• 2020年第40卷第13期文章目次
    全 选
    显示方式: |
    • >封面目录
    • 封面+目次

      2020, 40(13):0-0.

      摘要 (586) HTML (0) PDF 19.46 M (835) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >第十八届中国生态学大会专辑
    • “一带一路”沿线地区NO2浓度时空变化特征及其驱动因素

      2020, 40(13):4241-4251. DOI: 10.5846/stxb201911162473

      摘要 (774) HTML (472) PDF 7.34 M (966) 评论 (0) 收藏

      摘要:探寻"一带一路"沿线国家在城镇化进程中的大气污染时空变化及其驱动机制,对于打造绿色"一带一路"、实现区域可持续发展具有重要意义。基于2005-2015年"一带一路"地区的二氧化氮(NO2)柱浓度数据,分析了沿线74个国家NO2浓度的时空变化特征,建立了广泛意义上的城镇化综合测度指标体系,结合空间计量模型从自然和社会经济维度揭示了"一带一路"地区NO2浓度的主要驱动因素。结果表明:(1)2005-2015年,"一带一路"地区NO2浓度年均值波动变化,并呈现高低纬度低、中纬度高的空间分布特征;(2)人口城镇化和土地城镇化水平不断提升,并呈现西南高、东北低的空间分布格局;(3)经济增长、汽车保有量增加和土地城镇化是导致"一带一路"地区NO2浓度上升的主要驱动因素,扩大森林覆盖率则可显著抑制NO2浓度增加。研究表明,转变经济发展方式,适度调控汽车保有量和城市建设用地增速,建立和完善"一带一路"沿线国家大气污染协同治理机制,是推动共建绿色丝绸之路的重要措施。

    • 中蒙俄经济走廊荒漠化时空格局变化及其驱动因子

      2020, 40(13):4252-4263. DOI: 10.5846/stxb201911172487

      摘要 (757) HTML (347) PDF 10.43 M (1039) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对如何定量揭示中蒙俄经济走廊荒漠化的时空变化规律及其驱动因子的影响作用,在构建荒漠化程度判别标准和指标体系的基础上,基于Google Earth Engine云计算平台,在对分类回归树(CART)、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)和Albedo-NDVI 4个模型精度进行对比分析的基础上,选取精度最高的CART模型实现中蒙俄经济走廊区域2000-2015年的荒漠化的时空变化分析。另外,在拓展线性趋势法的基础上,构建荒漠化驱动因子定量评估模型,实现气候变化和人类活动对荒漠化驱动效应的定量测度。结果表明:1)CART模型在中蒙俄经济走廊区域荒漠化信息提取精度最高,总体精度和Kappa系数分别85%和0.754;2)极重度荒漠化区域主要分布在中国内蒙古自治区西部,蒙古国的南戈壁盟、东戈壁盟和中戈壁盟;3)2000-2015年间,中蒙俄经济走廊荒漠化总体呈扩张趋势,但极重度、重度和中度荒漠化面积呈缩减趋势。其中,中国的荒漠化面积呈明显缩减趋势,荒漠化程度净改善面积为15.18万km2,而蒙古国和俄罗斯的荒漠化现象在加重。另外,中蒙俄经济走廊荒漠化恢复区域的气候变化驱动贡献率为68.8%;而荒漠化退化区域的人类活动驱动贡献率为69.68%,表明中蒙俄经济走廊荒漠化程度加重区域的驱动作用主要来自于人类活动。

    • 海洋生态系统调节服务价值评估方法及应用——以温州市为例

      2020, 40(13):4264-4278. DOI: 10.5846/stxb201911012305

      摘要 (859) HTML (381) PDF 11.55 M (946) 评论 (0) 收藏

      摘要:海洋生态系统服务可分为供给、调节、文化和支持4组服务,调节服务是海洋生态系统服务的关键构成要素之一。现行国家标准《海洋生态资本评估技术导则》(GB/T 28058-2011)中调节服务价值已有相应评估指标和方法,但与陆地生态系统的评估体系并不统一。为了更好地接轨陆地生态系统评估体系和将海洋生态系统服务价值评估纳入国民经济核算体系,首先对调节服务价值的评估指标和方法进行改进和完善,之后以温州海域为例开展应用验证,并与国标方法评估的结果进行比对。选择固碳、气候调节和废弃物处理3项指标,分别采用替代市场价格法和替代成本法对2013-2017年5年间温州海域生态系统提供的调节服务价值进行评估,并初步揭示其空间分布规律。结果表明,采用改进后的评估指标和方法,2013-2017年温州海域调节服务价值变化范围为(63.59-86.25)亿元;其中,以废弃物处理提供的服务价值占主导地位(56.53%-76.64%),其次是气候调节服务提供的价值(23.33%-43.45%),二者合计占调节服务价值的99.9%以上。可见,温州海域调节服务价值的贡献主要来自废弃物处理和气候调节服务提供的价值。温州海域面积8649 km2,2013-2017年其调节服务价值平均分布密度范围为(73.52-99.72)万元/km2。此外,温州海域提供的调节服务价值相当于同年温州市地区海洋生产总值的7.34%-11.88%,相当于同年温州市地区生产总值(GDP)的1.26%-2.00%,对温州市第二产业增加值的贡献度为17%-27%,由此表明温州海域调节服务价值对温州市经济发展有着重要的支撑作用。温州海域调节服务价值的空间分布总体呈现出从近岸向外海明显降低趋势。采用新的评估指标和评估方法,能大幅度提高调节服务的价值(是旧方法评估价值的6-9倍),从而使温州市海洋生态系统服务总价值得到大幅提升。本研究对温州市海洋生态系统调节服务价值的评估,反映出近年来温州市海洋生态环境处于良好状态,同时表明海洋生态系统为人类带来了巨大效益,也可为温州市海洋生态文明建设和海洋部门管理工作提供一定的决策依据。

    • 乌裕尔河-双阳河流域湿地景观格局演变及其驱动机制

      2020, 40(13):4279-4290. DOI: 10.5846/stxb201911042316

      摘要 (997) HTML (520) PDF 7.81 M (886) 评论 (0) 收藏

      摘要:明确湿地格局演变特征与驱动机制是开展湿地管理与保护工作的重要前提。利用1980-2015年7期土地遥感解译数据,运用空间分析、景观指数、转移概率矩阵和增强回归树模型定量分析乌裕尔河-双阳河流域湿地格局演变特征与驱动机制。结果表明:(1)1980-2015年间湿地面积持续减少,减少了738 km2,较1980年减少了16.43%;沼泽地占湿地的75%以上,面积也持续减少。1990-1995年是湿地面积减少速率最大的时段。(2)1980-2015年间湿地景观变化趋势为最大斑块的优势地位降低,破碎度加剧,且空间分布趋于离散,连通性减弱。沼泽地的景观变化特征与湿地相似,而水域与之相异。(3)1980-2015年间湿地损失集中分布在乌裕尔河两岸、双阳河中游及流域尾闾,主要转出为水田、旱地、草地和盐碱地,总的转移概率约为20%。(4)气候因素是导致湿地损失的主要因素,贡献率达到50%。道路修建对湿地损失的影响范围约为1.8 km;高海拔会增加湿地损失的风险;耕地周围2 km的湿地易被开垦;自然保护区的建立有效遏制了湿地损失。未来湿地损失风险较大的区域为乌裕尔河中游、双阳河中下游及流域尾闾。

    • 基于地形梯度的甘肃白龙江流域典型生态系统服务分布特征

      2020, 40(13):4291-4301. DOI: 10.5846/stxb201911152447

      摘要 (863) HTML (345) PDF 10.67 M (936) 评论 (0) 收藏

      摘要:白龙江流域是长江上游重要的水源涵养区和生态屏障,同时也是国家级贫困县集中连片区(秦巴山区)。基于ArcGIS软件和InVEST模型,从高程、坡度、地形起伏度、地形位指数等方面分析了甘肃白龙江流域典型生态系统服务的地形梯度特征。结果表明:(1)甘肃白龙江流域碳储量、水源涵养、生境质量、土壤保持服务功能的空间分异明显,其高值区主要分布在自然保护区、林区,低值区则在河谷、城镇、农耕地区。(2)碳储量、水源涵养和生境质量随着坡度和地形起伏度的增加而增加,土壤保持则呈先增加后降低的趋势,随地形位指数增加呈现波动变化;(3)流域综合生态系统服务供给重要区域逐渐向两极分化,多种生态系统供给服务的重要区域主要在中高梯度片区,而一般区主要分布在低梯度片。地形特征是影响流域生态系统服务梯度差异的重要因素。通过分析流域不同地形因子下分析碳储量、水源涵养、生境质量、土壤保持的空间分异特征,可为中国西部山地流域生态系统格局优化管控和生态文明建设提供科学依据。

    • 基于指标自动筛选的新疆开孔河流域生态健康评价

      2020, 40(13):4302-4315. DOI: 10.5846/stxb201911142415

      摘要 (811) HTML (383) PDF 6.23 M (857) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态健康评价对了解区域生态健康状况和促进区域可持续发展具有重要意义,如何自动筛选出能反映生态系统特性的重要指标,是生态健康定量评估的关键问题。基于压力-状态-响应(PSR,Press-State-Response)框架和生态等级网络框架(EHN,Ecological Hierarchy Network),通过文献调研和因果分析建立要素层与指标层之间的交叉联系,构建了生态健康评价"网状"指标体系;在保证指标体系完备性基础上,通过结合主成分分析和熵权法的候选指标权重的客观计算,基于目标优化理论构建了评价指标的自动筛选模型,并基于中选指标计算了新疆开孔河流域2001-2017年生态健康指数(EHCI,Ecological Health Comprehensive Indexes),分析其空间分异和时间变化特征。结果表明:利用所建立的评价指标自动筛选模型,开孔河流域生态健康评价指标由31个候选指标自动筛选出了17个中选指标,用54.8%的指标表达了85.98%的信息,中选的17个指标在干旱/半干旱区域有关文献中应用较多,使用频次比例都在20%以上,其中归一化植被指数(NDVI,Normalized Difference Vegetation Index)、年降水量和植被覆盖度(FVC,Fractional Vegetation Coverage)3个指标的使用频次百分比均超过了50%,说明指标自动筛选模型的合理性;开孔河流域空间分布差异显著,总体上西北高、东南低,东南部和中部绿洲区外围生态健康状况较差,西北部河谷地带和中部两大绿洲区生态健康状况较好;17年来,流域生态质量整体趋于改善,显著改善区域占10.26%,远高于显著退化的1.61%,显著改善区域以孔雀河绿洲最为明显。开孔河流域生态健康的总体好转趋势说明区域生态综合治理取得一定成效。

    • 生态系统服务功能与景观格局耦合协调度研究——以武陵山区退耕还林工程为例

      2020, 40(13):4316-4326. DOI: 10.5846/stxb201911152443

      摘要 (853) HTML (359) PDF 6.57 M (1077) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态系统服务功能与景观格局演变关系极为密切,研究生态系统服务功能与景观格局的耦合协调度对于区域发展具有重要意义。以武陵山区退耕还林工程为例,参照国家标准和行业标准,采用分布式测算方法、景观格局指数分析和耦合协调度模型等方法,旨在揭示武陵山区退耕还林工程生态系统服务功能与景观格局二者耦合协调关系。结果表明:(1)2005-2017年间武陵山区退耕还林工程各项生态服务功能物质量均以15倍左右速度增长,生态系统服务空间分布格局最佳区域由西部地区逐渐向东南扩大;(2)武陵山区景观演变存在时空差异,1995-2005年景观格局变化更为明显,变化区域集中在中西部地区,2005-2015年与之相比,景观格局变化空间上更为分散;(3)武陵山区退耕还林工程生态系统服务与景观格局演变存在较高水平的耦合以及高水平的协调性。研究结果可为武陵山区土地利用规划及退耕还林工程进一步实施提供科学依据。

    • 南北疆区域经济差异化三维生态足迹自然资本利用的时空演变

      2020, 40(13):4327-4339. DOI: 10.5846/stxb202001230171

      摘要 (659) HTML (415) PDF 10.21 M (954) 评论 (0) 收藏

      摘要:如何刻画自然资源消费在区域间的流转机制及其对生态的影响,是测度区域可持续发展的难点。采用改进后的三维生态足迹模型并引入存量流量利用比和资本流量占用率,对2003-2018年新疆区域三维生态足迹进行核算,并分别测度新疆各地州市自然资本利用的程度,聚焦南北疆地区自然资本利用的差异性,利用偏最小二乘法(PLS)找出影响生态足迹变化的动因,最后结合基尼系数及差异系数量化南北疆经济差异程度,从自然和经济视角探究南北疆可持续发展态势与差异。结果表明:①2003-2018年新疆人均生态足迹持续增长,增长幅度为119.94%,人均生态承载力基本保持在1.7 hm2左右,流量资本占用强度不断增加,生态赤字问题愈发严重。②研究期内,南北疆地区生态足迹的增长幅度和速度存在明显空间差异,呈现"北高快,南低慢"的态势。各地州市生态赤字情况呈现不同程度的增长趋势,高值区为北疆的克拉玛依市及天山北坡经济带。③第一产业增加值对生态足迹正向驱动作用最为显著,第三产业增加值对生态足迹起到逆向驱动作用。④2003-2018年间,南北疆地区基尼系数维持在0.4-0.5之间,处于中警警度水平,南北疆区域经济差异系数变化波动不大,北疆区域经济差异系数明显高于南疆区域。

    • 基于ENVI-met的城市道路绿地植物配置对PM2.5的影响研究

      2020, 40(13):4340-4350. DOI: 10.5846/stxb201907311617

      摘要 (742) HTML (342) PDF 10.60 M (921) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着城市化的快速发展,大气污染尤其细颗粒物(PM2.5)已成为制约城市环境的重要因素,相关研究表明,在众多的PM2.5来源中道路交通是在其中的重要来源之一,而道路绿地植物群落能够消减来自道路的PM2.5。运用场地观测和ENVI-met模拟相结合的方法探讨城市道路绿地植物群落对PM2.5的影响,分析仅有乔木(i)、乔木+树篱(ii)、乔木+树篱+灌木(iii)3种模式下的植物群落配置对PM2.5的影响,揭示绿地植物群落的长度、宽度、高度和LAI对PM2.5的影响。结果表明:(1)场地观测中的道路绿地植物群落的3种配置模式对PM2.5的消减率分别是iii(14.2%) > ii (12.9%) > i(9.2%)。(2)绿地中植物的种类、绿地宽度、绿地植物的叶面指数等要素对消减作用起正面作用,高度和长度起负面作用。(3)绿地的长度的一定量的减少可以在绿地后方形成一个宽度约为绿地长度80%的、随着与绿地的距离的增加而宽度递减的较绿地长度更长环境PM2.5浓度更低的低谷区,但其他没有绿地的空间的PM2.5浓度会加重。(4)绿地高度的增加会迫使PM2.5向更高的空间运动。

    • “三江并流”区游憩文化生态系统服务评价研究

      2020, 40(13):4351-4361. DOI: 10.5846/stxb201910212205

      摘要 (910) HTML (342) PDF 10.70 M (820) 评论 (0) 收藏

      摘要:游憩是一项重要的文化生态系统服务类型。以"三江并流"区为研究区,选择景观多样性、自然度、河流湖泊元素、景点等级、可达性和服务设施等6项指标,从游憩潜力和游憩机会两方面进行评估,得到该地区现有和潜在的游憩文化生态系统服务量,并划分为5个等级。结果表明:游憩潜力与机会共同影响游憩服务量,"三江并流"区游憩潜力与机会在空间分布上并不匹配,游憩潜力较高的地区占17.09%,主要分布于怒江州、大理州、德钦县、丽江古城区及玉龙县的部分区域;10.06%的地区游憩机会极低,主要包括贡山县、德钦县以及香格里拉北部地区;具有高等级潜在游憩服务量的地区,集中分布于大理州、丽江古城区、玉龙县和香格里拉的部分地区,占研究总面积的17.64%。具有较高游憩潜力的景点,大多数现有服务量也比较高。服务量为4级以上的景点数量占44.68%,集中分布在大理州、玉龙县、香格里拉、德钦等地,与高等级潜在游憩服务量的地理分布十分相似,说明现有游憩服务的开发在一定程度上符合自然规律。

    • 基于碳足迹的传统农业系统环境影响评价——以青田稻鱼共生系统为例

      2020, 40(13):4362-4370. DOI: 10.5846/stxb201911162472

      摘要 (836) HTML (507) PDF 1.01 M (918) 评论 (0) 收藏

      摘要:现代农业在带来粮食高产的同时也产生许多生态环境问题,这促使人们再次把目光转向传统农业系统。一些传统农业系统不仅具有突出的经济、社会和文化价值,还具有多种重要的生态功能,如温室气体减排。然而,已有研究缺乏对传统农业系统整个生命周期的固碳减排能力的测算及其环境影响的评价。为此,基于农户调研数据,运用生命周期评价法对青田稻鱼共生系统的碳足迹进行了测算,并与当地水稻单作系统进行比较。研究发现:(1)青田稻鱼共生系统和水稻单作系统碳足迹分别为6266.7 kgCO2-eq/hm2和7520.0 kgCO2-eq/hm2,单位产值碳足迹分别为0.12 kgCO2-eq/元和0.21 kgCO2-eq/元。与水稻单作系统相比,稻鱼共生系统排放的温室气体更少,环境影响更小,生态和经济效益更高。(2)农业生产过程中积累的CH4是碳足迹的最主要来源,农业生产资料投入中的化肥是碳足迹的的第二大来源。农业生产资料投入中的饲料则是稻鱼共生系统碳足迹的另一重要来源。通过碳足迹的方法对青田稻鱼共生系统的环境影响进行量化,不仅丰富了碳足迹在实际应用中的适用类型,对于其他传统农业系统的环境影响评价也具有借鉴意义。

    • 利用大气二氧化碳和羰基硫浓度评估陆地生态系统模型碳通量模拟的不确定性

      2020, 40(13):4371-4382. DOI: 10.5846/stxb201911152458

      摘要 (970) HTML (383) PDF 16.40 M (1013) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态系统模型是模拟全球陆地生态系统碳循环的重要工具,但是其在全球不同区域的模拟存在很大的不确定性。如何评估陆地生态系统模型的不确定性是一项重要的研究。以北美地区为例,利用8个高塔观测站点同步获取的大气CO2和羰基硫(OCS)浓度数据,结合WRF-STILT大气粒子扩散模型,评估了CASA-GFED3、SiB3和SiBCASA三种陆地生态系统模型模拟总初级生产力(GPP)和净生态系统CO2交换(NEE)通量的不确定性。结果表明,SiB3模型能很好地模拟北美陆地生态系统GPP和NEE的季节变化时相和幅度,在3种模型中具有最佳的模拟能力;CASA-GFED3模型模拟的NEE季节变化较为理想、但对生长季GPP的模拟存在较大的误差,SiBCASA模型在模拟冬季晚期和春季早期的NEE和GPP时表现较不理想。研究证明了大气CO2和OCS在评估陆地生态系统模型碳通量模拟的不确定性中的作用,为利用大气CO2和OCS观测数据优化计算陆地生态系统光合和呼吸碳通量提供了理论支撑。

    • 盐度对沙蜇有性繁殖阶段早期发育的影响

      2020, 40(13):4383-4391. DOI: 10.5846/stxb201911142430

      摘要 (656) HTML (487) PDF 1.10 M (792) 评论 (0) 收藏

      摘要:近几十年来,沙蜇的频繁暴发给东亚海域的海洋生态系统带来了广泛影响。在秋季,沙蜇成熟的雌雄水母体在沿岸水域聚集产卵,有性繁殖产生的受精卵发育成新的底栖螅状体,为螅状体种群数量进行补充。河口浅滩海域为沙蜇的繁育地,沿岸盐度较低,在秋季降雨期盐度多变,较低、多变的盐度可能对沙蜇有性繁殖阶段的早期发育产生重要作用,从而影响螅状体种群数量的补充。实验设置了4种不同盐度(15、20、25、30)试验组,在不同盐度下对沙蜇受精卵进行培养,探讨盐度对沙蜇早期发育过程中受精卵、浮浪幼虫发育以及早期螅状体生长及存活的影响。试验结果:沙蜇受精卵胚胎发育的适宜盐度为20,发育基本与盐度25、30同步,盐度15受精卵细胞发育迟缓,发育率显著降低;浮浪幼虫发育适宜盐度为20和25,两组浮浪幼虫附着变态率高于盐度15、30,盐度15时浮浪幼虫活力明显降低、发育迟缓,浮浪幼虫在盐度15时水中存活时间较长可达8 d,但附着时间集中在培养后的3、4天,与其他组相同;早期螅状体幼体适宜盐度为20、25、30,早期螅状体存活率、相对增长率及特定生长率均显著高于盐度15,三组间差异不显著。结果表明,盐度显著影响沙蜇有性繁殖阶段的早期发育,随着受精卵至螅状体的发育生长,其对盐度的适应范围逐步扩大。

    • 中街山列岛海域鱼卵、仔稚鱼群落结构特征及其与环境因子的关系

      2020, 40(13):4392-4403. DOI: 10.5846/stxb201909101887

      摘要 (697) HTML (565) PDF 3.12 M (806) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解中街山列岛海域鱼卵仔稚鱼空间分布、种类组成及与环境因子的关系,于2010年5月-2012年2月在中街山列岛海域利用水平和垂直拖网开展了8个航次的鱼卵、仔稚鱼调查。运用非度量多维标度排序、聚类分析和典范对应分析(CCA)等方法对该海域鱼卵、仔稚鱼的空间分布进行了综合分析。结果表明:两年水平拖网共采集到鱼卵1783粒,仔稚鱼67尾;垂直拖网共采集到鱼卵576粒,仔稚鱼59尾。2010年平拖优势种为短吻红舌鳎(Cynoglossus joyneri),垂拖重要种为鲉形目未定种(Scorpaeniformes sp.)和扁舵鰹(Auxis thazard)。2011年平拖重要种为短吻红舌鳎、鰏属未定种(Leiognathuss sp.)、龙头鱼(Harpodon nehereus)和鳀(Engraulis japonicus);垂拖重要种为短吻红舌鳎、龙头鱼和中华小公鱼(Stolephorus chinensis)。经单因子相似性分析(ANOSIM),鱼卵仔稚鱼的优势种和重要种群落物种组成存在显著差异(P<0.01)。研究结果表明,温度和盐度对鱼卵仔稚鱼的影响较大,夏季是中街山列岛海域鱼类产卵的重要时期。该海域以恋礁的小型底层鱼类为主,是褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)、龙头鱼等小型底层经济鱼类的重要产卵场和育幼场。

    • 温度对海月水母螅状体生长及繁殖的影响

      2020, 40(13):4404-4412. DOI: 10.5846/stxb201911152439

      摘要 (784) HTML (520) PDF 1.72 M (923) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用了实验生态学方法,研究温度对海月水母螅状体生长及繁殖的影响。实验设6个温度梯度(12,15,18,21,24,27℃),共持续56d。测定了螅状体的柄径生长,繁殖数量;观察了螅状体的无性繁殖方式;分析了温度影响下的螅状体的能量分配及繁殖策略。结果表明,温度显著影响螅状体的生长及繁殖,在较高温度组,匍匐茎生殖是螅状体无性繁殖的主要方式,随着温度降低,出芽生殖比例增加。较高温度组螅状体繁殖速率较快,新生螅状体个体较小,分布较分散;而较低温度组,新生螅状体个体较大,数量较少,均较紧密的分布在亲代螅状体周围。在培养56d的周期内,除27℃处理组外,其他各处理组螅状体柄径均有所增加,但其增加的速率随着温度的升高而降低。而27℃处理组,螅状体整体状态不好,基本不摄食,培养35d时全部死亡。综上,较低温度条件下,螅状体倾向于选择增加自身个体大小以应对不良环境,而当环境条件适宜时,螅状体倾向于选择通过无性繁殖产生更多子代的方式以扩大种群数量。温度显著影响螅状体的繁殖策略,进而显著影响螅状体的种群数量。

    • 酸性稻田添加生物炭对水稻生长发育及产量的影响——基于5年大田试验

      2020, 40(13):4413-4424. DOI: 10.5846/stxb201911122393

      摘要 (684) HTML (364) PDF 1.45 M (825) 评论 (0) 收藏

      摘要:开展生物炭对农田生态系统长期效应的大田试验对全面评价生物炭调控农田生产力的效果具有重要意义。以南方酸性稻田为对象,采用单因素随机区组设计开展了5年大田试验,探讨不同水平生物炭(0、20、40、60、80 t/hm2和100 t/hm2)一次性添加对水稻生长和产量的多年效应。主要结果为:(1)水稻齐穗期的LAI、倒4叶叶绿素含量及地上部干物质积累量和产量均随生物炭添加量增加而增加;(2)生物炭对齐穗期剑叶叶绿素含量以及粒叶比的影响不显著;(3)生物炭显著促进稻田增产的添加量分别为:≥60 t/hm2(增幅17.0%-23.7%,第1年)、≥40 t/hm2(增幅15.5%-32.4%,第2年)、20-100 t/hm2(增幅9.6%-21.8%,第3年)、均无显著差异(第4年)、100 t/hm2(增幅15.7%、第5年);(4)生物炭对稻田累计产量的增幅分别为:5.9%-23.7%(第1年)、5.5%-27.8%(第2年)、6.8%-25.9%(第3年)、5.4%-22.0%(第4年)、4.6%-20.6%(第5年);(5)产量与齐穗期的LAI、倒4叶叶绿素含量、干物质积累量及每穗粒数显著正相关。综上表明:酸性稻田生物炭一次性添加有利于改善水稻群体质量,促进稻田增产,高炭量添加(80 t/hm2和100 t/hm2)相比于中低炭量添加持续增产效应更好,至少可稳定维持3年。研究结果可为指导生产实践中利用生物炭以实现稻田增产提供科技支撑。

    • 滇中退化山地不同植被恢复下土壤碳氮磷储量与生态化学计量特征

      2020, 40(13):4425-4435. DOI: 10.5846/stxb201911152461

      摘要 (772) HTML (354) PDF 1.16 M (967) 评论 (0) 收藏

      摘要:植被恢复对土壤营养元素的存赋及其生态化学计量特征的影响广受关注,为了深入了解不同植被恢复类型下土壤碳、氮、磷储量与生态化学计量特征,选择滇中地区退化山地飒马场流域具有代表性的4种不同修复阶段的典型植被(荒坡灌草丛、云南松林、针阔混交林和次生常绿阔叶林)为研究对象,分析了不同植被类型下不同深度土壤中有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)储量和化学计量变化特征。结果表明,退化山地的植被恢复显著改变土壤碳氮磷储存能力和化学计量比,这种改变作用整体上随土壤深度增加而降低。其中,在0-60 cm土层上,SOC储量在次生常绿阔叶林最高,达123.41 t/hm2,其次是针阔混交林(115.69 t/hm2)和云南松林(93.08 t/hm2),荒坡灌草丛(89.56 t/hm2)最低;TN储量针阔混交林(4.91 t/hm2) > 次生常绿阔叶林(4.58 t/hm2) > 云南松林(4.43 t/hm2) > 荒坡灌草丛(3.98 t/hm2),4种植被类型间差异显著;TP储量云南松林最高(2.57 t/hm2),次生常绿阔叶林(2.2 t/hm2)最低;4种植被类型下土壤C/N介于15.77-30.18,C/P介于29.24-65.33,N/P介于1.28-2.68之间,在0-60 cm土层上均以次生常绿阔叶林最高。植被类型和土壤深度及其交互作用显著影响研究区的SOC、TN和TP储量和化学计量比。分析认为,退化山地不同植被类型对土壤碳氮磷储量和化学计量的影响过程复杂,修复演替进入到次生常绿阔叶林阶段土壤理化性质显著提升,该地区植被修复主要受到氮的限制。研究表征了滇中退化环境植被恢复过程中土壤主要元素变化特征,为揭示植被恢复与土壤生态功能演变关系提供数据支持。

    • 亚高山森林溪流镉储量与分配的动态变化特征

      2020, 40(13):4436-4444. DOI: 10.5846/stxb201911152462

      摘要 (575) HTML (308) PDF 1.89 M (683) 评论 (0) 收藏

      摘要:镉(Cd)是一种有害重金属元素,能够伴随溪流水体流动和物质沉积影响下游流域的生态环境安全,但缺乏必要关注。为了解森林溪流Cd储量及其分配的动态变化特征,以岷江上游亚高山森林集水区的溪流为研究对象,在长度10-50、50-150、150-260m区间内各选取5条典型溪流,研究Cd元素在亚高山森林-溪流-河流集合生态系统中的迁移过程。结果表明:亚高山森林溪流的Cd储量介于2.57-128.46mg/m2之间,主要储存于沉积物中;森林溪流上、中、下游的Cd储量没有显著差异;森林溪流的Cd储量以秋季凋落物高峰期最高,春季凋落物高峰期最低;森林溪流的上、中、下游Cd储量均在秋季凋落高峰最高,上、中游在春季凋落高峰最低,下游在非凋落高峰最低;凋落物的Cd储量与溪流水文特征密切相关。可见,亚高山森林溪流Cd储量动态具有季节性变化和一定的自净能力,这些结果为进一步了解Cd元素在水-陆生态系统的生物地球化学循环提供了新的角度。

    • 珍稀濒危树种峨眉含笑种群结构与动态特征

      2020, 40(13):4445-4454. DOI: 10.5846/stxb201905211042

      摘要 (952) HTML (345) PDF 1.38 M (916) 评论 (0) 收藏

      摘要:珍稀濒危植物峨眉含笑是中国特有树种,国家二级重点保护野生植物。为摸清其种群生存现状,了解其种群结构、动态及空间分布格局,首次对分布于中国四川省峨眉山、沐川县国有林场和平武县宽坝林场3个现存地点的峨眉含笑天然种群进行野外调查。依据空间代替时间理论和匀滑技术,建立各种群的年龄结构和静态生命表、绘制种群存活曲线、死亡率曲线和损失度曲线等阐明其种群结构特征,通过种群动态量化分析方法量化种群结构动态变化规律,并基于种群空间格局分析的多种方法分析各种群的空间分布特征。结果表明:峨眉和平武种群属于增长型,沐川种群属于衰退型;峨眉和沐川种群的存活曲线为Deevey-Ⅲ型,平武种群的存活曲线为Deevey-Ⅱ型。同一种群死亡率曲线和损失度曲线的变化趋势一致。平武种群密度最大,但小树的死亡率最高;沐川种群密度最低,幼苗严重不足,幼树、小树缺乏,中树死亡率最高,种群存在衰退的风险。峨眉种群密度介于沐川和平武之间,但幼苗、幼树的死亡率最高。因此,需针对不同分布点的种群,采取不同的保护措施。建议对峨眉种群进行人工育苗,获得该种群的实生幼苗,待幼苗长成小树后将小树移植回该种群;对沐川种群,宜采用人工优化生境及人工辅助育苗相结合的措施,促进种群更新;对平武种群应制订适宜的保护栖息地的有力措施,并呼吁当地相关部门及村民加强对该树种的保护。

    • 利用皆伐法估算黔中喀斯特森林地上生物量

      2020, 40(13):4455-4461. DOI: 10.5846/stxb201906141259

      摘要 (633) HTML (381) PDF 944.45 K (711) 评论 (0) 收藏

      摘要:精确估算森林生物量对理解全球碳循环至关重要。已有的喀斯特森林地上生物量估算研究存在很高的不确定性,缺乏校准数据检验研究结果的精度。利用皆伐法,首次精确估算了我国西南贵州省中部喀斯特森林的地上生物量,并检验了已有生物量回归方程和平均标准木法对该喀斯特森林地上生物量的估算效果。该喀斯特森林的地上生物量为122.81 Mg/hm2,胸径(D)≥1 cm的木本植物、D<1 cm的木本植物和草本植物的地上生物量分别为120.00、2.56、0.24 Mg/hm2D在10-30 cm范围内的植株(83.89 Mg/hm2)是地上生物量的主要贡献者。4个优势树种(云南鼠刺Itea yunnanensis、川钓樟Lindera pulcherrima、猴樟Cinnamomum bodinieri化香树Platycarya strobilacea的地上生物量为103.03 Mg/hm2,占森林总地上生物量的83.89%。干(61.04 Mg/hm2)和枝(40.56 Mg/hm2)的生物量远高于皮(11.61 Mg/hm2)和叶(6.80 Mg/hm2)。在物种水平上,已有生物量回归方程(误差-56.10%-84.61%)和平均标准木法(误差-36.43%—-5.14%)对该喀斯特森林地上生物量的估算效果均较差。最后,建立了5个新的生物量回归方程。本研究可为我国西南喀斯特地区精确估算森林碳储量提供基础校验数据和方法指导。

    • 不同植物根际土壤碳氮水解酶活性热点区的空间分布特征

      2020, 40(13):4462-4469. DOI: 10.5846/stxb201908201733

      摘要 (726) HTML (358) PDF 2.34 M (880) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究喀斯特退耕地不同植物根际土壤碳氮水解酶活性的空间分布特征,采用喀斯特区域农田表层土壤,选择当地粮食作物玉米、牧草苜蓿及弃耕后常见草本植物莎草,进行室内根盒培养试验。利用根际土壤原位酶谱分析技术,研究不同植物根际与非根际土壤β-葡萄糖苷酶(βG)和N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性的分布模式。结果发现:1)3种植物在根尖和根伸长区都存在酶活性热点区,最大根际酶活性热点区范围为苜蓿 > 莎草 > 玉米;2)玉米βG和NAG根际酶活性热点范围在根尖与根伸长区范围相近约为1.13 mm,苜蓿根际βG热点区范围是根伸长区(1.98 mm) > 根尖(1.19 mm),而NAG热点区范围是根尖(0.91 mm) > 根伸长区(0.59 mm),莎草根际βG和NAG活性热点区范围均是根尖(1.38-1.86 mm) > 根伸长区(0.93-1.16 mm);3)豆科植物苜蓿的根系和根际微生物偏好碳需求,这可能与豆科植物的固氮功能有关,缓解氮养分需求;而莎草根系和根际微生物偏好氮养分,这与喀斯特土壤氮养分限制有关。总体上,苜蓿根际酶活性热点范围最广,根系和根际微生物偏好碳需求,而且其特有的固氮功能可缓解氮养分需求,对于喀斯特生态恢复效果更好。本研究的土壤原位酶谱法可为在根际酶活性热点区范围进行微生物养分获取机制提供定量依据。

    • 毛乌素沙地三种灌木群落的水分利用过程

      2020, 40(13):4470-4478. DOI: 10.5846/stxb201910282259

      摘要 (696) HTML (296) PDF 1.36 M (829) 评论 (0) 收藏

      摘要:沙地柏、黑沙蒿和沙柳是毛乌素沙地的3种优势灌木群落。利用稳定同位素技术研究了3种灌木及伴生植物杨柴主要利用的水分来源,结合叶片稳定碳同位素值与土壤水分监测,从而确定灌木群落如何利用水分。结果表明:7月和9月3种群落内浅层土壤水的稳定氧同位素值接近雨水。沙地柏5月主要利用25 cm浅层土壤水,而7月和9月主要利用10-25 cm浅层和100-200 cm深层土壤水。黑沙蒿和伴生的杨柴5月主要利用10 cm浅层土壤水,7月同时利用10 cm浅层土壤水和150 cm深层土壤水,9月则利用10-150 cm土壤水。沙柳5月主要利用10-25 cm浅层土壤水,伴生的杨柴主要利用50-200 cm土壤水;7月它们同时利用10-25 cm浅层土壤水和100-200 cm深层土壤水;9月都主要利用25-200 cm土壤水。4种植物的叶片稳定碳同位素值存在季节动态和种间差异。常绿灌木沙地柏的叶片碳同位素值比较稳定,而且高于其他3种落叶灌木和半灌木。5月浅层土壤含水量较低时3种落叶植物的叶片碳同位素值较高。因此,降雨补充的浅层土壤水是3种灌木群落利用的主要水分来源。3种灌木及其伴生植物根据不同深度土壤水的可利用性,在不同季节利用不同深度的土壤水。杨柴与黑沙蒿或沙柳均存在水分竞争。沙地柏的叶片稳定碳同位素值较高,干旱时具有竞争优势。干旱时落叶灌木和半灌木能够提高叶片稳定碳同位素值来适应环境。

    • 中国北部不同地点樟子松人工林径向生长对气候响应的差异

      2020, 40(13):4479-4492. DOI: 10.5846/stxb201911152437

      摘要 (642) HTML (357) PDF 4.50 M (1044) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过树木年代学方法,测定了毛乌素和塞罕坝相同密度樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)全木(Ringwood,RW)、早材(Earlywood,EW)和晚材(Latewood,LW)宽度,计算胸高断面积增量(Basal area increment,BAI),并建立了樟子松年轮宽度年表,分析其对气候响应的差异。结果显示,毛乌素(Mu Us)樟子松轮宽随树龄呈"升-降"的曲线变化,塞罕坝(Saihanba)呈线性下降,两地樟子松BAI变化相似,呈"升-降"的曲线变化,EW占RW的65%-70%,表明EW对RW贡献较大。生长期间,毛乌素樟子松早晚材比例保持平稳,塞罕坝EW/RW值下降,LW/RW值上升,两地干旱事件均使LW/RW值下降,EW/RW值上升。差值年表(Residual chronology,RES)相关性分析显示,毛乌素樟子松径向生长主要与4、7月平均降雨,7月标准化降水蒸散发指数(Standardized precipitation evapotranspiration index,SPEI),3、8月平均温度及上年12月和当年3月最低温度呈正相关关系,与上年11月和当年6月最高温度呈负相关关系。塞罕坝樟子松径向生长主要与7、8月平均降雨、SPEI和最低温度呈正相关关系,与当年3、5月最高温度呈负相关关系。结构方程模型表明,毛乌素年平均温度和年SPEI对樟子松RW产生极显著负效应,年平均降雨对RW产生显著正效应,年平均降雨对EW产生极显著正效应,年最低温度和年平均温度分别对LW产生极显著正/负效应。塞罕坝樟子松径向生长对其年气象因子响应与毛乌素相似,但有部分差别,塞罕坝年平均降雨对LW产生极显著负效应,但对EW未达到显著性水平,且年SPEI对塞罕坝樟子松RW和EW产生的干旱胁迫效应明显小于毛乌素。

    • 三峡库区消落带4种典型草本植物的生态化学计量特征

      2020, 40(13):4493-4506. DOI: 10.5846/stxb201911152464

      摘要 (681) HTML (357) PDF 5.75 M (982) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究三峡水库消落带优势植物的养分利用特征及其对生境的适应策略,选择消落带分布最多的4种草本植物为研究对象,分析了植物根、茎、叶的碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)含量和化学计量比特征。结果表明:(1)相比陆地系统和自然湿地系统,消落带植物具有较低的C含量和较高的N、P、K含量,C/N、C/P、C/K均较低,表明植物具有低固碳和高养分积累、低养分利用效率和高生长速率的特征;(2)4种植物的养分含量和计量比存在一定差异,其中狗牙根具有较低的N、P、K含量和较高的C/N、C/P、C/K,且变异系数均低于其他3种植物,其低养分需求、高养分利用效率以及较强的内稳性可能是其在库区分布最广的重要机制;(3)4种植物在不同器官的养分分配策略相似,均表现为叶片C含量低于根和茎,而N、P、K含量则显著高于根、茎;同时,与根、茎相比,叶片C/N、C/P、C/K较低,N/P、N/K较高,且在不同生境条件下变异系数较小,表现出相对较高的稳定性;(4)落消带植物的养分含量及计量比从全库区上游至下游的空间变异性较强,其中N、C/N、N/P变异性较大,而C、P、K变异性较小,表明植物N含量受生境变化的影响较大,加之消落带不同植物生长均受到严格的N限制,因此N供给可能是影响消落带生态系统结构的重要因子。三峡库区消落带植物生态化学计量特征具有明显的变异性和特殊性,是植物群落演替及生态系统功能变化的重要驱动因素。

    • 三峡水库消落区不同生活史类型植物群落的空间分布格局

      2020, 40(13):4507-4515. DOI: 10.5846/stxb201912312844

      摘要 (695) HTML (352) PDF 1.46 M (977) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究三峡水库消落区不同生活史植物群落随海拔梯度及水库干流沿程的空间分布规律,于2017年8月至2017年9月对三峡水库干流消落区植被进行了调查。研究结果表明:(1)三峡水库消落区植被的植物物种丰富度随距大坝里程距离的缩短而呈现逐渐减小的趋势。(2)三峡水库消落区不同生活史类型植被群落盖度对水淹梯度胁迫的响应呈现相反的变化规律:随着消落区高程的升高,一年生植物对消落区植被覆盖度的贡献逐渐增加,而多年生植物对植被群落覆盖度的贡献逐渐降低。但是,在消落区的任一高程区域,多年生植物物种盖度均要大于一年生植物物种盖度。(3)采用TWINSPAN植被分类方法可对9个样地607个样方的三峡水库消落区植被划分为25个组,其中苍耳+狗牙根群落Ass.Xanthiumsibiricum+Cynodon dactylon(含213个样方)、狗牙根群落Ass.Cynodon dactylon(包含137个样方)、狗牙根+香附子群落Ass.Cynodon dactylon+Cyperus rotundus(含55个样方)、狗牙根+酸模叶蓼群落Ass.Cynodon dactylon+ Polygonum lapathifolium(40个样方)、苍耳+藿香蓟群落Ass.Xanthiumsibiricum+Ageratum conyzoides(38个样方)等为消落区的优势植物群落,群落特征明显表现出对水位涨落及小生境差异的适应。

    • 广东南岭天然常绿阔叶林林下光环境对林下幼树功能性状的影响

      2020, 40(13):4516-4527. DOI: 10.5846/stxb201911152453

      摘要 (632) HTML (323) PDF 3.03 M (866) 评论 (0) 收藏

      摘要:光环境与幼树功能性状的关系对天然林的更新与演替具有重要的生态学意义。以广东南岭区域天然常绿阔叶林下不同林龄(幼龄林,中龄林,老龄林)的森林群落为研究对象,通过监测冠层结构、林下光照数据和林下幼树功能性状等指标,研究林龄梯度下其冠层结构与林下光环境之间的关系,以及林下幼树功能性状对光环境的响应。结果表明:(1)中龄林叶面积指数显著高于幼龄林和老龄林(P<0.05),随着林龄的增长,林冠开度和透光率逐渐下降,林龄梯度下透光率、R/FR(红光/远红光比值)、Bw/Rw(宽带蓝光/宽带红光比值)差异极显著(P<0.001);(2)天然常绿阔叶林中透光率与光质之间极显著相关(P<0.001),R/FR随着透光率的增加而增加,Bw/Rw随着透光率的增加而减少。(3)林下幼树功能性状在光环境之间差异显著(P<0.05),老龄林林下幼树叶片氮含量显著高于幼龄林,而叶片重叠率显著低于幼龄林;(4)在本试验地中,R/FR和Bw/Rw的变化对林下幼树的高径比和光合作用并无显著影响,光强对同种植物不同光环境下最大净光合速率的影响较大。总体而言,林龄梯度冠层结构和光环境的差异能在一定程度上解释幼树功能性状的差异,这将有助于我们理解光环境对林下幼树更新的影响机制,同时为天然植被恢复和森林经营提供指导。

    • 上海金泽水库典型挺水植物碳、氮、磷化学计量特征的季节变化

      2020, 40(13):4528-4537. DOI: 10.5846/stxb201912102682

      摘要 (723) HTML (309) PDF 2.24 M (846) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究不同水生植物碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量比随季节的变化特征,本研究以上海金泽水库库区四种典型挺水植物旱伞草(Cyperus alternifolius),芦苇(Phragmites australis),千屈菜(Lythrum salicaria),水葱(Scirpus validus)为例,开展了季节性取样及室内分析,结果显示:(1)四种植物碳氮磷含量的变化规律不同。其中,对于植物碳含量,旱伞草和芦苇均无显著差异,千屈菜和水葱仅在冬季显著降低。对于植物氮含量,除旱伞草外,其他植物均在春季生长初期显著降低,在夏季生长旺盛时期显著升高,而旱伞草四季无显著差异。对于植物磷含量,水葱在四季均无显著差异,芦苇和千屈菜在冬季植物休眠期显著降低,旱伞草和芦苇磷含量在夏季显著降低。(2)四种植物C/N/P的季节性变化特征不同。其中,旱伞草C/N四季间无显著差异,其他3种植物C/N在春季生长初期显著升高;在C/P方面,水葱四季间无显著差异,芦苇和千屈菜在春季显著降低,旱伞草和芦苇C/P在夏季显著升高;常绿植物旱伞草N/P在四季无显著差异,其他3种植物N/P均在冬季生物量低时显著升高,春季N/P显著降低,而夏季生物量增长时N/P显著升高。(3)季节变化对四种植物C、P、N/P的影响远大于物种差异的影响,而植物N、C/N、C/P受物种差异的影响程度略大于季节变化。(4)四种植物C/N和C/P分别与N和P呈显著负相关,表明植物C/N和C/P分别受N和P主导;植物C与N、P二者在夏、秋季均无显著相关性,表明起支撑作用的C元素在夏、秋季独立于起生化作用的N、P元素;而营养元素N、P二者含量仅在植物生长的春、夏季显著相关。综上所述,不同植物碳氮磷含量及其化学计量比的季节变化特征不尽相同。今后的研究,可结合相关的生境因子,更好地探究其变化的内在机理。

    • 减雨对南亚热带马尾松人工林凋落物分解的影响

      2020, 40(13):4538-4545. DOI: 10.5846/stxb201911162480

      摘要 (667) HTML (329) PDF 1.03 M (821) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究气候变化背景下降雨格局改变对马尾松人工林凋落物分解及养分释放过程的影响,以南亚热带马尾松(Pinus massoniana)人工林为研究对象,设置穿透雨减少50%和不减雨(对照)处理,开展连续观测野外降水控制实验。采用凋落物分解袋法,研究了减雨处理对南亚热带马尾松人工林凋落叶分解速率及养分释放的影响,以及凋落叶分解速率的影响因素。结果表明:凋落叶分解2年后,减雨处理和对照林凋落叶残留率分别为38.09%和38.06%;凋落叶分解过程中碳元素表现为淋溶-富集-释放,而氮元素表现为富集,减雨50%在一定程度上促进了氮的富集,但未达到显著水平。相关分析表明,凋落叶的残留率与氮浓度和月积温呈显著负相关,与碳/氮呈显著正相关。本研究发现,减雨50%并未改变马尾松凋落叶分解速率和养分释放模式,凋落叶的残留率与氮浓度、碳/氮及月积温密切相关。

    • 放牧强度对短花针茅荒漠草原甲虫群落分布格局的影响

      2020, 40(13):4546-4554. DOI: 10.5846/stxb201911162476

      摘要 (673) HTML (340) PDF 1.01 M (1036) 评论 (0) 收藏

      摘要:放牧对脆弱的荒漠草原生态系统有着重要影响,且随放牧强度及持续时间不同而变化。鞘翅目昆虫是环境监测与生物多样性变化的指示生物。利用巴氏罐诱法对短花针茅荒漠草原不同放牧强度草地的甲虫群落组成和多样性进行调查,探究放牧对荒漠草原甲虫群落的影响。结果表明:(1)步甲科、金龟科为短花针茅荒漠草原甲虫群落优势类群,埋葬甲科、芫菁科、拟步甲科和花金龟科为常见类群。(2)放牧强度增加不利于维持更多的捕食性甲虫;对照和轻度放牧样地可维持更多的腐食性甲虫。(3)甲虫数量随放牧强度增加而递减;群落多样性以重度放牧草地最大,轻度放牧草地最小;群落优势度为对照、中度、重度显著高于轻度放牧草地。各甲虫类群在不同放牧强度草地出现时间、高峰期均不同。(4)对照、轻度、重度放牧样地的甲虫优势类群群落结构不同于其他生境,但均与中度放牧样地存在相似性。轻度、中度、重度放牧样地的甲虫稀有类群群落结构不同于其他生境,但均与对照样地存在相似性。(5)甲虫群落个体数与植物群落物种丰富度、盖度、植物平均高度、生物量呈显著正相关。Shannon-Wiener多样性指数、Margalef丰富度指数均与植物群落物种丰富度、生物量显著负相关。研究结果为荒漠草原甲虫多样性保护提供参考依据。

    • 基于地面LiDAR数据的塔里木河下游胡杨林结构参数反演

      2020, 40(13):4555-4565. DOI: 10.5846/stxb201911162475

      摘要 (658) HTML (304) PDF 12.55 M (857) 评论 (0) 收藏

      摘要:以塔里木河下游天然胡杨林为研究对象,利用Riegl VZ-1000型地面激光扫描仪(Terrestrial Laser Scanning,TLS)获取离河道不同距离的8个样方内513棵胡杨的三维点云数据,通过建立冠层高度模型、Hough变换等方法获取单木株数和结构参数,并与传统的每木检尺实测数据和无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)低空影像进行对比,验证激光雷达方法的测树精度;对TLS获取的胡杨树形参数进行相关性分析,并建立关系模型;探讨不同水胁迫条件(不同离河道距离,不同地下水埋深)对胡杨单木结构参数的影响;最后按不同径级划分胡杨的年龄,得出各龄级胡杨所占比例。结果表明:(1)TLS能够高精度获取不同密度和长势的胡杨单木株数和结构参数,单株准确分割比率为94%-100%,相对于UAV低空影像更为准确;(2)TLS获取的胡杨树高(Tree height,TH)、胸径(Diameter at breast height,DBH)、冠幅直径(Crown diameter,CD)和冠幅面积(Crown area,CA)与传统实测值拟合度R2较高,分别为0.95、0.97、0.77和0.84,表明实测数据和TLS获取数据无明显差异;(3)胡杨CDCA分别与TH呈显著正相关,其相关性系数为0.73、0.67;基于此构建了胡杨THCD的关系模型,即TH=2.6274×CD0.706R2为0.64;(4)根据径级划分胡杨年龄段可知,DBH为15-30 cm的近熟林比例最大,占8个样方内监测胡杨总株数的47%,表明胡杨种群年龄结构相对稳定并总体态势良好,呈现了生态输水对塔河下游胡杨种群恢复有明显的促进作用。总之,激光雷达技术能够客观反映胡杨树形结构参数,可替代耗力、耗费、耗时的传统实测方法,为时时掌握胡杨林生长发育、长势动态以及多尺度、多时相生态耗水研究提供高精度信息,为干旱区荒漠河岸林的有效保护与可持续管理提供科学依据。

    • 多年生黑麦草对干旱胁迫下喀斯特异质生境的生长响应策略

      2020, 40(13):4566-4572. DOI: 10.5846/stxb201911162471

      摘要 (633) HTML (353) PDF 1.84 M (798) 评论 (0) 收藏

      摘要:在喀斯特地区异质性生境中,土壤水分含量、植物生存空间和养分状况等的综合作用共同影响植物的生理功能和生长发育。以多年生黑麦草(Lolium perenne L.)为研究材料,通过模拟同质(S-S:浅土-浅土)和异质(S-D:浅土-深土)两种小生境,探究3种施水量(对照:W0、中度干旱:W1、重度干旱:W2)条件下植物对异质生境的适应,主要解决以下问题:异质生境下植物是否会主动寻求高水分、厚土壤、或者更宽阔的生长空间来提高其对异质性生境的适应?降雨量的改变是否会导致植物的适应策略发生改变?主要结果如下:(1)只有在重度干旱(W2)条件下,异质性生境中黑麦草的株高、分蘖数以及地上、地下生物量和地上、根质量分数显著高于同质生境,而在对照(W0)和中度干旱(W1)条件下两种生境均无明显差异。(2)在对照降水(W0)条件下,异质生境中黑麦草浅土区根系生物量、根组织密度较深土区少,比根长、比根面积较深土区大;随着施水量的减少,浅土区根系生物量占整个植株根系生物量的比例呈现先减小、后增大的趋势,深土区的比根长、比根面积逐渐增大,根组织密度逐渐减小。以上结果表明,在异质性生境中黑麦草表现出更强的抵御干旱胁迫能力,且随着干旱程度的加重这种优势更加明显:异质性生境中黑麦草通过将有限的生物量更多的分配在深土区,同时增大深土区根系的根组织密度,使得根系在生长环境好的斑块中大量增生和下扎,使植株获得大量的水分和养分,而浅土区则充分利用较少的资源,通过增大比根长和比根面积、减小根组织密度的方式发展根系,尽可能多地利用浅土区的水分和养分。随着干旱程度的加重,植物在维持浅土区正常生理活动的基础上有限度地增大深土区的生物量;当浅土区比根长、比根面积增大到一定限度时,植物会通过逐渐增大深土区的比根长和比根面积、减小根组织密度的策略来应对干旱胁迫。

    • 马尾松林向香樟林改造林下植物功能多样性研究

      2020, 40(13):4573-4584. DOI: 10.5846/stxb201911152455

      摘要 (609) HTML (331) PDF 1.27 M (785) 评论 (0) 收藏

      摘要:在生物多样性研究中,功能多样性比物种多样性可以更直接地反映生态系统的结构和功能,从而在群落生态学研究中受到越来越多的推崇。马尾松次生纯林是一种亟待改造的森林类型,而在亚热带地区香樟是马尾松林改造的理想树种之一。为了完善马尾松林向香樟林改造的研究,以更好地指导马尾松林改造的实践,本文用空间代替时间的方法,选取马尾松林向香樟林改造过程中4种不同阶段群落为研究对象,对林下灌木层和草本层植物的功能性状及其多样性展开了研究。结果表明:(1)随着森林改造的进行,林下植物的物种数目、功能性状多样性均表现为先上升后下降的变化趋势,其中功能丰富度和功能均匀度在改造前期达到峰值,而物种数目和功能离散度则在改造中期表现最高。(2)比较森林改造的4个时期,林下植物功能多样性的综合表现大致为:改造前期 > 改造中期 > 改造后期 > 未改造时期。(3)森林改造过程中,林下植物"光响应性状"和"繁殖性状"的功能多样性变化趋势相似,但前者比后者对改造的响应更敏感。(4)在森林改造过程中,林下植物的生长、发育和扩散受到林下光照资源的影响,并在长时间的生物竞争中逐渐表现为物种种类、多度和空间分布格局的变化,最终影响生态系统功能。(5)马尾松林向香樟林的改造加速了群落的演替进程,提升了群落的功能,但仍存在林下植物功能多样性下降等问题。在对马尾松次生纯林改造过程中,应选择合适的造林密度和混交林的改造模式。

    • 半干旱矿区排土场苜蓿恢复过程中土壤颗粒分形的演变特征

      2020, 40(13):4585-4593. DOI: 10.5846/stxb201911142414

      摘要 (610) HTML (306) PDF 3.48 M (707) 评论 (0) 收藏

      摘要:种植苜蓿恢复模式在半干旱矿区植被恢复中占重要地位。为掌握其恢复过程中土壤颗粒分形的演变特征,选择恢复年限分别为2 a、4 a、6 a和10 a(M2、M4、M6和M10)的苜蓿种植地为研究对象,通过野外分层采样与室内测定,依据颗粒体积分形理论,研究了排土场苜蓿恢复过程中土壤颗粒分形的演变特征及与土壤特性的关系。结果表明:研究区土壤各粒径含量以砂粒为主,粉粒次之,粘粒最少;随着苜蓿恢复过程,粘粒与粉粒含量整体表现为先增加后下降的趋势,且在M4阶段达到最佳,砂粒反之。土壤分形维数变化在2.09-2.57,在苜蓿恢复过程中先增大后减小,在M4阶段达到最大。土壤分形维数与粘粒、粉粒具有极显著正相关性(P<0.01),与砂粒具有极显著负相关性(P<0.01);土壤分形维数与电导率呈极显著负相关关系(P<0.01),与pH值和速效钾含量呈显著负相关关系(P<0.05),与碱解氮含量呈显著正相关关系(P<0.05)。在半干旱矿区排土场采用苜蓿恢复模式,可用土壤分形维数表征土壤特性,应重视恢复年限的调控,适时进行适宜的利用与改造,确保矿区生态恢复的可持续性。

    • 亚热带不同树种土壤水源涵养功能

      2020, 40(13):4594-4604. DOI: 10.5846/stxb201911132408

      摘要 (980) HTML (399) PDF 2.39 M (917) 评论 (0) 收藏

      摘要:亚热带地区由于大面积的砍伐使天然林被人工林所代替,对森林土壤水源涵养功能造成了很大影响。树种可以通过自身特性来改变土壤物理结构进而影响土壤持水能力,因此合理选择树种对区域水源涵养具有重要意义。然而,立地条件的差异往往会对实验结果产生影响。为减少立地条件的差异,2012年2月在土壤发育和经营历史相同的林地上建立了中亚热带常见树种同质园。2019年8月测定了种植12个树种后不同土层(0-10、10-20、20-30、30-40 cm和40-50 cm)的土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量。结果表明,种植不同树种7年后,土壤容重、含水量、总/毛管/非毛管孔隙度、最大/毛管/非毛管持水量和蓄水量均在表层(0-20 cm)土壤中差异显著,而在深层(20-50 cm)土壤中差异不显著。土壤孔隙度、持水量和蓄水量均与土壤容重呈显著负相关关系,而与土壤含水量呈显著正相关关系。与其他树种相比,种植鹅掌楸、枫香和全缘叶栾树等落叶阔叶树种可在较短时间内增加土壤孔隙度,提高土壤持水量和蓄水量。因此,在亚热带人工林经营管理中,可在杉木、马尾松纯林中适当引入鹅掌楸、枫香和全缘叶栾树等落叶阔叶树种,提升亚热带森林土壤水源涵养功能。

    • 新疆博格达山地面生地衣群落数量分类及物种多样性

      2020, 40(13):4605-4616. DOI: 10.5846/stxb201911132398

      摘要 (748) HTML (306) PDF 2.46 M (827) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据对新疆博格达山地面生地衣群落27个样点(20 m×20 m)调查的数据,以各地衣种的盖度为指标结合双向指示种分析方法(TWINSPAN)和除趋势对应分析法(DCA)对博格达山地面生地衣群落进行数量分类并分析了群落结构特征及其多样性和相似性。采用典范对应分析法(CCA)对各群落的物种分布格局与环境因子的关系进行了探讨。结果表明,TWINSPAN分析和DCA排序将分布在博格达山的37种地面生地衣分为以下5个群丛。群丛1:膜地卷(Peltigera membranacea)+伴藓大孢蜈蚣衣(Physconia muscigena)群丛;群丛2:地卷(Peltigera rufescens)+伴藓大孢蜈蚣衣(Physconia muscigena)群丛;群丛3:裂边地卷(Peltigera degenii)+平盘软地卷(Peltigera elisabethae)群丛;群丛4:喇叭石蕊(Cladonia pyxidata)+犬地卷(Peltigera canina)群丛;群丛5:盾鳞衣(Placidium squamulosum)+缠结茸枝衣(Seirophora contortuplicata)群丛。物种多样性以群丛4最大为3.427;群丛1最小为0.672;群丛1和群丛4间的相似性最高为0.889,群丛3和群丛4相似性系数最低为0.607。CCA排序结果反映,该地区地面生地衣的分布受到森林植被郁闭度、人为干扰、光照强度的影响,而地表植被盖度和土壤pH等因素的影响不大。

    • 增温和外源碳输入对泥炭地土壤碳氮循环关键微生物功能基因丰度的影响

      2020, 40(13):4617-4627. DOI: 10.5846/stxb201911122396

      摘要 (772) HTML (363) PDF 1.17 M (1508) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨温度升高和外源碳输入对泥炭地土壤碳氮循环关键微生物的影响,于2017年7月采集多年冻土区泥炭地表层(0-10 cm和10-20 cm)土壤样品,在10、15℃两个温度下开展为期42d的增温模拟试验,同时设置葡萄糖添加处理,利用荧光定量PCR技术分析泥炭地土壤碳氮循环关键微生物丰度变化,同时分析增温和外源碳输入对泥炭地土壤活性碳组分和无机氮含量的影响。结果表明:温度升高可导致北方泥炭地表层土壤微生物丰度以及群落结构变化,0-10 cm土壤微生物比10-20 cm土壤微生物更加敏感。增温条件下微生物首先快速分解活性有机碳,同时温度升高加快土壤氮周转速率,增加有效氮含量。外源碳输入整体提高了深层土壤微生物丰度,使得10-20 cm土壤细菌、产甲烷菌、甲烷氧化菌、氨氧化细菌以及反硝化细菌丰度显著增加,说明外源碳输入可能会促进10-20 cm土壤甲烷氧化过程、氨氧化过程和反硝化过程。温度和葡萄糖的交互作用对泥炭地表层土壤碳氮循环关键微生物丰度均有显著影响。在增温和外源碳输入条件下,北方泥炭地表层土壤微生物丰度受土壤碳氮活性基质的影响。

    • 灰化苔草对不同水位环境的生理适应性

      2020, 40(13):4628-4640. DOI: 10.5846/stxb201911062333

      摘要 (699) HTML (323) PDF 4.09 M (690) 评论 (0) 收藏

      摘要:水位是影响湿地植物生长发育和繁殖的重要因素,为明确不同水位环境对灰化苔草(Carex cinerascens)生理特性的影响,采用室内盆栽法,设置上升、下降与稳定3种水环境类型,各设置8 cm(0.2cm/d)、16cm(0.4 cm/d)、24 cm(0.6 cm/d)、32 cm(0.8 cm/d)、40 cm(1.0 cm/d)、48 cm(1.2 cm/d)、56 cm(1.4 cm/d)7个试验处理,以0 cm水位为对照,试验时间持续40 d。分析了不同水位条件下灰化苔草抗氧化酶活性、渗透调节物质含量、丙二醛含量和超氧阴离子产生速率等指标。研究结果表明:1)稳定水位中,8、16 cm淹水深度下,超氧阴离子产生速率、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性与对照组之间差异显著。48、56 cm的淹水条件下,抗氧化酶活性与渗透调节物质先增后减、丙二醛与超氧阴离子产生速率持续增加;2)水位上升条件下,在0.2、0.4 cm/d变化强度下,20-30 d后丙二醛含量与超氧阴离子产生速率无显著变化。1.0 cm/d为灰化苔草生理调节耐受极限,当变化强度大于1.0 cm/d时、各生理指标与变化强度小于1.0 cm/d变化明显异常;3)水位下降条件下,受初始水位高度的影响。丙二醛含量在1.2、1.4 cm/d变化强度下呈现高-低-高的变化趋势,其余试验指标表现为先升后降的变化趋势,并且随着变化强度的增加、各生理指标变化的差异越来越大、由升高转向降低的时间节点不断延后。可见,淹水环境会破坏灰化苔草细胞内环境的稳态,相比稳定水位,灰化苔草的抗氧化与渗透调节系统能够更快的适应水位变化环境,并且短时间、低强度的水位变化一定程度能促进灰化苔草的生理代谢。

    • 石林风景区不同石漠化人工修复方式对木本植物群落组成及种群生态位的影响

      2020, 40(13):4641-4650. DOI: 10.5846/stxb201911052324

      摘要 (768) HTML (341) PDF 5.02 M (870) 评论 (0) 收藏

      摘要:石漠化是我国西南喀斯特地区生态修复最严重的障碍,植被恢复是石漠化治理的重要途径。近50年来,我国开展了大量石漠化植被恢复的实践与研究,包括自然恢复与人工修复。但是,长期以来缺乏对已完成人工修复的植被的演替特征和修复效果的研究,而人工修复植被的效果评价能为石漠化生态修复提供理论依据与实践经验。以石林风景区中两类人工修复植被——栽植植被(PV)与飞播植被(ASV)为研究对象,以地带性自然植被(ZNV)为对照,研究人工修复植被中木本植物群落组成、群落多样性和种群生态位特征,以期揭示不同人工修复方式下的植被构成规律以及对有限资源的利用程度。结果表明:(1)在地带性自然植被、栽植植被和飞播植被3种植被类型中分别记录到木本植物92种(45科80属)、138种(50科101属)与44种(26科37属),3种植被类型中的共有种12种。(2)3种植被类型的Patrick丰富度指数与Shannon-Wiener多样性指数排序均呈现为地带性自然植被 > 栽植植被 > 飞播植被(P<0.01),栽植植被与地带性自然植被之间的Jaccard相似性指数为0.14,飞播植被与地带性自然植被之间的Jaccard相似性指数为0.12;(3)3种植被类型中任意两者之间的生态位宽度均存在较大差异,但是清香木(Pistacia weinmannifolia)在3种植被类型中生态位宽度排位均靠前,利用资源能力较强;(4)生态位重叠程度的排序为地带性自然植被 > 飞播植被 > 栽植植被。综上,与地带性自然植被相比,人工修复植被物种多样性较低,但是人工修复植被的优势种中乡土植物占89.33%,乡土植物生态位较广,生态位重叠值偏低,植被较为稳定。在人工修复植被中,栽植植被的修复效果优于飞播植被。研究结果对未来喀斯特石漠化地区进行人工植被修复的物种规划与群落构建时具有重要的参考价值。

    • 铜尾矿白羊草各生长阶段根际土壤丛枝菌根真菌群落特征

      2020, 40(13):4651-4658. DOI: 10.5846/stxb201910172175

      摘要 (643) HTML (293) PDF 1.26 M (789) 评论 (0) 收藏

      摘要:以北方铜业铜矿峪矿十八河尾矿坝主要恢复植被白羊草为研究对象,分析重金属污染环境下,白羊草不同生长阶段根际土壤中丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)群落结构与多样性的变化特征,研究各生长阶段白羊草AMF群落结构与环境因子的相互关系。结果发现,白羊草不同生长阶段根际土壤的理化性质和酶活性均存在显著差异。白羊草各生长阶段根际土壤中具有相同的优势科球囊霉科,但AMF群落组成在各个生长阶段的结构存在明显不同。白羊草各生长阶段主要AMF物种对生态因子的响应表现为:幼苗期根际土壤中球囊霉科主要受土壤养分和碳氮比的影响,分蘖期根际土壤中多样孢囊霉科的主要影响因子为土壤pH,成熟期根际土壤中,双型囊霉科双型囊霉科与土壤过氧化氢酶显著相关,类球囊霉科与土壤脲酶显著正相关。总体看来,白羊草各生长阶段根际土壤AMF群落特征受到的生态因子影响具有明显差异。这有助于进一步认识污染环境下AMF的群落特征及其关键影响因子,为铜尾矿生态恢复过程中发掘和利用菌种资源提供科学依据,从而提高矿区生态修复效率。

    • 佛山城市典型森林群落土壤重金属分布、流通及枯落物富集特征

      2020, 40(13):4659-4669. DOI: 10.5846/stxb201910142135

      摘要 (826) HTML (301) PDF 1.71 M (879) 评论 (0) 收藏

      摘要:富集重金属的枯落物分解可能提高重金属暴露率,增加人体接触健康风险。为了解南方城市土壤重金属在森林生态系统中的分布及流转情况,通过调查研究了佛山市8个典型森林群落土壤及枯落物重金属含量,分析了各森林群落枯落物对不同重金属的富集效应及重金属随枯落物回归土壤流通量。结果表明:1)城市森林各土壤重金属含量在不同典型群落间差异显著(P<0.05),差异最大为Pb、Cr、Zn,As、Cu、Ni次之,Hg、Cd最小;土层深度(0-20,20-40,40-60 cm)对重金属含量影响显著(P<0.05),差异最大为Cd、Hg,其次为As、Cu,最小为Zn、Ni、Pb、Cr。整体上,Cd、Hg、As、Pb、Zn在0-20 cm最高,表层富集特征明显,Cr和Ni在40-60 cm最高。2)8个森林群落中阴香-白楸-醉香含笑群落(CMMC)枯落物对8种重金属的综合富集系数(TBCF,66.76)最高,其中以Cd的富集效果最突出,富集系数为44.45,且对Pb、Cu、Zn也相对富集;最低的为黧蒴锥-香椿-樟树群落(CTCC),综合富集系数(TBCF)为8.09,仅对Cd、Cr、Cu相对富集,对其余重金属富集效应不明显。3)相关分析显示,群落重金属枯落物流通量与0-60 cm土壤重金属平均含量(Cr和Ni除外)无显著相关性。本研究对城市森林建设管理及筛选重金属富集植物及群落具有较强理论及实践意义。

    • 酸雨对毛竹入侵阔叶林缓冲区根系形态及分布格局的影响

      2020, 40(13):4670-4678. DOI: 10.5846/stxb201909031826

      摘要 (797) HTML (377) PDF 2.23 M (724) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确亚热带毛竹与阔叶树根系对酸雨的适应策略,于2017-2018年在浙江省杭州临安天目山国家级自然保护区毛竹入侵阔叶林过渡区开展酸雨模拟试验,选取T1(pH=4.0)、T2(pH=2.5)、CK(pH=5.5)3个模拟酸雨梯度,分析不同强度酸雨作用下毛竹与阔叶树的根系变化。结果表明:T1对阔叶树根系形态指标具有显著的抑制作用(P<0.05),导致阔叶树根系的总根长、总表面积、总体积及和细根比根长分别下降了39.9%,39.4%,42.3%和16.2%;T2对毛竹和阔叶树根系指标均有显著的抑制作用(P<0.05),导致毛竹的根系总根长、总表面积、总体积及细根比根长分别下降了41.5%,42.9%,46.4%和15.1%,阔叶树根系分别下降了60.2%,63.3%,61.8%和20.5%。随着酸雨强度的增加,林内根系生物量密度减少,毛竹将更多的根系置于土壤表层。在水平方向上阔叶树根系则随离树距离的增加而逐渐减少,毛竹2-5 mm径级根系生物量在离竹20 cm,离树40 cm和20 cm之间差异显著(P<0.05)。pH、有机质、可溶有机碳、碱解氮、有效磷和速效钾对毛竹的根系可塑性具有显著的影响(P<0.05)。这些结果表明,毛竹在酸雨作用下利用根系形态可塑性实现种群竞争优势。

    • 人类扰动对重金属元素的生物地球化学过程的影响与修复研究进展

      2020, 40(13):4679-4688. DOI: 10.5846/stxb201911142427

      摘要 (704) HTML (379) PDF 1.21 M (1065) 评论 (0) 收藏

      摘要:重金属元素在自然界中主要分布于岩石和土壤当中,通过生物地球化学循环进入其他圈层。工业革命以后,矿物开采、冶炼、农业等传统人类活动和电子产业、交通运输等现代人类活动的不断发展,增加了岩层中重金属元素进入环境的总量,还改变了它们在不同环境介质中的迁移速率、方向、形态和生物毒性,进而增加危害人类健康的风险。只有充分了解人类扰动下重金属元素生物地球化学循环的新过程和新特征,才能抓住关键环节并且科学地建立高效可行的重金属污染修复方法与技术。总结了人类扰动及其引起的一系列环境变化对几种关键重金属元素生物地球化学循环的影响,综述分析表明由于人类扰动增加重金属源头释放并加速其在水中迁移速率,日后的修复工作应该着重于矿山、电子垃圾场等特殊区域的修复和监管并利用多种修复方式联用遏制重金属在水体中的快速迁移,这为重金属污染修复技术的研究提供导向和依据。

    • 多功能农业景观:内涵、进展与研究范式

      2020, 40(13):4689-4697. DOI: 10.5846/stxb201910192194

      摘要 (824) HTML (412) PDF 2.31 M (885) 评论 (0) 收藏

      摘要:多功能农业景观是景观尺度下农业多功能性的空间表征,具有生物多样性保护、田园风光留存和地域文化传承等多种重要的非经济功能。构建多功能农业景观是促进区域农业可持续发展与人类福祉提升的重要途径,同时也是多学科交叉的综合性研究。在已有景观生态学研究范式的基础上,探讨了多功能农业景观的内涵和国内外相关研究进展,并提出了"格局-功能-需求-管理"的多功能农业景观研究范式。与此同时,绘制了新研究范式的概念框架,通过划分四大研究模块具体分析了如何基于新研究范式开展多功能农业景观的构建、评价和管理等工作。本研究为实现区域农业景观的可持续发展和阐明多功能农业景观的内在运行机制奠定理论基础提供支持,为乡村生态景观营造关键问题的解决与多功能农业景观的实际构建提供帮助。

主编:傅伯杰

创刊:1981

国际标准刊号:ISSN 1000-0933

国内统一刊号:CN 11-2031/Q

  • 浏览排行
  • 引用排行
  • 下载排行
按检索
检索词