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环境科学 2025年第2期46卷 1203-1212页

作者：张苗苗张曼胤李晶崔丽娟郭子良刘魏魏王贺年王大安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 河北衡水湖湿地生态系统国家定位观测研究站衡水053000

为了探究退化沼泽湿地土壤细菌群落特征及影响因素,以东北地区苔草沼泽湿地为研究区,划分自然未退化(ND)、轻度退化(LD)和重度退化(HD)这3种退化程度,利用高通量测序技术以及PICRUSt细菌功能预测等工具,对退化湿地土壤环境特征、土壤微... 详细信息

为了探究退化沼泽湿地土壤细菌群落特征及影响因素,以东北地区苔草沼泽湿地为研究区,划分自然未退化(ND)、轻度退化(LD)和重度退化(HD)这3种退化程度,利用高通量测序技术以及PICRUSt细菌功能预测等工具,对退化湿地土壤环境特征、土壤微生物群落结构特征进行分析,并探讨影响退化湿地微生物变化的影响因素.结果表明:(1)退化湿地土壤pH值总体上呈中性偏碱,随退化程度增加,土壤有机碳、全氮、全碳和锌含量显著降低(P<0.05),全钾含量显著增加(P<0.05).(2)退化湿地土壤细菌优势菌群为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteriota)和芽单胞菌门(Gemmatimonadota).(3)土壤细菌群落Alpha多样性随着湿地退化程度的增加显著增加(P<0.05),退化湿地与未退化湿地在细菌群落组成上存在明显差异.(4)从细菌群落功能来看,随着退化程度的增加,新陈代谢、遗传信息处理、细胞过程和环境信息处理等主要一级代谢功能显著减弱(P<0.05);氨基酸代谢、碳水化合物代谢和外源性物质的生物降解与代谢等主要二级功能显著减弱(P<0.05).(5)Pearson相关性分析表明,退化湿地土壤细菌Alpha多样性的变化与土壤全氮、全碳、有机碳含量和草丘物理特征(直径、高度和数量)呈显著相关(P<0.05),RDA结果表明pH值为影响退化湿地土壤细菌群落结构的关键因素(P<0.05),细菌群落功能差异主要受到土壤全铁和锌含量的显著影响(P<0.05).综上所述,苔草草丘沼泽湿地土壤理化性质、细菌群落多样性及结构特征和细菌群落功能随退化程度的加深均发生有规律的变化,且土壤pH值、全氮、全碳、有机碳含量以及草丘物理特征是影响退化湿地微生物群落的关键因素.研究可为认识苔草沼泽生态系统的退化与恢复过程提供科学依据.

关键词：苔草草丘沼泽湿地退化土壤细菌群落结构与功能土壤理化性质

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干旱区太阳能电站设施对关键生态因子的影响研究进展

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环境生态学 2025年第3期7卷 66-73页

作者：翟夏杰王天石崔丽娟张曼胤李伟中国林业科学研究院生态保护与修复研究所北京100091 中国林业科学研究院湿地环境保护与生态修复全国重点实验室北京100091 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

光伏/光热发电是利用太阳能辐射直接转变成电能的发电方式。我国西北干旱区光资源丰富,理论上是建设太阳能发电设施的理想之地。但鉴于西北等干旱区同时也是生态脆弱区,太阳能电站设施对局域生态系统的影响机制并不明晰。本研究通过系... 详细信息

光伏/光热发电是利用太阳能辐射直接转变成电能的发电方式。我国西北干旱区光资源丰富,理论上是建设太阳能发电设施的理想之地。但鉴于西北等干旱区同时也是生态脆弱区,太阳能电站设施对局域生态系统的影响机制并不明晰。本研究通过系统的文献梳理得出以下结论:1)干旱区太阳能电站对植被演替的影响研究缺乏长期监测数据,短期表现为生物量和物种多样性增加等积极影响;2)太阳能电站运行期间,清洗、放牧或割草等人为干扰和光伏电板对生态系统产生耦合作用;3)太阳能电站改变了所在区域下垫面的结构,进而影响局地气温的变化规律;4)太阳能电站的耗水量限制了其在缺水区域的大规模布设。未来应加强光伏电站的水、土、气、生物等生态要素的持续观测,以期为发挥太阳能电站的生态效应、科学布设和可持续发展提供科学依据。

关键词：太阳能电站干旱区生态因子植被水资源

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河口湿地生物群落对生态修复工程的响应机制研究综述

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湿地科学 2025年第2期 415-424页

作者：李晶王汝苗刘魏魏张曼胤张竟文崔丽娟湿地环境保护与生态修复全国重点实验室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中国林业科学研究院生态保护与修复研究所

21世纪以来中国在河口地区开展了大量的湿地生态修复工程，显著增加了河口湿地面积，恢复了土著植物。但是工程实施后河口湿地生态系统的演替过程如何变化尚不明确，特别是地上–地下生物群落的演替以及如何影响生态系统功能还不清楚，... 详细信息

21世纪以来中国在河口地区开展了大量的湿地生态修复工程，显著增加了河口湿地面积，恢复了土著植物。但是工程实施后河口湿地生态系统的演替过程如何变化尚不明确，特别是地上–地下生物群落的演替以及如何影响生态系统功能还不清楚，缺乏对于河口湿地生态修复工程的长期效果评估。本文从生态修复工程实施后地上–地下生物功能性状的演变，多营养级生物群落的耦合变化及其对生态系统功能演变的影响等方面进行综述，提出了未来研究应关注河口湿地生物群落对生态修复工程的长期响应，聚焦湿地植物–底栖动物–微生物的多样性和群落结构等的全链条耦合变化，深入探讨多营养级生物群落演替及级联效应对生态系统多功能演变的影响机理，以河口湿地生物群落为切入点，系统评估生态修复工程对河口湿地生态系统的长期影响及作用机制。

关键词：河口湿地生态修复工程生物群落演替多营养级耦合变化生态系统功能演变

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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

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中国滨海湿地土壤汞空间分布及影响因素

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中国环境科学 2022年第12期42卷 5758-5767页

作者：张苗苗张曼胤龙颂元胡宇坤刘魏魏王钊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 河北衡水湖湿地生态系统国家定位观测研究站河北衡水053000

通过对7个典型滨海湿地土壤(0~20cm)中总汞含量及土壤理化性质、气候以及社会经济因素的测定收集,研究了滨海湿地土壤中汞的空间分布规律和影响因子之间的关系,并对不同介质环境内汞含量进行分析.结果表明:我国滨海湿地土壤总汞的含量... 详细信息

通过对7个典型滨海湿地土壤(0~20cm)中总汞含量及土壤理化性质、气候以及社会经济因素的测定收集,研究了滨海湿地土壤中汞的空间分布规律和影响因子之间的关系,并对不同介质环境内汞含量进行分析.结果表明:我国滨海湿地土壤总汞的含量范围是1.26~169.94ng/g,平均值为(33.82±3.09)ng/g;滨海湿地土壤汞含量差异是由土壤理化性质、社会经济以及气候因素共同影响的结果,其中土壤理化性质中pH值、有机质、总铁、总氮为关键影响因素;在汞的输入途径中,河流输送对中国滨海湿地土壤总汞含量的影响要高于大气输送.

关键词：中国滨海湿地土壤汞浓度空间分布河流输送汞循环

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湿地生态单元定义及其在湿地恢复中的应用

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生态学报 2022年第19期42卷 7752-7759页

作者：翟夏杰崔丽娟李伟赵欣胜张曼胤李春义窦志国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

生态单元的概念在生态系统的环境保护和生物保护中被广泛应用。通过阐述湿地生态单元的定义、内涵和外延,分析了湿地生态单元的特征,介绍了湿地生态系统的内部生态单元、湿地“外援”生态单元和人工重建湿地生态单元等在湿地恢复中的应... 详细信息

生态单元的概念在生态系统的环境保护和生物保护中被广泛应用。通过阐述湿地生态单元的定义、内涵和外延,分析了湿地生态单元的特征,介绍了湿地生态系统的内部生态单元、湿地“外援”生态单元和人工重建湿地生态单元等在湿地恢复中的应用案例,并对湿地生态单元未来需要关注的研究方向进行了总结,以期为湿地保护与精细化管理提供理论基础和科学依据。

关键词：湿地生态单元湿地恢复人工湿地

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基于GEE平台的京津冀长时序水体时空格局及其影响因素

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生态环境学报 2023年第3期32卷 556-566页

作者：郝金虎韦玮李胜男马牧源李肖夏杨洪国姜琦宇柴沛东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

京津冀地区水资源严重短缺,已成为制约京津冀协同发展的瓶颈。明晰长时序地表水体时空变化特征及其影响因素,对该区域的水资源合理配置及构建协同发展生态安全格局具有重要意义。基于Google Earth Engine(GEE)云平台,综合利用多指数水... 详细信息

京津冀地区水资源严重短缺,已成为制约京津冀协同发展的瓶颈。明晰长时序地表水体时空变化特征及其影响因素,对该区域的水资源合理配置及构建协同发展生态安全格局具有重要意义。基于Google Earth Engine(GEE)云平台,综合利用多指数水体检测规则、线性斜率、多元线性回归和偏微分分解等方法,构建了京津冀地表水体高时空分辨率连续变化图谱,揭示了研究区及安固里淖、密云水库、白洋淀和北大港湿地4个典型区的地表水体时空分异规律,厘定了降水量、气温、潜在蒸散发、前一年水体面积、人类生产生活用水和和引水调水等因素对地表水体变化的影响量。结果表明,(1)1985-2021年京津冀地区水体面积整体呈先增加后减少趋势,永久性水体面积净增122.85 km2,季节性水体面积净增1 788.95km2。其中安固里淖和白洋淀水体面积呈减少趋势,密云水库和北大港湿地水体面积呈增加趋势。(2)京津冀地表水体空间分布特征整体表现为东部沿海和中部地区地表水资源较丰富,北部和南部地区相对匮乏,4个典型区水体转换幅度大,具有较强的空间异质性。(3)降水量、前一年水体面积、引水调水(其他因素)对京津冀地表水体变化起正向影响,气温、潜在蒸散发、农业用水、工业用水和生活用水均起负向影响作用,且非气象因素的影响作用整体大于气象因素,其中安固里淖和白洋淀水体面积减少主要受农业用水和水利工程建设等因素的负向影响。

关键词：谷歌地球引擎地表水体变化季节性水体永久性水体影响因素京津冀地区

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陕西黄河湿地自然保护区碳储量估算

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植物生态学报 2023年第4期47卷 469-478页

作者：徐干君吴胜义李伟赵欣胜聂磊超唐希颖翟夏杰国家林业和草原局西北调查规划院西安710048 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

湿地生态系统的固碳及其调节气候等生态系统服务十分重要,准确评估黄河流域自然保护地的碳储量有助于碳中和研究和区域生态保护与高质量发展。该研究基于野外采样和室内分析,并结合遥感数据,评估了陕西黄河湿地省级自然保护区光滩和典... 详细信息

湿地生态系统的固碳及其调节气候等生态系统服务十分重要,准确评估黄河流域自然保护地的碳储量有助于碳中和研究和区域生态保护与高质量发展。该研究基于野外采样和室内分析,并结合遥感数据,评估了陕西黄河湿地省级自然保护区光滩和典型自然植被区的地上植被和0–50 cm土壤碳储量。碳储量评估区总面积13086.52 hm^(2),占保护区面积的23.87%。结果表明,高草植被的地上碳储量显著高于低草植被和矮灌丛植被,其碳密度分别为496.73、23.45和138.38 g·m^(-2);土壤0–50 cm的碳密度为7.15–11.98 kg·m^(-2),高草植被区的土壤碳储量(5.02×10^(5)t)显著高于光滩(2.09×10^(5)t)、低草植被区(3.40×10^(5)t)和矮灌丛植被区(1.45×10^(5) t);最终核算出陕西黄河湿地省级自然保护区典型植被区的地上植被和0–50 cm土壤总碳储量约为1.22×10^(6) t,其中光滩区、低草植被区、矮灌丛植被区、高草植被区的碳储量占比分别为17.13%、27.95%、12.13%和42.79%。研究结果可为黄河中游自然湿地的保护修复和碳汇功能提升研究提供一定的数据支持。

关键词：湿地碳储量植被土壤

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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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排水对若尔盖高原泥炭地土壤有机碳储量的影响

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生态学报 2016年第8期36卷 2123-2132页

作者：周文昌索郎夺尔基崔丽娟王义飞李伟中国林业科学研究院湿地研究所北京100091 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 若尔盖湿地国家自然保护区管理局若尔盖624500

泥炭地作为陆地上生态系统一个重要碳汇,存储了全球土壤有机碳储量的25%—43%。泥炭地排水与其他土地利用导致了大量的土壤有机碳损失。然而,有关排水对中国泥炭地土壤有机碳储量的影响研究报道较少,因此,为了获得更多可靠的泥炭地碳储... 详细信息

泥炭地作为陆地上生态系统一个重要碳汇,存储了全球土壤有机碳储量的25%—43%。泥炭地排水与其他土地利用导致了大量的土壤有机碳损失。然而,有关排水对中国泥炭地土壤有机碳储量的影响研究报道较少,因此,为了获得更多可靠的泥炭地碳储量信息,以便减少它们估算的不确定性。选取了我国若尔盖高原未排水泥炭地和排水泥炭地进行土壤剖面取样,定量评价排水对泥炭地土壤有机碳储量的影响。研究表明:(1)未排水泥炭地土壤有机碳储量平均值为(923.71±107.18)t C/hm^2,为中国陆地和全球陆地土壤有机碳储量的8.1和9.4倍;而排水泥炭地土壤有机碳储量平均值为(574.01±66.86)t C/hm^2,为中国和全球陆地的5.1和5.8倍。(2)泥炭地排水后,导致表层(0—30 cm)土壤有机碳储量增加(59.11±9.31)t C/hm^2,可能源于土壤容重增加。(3)然而,完全考虑泥炭剖面深度后,排水泥炭地土壤有机碳储量较对照样地减少了349.7 t C/hm^2,这可能是由于泥炭地排水后,水位降低,加速了泥炭氧化,降低了泥炭厚度。

关键词：泥炭地排水土壤有机碳储量若尔盖高原

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