• 2021年第41卷第10期文章目次
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      2021, 41(10):0-0.

      摘要 (260) HTML (0) PDF 26.41 M (314) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >流域生态系统过程与综合管理专栏
    • 黄河三角洲横向水文结构连结空间尺度变异性分析

      2021, 41(10):3745-3754. DOI: 10.5846/stxb202007221923

      摘要 (594) HTML (110) PDF 8.30 M (372) 评论 (0) 收藏

      摘要:水文连通是影响滨海湿地生态和水文过程的基础要素之一。引入无标度网络模型改进已有横向静态水文连通参数化方法,将其应用于较大尺度(100 hm2)量化黄河三角洲滨海湿地的水文连通,并结合已有研究结果分析3个尺度(1 m2,100 m2和100 hm2)水文连通的空间变异性。研究结果显示,潮间区和生态补水区的水文连通较强,3个尺度的空间变异性主要来自于水文连通指数较高的样点;盐沼区和河滨区相对较弱,空间变异性主要来自于水文连通指数较小的样点,且大尺度水文连通空间变异性相对中尺度和小尺度更高。小尺度和中尺度方法描述了一个样地与周边较小范围的空间区域土壤水分连通状况,在大的潮汐或补水条件下不同区域各个样地倾向于保持一致;而大尺度方法则侧重于描述区域内的水文过程,这是导致尺度差异的根本原因。

    • 基于野外调查和同质种植园实验的芦苇植物功能性状变异研究

      2021, 41(10):3755-3764. DOI: 10.5846/stxb202009222468

      摘要 (648) HTML (145) PDF 1.70 M (344) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究表型可塑性和遗传变异在植物表型分化中的相对作用,有助于预测全球环境变化下的植物群落组成和生态系统功能的变化。芦苇(Phragmites australis)是全球性广布的草本植物,种内变异丰富,在我国西北和东部均存在多个分化稳定的生态型,但中国芦苇在更大尺度上的表型研究还非常匮乏。将位于黄河上游的宁夏平原和黄河下游的黄河三角洲作为研究区域,通过野外调查和同质种植园实验对芦苇自然种群的植物功能性状变异进行观测。结果表明,无论在野外还是同质种植园,黄河三角洲芦苇的基径、叶长和叶宽均显著大于宁夏平原芦苇,说明两个地区的芦苇种群之间存在着受遗传决定的表型分化,这可能与两个地区间的降水等气候差异有关。在野外,宁夏芦苇的株高和叶厚显著大于黄河三角洲芦苇,但在同质园中差异消失或相反,说明株高、叶厚受环境影响较大,表型可塑性也是芦苇适应环境变化的重要机制。在同质种植园中,宁夏平原芦苇的叶片氮磷含量较低,但株数却显著多于黄河三角洲芦苇,反映了不同地区芦苇之间存在不同的适应策略,宁夏平原芦苇更偏向于高扩散率的杂草策略,而黄河三角洲芦苇更偏向于竞争策略。此外,宁夏平原芦苇的株高、叶长两个性状以及基径-比叶面积相关性在野外和同质园两个环境中存在一致性,表明了性状变异和权衡策略的遗传稳定性。综上,位于黄河上下游的芦苇种群间存在着适应性分化,这是表型可塑性和遗传变异共同作用的结果,不同来源芦苇对全球变化下的多重环境因子的响应还需要进一步研究。

    • 生物炭添加对不同水氮条件下芦苇生长和氮素吸收的影响

      2021, 41(10):3765-3774. DOI: 10.5846/stxb202006291682

      摘要 (421) HTML (110) PDF 1.21 M (270) 评论 (0) 收藏

      摘要:生物炭能改良土壤从而促进植物生长和氮素吸收,但其作用效果是否受水氮条件的影响尚不清楚。以湿地植物芦苇为研究对象,在3种氮添加水平(无添加,30 kg hm-2 a-1和60 kg hm-2 a-1)和两种水分(淹水和非淹水)条件下分别进行生物炭添加和不添加处理,结果表明:(1)生物炭添加能促进芦苇根系生长,在非淹水条件下根系生物量增加了40.5%,在淹水条件下根系生物量增加了20.1%。(2)生物炭添加能促进非淹水条件下芦苇的氮素吸收,能提高淹水条件下芦苇的氮素生产力。(3)生物炭添加加剧了土壤氮素损失,且在非淹水高氮条件下作用最强,可能是由于生物炭促进了芦苇的氮素吸收。芦苇氮素吸收速率与土壤氮损失之间存在显著的正相关关系。因此,在添加生物炭时,需要考虑土壤水分状况和氮素富集程度以及植物的氮素吸收偏好。该研究结果可为生物炭在湿地生态系统中的应用提供参考。

    • 黄河三角洲滨海滩涂不同密度柽柳林的根系形态及生长特征

      2021, 41(10):3775-3783. DOI: 10.5846/stxb202007081779

      摘要 (394) HTML (121) PDF 1.05 M (369) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨黄河三角洲滨海滩涂不同密度柽柳根系形态及生长特征,以山东省滨州港附近滨海滩涂的低密度(1100株/hm2)、中密度(4100株/hm2)和高密度(7100株/hm2)柽柳林为研究对象,采用全挖法对不同密度柽柳根系进行挖掘,测定分析柽柳地上生物量、根系生物量、空间分布特征、拓扑结构和连接长度等指标。结果表明:(1)中、高密度下,柽柳对根系生长的投入量更大,以保证对地下资源的吸收利用,根冠比分别为0.59、0.53;而低密度柽柳根冠比为0.44。(2)低、中密度下柽柳根冠生长关系均表现为异速生长,高密度下为等速生长。(3)不同密度柽柳根系生长都以水平分布为主,表现出水平根型特征。中、高密度柽柳根幅及侧根长均小于低密度,低密度柽柳根系水平分布范围最大,可利于增强觅养和固定能力。(4)林分密度与拓扑指数显著相关,低密度柽柳根系拓扑结构趋向于叉状结构(拓扑指数TI=0.62);中、高密度柽柳拓扑结构趋向于鱼尾形分支(TI=0.86;TI=0.81)。(5)不同密度柽柳根系外部连接长度显著大于内部连接长度,呈现滨海滩涂柽柳根系向外扩张的生长策略。滨海滩涂不同密度柽柳根冠异速生长关系、根系形态及生长特征既有差异性又有相似性,表现出不同的密度适应特征。不同密度柽柳根系均以地表分布、向外扩张为主。低密度柽柳主要通过增加分支,扩大根系生长空间;中、高密度柽柳减少分支,加强对内部资源的利用,以降低与邻株间的竞争。柽柳密度与土壤含水量、电导率、扎根深度、侧根长、拓扑指数显著相关。

    • 室内模拟波浪对2种典型滨海湿地挺水植物生物力学特征的影响

      2021, 41(10):3784-3793. DOI: 10.5846/stxb202007221922

      摘要 (273) HTML (89) PDF 1.79 M (232) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取本地物种芦苇和入侵物种互花米草为研究对象,利用波浪装置对生长期的植物进行波浪处理后对其形态特征,根、茎、叶的拉力、弯曲特性进行研究,以探讨湿地植物对波浪作用的生物力学响应。结果表明,芦苇、互花米草经波浪处理后的茎直径均显著高于对照组(P=0.008,P=0.03);互花米草总体呈现拉力或者弯曲载荷高于芦苇的现象(如茎秆),但应力(根系)或静曲强度(茎秆)却要低于芦苇,即对应了互花米草比芦苇茎秆更粗壮的现象,但芦苇自身的强度会更强,其木质素和纤维素的结构成分显示出显著高于互花米草的现象(P<0.001,P<0.001)。总体来看,通过短时间的波浪模拟,植株在形态特征上发生了显著的变化,而植物自身的生物力学特性与形态、结构成分都息息相关。研究结果对于评价芦苇和互花米草在应对海浪影响的潜力、从植物生物力学角度探究滨海湿地的保护和修复都提供了一定的参考。

    • 地下水位对黄河三角洲柽柳根系生长的影响

      2021, 41(10):3794-3804. DOI: 10.5846/stxb202008082069

      摘要 (342) HTML (97) PDF 2.96 M (224) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示黄河三角洲柽柳根系生长特征对地下水位的响应规律,明确柽柳生长适宜的地下水位,在咸水矿化度(6 g/L)下,模拟设置0、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5、1.8 m共7个地下水位。测定分析栽植柽柳土柱的水盐参数与根系生长指标。结果表明:在咸水矿化度下,地下水位可显著影响土壤水盐变化,从而影响柽柳根系的生长。随地下水位的降低,土壤含水量、含盐量和土壤溶液绝对浓度显著降低。在高水位(≤0.6 m)下,柽柳根系生长受水盐胁迫影响显著,柽柳根长、根径、侧根数、总生物量、侧根生物量、根系连接长度均较低,拓扑结构呈叉状分支;中水位(0.9 m)时,土壤水盐条件适宜,柽柳侧根数、根径、二级侧根和毛细根生物量达到最大值,拓扑结构由叉状分支向鱼尾形分支过渡;低水位(≥1.2 m)下,土壤水盐含量低,柽柳根系总生物量、主根生物量、一级侧根生物量和根系平均连接长度在1.2 m水位达到最大值后降低,拓扑结构呈鱼尾形分支。柽柳根系生长与地下水位密切相关,柽柳通过改变根系生长和调整构型来适应不同土壤水盐和地下水位条件。高水位(≤0.6 m)下柽柳以降低根系生长深度,增加分叉,调配各组织器官的生物量来适应水盐胁迫;中水位0.9 m下土壤水盐条件最适宜柽柳生长;低水位(≥1.2 m)下柽柳主要受土壤干旱胁迫而使根系向下生长,增加根系连接长度,以此扩大资源获取效率。柽柳根系生长及根系构型对咸水矿化度下不同地下水位表现出较强的适应性和可塑性。

    • 黄河三角洲贝壳堤湿地优势灌木碳、氮、磷化学计量特征

      2021, 41(10):3805-3815. DOI: 10.5846/stxb202007091789

      摘要 (349) HTML (94) PDF 1.84 M (235) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨黄河三角洲海岸带湿地不同水盐条件下植物叶片化学计量特征的季节动态及植物生长的限制性营养元素,以滨州贝壳堤岛与湿地国家级自然保护区内的柽柳、杠柳、酸枣3种优势灌木为研究对象,于2017-2018年的生长季(5-10月)每月定期采集叶片样品,测定叶片C、N、P含量。结果表明,生长季内3种灌木叶片C含量呈逐渐上升趋势;叶片N、P含量呈先下降后上升趋势,说明3种灌木采用防御性生活史策略适应盐生和干旱生境。3种灌木叶片C平均含量分别为(399.65±2.66)mg/g、(424.32±1.59)mg/g、(437.47±1.08)mg/g,低于全国(455.1 mg/g)及全球(461.6 mg/g)水平,呈现盐生生境下较低的植物碳储存能力。3种灌木叶片N和P平均含量分别为(30.14±0.26)mg/g和(1.81±0.03)mg/g、(23.18±0.38)mg/g和(2.06±0.04)mg/g、(27.36±0.49)mg/g和(2.01±0.03)mg/g,显著高于全国(N∶20.2 mg/g,P:1.46 mg/g)及全球(N∶19.3-20.1 mg/g,P:1.11-1.42 mg/g)水平。叶片C∶N∶P比呈先上升后下降的趋势,叶片P含量对C∶N∶P比变化具有主导作用。3种灌木叶片C∶N∶P质量比分别为246∶17∶1、224∶12∶1、237∶14∶1,说明柽柳的水盐胁迫适应能力高于杠柳和酸枣。从叶片N、P化学计量特征看,生长季内,柽柳生长一定程度上受土壤P限制,杠柳生长受到土壤N限制,酸枣生长则受土壤N、P共同限制,说明3种灌木的生物地球化学生态位发生了分化,避免了对同种资源的竞争,利于物种共生。

    • 黄河口近海海草床浮游-底栖营养传递特征

      2021, 41(10):3816-3825. DOI: 10.5846/stxb202007221914

      摘要 (253) HTML (119) PDF 1.13 M (306) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探寻海草床浮游-底栖营养传递耦合特征,于2017年7月对黄河口近海海草床碳源和消费者功能群进行样品采集和碳氮稳定同位素(δ13C和δ15N)测定,计算了消费者功能群的营养级,利用基于贝叶斯的稳定同位素混合模型定量化消费者功能群的食源组成,计算了消费者功能群的浮游、底栖营养贡献比例。结果表明:黄河口近海海草床的碳源和消费者功能群的δ13C和δ15N值均呈现显著性差异(P<0.05),浮游碳源的δ13C值显著低于底栖碳源,消费者功能群的营养级范围为1.49-4.20。浮游动物和腹足类分别由浮游和底栖营养传递途径提供能量来源,其余消费者功能群共同依赖于这两种营养传递路径。消费者功能群随着浮游营养贡献比例的增加,其δ13C值逐渐降低。反之,随着底栖营养贡献比例的增加,其δ13C值逐渐增加。这与浮游碳源和底栖碳源的δ13C值的分化现象一致。对该海草床营养传递特征的系统性定量化解析有助于了解海草床的能量传递模式,为海草床的生态保护和修复提供系统性视角。

    • 黄河三角洲滨海湿地地下水位变化对土壤种子库特征的影响

      2021, 41(10):3826-3835. DOI: 10.5846/stxb202006281666

      摘要 (346) HTML (96) PDF 5.51 M (235) 评论 (0) 收藏

      摘要:地下水位是影响湿地生态系统结构和功能的重要环境因子之一,然而其如何影响滨海湿地土壤种子库特征尚不清楚。通过地下水位控制试验,研究黄河三角洲滨海非潮汐湿地地下水位梯度(-20、-60、-100 cm)下,土壤种子库密度、物种多样性等特征,并通过土壤化学指标与对应的土壤种子库特征之间的通径分析,探讨地下水位深度变化对土壤种子库特征的影响机理。研究发现,在该区域秋季采样的土壤种子库中,碱蓬和盐地碱蓬的种子数量最多;地下水位变化对土壤种子库密度无显著影响,但对土壤种子库的物种组成影响较大,随着地下水位深度增加,多年生草本植物种类呈增加趋势。整体上,随着地下水位深度增加,土壤种子库的Margalef丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数随之增大。主成分分析表明,土壤盐是影响黄河三角洲滨海湿地土壤种子库组成特征的主导因素,贡献率为69.482%,土壤养分为次要影响因素,贡献率为23.710%,进一步通径分析表明,土壤水溶性盐总量对种子库物种多样性起到限制作用,同时,有效磷浓度通过水溶性盐总量对Margalef指数和Shannon-Wiener指数表现为间接负作用,总磷浓度对种子库与地上植被相似性起到促进作用。研究表明,黄河三角洲滨海湿地地下水位深度变化,主要通过影响土壤水溶性盐总量,进而影响土壤种子库物种多样性。

    • 基于系统保护规划的海河流域湿地保护优先格局与保护空缺识别

      2021, 41(10):3836-3845. DOI: 10.5846/stxb202006291678

      摘要 (312) HTML (81) PDF 2.88 M (245) 评论 (0) 收藏

      摘要:以海河流域为研究对象,依托系统保护规划的理论、方法和技术手段,建立气候-地貌-湿地生态地理综合分类单元,并将此单元作为宏观尺度湿地生物多样性的替代单元,同时以湿地水鸟作为物种尺度的指示物种,综合考虑道路、居民点等社会因素,确定了海河流域湿地保护优先格局及保护空缺。研究结果表明:湿地结构上,现有保护体系中仅滨海湿地受保护比例较高,经系统保护规划优后,湿地保护比例可达28.55%,保护面积达36.55 km2;在空间分布上,仅徒骇马颊河水系目前得到较好的保护,建议对滦河及冀东沿海区域及海河流域南北水系通过设立保护小区和建立湿地公园等方式加强保护。研究结果可为海河流域湿地保护体系调整提供参考,为湿地、非湿地生态系统的整合优化提供有益启示。

    • 基于生态系统服务视角的生态风险评估及生态修复空间辨识——以长江源区为例

      2021, 41(10):3846-3855. DOI: 10.5846/stxb202004200948

      摘要 (462) HTML (112) PDF 14.50 M (493) 评论 (0) 收藏

      摘要:辨识生态修复空间是进行生态恢复与重建的重要前提。在流域尺度,以长江源区为研究对象,构建了青藏高原生态修复空间辨识框架,以定量方法为主、定性方法为辅,依次开展了区域主导生态系统服务评估、生态风险评估、植被退化评价,识别了生态修复优先区,提出了系统保护与修复建议。结果表明:①2000年、2015年长江源区生态系统服务呈现从西北部向东南部增加的趋势,单位面积水源涵养量、土壤保持量分别下降18.06%、22.9%,单位面积防风固沙量增加8.84%,NPP未发生显著变化。②生态风险以1、2、3级中低风险为主,面积占比共计74.41%;4级区面积占比19.35%;5级区面积占比仅6.24%,集中分布于称多、玉树和唐古拉山。不同风险等级呈圈层递减的分布格局。③2000-2015年NDVI增长率为0.013%/a。绝大部分草地未发生退化,轻度退化草地面积占比0.82%;中重度退化草地面积占比1.09%;④严格施行划区轮牧和草畜平衡管理,坚持以自然修复为主、辅以人工修复,治理黑土滩、沙化土地、水土流失。对于昂日曲、麻多乡北、加巧曲等9个地块(393.75 km2),严格封禁,针对性地实施沙化地修复、黑土滩修复、草原有害生物防控工程等人工干预和保护措施。研究结果能为青藏高原生态系统服务功能维护和提升、退化生态系统的修复治理提供理论依据和技术支撑。

    • 水生生态系统食物网复杂性与多样性的关系

      2021, 41(10):3856-3864. DOI: 10.5846/stxb202009192439

      摘要 (450) HTML (201) PDF 2.62 M (289) 评论 (0) 收藏

      摘要:探索食物网的复杂结构是生态学的中心问题之一。基于构建的黄河口海草床食物网并耦合实际食物网的数据集,整理了包含河口、湖泊、海洋和河流四种水生生态系统类型的48个实际食物网案例。以食物网的节点数反映食物网多样性,物种之间的营养链接数、链接密度和连通度来表示食物网的复杂性,采用营养缩尺模型描述水生生态系统食物网的复杂性特征与节点数的普适性规律。结果表明:所涉及的48个水生生态系统食物网的多样性和复杂性跨度较大,其中,节点数的分布范围为4-124,链接数为3-1830,链接密度为0.75-15.71,连通度为0.06-0.25。不同类型水生生态系统间的连通度存在显著性差异(P=0.01),节点数、链接数、链接密度不存在显著性差异。各类型生态系统的食物网链接数、链接密度均随节点数的增加而增加(R2=0.92,P<0.001和R2=0.82,P<0.001)。湖泊生态系统的连通度随节点数的变化不明显,围绕在0.20附近;而其他3种类型生态系统的食物网连通度随节点数的增加而降低(R2=0.06-0.41,P<0.001)。对全球尺度的水生食物网多样性和复杂性的定量化研究对于提升对食物网的复杂结构的科学认识,从系统尺度探究多样性和复杂性的关系提供数据支撑。

    • 基于多源数据的三江源区生态工程建设前后草地动态变化及驱动因素研究

      2021, 41(10):3865-3877. DOI: 10.5846/stxb202006301699

      摘要 (364) HTML (108) PDF 15.92 M (340) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于2000-2015年的NDVI、NPP和GPP多源数据,并结合人类干扰强度等级的构建,采用线性回归分析和地理加权回归分析方法,对比分析了在不同干扰等级下三江源区生态工程实施前5年和后10年草地的动态变化及其驱动因素。结果表明:(1)人类干扰强度和NDVI、NPP、GPP在空间上具有显著的区域差异,均表现为从西北向东南增加的趋势,且2006-2010年和2011-2015年草地NDVI、NPP和GPP值明显高于2000-2004年;(2)与2000-2004年相比,2006-2010年草地NDVI、NPP和GPP值的草地退化面积均减少,而2011-2015年退化面积又均增加,表明生态工程建设后的5年较前5年草地退化状况得到改善,然而在下一个5年草地又出现退化趋势;(3)在各人类干扰等级下生态工程实施后的5年内70%以上的草地处于改善状态,均出现退化面积比例显著减少,改善面积比例显著增加的趋势,而在2011-2015后5年草地退化面积比例增加,表明生态工程的实施促进了草地生态系统的改善,尤其在重度人类干扰区,草地由2000-2004年的52.71%退化区域到2006-2010年84.95%的改善区域。(4)影响草地动态变化的主要因素为距离道路的距离、距离居民点的距离、人口密度、干旱、温度和坡度等,各影响因素分布具有明显的空间异质性。研究结果将有助于为三江源区草地生态系统恢复、管理和战略制定提供科学指导和决策依据。

    • 基于2009-2018年径流小区观测数据的武汉市土壤侵蚀因子定量评价

      2021, 41(10):3878-3890. DOI: 10.5846/stxb202006291690

      摘要 (351) HTML (117) PDF 2.64 M (226) 评论 (0) 收藏

      摘要:武汉市位于桐柏山大别山国家级水土流失预防区与幕阜山省级水土流失治理区之间,其土壤侵蚀问题对长江中游生态安全具有重要影响。基于2009-2018年武汉市蔡店、磨盘山、西湖流域、燕子山等4个水土保持监测站35个径流小区的观测数据(139组),定量分析了坡度、侵蚀性降水量、土地利用和水土保持措施对土壤侵蚀的影响,并借鉴USLE模型识别土壤侵蚀主导因子。结果表明,裸地小区的平均土壤侵蚀模数最高(2597.57 t km-2 a-1),其次是经济林、草地和耕地小区且三者的侵蚀模数相差不大,土壤侵蚀模数与侵蚀性降雨量、坡度之间呈显著二元线性或幂函数关系;与天然植被小区相比,植物篱(草带、茶树、紫穗槐)及石坎梯田措施均显著降低了土壤侵蚀模数,其中植物篱措施的效果更优,且草带植物篱小区的侵蚀模数最低(46.13 t km-2 a-1);3个坡度等级(0-10°、10-20°、20-25°)小区平均侵蚀模数分别为892.07、911.15、2087.60 t km-2 a-1,表明坡度超过20°后土壤侵蚀严重加剧;武汉市土壤侵蚀的主导因子为水土保持措施、植被覆盖与管理因子。研究结果可为武汉市水土保持措施合理布设及侵蚀预报模型的完善提供依据,基于径流小区长期观测数据的土壤侵蚀定量研究值得进一步深入。

    • 基于主成分分析的大渡河中游干暖河谷草地土壤质量评价

      2021, 41(10):3891-3900. DOI: 10.5846/stxb202005271364

      摘要 (322) HTML (99) PDF 1.26 M (246) 评论 (0) 收藏

      摘要:草地在大渡河干暖河谷植被恢复及植物群落演替中具有重要作用,而植被恢复的关键在于土壤质量。将大渡河干暖河谷泸定至汉源段,依据坡向划分为8个方位(北、东北、东、东南、南、西南、西、西北),分析了不同坡向和植被盖度草地的土壤理化性质,采用主成分分析法(Principal component analysis,PCA)对河谷区草地土壤质量进行了评价。结果表明:(1)影响河谷草地土壤质量的最小数据集(Minimum data set,MDS)指标包括非毛管孔隙度、土壤容重、有机质和碳氮比;(2)河谷从东北坡过渡到西南坡土壤质量逐渐降低,与南坡热而干旱的微气候使土壤矿化作用剧烈,而北坡适宜的光热和水热条件更有利于土壤中钾和磷的释放有关;(3)植被盖度与土壤质量呈正相关关系,随着草地植被盖度减少土壤质量逐渐降低。高植被盖度(>70%)土壤质量主要受非毛管空隙度影响,而低高盖度草地(<30%)主要受土壤容重影响;(4)河谷区草地土壤质量指数中间值分布较多,土壤肥力属于2-4级中等水平。大渡河干暖河谷区草地土壤质量较好,潜在肥力水平较高,有利于植物生长和植物群落正向演替,是植被人工恢复的重点区域。

    • 丹江口水库淅川库区大气氮湿沉降特征

      2021, 41(10):3901-3909. DOI: 10.5846/stxb202006261654

      摘要 (342) HTML (85) PDF 2.73 M (242) 评论 (0) 收藏

      摘要:大气氮沉降是除河流输入外水库水体重要的外源氮输入途径。以丹江口水库淅川库区为研究区,于2018年11月至2019年10月在库区周边设置了6个采样点,采集并分析了库区大气氮湿沉降样品,探讨氮湿沉降的时空分布特征以及对水库水体外源氮输入的贡献。研究结果表明,研究区大气氮湿沉降量为24.21 kg hm-2 a-1,其中氨氮占比(47.45%)为最大,有机氮占比(36.34%)次之,硝氮占比(16.21%)最小。硝氮湿沉降量在空间上表现出显著差异性。氨氮、有机氮湿沉降量的季节差异显著,氨氮是以夏季最高,秋季次之,冬季最低,而有机氮是以秋季最高,夏季次之,冬季最低。氨氮、硝氮、有机氮湿沉降量之间存在显著相关性,氨氮、有机氮湿沉降量与降水量之间存在显著相关性。总氮、氨氮湿沉降量分别为1321.98 t/a和627.34 t/a,分别占河流总氮、氨氮入库量的10.82%、34.85%。研究结果可为探索有针对性的库区水体氮污染控制途径提供重要理论基础。

    • 江苏长江岸线生态修复评价指标体系研究

      2021, 41(10):3910-3916. DOI: 10.5846/stxb202012143182

      摘要 (381) HTML (146) PDF 815.42 K (284) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过分析江苏长江岸线生态修复的现状及存在的问题,明确了构建生态修复评价指标体系的必要性。基于江苏长江岸线生态修复的实际情况,借鉴前人相关研究成果及湿地、水生态等领域有关生态评价的规范,提出植物覆盖度、水土保持度、原生植物恢复度、植物物种多样性、护岸型式多样性和岸线曲折度6项关键指标,以及各项指标的定量化确定方法。在此基础上,构建了以前4项为主要指标,其它为附加指标的评价体系,明确了赋分等级和对应分值。分析研究结果表明,6项指标全面系统考虑了长江岸线生态修复对植物生长状态、动物生存条件和岸坡稳定等方面要求;修复评价指标体系通过主要指标和附加指标相结合的方式,既实现了对生态修复效果的定量化评价,又体现了对生态修复工程设计理念的引导,为长江岸线生态修复的有序推进奠定了基础。

    • 长江中游城市群环境规制对旅游产业生态效率的影响及空间分异研究

      2021, 41(10):3917-3928. DOI: 10.5846/stxb202007221917

      摘要 (287) HTML (94) PDF 3.30 M (259) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着旅游产业的快速发展,其对生态环境的负面影响逐渐增大。为缓解当前旅游经济发展与生态环境保护间存在的矛盾,政府有必要在制度层面发挥其对旅游企业的约束作用,减轻旅游环境压力,实现旅游产业可持续发展。基于此,首先采用超效率SBM模型测算2006-2017年长江中游城市群旅游产业生态效率。然后运用重心模型、标准差椭圆等地学方法刻画其空间格局演化特征。最后,以广义最小二乘法建立面板数据模型,分析环境规制对城市群旅游产业生态效率影响。主要结论为:1)2006-2017年长江中游城市群旅游产业生态效率总体始终处于生产前沿面以下,旅游产业生态发展的集约化程度较低。从区域尺度看,三大城市群间效率存在一定差异,环鄱阳湖城市群效率最大,而武汉城市圈最小。从空间格局上看,效率重心整体向东北方向移动,"东高-西低"的空间格局逐渐形成;2)三大子城市群环境规制与旅游产业生态效率间呈"U"型的非线性关系,表明当前总体环境规制水平仍然较低,对效率的增长起抑制作用,但从长远来看,随着环境规制的逐渐增强,其对旅游产业生态效率的影响开始向积极促进方向转变;3)三大子城市群环境规制对效率的影响程度不同,整体呈正向显著影响的城市数量较少,主要集聚在各子城市群的中心城市附近。

    • 近40年来洞庭湖流域土地利用及生态风险时空演变分析

      2021, 41(10):3929-3939. DOI: 10.5846/stxb202101150167

      摘要 (506) HTML (120) PDF 15.26 M (342) 评论 (0) 收藏

      摘要:以洞庭湖流域为研究对象,利用1980年、1990年、2000年、2010年和2018年5个时期的土地利用数据,在定量分析近40年流域土地利用动态特征的基础上,从景观生态学视角构建生态风险评价模型,对1980-2018年洞庭湖流域生态风险进行评价,并进一步揭示其时空格局演变特征。结果表明:(1)1980年以来,洞庭湖流域土地利用类型以林地和耕地为主。洞庭湖流域土地利用格局发生较大变化,其显著特征为建设用地不断扩张、林地基本稳定、耕地日益萎缩和水域呈扩大趋势。(2)近40年来,洞庭湖流域生态环境较为良好,以较低和中等生态风险区为主导类型。在1980-1990年、1990-2010年和2010-2018年3个时段内,生态风险呈现增长、缓和、加剧的变化过程,高风险区以洞庭湖湖盆向环洞庭湖平原扩张,洞庭湖区、湘江流域和资水流域生态风险等级明显高于其他地区,而沅水流域、澧水流域和湘江流域的东南部生态风险相对较小。

    • 基于景观生态风险评价的涪江流域景观格局优化

      2021, 41(10):3940-3951. DOI: 10.5846/stxb202101040027

      摘要 (377) HTML (126) PDF 17.97 M (434) 评论 (0) 收藏

      摘要:以流域为尺度进行景观生态风险评价以及景观格局优化,有利于为流域生态系统服务的提高和人类活动管控提供科学依据。以涪江流域为研究区域,从"自然-社会-景观格局"3个维度选取10个评价因子建立评价指标体系,采取空间主成分分析法(SPCA)对流域景观生态风险进行综合评价,再基于生态风险评价的结果和生态源地利用最小累积阻力模型(MCR)和网络分析等方法实现流域景观格局优化。研究结果表明:①涪江流域景观生态风险等级在空间分布上呈西北部高于东南部地区,主要是受自然和景观格局因子影响较大。②涪江流域所面临的生态风险问题较为严重,生态风险等级为中度及以上的区域面积总和为25596.51 km2,占研究区总面积比例的65.35%。③生态源地以林地和水域为主,面积为11194.28 km2,占流域总面积比例为25.58%。④构建生态廊道共41条,总长度为5229.04 km,其中原有廊道29条,新添廊道12条,提取生态节点53个;利用网络分析形成了以主廊道为"中轴",构建的生态廊道为"辅助",提取的生态节点为"枢纽"的较为完整的网络生态结构。对研究区景观格局优化前后的连通度进行对比,优化后的整体景观格局连通度得到较大幅度提升。

    • 汾河流域生态敏感性综合评价及时空演变特征

      2021, 41(10):3952-3964. DOI: 10.5846/stxb202101190204

      摘要 (347) HTML (112) PDF 10.25 M (328) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于格网尺度,在定量构建景观生态风险敏感性、水土流失敏感性、生物多样性敏感性的基础上,对汾河流域综合生态敏感性进行评价,采用空间自相关分析与圈层分析方法,揭示其时空演变特征。结果表明:2000-2018年研究区重度、极度敏感区面积减少,生态环境得到改善,生态敏感性空间分异与流域地形分布具有一致性;生态敏感性具有显著的空间正相关关系,在空间上呈连片连带式分布,具有明显的聚集性特征,随着高高、低低聚集网格数量的减少,生态敏感性空间结构逐渐趋于离散化;结合圈层分布,可将西南象限9-13圈层的吕梁山区与东南象限9-13圈层的太岳山区识别为流域生态环境治理的重点区域,此类区域地形以山地丘陵为主,体现了地形因素对流域生态敏感性空间分布的影响;研究区生态敏感性变化是生态本底与人类胁迫共同作用的结果。

    • 黄河流域生态保护和高质量发展的EKC检验

      2021, 41(10):3965-3974. DOI: 10.5846/stxb202004301067

      摘要 (336) HTML (92) PDF 938.94 K (275) 评论 (0) 收藏

      摘要:黄河流域生态保护和高质量发展是国家重大发展战略。运用黄河流域29个市2007-2017年的面板数据,对黄河流域生态保护和高质量发展的关系进行了EKC检验。结果显示,流域内污水处理厂集中处理率和生活垃圾无害化处理率的EKC曲线呈"N"型,一般工业固体废物综合利用率的EKC曲线呈"倒U"型,工业废水排放量和工业SO2排放量的EKC曲线呈"倒N"型。黄河流域生态保护的人均GDP拐点出现在11.8-14.4万元/人,截止到2017年,各市均未跨过第一拐点,由此可见,该区域生态保护力度及经济高质量发展水平均有待提升。政府部门应继续加大生态保护力度,防止出现污染排放与经济共同增长的现象;同时,应促进人口集聚和发展服务业以抑制生态污染排放并提高污染处理率。

    • 中国陆地生态系统分类识别及其近20年的时空变化

      2021, 41(10):3975-3987. DOI: 10.5846/stxb202104130964

      摘要 (608) HTML (112) PDF 9.03 M (329) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态系统分类制图是理解生态系统时空格局和支撑生态系统分类管理的基础。研究以反映生态系统主导服务功能和人类干预强度为主线,构建了包括9个一级和25个二级类的生态系统分类体系,集成土地利用、气候、地形、植被、土壤、居民点分布等多源数据,开展了2000和2020年中国陆地生态系统的分类制图,并对其类型、结构、格局及时空变化特征进行了分析。结果表明:近20年,我国城镇生态系统扩张1.1倍,64.51%来自耕种生态系统。耕种生态系统缩减0.88万km2,其中水田和旱田分别减少0.60万km2和2.09万km2,但绿洲扩张1.81万km2。受退耕还林还草影响,农牧和农林混合生态系统分别减少2.88万km2和0.92万km2,林地生态系统增加1.61万km2。水域湿地生态系统增加0.31万km2,70%源自沼泽生态系统的扩张,尤其是青藏高原水域湿地,受气候变暖影响扩张明显。气候暖湿化促使部分干旱荒漠和冰冻寒漠生态系统的盖度增加,使牧草地生态系统增加9.97万km2,而干旱荒漠和冰冻寒漠生态系统分别减少14.98万km2和0.92万km2。我国生态系统变化导致整体景观的连接性下降、破碎度增加、类型多样性增加,斑块间生态过程的阻碍增强。我国生态状况明显改善,92.06%的区域NDVI增加,平均NDVI增幅为0.74%/a,其中农牧和农林混合生态系统NDVI增幅最显著,分别为1.26%/a和0.85%/a。该分类方案与制图结果突出了生态系统结构、生态环境风险和生产力的差异,可为宏观尺度的生态系统管理提供科学支撑。

    • 基于近海健康评价现有体系的我国普适海洋健康评价“双核”新框架的构建

      2021, 41(10):3988-3997. DOI: 10.5846/stxb202006031434

      摘要 (269) HTML (118) PDF 990.86 K (264) 评论 (0) 收藏

      摘要:海洋生态环境保持健康状态是人类可持续开发利用海洋资源环境的基础,而近海海洋生态环境的健康状况综合评价可为海洋生态环境良性发展以及社会经济决策提供科学依据。首先对国际上3种代表性的海洋环境健康综合评价方法的应用特点进行了对比分析,并归纳了我国海洋生态环境健康评价的状况,在此基础上,以指标体系法重构了一个双核结构的综合评价框架,其中内核评价以海洋生态系统的自身状态为主,外核评价则主要反映海洋之于人类经济社会的贡献,以期能够科学、准确、全面的评价我国近海海洋环境健康状况。

    • 不同水位下拟建鄱阳湖水利枢纽对食块茎鸟类栖息地适宜性的影响研究

      2021, 41(10):3998-4009. DOI: 10.5846/stxb201912032616

      摘要 (316) HTML (107) PDF 16.81 M (302) 评论 (0) 收藏

      摘要:鄱阳湖为亚洲最大的候鸟栖息地,近十余年发生了枯水期提前且延长及湖区生态环境日益恶化的问题,对于此问题江西政府提出了一种科学的工程措施--鄱阳湖水利枢纽(简称枢纽)。然而,枢纽对越冬候鸟栖息地的影响尚无定量研究。以鄱阳湖食块茎鸟类--白鹤(Grus leucogeranus)、白枕鹤(Grus vipio)和小天鹅(Cygnus columbianus)的栖息地为研究对象,利用3S技术结合生态学知识,在ArcGIS平台上搭建了食块茎鸟类栖息地适宜性评价模型,使用二维水动力模型联合适宜性评价模型,生成鄱阳湖在兴建枢纽前、后的食块茎鸟类栖息地适宜性分布图。选取工程调度时期水位相对稳定时段,以鄱阳湖无枢纽状态下星子水位为基础,探究鄱阳湖在不同水位时,有拟建枢纽和无拟建枢纽状态下食块茎鸟类的栖息地适宜性的变化,定量分析拟建枢纽对候鸟栖息地适宜性造成的影响。研究发现:枢纽的调度规则具有一定的科学性,水位调度方案对湖泊食块茎鸟类越冬初期栖息产生的影响较小,但会牺牲一部分越冬后期适合食块茎鸟类栖息的区域。拟建枢纽选址处至都昌站的食块茎鸟类栖息地适宜性受枢纽的负面影响最为显著,各级自然保护区之中,北部省级候鸟自然保护区受其负面影响最大,此保护区将减少18.01-39.80 km2适合食块茎鸟类栖息的面积。但是枢纽的运行能增加湖泊土壤水含量,使食块茎鸟类更易于觅食,且能增加喜食块茎鸟类的食物丰富度。本研究可为为今后鄱阳湖湖区水环境规划和水生态管理维护提供一定的科学参考。

    • 亚热带水库浮游植物季节动态及其与环境因子的关系

      2021, 41(10):4010-4022. DOI: 10.5846/stxb201911182498

      摘要 (270) HTML (126) PDF 2.40 M (433) 评论 (0) 收藏

      摘要:以亚热带黄村水库流域为研究对象,探讨了浮游植物群落的季节变化及其与环境因子的关系。共鉴定出浮游植物51种,种类最多的是绿藻门(18种)(35.29%),其次是硅藻门(15种)(29.41%)和蓝藻门(11种)(21.57%)。从浮游植物群落季节组成差异来看,春季(62.96%)和夏季(71.03%)蓝藻门丰度最高,秋季(56.11%)和冬季(80.74%)硅藻门丰度最高。黄村水库流域优势种尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)和曲丝藻(Achnanthidium sp.)在春夏秋冬季节均存在。多样性指数表明该流域水体处于中营养状况。温度、电导率和营养盐是影响浮游植物群落组成最主要的环境因素。

    • 苏州工业园区湖泊后生浮游动物群落结构及影响因子

      2021, 41(10):4023-4035. DOI: 10.5846/stxb202004190939

      摘要 (265) HTML (91) PDF 8.76 M (228) 评论 (0) 收藏

      摘要:苏州工业园区地处长江流域下游,随着城市化进程的不断推进,园区水生态系统结构与功能的稳定面临严峻考验。浮游动物作为水生态系统的重要组成部分,探究其群落结构的形成机制对生物多样性保护及生态系统健康发展具有重要意义。为深入了解苏州工业园区五个主要湖泊后生浮游动物群落结构的动态变化及影响因子,于2018年7月至2019年6月进行4次调查。研究共检出后生浮游动物112种(轮虫65种、枝角类29种、桡足类18种),其中优势种12种(轮虫10种、枝角类和桡足类各1种)。Jaccard相似性分析表明,湖泊间后生浮游动物物种组成整体处于中等相似水平。后生浮游动物密度呈现出显著的季节和湖泊差异,而生物量、Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数以及Margalef丰富度指数仅存在显著的季节差异。聚类分析结果表明,夏季和秋季后生浮游动物群落结构最为相似。RDA分析表明,水温、溶解氧和pH是影响园区湖泊后生浮游动物群落结构的主要环境因子。Pearson相关性分析表明,湖泊面积与后生浮游动物群落结构无显著相关关系,样点近岸距离与生物量具有显著的正相关关系。基于水质评价标准和物种多样性指数可知,园区湖泊水质整体处于轻-中度污染水平。研究表明苏州工业园区五大湖泊后生浮游动物群落结构表现出同质化趋势;季节变化、环境因子以及样点近岸距离是调控群落结构形成的主要因素。

    • 基于SWAT模型的北京平原区森林景观格局对雨洪减缓的影响研究

      2021, 41(10):4036-4051. DOI: 10.5846/stxb202005281379

      摘要 (294) HTML (83) PDF 13.00 M (446) 评论 (0) 收藏

      摘要:景观格局及其变化是影响地表径流及空间分布的重要因素,也是管理城市雨洪、治理生态环境的途径。以北京市平原区百万亩造林项目为背景,选取第一轮造林时间(2011、2013、2015、2017年)的遥感数据,以三环、五环、六环路为界,将平原区划分为核心区、中心区、近郊区、远郊区四个区域,分别分析整体及分区林地景观格局的变化。运用SWAT模型模拟不同格局对不同区域暴雨径流的影响,探究影响径流变化的主导林地景观指数。研究发现:1)平原区林地面积呈增长趋势,增幅为12.96%。除核心区和中心区的部分地区外,林地斑块更聚集、形状更复杂。2)百万亩造林工程对平原区雨洪风险的减缓有积极作用,但受城市建设及人类活动的影响,不同区域造林对径流的减缓强度与建设扩张的影响强度大小关系略有不同。核心区、中心区造林对径流的减缓强度大于建设扩张对径流的副作用,径流总量减小,减少比例为1.98%、4.29%。而近郊区、远郊区相反,径流总量变大,增大比例为0.09%与6.82%,其中远郊区建设扩张的强度是影响平原区径流风险的主导原因。3)不同区域雨洪减缓的关键性林地景观指数不同。核心区径流的主导林地因子为斑块数量与形状因子,中心区为面积因子,近郊区为聚合度因子和形状因子,远郊区为面积与聚合度因子。主导林地因子的大小调控将更高效的减缓雨洪风险。本研究通过SWAT模拟分析得到第一轮造林期间平原区森林格局与径流特征的空间变化及各区域径流减缓的关键性林地因子,为第二轮造林提高雨洪减缓功效提供参考。

    • 基于InVEST模型的疏勒河流域碳储量时空变化研究

      2021, 41(10):4052-4065. DOI: 10.5846/stxb201911152452

      摘要 (422) HTML (131) PDF 9.34 M (328) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究区域土地利用方式与生态系统服务碳储量的关系,对于区域生态系统保护及经济社会可持续发展具有重要意义。利用InVEST模型碳储量模块和CA-Markov模型,探究并预测疏勒河流域1990-2015及2015-2040年流域生态系统碳储量时空变化特征及其与土地利用方式之间的关系。结果表明:疏勒河流域1990、1995、2000、2005、2010、2015年碳储量分别为7.994×108、7.996×108、7.998×108、8.038×108、8.064×108、8.071×108t,呈逐年增加趋势,累计增加7.7×106t。土地利用类型变化是导致生态系统碳储量变化的主要因素,未利用地向耕地和草地转化有利于碳储量增加,而草地向耕地和未利用地的转化则导致碳储量减少。疏勒河流域碳储量存在显著的空间格局,碳储量较高区域呈现"北部点状-中部带状-南部点状片状"特征,这种分布格局与流域土地利用类型紧密联系。预测表明至2040年疏勒河流域碳储量为9.128×108t,较2015年增加13.1%,主要原因是草地、耕地和林地面积较大幅度增长,提高了流域内的碳储量。

    • 黑河流域植被垂直分布对气候变化的响应

      2021, 41(10):4066-4076. DOI: 10.5846/stxb202011052831

      摘要 (338) HTML (102) PDF 7.92 M (232) 评论 (0) 收藏

      摘要:黑河流域作为我国典型的生态系统过渡带,深入分析该区域内植被垂直分布变化对气候变化的响应,对于开展区域尺度植被分布对气候变化的响应研究极具代表性。近30年来,黑河流域的植被分布随着平均生物温度和降水分布变化,在空间分布上,尤其是垂直分布上发生了系列变化。基于黑河流域植被类型的410个野外调研采样数据、1980s年代的植被数据、遥感影像、气候观测数据、DEM等多源数据,分别构建了黑河流域气候要素和植被类型垂直分布变化的空间分析模型,定量揭示了黑河流域绿洲农田荒漠带(≤1700 m)、荒漠草原植被带(1700-2100 m)、干性灌丛草原植被带(2100-2500 m)、山地森林草原植被带(2500-3300 m)、高山灌丛草甸植被带(3300-3800 m)和高山寒漠草甸植被带(≥3800 m)6个植被垂直带的植被变化及其对气候变化的响应差异。研究结果表明:在1980s-2010s期间,整个黑河流域植被空间分布的动态变化率为25.75%,发生变化的总面积为203.12万hm2;绿洲农田荒漠植被带的变化面积最大(72.24万hm2),山地森林草原植被带的植被动态变化率最高(56.93%);6个垂直带内的年平均生物温度和平均降水整体上均呈增加趋势,其中降水的增长率随海拔升高呈下降趋势,而平均生物温度的增长率则随海拔升高呈持续上升趋势;黑河流域中低海拔植被带内的植被动态变化与年平均生物温度和平均降水的相关性整体上高于其他植被带;荒漠草原植被带和干性灌丛草原植被带的植被动态变化对气候变化的敏感性高于其他植被带内植被变化对气候变化的敏感性。

    • 西沙珊瑚礁生态系统完整性评价与动态仿真模拟研究

      2021, 41(10):4077-4089. DOI: 10.5846/stxb201911212524

      摘要 (367) HTML (104) PDF 4.14 M (267) 评论 (0) 收藏

      摘要:以中国西沙珊瑚礁生态监控区为例,从生态系统完整性视角出发,结合珊瑚礁功能群组与环境变化的多重反馈效应,运用系统动力学方法构建了西沙珊瑚礁生态系统动态诊断模型,并通过基础情景和典型干扰情景(捕捞活动、陆源沉积、长棘海星(Acanthaster planci)暴发)的模拟过程,分析该生态监控区2010-2050年生态系统完整性的发展趋势及演变机理。结果显示:(1)系统动力学与生态系统完整性评价方法的整合,为珊瑚礁生态系统完整性的定量研究提供了一种可行性的方法;(2)珊瑚礁生态系统各效应指数中累积效应的变化最为明显,2010-2050年指数最大增长17.2,年均增长率约为1.2%,综合完整性指数在波动变化中稳步上升,珊瑚礁受损程度由中受损向中、低受损转变;(3)不同状态的珊瑚礁生态系统完整性,在其演化的不同阶段各有差异性,并且这种差异通常随时间推移才逐渐放大;(4)无论何种情景下,珊瑚礁生态系统都具有一定的恢复能力,尤其处于系统演化的释放重组阶段(2035-2040年),生态系统的不稳定将创造了一定的可恢复性。研究结果对于分析西沙珊瑚礁生态系统的整体演化过程提供了理论借鉴,也为我国后续的珊瑚礁生态系统适应性修复理论模式研究提供了重要的基础。

    • 基于ISM的国家森林公园生态福利供给系统评价指标体系研究

      2021, 41(10):4090-4098. DOI: 10.5846/stxb201911122392

      摘要 (250) HTML (108) PDF 1.12 M (226) 评论 (0) 收藏

      摘要:国家森林公园作为生态福利供给的载体之一,具有带动经济发展、提供文化教育以及游憩、康养的复合功能,是平衡经济社会发展和生态保护,满足人民日益增长的美好生活需要的重要途径。从生态福利的概念出发,结合系统理论,以黑龙江省为例构建了国家森林公园生态福利供给评价指标体系,并利用解释结构模型(Interpretative Structural Modeling,ISM)确定了生态福利供给系统内部要素的递阶结构,从ISM结果得出以下结论:(1)国家森林公园生态福利供给系统表层影响因素主要包括身体健康(S01),心理健康(S02),地方感(S04)等8个内部要素;表层影响因素直接关系森林公园生态福利的供给。(2)国家森林公园生态福利供给系统中层影响因素包括21个内部因素;中层影响因素可以直接作用于表层因素,对其中可人为控制的因素进行干预是提高生态福利供给的重要路径之一。(3)国家森林公园生态福利供给系统深层影响因素包括游步道总数(S09),森林公园植物多样性(S14),林业相关科研和教育的投入(S16),环境建设与保护投入(S27),当年植树造林面积(S30)五个内部因素;深层影响因素具有多途径影响性和可控性,对其进行规划是国家森林公园提供高质量生态福利的主要手段。

    • 不同城市化梯度下木荷(Schima superba)功能性状差异

      2021, 41(10):4099-4109. DOI: 10.5846/stxb202006111521

      摘要 (395) HTML (96) PDF 2.90 M (197) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市化过程会引起周边环境要素的改变,而这种变化是否会对植物功能性状产生影响目前尚不清楚。选择我国亚热带常绿阔叶林优势树种木荷(Schima superba Gardn.et Champ.)为研究对象,分别在杭州市中心(HZ)、郊区(FY)及偏远地区(JD)3个位置采集阴生和阳生枝条样品进行植物枝条功能性状测定,并对各功能性状在3个区域间的差异性以及阴生阳生枝条功能性状间的差异性进行双因素方差分析(Two-way ANOVA)和多重比较(Tukey法),对所有区域的功能性状与环境气象因子进行相关分析。结果表明,从JD到HZ,阳生枝条水力结构性状枝条密度(ρ),叶片比叶面积(SLA)及叶枝比(ALAS)逐渐降低,而边材导水率(KS)则逐渐增加。而阴生枝条除了ALAS不受影响以外,其他水力结构性状也存在相同的变化趋势。在叶片气体交换能力上,阳生枝条叶片最大净光合速率(An),蒸腾速率(El)以及气孔导度(gs)均从JD到HZ逐渐增加,其中HZ的阳生枝条El是JD的2.8倍,而水分利用效率(WUE)以及13C同位素丰度(δ13C)则逐渐降低。阴生枝条除了An不存在显著差异以外(P > 0.05),其他与阳生枝条也具有相同的变化趋势。此外,阳生和阴生枝条的对比结果表明,除了WUE和δ13C,两者的各功能性状均存在显著差异,并且阳生枝条对于城市化的环境效应的敏感性更高。植物水力结构性状和叶片气体交换功能性状之间存在显著相关性(P<0.05),尤其是KS与叶片气体交换能力(AnEl)。而3个区域温度(Ta)和水汽压亏缺(VPD)的变化对植物水力结构性状的影响较大。这些结果表明,城市化会导致植物的生存策略向高气体交换能力-低水力安全阈值转变。

    • 改变碳输入对沂蒙山区典型次生林土壤微生物碳源代谢功能的影响

      2021, 41(10):4110-4119. DOI: 10.5846/stxb201912032611

      摘要 (290) HTML (96) PDF 1.10 M (313) 评论 (0) 收藏

      摘要:凋落物和根系向土壤的碳输入是森林生态系统的关键过程,输入量及组分的变化直接影响森林土壤碳汇功能和生产力。在沂蒙山区栎类天然次生林中,开展添加/去除凋落物及去除根系的定位控制试验。于控制试验开展21个月后,采用Biolog Eco微平板培养法,研究凋落物和根系对土壤微生物碳源代谢功能的影响。结果表明,凋落物倍增处理增加了土壤微生物碳源代谢功能,增加了对糖类和胺类的代谢能力。去除凋落物处理、去除根系处理和无输入处理都降低了土壤微生物碳源代谢功能。去除凋落物处理降低土壤微生物碳源代谢功能的幅度大于去除根系处理,表明当前条件下凋落物对土壤微生物碳源代谢功能的影响大于根系,但如果抛除掉去除根系处理中残留根系的影响,凋落物和根系对土壤微生物碳源代谢功能的相对大小可能会发生变化。土壤有机碳含量、铵态氮含量显著影响微生物碳源代谢多样性(P<0.05),并与碳源代谢功能正相关。凋落物倍增处理通过增加土壤铵态氮和有机碳含量,增加微生物碳源代谢功能,去除凋落物处理和无输入处理通过降低土壤铵态氮和有机碳含量,降低微生物碳源代谢功能。结果深化了碳输入途径(地上凋落物与地下根系)和数量(凋落物倍增、凋落物去除与对照)对温带栎类天然次生林土壤碳代谢过程的认识。

    • 小蓬竹根际土壤微生物及内生真菌多样性分析

      2021, 41(10):4120-4130. DOI: 10.5846/stxb201912032619

      摘要 (286) HTML (105) PDF 3.07 M (210) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解喀斯特典型物种-小蓬竹根际土壤微生物及不同部位内生真菌多样性,采用沿等高线等距离取样法采集小蓬竹根际土壤及健康植株,通过可培养对根际土微生物及内生菌进行分离,利用分子技术对其进行鉴定,根据鉴定结果构建系统发育树,并计算小蓬竹根际土壤微生物和根茎叶内生真菌多样性。结果如下:(1)共从根际土壤、根、茎、叶分离得到139个真菌菌株,隶属于27属,其中根际土壤分离得到34个真菌菌株隶属于12属,根部分离得到的63个内生真菌菌株隶属于17个属,茎部分离得到的14个内生真菌菌株隶属于8个属,叶部分离得到28个内生真菌菌株隶属于9个属;(2)根际土壤共分离得到41株细菌菌株,隶属于7个属26个种,20株放线菌菌株,隶属于1属15种;从Shannon-Wiener多样性指数、均匀度指数、Simpson指数排序来看,真菌主要表现为根 > 根际土壤 > 茎 > 叶,细菌和放线菌多样性均较低。(3)按层次聚类分析可分别将真菌、细菌、放线菌聚为3支。小蓬竹根际土壤、根、茎和叶具有丰富的微生物多样性,不同部位菌群组成存在差异性(P<0.05),且存在以假单胞菌属、芽孢杆菌属等为优势属的抗盐耐旱菌群,这有助于揭示小蓬竹对喀斯特生境的适应性,以及为微生物-植物群落之间相互关系提供一定基础数据,为后期寻找小蓬竹相关耐性功能菌奠定基础。

    • 呼伦贝尔沙地樟子松人工林土壤细菌群落结构与功能预测

      2021, 41(10):4131-4139. DOI: 10.5846/stxb202005251335

      摘要 (280) HTML (111) PDF 3.93 M (241) 评论 (0) 收藏

      摘要:为揭示呼伦贝尔沙地樟子松人工林土壤细菌群落结构和功能特征,以3种林龄(25 a、34 a和43 a)沙地樟子松人工林为研究对象,沙质草地为对照,采用野外调查、Illumina Miseq高通量测序和PICRUSt功能预测相结合的研究方法,鉴定分析土壤细菌群落结构,阐明土壤理化因子对土壤细菌群落结构的影响,预测土壤细菌功能特征。研究结果显示:(1)呼伦贝尔沙地樟子松人工林共获得土壤细菌35门92纲109目210科267属,主要细菌优势门为变形菌门(Proteobacteria)(24.29%±3.39%)、放线菌门(Actinobacteria)(23.72%±4.10%)和酸杆菌门(Acidobacteria)(23.40%±2.55%)。人工林与沙质草地的变形菌门和酸杆菌门相对丰度存在显著差异(P<0.05),人工林间土壤细菌多样性指数不存在显著差异(P>0.05)。(2)研究区土壤细菌群落的主要影响因子是速效钾、全磷和全氮。(3)PICRUSt功能预测共获得5个一级功能层和31个二级功能层,主要涉及环境信息处理、代谢和遗传信息处理等功能。43 a人工林土壤细菌代谢功能活跃,有利于植物对养分的吸收和利用。在呼伦贝尔沙地种植樟子松人工林有助于改善土壤细菌群落结构,促进土壤细菌代谢功能,且表层土壤细菌群落对土壤环境变化更为敏感。

    • 喀斯特山区土地利用方式转变对土壤酶活性及其化学计量特征的影响

      2021, 41(10):4140-4149. DOI: 10.5846/stxb202007161864

      摘要 (341) HTML (111) PDF 2.70 M (365) 评论 (0) 收藏

      摘要:土地利用变化引起的土壤理化性质改变会显著影响土壤碳氮磷养分含量及其化学计量特征,然而由于不同研究区域环境异性较大,土壤胞外酶活性及其化学计量特征与各土壤因子间的协同变化规律仍不明确。以喀斯特山区7种典型土地利用方式(马尾松林地、柏树林地、灌木林地、梯田菜地、梯田撂荒地、坡面撂荒地和坡耕地)为研究对象,采用时空互代法研究土地利用方式转变过程中6种土壤胞外酶活性(β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-木糖苷酶、纤维素二糖水解酶、β-1,4-N-乙酰葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和酸性磷酸酶)及其化学计量特征的变化规律,并分析它们与土壤理化因子之间的关系。结果表明坡耕地转变土地利用方式后,土壤养分状况和酶活性得到明显改善,并且土壤微生物通过调节酶的表达和活性提高了磷素的有效性,促进了土壤养分的平衡。总体来看,坡耕地转马尾松和柏树林地后土壤质量改善的效果更加显著,但加剧了土壤磷素的限制。此外,土壤全氮含量、C∶N、N∶P和pH是土壤酶活性变化的主要驱动因素,土壤酶活性与养分含量具有趋同性且受土壤pH的调控。因此,喀斯特地区马尾松和柏树人工林的经营管理过程中应考虑磷素的投入以缓解人工林生态系统的磷限制。

    • 黄河三角洲滨海盐碱地11个造林树种细根解剖性状对土壤条件的响应

      2021, 41(10):4150-4159. DOI: 10.5846/stxb201911122384

      摘要 (302) HTML (94) PDF 2.00 M (191) 评论 (0) 收藏

      摘要:细根作为植物与土壤连接的重要部位,能够反映植物对生存环境的适应性。以黄河三角洲滨海盐碱地不同立地条件下11个造林树种为对象,基于细根分支等级划分1-4级根序并进行解剖特征测定,分析细根解剖性状对滨海盐碱地不同土壤条件的响应规律。结果表明:(1)不同根序的细根直径存在显著差异,细根直径随根序升高呈增大趋势,而同根序的细根直径在不同树种间表现出显著的种间差异(P < 0.05)。1-2级细根皮层厚度、3-4级细根导管密度在树种间的差异均达显著水平(P < 0.05)。(2)在较为严重盐渍化土壤条件下(立地1),细根皮层厚度较其他立地显著增大,但细根导管密度较小;在轻度盐碱立地条件下(立地3),细根导管密度较大;较为严重的盐碱立地具有更为发达的细根直径及维管柱直径。(3)树种1-2级细根解剖结构与土壤环境关系最为密切,其中1级根直径与土壤pH值显著正相关(P < 0.05),与土壤硝态氮含量呈显著负相关(P < 0.05)。对土壤理化性质与细根解剖性状的冗余分析表明,前两个轴的特征值达0.640和0.196,土壤速效养分含量与轴一(RDA1)呈正相关,低级根解剖性状则与轴二(RDA2)呈显著负相关。低级根解剖结构以及土壤的pH值能解释较多树种的差异性,其中低级根直径与皮层厚度对盐碱环境表现出较强的响应。

    • 荒漠草原向灌丛地转变过程中两种优势植物种子萌发及阈值特征

      2021, 41(10):4160-4169. DOI: 10.5846/stxb201910152147

      摘要 (264) HTML (109) PDF 1.55 M (204) 评论 (0) 收藏

      摘要:选取宁夏荒漠草原人为灌丛地转变过程中的两种优势种沙芦草(Agropyron mongolicum)和柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)为对象,利用不同浓度PEG条件下的种子萌发特性来探究其在干旱胁迫下植被更新萌发特征,结果表明:柠条锦鸡儿平均初始萌发时间早于沙芦草14 h,且柠条锦鸡儿吸水率低于沙芦草,分别为201.21%、293.43%;柠条锦鸡儿和沙芦草种子萌发率和萌发速率均随渗透势的升高呈先上升后下降趋势,且均在-0.02 MPa时萌发率最高,分别为28.67%、44.67%,在-1.2 MPa时最低,分别为6.67%、1.33%;两者萌发速率均在-0.02 MPa时达到最大,分别为12.84%、9.52%,且柠条锦鸡儿起始萌发天数少于沙芦草1-4 d;通过S型生长曲线和线性模型模拟种子萌发水势和萌发率关系,分析得出柠条锦鸡儿萌发水势阈值范围为-0.3--0.86 MPa、沙芦草为-0.3--0.65 MPa,灌木柠条锦鸡儿种子萌发水势阈值范围低于多年生禾草沙芦草。以上结果表明灌丛引入下的荒漠草原在未来干旱条件下,其灌丛柠条锦鸡儿种子在植被更新中较沙芦草更具萌发优势。

    • 黄土丘陵区SCS-CN模型径流曲线数的计算与校正

      2021, 41(10):4170-4181. DOI: 10.5846/stxb201912082665

      摘要 (256) HTML (97) PDF 2.74 M (266) 评论 (0) 收藏

      摘要:由美国农业部土壤保持局开发的SCS-CN模型在其他国家地区使用过程中的适用性仍存在争议,直接采用其给定的初损率λ来计算CN值易出现问题,尤其对于中国黄土高原这样具有复杂自然环境的干旱半干旱生态系统来说,有必要针对CN模型参数做进一步校正。基于地处黄土丘陵区的定西共计47个径流小区连续五年生长期的观测数据,采用平均值法计算典型植被和整地类型下的CN值,并结合前人在不同坡度下对初损率λ的率定结果进行校正,同时运用经验公式法计算土壤饱和导水率、确定土壤水文组。结果表明:①陇中地区土壤质地以壤土、粉砂壤土为主,饱和导水率介于18-180mm/h之间,最小渗透率介于3.81-7.26mm/h之间;②土壤前期含水量、植被种类、植被盖度、土地利用、坡度以及整地工程措施等均对CN值存在影响,依照坡度校正后的CN值与之前计算的存在较大差异;③典型植被覆盖类型下的CN1值为:灌木林地(沙棘) < 撂荒地(冰草) < 人工草地(苜蓿) < 坡耕地(小麦) < 乔木林地(油松),相同坡度的同类型植被措施下,CN值随植被覆盖度增加而减小;④水平沟、水平阶和反坡台等整地措施在不同土壤湿度条件下均降低了CN值,有效提高了土壤饱和导水率。

    • 太岳山油松林火烧迹地恢复初期植物群落结构特征

      2021, 41(10):4182-4193. DOI: 10.5846/stxb202001230170

      摘要 (308) HTML (134) PDF 7.22 M (259) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究山西太岳山油松(Pinus tabuliformis)林过火后恢复初期林下草本植物群落结构,以2019年3月太岳山油松林火烧迹地为研究对象,采用群落相似性指数、多样性指数、稳定性系数、TWINSPAN数量分类和DCA排序等方法对群落组成、多样性、类型及稳定性等进行了研究。结果表明:(1)火烧迹地恢复初期以低矮灌木和多年生草本植物为主,其中又以地面芽植物占比最大。优势植物主要为大披针薹草(Carex lanceolata)和多花胡枝子(Lespedeza floribunda);(2)火烧迹地恢复初期各样地植物群落相似性系数和多样性指数相对较小,均匀度指数较大,但各样地恢复效果不尽相同,样地6和样地7的植物群落各项指标相对大于其他样地;(3)TWINSPAN数量分类将火烧迹地植物群落划分成:I.大披针薹草+南牡蒿(Artemisia eriopoda)+地榆(Sanguisorba officinalis)群丛、II.多花胡枝子+大披针薹草+二色棘豆(Oxytropis bicolor)群丛、III.多花胡枝子+大披针薹草+米口袋(Gueldenstaedtia verna)群丛、IV.多花胡枝子+大披针薹草+荠苨(Adenophora trachelioides)群丛、V.大披针薹草+白莲蒿(Artemisia stechmanniana)+狗娃花(Aster hispidus)群丛、VI.白莲蒿群丛、VII.大披针薹草+狗娃花+野艾蒿(Artemisia lavandulifolia)群丛;(4)DCA排序结果表明,火烧迹地恢复初期植物群落结构单一,沿样地和坡位变化较小,仅区分出样地7和其他样地两大类植物群落。(5)火烧迹地恢复初期植物群落处于不稳定的状态,但各样地间群落稳定性存在一定差别,其中样地1最大,样地5最小。总之,研究区植物群落处于演替初期,各样地间植物群落稳定性较差,多样性和整体相似性较小,但优势种群相似性较高,植物群落结构仍处于动态变化之中。研究揭示了太岳山火烧迹地恢复初期植物群落结构特征,积累了该区域火烧迹地植物群落生态学数据,同时可为该区域生态恢复提供科学依据。

    • 大兴安岭次生林区优势种落叶松分布格局及竞争作用

      2021, 41(10):4194-4202. DOI: 10.5846/stxb202004200946

      摘要 (307) HTML (93) PDF 1.41 M (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:竞争是形成特定群落结构、构成分布格局的基本驱动力之一,树种的空间分布和大小并不是相互独立的,而是广泛受到竞争过程影响。在大兴安岭设置一块具有代表性的天然次生林恢复样地,采用点格局分析中的最近邻体距离Gr)函数、双关联函数gr)和基于个体胸径标记的点格局分析方法同时结合4种点格局零模型(完全随机模型、均值托马斯模型、随机标签模型、先决条件零模型)研究分析大兴安岭次生林区优势种落叶松不同生活史阶段的分布格局、关联性及竞争作用。研究结果显示:落叶松不同发育阶段分布格局不同、同一发育阶段不同研究尺度分布格局也不同;落叶松种群内存在潜在的竞争、且竞争作用与龄级和研究尺度有关;落叶松幼龄个体在小尺度(r<5m)下的聚集分布是由扩散限制作用和竞争作用所导致;落叶松种群内成龄与幼龄个体间有较强的正关联性、成龄个体对幼龄个体在小尺度下有明显的庇护作用;标记点格局分析方法在检测植物群落中的竞争作用时敏感性较高。

    • 喀斯特地区不同石漠化程度草地根系分解与周转特征

      2021, 41(10):4203-4212. DOI: 10.5846/stxb202005251329

      摘要 (312) HTML (98) PDF 1.07 M (304) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探明喀斯特地区不同草地根系动态及其对石漠化的响应,本文以3种不同石漠化程度(潜在、中度和强度)的草地为研究对象,采用连续根钻法和分解袋法,于2017年3月-2018年1月,分析了不同石漠化草地的根系垂直分布、季节动态、分解、周转及其与土壤因子的关系。结果表明,3种石漠化草地的根系生物量随着土层的深度增加呈逐渐降低的趋势,潜在和中度石漠化草地的根系生物量均呈现明显的单峰型季节变化,强度石漠化草地的根系生物量变化不显著。3种石漠化草地的根系分解速率受土壤有机碳、全钾、全氮、含水量、电导率、温度等的影响显著,随分解时间均表现为"快-慢-快"的变化趋势,根系的年分解率分别为64%、56%和58%。3种草地根系完全分解(分解率为95%)时,分别需要1174天、1351天和1878天。随石漠化程度的加剧,3种草地的根系周转速率呈逐渐降低的趋势,分别为1.70次/a、1.36次/a和0.87次/a。

    • >专论与综述
    • 中国典型生态脆弱区生态化学计量学研究进展

      2021, 41(10):4213-4225. DOI: 10.5846/stxb202006131540

      摘要 (449) HTML (121) PDF 2.64 M (376) 评论 (0) 收藏

      摘要:在人类活动和自然环境变化的相互作用下,生态脆弱区生态系统随之变迁,荒漠化、盐碱化、水土流失、植被生产力下降等是生态脆弱区面临的重要问题。生态化学计量学作为当前多学科交叉研究的热点领域,强调从生态系统能量与元素平衡角度,揭示元素生物地球化学循环和生态系统对环境变化的调控机制。为了促进对生态脆弱区碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量的深入理解,本文重点总结了近年来有关我国典型生态脆弱区植物、凋落物、土壤和土壤微生物量C、N、P生态化学计量及其对环境变化响应的研究成果,并展望未来研究方向,以期促进生态化学计量学的发展和生态脆弱区生态保护与恢复研究。研究表明,植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统C、N、P化学计量具有较强相关性,并受土壤因子、气候因子、生物因子和人类活动的显著影响。在生态脆弱区,我国北方荒漠及荒漠化地区由于较高的N∶P比值易受P限制,而青藏高原脆弱区、西南岩溶石漠化地区和黄土高原脆弱区等生态脆弱区更易受N限制;随着植被恢复,养分限制逐渐由N限制向P限制转变。生态脆弱区相对较低的养分含量和C∶N∶P比值或许可在一定程度上解释植被生产力较低的原因,而具有较高N、P化学计量内稳性的植物在贫瘠环境中具有较强竞争力和更高稳定性。今后可加强多尺度、不同生态系统植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统生态化学计量和长期、多因子交互控制实验的研究。

    • 森林管理的生态效应研究进展

      2021, 41(10):4226-4239. DOI: 10.5846/stxb202006221617

      摘要 (521) HTML (95) PDF 2.76 M (459) 评论 (0) 收藏

      摘要:森林管理是实现森林生产效益最大化的主要措施,是增加碳吸收以减缓气候变暖的关键手段,是调节区域水文循环的有效途径,是保护地以外实现生物多样性保护目标的重要补充。然而,追求单一生产功能的传统森林管理弱化了其他生态功能,并对森林景观结构和生物多样性产生负面影响。全球80%以上森林由于人类活动呈现不同程度退化进而影响人类福祉,森林管理需要优化以追求多维生态功能的协同共赢。当前,对于森林管理的生态效应仍有较多争论或未形成明确认识,可持续森林管理能否取得额外的气候效益仍有待确认,森林管理如何影响不同区域的水文生态功能仍未形成明确认识,不同类型森林管理或多或少、或正面或负面影响栖息地及不同种类生物多样性的强度和方向不明确。因此,森林管理的生态效应是一个值得深入探索的问题,未来需要深入量化不同管理措施对气候变化缓解、水文循环调节、生物多样性保护乃至提供其他生态功能的作用,将维持或提升生态功能及生物多样性作为可持续森林管理的一个重要目标,通过优化森林管理策略开展森林提质增效以获得最大收益。

    • >学术信息与动态
    • 国内外生态修复效果评价研究进展

      2021, 41(10):4240-4249. DOI: 10.5846/stxb202006291672

      摘要 (602) HTML (148) PDF 961.67 K (475) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着工业化和城镇化进程加快,生态系统退化、脆弱性提高等问题加剧,生态系统已无法通过自我调节恢复其结构和功能,生态修复成为修复脆弱生态系统的重要途径。生态修复效果是评价生态修复质量的关键环节,为生态修复决策制定和后续管理提供科学指导。基于CiteSpace计量分析软件梳理国内外生态修复效果研究文献共4958篇,初步判断生态修复效果评价的主要学科领域和研究热点。归纳总结国内外生态修复效果评价的主要内容,国内研究重点关注环境质量、生物资源、生态系统服务、效益及景观功能等方面,国外研究更重视生物资源、生态系统服务、感知价值和美学价值。据此,我国后续研究要加强同类型生态修复的系统研究、文化服务与其他服务的权衡与协同、生态与社会文化的综合效益评价、居民感知评价、多学科体系交叉研究等方面,更好地提升生态修复效果与生态空间品质。

    • >封底
    • 封底

      2021, 41(10):4250-4250.

      摘要 (164) HTML (0) PDF 1.23 M (256) 评论 (0) 收藏

      摘要:

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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