• 2020年第40卷第21期文章目次
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      2020, 40(21):0-0.

      摘要 (510) HTML (0) PDF 28.13 M (339) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >土壤生态
    • 闽江口芦苇与短叶茳芏空间扩展对湿地土壤磷赋存形态的影响

      2020, 40(21):7553-7566. DOI: 10.5846/stxb201906041194

      摘要 (888) HTML (83) PDF 3.64 M (456) 评论 (0) 收藏

      摘要:选择闽江口鳝鱼滩的芦苇湿地、短叶茳芏湿地以及芦苇与短叶茳芏空间扩展形成的交错带湿地为对象,研究了不同湿地土壤磷赋存形态的分布特征及其主要影响因素。结果表明,不同湿地土壤中各形态磷含量整体表现为HCl-Pi > NaOH-Pi > Residual-P > NaHCO3-Pi > NaOH-Po > Sonic-Pi > Resin-Pi > NaHCO3-Po。其中,难分解态磷占TP的比例最高(Resin-Pi、NaHCO3-Pi、NaHCO3-Po),为48.3%-51.1%;中等易分解态磷次之(NaOH-Pi、NaOH-Po、Sonic-Pi、Sonic-Po),为37.4%-38.8%;而易分解态磷最低(HCl-P、Residual-P),为11.5%-12.9%。交错带湿地土壤中易分解态磷、中等易分解态磷和难分解态磷含量相对于纯群落湿地均发生了明显改变,其值相比芦苇湿地分别提高了10.6%、19.2%和22.6%,相比短叶茳芏湿地分别提高了1.6%、11.5%和16.6%,原因主要与二者空间扩展过程中交错带湿地土壤的理化性质特别是粒度组成、pH以及Fe、Al含量均较纯群落湿地发生明显改变有关。芦苇与短叶茳芏的空间扩展整体改变了湿地土壤的全磷(TP)含量和储量,相对于芦苇湿地和短叶茳芏湿地,交错带湿地土壤的TP含量分别增加了20.0%和7.1%,而磷储量分别增加了12.0%和18.0%。研究发现,芦苇与短叶茳芏的空间扩展不但改变了湿地土壤中磷的赋存状况,而且亦可能改变不同磷形态之间的转化。交错带湿地土壤磷赋存状况有助于缓解芦苇与短叶茳芏空间扩展过程中对磷养分的竞争压力,从而可能在一定程度上维持交错带湿地系统的相对稳定。

    • 喀斯特不同土地利用类型裂隙土壤有机碳及磷素赋存特征

      2020, 40(21):7567-7575. DOI: 10.5846/stxb201905161007

      摘要 (703) HTML (90) PDF 1.42 M (479) 评论 (0) 收藏

      摘要:以喀斯特石漠化区不同土地利用类型裂隙土壤为研究对象,运用野外调查和实验室内分析相结合方法,探索其有机碳和磷素含量变化及其赋存特征,以期为喀斯特地区开展石漠化治理和植被恢复提供理论依据。结果表明:4种土地利用类型裂隙土层土壤有机碳赋存含量变化范围为16.067-39.436 g/kg,总体呈现出随土层深度增加而降低的变化趋势;土壤全磷、有效磷赋存含量变化范围分别为0.093-0.274 g/kg、3.836-8.025 mg/kg,整体上在裂隙表层显著高于其他土层,具有上层高下层低的特点;同时,土壤有机碳和磷素总体上属于中度变异。乔木林地和灌丛地的C/P总体上表现出随土层的加深而减小的趋势,而草地和撂荒地先减小后增加,土壤C/P在各土地利用类型裂隙土层变化范围为86.499-268.343,磷的有效性较低;随土层深度的增加,各土地利用类型裂隙土壤有机碳、全磷和有效磷含量逐渐在减少,有机碳对土壤碳磷比、有效磷含量变化有一定影响。

    • 施氮对森林生态系统AM真菌群落组成及多样性的影响

      2020, 40(21):7576-7587. DOI: 10.5846/stxb202003120515

      摘要 (568) HTML (93) PDF 3.27 M (340) 评论 (0) 收藏

      摘要:丛枝菌根(AM)真菌能够和绝大多数陆生植物形成互惠共生体,具有重要的生态功能。在氮(N)沉降日益严重的背景下,越来越多的土壤生态学家开始关注N沉降对AM真菌群落的影响,然而已有研究大多数集中在草地生态系统,对森林生态系统的关注相对较少,而在森林生态系统开展的模拟研究又多采用林下施N的方式,忽略了冠层发生的一系列生态过程,可能无法准确反映真实情形。依托鸡公山野外控制试验平台,采用高通量测序技术就不同施N方式(林下vs林冠)及速率对AM真菌alpha多样性和群落组成的影响进行了连续4 a的监测。试验综合考虑植被、坡向和坡度等因素,采用完全随机区组设计,包括4个区组(重复),每个区组随机设置5个样方,对应5个不同处理:对照(CK)、林冠施N 25 kg hm-2 a-1(CN25)和50 kg hm-2 a-1(CN50)、林下施N 25 kg hm-2 a-1(UN25)和50 kg hm-2 a-1(UN50)。结果发现,在目前的N素添加水平和时间尺度上,施N方式和施N速率对AM真菌的alpha多样性都没有显著影响,二者之间也无交互作用。然而,经过一年的试验处理,施N方式对AM真菌群落组成产生了轻微的影响,而施N速率有极显著的影响,且二者之间存在显著交互作用。当施N速率为25 kg hm-2 a-1时,林冠施N和对照相比差异不显著,而林下施N处理AM真菌群落组成与对照相比差异极显著,与林冠施N相比,差异也极显著;当施N速率为50 kg hm-2 a-1时,林冠施N与对照处理群落组成有略微差异(P=0.080),林下施N与林冠施N及对照处理相比AM真菌群落组成均没有显著变化。在接下来的三年中,施N方式和施N速率对AM真菌的群落组成都没有显著影响,二者之间也无显著交互作用。这说明在特定的施N速率和处理时间下,林下施N可能会高估自然N沉降对AM真菌群落组成的影响。随着处理时间的延长,不同处理下AM真菌群落有趋同的趋势,可能是因为AM真菌群落对N沉降产生了适应性。本研究评估了施N方式对森林生态系统AM真菌群落组成与结构的影响,在未来的研究中需要设定更多的N素梯度和更长的时间跨度,才能够更全面的认识N沉降的生态效应。

    • 微生物菌剂对楸树幼苗生长及根际土细菌群落结构的影响

      2020, 40(21):7588-7601. DOI: 10.5846/stxb201901030031

      摘要 (606) HTML (90) PDF 5.56 M (364) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究球毛壳ND35微生物菌剂对楸树幼苗生长及土壤肥力的作用机制,本研究楸树幼苗为研究对象,采用室内盆栽试验,设计0(CK),10(T1),15(T2),20(T3)4种微生物菌剂施用量,测定幼苗生长情况、土壤微生物组成结构、土壤酶和土壤养分等特征。研究结果如下:(1)球毛壳ND35微生物菌剂可显著促进楸树幼苗的生长,株高、地径、地上及地下生物量显著提高(P<0.05),T2处理下促生效果最好。(2)施用球毛壳ND35微生物菌剂可显著提高土壤中有机质、硝态氮、铵态氮含量及脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性(P<0.05)。(3)球毛壳ND35微生物菌剂可显著影响土壤细菌群落组成,提高细菌群落的丰富度和多样性,使土壤中β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)的相对丰度显著下降,α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)的相对丰度呈显著提高,可使土壤中鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)的相对丰度显著提高21.88%-103.56%(P<0.05),芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度提高66.28%-65.97%(P<0.05),酸杆菌属(Acidibacter)的相对丰度提高12.76%-38.06%。(4)冗余分析(RDA)结果表明,土壤硝态氮、铵态氮、有机质是影响土壤细菌群落分布和多样性的重要环境因子,土壤细菌群落结构的改变会显著影响土壤脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶的活性。因此,施用球毛壳ND35微生物菌剂可通过影响植物根际土壤的化学性质及生物性质,促进楸树幼苗的生长。这一研究结果为楸树繁育提供了新的指导方向,亦为将其用于困难立地及退化生态系统植被恢复提供基础理论指导。

    • 金佛山亚热带常绿阔叶林地表土壤动物群落特征及其影响因素

      2020, 40(21):7602-7610. DOI: 10.5846/stxb201904200798

      摘要 (602) HTML (109) PDF 1.34 M (343) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨小尺度下不同微生境的土壤动物群落特征及其与环境因子之间的关系,于2018年10月在金佛山西坡亚热带常绿阔叶林样带内,对其凋落物层及腐殖质层两类微生境的土壤动物群落进行调查及相应环境因子的测定。此次调查共捕获地表土壤动物12381头,隶属于3门9纲22目。其中优势类群为蜱螨目和长角虫兆目,个体数占比为75.24%;常见类群为原虫兆目、愈腹虫兆目、短角虫兆目、双翅目、鞘翅目和膜翅目,个体数占比为21.23%。同时,土壤动物的密度(M)、Shannon-Wiener多样性指数(H)、Simpson优势度指数(D)及Pielou均匀度指数(E)均表现为腐殖质层极显著高于凋落物层(P<0.01)。根据回归分析及冗余分析结果发现,两类微生境的土壤动物群落特征与环境因子的关系存在一定差异;影响凋落物层土壤动物群落特征的重要环境因子为凋落物的总有机碳、碳氮比、湿度及pH,而影响腐殖质层土壤动物群落特征的重要环境因子为腐殖质的干重、总氮、总磷、湿度、pH及微生物生物量氮。研究表明,常绿阔叶林生态系统的不同微生境间土壤动物多样性特征存在显著差异,小尺度下环境因子对土壤动物群落特征具有重要影响。

    • 三峡库区消落带4种适生植物根际与非根际土壤养分与酶活性特征研究

      2020, 40(21):7611-7620. DOI: 10.5846/stxb201905080935

      摘要 (494) HTML (92) PDF 1.35 M (352) 评论 (0) 收藏

      摘要:三峡库区消落带植被修复过程中,物种的更替对库区土壤的地球化学循环产生潜在影响。以三峡库区忠县石宝寨汝溪河消落带植被修复示范基地165-170 m海拔段人工种植狗牙根、牛鞭草、落羽杉以及立柳根际与非根际土为试验对象,探究其根际与非根际土壤的养分含量及酶活性差异,以阐明不同物种的生长适应性及其根际养分利用策略,比较不同物种对库区土壤的营养改良作用。结果表明:(1)三峡库区消落带4种适生植物根系活动导致根际与非根际土壤养分因子以及土壤酶活性产生差异,不同物种的栽植均在一定程度上使库区土壤营养条件得以改善;(2)碳、氮两种元素在4种适生植物根际土壤中发生不同程度的富集,但磷素与钾素在不同物种根际与非根际土壤之间的变化不一致;(3)蔗糖酶、脲酶以及酸性磷酸酶在4种适生植物根际土中均表现出一定程度的根际正效应(R/S>1),且狗牙根对3种土壤酶的根际活化效果最为明显,其根际效应分别高达2.39、1.89和2.7;(4)在植物根系的调控下,根际土中有机质与氮素、磷素以及钾素的相关性更为显著,而非根际土壤中,仅钾素与有效氮、有效磷呈显著负相关,其余各土壤养分因子之间均无显著相关性;(5)与落羽杉和立柳两木本植物相比,狗牙根与牛鞭草两草本植物根际具有更为合理的养分调节模式,对库区土壤的改良效果更好。

    • 不同主伐方式对兴安落叶松(Larix gmelinii)根际土壤理化性质及微生物群落的影响

      2020, 40(21):7621-7629. DOI: 10.5846/stxb202001070053

      摘要 (464) HTML (89) PDF 1.20 M (350) 评论 (0) 收藏

      摘要:对内蒙古根河大兴安岭林区1987年(恢复后期)、2013年(恢复前期)的皆伐与渐伐样地以及未采伐对照样地兴安落叶松的根际土壤理化性质、微生物群落结构和多样性进行了分析,旨在揭示不同主伐方式对兴安落叶松根际土壤理化性质以及微生物群落的影响。结果表明,主伐后兴安落叶松根际土壤的理化性质以及微生物群落的变化特征与非根际土壤存在区别,且不同主伐方式在不同恢复时期会对兴安落叶松根际土壤理化性质以及微生物群落产生不同的影响:(1)根际与非根际土壤微生物群落中真菌均比细菌更容易受到土壤理化性质的影响,但是单一种理化性质的改变对根际与非根际土壤微生物群落均不能造成显著影响。(2)相较于未采伐对照样地,皆伐样地恢复前期兴安落叶松根际土壤理化性质、微生物群落结构和多样性没有显著变化。皆伐样地恢复后期,兴安落叶松根际土壤理化性质(总碳、总氮、速效氮、pH)发生了显著变化,导致了微生物量碳氮、真菌磷脂脂肪酸(PLFA)含量显著降低、细菌/真菌显著升高,辛普森多样性指数显著降低。(3)渐伐样地恢复前期兴安落叶松根际土壤总碳、总氮、速效氮含量以及含水量均显著降低,总钾、速效磷含量显著上升,根际土壤微生物量碳含量显著降低。恢复后期,兴安落叶松根际土壤总磷含量显著升高,根际土壤微生物量碳的含量已恢复到渐伐前水平。渐伐干扰对根际土壤各微生物类群PLFA含量、微生物群落结构以及多样性没有显著影响。

    • 水位和施氮对若尔盖高寒湿地土壤非共生固氮的影响

      2020, 40(21):7630-7637. DOI: 10.5846/stxb201903090446

      摘要 (503) HTML (100) PDF 1.32 M (301) 评论 (0) 收藏

      摘要:高寒湿地中土壤微生物固氮是氮元素进入生态系统的主要途径之一,环境因子变化对土壤固氮功能的影响仍不明晰。在四川若尔盖高寒湿地搭建了由27个生态模拟箱组成的中宇宙实验系统,通过控制水位和模拟氮沉降,研究水位变化和施氮对土壤非共生固氮的影响。实验设计了3水位水平×3施氮水平共9个处理,测定了生态模拟箱中表层土壤的非共生固氮速率,土壤碳、氮含量,以及地上植物生物量和植物氮含量,比较不同水位和施氮处理下非共生固氮速率的变化规律并分析其与土壤和植物碳、氮含量的关系。研究发现:生态模拟箱中土壤非共生固氮速率范围是0.003-7.35 μg N g-1 d-1,从不淹水到淹水的处理土壤非共生固氮速率提高约2倍。施氮处理中固氮速率随土壤含水量升高而增强的敏感性高于施氮对照处理,且施氮处理下的生态模拟箱中土壤有机碳含量显著升高,据此推测施氮可能使淹水的生态模拟箱中的浮游植物提高生产力而释放可利用有机碳,从而间接促进土壤非共生固氮。本研究获得以下结论:(1)若尔盖高寒湿地中土壤水位是限制固氮速率的重要因子;(2)施氮背景下土壤含水量对非共生固氮的促进效应更明显。

    • 不同土壤水盐条件下多枝柽柳(Tamarix ramosissima)对胡杨(Populus euphratica)幼苗的影响

      2020, 40(21):7638-7647. DOI: 10.5846/stxb201907271586

      摘要 (537) HTML (94) PDF 1.52 M (298) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前胡杨更新困难,种群处于退化阶段,而与其生态位高度重叠的多枝柽柳却在扩张。为探讨多枝柽柳对胡杨生长的影响,本研究设置了3个水平的水分、盐分梯度,对胡杨进行了单种和混种的盆栽控制实验,通过测定胡杨幼苗的生长和存活状况,分析不同水、盐梯度下多枝柽柳如何影响胡杨生长。结果表明:(1)多枝柽柳伴生降低当年生胡杨幼苗的存活率,随着水分条件改善,胡杨存活率提高,而盐分对存活率没有显著的影响。(2)水分、盐分和伴生模式几个因子对胡杨的生长特征的影响存在显著的交互作用(P<0.05)。各水盐条件下,多枝柽柳会不同程度降低胡杨幼苗的株高、主根长和地上地下生物量,而根冠比增大。混种条件下,胡杨幼苗对水盐的响应更为敏感。(3)相对竞争强度对水盐环境有明显的响应(P<0.05),随水分条件改善,地上、地下相对竞争强度降低。多枝柽柳对胡杨的生长产生不良影响的机制是通过快速消耗土壤的水分,从而导致胡杨幼苗水分亏缺。土壤水分条件是胡杨和多枝柽柳幼苗共存的关键因素,在水分供给不足的情况下,对水分偏好的差异导致胡杨无法通过实生苗进行有效的更新从而加剧胡杨种群的衰退,而多枝柽柳更为耐旱的特性使其逐步占据河岸的生境。我们的研究结果强调了两个树种对环境因子的适应性差异决定了河岸带植被发育过程中植物-土壤的相互作用导致胡杨在演替过程中表现出的衰退现象。

    • 滇中亚高山森林植物叶-凋落叶-土壤生态化学计量特征

      2020, 40(21):7648-7658. DOI: 10.5846/stxb201908301806

      摘要 (593) HTML (78) PDF 1.52 M (318) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了深入认识滇中亚高山区域5种典型森林生态系统养分循环规律和系统稳定机质,通过测定植物叶、凋落叶和土壤C、N、P含量,掌握该区域典型森林植物叶-凋落叶-土壤生态化学计量特征。结果显示:(1)5种森林类型C、N、P含量差异显著,其中各林型植物叶和凋落叶C、N、P含量均高于土壤。(2)5种森林类型植物N、P再吸收率均为华山松林 > 云南松林 > 常绿阔叶林 > 高山栎林 > 滇油杉林;5种森林类型的再吸收率均为P(均值为61.20%)高于N(均值为36.48%),表明了该区域土壤P的相对匮乏。(3)5种森林类型C/N、C/P、N/P均表现为凋落叶 > 植物叶 > 土壤;各林型植物叶N/P范围为10.17-15.31。(4)5种森林类型植物叶与凋落叶C、N、P含量、C/N和C/P均呈极显著或显著正相关;凋落叶与土壤的C、N含量及N/P呈显著正相关;5种森林类型植物叶N与P含量呈显著正相关关系;土壤N与P含量呈显著负相关关系。本文探究养分元素在"植物叶-凋落叶-土壤"之间的化学计量特征,为了解该区域森林生态系统的养分状况和揭示生物地球化学循环过程提供了理论数据。

    • 鄱阳湖沉水植物区不同深度土壤甲烷排放对温度水分变化的响应

      2020, 40(21):7659-7667. DOI: 10.5846/stxb201907291598

      摘要 (486) HTML (95) PDF 1.32 M (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:采集鄱阳湖沉水植物区0-10 cm和10-30 cm土壤样品,通过设置2个温度(18℃和28℃)和2个水分(淹水2 cm和土柱取出水面后的实际土壤水分含量)处理组合,进行持续2年的甲烷(CH4)排放室内培养实验,以探讨不同深度土壤CH4排放对温度、水分变化的响应差异,以及温度、水分和土层对湿地土壤CH4排放的交互影响。结果表明:0-10 cm和10-30 cm土壤CH4排放速率变化范围分别为0.01-3.63 μgCH4-C kg-1d-1、0.02-1.99 μgCH4-C kg-1d-1;均值分别为0.72和0.15 μgCH4-C kg-1d-1。温度、水分和土层3因素及其交互作用均对土壤CH4排放有显著影响(P<0.01),且土层的影响最大。两水分处理下的CH4排放对温度变化的敏感性均表现为0-10 cm(Q10为1.78、3.26)高于10-30 cm土层(Q10为1.04、1.08)。CH4平均排放速率及累计排放量均表现为0-10 cm显著高于10-30 cm土层,且培养前期高于培养后期,显示基质有效性对土壤CH4排放的重要影响。

    • >植物生态
    • 不同气候条件下沙冬青属植物在我国的潜在分布——基于生态位模型预测

      2020, 40(21):7668-7680. DOI: 10.5846/stxb201902210306

      摘要 (696) HTML (107) PDF 16.63 M (423) 评论 (0) 收藏

      摘要:沙冬青属(Ammopiptanthus)植物是古地中海第三纪孑遗濒危物种,包括沙冬青(Ammopiptanthus mgolicus)和矮沙冬青(Ammopiptanthus nanus),主要分布在我国西北干旱、半干旱地区,其不仅具有较高的研究价值,同时对我国西北干旱地区生态环境具有十分重要的作用。近年来由于全球气候变化及人为干扰等因素,沙冬青属植物天然分布面积骤缩,濒临灭绝。本研究利用MaxEnt模型、Bioclim模型和Domain模型对沙冬青属植物在我国末次间冰期(Last Interglacial)、末次冰盛期(Last Glacial Maximum)、当代和2050年(RCP4.5和RCP8.5)4个时期气候情景下的潜在适生区进行预测。结果表明:MaxEnt模型对沙冬青属植物潜在分布区的预测具有极高的准确度,所有模型的平均受试者工作特征曲线下面积(AUC测试值)均高于0.80。当代沙冬青最佳及高适生区占全国总面积的2.78%,主要集中在内蒙古中部、宁夏北部和甘肃北部等地;未来沙冬青最佳及高适生区在现有分布范围呈现向外扩张的趋势,主要分布在内蒙古鄂托克旗、鄂尔多斯、阿拉善左旗、宁夏吴忠和甘肃民勒县等地。当代矮沙冬青最佳及高适生区占全国总面积的2.23%,主要集中在新疆南部;未来矮沙冬青最佳及高适生区向新疆乌恰县南部、乌鲁木齐北部移动和扩大,主要分布在新疆乌恰县、乌苏市、吐鲁番市和乌鲁木齐市。未来2050年(RCP4.5和RCP8.5)两种气候情景下沙冬青和矮沙冬青的潜在分布总面积均有所增加,与当代相比变化不明显,但不同适生等级的潜在分布面积变化较大,在更高的CO2排放量(RCP8.5)情景下沙冬青和矮冬青的最佳及高适生区范围的预测结果都将减少。从气候因素角度考虑,研究表明未来气候情景下沙冬青属植物的适生区变化过程中,年均温(Bio1)、最湿月降水量(Bio13)和温度季节性变化(Bio4)是影响沙冬青属植物分布的关键因子,并为我国西北干旱半干旱地区具有重要的经济价值并将持续其生态服务功能。

    • 大气增温对杉木幼树叶片及细根生理特征的影响

      2020, 40(21):7681-7689. DOI: 10.5846/stxb201903300614

      摘要 (660) HTML (74) PDF 1.48 M (313) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示亚热带森林对未来全球变暖的生理响应特征,本研究以杉木为研究对象,利用开顶式增温方式模拟气候变暖,研究其对叶片和细根丙二醛含量、活性氧代谢、渗透调节物质含量以及抗氧化酶活性的影响。研究结果显示:(1)增温显著增加杉木叶片和细根的丙二醛含量,且叶片丙二醛含量显著高于细根,说明增温加剧了杉木叶片和细根氧化损伤,且叶片氧化损伤程度高于细根;(2)增温后,杉木叶片脯氨酸和可溶性蛋白含量降低,细根脯氨酸和可溶性蛋白含量则增加;(3)增温显著提高了杉木叶片过氧化物酶活性,对杉木细根抗氧化酶活性无显著影响;(4)增温后,杉木叶片和细根活性氧含量未发生显著变化,杉木叶片活性氧含量显著高于细根。综合分析表明,尽管增温增加了杉木叶片和细根的氧化损伤,但杉木可以通过提高抗氧化保护酶活性(叶片)和积累较多的渗透调节物质(细根)来维持体内活性氧代谢平衡。可见,杉木地上和地下部分器官间的相互合作与协调使杉木能有效地适应高温环境。

    • 太湖流域农田稻季CH4通量特征及影响因子

      2020, 40(21):7690-7698. DOI: 10.5846/stxb201911062340

      摘要 (420) HTML (85) PDF 1.89 M (244) 评论 (0) 收藏

      摘要:开展太湖流域农田稻季CH4排放研究,深入了解稻田CH4排放规律,为稻田CH4减排、制定合理稻田管理措施提供科学依据。以太湖流域稻麦轮作农田为研究区域,运用涡度相关法观测其稻季CH4通量变化,分析其通量变化特征及影响因子。结果表明:太湖流域典型稻麦轮作区稻季为CH4的源,CH4排放总量为28.95 g/m2,稻季CH4通量日变化表现为无规则型与单峰型两种模式;稻季CH4排放整体集中在水稻生长前期(81.61%)及中期(16.16%)、后期排放相对较弱(2.23%),返青期排放量较低(日均0.102 μmol m-2 s-1),分蘖期较强(日均0.451 μmol m-2 s-1),成熟期最低(日均0.006 μmol m-2 s-1);模型所模拟的累计CH4排放通量比累计测量CH4通量低6.69%,较好地模拟了太湖流域稻田CH4的排放,土壤温度、土壤水分、土壤电导率、摩擦风速可确认为太湖流域农田稻季CH4排放的主要驱动因子。

    • 祁连山中部祁连圆柏年内径向生长对气候因子的响应

      2020, 40(21):7699-7708. DOI: 10.5846/stxb201905070925

      摘要 (479) HTML (138) PDF 6.34 M (262) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对祁连山中部葫芦沟流域的祁连圆柏连续采集微树芯,对其形成层活动和径向生长动态进行了连续两年的监测研究。结果表明,2012年细胞壁加厚和细胞成熟阶段开始时间分别发生在6月26日和7月24日,比2013年细胞壁加厚(6月22日)和细胞成熟阶段(6月26日)开始时间分别晚5 d和28 d。2012年细胞扩大、细胞壁加厚和细胞成熟阶段结束时间分别为7月16日、8月9日和9月8日,比2013年各阶段结束时间分别晚7、28 d和24 d。2012年最大细胞分裂速率为0.33细胞/d,共形成20.9个细胞,细胞分裂速率和木质部细胞总数均高于2013年。通过与附近气象站记录的气象数据进行对比,发现祁连圆柏生长开始时间在温暖年份显著早于寒冷年份,说明祁连圆柏的径向生长开始时间与温度有关。但2013年春季和夏初的高温导致区域干旱程度加剧,使祁连圆柏生长结束时间显著早于2012年,并导致2013年的木质部细胞总量和生长速率都小于2012年。研究表明,在寒冷干旱地区,尽管升温会使生长季提前,但升温导致的干旱胁迫可能对树木的生长速率和木质部细胞总量产生重要影响。

    • 湖北木林子保护区山矾属植物空间分布格局及其关联性

      2020, 40(21):7709-7720. DOI: 10.5846/stxb201905231066

      摘要 (498) HTML (96) PDF 7.54 M (299) 评论 (0) 收藏

      摘要:物种共存机制是生态学研究的重要问题。以同属物种山矾、光叶山矾为研究对象,分析其空间分布格局和种内、种间关联性特征。将山矾、光叶山矾分为4个径级,分别归属幼树、小树、中树和成年树4个生长阶段。采用单变量成对相关函数分析空间分布格局特征;双变量成对相关函数分析种内、种间关联性。结果显示:山矾和光叶山矾径级结构基本一致,均属增长型种群。在完全空间随机模型下,山矾和光叶山矾主要呈聚集分布,逐渐过渡为均匀分布;在异质泊松模型下,只在小尺度上聚集,较大尺度范围呈随机分布。种内关联上,山矾各生长阶段主要呈正关联,逐渐向无关联过渡,光叶山矾除小树与成年树外,其余均呈正关联;排除生境异质性影响后,小尺度呈正关联,其余尺度无关联。种间关联上,在幼树、小树物种对中主要呈负关联,中树、成年树物种对中多为无关联。研究表明,同属物种山矾和光叶山矾呈种内聚集、种间分离的空间构型,在竞争排除作用下实现同属共存,有利于亚热带常绿落叶阔叶混交林群落结构稳定和物种多样性维持。

    • 铜铅胁迫下水分、温度和施肥对黑麦草富集能力的影响

      2020, 40(21):7721-7732. DOI: 10.5846/stxb201906141264

      摘要 (465) HTML (93) PDF 1.46 M (262) 评论 (0) 收藏

      摘要:黑麦草(Lolium perenne L.),是我国南方主要种植牧草之一,对土壤重金属(As、Zn、Cu、Pb、Cd等)具有一定富集效果。通过室内盆栽、正交试验的方法,研究不同水分、温度和施肥条件及其互作对黑麦草在Cu、Pb单一及复合胁迫下耐受性及富集能力的影响。结果表明:(1)在Cu、Pb胁迫下,黑麦草在90% WHC、保证N肥施用时取得最大生物量,其茎叶及根分别在30及25℃时生长积累最大;Cu-Pb复合胁迫使黑麦草地上部分的生长受到抑制。(2)综合分析金属含量及富集系数,90% WHC有利于黑麦草对Cu、Pb的富集,而温度、肥料随黑麦草富集部位及单一、复合金属污染的不同具有最适差异性。(3)黑麦草仅在90% WHC水分、30℃及施NPK肥时,对重金属Pb具有大于1的转运系数,其余各环境因子组合只能在不同程度上小幅改变植物转运系数,即黑麦草对Cu、Pb重金属的转运能力较差。(4)方差分析结果显示,水分和温度可作为对黑麦草Cu、Pb富集能力具有显著影响的单因子,在Cu、Pb单一污染胁迫下,还受到其二因素交互的显著影响;在单一及复合污染中,富集能力均受到与肥料间三因素交互作用的显著影响。综上,运用黑麦草作为修复植物改善土壤Cu、Pb污染状况时,可主要调节水分至90% WHC,并辅以改善温度和施肥条件来优化富集效果。

    • 水热波动和土地覆盖变化对东北地区植被NPP的相对影响

      2020, 40(21):7733-7744. DOI: 10.5846/stxb201907161504

      摘要 (501) HTML (83) PDF 6.38 M (309) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究水热波动和土地覆盖变化对植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的影响对于估算陆地碳循环及其驱动机制具有重要意义。利用MODIS遥感影像获得的时间序列NPP和土地覆盖产品,结合气象观测数据(气温和降水),采用相关分析、回归分析和空间分析相结合的方法,研究2000-2015年东北地区植被NPP的时空变化特征,并定量评估水热波动和土地覆盖变化对该地区植被NPP的相对影响。研究结果表明,2000-2015年东北地区植被NPP呈波动上升趋势,从2000年的369.24 g C m-2 a-1增加到2015年的453.84 g C m-2 a-1,平均值是412.10 g C m-2 a-1,年际增加速率为4.54 g C m-2 a-1。近16年来东北地区年均植被NPP空间上呈现南高北低、东高西低的分布格局,整体变化趋势以增加为主,其中轻微增加面积占该地区总面积的45.9%。不同土地覆盖类型的年均NPP差异明显,其中灌木最高为400.34 g C m-2 a-1,草地最低为300.49 g C m-2 a-1。东北地区植被NPP与气温的相关性不明显,而与降水量主要表现为正效应。水热波动对该地区不同土地覆盖类型NPP总量变化的贡献大于土地覆盖变化的贡献,其中对森林和农田的贡献最大,均达到70%以上。

    • 亚热带常绿林不同冠层小枝叶面积-叶生物量关系研究

      2020, 40(21):7745-7754. DOI: 10.5846/stxb201906201309

      摘要 (399) HTML (135) PDF 2.02 M (278) 评论 (0) 收藏

      摘要:叶面积与叶生物量的关系对于理解植物叶片的碳收益和投资权衡策略具有重要意义。收益递减假说认为植物的叶面积与叶生物量成显著异速生长关系,其异速生长指数<1.0,但该假说是否适用于不同生活型(常绿与落叶)亚热带木本植物不同冠层高度(上下冠层)当年生小枝的叶片仍不清楚。以江西亚热带常绿阔叶林的69种常绿与落叶木本植物当年生小枝上的叶为研究对象,采用标准化主轴回归估计(standardized major axis estimation,SMA)方法检验不同冠层高度和生活型叶面积与叶生物量的异速生长关系。结果显示:(1)当年生小枝叶生物量在不同冠层高度和生活型的植物中无显著差异(P>0.05),叶面积在常绿和落叶植物中有显著差异(P<0.05),常绿和落叶植物的比叶重存在显著差异(P<0.05),而落叶植物的比叶重在不同冠层高度存在显著差异(P<0.05),同一冠层,常绿植物比叶重显著高于落叶植物(P<0.05);(2)69种植物的叶面积与叶生物量异速生长指数具有物种特异性,60.9%的物种叶面积与叶生物量呈等速生长关系;(3)不同冠层和生活型植物的叶面积与叶生物量呈等速生长关系,但其异速生长常数在不同冠层高度与生活型间存在差异。这些结果表明冠层高度和生活型未改变叶面积-生物量之间的等速生长关系,不支持"收益递减"假说。

    • 不同泥沙埋深对几种一年生草本枯落物分解及养分动态特征的影响

      2020, 40(21):7755-7766. DOI: 10.5846/stxb201912032625

      摘要 (436) HTML (94) PDF 1.74 M (293) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究三峡消落带泥沙淤积条件下一年生草本枯落物的分解及养分变化特征,通过模拟实验,采用分解袋法,研究不同泥沙埋深对4种一年生草本分解及养分动态的影响。所选择的三峡消落带4种一年生优势草本植物包括马唐(Digitaria sanguinalis)、稗(Echinochloa crusgali)、狼杷草(Bidens tripartita)、苍耳(Xanthium sibiricum),设置了无掩埋(0 cm)、中度掩埋(5 cm)和深度掩埋(10 cm)3个泥沙掩埋深度,试验周期为180 d。结果表明:(1)在整个实验期间,4种一年生草本枯落物的分解速率均呈现先快后慢的特点,与0 cm泥沙埋深处理相比,5、10 cm埋深下4种一年生草本枯落物的分解速率均显著降低;(2)在分解结束时,4种一年生草本枯落物C含量变化不大,P元素处于释放状态,而在泥沙掩埋下N元素处于富集状态;(3)除马唐和稗枯落物的P含量变化外,4种一年生草本枯落物C、N、P含量均表现为0 cm掩埋处理显著低于5、10 cm处理组;相反,4种一年生草本枯落物K含量则表现为0 cm掩埋处理显著高于5、10 cm处理组。研究表明消落带大量泥沙淤积抑制枯落物的分解和C、N、P元素释放,有利于降低对三峡库区水体富营养化及营养物质悬浮的贡献率,一定程度上,对库区水质保护有正面效应。

    • 水分和种植密度对干热河谷车桑子生长性状及种内相互关系的影响

      2020, 40(21):7767-7776. DOI: 10.5846/stxb202002130246

      摘要 (435) HTML (112) PDF 1.80 M (376) 评论 (0) 收藏

      摘要:水分是干热河谷植物生长过程中最主要的限制因子,种植密度增加也会引起植物生长的资源限制,两者交互作用下植物生长性状及种内关系的变化特征还不清楚。以干热河谷优势植物——车桑子为研究对象,根据元谋干热河谷年均生长季降雨量设置3种水分梯度:高水分、中水分和低水分,同时在各水分梯度下设置4个种植密度:1、2、4、9株/盆,探究水分、种植密度及其交互作用对车桑子生长性状、生物量分配及种内相互作用的影响。结果表明:(1)低水分条件下,车桑子生长和水分生理受到抑制,但车桑子在较低的叶水势下依然能够保持较高的相对含水量;(2)干旱胁迫显著降低了车桑子总生物量和单株生物量,显著增加了枯叶生物量比例,低水分和中水分条件下,增加种植密度对总生物无显著影响;而高水分条件下,增加种植密度显著提高了车桑子总生物量;(3)低水分显著增加了茎、叶生物量的异速生长指数,将更多生物量分配到叶,而种植密度增加显著降低了茎、叶生物量的异速生长指数,增加了茎的生物量分配;(4)通过相对邻体效应的计算,各处理条件下,车桑子种内关系均表现为竞争作用,并且,这种竞争作用的强度随水分的减少和密度的增加而增加。在高密度条件下(9棵/盆),增加水分不会减轻种内竞争作用。综上,水分和种植密度均会对车桑子个体的生理生长产生影响,在植被恢复过程中,应考虑水分和种植密度对车桑子个体产生的资源限制作用。

    • 1980-2018年中国东部主要木本植物展叶始期的温度相关时段变化

      2020, 40(21):7777-7789. DOI: 10.5846/stxb202004070821

      摘要 (485) HTML (99) PDF 7.87 M (323) 评论 (0) 收藏

      摘要:木本植物春季展叶始期的年际变化通常受其发生前一段时间的气温影响,这个时段被称作温度相关时段(temperature-relevant period,TRP)。TRP开始时间和长度的变化反映了气候增暖对植物发育过程的影响。利用中国物候网观测数据,分析了1980-2018年中国东部8个代表性站点162种木本植物展叶始期的TRP开始时间、结束时间和长度变化。结果显示:(1)亚热带站点比温带站点木本植物的平均TRP开始时间早约43 d,长度长约13 d。(2)TRP开始时间在温带地区北部(哈尔滨和牡丹江)变化不显著,在南部(北京、西安和民勤)以0.41-0.53 d/a的速度显著提前。在亚热带,除桂林外,其他站点展叶始期TRP长度延长和缩短的物种比例相近。这表明气候增暖对不同站点植物TRP的影响不仅取决于增暖的幅度,还和站点的背景气候条件相关。(3)乔木TRP平均开始时间和结束时间分别比灌木晚6.49 d和3.92 d,TRP长度略短于灌木。这与灌木采取机会主义的生存策略有关,而乔木在春季的展叶期较为保守以降低霜冻风险。(4)无论在亚热带还是温带地区,展叶越早的物种,TRP开始时间越早,长度越短,展叶始期与季前温度的相关性越强。研究结果可为研究气候变化对植物物候的影响及物候模型的发展提供科学参考。

    • 天山北坡前山带降水分布型对荒漠植被的影响——基于逐日降水数据和NDVI分析

      2020, 40(21):7790-7804. DOI: 10.5846/stxb201911262562

      摘要 (493) HTML (106) PDF 4.21 M (286) 评论 (0) 收藏

      摘要:降水分布型对荒漠植被的影响规律的揭示是理解全球气候变化下干旱区地表植被覆盖变化过程的基础。基于新疆天山北坡前山带1999-2014年生长季MODIS 1B逐日遥感资料和7个气象站点降水观测数据,运用GIS软件提取出气象站点周围荒漠植被的归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)值,利用相关分析、决策树判识分析等方法,系统分析天山北坡前山带生长季荒漠植被NDVI在不同量级降水和降水型下的时空变化及其持续性等特征,并探究两者的相关程度。研究表明:生长季NDVI在不同时间、空间尺度上对降水存在一定规律的响应特征。从时间尺度来看,NDVI对降水的响应延迟现象随时间越来越不明显,两者相关性先增后减,在生长季中期相关性最强;空间尺度上,各区域差异较大,NDVI对降水的响应快慢与研究区各地的降水量大小明显相关。不同地区的年内NDVI变化趋势也不相同,18天以上的干期长度影响显著。无论研究区域中任一地区年均降水量大小,都一致表现出在生长季期间降水较多的时期,植被覆盖普遍出现为基本不变或轻微改善的趋势,相反在降水较少的时期,植被覆盖普遍出现轻微退化或基本不变(趋势斜率为负的极小值)的趋势。未来可以通过计算体现某地区植被覆盖变化趋势的值,来判断这一时期该地区大气的干湿程度。另外不同量级降水和降水分布型对NDVI变化影响明显,在生长季早、中期,降水量在6.1-12.0 mm时对荒漠植被的生长最为有利,NDVI增长幅度在0.15以上,并且对生长季早、中期植被生长最佳的降水分布型分别为B型降水(指连续两天出现降水且第一天的降水量大于第二天的降水量)和A型降水(指连续两天出现降水,第一天的降水量小于第二天的降水量)。揭示NDVI对降水的响应规律,可为干旱区、半干旱区合理生产灌溉、节约用水、生态恢复与重建等提供理论依据。

    • >城市生态与生态系统服务
    • 城市景观生态风险评估框架与实践——以北京天坛地区为例

      2020, 40(21):7805-7815. DOI: 10.5846/stxb201909061863

      摘要 (649) HTML (116) PDF 9.10 M (370) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前,城市景观生态风险研究缺少科学合理、方便实用的评估框架。作者基于景观生态风险评估基本范式,明确了城市景观生态服务价值的测算方法,分析了引起生态损害的自然因素和人类活动因素,形成了城市景观生态风险评估的技术框架和参数体系;继而以北京天坛地区为研究区,开展了典型城市景观生态风险的定量评估。结果表明:(1)天坛地区景观生态价值总量约为2.41亿元。区域的历史文化价值最高,教育和美学景观价值紧随其后。(2)城市景观生态受损概率呈现"北高南低"的空间分布格局。生态受损概率的高值区面积占整个区域总面积的22.2%,主要分布在珠市口、磁器口和崇文门附近区域。(3)城市景观生态风险呈现"北低南高"的空间分布格局。高风险区主要分布在天坛公园内的文物建筑周边。本研究提供了一个可参考的城市景观生态风险评估应用框架,对生态风险评估中的不确定性进行了讨论,研究针对天坛案例区的具体结论有助于城市管理者避免潜在的风险。

    • 主体功能区视角下的生态补偿研究——以湖北省为例

      2020, 40(21):7816-7825. DOI: 10.5846/stxb201901090075

      摘要 (589) HTML (105) PDF 9.85 M (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:合理界定区域生态补偿主客体,确定生态补偿优先级是构建区域生态补偿机制的核心内容。从主体功能区视角出发,在测算湖北省生态系统服务价值的基础上,界定生态受偿与补偿支付主体,确定生态受偿与补偿支付等级与次序。结果表明:(1)湖北省生态系统服务总价值、市场价值和非市场价值在空间分布上具有相似性,总体呈现出"西部高,东中低"的格局,高值区多集中于重点生态功能区和农产品主产区,低值区多集中于重点开发区;(2)30个重点生态功能区的生态受偿等级总体分为五级,呈现出"西高东低"的空间分布格局,房县为第一生态受偿区;(3)29个农产品主产区生态受偿优先级总体分为五级,随县为生态受偿一级区域;(4)30个重点开发区的补偿支付等级总体分为五级,呈现出"东先西后"的空间分布格局,在生态补偿支付实践中,国家层面重点开发区应先于省级层面重点开发区。

    • 基于县域尺度珠江-西江经济带广西段土地利用变化对生态系统服务价值的影响研究

      2020, 40(21):7826-7839. DOI: 10.5846/stxb201909181953

      摘要 (536) HTML (104) PDF 13.07 M (394) 评论 (0) 收藏

      摘要:土地利用方式改变着区域生态系统服务供给的潜在能力,进而对区域生态环境和经济可持续发展产生重要影响。以我国珠江-西江经济带广西段为例,测算1990年、2005年和2018年3期土地利用变化(LUC)和生态系统服务价值(ESV),进而利用ESV损益流向表和双变量空间自相关模型探讨LUC影响下ESV的时空特征。结果表明:(1)28年间研究区ESV总值变化不大,近年来ESV相比2005年有所降低,建设用地面积增幅最大,耕地和林地面积先减少后增多,以林地与耕地相互转移为主;(2)林地是研究区最重要的生态用地,维持生物多样性、水文调节、保持土壤、气体调节和气候调节构成研究区ESV的主体;生态系统服务价值强度(ESVI)高值区主要分布在桂西北、桂东和桂北,低值区分布在地势较为平坦的桂中丘陵平原区;各区县ESVI呈显著空间正自相关性(P<0.05),空间集聚程度较高,高-高聚集、低-低聚集分别与生态系统服务价值强度高值、低值区域高度重合;(3)研究期间林地与耕地之间的相互转移是ESV增减的主要原因;3个时期土地利用程度与ESVI的双变量空间自相关图具有相似的空间特征,呈现出显著空间负自相关模式(P<0.05)。

    • 1987-2016年武汉城市湖泊时空演变及其生态服务价值响应

      2020, 40(21):7840-7850. DOI: 10.5846/stxb201806281432

      摘要 (554) HTML (99) PDF 5.41 M (331) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市湖泊面积萎缩、水体污染及流域生态系统功能退化已成为影响城市生存与发展的重要环境问题,明确城市湖泊时空演变特征及其生态系统服务价值响应能强化人类对城市湖泊的保护认知,对维护湖泊及流域生态系统稳定、确保城市湖泊资源可持续利用有着重要意义。选取武汉市现主城区1987、1996、2007和2016年遥感影像,提取湖泊及流域水面信息,探讨武汉城市湖泊时空演变特征及其驱动力;并结合不同时期社会经济、自然环境等实际,进行湖泊水域生态功能服务价值定量估算,探讨其对人类活动及湖泊时空演变的响应规律。主要结果如下:(1)29年间,武汉主城区湖泊水域面积共缩减82 km2,减少了56.9%;越靠近城市建成区,湖泊面积缩减越明显;湖泊面积越小,填占现象越严重;湖泊水系由1987年纵横交错的网络格局发展为2016年相互分散的独立斑块。(2)农业生产和城市建设是造成湖泊面积减少的主要原因,相关保护政策及条例的实施是湖泊面积增加的驱动因素,城市不同发展时期主要的驱动因素各异。(3)1987-2016年,武汉主城区湖泊水域生态系统服务价值由20.95亿元减少到6.78亿元,共减少了67.64%;城市建设与发展需要导致的湖泊水域面积减少和水质恶化是武汉主城区湖泊水域生态功能退化、生态服务价值降低的主要原因。(4)各生态服务功能的估算价值依次为:调蓄洪水 > 净化水质 > 涵养水源 > 提供生物栖息地 > 文化娱乐 > 教育科研 > 调节气候 > 固碳 > 释氧 > 扬尘削减,其中湖泊及流域所特有的调蓄洪水、净化水质及涵养水源等服务功能生态价值巨大,有着其他生态系统不可替代的优势。

    • 市县级限制开发区环境功能区划研究——以河北省张家口市为例

      2020, 40(21):7851-7860. DOI: 10.5846/stxb201804180884

      摘要 (453) HTML (88) PDF 5.14 M (281) 评论 (0) 收藏

      摘要:限制开发地区是我国主体功能区划中划定的提供重要生态功能和农产品的地区,对其进行环境功能区划对于推动环境功能区划制度落地与实施,以及限制开发区的保护与发展有着重要意义。当前国家及省级的环境功能区划研究已经相对成熟,而市县尺度的限制开发地区环境功能区划相关研究较少。在总结现有环境功能区划研究方法的基础上,以河北省张家口市为例,探讨了市县级限制开发地区环境功能区划体系设计和技术方法,提出了以公里格网作为分析单元,结合县域行政边界,基于环境功能综合评价的结果,从自然生态安全、维护人群健康和区域环境支撑能力等3个方面,开展环境功能区划。基于该方法,将张家口市分为自然生态保留区、生态功能保持区、生态功能恢复区、农产品安全保障区、环境开发准入区、聚居发展维护区6类环境功能区,并根据各环境功能区的主要功能及生态环境特点提出相应的发展建议,以期为该区域管理提供可行的操作手段。本文提出的方法也可为其他限制开发地区的环境功能区划提供参考。

    • 绿色空间格局变化及其驱动机理——以南京都市区为例

      2020, 40(21):7861-7872. DOI: 10.5846/stxb201907091442

      摘要 (489) HTML (99) PDF 7.99 M (305) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着城镇化进程不断推进,绿色空间在生态环境维护和生活品质提升等方面作用逐渐凸显,对区域绿色、协调、可持续发展具有重要意义。以2000-2015年土地利用类型数据为基础,运用空间分析方法,揭示南京市绿色空间格局变化的特征与规律,并从经济驱动、政府调控、社会生长力等方面构建计量经济学模型解析其演变机理。结果显示:南京都市区绿色空间集中分布在远郊区与近郊区,中心城区少量零散分布,具有明显的空间梯度特征;总体规模呈减少趋势,近郊区减少最为剧烈,远郊区次之,主要以副城、新城的边缘式蚕食、中心城区及副城内吞式收缩为主,少量的新城穿孔式收缩和廊道式切割为辅。绿色空间格局变化受多种因素的共同驱动影响,产业发展、经济增长等经济驱动力是绿色空间减少的主导作用力,需求意愿等社会生长力的作用相对并不显著,而规划政策与公共投资等政府调控反而对绿色空间保护与建设具有一定正向作用。

    • 闽三角城市群生态安全格局构建及城镇扩展模拟

      2020, 40(21):7873-7885. DOI: 10.5846/stxb201909011812

      摘要 (611) HTML (84) PDF 20.25 M (400) 评论 (0) 收藏

      摘要:在快速城镇化背景下,构建生态安全格局并探讨城镇用地扩展格局已成为保障区域生态安全和缓解生态保护与土地开发矛盾的重要手段。以闽三角城市群为例,基于景观安全格局原理和ArcGIS空间分析法,从综合水安全、生物保护安全、地质灾害安全以及游憩安全四个方面叠加构建"底线安全格局-缓冲安全格局-最优安全格局"三种不同安全水平的综合生态安全格局;然后结合SLEUTH模型,将不同生态安全格局情景作为约束条件融入其排除图层,对研究区2015-2030年的城镇用地空间扩展进行多情景模拟。研究表明:①底线安全格局、缓冲安全格局以及最优安全格局的面积为9305.51、7576.28、3482.73 km2,分别占闽三角城市群总面积的36.89%、30.03%、13.81%;②三种生态安全格局情景模拟下城镇用地均呈增长趋势,但增长速度均小于历史用地的增长速度,高安全格局约束下的新增城镇用地面积和增长速度均最小,表明将生态安全格局作为城镇发展的约束条件,在城镇土地开发中能够增强对生态空间的保护力度,维护区域生态安全,控制城镇蔓延。相关研究成果可为城镇开发边界管控与国土空间规划的编制提供技术支撑与决策辅助。

    • 多中心格局对城镇化与生态环境耦合协调发展的影响研究——以福建省两大都市区为例

      2020, 40(21):7886-7896. DOI: 10.5846/stxb201905291123

      摘要 (472) HTML (89) PDF 1.31 M (314) 评论 (0) 收藏

      摘要:城镇化快速发展既推动了国家经济增长,又产生了严重的生态环境问题。随着集聚经济不断发展,城镇化形态逐渐由单中心向多中心空间格局(包括极化和扁平式两种类型)演变。而关于两种多中心模式下城镇化与生态环境协调发展关系研究仍然缺乏。以福州大都市区(极化式)和厦漳泉大都市区(扁平式)为研究案例,分析2011-2017年两种多中心城镇化模式对城镇化与生态环境耦合协调发展的影响。结果表明:(1)两种多中心空间格局均有利于区域城镇化水平、生态环境水平以及城镇化与生态环境耦合协调度的提高;(2)除生态环境外,极化式与扁平式多中心格局对城镇化水平、城镇化与生态环境耦合协调发展均具有均衡效应;(3)福建两大都市区城镇化水平相对滞后,不利于城镇化与生态环境协同发展。本研究对于优化福建省城镇化空间布局,提高城镇化可持续发展水平具有重要意义。

    • 我国城市发展与能源碳排放关系的面板数据分析

      2020, 40(21):7897-7907. DOI: 10.5846/stxb201911292591

      摘要 (549) HTML (118) PDF 9.92 M (379) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市化与城市能耗及其碳排放密切相关,城市发展过程中的人口城市化进程和产业总量与结构调整都是能源碳排放变化的主要驱动因素。以2006-2015年全国158个地级城市的面板数据为基础,从总量变化趋势和空间变化趋势两个角度分析了研究期内的我国城市发展特征及能源碳排放特征;并利用面板计量分析方法研究了城市发展因素对城市总能耗、总能耗碳排放、单位能耗碳排放量的驱动特征。结果表明:城市化每提升0.095%,总能耗上升1%。虽然城市总能耗及能耗碳排放在降低,但是单位能耗碳排放在增加;第二产业和第三产业发展对总能耗及能耗碳排放的驱动作用大;城市第三产业的发展有利于能源结构优化调整等;并基于研究发现给出一些政策建议。

    • 旅游城镇化不可转移生态足迹演变及驱动因素

      2020, 40(21):7908-7920. DOI: 10.5846/stxb201910152153

      摘要 (476) HTML (84) PDF 2.15 M (310) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究沿用不可转移生态足迹反映旅游城镇化地区所承受的生态压力,利用偏最小二乘法构建足迹与驱动因子之间的回归模型,并通过构建驱动指数模型,比较各驱动因素对不可转移生态足迹变化的贡献。以张家界为案例地,研究旅游城镇化各阶段足迹演变及驱动规律。研究结果显示:(1)旅游城镇化地区不可转移生态足迹、人均不可转移生态足迹总体上呈现出平缓增长的动态变化,发展能力具有不稳定性。对外开放程度的提高,并不能抑制足迹的增长。在不控制生产总量的情况下,资源生产效率的提高会带来更多的不可转移足迹。(2)各因素对人均不可转移生态足迹影响的弹性系数由大到小分别为城镇居民人均可支配收入、第二产业增加值、城镇化率、第三产业增加值、资源生产效率、城市建设用地、第一产业增加值、旅游人口密度。产业内部结构会影响产业增加值对人均不可转移足迹的弹性系数。(3)旅游城镇化初级阶段,不可转移生态足迹增加,最主要的驱动因素是第二产业增加值、旅游人口密度、第三产业增加值;旅游城镇化高级阶段,不可转移生态足迹增加,最主要的驱动因素是第三产业增加值、第二产业增加值、第一产业增加值。建议如下:在旅游城镇发展的初级阶段,合理推进城镇化进程,控制旅游规模,提高第二产业、第三产业生产效率,改变高能耗结构,培养居民、旅游者生态意识;在旅游城镇发展的高级阶段,调整第一产业和第三产业内部结构,提高第二产业效率,培育以旅游引导的技术密集型业态,提高第三产业比重和质量,通过贸易实现生物生产性足迹输出,有效控制不可转移生态足迹的增长,显著提高旅游城镇化地区发展能力。

    • 我国废弃矿山生态修复研究

      2020, 40(21):7921-7930. DOI: 10.5846/stxb201908301799

      摘要 (801) HTML (141) PDF 3.62 M (584) 评论 (0) 收藏

      摘要:实施废弃矿山生态修复工程,是适应社会主义生态文明建设的必然要求,是遵循自然规律,破解矿区生态环境保护修复难题的重要举措。矿产资源开发后遗留下来的废弃矿山不可避免地影响和破坏区域生态环境和生态系统,基于我国废弃矿山分布及其主要环境问题现状,结合我国区域生态特征,提出了我国废弃矿山生态修复策略。参考我国生态综合区划,同时结合地形地貌、区域生态系统结构与功能等因素,划定我国废弃矿山生态修复区,明确我国废弃矿山生态修复总体思路与基本原则,提出废弃矿山生态修复的主要模式;在综合分析区域生态系统稳定性、自然地理、气候条件以及废弃矿山特征的基础上,识别各区域内存在的主要环境和生态问题,有针对性地提出控制生态系统退化、修复受损生态功能的主要措施,为我国废弃矿山的生态修复工作提供技术支撑和决策依据。

    • 农牧交错带农牧复合系统的可持续机制

      2020, 40(21):7931-7940. DOI: 10.5846/stxb201903080440

      摘要 (450) HTML (87) PDF 5.00 M (273) 评论 (0) 收藏

      摘要:农牧复合系统具有综合资源、兼顾生态与生计、环境与经济发展的作用,是农牧交错带脱贫富民的必由之路。目前,农牧复合实践迫切需要建立可持续的运行机制。针对于此,运用农户调查、土地养分测定和农牧测产、分室模型等方法,对宁夏盐池县皖记沟村农牧复合系统的资源支持、农户农牧复合生产方式、农牧复合系统的物质流开展研究。结果表明,促进农牧复合系统发展的主要原因是资源基础和耕地、灌木林地、草地系统耦合的生产方式。目前主要生产饲草料的水浇地和柠条林地的水资源可持续性是农牧复合系统能否长期持续的关键。加强水土资源、饲草料生产和滩羊养殖之间的系统调控和整体协同,是农牧交错带农牧复合系统可持续发展的必然选择。

    • 生态袋护坡技术在三峡水库消落带植被恢复中应用的可行性研究

      2020, 40(21):7941-7951. DOI: 10.5846/stxb201902220327

      摘要 (413) HTML (94) PDF 1.90 M (321) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对三峡水库重庆市巫山县双龙镇和巫峡镇段消落带开展生态袋护坡复绿试验7年后,生态袋上(内)、生态袋堆叠处上方和左侧消落带狗牙根(Cynodon dactylon)的种群密度、表型生长性状、地上和地下生物质量,以及土壤理化性质的测定,探讨以狗牙根为生态袋上的种植植物,将生态袋护坡技术用于三峡水库消落带植被恢复的可行性。结果表明:(1)各试验地生态袋上与其堆叠处上方和左侧消落带的狗牙根种群密度和地上生物质量差异不显著。(2)狗牙根的表型生长性状和根系生物质量因地和在生态袋堆叠处的方位不同而异。在双龙镇试验地,生态袋上比其堆叠处上方消落带上狗牙根的植株长度和节间长度低23.9%和22.6%(P<0.05),除此之外的各项指标差异均不显著;生态袋内0-5 cm土层的根系生物质量比其堆叠处上方消落带增加了75.7%(P<0.05),比其堆叠处左侧消落带降低了11.8%,在5-15 cm各土层降低了91.6%-96.9%(P<0.05),15-20 cm土层的差异不显著。在巫峡镇试验地,生态袋上与其堆叠处上方和左侧消落带的各表型生长性状的差异均不显著;生态袋内各土层的根系生物质量均比其堆叠处上方和左侧消落带增加了20.0%-138.7%。(3)各试验地生态袋内与其堆叠处上方和左侧消落带土壤容重的差异不显著,土壤化学性质因地和在生态袋堆叠处的方位不同而异。在双龙镇试验地,生态袋内的土壤全氮和速效氮含量比其堆叠处上方消落带分别降低了13.6%和40.9%(P<0.05),比其堆叠处左侧消落带分别降低了11.9%和33.0%(P<0.05);速效钾含量比其堆叠处上方和左侧消落带分别增加了18.3%和34.1%(P<0.05);除此之外各指标的差异均不显著。在巫峡镇试验地,生态袋内的土壤pH值和全氮含量比其堆叠处上方消落带分别降低了1.4%和27.9%(P<0.05),全钾含量增加了6.1%(P<0.05);土壤全钾和速效钾含量比生态袋堆叠处左侧消落带分别降低了8.1%和24.9%(P<0.05);除此之外各指标的差异也不显著。(4)狗牙根种群密度、大多数生长指标和生物质量与土壤理化指标相关不紧密。总体上,生态袋上(内)与其堆叠处上方和左侧消落带的大多数表型生长指标,地上和地下生物质量,以及土壤理化指标的差异不显著。狗牙根耐淹、抗旱、耐贫瘠,根系发达,且穿透力强,能够在生态袋上正常生长;生态袋透水不透土,且具有一定的保肥能力。因此,以狗牙根为生态袋上的种植植物,将生态袋护坡技术用于三峡水库消落带植被恢复具有一定的可行性。

    • 福建省灰水足迹时空变化及驱动因素

      2020, 40(21):7952-7965. DOI: 10.5846/stxb201910292274

      摘要 (548) HTML (102) PDF 8.07 M (309) 评论 (0) 收藏

      摘要:灰水足迹是稀释水污染物至达标需要的淡水体积,是评价水污染程度与水环境质量的重要方法,对灰水足迹进行核算与分析,可以促进福建省提高水环境质量,构建可持续的水生态环境。借鉴Hoekstra等提出的灰水足迹核算方法,对福建省及各地市2001-2017年的灰水足迹进行核算,对其时空变化特征进行评价并使用对数平均迪式指数分解法(Logarithmic Mean Divisia Index Method,LMDI)模型对灰水足迹变动的驱动因素进行分解。结果表明:a)总氮是决定灰水足迹总量的主要污染物,非点源污染是灰水足迹的最主要来源但占比由68.25%降至63.35%;b)福建省灰水足迹总量降低了9.58%,且各项指标都呈下降趋势,在空间上,灰水足迹总量及剩余灰水足迹东南多西北少,人均灰水足迹及灰水足迹强度东少西多;c)福建省灰水足迹变动的驱动因素中,经济因素是最大正向驱动因素,产生2932.96亿m3的贡献量,技术因素是最大负向驱动因素,产生-2630.31亿m3的贡献量。最后,针对福建省水污染问题提出建议:a)开展非点源污染防治专项;b)加快速度提高城镇生活污水处理水平;c)优化产业结构,提高灰水足迹效率;d)切实落实生态补偿制度,调动各市水环境保护积极性;e)加强环境监管力度,加大技术投入。

    • 面向森林碳汇供给的企业减排路径选择机理与政策模拟

      2020, 40(21):7966-7977. DOI: 10.5846/stxb201905301136

      摘要 (439) HTML (79) PDF 2.66 M (280) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用我国碳交易试点省市中钢铁、火电、化工3个碳排放密集型行业89家企业2759个减排单位为样本,通过构建企业减排路径选择模型,模拟分析面向森林碳汇供给的企业在不同减排政策影响下的减排路径及其行业差异。研究表明:(1)企业购买森林碳汇、技术减排和购买配额的成本分别为210元/t、319元/t和158元/t,因边际减排成本不同,行业间企业减排路径选择受减排政策的影响存在明显差异;(2)为激励企业购买森林碳汇以抵消碳排放,应对不同行业企业采取有差别的政策,综合考虑补贴投入和激励效果,应分别对火电企业实施102元/t的技术减排补贴,对化工企业给予技术减排补贴和购买森林碳汇补贴各83元/t,对钢铁企业购买森林碳汇进行168元/t的补贴;(3)在以上分行业施策的影响下,3个行业企业经不同减排路径成本比较后,均将有约50%的减排单位选择购买森林碳汇。结合国家应对气候变化战略目标和各行业发展规律,研究结果为积极引导企业节能减排、充分挖掘森林碳汇市场潜力、减小企业减排成本压力等提供了科学依据。

    • 休眠卵孵化对策与食物浓度对萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)两品系干雌体种群增长的影响

      2020, 40(21):7978-7986. DOI: 10.5846/stxb201907131479

      摘要 (491) HTML (87) PDF 1.43 M (284) 评论 (0) 收藏

      摘要:周期性孤雌繁殖的轮虫靠休眠卵度过不良环境,等环境适宜时休眠卵孵化出干雌体,再次通过孤雌繁殖建立种群。通常休眠卵要经历一段休眠期再孵化,但也有些休眠卵生成后很快孵化,称为早孵化现象。有关休眠卵不同孵化对策如何影响其干雌体克隆种群的增长,目前尚不清楚。分别观测了萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)的两个品系H1(窄温度生态位)和D1(宽温度生态位)的休眠卵在不同孵化对策和不同食物浓度下所生产的干雌体克隆群的种群增长差异。孵化对策包括早孵化(early hatching,EH)和晚孵化(late hatching,LH);食物浓度包括高食物浓度(high food concentration,HF:2×106个细胞/mL)和低食物浓度(low food concentration,LF:5×105个细胞/mL),每个品系下各设置4个实验组(LH-HF、LH-LF、EH-HF、EH-LF),每组10个重复。结果发现,对D1品系来说:孵化对策和食物浓度对最大种群数量具有显著的综合影响(P=0.002),但两因素间不存在交互作用(P=0.911);早孵化的干雌体种群在最大种群数量上显著高于晚孵化的干雌体种群(P=0.001)。对H1品系:孵化对策和食物浓度对最大种群数量综合影响显著(P<0.001),且两个因素之间存在交互作用(P<0.001);高食物浓度下,EH干雌体克隆群的最大种群数量显著低于LH干雌体克隆群(P<0.001)。高食物浓度下干雌体克隆群开始有性生殖的密度阈值,D1品系EH组显著高于LH组(P=0.041);而H1品系EH组却显著低于LH组(P=0.022)。最高种群密度下,H1品系的有性生殖率在两种孵化对策之间存在显著差异(P=0.044),EH种群的有性生殖率低于LH种群,而D品系却未见有性生殖率在不同孵化对策间存在明显差异。本研究结果显示休眠卵的孵化对策会影响其后代干雌体种群的增长特性,其影响的结果可能与种群的生境适应相关。

    • 天然和人工固沙灌木林蜘蛛和甲虫分布与环境因子的关系

      2020, 40(21):7987-7996. DOI: 10.5846/stxb201911292590

      摘要 (398) HTML (80) PDF 1.74 M (359) 评论 (0) 收藏

      摘要:干旱区人工植被恢复驱动的土地利用变化强烈影响了地表和土栖的节肢动物群落结构及多样性。然而,我们对地表节肢动物群落关键类群-蜘蛛和甲虫对固沙植被恢复的响应及与环境变化关系的认识还很有限。以天然固沙灌木林和2种人工固沙灌木林为研究对象,运用方差分析和多变量分析等方法定量研究了干旱区天然和人工固沙植被区地表蜘蛛和甲虫分布特征及影响要素。结果表明,天然灌木林与人工梭梭、柽柳林地表蜘蛛和甲虫群落组成明显不同,人工梭梭、柽柳林地表蜘蛛活动密度和甲虫多样性均显著高于天然灌木林,而地表甲虫密度和蜘蛛多样性变化与之相反。两种人工固沙灌木林之间蜘蛛和甲虫群落组成也存在一定差异,人工柽柳林地表蜘蛛活动密度、多样性和甲虫物种丰富度均显著高于人工梭梭林。进一步分析发现,蜘蛛群落中狼蛛科、平腹蛛科、皿蛛亚科和球蛛科与甲虫群落中拟步甲科、步甲科和象甲科等一些甲虫种属对3种生境的选择模式不同决定了蜘蛛和甲虫群落聚集结构。植被、土壤环境因子与蜘蛛和甲虫pRDA和pCCA结果表明,草本生物量、凋落物量、土壤含砂量、电导率和灌木盖度是影响蜘蛛分布的主要环境因子,它们解释了82.1%的蜘蛛群落变异;灌木盖度、草本生物量、土壤pH和砂含量是影响甲虫群落分布的主要环境因子,它们解释了60.6%的甲虫群落变异。总之,人工固沙灌木恢复影响了植被和土壤环境,它们相互作用改变了荒漠-绿洲过渡区蜘蛛和甲虫等地表节肢动物的分布格局。

    • 甘肃兴隆山保护区野生马麝分布、数量特征及影响因素

      2020, 40(21):7997-8004. DOI: 10.5846/stxb202001180146

      摘要 (639) HTML (97) PDF 1.27 M (280) 评论 (0) 收藏

      摘要:综合采用样线法、粪堆计数法及重复调查法对甘肃省兴隆山国家级自然保护区的野生马麝(Moschus chrysogaster)进行了种群调查,结合生境分析,确定了其种群分布、数量特征及影响因素。结果表明,兴隆山保护区分布有野生马麝(1159±275)头,平均种群密度为(3.51±0.83)头/km2;各植被类型生境中的野生麝种群数量及密度存在差异,灌丛生境分布有70%的野生马麝种群,达(807±170)头,种群密度为(6.49±1.63)头/km2;针叶林种群密度最大,达(8.85±83.25)头/km2,分布有野生麝(123±45)头;针阔混交林分布最少,仅(41±15)头,种群密度为(5.00±1.84)头/km2;人工林生境无野生马麝分布。保护区各植被类型生境中的野生马麝种群分布差异反映了马麝对适宜生境功能的需求,食物、保温和隐蔽性是制约野生马麝冬季分布和种群数量的关键因素。此外,因生境及人为干扰强度的不同,保护区各区域的野生马麝种群分布存在差异。建议通过减少人为干扰、地表植被管理及人工林管理优化等措施增加生境适宜性,促进兴隆山自然保护区野生马麝种群的快速恢复和增长。

    • 江西赣江源区域两栖动物的群落组成和物种多样性特征

      2020, 40(21):8005-8013. DOI: 10.5846/stxb201909201964

      摘要 (491) HTML (78) PDF 1.07 M (285) 评论 (0) 收藏

      摘要:赣江发源于武夷山脉南段西麓的高山岭间,该区域独特的地理环境和气候特征蕴育了丰富的生物多样性。然而关于该区域两栖动物群落组成和物种多样性调查非常匮乏,不利于赣江源头两栖动物物种多样性的保护。于2016年4-9月期间在江西赣江源区域采用样线法调查了两栖动物的资源状况、群落组成及物种多样性特征,比较了它们在山地森林区、丘陵森林与农田区和盆地农田区3类栖息地之间的差异性。结果表明:赣江源区域分布有8科23种两栖动物,新增记录3个物种,包括尖舌浮蛙、寒露林蛙和九龙棘蛙,泽陆蛙和饰纹姬蛙为优势种。赣江源区域的两栖动物群落组成和物种多样性存在显著的季节间差异和栖息地间差异;两栖动物季节性繁殖是造成前者差异的主要因素,而土地利用类型、栖息地特征、空间距离、生活习性的物种特性等因素成就了后者差异的出现。因此,春、夏季一般有比秋季见到更高的两栖动物物种丰富度和多样性;山地森林区的两栖动物物种丰富度和多样性最高,盆地农田区次之,丘陵森林与农田区的最低。山地森林区应成为赣江源区域两栖动物多样性保护的优先区域。国家Ⅱ级重点保护野生动物虎纹蛙,在3类栖息地中均有分布,且在盆地农田区和山地森林区能见到更多个体,但农田区分布的虎纹蛙遭受到更大的威胁,建议加强对农田区虎纹蛙及其栖息地的保护。

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

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