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1987-2022年黄河银川平原段河道演变特征及影响因素

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干旱区资源与环境 2024年第3期38卷 92-103页

作者：张伊婧璩向宁王磊王筱平谭鹏宁夏大学生态环境学院银川750021 宁夏大学/西北土地退化与生态系统恢复国家重点实验室培育基地银川750021 宁夏大学/西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室银川750021 宁夏黄河湿地生态系统国家定位观测研究站银川750011

研究黄河银川平原段河道的演变特征,对河道的保护提供理论依据。文中基于1987-2022年8期Landsat卫星影像,利用修正的归一化水体指数对黄河河道进行提取,计算不同时期的河道宽度、河道面积、摆动幅度以及摆动速率,分析35年间黄河银川平... 详细信息

研究黄河银川平原段河道的演变特征,对河道的保护提供理论依据。文中基于1987-2022年8期Landsat卫星影像,利用修正的归一化水体指数对黄河河道进行提取,计算不同时期的河道宽度、河道面积、摆动幅度以及摆动速率,分析35年间黄河银川平原段的摆动特征及变化规律。结果表明:35年间,河道宽度平均减小0.36km,河段面积平均减小0.66km^(2)。河道左岸平均每年向右摆动0.10km,R1、R2、R3河段左岸向左向右的摆动速率之比分别为1:2.12:2.53和1:4.19:5.33;河道右岸平均每年向右摆动0.004km,R1、R2、R3段河道右岸向左向右平均摆动速率之比分别为1:0.82:2.16和1:1.90:3.19。河道整体呈萎缩趋势且向右偏移,黄河银川平原段下游摆动变化程度更为严重。河道在时间上的变化可能与自然因素与人类筑坝蓄水等人类活动相关,在空间上的变化可能受制于河道径流及河岸物质组成的差异。对于黄河银川平原河段,防护建设应重点关注在下游河段。

关键词：河岸河道摆动堤岸防护黄河

典型固沙植物种子萌发和幼苗生长对土壤水分的响应

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干旱区研究 2024年第5期41卷 830-842页

作者：杨竹青王磊张雪申建香张伊婧李欣宇张波牛金帅宁夏大学生态环境学院宁夏银川750021 西北土地退化与生态系统恢复国家重点实验室培育基地宁夏银川750021 西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室宁夏银川750021 宁夏黄河湿地生态系统国家定位观测研究站宁夏银川750021 宁夏中卫沙坡头国家级自然保护区管理局宁夏中卫755000

固沙植物种子萌发和幼苗生长是土地荒漠化治理的决定性环节,土壤水分是影响该环节的主要限制因子。本研究通过室内盆栽实验,以花棒(Hedysarum scoparium)、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)和沙蒿(Artemisia desertorum)为研究对象,比... 详细信息

固沙植物种子萌发和幼苗生长是土地荒漠化治理的决定性环节,土壤水分是影响该环节的主要限制因子。本研究通过室内盆栽实验,以花棒(Hedysarum scoparium)、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)和沙蒿(Artemisia desertorum)为研究对象,比较分析了不同水分梯度处理下(4%、6%、8%、10%、15%、20%和25%)3种固沙植物的种子萌发特性与幼苗生长过程中的表型特征差异,探讨固沙植物种子萌发和幼苗生长对土壤水分变化的响应。结果表明:(1)随着土壤水分的增加,3种固沙植物的种子萌发特性均存在显著差异(P恢复时,除考虑种子自身性状外,还应充分考虑由降雨条件引起的土壤水分的变化,以提高出苗率和幼苗生长的成功率。

关键词：土壤水分胁迫盆栽试验种子萌发幼苗生长表型

湿地植物物种多样性无人机高光谱遥感反演研究

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地球信息科学学报 2024年第8期26卷 1954-1974页

作者：唐希颖李化哲崔丽娟赵欣胜翟夏杰雷茵茹李晶王金枝李伟中国林业科学研究院湿地研究所湿地生态功能与恢复北京市重点实验室北京100091 中国林业科学研究院生态保护与修复研究所北京100091 北京汉石桥湿地生态系统国家定位观测研究站北京101399

湿地植物物种多样性可以反映湿地生态系统的群落组织水平和稳定性,评价湿地健康、退化程度以及修复状况,快速量化物种多样性对保护湿地生物多样性至关重要,然而传统的实地调查方法费时费力,存在时间成本上的局限性,而高光谱技术的发展... 详细信息

湿地植物物种多样性可以反映湿地生态系统的群落组织水平和稳定性,评价湿地健康、退化程度以及修复状况,快速量化物种多样性对保护湿地生物多样性至关重要,然而传统的实地调查方法费时费力,存在时间成本上的局限性,而高光谱技术的发展为实现这一目的提供了契机。为探究如何通过高光谱技术实现湿地植物物种多样性的精确反演,本研究在陕西汉中朱鹮国家级自然保护区对湿地植物展开调查并同步获取植物冠层的高光谱影像,使用Simpson(DS)、Margalef(DM)、Shannon-Weiner(H')和Pielou(J) 4种指标表征物种多样性,通过随机森林(Random Forest,RF)、BP神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)和偏最小二乘(Partial Least Squares,PLS) 3种方法建立反演模型,最终实现对区域物种多样性的反演推算。结果表明:一阶微分变换比二阶微分变换能提取出更多的敏感波段,而通过组合任意波段植被指数,可以提高与物种多样性指数的相关性;基于原始光谱数据与基于多特征组合的反演精度接近,且都是RF模型取得较高精度(R2> 0.40);RF模型对H'和J的反演精度较好,R2高于0.6,DS的R2高于0.5,表明模型有一定预测能力,而DM的R2均低于0.5,模型预测能力并不理想。本研究展示了无人机高光谱技术在湿地植物物种多样性精确反演方面的有效性,证实了通过光谱微分变换和特征变量的提取结合随机森林模型实现无人机尺度的物种多样性反演方法的可靠性。该技术对于可为湿地生物多样性的大尺度检测提供技术支撑,为相关管理部门决策提供参考。

关键词：湿地植物物种多样性无人机高光谱反演机器学习特征选择植被指数

湿地园小型水体温室气体浓度和通量的时空特征

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中国环境科学 2024年第8期44卷 4567-4575页

作者：徐美丽马姣娇李佳鸿易小青高常军广东省林业科学研究院广东省森林培育与保护利用重点实验室广东广州510520 广东海丰湿地生态系统国家定位观测研究站广东广州510520

以深圳坝光湿地园为研究对象,选取沟渠、池塘、河口3种水体,开展为期1a的野外监测,探究高度城市化小型水体中温室气体的时空特征及驱动因素.结果表明:水体中CO_(2)、CH_(4)、N_(2)O溶存浓度平均值为(54.30±49.55)、(0.89±1.45)、(0.0... 详细信息

以深圳坝光湿地园为研究对象,选取沟渠、池塘、河口3种水体,开展为期1a的野外监测,探究高度城市化小型水体中温室气体的时空特征及驱动因素.结果表明:水体中CO_(2)、CH_(4)、N_(2)O溶存浓度平均值为(54.30±49.55)、(0.89±1.45)、(0.0038±0.0007)μmol/L,通量的平均值为(113.94±424.19)、(1.48±3.84)、(0.0044±0.0176)mg/(m^(2)·h),是大气温室气体排放源.其中,CO_(2)的排放潜力远超过滨海水域、湖泊等水体,是在整个湿地园水体的全球增温潜势的主要贡献者,占比高达85.87%.在时空上,温室气体的浓度和通量主要表现为暖季(8月)>冷季(1、4、12月),沟渠>池塘、河口,且靠近湿地园中部更高.盐度、pH值、氨态氮、硝态氮、电导率、化学需氧量和总有机碳是影响水体中温室气体溶存浓度差异的关键环境因子,而电导率是影响通量变化的主要环境因子.

关键词：小微湿地景观水体 CO_(2) CH_(4) N2O 环境因子

拉鲁湿地近20年植被指数变化特征及其对气候变化的响应

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生态学杂志 2024年第6期43卷 1738-1746页

作者：杨澳颜亮张骁栋张克柔李勇康晓明中国林业科学研究院生态保护与修复研究所北京100091 湿地生态功能与恢复北京市重点实验室北京100091 四川若尔盖高寒湿地生态系统定位观测研究站四川阿坝624500

高原城市湿地是高原城市生态系统的重要组成部分,对维护高原城市的经济发展和生态环境建设具有重要作用,但目前针对高原城市湿地植被状况及其影响因素的研究较为缺乏。植被指数是评估植被状况的关键指标之一,通过比较高原城市湿地生态... 详细信息

高原城市湿地是高原城市生态系统的重要组成部分,对维护高原城市的经济发展和生态环境建设具有重要作用,但目前针对高原城市湿地植被状况及其影响因素的研究较为缺乏。植被指数是评估植被状况的关键指标之一,通过比较高原城市湿地生态系统中不同植被指数评估地表植被状况,进而探究其对气候变化的响应,可为全球变化背景下高原城市湿地的修复和保护提供重要的参考价值。本研究以青藏高原拉鲁湿地国家级自然保护区为对象,利用Landsat系列影像数据计算2000—2020年植被生长季(5—9月)的归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)、比值植被指数(RVI)和植被覆盖度(FVC),通过趋势回归分析揭示过去20年拉鲁湿地3种植被指数和植被覆盖度的时空变化特征,并结合降雨量与温度数据探讨不同植被指数与二者之间的相关性。结果表明:(1)拉鲁湿地FVC整体水平较高,2000—2020年平均FVC为0.57,中部和南部FVC高于北部边缘区域,拉鲁湿地FVC增加区域的面积大于减少区域的面积,且以轻微增加(面积占比32.38%)的变化趋势为主;(2)拉鲁湿地NDVI和RVI反演结果相关性较高(R^(2)=0.92,P湿地FVC方面优于EVI,EVI对高植被覆盖度区域的植被生长状况变化更敏感,NDVI在反演拉鲁湿地植被覆盖中的效果最佳,适应性最高;(3)NDVI、EVI和RVI均与温度呈负相关,而与降雨量呈正相关,且温度对植被指数的影响更大。综上,拉鲁湿地国家级自然保护区2000—2020年FVC呈略微上升趋势,植被指数在空间上均表现为拉鲁湿地中部和南部数值高于北部边缘,NDVI在拉鲁湿地植被反演中的适应性优于RVI与EVI,温度对植被指数的影响大于降雨量,研究结果可为拉鲁湿地国家级自然保护区的保护与修复提供有效的科学依据和数据支撑。

关键词：拉鲁湿地植被覆盖度植被指数时空变化气候变化

叶面喷施表油菜素内酯对湖南稷子耐盐性的调控作用

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西北植物学报 2024年第4期44卷 517-528页

作者：侯汶君麻冬梅张玲杭嘉慧宁夏大学西北土地退化与生态系统恢复省部共建国家重点实验室培育基地/西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室宁夏大学生态环境学院银川750021

【目的】土壤盐碱化严重影响着草料兼用牧草湖南稷子的正常生长发育和产量。探讨表油菜素内酯(EBR)对湖南稷子耐盐性的调控作用及其机制,可为其应用于牧草生产提供理论依据。【方法】以‘宁稷1号’品种幼苗为材料,在筛选适宜盐胁迫浓度... 详细信息

【目的】土壤盐碱化严重影响着草料兼用牧草湖南稷子的正常生长发育和产量。探讨表油菜素内酯(EBR)对湖南稷子耐盐性的调控作用及其机制,可为其应用于牧草生产提供理论依据。【方法】以‘宁稷1号’品种幼苗为材料,在筛选适宜盐胁迫浓度的基础上,设置对照、盐(150 mmol/L NaCl)和不同浓度(1,10,100μg/L)EBR单独及复合处理,采用水培试验考察各处理幼苗生长、抗逆生理、光合作用、离子稳态、编码盐过敏(SOS)信号转导途径及抗氧化酶相关基因表达量的变化。【结果】与对照相比,单独盐胁迫幼苗生长(株高、根长、生物量等)受到抑制,叶片光合作用指标[叶绿素含量及PSⅡ实际光合速率[Y(Ⅱ)]、PSⅡ最大光化学效率(F_(v)'/F_(m)')、电子转移速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP)等]、渗透调节物质(脯氨酸、可溶性蛋白)含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX)活性降低,根系K^(+)、Ca^(2+)和Mg^(2+)含量减少,而Na^(+)含量增加,叶片活性氧(超氧阴离子、过氧化氢)含量、细胞膜透性(丙二醛含量、相对电导率)提高,叶片相关基因表达量显著下调。单独EBR处理对以上指标大多无显著影响。喷施不同浓度EBR均能有效缓解盐胁迫幼苗上述指标的不利变化,并以10μg/L EBR处理效果最佳。【结论】叶面喷施EBR能上调盐胁迫下湖南稷子幼苗叶片SOS信号转导途径和抗氧化酶相关基因的表达量,增强抗氧化和渗透调节能力,维持根系离子稳态平衡,保护其光合作用和正常生长,提高其耐盐性。

关键词：表油菜素内酯湖南稷子盐胁迫抗氧化系统光合作用离子代谢

蓝藻生消对沉积物-水界面磷、铁、硫耦合循环的影响

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环境科学学报 2024年第7期44卷 231-240页

作者：王计超黄涛孙婷婷包妍陶鹏良孙庆业安徽大学资源与环境工程学院湿地生态保护与修复安徽省重点实验室合肥230601

通过构建微宇宙实验模拟了为期52 d的蓝藻生长与消亡过程,利用薄膜扩散梯度技术(DGT)分析了蓝藻生消过程沉积物-水界面(SWI)有效态磷、铁、硫的分布及其扩散通量变化.结果表明,实验周期内加藻组上覆水的溶解氧(DO)和pH均高于对照组,藻... 详细信息

通过构建微宇宙实验模拟了为期52 d的蓝藻生长与消亡过程,利用薄膜扩散梯度技术(DGT)分析了蓝藻生消过程沉积物-水界面(SWI)有效态磷、铁、硫的分布及其扩散通量变化.结果表明,实验周期内加藻组上覆水的溶解氧(DO)和pH均高于对照组,藻类生长和消亡显著改变了界面理化性质.蓝藻萌发期(1~4 d)和快速生长期(15~19 d)SWI有效态磷和有效态铁显著正相关表明,沉积物磷的释放主要受控于铁磷的还原.蓝藻快速生长阶段(15~19 d),有效态铁、有效态硫扩散通量的同步升高指示铁、硫循环耦合了内源磷的释放;此外,沉积物碱性磷酸酶活性(APA)的上升和烧失量(LOI)的下降指示了有机磷矿化释放的另一途径.蓝藻快速衰亡阶段(23 d),藻类有机质降解磷释放导致了沉积物有效态磷和铁的解耦.蓝藻衰亡后期(41~52 d),硫酸盐还原介导的磷释放减弱,有效态磷和有效态铁的显著正相关指示沉积物铁磷的还原再次成为磷释放的主要机制,但释放水平显著降低.本研究表明,蓝藻生消显著影响了沉积物-水界面铁、硫、磷耦合循环,对认识湖泊内源污染释放规律与富营养化治理具有科学参考价值.

关键词：蓝藻水华沉积物-水界面薄膜扩散梯度技术(DGT) 内源磷有机质矿化

基于高通量定量PCR与高通量测序技术研究城市湿地公园抗生素抗性基因污染特征

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环境科学 2024年第1期45卷 576-583页

作者：黄福义周曙仡聃潘婷周昕原苏建强张娴中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室福建省流域生态重点实验室厦门361021 中国科学院大学北京100049 中国科学院华南植物园退化生态系统植被恢复与管理重点实验室广州510650

城市湿地公园是城市湿地保护与利用的重要实践,具有重要的生态系统服务价值.抗生素抗性基因(ARGs)作为一种新污染物,在水体环境中普遍存在,是当前环境研究和公众关注热点.基于高通量定量PCR与16S rRNA基因高通量测序技术,深入研究了厦... 详细信息

城市湿地公园是城市湿地保护与利用的重要实践,具有重要的生态系统服务价值.抗生素抗性基因(ARGs)作为一种新污染物,在水体环境中普遍存在,是当前环境研究和公众关注热点.基于高通量定量PCR与16S rRNA基因高通量测序技术,深入研究了厦门城市湿地公园水体环境中抗生素抗性基因的种类、丰度水平和分布特征.结合微生物群落特征和水质理化性质,阐释了城市湿地公园抗生素抗性基因污染的影响因子和驱动机制.结果表明,城市湿地公园水体环境总共发现了217种抗生素抗性基因,丰度水平高达6.48×10^(9)copies·L^(-1),抗性基因呈现出丰度较高、种类多样以及普遍共存的特点,城市湿地公园是抗生素抗性基因分布的重要热区和存储库;Marivivens、NS5_marine_group和Planktomarina等9种微生物是41种抗生素抗性基因的潜在携带者,微生物群落结构对城市湿地公园水体环境抗性基因变化的单独解释量达到了51%,因此微生物群落是城市湿地抗生素抗性基因赋存和演化最重要的驱动力.基于研究结果,暗示着城市湿地公园水体环境抗生素抗性基因具有潜在水生态安全及人类健康风险,应该加强城市湿地公园水体环境微生物污染研究与控制.

关键词：高通量城市湿地抗生素抗性基因(ARGs) 水环境新污染物

不同粒径湿地土壤高光谱特征及碳氮磷含量反演模型研究

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生态学报 2024年第15期44卷 6618-6629页

作者：聂磊超曲柯莹崔丽娟翟夏杰赵欣胜王泽成王金枝雷茵茹李晶李伟中国林业科学研究院湿地研究所湿地生态功能与恢复北京市重点实验室生态保护与修复研究所北京100091 北京汉石桥湿地生态系统国家定位观测研究站北京100091

河流湿地是非常重要的湿地类型,其中河流湿地土壤能够有效维持河流湿地生态系统的稳定性。土壤碳氮磷是支撑湿地土壤质量和植被生长的关键营养元素,利用高光谱遥感数据对其进行估算对实现湿地土壤养分信息的快速和准确检测具有重要意义... 详细信息

河流湿地是非常重要的湿地类型,其中河流湿地土壤能够有效维持河流湿地生态系统的稳定性。土壤碳氮磷是支撑湿地土壤质量和植被生长的关键营养元素,利用高光谱遥感数据对其进行估算对实现湿地土壤养分信息的快速和准确检测具有重要意义。土壤粒径作为土壤最重要的属性之一,对土壤样本的光谱反射率有着重要影响,并且是影响土壤结构、阳离子交换能力、植物养分可用性等的重要因素。以陕西黄河湿地省级自然保护区为研究区,于2022年8—9月采集477份湿地表层土壤样本,经过室内过筛处理后得到1.0 mm、0.3 mm、0.2 mm、0.1 mm四种不同粒径的土壤样本。基于原始光谱数据及一阶微分转换光谱数据对土壤碳、氮、磷含量建立不同粒径的偏最小二乘回归、随机森林、高斯过程回归3种预测模型,比较建模R^(2)以及RMSR选择最优模型,并筛选敏感波段构建模型进行评价。研究结果显示:(1)光谱反射率数值随土壤粒径的减小而增大,0.1 mm粒径的预测模型相比于其他粒径始终有着更好的精度;(2)基于一阶微分光谱建立的土壤有机碳、全氮、全磷含量估算模型均具有更高的精度;(3)基于敏感波段建立的偏最小二乘回归模型,建模R^(2)范围0.62—0.98,验证R^(2)范围0.36—0.94,相比其他模型具有更优秀更稳定的反演效果。研究结果表明通过控制土壤粒径建立土壤碳、氮、磷含量的估算模型是可行的,选择合适的粒径大小能够提高反演模型估算精度。而偏最小二乘回归作为具有较高精度的反演模型可以帮助提高模型的稳定性和预测能力,从而更准确地估算土壤中的碳、氮、磷含量。研究结果为基于高光谱遥感的不同粒径处理的湿地表层土壤碳、氮、磷定量反演提供坚实的理论支撑与技术支持。

关键词：高光谱粒径机器模型湿地土壤模型研究

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