• 2022年第42卷第13期文章目次
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      2022, 42(13):0-0.

      摘要 (84) HTML (0) PDF 13.59 M (202) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >专论与综述
    • 城市内涝与基于自然的解决方案研究综述

      2022, 42(13):5137-5151. DOI: 10.5846/stxb202106021454

      摘要 (196) HTML (104) PDF 1.57 M (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:受全球变暖和快速城市化的影响,城市可持续发展面临重大挑战。近10年,基于自然的解决方案(Nature-based Solutions,NbS)受到广泛关注与认可,为解决城市所面临的生态环境问题、提升城市韧性和可持续性提供了新的思路和途径。本文首先回顾了NbS的提出背景与发展历程,剖析了其核心内涵与框架准则,进而以城市中日益突出的内涝问题为例,介绍了NbS在应对和解决城市典型生态环境问题中的应用;通过汇总现有实施案例、整合多方观点,对比分析了NbS与国内外城市内涝管理的常用方法在概念框架、理论内涵和应用实践等方面的区别与联系;综合论述了基于NbS开展城市内涝管理所采用的技术手段、计量方法、评价模型的发展现状;最后,对NbS在我国的应用进行了展望,认为其在适应气候变化、提高城市韧性等方面具有巨大的潜力,但大范围的推广也面临理论认知尚不深入、实践过程存在障碍、专业人才与本土研究不足等多项挑战。

    • 大数据时代土壤微生物地理学研究综述

      2022, 42(13):5152-5164. DOI: 10.5846/stxb202107061805

      摘要 (130) HTML (97) PDF 8.80 M (189) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤蕴含极为丰富的微生物多样性,它们在物质分解、元素生物地球化学循环、植物生产力和生物健康中扮演着关键角色。理解土壤微生物的生物地理分布格局、形成机制与群落构建规则,有助于预测在全球变化背景下土壤微生物组的功能演变及其对陆地生态系统的调控影响。自21世纪以来,土壤微生物生物地理学在各种大型国际微生物计划的推动下逐步形成了分子生物学技术耦合大数据分析的模式,实现了多种尺度上的关联研究。阐述了土壤微生物在分布格局和群落构建规则方面的研究进展,重点介绍了分子生物学技术和大数据分析在土壤微生物生物地理研究中的应用,对土壤微生物生物地理学未来在微生物分类分辨率、模型验证与构建和功能基因地理学的发展方向进行了展望。

    • 土地利用变化模拟研究进展

      2022, 42(13):5165-5176. DOI: 10.5846/stxb202106201639

      摘要 (208) HTML (68) PDF 1.34 M (209) 评论 (0) 收藏

      摘要:土地利用变化研究经历了近30年的快速发展,学者基于不同建模目标构建出多种土地利用变化模型,实现了从数量模拟到时空格局模拟,从单一模型向多种模型耦合的跨越。当前研究主要在元胞自动机(Cellular Automata,CA)模型和CLUE-S (Conversion of Land Use and its Effects at Small region extent)模型的基础上进行改进,马尔科夫模型、系统动力学(System Dynamics,SD)模型、Logistic回归和随机森林等均可计算CA模型和CLUE-S模型中所需的土地利用需求,多标准评价、地理加权回归、多主体模型以及人工神经网络等方法也多被用于CA模型的扩展,而CLUE-S的改进则存在模型本身系列的升级。这些模型广泛应用于各种区域和尺度土地利用变化预测实例研究并研发软件系统和数据集。驱动力分析主要从自然因素与人文因素两方面进行,人文因素是引发土地利用变化的主要因素。在目前的研究中,由于技术手段的限制,仍然存在时空尺度、数据误差、数据整合的不确定性等问题。未来土地利用变化模拟研究应进一步发挥大数据技术优势,推动土地利用变化模拟研究朝向精细化、多元化方向发展。结合生态环境领域实际问题,深挖土地利用变化与其生态环境效应之间的互馈机制,将研究视角从探究人类活动对土地利用变化的影响逐渐转向二者相互作用,最终促进人地关系协调发展。

    • 改善颗粒物污染的道路绿地植被屏障研究进展

      2022, 42(13):5177-5186. DOI: 10.5846/stxb202108042131

      摘要 (113) HTML (33) PDF 2.04 M (125) 评论 (0) 收藏

      摘要:减少道路环境的颗粒物污染对通勤者的健康至关重要。道路绿地在交通排放和邻近区域之间形成屏障,但这种植被屏障是否可以有效消减局部颗粒物污染仍然需要深入研究和探讨。结合现有研究成果,阐述了植被对颗粒物污染的影响途径;分析了街道峡谷和开放道路两种典型城市道路环境中,植被组成及群落结构设计的关键特征对颗粒物分布和扩散的影响;总结了有利于消减颗粒物浓度的植被单株性状和叶片微形态;探讨了影响颗粒物浓度的其他因子的耦合作用;针对不同道路环境提出了有效的植被屏障设计建议,并指出了植被群落设计和叶片微形态方面的研究趋势,以期优化道路植被规划,改善路域空气质量。

    • >研究论文
    • 黑河流域生态系统服务价值预测及权衡分析--以张掖市为例

      2022, 42(13):5187-5199. DOI: 10.5846/stxb202109012471

      摘要 (143) HTML (47) PDF 10.22 M (170) 评论 (0) 收藏

      摘要:土地利用变化将改变区域生态系统服务的稳定供给能力,进而对区域生态稳定和可持续发展构成威胁。中国西部地区快速城镇化背景下,扩张的经济发展需求对土地利用变化产生了重大影响。以丝绸之路经济带规划的重要节点城市张掖市为例,基于土地利用变化均衡分析(CGELUC)模型及土地利用动态模拟(DLS)模型,模拟了多情景下张掖市2010-2030年的土地利用变化时空分异特征,并通过生态系统服务价值(ESV)估算、空间自相关分析等方法分析并预测了ESV及其时空演变特征,集中分析了多情景下2030年张掖市ESV各项服务间的权衡与协同关系。结果表明:(1)2010-2030年张掖市土地利用格局变化显著,建设开发情景下城镇建设用地扩张最为剧烈,建设用地增长7.41%,耕地面积减少11.05%;生态保护情景下城镇扩张最为和缓,同时未利用地减少明显,面积降低1088km2,主要向林地、草地、水域等生态用地发生转化。(2)2010-2030年张掖市ESV在基准情景和生态保护情景下分别增长6.43、13.16亿元,建设开发情景则整体仅增加1.53亿元。(3)供给、调节、支持与文化4种单项ESV,基准和生态保护情景下均呈现显著上升趋势;建设开发情景下有3项呈现缓慢的增长趋势,且该情景下供给服务则始终呈现下降趋势。(4)各单项生态系统服务协同关系明显,东南-西北轴线南北两侧区域表现为协同关系,仅有少数区域表现为权衡关系,且供给-文化服务的权衡关系较为明显。本研究可为西部城镇化快速发展地区统筹经济发展与生态保护提供科学方案。

    • 基于四象限模型的生态系统服务与人类活动强度关联性分析--以皖南国际旅游文化示范区为例

      2022, 42(13):5200-5210. DOI: 10.5846/stxb202103030579

      摘要 (79) HTML (34) PDF 12.88 M (139) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用空间热点分析定量分析了生态系统服务在不同尺度上的空间分异特征,基于四象限模型对生态质量进行评价,并采用地理探测器探讨影响其空间分异的主要驱动因素。结果表明:(1)生态系统服务价值(Ecosystem Service Value,ESV)存在显著的空间异质性,分布格局呈现空间自相关性,冷热点分布具有明显尺度效应。(2)示范区人类活动强度与ESV耦合程度基本协调一致,生态质量总体状况较好。人类活动强度与ESV耦合程度因研究尺度不同而存在一定差异。(3)各探测因子的解释力在县域和乡镇尺度上存在显著差异,社会经济驱动因素在县域尺度上解释力大于乡镇尺度。各驱动因子之间存在明显的协同增强效应,双因子交互作用增强了对ESV空间分异的解释力。

    • 模拟计算平行样对流域生物信息流估算的影响

      2022, 42(13):5211-5225. DOI: 10.5846/stxb202104271109

      摘要 (31) HTML (29) PDF 2.54 M (63) 评论 (0) 收藏

      摘要:流域生物信息流是流域生态学研究中的重要内容,是流域生态系统中的物质输移和能量输移过程的信息标记,是用eDNA技术调查评估河流水体中物种组成空间特征的基础。估算流域生物信息流是流域生态系统过程研究和eDNA技术调查评估河流水体中物种组成空间特征的关键。在有限的调查采样中,平行样的数量如何影响流域生物信息流的估算,尚待解答。基于随机抽样调查的基本原理,提出假设--采样数量不影响流域生物信息流估算结果的准确度,但会影响其精密度,然后通过问题简化转化和模拟计算,对该假设进行了检验。模拟计算结果显示,随着样点生物信息检出度(平行样数量)的增大,流域生物信息流估算结果会从偏小逐渐靠近流域生物信息流实际值,同时其99.9%置信区间也逐渐集中于流域生物信息流实际值。即样点生物信息检出度(平行样数量)对流域生物信息流估算的准确度和精密度均有影响。在实际调查研究过程中,建议先在所研究区域对平行样数量和样点生物信息检出度的关系进行预评估,然后基于流域生物信息流估算可信度目标在正式实施方案中经济有效地设置平行样,基于多平行样调查结果估算流域生物信息流,再根据各样点生物信息检出状况对流域生物信息流估算结果进行后验评估。

    • 城镇化对新疆土地利用碳排放的影响及其耦合关系

      2022, 42(13):5226-5242. DOI: 10.5846/stxb202106061492

      摘要 (149) HTML (42) PDF 13.08 M (134) 评论 (0) 收藏

      摘要:推进绿色城镇化和发展低碳经济是实现区域可持续发展的关键。运用综合指标法和碳排放模型分别对2000-2018年新疆14个地(州、市)的城镇化水平和土地利用碳排放进行测度,并基于偏最小二乘法和耦合协调度模型对二者的影响机理和耦合关系进行探讨。结果表明:(1)新疆各地(州、市)的新型城镇化水平差异显著,2018年乌鲁木齐市最高(83.43%),克州最低(18.15%),且城镇化的主导类型以人口城镇化→土地城镇化→经济城镇化→社会城镇化的发展顺序转变;(2)新疆土地利用碳效应由负转正,净碳排放量年均增速达7.86×106 t/a,变异系数以2004年为折点,呈倒"V"型变化趋势,2004年后各地(州、市)碳消耗的相对差异逐渐缩小。(3)经济、社会、土地是城镇化影响区域土地利用碳排放的3个重要维度,人均国内生产总值、第二产业增加值、社会消费品零售总额、全社会固定资产投资总额、建成区面积是其中的极重要因素。(4)各地(州、市)城镇化与土地利用碳排放的耦合度、耦合协调度均呈上升趋势,二者具有良好的共振性,且趋于同步发展,表明新疆城镇化发展过程中能源消耗的负向作用日益凸出。最后为提高新疆碳排放效率,促进城镇化绿色发展提出了建议和对策。

    • 黔中喀斯特山地城市景观稳定性评价与特征分析

      2022, 42(13):5243-5254. DOI: 10.5846/stxb202105201324

      摘要 (93) HTML (27) PDF 12.85 M (3143) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市景观稳定性是对城市生态环境进行分析和评价的基础,对城市景观生态安全格局和景观可持续性具有十分重要的意义。以典型喀斯特山地城市贵阳市为研究对象,以2008年、2013年和2017年景观类型为主要数据。运用蔓延度指数、斑块密度和总边缘对比度构建景观稳定性评价模型,在分析2008-2017年景观格局变化状况的基础上评价景观稳定性时空特征。并运用探索性空间数据分析方法揭示贵阳市景观稳定性时空演变规律和冷热点特征。结果表明:(1)2008-2017年贵阳市景观格局发生剧烈变化,耕地面积大幅减少,林地和建设用地面积持续增加,景观破碎化程度加剧,但破碎化趋势有所减缓。(2)10年间,贵阳市景观稳定性水平整体较低,以不稳定和较不稳定为主,表现出"先降低、后提高,总体略有降低"的趋势。(3)贵阳市景观稳定性的空间分布与演变具有明显空间聚集效应,全局Moran's I指数介于0.2008-0.4005之间,但聚集趋势呈"总体减弱,小幅提高"的特征;此外,景观稳定性热点区主要集中在城镇建设用地或林地斑块相对集中连片、完整的区域。研究结果可为喀斯特山地城市景观空间格局优化、生态安全网络格局构建和生态文明城市建设提供重要的科学依据。

    • 基于生态资产的内蒙古生态保护效益评估

      2022, 42(13):5255-5263. DOI: 10.5846/stxb202101180195

      摘要 (104) HTML (28) PDF 12.81 M (127) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态资产是能够为人类提供生态产品和服务的自然资源资产,生态资产的变化特征可以反应生态保护政策与工程的实施效果。内蒙古地理位置重要,生态系统脆弱,发挥着生态安全屏障作用,是国家生态保护政策与工程实施的重点区域,通过生态资产变化评估内蒙古生态保护效益,对掌握生态状况与保护生态资产具有一定的意义。通过核算森林、灌丛、草地生态资产面积和质量,并建立生态资产综合指数,评估了内蒙古生态资产特征及变化情况。内蒙古生态资产主要以草地生态资产为主,占自然生态资产总面积的73.72%。草地生态资产质量较差,以中级、差级和劣级为主,占草地生态资产的81.03%;森林生态资产质量较好,灌丛生态资产质量也较差。2000-2015年,生态资产综合指数提高了24.91,生态资产面积变化不明显,生态资产质量明显提升,质量提升面积为16.59×104km2。内蒙古整体生态质量水平在缓慢提升,实施的生态保护工程与政策发挥了积极作用。

    • 全国重要生态功能区生物多样性保护成效区域对比评估

      2022, 42(13):5264-5274. DOI: 10.5846/stxb202105081205

      摘要 (96) HTML (35) PDF 6.90 M (104) 评论 (0) 收藏

      摘要:国家重要生态功能区是国家主体功能区战略实施和生态保护红线划定的基础,关系到全国乃至全球范围的生态安全。开展大尺度生物多样性保护成效区域对比评估对促进物种栖息地科学管理、提升国家生物多样性保护水平具有较为重要的意义。本研究以2015年《全国生态功能区划》修编版划定的24个生物多样性保护生态功能区为研究对象,选取生态功能区内或邻近生态功能区的国家级自然保护区核心区作为参照区,利用InVEST模型计算多年参照区生境质量指数,并从中筛选出最大值,构建全国尺度的生境质量指数参照基准,在此基础上,采用空间叠加分析方法建立保护成效指数,定量分析了24个重要生态功能区生物多样性保护成效空间对比差异。研究结果表明:(1)基于参照基准的生物多样性保护成效区域对比评估方法可以较好地应用于全国尺度,全国重要生态功能区生境质量指数参照基准呈现明显的"西北低,东南高"的分布格局,而重要生态功能区生物多样性保护成效则表现出"西北高,东南低"的空间差异;(2)位于华东和华南地区的重要生态功能区生态环境本底状况较好,东北和华中地区的重要生态功能区居中,而西北和西南地区的重要生态功能区生态环境本底状况较差;(3)2015年西北和西南地区的重要生态功能区生境质量指数基本与参照基准持平,表现为生物多样性保护成效较好,华中和华南地区的重要生态功能区生境质量指数小幅度低于参照基准,体现保护效果居中,保护效果较差的重要生态功能区则位于东北与华东地区,其生境质量指数大幅度低于参照基准。通过对全国尺度重要生态功能区生物多样性保护成效区域对比评估,为进一步完善国家生物多样性保护成效的绩效考评机制和转移支付提供科学依据。

    • 同域分布中华鬣羚与中华斑羚时空生态位特征

      2022, 42(13):5275-5284. DOI: 10.5846/stxb202108022099

      摘要 (79) HTML (44) PDF 3.37 M (145) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解同域分布有蹄类在环境复杂的山地森林生境中以何种方式维持种间关系以实现稳定共存,基于物种分布模型与日活动模式分析了四川省岷山、邛崃、大相岭、小相岭和凉山五大山系同域分布中华鬣羚(Capricornis milneedwardsii)与中华斑羚(Naemorhedus griseus)的时空生态位特征。结果显示:(1)在四川省五大山系,中华鬣羚的适宜栖息地面积为28006.07 km2,占研究区总面积的26.18%,其中高适宜栖息地面积为10015.90 km2,中华斑羚的适宜栖息地面积为21073.32 km2,占研究区总面积的19.71%,其中高适宜栖息地面积为8396.22 km2;(2)中华鬣羚与中华斑羚在生境因子选择上相似性高、栖息地重叠面积大,其空间生态位重叠度指数D=0.776,I=0.949,其适宜栖息地的主要重叠区域位于岷山和邛崃山系;(3)中华鬣羚与中华斑羚的日活动节律重叠指数为0.812;(4)中华鬣羚与中华斑羚属于同域分布的资源利用型竞争物种,中华鬣羚的存在会显著影响中华斑羚的日活动节律(P=0.016);二者同域分布时都会增加其昼间活动强度,并增加活动高峰期的强度及持续时间。本研究初步分析了中华鬣羚与中华斑羚的时空生态位特征,揭示了二者在空间、时间生态位上种群共存及种间竞争的耦合关系。研究有利于深入理解同域分布动物时空生态位特征、近缘物种的共存机制及种间竞争关系,为有蹄类等珍稀野生动物种群及栖息地的保护提供科学参考。

    • 农田节肢动物类群不同分类级别和个体数对物种数的替代效果

      2022, 42(13):5285-5294. DOI: 10.5846/stxb202104050871

      摘要 (43) HTML (35) PDF 1.40 M (144) 评论 (0) 收藏

      摘要:农田生物多样性评价中常采用指示类群基于物种鉴定水平的数据计算多样性指数,如果能用高级别的分类鉴定结果(如科)或直接用该指示类群个体数来代替该类群物种水平上的多样性指数,可以极大地节省鉴定的成本和降低鉴定难度。同时采用多个指示类群田间取样数据和多种分析方法验证这个问题有助于获得更为普适的结论。为研究农田节肢动物不同分类级别和个体数对于物种丰富度的替代效果,于2019年5-8月在浙江省宁波市的两片不同管理措施和多生境的农田景观区进行了节肢动物群取样调查,并对蜘蛛和蜂类两个类群进行了科级和物种级别的鉴定。通过分析目级和科级分类水平的数目、指示类群的个体数与物种丰富度之间的相关性;并基于这4个指数进行不同管理措施和生境间的双因素方差分析;同时基于目级、科级和物种级别数据,采用非度量多维尺度分析(NMDS)对比他们在不同管理措施和生境间的种类组成差异。结果显示:(1)将蜘蛛、蜂类分类至科级可分别拟合其物种水平数据63%和89%的变异性,并且比目级的数据相关性更大。(2)两个指示类群的个体数与物种数之间都有极为显著的相关性,且r≥0.7。(3)比起目级数,科级数和个体数在不同管理措施和生境间的差异结果和物种数更类似。(4)基于分科数据的NMDS在不同管理措施和生境间差异的结果也和物种级别数据的结果更类似。因此,在农田生物多样性的评估中,可以在一定程度上采用较高层次分类的数据,其中科级水平的数据作为首选,从而降低分类鉴定难度并提高工作效率。在需要快速进行蜘蛛和蜂类等基于大量标本数目的生物多样性评估时,可直接统计指示类群个体数量来替代物种数结果。

    • 应用脂肪酸组成研究热带东太平洋同域中上层鲨鱼营养生态位分化

      2022, 42(13):5295-5302. DOI: 10.5846/stxb202102190461

      摘要 (34) HTML (21) PDF 3.11 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:物种对食物资源利用方式的差异,即营养生态位分化是物种共存的先决条件之一,对种间营养生态位的比较研究有助于了解同域分布物种的共存机制。脂肪酸组成可反映生物较长时间尺度的摄食信息,对探讨物种间营养生态位分化具有重要指示作用。热带东太平洋主要栖息有8种大型中上层鲨鱼,大青鲨(Prionace glauca)、大眼长尾鲨(Alopias superciliosus)、镰状真鲨(Carcharhinus falciformis)、长鳍真鲨(Carcharhinus longimanus)、浅海长尾鲨(Alopias pelagicus)、尖吻鲭鲨(Isurus oxyrinchus)、路氏双髻鲨(Sphyrna lewini)和锤头双髻鲨(Sphyrna zygaena),通过比较其肌肉脂肪酸组成,分析种间食性差异,营养关系及营养生态位分化。结果表明,尖吻鲭鲨营养级相对较高,大青鲨相对较低。3种鼠鲨与5种真鲨存在食性差异或栖息地隔离。浅海长尾鲨与大眼长尾鲨营养生态位重叠程度较高,存在激烈的资源竞争。大青鲨与镰状真鲨生态位宽度较大,表征其对环境的可塑性较强;尖吻鲭鲨和路氏双髻鲨生态位宽度较小,表现为其食性的特化。本研究解释了脂肪酸组成分析在鲨鱼摄食研究中的潜在应用,对分析大洋性鲨鱼的营养生态位分化,资源分配方式及同域共存机制有一定的应用价值。

    • 基于环境DNA宏条形码技术的辽东湾典型围海养殖池塘内水母多样性研究

      2022, 42(13):5303-5313. DOI: 10.5846/stxb202102170448

      摘要 (54) HTML (26) PDF 3.19 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究使用环境DNA宏条形码技术(eDNA metabarcoding)检测辽东湾东北部河口区围海养殖池塘水母种类多样性,探索适用于水母种类物种鉴定和监测的新方法。利用环境DNA宏条形码技术,分别基于18S rDNA和COI宏条形码检测了辽东湾东北部河口区围海养殖池塘水母种类多样性,通过水样采集、过滤、eDNA提取、遗传标记扩增、测序与生物信息分析的环境DNA宏条形码标准化分析流程,从围海养殖池塘7个采样点中获得可检测的采样点数据。结果显示,基于18S rDNA宏条形码检测出8种水母种类,其中钵水母纲大型水母2种、水螅水母总纲小型水母6种;基于COI宏条形码技术共检测出19种水母种类,其中钵水母纲大型水母5种、水螅水母总纲小型水母14种;两种DNA条形码标记都显示养殖种类海蜇(Rhopilema esculentum)为优势种。研究结果表明,环境DNA宏条形码技术作为一种新兴的生物多样性监测手段可用于快速检测水母种类多样性,在水母类物种鉴定、监测及早期预警中有较大的应用潜能。

    • 不同季节艾比湖湿地盐角草根际nirS-型与nirK-型反硝化细菌群落组成分析

      2022, 42(13):5314-5327. DOI: 10.5846/stxb202011112920

      摘要 (55) HTML (23) PDF 3.29 M (89) 评论 (0) 收藏

      摘要:旨在了解艾比湖湿地盐生植物盐角草根际与非根际中不同类型反硝化细菌的分布及其随季节变化情况,为温带干旱地区荒漠盐化生态系统的代表-艾比湖湿地在生态植被恢复过程中,由微生物推动的土壤氮素循环过程提供数据支撑。采集了艾比湖湿地夏、秋、春三个季节的盐角草根际和非根际土壤样本,通过高通量测序技术,比较分析了nirS-型和nirK-型两种类型的反硝化细菌的多样性和群落结构特点;利用RDA (redundancy analysis)探究了土壤理化因素对反硝化细菌多样性及群落结构的影响。艾比湖湿地盐角草根际与非根际中,nirS-型和nirK-型反硝化细菌多样性最高的为秋季根际土壤样本;各土壤样本中的反硝化细菌多样性均呈现根际>非根际。盐角草各土壤样本中的nirS-型反硝化细菌在门分类水平上隶属于变形菌门(Proteobacteria),厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria),而nirK-型反硝化细菌在门水平上分类仅包括了ProteobacteriaFirmicutesProteobacteria在各土壤样本中的占比均较高;其中Gamma-Proteobacteria的盐单胞菌属(Halomonas)和假单胞菌属(Pseudomonas)是各土壤样本所共有的nirS-型反硝化菌的优势菌属,但它们在每个土壤样本中的相对丰度各有差异。Alpha-Proteobacteria的根瘤菌属(Rhizobium)是盐角草各土壤样本中较为广泛存在的nirK-型反硝化细菌。艾比湖湿地盐角草各土壤样本中的反硝化细菌群落结构存在着一定的差异。RDA结果显示含水量、有机质、全氮和铵态氮等对各土壤样本中的nirS-型反硝化细菌的多样性影响较大,含水量、有机质、全氮、碱解氮等是nirK-型反硝化细菌多样性的主要影响因素。土壤电导率、全磷、全钾、全氮和碱解氮协同影响nirS-型反硝化细菌的群落结构,有机质、速效钾、速效磷、pH和硝态氮是nirK-型反硝化细菌群落结构组成的主要影响因素。艾比湖湿地反硝化细菌呈现季节性变化,nirS-型和nirK-型反硝化细菌以不同的主要菌属,共同推进湿地反硝化作用。而对于湿地生态系统的保护,则需要进行长期而广泛的土壤状态评估和土壤反硝化微生物菌群的动态监测。

    • 氮添加对巴音布鲁克高寒湿地土壤微生物量和酶活性的影响

      2022, 42(13):5328-5339. DOI: 10.5846/stxb202105081206

      摘要 (63) HTML (26) PDF 2.54 M (134) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着全球氮沉降速率的快速增加,已对陆地生态系统微生物群落活性和代谢产生了深刻的影响。因此迫切需要了解全球气候变化敏感区土壤中微生物量和酶活性对氮添加的响应。为此,以中亚干旱区巴音布鲁克高寒湿地为研究对象,在保护良好的高寒湿地选择沼泽(S)、沼泽草甸(SM)和草甸(M)3种湿地类型布设野外原位氮添加试验(施氮浓度分别为0、8、16 kg N hm-2 a-1),探究短期氮添加对土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳/氮(MBC/MBN)、微生物商(QMB)、土壤蛋白酶、脲酶、碱性磷酸酶、H2O2酶和蔗糖酶活性的影响。结果表明:(1)高寒湿地不同湿地类型土壤微生物量和酶活性存在显著差异,其中SM土壤MBC、MBN、MBC\\N、QMB较S和M区高,对酶活性而言,SM和M区土壤蛋白酶和碱性磷酸酶活性较高,M区H2O2酶和脲酶活性较高。(2)氮添加显著增加了3种湿地类型中土壤MBC和MBN,其中MBC增加了7.00%-119.00%,MBN增加了8.03%-38.26%。氮添加仅显著增加了S和SM区土壤MBC/N和QMB (增加了24.68%-113.10%),但抑制了M区土壤MBC/N和QMB (抑制了8.93%-10.36%)。(3)氮添加显著增加了3种湿地类型土壤中脲酶、蛋白酶和H2O2酶活性,分别增加了7.25%-59.63%、4.71%-58.55%和34.70%-157.27%。但是氮添加对土壤碱性磷酸酶活性无显著影响。对蔗糖酶而言,N1处理增加了S区土壤蔗糖酶活性(增加了58.58%),而N2处理显著降低了22.72%。氮添加对SM和M区蔗糖酶活性无显著影响。(4)结构方程模型的结果显示,氮添加直接增加了土壤微生物量和酶活性。而随着湿地类型的变化(S-SM-M)直接和间接(通过pH)增加了酶活性;湿地类型的变化还通过影响pH、有机碳和有效养分间接增加了土壤微生物量。总之,氮添加和湿地类型可直接或间接的影响着土壤微生物量和酶活性。其中,土壤pH和有机碳是微生物量和酶活性变化的主要影响因素。本研究可为中亚干旱区高寒湿地应对未来气候变化的措施的制定提供技术参考。

    • 鄱阳湖周边稻田对白鹤的承载力

      2022, 42(13):5340-5347. DOI: 10.5846/stxb202108102197

      摘要 (42) HTML (33) PDF 6.09 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:鄱阳湖是世界重要的候鸟越冬地,承载了全球约98%的白鹤(Leucogeranus leucogeranus)。然而,近年来鄱阳湖沉水植被退化严重,白鹤的传统食物苦草(Vallisneria spp.)冬芽丰富度急剧减少。食物短缺导致白鹤的觅食生境由自然湿地的浅水生境转移至稻田、藕塘等人工生境,稻田在白鹤保护中发挥的作用日益突出。了解鄱阳湖周边稻田对白鹤的承载力可为白鹤的保护和管理提供科学依据。为此,调查了鄱阳湖周边稻田散落稻谷的生物量,测量了稻谷的营养成分,并利用遥感影像对鄱阳湖周边10 km范围内稻田的总面积进行估算,从而得出鄱阳湖周边稻田散落稻谷能提供的总能量。然后,计算稻田中以稻谷为主要食物的6种鸟类的日能量消耗,用以表示日能量摄入。最后,依据稻田能提供的总能量、鸟类的日能量摄入、鸟类的越冬时长、以及各种鸟类的数量占比,计算得出鄱阳湖周边稻田能承载的白鹤数量。结果表明,鄱阳湖周边稻田散落稻谷的生物量为6.494 g/m2,环鄱阳湖周边10 km范围内稻田的总面积为1984.46 km2,这些稻田能承载的鸟类总数量为140860只,其中能承载的白鹤数量为10775只,超过了全球白鹤的总数量(3500-4000只)。因此,鄱阳湖周边稻田能为白鹤等鸟类提供丰富的食物资源。

    • 冻融作用对金川泥炭沼泽土壤酶活性的影响

      2022, 42(13):5348-5359. DOI: 10.5846/stxb202107091856

      摘要 (35) HTML (27) PDF 4.31 M (68) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究冻融作用对泥炭沼泽土壤酶活性的影响,选取金川草本泥炭沼泽为研究对象,采集表层(0-15 cm)和深层(15-30 cm)土壤样品,进行室内冻融模拟实验。实验设置(-5-5℃)和(-10-10℃)两个冻融幅度,分析经0、1、3、5、7、15次冻融循环处理后土壤3种水解酶活性(β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)和酸性磷酸酶(AP))和2种氧化酶(过氧化物酶(PER)和多酚氧化酶(PPO))的变化特征,并结合土壤有机碳、氮组分,探讨泥炭沼泽土壤酶活性与土壤活性有机碳、氮组分间的相关关系。结果表明,冻融频次与冻融幅度均显著影响了土壤有机碳、氮组分及土壤酶活性。-10-10℃冻融作用下,土壤可溶性有机碳(DOC)与可溶性有机氮(DON)含量呈现先增加后降低的变化趋势。-5-5℃的冻融作用下土壤DOC与DON释放相对-10-10℃冻融作用更为缓慢,在冻融结束后呈现增加趋势。冻融循环增加了土壤微生物碳(MBC)含量,而降低了土壤微生物氮(MBN)含量。冻融幅度对土壤MBC和MBN的影响表现为-5-5℃ < -10-10℃。随着土层的增加,土壤MBC、MBN和DOC含量的幅度变化表现为0-15 cm < 15-30 cm,而土壤DON含量幅度变化表现为0-15 cm > 15-30 cm。冻融循环降低了土壤水解酶活性和氧化酶活性。冻融幅度对土壤水解酶活性的影响表现为-5-5℃ > -10-10℃,对土壤氧化酶活性的影响表现为-5-5℃ < -10-10℃。随着土层深度的增加,土壤水解酶活性变化的幅度表现为0-15 cm < 15-30 cm,土壤氧化酶活性变化的幅度表现为0-15 cm > 15-30 cm。土壤酶活性与土壤MBC和MBN含量呈正相关,而与土壤DOC含量呈显著负相关(P < 0.05)。研究结果表明冻融作用初期促使部分微生物死亡,其死亡残体释放的可利用养分,促进了适应冻融作用的微生物生长,但在培养后期随着土壤养分的消耗,土壤微生物量呈现下降趋势,进而最终降低了土壤酶活性。

    • 塔里木河上游典型荒漠植物叶片性状及其与土壤因子的关系

      2022, 42(13):5360-5370. DOI: 10.5846/stxb202107272029

      摘要 (84) HTML (42) PDF 1.55 M (120) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了了解塔里木河上游地区荒漠植物叶片的功能性状及其对不同生境的生态适应性,以花花柴(Karelinia caspica)和骆驼刺(Alhagi sparsifolia)两种典型荒漠植物为研究对象,分析沙地和盐碱地等不同生境下两种荒漠植物叶片的结构性状和化学性状,并结合冗余分析探讨了其与土壤因子的关系。结果表明:(1)研究区花花柴、骆驼刺两种荒漠植物的叶厚度(LT)、叶面积(LA)、比叶面积(SLA)及叶组织密度(LTD)等结构性状在不同物种之间存在显著差异(P<0.05),而叶片有机碳(LOC)、氮(LN)、磷(LP)含量等化学性状在不同生境之间存在显著差异(P<0.05),其平均值分别为417.67g/kg、15.14g/kg及1.12g/kg,低于全球植物叶片平均水平。(2)在沙地和盐碱地等不同生境下两种荒漠植物叶片LA、SLA及LTD等均呈极显著负相关(P<0.01),LA和N/P是两种生境下植物叶片性状中综合排名前三的共同指标因子。(3)冗余分析结果表明,土壤因子中的土壤含水量(SWC)、土壤有机碳(SOC)和土壤氮(SN)对荒漠植物叶片性状变异起到了较好的解释。本研究表明不同荒漠植物在长期进化过程中形成了相对稳定的叶片结构性状特征,而叶片化学性状对生境土壤因子的变化则较为敏感。

    • 塞罕坝地区人工针叶林径向生长对水热条件的响应

      2022, 42(13):5371-5380. DOI: 10.5846/stxb202107071814

      摘要 (45) HTML (43) PDF 2.98 M (95) 评论 (0) 收藏

      摘要:树木生长对水热条件响应的研究在揭示气候变化的生态影响中发挥着重要作用。为探讨水热因子对亚洲最大的人工针叶林生长的影响及不同树种生长-水热因子关系特征,选取塞罕坝地区龄级较高的人工针叶林群落的优势树种华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)和樟子松(Pinus sylvestrisvar.mongolica),采集树木年轮样芯,并通过年轮宽度数据建立标准年表。通过分析两树种的标准年表数据与气温、地温、降水量、饱和水汽压差等水热因子的相关关系,揭示不同树种对水热因子响应的异同。研究结果显示:华北落叶松的生长受到6、7、9月的干旱胁迫和8月过多降水的限制,同时受到冬季较高的平均地温和降水的促进;樟子松的生长则受到夏季的高温干旱胁迫和8月过多降水的抑制,但8月较高的平均地温以及春季较高的平均最低地温对樟子松的生长存在明显促进作用。塞罕坝地区华北落叶松受干旱胁迫强于樟子松,而樟子松受较低地温的胁迫强于华北落叶松。考虑到区域增温的趋势,推断樟子松应是更适合在塞罕坝等半干旱地区继续进行大面积人工造林和经营管理的树种。

    • 长白山阔叶红松林紫椴种群结构与动态特征

      2022, 42(13):5381-5390. DOI: 10.5846/stxb202106191629

      摘要 (56) HTML (28) PDF 2.92 M (170) 评论 (0) 收藏

      摘要:紫椴(Tilia amurensis)为国家二级重点保护野生植物。以长白山北坡阔叶红松林内的紫椴种群为研究对象,通过建立种群静态生命表、绘制存活曲线、计算数量动态指数并引入生存函数和时间序列预测模型定量描绘其结构与动态特征。结果表明:1)种群年龄结构呈不规则金字塔形,幼龄阶段(Ⅰ-Ⅳ龄级)个体数之和占个体总数的67.26%。2)种群存活曲线接近Deevey-Ⅲ型,表明植株在幼龄阶段死亡率高。3)总体数量动态变化指数Vpi>V'pi>0,表明紫椴种群为增长型,但V'pi趋近于0,结合死亡率(qx)和消失率(Kx)曲线呈现出连续性先增后降的复杂动态变化趋势,可知该种群不稳定且在干扰情况下增长趋势不明显。4)生存函数分析显示,种群在Ⅲ-Ⅳ龄级间达到平衡状态,尔后进入衰退期且从第Ⅷ龄级开始进入生理衰退。5)时间序列预测分析表明,在未来2、3、4、5、6、7、8、9、10龄级时间后,紫椴幼龄个体数逐渐减小,而中、成和老龄个体数量将逐渐增加,说明未来紫椴种群的增长主要依靠后者。生物学特性和生境是限制紫椴种群增长的主要原因。建议加强幼苗抚育工作,提高幼苗和小树的存活率,保护和改善生存环境,从而促进紫椴种群的自然更新和恢复。

    • 变化环境影响下张承地区水源涵养和土壤保持服务及其权衡与协同关系研究

      2022, 42(13):5391-5403. DOI: 10.5846/stxb202105291417

      摘要 (62) HTML (24) PDF 18.05 M (103) 评论 (0) 收藏

      摘要:张家口-承德地区是京津冀环境优化的战略要地,开展水源涵养和土壤保持服务的定量评估对维护生态系统的安全运行意义重大。综合运用InVEST模型、空间偏相关统计制图及情景模拟等手段,分析了张承地区近20年水源涵养和土壤保持服务的时空变化特征及其复杂空间关系,定量评估二者对气候和土地利用变化的响应。结果表明:2000-2019年张承地区水源涵养量、土壤保持强度分别以0.97mm/a的速率增加和-0.50t hm-2 a-1的速率减少,空间上二者均呈西低(坝上高原)东高(冀北及燕山山地)的分布格局。冀北及燕山山地落叶阔叶林生态区水源涵养和土壤保持能力强,二者空间关系以协同为主;坝上高原草原与农业生态区则权衡关系更占优势。水源涵养和土壤保持服务关系复杂,空间上与区域土地利用类型、植被覆盖度和坡度关系密切。情景模拟结果表明,降水(r=0.90,P<0.01)对水源涵养服务的影响远大于潜在蒸散(r=-0.37,P>0.1),且降水变幅越大对水源涵养量的作用越强;而降水变化与土壤保持服务呈线性正相关关系,降水每增加(减少)10%引起土壤保持强度增加(减少)74.7t/hm2。预计2030年张承地区水源涵养能力将明显提升,土壤保持能力变化不大,届时人为干扰(如生态保护、规划控制)将对提升水源涵养服务产生重要影响。为改善张承地区水源涵养和土壤保持服务,需同时考虑多种因素的综合影响,以制定更合理的政策措施。建议继续加大国家重点生态工程建设,尽可能限制建设用地扩张,提高植被覆盖度,尤其加强保护关键坡度带是今后生态管理工作应关注的重点。

    • 柴达木盆地蒸散发遥感估算与耗水有效性评价

      2022, 42(13):5404-5415. DOI: 10.5846/stxb202105211328

      摘要 (28) HTML (30) PDF 7.53 M (61) 评论 (0) 收藏

      摘要:陆面蒸散发(ET)是自然生态系统水分耗散的主要方式,准确把握其时空变化特征,对于区域水资源合理利用与生态环境保护具有重要意义。针对我国西北干旱内陆区实测资料匮乏的现状,基于MODIS产品,构建了具有时空二维属性的地表温度-植被指数特征空间,实现了柴达木盆地陆面蒸散发的时空连续估算;在此基础上,进一步分离土壤蒸发与植被蒸腾,开展研究区自然生态系统耗水有效性评价。结果表明:(1)柴达木盆地近九年多年平均ET为188.75 mm,受降水空间分布格局影响,ET具有明显的从东南向西北减少趋势;(2)土壤蒸发与植被蒸腾多年平均值为171.06 mm和14.26 mm,后者年内峰值出现时间总体比前者晚1个月,具有滞后效应;(3)盆地陆地生态系统多年平均耗水总量为430.94亿m3,其中高效、中效和低效耗水的占比分别为6.55%、52.57%和40.88%。在区域尺度以时空连续的方式揭示了ET水分消耗的有效性,可为基于ET水资源管理目标的实现提供重要科学支撑。

    • 基于生命表的大兴安岭兴安杜鹃(Rhododendron dauricum)种群数量特征及动态分析

      2022, 42(13):5416-5426. DOI: 10.5846/stxb202105101218

      摘要 (52) HTML (37) PDF 3.24 M (106) 评论 (0) 收藏

      摘要:兴安杜鹃(Rhododendron dauricum)是大兴安岭森林群落灌木层的优势种,其种群统计研究尚属空白。以大兴安岭呼中区不同海拔和林型的兴安杜鹃种群为对象,编制了静态生命表,计算生存分析函数,采用时间序列分析种群数量动态。结果表明,低海拔梯度(600m)的落叶松林中,兴安杜鹃幼龄级(Ⅰ-Ⅱ)个体较多,占67.31%,且幼龄级死亡率和消失率较低,存活率较高,存活曲线为Deevey Ⅰ型曲线,为增长型种群。种群的衰退期转折点在Ⅱ-Ⅲ龄级,未来种群数量呈增长趋势。中低海拔梯度(600-900m)的白桦林中,中龄级(Ⅱ-Ⅲ)个体数量较多,占45%以上,中龄级死亡率和消失率较低,存活率较高,存活曲线为Deevey Ⅰ型曲线,为稳定型种群。种群的衰退期转折点在Ⅲ-Ⅴ龄级之间,由于种群密度制约,未来种群数量逐渐趋于衰退。高海拔梯度(1200m)的落叶松林中,种群个体总数最少。其中,Ⅰ龄级个体数量最多,占33.52%,但死亡率和消失率较高,存活率较低,Ⅱ-Ⅴ龄级死亡率和消失率较低,存活率较高,存活曲线为Deevey Ⅲ型曲线,为增长型种群,但增长趋势较弱。种群的衰退期转折点在Ⅴ龄级,未来种群数量呈增长趋势,但由于环境限制,种群数量更趋于稳定。可以认为,大兴安岭兴安杜鹃种群数量整体稳定。海拔和林型是影响兴安杜鹃种群数量的重要因素,海拔为600-900m,郁闭度为45%-50%的白桦林为兴安杜鹃的适宜生境,成为灌木层中的主要优势种。

    • 2000-2019年重庆市植被覆盖时空变化特征及其驱动因素

      2022, 42(13):5427-5436. DOI: 10.5846/stxb202105031151

      摘要 (117) HTML (32) PDF 8.80 M (145) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于MODIS-NDVI数据、气象数据、地形数据和人类活动数据,采用趋势分析等方法,应用地理探测器模型,全面分析2000-2019年重庆市植被覆盖时空变化特征,并探究各地理因子及其交互作用对重庆市植被覆盖的影响程度与作用机制。研究发现:(1)2000-2019年,重庆市植被覆盖整体呈波动上升趋势,增长率为4.4%/10a,NDVI偏差值呈先减小后增加趋势。(2)2000-2019年,重庆市植被覆盖高值区主要分布于渝东北和渝东南,低值区则主要分布于三峡库区消落带及渝西、主城地区;植被覆盖空间格局在东西方向上由"一字型"向"斜线型"演化,南北方向上由"浅U型"向"深U型"演化。(3)2000-2019年,各地理因子对重庆市植被覆盖空间分异性解释力大小依次为:年均温(0.3459)>高程(0.3281)>年均降水量(0.2305)>人类活动强度指数(0.1747)>坡度(0.1008)>总辐射(0.0552)>坡向(0.0034);年均温、坡向、人类活动强度指数解释力总体呈增加趋势,年均降水量、总辐射、高程、坡度解释力总体呈减小趋势。(4)2000-2019年,各地理因子对重庆市植被覆盖变化存在交互作用,且呈双因子增强和非线性增强两种类型,而不存在相互独立作用或对植被覆盖变化解释力减弱的交互因子。

    • 基于GEE平台的黄河流域森林植被净初级生产力时空变化特征

      2022, 42(13):5437-5445. DOI: 10.5846/stxb202104271113

      摘要 (97) HTML (78) PDF 4.81 M (109) 评论 (0) 收藏

      摘要:黄河流域是我国重要的生态屏障,研究黄河流域森林植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的时空变化特征及驱动机制,对解释黄河流域森林碳汇/源变化具有重要意义。基于Google Earth Engine (GEE)云平台,利用MOD17A3H V6 NPP数据、MCD12Q1 V6土地覆盖类型数据、ECMWF/ERA5气象数据和USGS/SRTMGL1_003高程数据,采用岭回归分析、Hurst指数和冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)对黄河流域2001-2019年森林NPP的时空变化特征及影响因子进行分析。结果表明:(1)2001-2019年,黄河流域森林平均总面积为3.66万km2,其中阔叶林、针叶林、混交林平均面积分别为:2.64万km2、0.01万km2和1.01万km2,森林NPP年总量呈线性增加趋势,其均值为8.99Tg C,年均增速为0.36Tg C/a,19a增长率为173.60%;不同森林类型的NPP年总量均值分别为:4.79Tg C (阔叶林)、6.04×10-5Tg C (针叶林)和0.64Tg C (混交林),年均增速为:阔叶林(0.16Tg C/a)>混交林(0.04Tg C/a)>针叶林(6.98×10-6Tg C/a)。(2)2001-2019年,黄河流域森林年均NPP呈线性增加趋势,其均值为241.58g C m-2 a-1,年均增速为7.18g C m-2 a-1,19a增长率为108.63%;不同森林类型的年均NPP均值分别为:178.48g C m-2 a-1(阔叶林)、0.60g C m-2 a-1(针叶林)和62.49g C m-2 a-1(混交林),年均增速为:阔叶林(4.75g C m-2 a-1)>混交林(2.39g C m-2 a-1)>针叶林(0.04g C m-2 a-1)。(3)黄河流域森林NPP呈增加趋势的面积占94.50%,其中显著增加的面积占73.29%;呈减少趋势的面积占5.50%,其中显著减少的面积占1.57%。阔叶林NPP显著增加的面积最高(76.78%),其次为混交林(60.84%),针叶林最少(56.76%)。(4)黄河流域森林NPP的Hurst指数(H)介于0.38-1.00之间,平均值为0.87,其中H≥0.5的像元数约占99.34%,黄河流域森林NPP在未来一段时间内仍保持持续增加趋势。(5)归因分析表明环境因子对黄河流域森林NPP时空变化的总解释率为55.80%,显著影响的环境因子为经度(35.50%)、降水(8.00%)、气温(6.50%)和纬度(5.40%)。2001-2019年黄河流域森林NPP呈增加趋势,且呈现较强的可持续性;GEE云平台结合冗余分析可及时、高效获取黄河流域森林NPP的时空变化并对其进行归因分析。

    • 广西主要人工林生态系统氮储量格局

      2022, 42(13):5446-5457. DOI: 10.5846/stxb202203220701

      摘要 (60) HTML (29) PDF 5.26 M (87) 评论 (0) 收藏

      摘要:森林生态系统作为陆地最大氮素储存库,在维系氮素生物地球化学循环方面发挥了重要作用。以我国人工林主产地广西马尾松(Pinus massoniana)、杉木(Cunninghamia lanceolate)、桉树(Eucalyptus robusta)3种主要人工林为研究对象,探讨了3种林型不同龄组、不同层次的氮储量组成与分配格局,结果表明:(1)随着林龄的变化,不同林龄马尾松、杉木、桉树林氮储量大小范围在6.64-15.15、8.44-14.90、3.22-11.29 Mg/hm2之间,其中马尾松、杉木、桉树分别在幼龄林、过熟林、成熟林达到最大,除幼龄阶段马尾松氮储量最高外,其他各林龄阶段均为杉木林最大。(2)各个林龄总体来看,3种人工林生态系统氮储量生态格局基本一致,绝大部分氮储存于土壤中(0-100 cm),乔木层氮储量仅次于土壤层,灌木层氮储量最小。0-100cm土层范围内,按10 cm每层进行划分,三种人工林各个林龄均是0-10 cm表层土壤氮储量最高。马尾松、杉木除幼龄林外土壤层氮储量均随着林龄增大而逐渐升高,在过熟林分别达到了10.71和16.63 Mg/hm2,桉树则幼龄林到成熟林逐渐升高,成熟林氮储量为11.26 Mg/hm2,过熟林则下降。同一林分各层次不同器官氮储量存在着差异,3种人工林乔木层中树干氮储量均占比最高,树干是乔木层的主要氮库;灌木层中叶片中含有更多的氮储量;草本层地上部分>地下部分,地上部分是氮储存的主要场所;细根氮储量0-20 cm>20-40 cm。不同造林树种生态系统氮固持能力有所差异,总体上,人工造林后期生态系统固氮能力逐渐增强,而速生桉树人工林收获期生态系统固氮有所下降。

    • 氮水添加对放牧背景下荒漠草原生产力的影响

      2022, 42(13):5458-5470. DOI: 10.5846/stxb202011112916

      摘要 (33) HTML (26) PDF 1.71 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:水分与氮素作为干旱和半干旱草原生产力的共同限制性因子在退化草原的生态快速修复过程中备受关注。以不同放牧强度背景下的短花针茅荒漠草原为研究对象,开展围封模拟放牧利用实验,同时添加氮素和水分。通过分析历史放牧强度与年份对生产力的影响,以及添加氮素和水分对不同功能群植物生物量的作用,探讨放牧强度对短花针茅草原生产力的内在作用机制,以及如何实现荒漠草原资源合理开发和可持续利用。研究结果显示,降雨量与放牧强度决定着短花针茅草原的植物群落结构。氮素和水分添加可分别提升11%-29%和12%-32%的群落地上生物量,且二者存在显著的交互作用。不同功能群植物的地上生物量对氮素与水分添加的响应存在差异,多年生丛生禾草对氮素和水分添加响应最敏感。氮素与水分添加可显著提高多年生丛生禾草的地上生物量,但与自然降水量相关。氮素添加对地上生物量的影响在正常降雨和稍旱年份作用显著,而水分添加在干旱年份作用显著。在正常降雨年份,以半灌木植物为优势种的轻度放牧背景以添加水分对提升生产力最宜,以多年生丛生禾草和半灌木为共优种的中度放牧背景和以多年生丛生禾草为优势种的重度放牧以同时添加水分和氮素对提升生产力最为宜;在干旱年份不同放牧强度背景下均以同时添加水分和氮素对提升生产力最为宜。我们的结果表明了养分与资源的改善有利于退化短花针茅草原的快速恢复和可持续生产。

    • 天山林区4种主要灌木夏季水分来源差异

      2022, 42(13):5471-5480. DOI: 10.5846/stxb202102030366

      摘要 (38) HTML (27) PDF 3.26 M (67) 评论 (0) 收藏

      摘要:天山林区群落结构相对简单、木本植物种类较少,但天山林区灌木群落中主要木本植物间的水分竞争模式尚不明确,水分利用动态缺乏定量分析。运用稳定同位素技术,对天山林区灌木群落4种主要灌木的茎杆水分及各潜在水源的氢氧稳定同位素组成进行测定,运用IsoSource模型定量分析4种灌木在夏季对各潜在水源的相对利用比例,探讨天山林区灌木群落主要灌木树种水分来源差异及动态变化。结果发现:7月,当浅层土壤含水量充足时,密刺蔷薇、黑果栒子和金丝桃叶绣线菊均大幅度吸收利用浅层土壤水,相对利用比例高于89.3%,异果小檗则相反,即吸收利用各潜在水源(浅层土壤水30.7%、中层土壤水29.4%、深层土壤水25.7%、溪水14.2%,下同);8月,当浅层土壤含水量降低时,密刺蔷薇转移至60-100 cm深层土壤水和溪水,相对利用比例分别为64.8%和27%,黑果栒子和金丝桃叶绣线菊以相似比例吸收利用各潜在水源(33.8%和36.8%、30.9%和29.7%、23.5%和22.3%、11.8%和11.2%),异果小檗则表现出可能吸收利用80-100 cm以下更稳定的深层土壤水;9月,当浅层土壤含水量升高时,4种灌木均大量吸收利用浅层土壤水,相对利用比例高于72.2%。这表明,天山林区灌木群落主要树种可通过可塑性转换水分来源来应对环境水分变异,在时间和空间上有效分割灌丛水源从而减缓对水分资源的竞争压力,从而通过在水分资源利用上的生态位分化促进物种间的共存。

    • 未来气候变化对粤港澳地区杜鹃花适生区的影响

      2022, 42(13):5481-5492. DOI: 10.5846/stxb202011062842

      摘要 (69) HTML (39) PDF 6.81 M (89) 评论 (0) 收藏

      摘要:位于我国南方丘陵的粤港澳地区拥有丰富杜鹃花资源,长期以来受杜鹃花不适宜在高温低海拔地区进行开发利用等思想的影响,该区域野生杜鹃花的开发、保护与利用研究寥寥无几,但低海拔野生杜鹃花在气候变化下正面临较高灭绝风险。基于粤港澳地区杜鹃花属(Rhododendron)14个筛选后的野生物种229个标本点位数据,利用最大熵模型(Maxent)模拟粤港澳地区野生杜鹃花在2070年低、中、高3种温室气体排放模式(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)下的适生区范围大小与方向的变化及其主导环境变量。研究发现未来粤港澳地区野生杜鹃花的适生区范围整体呈缩小趋势,且随着温室气体排放浓度的增加,即从RCP2.6到RCP8.5,越来越多杜鹃花物种适生区呈现向高纬度、高海拔方向迁移的趋势;对杜鹃花分布影响最大的变量为最冷月的最低温、温度季节性和最干月降水量。本研究通过探究气候变化对野生杜鹃花适生区范围的影响,以期为粤港澳地区野生杜鹃花的保护与开发利用提供科学指导。

    • 秦岭天然林凋落物去除对土壤团聚体稳定性及细根分布的影响

      2022, 42(13):5493-5503. DOI: 10.5846/stxb201912272807

      摘要 (53) HTML (32) PDF 1.09 M (75) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究凋落物去除对秦岭天然林土壤团聚体稳定性及细根分布特征的影响机制,为森林生态治理提供理论依据。结果表明:(1)凋落物去除导致云杉林10-40 cm土层土壤中粒径大于0.25 mm水稳性团聚体含量(WR0.25)较对照显著降低(P<0.05);混交林10-40 cm土层的大于0.25 mm机械稳定性团聚体含量(DR0.25)显著降低(P<0.05);红桦林表层0-10 cm土壤团聚体的平均质量直径(MWD)显著降低(P<0.05);(2)凋落物去除导致三种天然林0-20 cm土层的细根生物量密度(FRBD)较对照显著降低44.18%-57.24%,细根体积(FRV)显著降低24.64%-60.41%;三种天然林中红桦林0-40 cm各土层的FRV最高;(3)凋落物去除导致云杉林0-40 cm土层的土壤容重较对照显著增加5.24%-13.04%,三种天然林0-40 cm土层的土壤有机碳含量显著降低7.92%-25.21%,全氮含量显著降低10.17%-18.10%;(4)相关分析表明,云杉林土壤的团聚体破坏率(PAD)和土壤不稳定团粒指数(ELT)与FRBD、细根根长密度(FRLD)和FRV均呈极显著负相关,混交林土壤的PAD与FRBD呈极显著负相关关系(r=-0.814),红桦林土壤团聚体MWD与FRBD、FRLD和细根比根长(FSRL)均呈显著负相关关系(r=-0.777、-0.771和-0.786)。综上,凋落物去除在总体上降低了天然林土壤团聚体的稳定性及有机碳和全氮含量,并且不利于林木细根的生长。

    • 濒危植物澜沧黄杉种群结构及动态特征

      2022, 42(13):5504-5515. DOI: 10.5846/stxb202001100087

      摘要 (58) HTML (29) PDF 1.21 M (90) 评论 (0) 收藏

      摘要:澜沧黄杉(Pseudotsuga forrestiiCraib)为中国特有珍稀濒危植物,野外种群个体数量少,分布范围狭窄,研究其种群结构及动态特征可以量化种群未来发展趋势,并为科学合理保护该物种提供依据。通过对云南省迪庆州德钦县不同群落类型下澜沧黄杉种群的调查及数据收集,编制澜沧黄杉静态生命表,绘制存活曲线和生存分析函数曲线,并采用时间序列模型对种群的数量动态进行预测,以揭示不同群落环境下澜沧黄杉的种群结构和动态特征。结果表明:德钦县澜沧黄杉种群主要分布在海拔2200-3300m的区域,栖息地群落类型为澜沧黄杉林、冷杉林与云南松林,三种群落澜沧黄杉种群均属增长型,数量变化动态指数VpiVpi'都大于0,但对外界干扰比较敏感,存活曲线趋于Deevey-Ⅱ型,表明种群各龄级的死亡率基本接近。不同群落类型下种群大小依次为澜沧黄杉林 > 冷杉林 > 云南松林,结合种群动态分析表明,澜沧黄杉林更适宜种群的生存;生存分析和时间序列预测表明幼龄个体的缺乏、死亡率高,是导致种群野外更新困难的主要原因。野外调查发现澜沧黄杉天然种群受到人类砍伐、放牧、开荒等因素的影响,严重影响了种群的生存,因此未来在加大科学研究力度进一步探究该物种濒危影响因素的同时,还要加大保护宣传力度,并扩大建立保护区以实现对该物种的多方位保护。

    • >学术信息与动态
    • 基于CiteSpace的小微湿地文献计量分析

      2022, 42(13):5516-5530. DOI: 10.5846/stxb202106251695

      摘要 (74) HTML (27) PDF 14.73 M (155) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着湿地研究的发展,小微湿地开始受到研究者和政策制定者的共同关注。我国小微湿地的研究尚处于起步阶段,仅有少数文献介绍了小微湿地的概念、管理和营造技术。为了深入了解小微湿地的研究现状,检索了web of science核心数据库1990年至今关于小微湿地相关的研究论文,并运用CiteSpace软件对检索到的3072篇小微湿地研究文献的逐年发表数量、学科分布、核心作者与国家地区、关键词和文献被引用情况进行了可视化分析,追溯探讨了小微湿地的发展和研究动态及热点。结果显示,1990年以来,针对小微湿地的研究呈持续上升态势;小微湿地研究涉及生命科学、环境、生态、水产等137个学科,可以归为16个聚类,主体研究的各个聚类间有着继承和衍生关系,交叉重叠较多;小微湿地对全球变化的响应与适应及在"碳中和"中的贡献、小微湿地的生态服务功能及适应性管理、小微湿地对面源污染的净化功能可能是未来几年的研究热点,城市小微湿地的研究和工程运用也将成为本研究领域的增长点。

    • 植被建设对黄土高原土壤水分的影响

      2022, 42(13):5531-5542. DOI: 10.5846/stxb202107191941

      摘要 (68) HTML (22) PDF 12.89 M (101) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确自退耕还林以来,黄土高原地区不同植被建设对土壤水分的影响。以Web of Science核心合集中黄土高原土壤水分研究的相关文献为对象,通过CiteSpace生成文献中的关键词并绘制关键词聚类图谱,分析植被建设对黄土高原水分的研究热点及前沿;同时以植被建设对黄土高原土壤水分影响的文献为基础,通过Meta分析量化了不同条件下(海拔,降雨、坡度等)植被建设对黄土高原土壤水分的影响程度。分析Web of Science核心合集中黄土高原土壤水分相关文献共232篇,结果显示近20 a黄土高原土壤水分研究主要包括4个方面的内容:(1)植被建设引起的土壤水分下降问题,(2)土壤水分时空变异特征,(3)土壤水分时空变异的影响因素,(4)遥感和水文模型模拟土壤水分四个方面。同时使用Meta分析了已发表的黄土高原植被建设对土壤水分影响文章103篇,结果表明:黄土高原植被建设大量消耗该区域土壤水分,乔木、灌木及草本植物对土壤水分的结合效应值(ES)依次为-1.893、-1.661、-1.239。植被建设对土壤水分的影响程度随年均降雨量的增大而减小,不同降雨区间的ES值为-0.864(≥500 mm)、-1.423(400-500 mm)、-1.534(<400 mm);在不同海拔区间,植被建设对土壤水分的消耗程度随海拔高度的增加而增加;在3个坡度范围,植被建设对土壤水分消耗程度以<15°最大,>25°次之,15-25°最小。总体而言,植被建设对土壤水分的消耗随着生长年限的增长而加剧,而灌木植被中柠条出现差异,其不同生长年限的效应值为-1.983(>30 a),-1.642(<20 a),-1.107(20-30 a)。由于黄土高原处于干旱与半干旱地区,大面积植被恢复加剧土壤水分消耗,影响到植被生长及其功能的可持续性。因此,应选择适宜植被并给予适当管理(修枝、稀植等措施)以提高土壤水分利用效率,使该地区土壤水分状况得到改善。

    • 基于科学知识图谱的生态足迹研究演进、框架与前沿中外比较

      2022, 42(13):5543-5557. DOI: 10.5846/stxb202108042130

      摘要 (62) HTML (38) PDF 9.95 M (98) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态足迹是评估人类活动下生态可持续性的有效工具。基于1999-2020年CNKI中文核心期刊与1994-2020年Web of Science核心合集有关生态足迹研究文献共5104篇,运用CiteSpace可视化软件,绘制中外研究高频词时区、关键词聚类及突现词时间分布科学知识图谱,梳理中外生态足迹相关研究演进路径、基本理论框架与动态前沿。研究结果表明:(1)中外生态足迹研究演进路径均可分为三个阶段,但演进方式有所差异,且国内研究较国外相对滞后;(2)中外生态足迹研究均已形成以生态足迹模型方法为工具、以足迹测算为基础、以生态安全为落脚点、以促进人与生态协调发展为目标的基础框架体系,国外侧重基础框架构建、宏观尺度研究与微观机制分析,国内侧重模型和方法优化与外部环境分析;(3)当前国外前沿方向为环境库兹涅茨曲线假设验证研究与生态网络分析,国内为碳足迹和水资源足迹的测算、三维生态足迹模型下的自然资本评估以及生态补偿问题。

    • >封底
    • 封底

      2022, 42(13):5558-5558.

      摘要 (22) HTML (0) PDF 1.25 M (106) 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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