Institutional Repository of Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS
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Ecological restoration and physiological and ecological response mechanism of halophytes to salinity and aniline wastewater
No full text印染工业废水中含有大量的无机盐和各种苯胺类化合物， 造成印染废水难以有效处理， 根据我国工业废水《污染综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准要求，工业废水中苯胺类物质的最高允许排放质量浓度是 2 mg∙L-1，而印染行业《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012）规定现有企业排放浓度的极限是＜1.0 mg∙L-1，对于新建企业排放浓度是不得检出。在《制革及毛皮加工工业水污染物排放标准》 (GB30486-2013)，氯离子的排放标准是小于等于 3000 mg∙L-1。面对环保要求的进一步提升，为提高印染苯胺类废水处理效率，规避常规处理方法中的缺陷，选择一种生态友好、经济可持续的修复污染水体的方法是迫切和需要解决的现实问题。当前，植物修复被认为是一种环境友好的修复方式，而苯胺类废水中高浓度盐和苯胺的存在，极大的限制了植物品种的选择，如何选择既能耐盐同时又能对苯胺有良好的去除效果的植物，经济、高效、可持续的处理此类高盐苯胺类污染水体就成为废水处理领域中关键的科学和技术问题。盐地碱蓬能在 200 mM 的盐环境下完成生活史，是我国广泛分布的一年生盐生植物，被认为是一种很有前途的修复高盐苯胺类污染水体的盐生植物， 本研究以修复含高盐类苯胺废水为目标， 一年生盐生植物为考察对象，筛选了适合去除苯胺的盐生植物， 筛选植物的水体来源于某印染厂经过一种高效蜂箱式固定床生物反应器（ISBS） 处理过的污染水体的尾水。 通过研究盐、 苯胺、盐和苯胺互作对真盐生植物盐地碱蓬的营养生长和生理学功能等方面的影响，探讨了盐对盐地碱蓬苯胺毒性效应的缓解机制，提出对不同浓度苯胺和盐配比下的污染水体修复的方案， 为工程应用提供理论依据。 主要结论如下：（1） 通过盐生植物对总氮（TN）、总磷（TP）、化学需氧量（COD）、以及对苯胺类污染物的去除情况，盐地碱蓬作为最适盐生植物。分别考察了盐浓度、温度和苯胺初始浓度对盐地碱蓬去除苯胺效果的影响， 200 mM 的 NaCl，苯胺初始浓度≤ 2 mg∙L-1 时， 盐生植物对苯胺的去除率能达到 60%，且植物生长良好。（2） 使用碘化丙啶（PI）染色对细胞壁果胶、纤维素、半纤维素的定量测定，应用激光共聚焦（CLSM）以及根系分析系统（Win-RHIZO）研究了苯胺、盐，苯胺和盐的互作对盐生植物根系形态和根尖细胞的影响， 结果表明： 盐地碱蓬的根系特征与根尖细胞与盐的浓度、苯胺浓度、地上部、地下部的生长有着密切关系。在苯胺胁迫下， 200 mM 的 NaCl 盐地碱蓬通过增加根系的生长以及活跃吸收面积可维持一定阈值苯胺浓度(≥ 4 mg∙L-1)下植物的正常生长。（3） 使用 H2DCF-DA 荧光探针对活性氧（ROS）定性测定，同时运用自旋捕集/电子顺磁共振（EPR）捕获和测定了盐地碱蓬根中的自由基，证明一定阈值的盐调节了盐地碱蓬苯胺毒性效应 ROS 的稳态。 研究了盐、 苯胺及其互作对盐地碱蓬的抗氧化酶 SOD、 CAT、 POD 以及丙二醛 MDA 的影响。 高浓度苯胺（8mg∙L-1） 显著增加盐地碱蓬脂质过氧化产物丙二醛（MDA） 含量，通过自旋捕集/电子顺磁共振技术（EPR） 发现高浓度的苯胺（8 mg∙L-1）显著增大自由基强度，刺激了盐地碱蓬活性氧（ROS）的产生。然而，通过添加 200 mM 的 NaCl 能检测到自由基信号强度的减弱。（4） 光系统 PSII 原初光能转化效率（Fv/Fm）、光化学量子效率（ΦPSII）和光化学猝灭系数（qP）在高浓度苯胺 8 mg∙L-1 作用下显著降低，添加 200 mM的 NaCl 能明显缓和盐地碱蓬叶绿素荧光参数指标的降低趋势，维持 PSII 的功能和生物量的积累，减轻苯胺对植物的毒性。（5） 使用冗余分析（RDA），研究了盐、苯胺互作下，盐地碱蓬离子吸收特性，明晰了离子含量和环境因子之间的关系。 Cl-浓度与苯胺呈负相关。 Ca2+浓度与苯胺浓度呈负相关，而 Mg2+与 NaCl 和苯胺呈负相关。 适度的盐 200 mM 能缓解高浓度苯胺胁迫下（6 mg·L-1 和 8 mg·L-1）条件下， K+含量下降趋势，降低了Ca2+含量、 Mg2+含量的变化幅度，维持了 K+/Na+变化值），适度的通过维持离子稳态减轻植物苯胺毒性作用。适度的盐促进了盐地碱蓬在高浓度苯胺胁迫下植物对 Na+和 Cl-的吸收
Spatial analysis of water supply network dispersion and its impact on community livelihood in Rwanda - - a case study of Nyanza district
No full text在全球范围内，水资源是每个家庭生存的基本需求。如果全球水资源在空间和时间上都得到很好的分配和利用，那么就不会遇到水资源短缺的问题。水在人类生活是必不可少的， 在饮水，食品制备和卫生健康等行业更为突出。当今的水资源危机并不是由于水量减少造成的，而是由水资源管理不善造成的。即使现在，世界上仍然有数量众多的人口正遭受着供水不足以及水资源的不可持续使用的困扰。在发展中国家，导致水源供应服务问题的因素是众多的、复杂的、相互关联的，有时还受到政治决策、 社会不稳定、贫穷和内战的影响，人们获取水资源的方式差异很大，对于卢旺达也是如此。卢旺达是一个拥有 30 个地区的山区国家，其中 Nyanza 地区水资源严重短缺，其原因包括气候变化， 自然景观，水资源管理投资少以及可用供水网络的空间分布不均等，饮用水的供应需要投入大量资金来建设管道供水设施。一直以来，气候变化的加剧，当局的管理不善和腐败，水资源管理机构的缺失，官僚主义的惯性以及人力资源建设和物质基础设施投资的缺乏被认为是限制人们获得水资源的主要原因。。在卢旺达，水管是目前的主要发展的供水设施，由于众多原因无法向每个家庭输送自来水管， 分配足够的水，结果导致水资源供给短缺。 本文的研究地区 Nyanza 具有多种可利用的饮用水资源，包括河流和地下水，但是，它们大部分尚未开发，该地区居民无法获得足够的生活用水。因此，在水资源的获取和分配方面存在诸多差距。 本文通过查阅文献资料以及实地考察， 发现供水系统分配不均的主要原因是空间数据的不足和缺乏社区水资源管理技术的支持。Nyanza 地区需要建立与供水网络有关的水资源可达性优化系统，这将有助于水资源供给网络的合理分布，并且考虑到不同水源的储存水源的定位。 一项对该地区水资源文献的批判性研究表明，在界定研究区域所观察到的水资源短缺问题时，存在一些关键的概念困境。 在 Nyanza 地区观察到的水资源短缺问题已经影响到当地居民的家庭生活和农业发展。该地区可以利用的水资源可以从井或河中获得，但无法将水资源输送分配到每家每户，由于集水设施的限制，只有少部分家庭可以使用自来水。这项研究旨在分析 Nyanza 地区家庭供水网络的空间分布，并评估其对社区生计的影响。 本研究的是使用不同的数据集和方法来实现的；采用的数据集类型包括遥感数据和社会经济数据。使用地理信息系统（GIS）对收集的遥感数据进行了分析； 使用数字高程模型（DEM）生成等高线和坡度图；形成研究区域的地形信息用来设计供水网络线路，供水管沿着该地区的道路分布。此外，通过应用空间分析工具的欧几里德距离生成与河流的距离。此外，该研究使用主要和次要数据源。第一阶段， 进行调查问卷，以收集与社会经济特征和供水网络的空间分布对 Nyanza 地区社区的影响以及社区对水服务和状况的总体看法有关的数据。次要数据源包括期刊文章，政策文件，不同年份的遥感影像，自来水公司（WASAC）的数据，书籍和互联网资源。多次对 WASAC 总部进行了个人访问，以搜索文档，档案记录，文献和出版物。综上所述，本研究的主要数据来自与受访者（WASAC代表和用水者）的深入问卷调查，通过使用社会科学统计软件包（Statistical Package forSocial Sciences， SPSS 23.0） 对从调查中获得的数据进行描述性和分析性统计。最后，通过观察和家庭启示；确定了公共自来水，井水， 电井水和河水等水源，并使用 GPS 对这些水源和住户在研究区域中的位置进行了定位。通过调查得到主要结论， 如下：（1）参加问卷调查的居民中，男性占 44％，女性占 56％。这意味着女性比男性参与度更高；与之前的研究一致，即从传统渠道获取水源的影响对女性的生活造成了损害，她们对水的需求高于男子。（2）研究揭示了该地区可用的各种水源，包括公共水龙头，室内水龙头，井眼，雨水，挖井，河流/溪流。由于季节变化，这些来源的使用也相应变化。 56％的居民表示，雨水是雨季的主要来源，在干旱季节， 居民从公共水龙头取水。（3）由于政府无法整合与水有关的资源，从而无法确保公民获得充足和廉价的水源供应。 居民根据当地的地形条件定居导致水源分配和可及性方面的差异。有些人居住在规划外的定居点中， 有些人居住在较高的山坡上，给负责机构安装水相关基础设施（例如管道和其他供水设施）带来困难。由于供水网络的分布不均匀， 部分地区的自然地理位置不佳，该地区并非每个人都可以充分获得充足的水资源供应。此外，人口增长和城市化也是挑战性因素。根据定居点类别的土地覆被/土地利用（LCLU）的变化趋势， Nyanza 地区从 1990年到 2018年发生了很大变化。例如，从 1990年到 2000年，定居点扩大到 2公顷，占总面积的 0.3％；而从 2000 年到 2010 年，定居点持续扩大，从 2010 年到 2018 年，从 2公顷扩大到 1600.7 公顷，占总面积的 0.75％。（4）调查结果还表明，供水不足对社区居民生活有负面影响。该地区的水资源短缺尤其对日常家庭活动产生重大影响。女性是 Nyanza 的主要取水者，因此承担着水资源稀缺和可及性的大部分负担。这清楚地证实了她们是大多数经历和了解得更多并且遭受负面影响最大的人。社区从经济影响，健康问题，卫生状况，社会冲突和移民的角度揭示了缺水的影响。（5） Nyanza 地区的 317 个供水源在空间上的分布不均。在供水系统（WSS） 中，确定了公共水龙头，水井和；其中，有些没有发挥应有的功能。与住户相比，还绘制了 10个扇区中的 1017 个地理参考住户，以根据可用住户供水系统（WSS）根据计算得出的住户到所用 WSS 的距离，确定真正造成缺水的扇区。调查结果表明，供水系统（WSS）在50 米以内的人等于 15.8％，而 7.5％的家庭在 50 至 500 米之间。此外，取水距离在 500 至1000 米之间的家庭占 8.5％，而取水距离在 1000 至 1500 米之间的家庭占 65.9％。 最终，其余 2.3％的人在 1500 多米处取水。这一发现与伦敦卫生学院（London School of Hygiene）（2009）完全不同，该观点指出，每个家庭的取水点最大不应超过 500 米。通过欧几里得距离的平均值，邻近分析表明，供水系统（WSS）到最近家庭的距离。 据统计，许多住户到最近的供水系统（WSS）的距离在 0 到 1000m 之内，但是我们还观察到丘陵地区的许多住户面临着水的问题，这使得他们在长途跋涉中取水。有住户距离最近的供水系统（WSS）很远，这意味着距离超过 1000 m，但是问题是许多最近的供水系统（WSS）无法正常工作。（6）当前社区的水供应和可及性与各种挑战有关。人们发现这些挑战是由于各种因素造成的，这些因素造成了这种资源向社区的传播差异。绝大多数 32％的受访者提到供水基础设施已经老化导致他们的用水量很低且利用率很低。此外，有 29％的人表示人口增长和城市化在很大程度上造成了供水不足，而有 24％的人认为自己的地理位置。此外，还有其他受访者认为，水分配和可及性方面的不平等问题是由供水机构（WASAC）的失败造成的。不仅在 Nyanza 地区，而且在整个卢旺达，不可靠的电力供应也被认为是公共供水不足的原因。总之，决策者需要做出更多努力来应对 Nyanza 地区的水资源短缺问题，因为据描述，他们没有基础设施的空间状况，尤其是在供水领域，这导致他们做出的决策不会解决当前和实际的问题。因此， 需要提高水资源的公平分配。从这项研究中获得的信息非常重要，因为它们可以在制定有关公平性和充分水扩散的新政策时用作基准。建议政府不仅通过放置达到需求点的额外管道来促进网络的合理扩展，而且应通过加强，修复或更换网络水管来保卫这一过程，此外还要投资于雨水 收集技术和社区水基础设施，并制定控制人口增长的机制和政策
Effects of simulated snow cover changes on the community of herbaceous species in the Gurbantunggut Desert, China
No full text积雪作为对气候异常变化最敏感的地球表面覆盖物， 可对土壤温度、 湿度等诸多理化特性产生影响， 从而导致生态系统中土壤、 微生物、 植物等构成要素发生改变。 新疆是我国积雪覆盖的三大区域之一， 其新疆北部积雪在近年呈现出逐年增加的趋势。 新疆北部的准噶尔荒漠是全球典型的温带荒漠， 其生态系统结构与功能对积雪变化的响应可能会更为敏感、 快速， 但这方面的研究尚十分缺乏。目前， 古尔班通古特沙漠存在稳定积雪是其植被（特别是草本层） 发育良好的主要原因。 基于此， 本研究以准噶尔荒漠腹地古尔班通古特沙漠草本植物群落为研究对象， 开展野外控制条件下的积雪变化模拟实验， 共采取 4 种处理方法， 即去除积雪、 自然积雪、 增加一倍积雪和增加两倍积雪， 研究了冬季积雪变化对 35种荒漠植物种子萌发率的影响， 并从短命植物和一年生长营养期植物中选取不同物种进行光合特性、 物候方面的研究， 继而探讨草本植物群落中两种生活型植物的空间分布、 物种多样性和初级生产力对积雪变化的响应， 旨在为揭示全球气候变化背景下， 温带荒漠生态系统的响应特征提供一定的理论参考。 本研究的主要结果如下：（1） 对种子萌发特性的影响。 不同生活型植物种子室内萌发实验和野外埋藏种子萌发实验均表明， 积雪增加对种子萌发率的影响不显著， 增加一倍积雪和自然积雪对种子萌发率均表现出相似的影响。 但去除积雪处理对不同质量和形状的种子萌发率具有抑制作用。 去除积雪处理下， 质量较重的种子萌发率最高， 表明积雪变化可能通过改变质量较重的种子萌发来改变荒漠草本植物群落结构。（2） 对光合特性的影响。 在干旱年份和湿润年份的短命植物生长旺季， 自然积雪和增加一倍积雪处理的土壤含水量均高于去除积雪处理， 植物叶片相对含水量在整个生长季的变化随土壤含水量的变化而变化。 其中 4 种短命植物的叶干物质及最大净光合速率在湿润年和干旱年之间差异显著。（3） 对物候期的影响。 增加积雪使短命植物和一年生长营养期植物的展叶期、 开花期和结实期均提前， 而枯黄期均延迟； 同时， 群落水平植物物候开花始期、 开花末期、 结实始期、 结实末期和展叶期均提前， 枯黄期推后。 因此， 尽管不同物种物候期对积雪覆盖变化的敏感程度不同， 但温带荒漠草本植物个体、 生活型和群落水平的表现基本一致， 积雪增加均使荒漠草本植物的生长季延长了1-2 周。 自然积雪使荒漠草本植物展叶始期提前， 对枯黄期的影响较小； 增加一倍积雪使植物枯黄期延迟， 但对展叶期影响较小。（4） 对空间分布格局的影响。 湿润年增雪促使荒漠草本植物群体以聚集式分布为主， 通过小尺度的群体聚集增加种间的竞争强度， 从而可能改变不同物种对资源和空间的竞争能力， 有利于群体的更新。 而干旱年促使群体由聚集式分布向随机分布转变， 表明积雪足够多才有利于群体生存。 同一个物种或同一生活型的空间分布格局存在尺度依赖性， 即各种尺度下的空间分布特征并不完全相同。（5） 对物种多样性和生物量的影响。 积雪增加或减少均能导致物种和物种多样性发生变化。 不同处理下， 3 种物种多样性指数整体表现为湿润年高于干旱年， 均匀度指数并没有发生显著变化。 去除积雪处理显著降低物种多样性。 积雪量增减也能够导致生物量的响应。 积雪处理下， 湿润年地上生物量（18.4 g·m−2）高于干旱年（3.2 g·m−2）。 随积雪增加， 地上生物量逐渐升高， 增加两倍积雪时达最大。 表明未来积雪增加不仅会改变荒漠草本植物群落的物种组成， 而且会改变地上生物量， 从而促进荒漠草本植物的生长
Study on Key Processes and Microbial Mechanisms of Nitrous Oxide Emissions from Cotton Fields and Grassland Ecosystems in Arid Region of Northwest China
No full textN2O 是最重要的温室气体之一， 其约 70-80%的人为排放来自于农业土壤尤其是农田和草地土壤，主要与农业生产过程中的氮肥施用（包括化肥和有机肥）和放牧管理措施有关。新疆膜下滴灌棉田和昆仑山北坡高山草地是我国西北干旱区主要的农田和草原生态系统，然而关于这两种生态系统生长季和冻融期土壤N2O 产排特征及其关键调控因子，尤其是不同氮肥管理措施和放牧强度对 N2O排放影响及其微生物机理的研究尚不多见。 理解 N2O 产排关键过程（施肥和冻融）的微生物调控机制对减少 N2O 排放和实现绿色农业至关重要。因此，本研究以南北疆滴灌棉田和南疆昆仑山北坡高山草地为研究对象，结合田间定位试验和室内实验室分析，利用原位硅胶管和静态箱方法连续监测土壤剖面 N2O 浓度和地表排放，应用高通量测序和定量 PCR 监测 N2O 产生相关微生物丰度和群落结构，系统研究了西北干旱区膜下滴灌棉田生长季和冻融期土壤 N2O 排放特征及其微生物驱动机制。主要研究内容包括： 1）滴灌棉田土壤冻融期 N2O 排放的生物学机制； 2）施用化肥或有机肥对滴灌棉田 N2O 产排的影响及其与相关功能基因的关系； 3） 不同放牧强度对昆仑山北坡高山草地 N2O 产排特征的影响及其与环境因子包括气候、土壤和相关微生物的关系； 4）氮（N）磷（P）养分添加对草地 N2O 排放影响的微生物机制。主要研究结果总结如下：1）滴灌棉田土壤冻融期的 N2O 排放占全年排放的近 40%，主要以反硝化作用下的新产生机制为主；干旱区农田在越冬期土壤温湿度低，不利于 N2O 产生和冰冻层的形成，因此物理释放机制可忽略不计；土壤融化阶段的反硝化强度和N2O 排放主要与土壤温度和土壤孔隙含水率（WFPS）的增加有关，而与 narG、nirS、 nirK 和 nosZ 等反硝化菌的丰度变化无显著相关；棉田生育期氮肥处理对冻融期 N2O 排放影响不大，主要与长期滴灌耕作造成硝态氮在表层土壤的累积较高有关。2）与不施肥对照和尿素处理相比，施加有机肥显著增加了 narG， nirK， nirS和 nosZ-型反硝化菌的丰度，并显著影响了土壤细菌微生物的群落结构。 有机肥处理较尿素处理明显增加了反硝化酶活性，而对硝化活性无显著影响；棉田生长季 N2O 排放与反硝化酶活性、以及 narG， nirK 和 nosZ 基因丰度存在显著正相关关系。这些结果表明有机肥增加南疆滴灌棉田土壤 N2O 排放，主要是通过增加土壤有机碳，进一步增加了土壤反硝化相关功能基因的丰度，从而反硝化活性增强，促进 N2O 产排。3） 南疆昆仑山北坡高山草地生态系统的 N2O 排放量整体较低，与封牧处理相比，重度和中度放牧显著增加了 N2O 排放；不同放牧强度处理下草地土壤 N2O排放速率与相关硝化和反硝化功能基因的丰度和活性无显著相关，而更受到土壤性质包括有机碳含量和温湿度的影响。 放牧通过改变土壤 C、 N 含量， 从而改变土壤微生物群落 β 多样性。 同时发现， 不同放牧强度处理下土壤剖面 N2O 的浓度和累积量无显著差异。这些研究结果表明制定合理的放牧管理措施以减少草地N2O 排放并维持畜牧业生产的重要性。4） 与单施氮肥相比，氮磷同时添加不但提高了草地生产力，维持了土壤微生物群落的多样性，而且显著减少了 N2O 排放；氮添加增加昆仑山北坡高山草地土壤 N2O 排放，主要是通过增加土壤硝化相关功能基因的丰度，从而增加硝化活性，促进 N2O 产排； N、 P 同时添加减少 N2O 排放，可能是由于增加了草地生产力，进一步增加了其对氮的吸收，进而减少了土壤无机氮的有效性，降低硝化和反硝化强度
Relationship between decomposition characteristics of litters and soil factors in natural vegetation cones of tanan
No full text植物参与的碳循环是生物地球化学循环的重要部分。凋落物的分解是植物参与碳循环的关键。有关凋落物分解的研究大都集中于表层凋落物的短期分解过程和机制，以及土壤有机碳转化过程等方向，对于底层凋落物的长期分解过程的研究较少。多枝柽柳（Tamarix ramosissima Lbd.）和疏叶骆驼刺（Alhagi sparsifoliaShap.）（以下简称“骆驼刺”） 和花花柴（Karelinia caspia(Pall.)Less）是塔克拉玛干沙漠南缘（以下简称“塔南”） 广泛分布的耐盐耐旱植物， 也是塔南自然植被的建群物种。这些植物形成的沙包中埋藏了大量的凋落物。但是对于沙包中凋落物分解特性以及周转速率尚不清楚。 因此，本研究以塔南三种自然植物沙包为研究对象，利用热裂解气相色谱质谱(Py-GC-MS/MS)技术，解析了凋落物的热解产物指纹，分析凋落物的热解产物在剖面上的变化规律；结合释光测年技术，分析剖面上时间序列；并通过宏基因测序技术，分析土壤剖面上凋落物不同分解阶段的土壤真菌和细菌群落组成。目的是揭示荒漠植物凋落物分解特征和差异，及其与土壤因子的关系; 阐明荒漠区凋落物分解与环境因子的关系; 探讨塔南地区凋落物的分解和转化时期。 这将进一步加强我们对干旱荒漠生态区中凋落物分解和有机碳储存的认识，其结果对保护和恢复荒漠植被具有科学指导意义。本研究主要结果如下：1、 三种凋落物的热解产物和分解速率不同。其中多枝柽柳含有较多的酚类化合物；花花柴茎的热解产物的含氮化合物（主要是咪唑类）高于骆驼刺和多枝柽柳，花花柴叶片的酚类化合物含量占在所有组分的 16%左右；骆驼刺叶片脂肪酸含量高，茎的木质化程度高。 结合测年数据发现凋落物的分解速率多枝柽柳＞花花柴＞骆驼刺， 骆驼刺分解较慢可能与骆驼刺沙包的沉积速度有关。2、三种沙包中土壤微生物多样性没有随土壤深度加深而降低的规律。三种沙包土壤真菌多样性在剖面山呈锯齿状分布，且有向下的趋势；土壤细菌在底层较高。多枝柽柳沙包土壤细菌在 80cm 和 180cm 出较高的多样性较大，骆驼刺和花花柴沙包土壤细菌分别在 120cm 和 180cm 处的多样性较大。3、自然植物沙包中凋落物分解周期不止一个，不同剖面深度的凋落物可能处于不同的分解周期。三种凋落物在垂直空间上有相似的分解规律。三种植物凋落物的热解产物，凋落物的碳氮比和土壤的碳氮比呈现同样的规律—向下的周期性波动。在凋落物分解的过程中， 每一个变化周期内的化学计量学都与凋落物分解养分释放的规律一致。这种周期性分解的时间跨度，与古气候变化的周期一致，气候因子可能决定沙包凋落物的周期性分解规律。4、通过构建结构方程模型，发现凋落物碳氮比，土壤含水率和微生物多样性能够解释三种荒漠植物凋落物五种组分变化的 83%。土壤含水率与土壤真菌多样性显著正相关；短链烷烯烃、氨基酸、脂肪酸等随着真菌多样性的增加而增加，随细菌多样性的增加而降低。而凋落物的碳氮比值与凋落物短链烷烯烃、氨基酸、脂肪酸等组分呈负相关关系。其原因可能是随着 C/N 比值的增加，氮素的固持作用加强，而氨基酸、脂肪酸和短链烷烯烃等可能是微生物固持元素的中间状态
The Monitoring - Protection - Management information platform construction of the Natural World Heritage Site
No full text世界自然遗产是对全人类而言都无可估价的宝贵财产，对自然遗产进行开发的前提必须是保护，而自然遗产保护则需要落实在对遗产地生态环境状况的合理监测和有效的法制化、 体系化管理。随着我国信息化快速发展，以移动互联网、云计算、大数据和数字地球为代表的高端技术支撑逐渐应用于地球环境探测、生态环境监测、区域保护管理等方面， 形成了高效的运营模式，能够为自然遗产从监测到保护到管理的全过程提供参考。本文以构建自然遗产信息平台为目的，重点解决信息平台构建中的三大关键问题： 一是架构通用的自然遗产地监测-保护-管理数据库，二是开发满足于多种用户群体需求的应用系统，三是构建多层次多部门互通共享的信息平台。针对我国现有的世界自然遗产保护的共性问题，采用系统分析法着眼于自然遗产信息化监测、 保护、管理的内在整体性， 通过设计对应于遗产地 OUV 表征要素的框架体系对自然遗产进行信息化的分类保护和层级管理，整合关键监测保护数据清单，为遗产地―定制‖通用而系统的信息化保护方案，并以此作为信息平台构建的数据需求。对现有世界自然遗产信息平台的开发现状进行评价， 综合不同类型遗产网站服务功能的特点，在此基础上通过问卷调查，对遗产信息平台的用户特征进行分析和用户群体划分，并讨论不同群体对平台应用系统的需求， 以指导自然遗产信息平台的系统设计，并对其服务功能进行详细规划。基于信息平台构建的需求分析结果，对自然遗产信息平台进行规范化的总体架构设计、数据库设计和应用系统设计，并以新疆天山自然遗产为例构建相应的信息平台， 从系统开发、运营机制、共享调用、安全维护等方面探讨具体的遗产保护管理信息平台的建设方案，较为详细的梳理了集成 3S 技术、数据库技术、计算机网络信息技术等运用于自然遗产监测-保护-管理信息平台搭建中的流程， 对于指导我国自然遗产地的信息化监测、保护、管理具有重要的参考价值，有助于加速我国自然遗产保护管理的信息化进程。本文的主要研究结论如下：（ 1）通过梳理我国现有的 17 处世界自然遗产的文本描述和保护评估报告，明确了对自然遗产开展信息化监测内容包括 6 个方面： 自然环境、植被/生境系统、野生动物、自然灾害、旅游活动、社区活动。通过统计自然景观类、地质遗迹类、生态过程类、生物学价值类 4 类遗产地的威胁现状，并结合游客感知分析遗产地面临的核心保护问题，对各类自然遗产地开展信息化监测时需要输入的特征数据进行进一步提取，结果表明不同类型的自然遗产地在景观地貌特征、地质遗迹特征、生态系统特征、物种及其栖息地特征、生态环境基底特征、旅游活动、社区活动、自然灾害 8 个维度内的监测侧重点不同，这为特定类型自然遗产地信息平台构建的数据框架提供了参考和范式。 通过梳理我国自然遗产地在立法管理、分区管理方面的需求，结合我国特有的国家-省区-遗产地的三级管理体系，梳理了实现自然遗产地信息化管理所需要的数据基础包括 4 个方面：①遗产地保护管理法律法规及规划文件； ②遗产地保护管理边界及对应范围内的―负面清单‖； ③遗产地保护管理各级部门信息； ④自然遗产地相关部门信息。（ 2）通过构建评价指标体系对包括自然遗产地官网、缔约国自然遗产官网、世界自然遗产官网在内的 3 类 207 个网站开展功能评价， 从遗产地基础信息服务、遗产地可视化展示服务、遗产地生态旅游服务、遗产地智慧管理服务以及基础网站服务 5 个维度， 总结了现有自然遗产的信息化系统开发设计中普遍具有的服务功能。通过设计网络调查问卷分析对自然遗产信息平台具有应用需求的用户（ 326 个样本）的人口统计学特征、应用动机特征和应用行为特征， 在此之上明确了自然遗产信息平台的用户群体包括三类：公众用户群体、专家学者群体、管理决策群体。基于 IPA 模型，设计了―用户需求-开发背景‖的四象限模型以明确在自然遗产信息平台中需要设计开发的应用功能，将各个功能的开发需求分为 4 个等级：基础开发功能、重点开发功能、备用开发功能和网站亮点功能，以此总结了面向不同用户群体的自然遗产监测-保护-管理信息平台的功能模块开发需求表，为信息平台应用系统的开发提供依据。（ 3） 基于实用性、规范性、可扩展性、安全性、共享性和以用户为本的 6个原则为自然遗产监测-保护-管理信息平台的构建提供范式， 包括：对自然遗产地信息平台和自然遗产信息共享平台进行架构设计，以企业总体架构的思想和理念为指导，对信息平台进行从下至上的基础设施层、技术支撑层、数据存储层、应用业务层和门户层的 5 个层次的逻辑结构设计；基于自然遗产信息化监测、保护和管理的数据需求分析结果，对自然遗产信息平台的数据资源进行分类，并按照数据的空间区划、应用类型、专业类型、数据集/要素类型和采集时间特征设置数据编码规则，梳理出系统数据应用清单并以此对信息平台的数据库进行了划分和逻辑结构设计； 根据信息平台的应用系统需求分析结果，将信息平台的应用功能划分为自然遗产信息服务、自然遗产地可视化展示、遗产地生态旅游服务、遗产地动态监测、遗产地辅助决策和遗产地智慧管理 6 个应用系统 23 个子系统，规定了各应用系统的服务内容和核心技术。（4）以新疆天山系列自然遗产地为例，基于自然遗产监测-保护-管理信息平台的构建范式，初步开发了新疆天山自然遗产信息平台，对平台构建中的关键技术和实现的主要功能模块进行了描述， 在总结国内外先进环境信息平台和管理系统的开发经验的基础上，结合新疆天山自然遗产信息平台的实际开发过程，从软硬件基础设施配置、信息平台的内外网络部署、信息平台的应用服务共享设计和信息平台的维护与更新四个方面总结了自然遗产监测-保护-管理信息平台的运行与保障措施
Analysis of Landscape Pattern and Ecosystem Services Value in Altay Region
No full text研究以阿勒泰地区为例， 景观格局为切入点， 采用景观指数对研究区景观格局进行分析； 以修正的当量因子对研究区的生态系统服务价值进行估算， 并利用冷热点分析法对生态系统空间变化进行研究； 采用相关分析和灰色关联分析对景观格局、 生态系统服务价值进行定量化研究； 通过驱动机制的分析， 提出以改善生态系统服务价值为主的景观格局优化策略。 研究结论如下：（1） 阿勒泰地区土地利用类型主要是： 未利用土地和草地， 两者占研究区总面积的 90%以上； 从土地利用类型转移矩阵分析， 研究区转出贡献率最高的是草地， 转出贡献率高达 49.40%； 土地利用动态度分析表明建设用地是整个研究时期内动态度最高的类型， 其次是耕地。（2） 景观格局变化分析表明： 在景观水平， 研究区在 1980-2015 年间斑块数（NP）、 香农多样性指数（SHDI）、 香农均匀度指数（SHEI） 和散布与并列指数（IJI） 均有所增加； 在斑块水平， 研究区内的林地的斑块数量有所减少； 耕地以及建设用地斑块数量增加； 草地的散布与并列指数（IJI） 表现出长期稳定增加的状态； 林地的散布与并列指数（IJI） 基本处于稳定状态， 总体变化幅度不大；建设用地的聚合度指数（AI） 增加。（3） 研究区的生态系统服务价值在 35 年间的生态系统服务价值总量增加0.15×1010 元。 在各个地类中， 草地的生态系统服务价值最大， 所占比例均达到60%以上， 但是在研究时段内总量减少 5.5×106元； 根据对研究区各项生态系统服务价值构成进行分析， 水文调节、 气候调节、 土壤保持、 生物多样性保护， 这四项功能为阿勒泰地区主要的生态系统服务功能； 由研究区的生态系统服务价值空间分异特征可知， 价值量高值区主要分布在研究区各个县市的北部山地区域，价值量低值区主要分布在福海县、 富蕴县以及青河县南部区域； ESV 热点区域主要分布在北部阿尔泰山区域， 冷点区域主要分布在阿勒泰地区的南部荒漠区域。（4） 生态系统服务价值和景观格局相关性分析表明： 由灰色关联分析结果可知， 景观水平指数对研究区生态系统服务价值的影响大小： 斑块数（NP） ＞蔓延度指数（CONTAG） ＞最大斑块指数（LPI） ＞香农均匀度指数（SHEI） ＞散布与并列指（IJI）。 在斑块水平指数对研究区生态系统服务价值影响较大的是：草地斑块、 水域、 耕地以及建设用地的聚集度（AI）、 林地的斑块数（NP）； 景观优化策略： 改善土地利用结构、 提高土地资源利用率、 注重生态源地建设、 加快土地资源科学化管理
Response of ephemeral plants to extreme precipitation on different slope positions of the sand dune in the Southern Margin of the Gurbantunggut Desert
No full text极端降水是生态系统功能改变的主要驱动因素之一，在气候变化的背景下，极端降水发生的频率将不断增加。 极端降水与局部地形相互作用，可能缓冲或加剧极端降水对植被的影响程度。 本研究于古尔班通古特沙漠南缘沙垄四个不同坡位（西坡底、西坡中、东坡中、东坡底）处， 建立了 65%的减雨和收集雨水的装置系统，在连续四年的时间里， 通过开展测量土壤质地、养分、 水分，短命植物草本层片特征、生物量积累和优势物种的物候、功能性性状、 生物量分配模式等工作， 试图了解极端干旱或湿润如何影响古尔班通古特沙漠南缘沙垄不同坡位短命草本层片的组成和生产力， 地形对极端降水的调节程度，以及生态系统恢复到干旱之前功能状态所需的时间。 以期揭示在研究区极端降水发生频率增加的背景下，荒漠短命草本层片的植被动态。 实验结果如下：（1） 坡位对土壤理化性质、温度和土壤含水量的影响。 沙垄不同坡位土壤质地存在显著（P < 0.05） 的差异，表现为西坡和坡底的土壤质地较细腻（粘粒和粉粒含量高），而东坡和坡中的土壤较粗糙（砂粒含量高）。较高的土壤粘粒含量有助于土壤养分的积累，因此， 沙垄坡底的土壤养分（有机碳、 全氮、全磷）含量均显著（P < 0.05） 高于坡中。 沙垄不同坡位土壤含水量在极端干旱处理下存在显著的差异， 表现为东坡的土壤含水量显著（P < 0.05） 高于西坡，此外，东坡土壤含水量对降水的敏感性显著（P < 0.01） 小于西坡。（2） 降水变化对沙垄不同坡位草本层片特征和地上生物量的影响。 减雨或增雨处理均显著（P < 0.01） 改变了草本层片地上生物量，且相对减少量是相对增加量的 1.23 倍。沙垄不同坡位草本层片地上生产力对减雨处理的敏感性存在差异，西坡显著（P < 0.05） 强于东坡。此外， 沙垄不同坡位草本层片对降水处理具有一定稳定性，体现在草本层片优势物种没有改变，其次物种多样性改变不显著。极端干旱使优势物种尖喙牻牛儿苗（Erodium oxyrhinchum） 地上干物质分配到繁殖器官的量显著（P < 0.05） 增加， 而且显著（P < 0.05） 提高了优势物种种子萌发率。（3） 降水变化对沙垄不同坡位优势物种尖喙牻牛儿苗植物功能性状的影响。 降水处理显著（P < 0.05） 改变了沙垄不同坡位优势物种功能性状（株高、比叶面积、 叶片干物质、 叶片氮含量、 叶片磷含量、 叶片 δ13C、 叶片气体交换特征）， 以及叶片 δ13C 与株高、 比叶面积和叶片干物质的含量的关系。（4） 沙垄不同坡位草本层片特征和地上生产力对极端干旱的恢复力。 极端干旱后的第一年，恢复组草本层地上生物量不到对照组草本层片地上生物量的66.0%，极端干旱后的第二年，恢复组草本层地上生物量达到对照组草本层片地上生物量的 79.6%。以上结果表明： 古尔班通古特沙漠南缘沙垄不同坡位草本植物对极端降水响应敏感，体现在地上生物量的显著改变。草本层植物在极端降水（尤其是极端干旱） 处理下，仍然可以保持稳定： 分别体现在物种通过改变自身功能性状使得草本层丰富度和群落组成保持不变；优势物种通过分配更多的干物质到繁殖器官，并且提高后代的萌发率使得自身的优势地位保持不变。 研究区荒漠草本地上生产力对极端降水的变异以负效应为主； 沙垄西坡草本层片地上生产力对减雨处理的敏感性显著强于东坡。此外， 荒漠草本植物对极端干旱具有较强的恢复力。本研究通过探究极端降水对不同坡位短命草本层片特征、生物量积累和优势物种的物候、功能性性状、 生物量分配特征等多方面的影响，深化了对荒漠草本植物-水分关系的认识和理解