针阔混交林(20.57 g·kg^(-1))土壤总有机碳(SOC)含量均高于竹林(9.95 g·kg^(-1))和茶油林(12.6 g·kg^(-1)),溶解性有机碳(DOC)与微生物量碳(MBC)含量与SOC呈相同分布趋势,然而易氧化有机碳(ROC)、总氮(TN)和总磷(TP)在不同植被间无显著差异.4种土壤中变形菌(Proteobacteria)、放线菌(Actinobacteriota)、酸杆菌(Acidobacteriota)、绿弯菌(Chloroflexi)和疣微菌(Verrucomicrobiota)在细菌种群中占据优势生态位,优势细菌群落分布在不同土壤中无显著差异;土壤中分布较多的真菌为子囊菌(Ascomycota)、担子菌(Basidiomycota)和被孢霉菌(Mortierellomycota),Basidiomycota在竹林和针阔混交林土壤中占优势,而Ascomycot是茶油林和杉木林土壤中相对丰度最高的真菌群落.Spearman相关性分析表明,Actinobacteriota、Chloroflexi和Verrucomicrobiota种群丰度与活性有机碳(AOC)呈显著相关性(pDOC>AOC>SOC;真菌为SOC>SMC>MBC>BROC,在红壤中真菌较细菌有更强的耐酸能力.FAPROTAX和FUNGuild预测表明,主要的功能菌群丰度在各分组间均有显著差异,纤维素分解、尿素分解、芳香族化合物降解、固氮和硝酸盐还原是主要的碳氮转化功能群,腐生营养型真菌丰度占比最高(21.53%~80.57%),各分组间功能菌群的差异解释了微生物种群分布驱动的红壤碳氮组分异质性.研究结果强调了酸性红壤微生物在土壤有机碳转化中的重要作用,对进一步研究土壤微生物碳汇,助力双碳目标的实现具有重要参考价值.

关键词：酸性红壤土壤有机碳高通量测序微生物多样性冗余分析功能预测

亚热带城市湖泊与河流CO_(2)气体通量特征及其影响因素

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湖泊科学 2024年第2期36卷 499-511页

作者：刘纪明赵优肖启涛屈琦胡又心李郑杰易心钰卢伟志中南林业科技大学生命科学与技术学院长沙410004 中南林业科技大学南方林业生态应用技术国家工程实验室长沙410004 中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院流域地理学重点实验室南京210008 湖南省植物园长沙410000 湖南长株潭城市群森林生态系统国家定位观测研究站长沙410116

湖泊、河流等内陆水体是连接陆地生态系统和海洋的“长程碳环路”的重要节点,也是温室气体二氧化碳(CO_(2))排放源,在调节陆地、海洋间的碳迁移转换中发挥着重要作用。相对于自然水体,城市水体因面积小、水深浅且受监测方法限制,水-气... 详细信息

湖泊、河流等内陆水体是连接陆地生态系统和海洋的“长程碳环路”的重要节点,也是温室气体二氧化碳(CO_(2))排放源,在调节陆地、海洋间的碳迁移转换中发挥着重要作用。相对于自然水体,城市水体因面积小、水深浅且受监测方法限制,水-气界面碳通量经常被忽略。为探讨我国亚热带城市水体温室气体排放特征,本研究以湖南省长沙市典型城市水体,包括洋湖、西湖、松雅湖、月湖4个湖泊和湘江长沙段为研究对象,分别于2022年4和10月采用光化学反馈-腔增强吸收光谱法(OF-CEAS)和扩散模型法对水-气界面CO_(2)通量进行对比测定。结果表明,长沙城市湖泊与河流春季为CO_(2)排放源,秋季为吸收汇,河流水-气界面CO_(2)通量呈显著季节差异。河湖之间CO_(2)通量在春季表现为显著差异,秋季差异不显著。CO_(2)通量与水体溶解氧、水体总氮浓度等呈显著正相关。2种方法的CO_(2)通量对比测定在湖泊上显著相关,但对河流而言相关性不显著。研究揭示的城市湖泊与河流CO_(2)气体的排放特征有利于深入探究城市水体碳的迁移转化,可对全面了解全球气候变化过程和河湖湿地温室气体减排和调控提供科学支撑。

关键词：城市湖泊与河流 CO_(2)通量季节变化影响因素

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湖南省“四水”河岸带碳汇及其经济价值评估

水电能源科学 2024年 209-213页

作者：闫峰陆紫薇喻雪婷南昌大学流域碳中和教育部工程研究中心

基于CASA模型、GSMSR模型和市场价格法,构建了河岸带碳汇及经济价值评估模型,以湖南省的湘江、资江、沅江和澧水(简称“四水”)为例,计算了它们的河岸带碳汇量,并分析了其影响因素,评估了“四水”河岸碳汇的经济价值。结果表明,湖南省... 详细信息

基于CASA模型、GSMSR模型和市场价格法,构建了河岸带碳汇及经济价值评估模型,以湖南省的湘江、资江、沅江和澧水(简称“四水”)为例,计算了它们的河岸带碳汇量,并分析了其影响因素,评估了“四水”河岸碳汇的经济价值。结果表明,湖南省“四水”干流河岸带多年碳汇总量平均值为7.04×10～4 t,其中湘江2.29×10～4t,资江1.81×10～4t,沅江1.49×10～4t,澧水1.45×10～4t。空间方面“四水”的消落区表现为碳源,岸上区域主要表现为碳汇;且受水位波动的影响,消落区评价结果的变异系数大于岸上区域。时间方面河岸带碳汇呈4～9月高、10月～次年3月低的年内变化特点及平水年高、丰枯年低的年际变化特点。河岸带碳汇的主要影响因素为温度、土地利用类型和水位变化。较高的温度、较大的林地占比和较低的水位变化有助于提升河岸带的碳汇。经济价值方面湖南省“四水”河岸带碳汇年均经济价值为298.73×10～4元,其中湘江95.67×10～4元,资江77.17×10～4元,沅江63.53×10～4元,澧水62.36×10～4元。河岸带具有较高的碳汇价值,可通过碳交易为河流保护与治理提供潜在资金来源,从而服务于生态环境与经济社会的协调发展。

关键词：碳汇评估河岸带经济价值湖南省“四水”

基于淡水蚌类的生物学特征预测种群局部定居率和灭绝率——以鄱阳湖为例

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湖泊科学 2017年第3期29卷 678-686页

作者：武瑞文高博宇兰志春张铭华欧阳珊吴小平南昌大学生命科学学院南昌330031 南昌大学生命科学研究院流域生态研究所南昌330031

淡水蚌类是全球最受威胁的动物群之一.加强淡水蚌类灭绝机制的研究,对促进野生淡水蚌类生物多样性的保护和管理具有重要的意义.淡水蚌类具有独特的生活史,发育过程中的钩介幼虫必须依赖于宿主鱼才能完成变态发育.淡水蚌局部种群之间的... 详细信息

淡水蚌类是全球最受威胁的动物群之一.加强淡水蚌类灭绝机制的研究,对促进野生淡水蚌类生物多样性的保护和管理具有重要的意义.淡水蚌类具有独特的生活史,发育过程中的钩介幼虫必须依赖于宿主鱼才能完成变态发育.淡水蚌局部种群之间的交流是通过宿主鱼的迁移和幼虫漂流来实现的.通过对鄱阳湖12个采样地点调查,计算了39种淡水蚌的局部定居率和灭绝率,利用一般线性模型,通过比较最低赤池信息准则和许瓦兹贝叶斯准则来评估淡水蚌类的8个生物学特征对预测种群局部定居率和灭绝率的可行性.结果表明:淡水蚌类的生物学特征与局部定居率和灭绝率存在相关性,可以用来预测种群局部定居和灭绝,其中种群结构和繁殖时期这两个生物学特征是预测局部定居率的最佳组合模型,分布密度、繁殖能力、保护现状和运动能力是预测局部灭绝率的最佳结合模型.就鄱阳湖淡水蚌类而言,局部灭绝率显著超过局部定居率,表明局部种群隔离程度正在加重,面临着严重的种群灭绝危机.

关键词：淡水蚌类生物学特征定居率灭绝率鄱阳湖