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1. chinaXiv:201711.00050 [pdf]

甘肃省资源环境承载力时空分异

杨亮洁,杨永春
分类: 生物学 >> 生态学

从经济、社会、环境和资源4个子系统中选取24个指标构建区域资源环境承载力评价体系,运用加权TOPSIS 模型结合GIS的空间分析功能从时间和空间维度对甘肃省14个市州2004-2013年的综合承载力和4个子系统内部承载力水平进行剖析。研究表明:(1)近10年甘肃省各市州资源环境综合承载力指数呈低水平上的平稳态势,与经济发展水平一致;呈西北高东南低的空间格局和金字塔形的层次结构。嘉峪关市居第1层;金昌市、兰州市、酒泉市居第2层;其他市州居第3层;(2)各子系统对资源环境综合承载力的影响不同。生态环境子系统的承载力对资源环境综合承载力贡献最大,明显高于其他3系统,经济系统贡献很小;(3)各市州各子系统承载力指数存在明显的时空分异。经济支撑力指数呈河西(除武威外)和兰州高,东南和南部低的空间格局,呈现金字塔形的层次结构整体偏低变化较小。社会承载力指数除金昌市有较大的突变外各市区都比较平稳,空间上呈河西(除武威外)和兰州高,东南、南部低的空间格局;嘉峪关市、兰州、酒泉3市较高,其余各地都较低。环境承载力指数变动频繁,波动幅度不大,空间上基本呈两头高中间低的哑铃状空间格局。资源承载力指数偏低,武威、庆阳、定西、甘南、临夏和天水6市州指数曲线平稳,其余8市州波动频繁,波动幅度大,空间上呈河西地区(除武威外)和陇南市高,其余各州市低的集中分布格局。

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2. chinaXiv:201711.00051 [pdf]

不同生态恢复方式下生态系统服务与生物多样性恢复效果的整合分析

吴舒尧,黄姣,李双成
分类: 生物学 >> 生态学

全球范围内关键生态系统服务的减少使人类社会面临巨大的威胁,生物多样性是生态系统提供各种产品和服务的基础。生态恢复工程对退化的生态系统服务和生物多样性进行修复,对于缓解人类环境压力具有非常重要的意义。长期的理论和实践工作形成了多种生态恢复措施:(1)单纯基于生态系统自我设计的自然恢复方式,(2)人为设计对环境条件进行干预,反馈影响生态系统的自我设计,(3)人为设计对目标种群和生态系统进行直接干预和重建。这3类恢复方式可以在不同程度上定向的影响生态系统的恢复进程,反映了人类对生态系统的低度、中度和高度介入。哪种恢复方式和介入程度能够实现更好的恢复效果,是生态恢复学中的一个关键问题,但到目前为止,虽广有争议,却无定量的分析和结论。针对这个空白,通过对ISI Web of Knowledge数据库中生态恢复相关文献的整合分析,基于数学统计的方法定量比较在不同条件下低度介入(自然恢复)、中度介入(环境干预)和高度介入(直接干预)3种恢复方式对生态系统服务与生物多样性的恢复效果。论文从4个方面展开研究:(1)低度、中度、高度介入生态恢复方式的划分,(2)比较3大类介入方式对生态系统服务和生物多样性恢复效果的差异,(3)不同气候条件、生态系统类型和恢复时间等背景因素的影响,(4)生物多样性恢复和生态系统服务恢复之间的关系。研究结果揭示了不同生态恢复方式的适用条件,以及对生物多样性和生态系统恢复相互关系的作用,对生态恢复实践中恢复方式的选择有指导作用。对未来的研究也有启示意义,如针对特定生态系统服务或具体研究问题进一步探索低度、中度和高度介入生态恢复方式的作用规律和机制;将地区的社会经济水平、生态系统的受损程度等因素纳入生态恢复方式的考察,以最优化生态恢复成本-效率等。

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3. chinaXiv:201711.00052 [pdf]

林地资源变化对森林生态系统服务功能的影响——以南水北调核心水源地淅川县为例

殷格兰,邵景安,郭跃,党永峰
分类: 生物学 >> 生态学

森林生态系统是人类生存与发展的基础,其服务功能不可替代。以南水北调中线工程渠首所在地淅川县为研究区,使用2004年TM、2009年TM、2014年GF1 号影像等数据,在PIC、Arcgis10.0等软件支持下,分析其2004-2014年的林地资源变化,并利用InVEST模型对森林生态系统服务功能(水源涵养、水质净化和土壤保持)进行定量评估。结果表明:①2004-2014年县域林地资源以有林地为主,面积增长迅速,灌木林地和苗圃地面积增长缓慢,疏林地和未成林造林地面积均呈现先增后减趋势;②伴随林地资源变化,森林生态系统服务功能产生相应显著变化,10年间县域水源涵养量功能减少19%,森林水质净化功能提高29%,土壤保持功能增加6%;③同一森林类型,其生态服务功能在不同年际之间的差异表现为平均水源涵养功能逐年下降,平均水质净化能力不断提升,平均土壤保持能力先增后减;④对比5种森林类型的生态服务功能,有林地的服务功能最强,其次为灌木林地和疏林地;⑤10年间县域森林生态系统的水源涵养、水质净化和土壤保持服务功能的高低与森林覆被的高低程度呈正相关,呈现出北高南低的空间分布格局;⑥科学管理森林生态系统服务的关键在于合理配置林地与其他用地的分布格局,提高林地与其它用地镶嵌构成的复合土地利用的可持续性。同时加强服务功能重要区域的保护,避免对对服务功能较差区域的破坏。此外,未来森林经营需要从单纯的森林面积扩张,转变为提高森林质量和生产力,从而加强森林生态系统对气候变化影响的适应能力。

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4. chinaXiv:201711.00053 [pdf]

典型沙漠化地区农户生计资本对生计策略的影响——以内蒙古自治区杭锦旗为例

郭秀丽,周立华,陈勇,杨国靖,赵敏敏,王睿
分类: 生物学 >> 生态学

提升农户兼业化程度是解决农户贫困与生态环境脆弱等关键问题的主要途径。采用参与式的农村评估法(PRA),以地处库布其沙漠腹地的杭锦旗为例,在对农户生计资本和生计策略分析的基础上,建立了多项Logistic回归模型,就农户生计策略由纯农型向农兼型和兼农型转化的关键影响因素进行研究。结果表明:(1)农户生计资本整体上比较稀缺,其中自然资本最为匮乏,且生计资本值存在一定差异。(2)农户主要采取纯农型、农兼型、兼农型和非农型四种生计策略;不同生计策略类型的农户在生计活动安排及其收入构成上存在一定差异。(3)人力资本始终是影响农户生计策略转化的关键生计资本;家庭整体劳动能力(H1)、人均耕地面积(N1)、人均年收入(F1)和能够提供援助的亲友数(S2)是影响农户生计策略转化的关键生计资本指标。除N1外,以上生计资本及生计资本指标对农户生计策略由纯农型向农兼型和兼农型转化均具有促进作用。在此基础上,提出了提高杭锦旗农户生计水平,改善区域生态环境的政策建议。

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5. chinaXiv:201711.00054 [pdf]

密云水库流域“稻改旱”生态补偿农户参与意愿分析

李皓,张克斌,杨晓晖,姜雪梅,BENNETT; T.; Michael
分类: 生物学 >> 生态学

近年来,北京市政府在密云水库上游实施"稻改旱"生态补偿项目,确保城市供水安全,而上游农户能否积极参与,是该项目成功的关键。基于农户调查数据,运用选择实验模型分析了密云水库上游河北省丰宁县3个乡镇农户"稻改旱"项目的参与意愿特征。定量估计了"合同期限"、"是否可以中途退出"、"参与项目土地比例"、"化肥减量使用"、"是否可以浇水"和"补贴金额"共6个选择属性对农户参与意愿的影响。除"参与项目土地比例"外,其余属性均对农户项目参与意愿有显著影响。以此为基础,估计出各个具有显著影响选择属性的边际效应和边际接受意愿。结果表明:(1)农户青睐"可以中途退出"和"短合同期"的选择属性,反映出项目蕴藏的可持续性风险。可通过创造更多符合本地劳动力特点的非农就业机会加以解决;(2)"不可以浇水"和"减少化肥使用"已成为阻碍农户参与的两个因素。现阶段可先通过技术培训的方式,从改善农户环境意识入手,以减少农户生产行为对项目成效的不利影响;(3)补偿金额对于动员农户参与的效果较为有限,而其它几个选择属性却表现出较好的农户动员参与特性。因此,可尝试增强农户自主参与决策,并引入弹性合同机制,以有效吸引农户参与,同时节约补偿资金使用;(4)不同乡镇对"稻改旱"项目表现出差异化的参与意愿。与农业乡镇相比,非农产业乡镇的补偿期望相对较高。因此,今后应考虑改变以往不分区域"一刀切"的做法,设计多样化的补偿策略。

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6. chinaXiv:201711.00055 [pdf]

共生理论视角下创新农业生态经济研究范式

朱鹏颐,黄新焕
分类: 生物学 >> 生态学

共生理论认为异质共生生物在其生存过程中会表现出相互依存的关系。试图将这一论点移植到农业生态经济研究中,用以处理农业生产中生态效益与经济效益之间矛盾的问题。为此,把农业生态经济视为由生态单元与经济单元组成的异质共生体,分析了该共生体的结构与共生模式,并采用Logistic方程与数值模拟方法,探讨农业生态经济共生体的共生机制,揭示共生单元间的演化规律与成长特征。研究表明:共生模式在农业实践上创新应用的主要目标是将共生体从寄生共生模式向互惠共生模式转型,并提出正向转型的激励策略。共生单元的选择必须具有兼容性,共生单元间有明确的共生界面,促使物质、能量和信息的交流,以增加共生体内自由能。共生关系正向发展要遵循共生演进规律,偏利共生模式是演进到互惠共生模式的必经过程。培育互惠共生适存的共生环境对促进共生体演进至关重要。这些研究成果为农业生态经济研究提供一个新范式,并开创一条研究新思路与方法。

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7. chinaXiv:201711.00056 [pdf]

基于粪便DNA的小麂亲权鉴定和婚配制研究

任鹏,龚堃,鲍毅新,黄相相,周晓,韩金巧
分类: 生物学 >> 生态学

2014年4月至2015年1月,在古田山国家级自然保护区内共收集634份粪便样本,2份肌肉样本。通过严格筛选,最终获得390份可用于PCR扩增的样本。用多态性较高的8个微卫星位点进行基因型分型,共识别出177个小麂个体。SRY基因性别鉴定显示研究样本中雄性84只,雌性93只。所使用的8个微卫星位点在177个样本中,平均等位基因数(A)为11,平均观测杂合度(Ho)在0.960-1.000之间,平均值为0.9685,平均期望杂合度(He)在0.799-0.887之间,平均值为0.8429,多态信息含量(PIC)在0.766-0.872之间,平均多态信息含量为0.8214,基因杂合度水平较高,为遗传多样性丰富的种群。采用Cervus3.0进行亲权分析,当置信度为95%和80%时,8个微卫星位点的鉴定率均达到100%。共鉴定出父-母-子24对,母-子23对,父-子19对,涉及到104只个体。根据亲缘关系分析小麂的婚配制,结果发现小麂的婚配制属于1雄多雌,但并不是目前所知的亚型,而可能是一种被称作"检查策略"的一雄多雌制。

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8. chinaXiv:201711.00057 [pdf]

养猪微生物发酵床芽胞杆菌空间分布多样性

刘国红,刘波,王阶平,朱育菁,车建美,陈倩倩,陈峥
分类: 生物学 >> 生态学

了解微生物发酵床大栏养猪垫料中的芽胞杆菌多样性和空间分布规律,为微生物发酵床管理、芽胞杆菌新资源挖掘及菌剂开发奠定基础。将发酵床划分为32个方格(4行 × 8列),采用五点取样法获得每个方格的样品。采用可培养法从32份样品中分离芽胞杆菌菌株,利用16S rRNA基因序列初步鉴定所分离获得的芽胞杆菌种类。利用聚集度指标和回归分析法,分析芽胞杆菌的样方空间分布型。通过Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Hill指数及丰富度指数分析,揭示微生物发酵床中芽胞杆菌的空间分布多样性。从32份样品中共获得芽胞杆菌452株,16S rRNA基因鉴定结果表明它们分别隶属于芽胞杆菌纲的2个科、8个属、48个种。其中,种类最多的为芽胞杆菌属(Bacillus),30种;赖氨酸芽胞杆菌属(Lysinibacillus),6种;类芽胞杆菌属(Paenibacillus),5种;短芽胞杆菌属(Brevibacillus),3种;鸟氨酸芽胞杆菌属(Ornithinibacillus)、大洋芽胞杆菌属(Oceanibacillus)、少盐芽胞杆菌属(Paucisalibacillus)和纤细芽胞杆菌属(Gracilibacillus)各1个种。芽胞杆菌种类在发酵床空间分布差异很大,根据其空间出现频次,可分为广分布种类,如地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis);寡分布种类,如根际芽胞杆菌(B. rhizosphaerae);少分布种类,如弯曲芽胞杆菌(B. flexus)。依据其数量,可分为高含量组优势种群,如地衣芽胞杆菌(B. licheniformis);中含量组常见种群,耐盐赖氨酸芽胞杆菌(Lysinibacillus halotolerans);寡含量组寡见种群,如根际芽胞杆菌(B. rhizosphaerae);低含量组偶见种群,如土地芽胞杆菌(B. humi)。空间分布型聚集度和回归分析测定表明,芽胞杆菌在微生物发酵床的分布类型为聚集分布。微生物发酵床垫料中芽胞杆菌种类总含量高达4.41×108 个/g,其种类含量范围为0.01-94.1×106 个/g(均值为8.96×106 个/g),丰富度指数(D)、优势度指数(λ)、Shannon-Wiener指数(H')和均匀度指数(J')分别为0.4928、0.2634、1.3589和0.9803,其中香农指数最大的单个芽胞杆菌种类为地衣芽胞杆菌(B. licheniformis)。根据芽胞杆菌种类多样性指数聚类分析,当欧式距离λ=17时,可分为高丰富度高含量和低丰富度低含量类型。微生物发酵床的芽胞杆菌种类丰富、数量高,是一个天然的菌剂"发酵罐",有望直接作为微生物菌剂,应用于土壤改良、作物病害防控、污染治理等领域。

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9. chinaXiv:201711.00058 [pdf]

基于DNA复合条形码技术的蝗虫肠道共生真菌多样性研究

杨丽平,常会会,李杰,张智斌,黄原
分类: 生物学 >> 生态学

利用DNA复合条形码技术,研究了11个样本的蝗虫肠道共生真菌的多样性。结果显示:ITS在所研究的物种中鉴定了5门16纲29目40属2786 OTU真菌。肠道真菌群落组成分析结果显示:所有物种肠道真菌类群中含量最高的是木耳菌目和银耳目,其中斑翅蝗科的真菌类群多样性相对最高,斑腿蝗科的真菌类群多样性相对最低,表明各蝗虫肠道之间存在着明显的菌群多样性变化。α多样性分析结果显示:斑翅蝗科的共生真菌群落丰富度和多样性最高,斑腿蝗科的则最低。β多样性分析结果显示:(1)同科的各个种的肠道真菌群落结构差异性较小,不同科的种的肠道真菌群落结构差异性较大;(2)剑角蝗科的肠道真菌群落结构与其他物种的相似性均相对较低,而且在两个不同取样地得到的中华剑角蝗的真菌群落结构相似性也相对较低。聚类分析结果显示:(1)同科的蝗虫肠道真菌首先聚到一起,且群落相似性也相对较高;(2)布勒掷孢酵母属、内疣衣属和外瓶霉属3个属在蝗虫肠道真菌中是优势菌属。

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10. chinaXiv:201711.00059 [pdf]

闽江河口湿地自然保护区及其周边区域景观自然性评价

占昕,潘文斌,郑鹏,柯锦燕,陈奇亮
分类: 生物学 >> 生态学

闽江河口湿地自然保护区是福建省沿海湿地自然保护区网络中的重要组成部分,通过解译2003年和2013年两个时相的遥感影像,利用RS和GIS空间分析技术计算自然景观特征、生态学干扰和景观破碎化程度3项指标,并在此基础上构建2个层次的景观自然性评价指标体系。同时,运用层次分析法计算各个指标层的权重,定量分析了2003-2013年间研究区域的景观自然性的变化,并进一步探讨了不同距离的环状带对湿地保护区及周边区域景观自然性的影响,对闽江河口湿地保护区及其周边区域景观自然性变化进行分析。结果显示:2003-2013年间,闽江河口湿地自然保护区内景观自然性降低,降幅为9.17%,景观自然性有随着距离自然保护区距离增加而减小的趋势。景观自然性变化的自然驱动力为气候、水文、植被演替,人为驱动力为人类开发活动和政策导向。据此,提出3条建议以便更有效地保护自然保护区和周边区域的自然性,为闽江河口湿地自然保护区的科学管理提供参考。

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