• 2022年第42卷第17期文章目次
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      2022, 42(17):0-0.

      摘要 (189) HTML (0) PDF 10.02 M (609) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >中国乡村生态建设研究专栏
    • 乡村地区生态系统服务权衡与协同关系——以湖州市为例

      2022, 42(17):6875-6887. DOI: 10.5846/stxb202109012468

      摘要 (357) HTML (285) PDF 17.55 M (669) 评论 (0) 收藏

      摘要:湖州是中国"美丽乡村"发源地,十多年来乡村面貌发生较大改变,从而对其生境维持、文化保护带来压力,定量评估湖州乡村的生态系统服务及相关关系对其可持续发展具有重要意义。基于Thornthwaite Memorial模型、Miami模型、InVEST模型、水量平衡法、Maxent模型等方法对该区域2010-2018年粮食供给、碳贮存、水源涵养、文化服务等四项生态系统服务进行时空演变分析,探究不同生态系统服务间的权衡与协同关系。结果表明:(1)在2010-2018年,湖州市乡村地区粮食供给在波动中下降,一级区以东、西部的平原耕地为主;碳贮存均值与总量年际变化极小,中、西部的高山林地碳储量最高;水源涵养均值呈现先增后减的小幅波动,空间分布特点与碳贮存相似;文化服务能力逐年增强,一级区向景点区域集聚并扩张。(2)在权衡与协同分析中,水源涵养与碳贮存、粮食供给之间以协同效应为主,文化服务与水源涵养、粮食供给、碳贮存之间以权衡效应为主,粮食供给与碳贮存之间由权衡效应向协同效应转变,各服务间相关关系总体逐渐增强且存在空间差异性。(3)热点区域识别研究显示,Ⅰ类热点区主要为提供粮食供给的耕地,占比多且略有增强;Ⅱ类热点区主要为提供碳贮存、水源涵养的林地,总体有所减少;Ⅲ类热点区主要为提供碳贮存、水源涵养,以及粮食供给或文化服务的林地和耕地,占比较多并不断扩大;Ⅳ类热点区、非热点区分别位于山地-平原过渡区、靠近城镇区域,均占比极少且变化小。研究结果以期为揭示乡村地区生态系统供给、调节、文化服务间的关系,优化乡村经济结构与发展模式,推进乡村的合理规划和可持续发展提供参考。

    • 乡村生态系统文化服务供需关系研究——以浙江省湖州市为例

      2022, 42(17):6888-6899. DOI: 10.5846/stxb202110192948

      摘要 (310) HTML (306) PDF 11.37 M (571) 评论 (0) 收藏

      摘要:充分利用乡村文化资源,发挥生态系统的文化服务价值,是满足新需求发展新经济、推动乡村文化振兴的重要路径。以浙江省湖州市的乡村区域为研究对象,结合地理信息数据、社会调查数据和兴趣点数据(POI),优化Maxent模型的要素评价体系,对生态系统文化服务量化制图,同时对文化服务供需水平进行空间自相关分析,确定湖州市文化服务价值的分布特征。研究结果表明:(1)湖州市乡村地区3种文化服务类型中科教人文价值最高,自然风光价值和休闲娱乐价值次之;休闲娱乐价值所占面积最大,自然风光价值和科教人文价值次之。在空间分布上,德清县北部、安吉县南部和长兴县的西北部为文化价值突出区域。(2)POI、土地利用/覆被和距道路距离是贡献度最高的3个要素,POI的应用对提高结果可靠性、提升文化服务价值制图精度有较明显的积极作用;(3)结合常住人口和旅游人口,吴兴区的大部分区域具有最高的文化服务需求,其余依次为安吉县的北部和中部、长兴县、德清县的东部、南浔区;(4)根据文化服务供需匹配关系,将湖州市乡村地区划分为发达区、需求区、潜力区、发展区,四种类别面积相对平均但分布具有较强异质性。基于供需关系视角,探索了乡村地区生态系统文化服务发展路径的研究方法,为乡村文化服务综合开发奠定理论基础。

    • 生态脆弱区农村居民点布局优化对区域生态系统服务功能的影响——以四川省西昌市为例

      2022, 42(17):6900-6911. DOI: 10.5846/stxb202107201956

      摘要 (278) HTML (284) PDF 18.83 M (663) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国是世界上生态脆弱区分布面积最大、类型最多、脆弱性表现最明显的国家之一。农村居民点作为生态脆弱区中主要人类活动区,成为导致生态脆弱区生态环境质量下降的重要干扰源。以四川省西昌市为例,分别利用InVEST模型中的生境质量评估模块、沉积物持留率分析模块、养分输出率分析模块评估了生态脆弱区农村居民点布局优化对区域生态系统服务功能的影响。研究结果表明:西昌市通过农村居民点布局优化,生境质量平均得分提高22.4%,土壤输出量下降4.6%,氮(N)、磷(P)输出量下降13.1%与8.2%,所以农村居民点布局优化有利于生态环境脆弱区生态系统服务功能的提升。农村居民点布局优化后,农村居民点数量与面积的减少,降低了森林火灾、土地开垦等植被破坏事件发生的频次,成为促使西昌市生境质量提升的主要原因;而农村居民点与农田面积下降,林地面积的增加是导致西昌市土壤输出量与N、P输出量下降的主要原因。农村居民点数量减少,可降低垃圾回收成本与污水处理成本,从而促使 N、P输出量进一步下降。

    • 浅山区乡镇社会-生态系统脆弱性演化与模拟——以北京平谷为例

      2022, 42(17):6912-6921. DOI: 10.5846/stxb202105281401

      摘要 (199) HTML (342) PDF 7.41 M (630) 评论 (0) 收藏

      摘要:浅山区乡镇社会-生态系统相比于平原区受地形环境等因素制约更为脆弱,在国土空间开发与保护中更需要权衡。使用显式空间脆弱性(SERV)模型,从暴露度、敏感性、适应能力3个维度构建评价体系评估平谷浅山区12个乡镇社会-生态系统脆弱性,并使用有序加权平均算法(OWA)模拟多种决策风险下脆弱性情景。研究表明:(1)平谷浅山区2007-2017年总体脆弱性呈现中度脆弱水平,局部呈现上升态势,10年间中等以上脆弱乡镇面积比重由73.09%上升到80.74%。空间上呈现"东南高,西北低"的格局。(2)处于高脆弱水平乡镇应进行严格控制,增加水土保持林面积等提高适应能力;同时注重低脆弱乡镇的高暴露风险源及时进行生态修复。(3)通过设定不同决策风险系数预测不同发展导向下区域系统脆弱性差异,在倾向于可持续发展导向下优先生态环境治理,在经济发展导向下应推动绿色基础设施建设。评价结果可满足不同决策思路下指导区域发展实践。

    • 基于文献计量分析的中国乡村生态学研究综述

      2022, 42(17):6922-6936. DOI: 10.5846/stxb202112283698

      摘要 (285) HTML (290) PDF 14.15 M (639) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国已全面建成了小康社会,新发展阶段对乡村生态环境保护治理提出更高要求,乡村生态振兴既要提升生态环境质量,又要促进农民农村共同富裕的实现。在时代发展需求中,乡村生态学的研究成果不断丰富,概念内涵不断扩展,有必要对过去20年中国乡村生态学研究进行梳理和总结,为美丽乡村建设、自然资源保护、乡村可持续发展提供理论依据。对中国乡村生态学研究进行文献计量和可视化分析,通过绘制可视化知识图谱,梳理了20年以来中国乡村生态学研究的发展脉络,提出人类感知与社会需求的层级递进是推动乡村生态学研究发展的一个主要驱动力;针对乡村生态热点,提出4个方面的研究趋势,即乡村生态环境精细化治理与预警、乡村建设中的生态环境政策和制度、乡村景观规划与乡村生态文化建设和农村生产生活消费绿色化发展与可持续性;最后,围绕需求层级理论和乡村生态系统服务,构建了乡村生态学学科边界框架,强调在多学科交叉的基础上,针对乡村生态研究的多层次多尺度的特征,重点开展乡村生态系统中社会、经济、生态多要素对乡村生态系统的综合作用及其之间相互影响关系的研究。

    • 生态保护区外斑块对景观连接度的影响评价

      2022, 42(17):6937-6947. DOI: 10.5846/stxb202109052505

      摘要 (234) HTML (267) PDF 11.30 M (547) 评论 (0) 收藏

      摘要:快速的城市化过程带来的生境斑块破碎化及损失会影响物种迁移、捕食等生态活动,对生物多样性构成威胁。然而,现有生态保护区可能无法覆盖其内生物的必要活动范围。生态保护区外的生境斑块对于维持生态过程也具有重要作用,因此识别生态保护区外的关键斑块并加以保护非常重要。以北京市延庆区为研究区,划分两种生境斑块,即核心生境斑块和潜在生境斑块,并基于图论构建生境网络。考虑地表覆盖类型、坡度、人类活动等因素构建生境阻力面。结合未来土地利用类型变化的模拟,研究城市化过程对区域生境网络和景观连接度的影响,选用CLUE-S模型模拟土地利用类型变化的格局。结合生境斑块特征和未来城市土地利用变化情况设计了3种未来生境变化情景。利用连接概率指数(PC)和网络连接度变化率(dI)评价不同生境变化情景下生态保护区外潜在生境斑块的景观连接度重要性,判断保护优先顺序,并分析景观格局变化对不同迁移能力物种的影响。结果表明:生态保护区外的全部潜在生境斑块对维持生境整体景观连接度有最大2.15%的影响,单个潜在生境斑块对维持景观连接度有最大0.28%的影响。此外,景观格局及其变化对不同迁移能力物种的影响差异显著,因此需针对保护物种和城市生境特征设计保护方案,研究区需要优先保护大中型斑块和位于关键位置的小型斑块。为了满足对生物多样性保护的需求,建议在区分生境斑块保护优先顺序时考虑生境斑块对景观连接度的贡献和城市化扩展过程的压力。研究为城市生物多样性保护和生境管理提供了方法参考。

    • 土地利用演变对国家公园生态系统服务价值的影响——以三江源国家公园为例

      2022, 42(17):6948-6958. DOI: 10.5846/stxb202102230499

      摘要 (319) HTML (361) PDF 10.73 M (727) 评论 (0) 收藏

      摘要:研判土地利用演变对国家公园生态系统服务价值的影响,是推进国家公园生态文明体制建设的重要依据。为厘清土地利用演变对生态系统服务价值的影响效应,基于2000-2020年三江源国家公园土地利用数据,首先采用生态系统服务价值修正模型测算生态系统服务价值,继而运用价值变率模型、GIS空间分析方法刻画三江源国家公园生态系统服务价值演变的空间差异特征,最后引入交叉敏感性系数揭示三江源国家公园土地利用演变对生态系统服务价值的影响趋势。结果表明:(1)20年间三江源国家公园的土地利用演变表现为荒漠、草地、水体三地类间的互相转换,变化速率最大的时间段在2015-2020年,集中发生于长江源园区西北部和北部;(2)从时间序列来看,三江源国家公园的生态系统服务价值呈现"趋好"态势,其中,2015-2020年的变化量高达82.42亿元,草地和水体对园区生态环境贡献较大,土地利用类型的演变与生态系统服务价值存在一定的关联;(3)从空间演变来看,三江源国家公园三园区(长江源、黄河源和澜沧江源)的生态系统服务价值从高值到低值依次为:长江源>黄河源>澜沧江源,呈现出从西北向东南递增的分布特征;(4)土地利用类型演变对生态系统服务价值的影响程度从大到小排序为:荒漠与水体>草地与水体>荒漠与草地,土地利用转型跨度愈大,对生态系统服务价值的影响就愈强。研究时段内土地利用演变对生态系统服务价值影响的交叉敏感性系数呈现先升高后降低的特征,表明生态系统服务价值的变化也会反作用于土地利用对生态系统服务价值影响的敏感性。

    • 基于地理探测器的喀斯特山区生态系统服务关系分异特征及驱动力解析——以贵州省为例

      2022, 42(17):6959-6972. DOI: 10.5846/stxb202109012470

      摘要 (321) HTML (295) PDF 16.41 M (735) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态系统服务关系的空间异质性及其驱动机制分析一直都是喀斯特生态系统服务研究的关键问题。以典型喀斯特山区--贵州省为例,选取植被净初级生产力(NPP),土壤保持(SC)和产水(WY)3类生态系统服务,在对其进行准确估算的基础上,采用相关分析法、均方根误差法从多角度剖析生态系统服务关系变化及其空间分异规律,借助地理探测器对生态系统服务关系变化的驱动机理进行解析。结果表明:①2000-2015年贵州省NPP、土壤保持、产水服务均值均呈增长趋势,其中,NPP和土壤保持服务在研究区东北部及西北角增长最显著,产水服务在研究区东南部增加最明显。②研究时段内,区域生态系统服务关系以协同为主,只是协同关系在减弱并有向权衡发展的趋势。③不同背景条件下区域生态系统服务关系具有明显的分异特征。相较于白云岩,NPP与土壤保持的权衡度在石灰岩上更大;土壤保持与NPP的权衡度在地势平缓的岩溶盆地上较大,产水服务与NPP、土壤保持间的权衡度在陡峭的岩溶槽谷(峡谷)上更大;产水服务与土壤保持间的权衡度随着植被覆盖度的增加而逐渐增大。④地理探测器结果表明:造林总面积是影响NPP与土壤保持间权衡关系变化的主导因子,降水总量已成为制约NPP与产水服务间协同的最主要因子,高程和人均国内生产总值(GDP)是影响土壤保持与产水服务间关系的最主要因子;因子间的交互影响均高于单因子的影响。研究深化了喀斯特地区生态系统服务权衡/协同关系变化的机理解析研究,为喀斯特生态系统有效保护和管理提供了科学参考。

    • 基于供需视角的黄河流域甘肃段生态安全格局识别与优化

      2022, 42(17):6973-6984. DOI: 10.5846/stxb202104020855

      摘要 (299) HTML (309) PDF 18.99 M (806) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用多源空间数据,计算生态系统服务的高值区,识别生态源地,在计算土地利用程度、地均GDP和人口密度确定生态系统高需求区的基础上,通过夜间灯光数据修正生态阻力面系数,利用最小累积阻力模型提取源地与高需求区之间的生态廊道,以此构建并优化区域生态安全格局。结果表明:(1)黄河流域甘肃段生态源地总面积4.59×104 km2,占研究区总面积的32.1%,集中分布于甘南和陇东中部地区。(2)生态系统服务高需求区总面积2.18×104 km2,占研究区总面积的15.2%,主要集中于陇中及陇东的城市建成区,生态系统服务供应和需求空间匹配度差。(3)生态廊道总长度2908.3 km,整体格局上形成了东西向与南北向两大主要廊道轴线。生态廊道的识别中重点考虑了生态需求空间,提出了基于"两带-三区"的流域生态安全格局优化建议。

    • 基于集合经验模态分解去趋势的水分利用效率对气候变化响应的高程分异——以“21世纪海上丝绸之路”沿线省份为例

      2022, 42(17):6985-6996. DOI: 10.5846/stxb202107091848

      摘要 (246) HTML (272) PDF 10.44 M (613) 评论 (0) 收藏

      摘要:水分利用效率(WUE)是表征陆地碳-水循环耦合关系的重要指标,但其对气候变化响应的高程分异仍不清楚。通过集合经验模态分解(EEMD)去趋势和偏相关方法,以"21世纪海上丝绸之路"沿线省份为研究区,揭示WUE对气候变化的响应及其随高程的分异。研究结果表明:(1)研究区内WUE多年均值由中心向南北递减。不同植被类型的WUE多年均值由高到低依次为:常绿针叶林、混交林、常绿阔叶林、稀树灌木草地、耕地和城市建设用地。(2)51.11%的区域表现出均温与WUE的正相关;而81.46%地区表明温差的扩大会使得WUE增加;有近一半的研究区表明最高温的升高有利于提高WUE,而最低温的作用则相反;有67.99%的区域表明降水增多反而会导致WUE的减少。(3)在大多数土地覆盖类型,日温差和最低温主要与WUE呈正相关,而最高温和降水主要与WUE呈负相关。在常绿针叶林、耕地和城市建设用地,日均温与WUE呈负相关。在其他三种植被类型下则呈正相关。(4)在低海拔地区,均温与WUE呈负相关而在中高海拔地区则转变为正相关关系。而最高温则正好相反。降水与WUE的负相关关系系数随高度的增加而不断加强,而温差和最低温与WUE的正相关关系也随高度的增加而剧烈波动增强。

    • 基于土地利用变化的广东省生境质量时空演变特征

      2022, 42(17):6997-7010. DOI: 10.5846/stxb202107191938

      摘要 (424) HTML (274) PDF 8.14 M (859) 评论 (0) 收藏

      摘要:生境质量的高低成为测度地区生态健康及可持续状态的关键因子。广东省生态质量及退化过程复杂,目前对该领域的研究较为薄弱。利用FLUS-InVEST耦合模型,对广东省1980-2020年生境质量变化及未来2020-2035年生境质量趋势进行研究。得出以下主要结果:(1)林地、耕地为广东省的主要土地利用类型,构成了地表覆盖景观基质;建设用地增加迅速,40年间面积翻了1.2倍;耕地锐减,面积比由27.1%减到22.8%;如果继续保持历史变化趋势,未来15年间建设用地面积将继续增加,耕地面积则减少至不足22%。(2)林地集中连片区域主要在北部生态发展区,耕地集聚分布于东西两翼,除几个大的水库图斑外,湿地在整个研究区都有分布;北部生态发展区域内的林地表现出破碎化特征,部分区域耕地、湿地都有减小和破碎化趋势。(3)过去的40年,生境质量变好的区域面积占比最大(44%),其次是未变化(29%)和减小的区域(27%),其中,约79%的区域指数值增减在-0.1-0.1之间;未来15年里,质量指数继续增大的区域面积比例将减少到39%,继续减小的比例将增大到31%;粤港澳大湾区局部低级别生境有连片的趋向。(4)即使没有土地利用类型转换变化,部分区域的生境质量也有增加或减小的变化;但存在土地利用类型变化的区域,生境质量变化的强度更大。以上结果说明,广东省生境质量总体较好,但局部有变差的态势,土地利用类型变化与生境质量的响应关系较为复杂。认知区域生态环境的特征,加强土地利用变化与生境质量响应关系及其机理的探究,可为目前正在实施的生态修复工作提供研究支持。

    • 长江流域产水功能对土地利用变化的响应及其驱动因素

      2022, 42(17):7011-7027. DOI: 10.5846/stxb202108312454

      摘要 (365) HTML (341) PDF 15.78 M (685) 评论 (0) 收藏

      摘要:长江流域产水功能是流域水生态平衡的重要组成部分,在生态安全防护上具有重要战略地位。产水量是指示区域水环境功能的重要生态指标,探讨长江流域土地利用变化对产水量的影响对于深化和揭示土地利用对水环境功能的效应有重要意义。研究基于多元统计方法与InVEST模型产水模块探讨了产水量对土地利用变化的响应模式,以及影响区域产水的驱动因素。结果表明:1.1990年至2015年,长江流域平均产水量呈西北低、东南高、中游>下游>上游的空间分布规律,子流域间的产水空间差异程度呈加剧趋势;2.从总产水量来看,洞庭湖、鄱阳湖和金沙江为主要贡献流域,贡献了总产水量的50%,且农用地与林地为主要土地贡献类型;3.由于长江流域土地利用结构和配置的转变,产水量的响应呈土地类型上的多样性,表现为农用地、草地、未利用地对产水变化具有正向协同效应,而林地和水域具有负向协同效应,建设用地对产水的响应不明显;4.影响产水功能的主要驱动力为建设用地、水域、人口密度、国民生产总值、降雨,农用地、植被覆盖、温度为潜在驱动力,未来长江流域产水功能的调控需要重视不同子流域间产水量的空间异质性与土地利用配置的协调性。

    • 城市化背景下小微湿地景观动态变化及其驱动因素

      2022, 42(17):7028-7042. DOI: 10.5846/stxb202107061800

      摘要 (376) HTML (267) PDF 16.04 M (516) 评论 (0) 收藏

      摘要:小微湿地是指自然界在长期演变过程中形成的小型湿地。城市发展导致小微湿地大量消失,了解小微湿地景观动态变化特征及驱动因素是保护与管理小微湿地的重要基础。以合肥市包河区为研究区域,选取2006-2018年4期遥感影像,利用空间分析方法确定2006-2010年、2010-2014年、2014-2018年、2006-2018年4个时期小微湿地景观动态变化,基于300m×300m的网格单元,结合增强回归树和地理加权逻辑回归模型,分析13个预测变量与小微湿地损失之间的关系。结果表明:2006-2018年,小微湿地在整个研究区大范围减少,总面积下降了60.8%,斑块数量减少了60.5%,同时,小微湿地边缘复杂度降低,小微湿地间的空间距离增加,聚集程度降低。增强回归树模型显示,城市发展初期(2006-2010年),周边用地类型(建设用地、旱地、林地和草地)变化是导致小微湿地损失的主要因素,中后期(2010-2018年)各类型土地利用变化的相对影响有不同程度的下降,斑块面积和坡度对小微湿地损失的驱动作用逐渐凸显。2006-2018年,建设用地变化(14.4%)、斑块面积(13.5%)、旱地变化(11.1%)、坡度(10.1%)、林地变化(8.5%)、草地变化(7.0%)是导致小微湿地损失的高重要性变量。地理加权逻辑回归模型揭示了高重要性变量对小微湿地损失影响的空间非平稳性特征,结果显示,除斑块面积系数的空间可视化无解释意义,其余高重要性变量对小微湿地损失的影响随地点的变化,贡献的大小和方向也有所不同。研究方法和结果可以为城市快速发展地区小微湿地的保护与管理提供理论支持。

    • 城镇化进程中洞庭湖区“三生空间”格局演变与驱动机制

      2022, 42(17):7043-7055. DOI: 10.5846/stxb202206031569

      摘要 (191) HTML (286) PDF 19.83 M (543) 评论 (0) 收藏

      摘要:城镇化快速发展背景下,城市自然资源国土空间格局转型引发了流域水生态环境的恶化。基于洞庭湖区岳阳、常德、益阳、荆州4个典型城市及其32个县域数据样本,借助遥感影像交互解译、GIS叠加融合、驱动指标分类提取等数据处理技术,通过土地利用动态度及转移矩阵计算分析城镇化进程中洞庭湖区"三生空间"格局演变的典型特征,并运用灰色关联度模型揭示国土空间格局演变的潜在驱动机制。研究表明:(1)1980-2020年洞庭湖区"三生空间"格局总体分布具有明显的水平地域分异和垂直梯度差异特征,生态空间主要集中在区域中部洞庭湖水域部分及东部、南部、西部的外围林地丘陵区,生产空间主要位于河网冲刷形成的湖滨平原区,生活空间呈点状零散穿插分布于生产、生态空间之中。(2)洞庭湖区各城市"三生空间"时空格局演变随城镇化发展逐渐剧烈,结构变化以城镇建设用地的增加和农业生产用地的缩减最为突出,功能转型体现为城镇生活空间侵蚀农业生产空间,农业生产空间挤占水域生态空间,以及农业生产空间向水域生态空间的回归;各类用地结构与功能转型在县域层面上的阶段差异性与地理协同性亦较为显著。(3)城镇化、工业化及农业现代化作为洞庭湖区"三生空间"格局演变的三大关键驱动力,加速了域内各城市的国土空间格局变化进程,是未来区域战略性生态环境治理及国土空间规划应重视的关键要素。研究内容可为洞庭湖区水网土地资源合理规划提供参考,引导大湖流域生态治理目标下的城镇化高质量发展。

    • 大都市区生态源地识别体系构建及国土空间生态修复关键区诊断

      2022, 42(17):7056-7067. DOI: 10.5846/stxb202108272408

      摘要 (273) HTML (258) PDF 21.60 M (1449) 评论 (0) 收藏

      摘要:构建生态安全格局是保障城市生态安全的必要手段,科学识别生态源地是构建生态安全格局的基础。以高度城市化的大都市区--上海市为研究对象构建生态源地识别体系,探究不同土地利用数据源与指标权重对生态源地识别的影响。在此基础上,基于最小累积阻力模型(MCR)与电路理论构建生态阻力面,识别生态保护与修复优先区域,对已有研究仅关注保护/修复的情况进行补充。结果表明:(1)自然生态本底仍是识别生态源地的重要指标,加入人类需求指标可填补已有研究对高度城市化源地识别针对性和丰富性的不足。生态系统服务格局、生态环境安全格局与环境友好格局权重为5 ∶ 2 ∶ 1时,源地识别效果最佳。(2)上海市生态源地空间和数量分布极不均匀,破碎化是首要问题。上海市现有(2017年)生态源地202个,共920.96 km2,占总面积14.53%,其中微型源地(面积<3 km2)数量高达82.67%。城市化水平影响生态源地分布,外环是源地数量与总面积的分水岭,郊环是源地平均面积的重要界线。(3)上海市以"面(源地)-线(廊道)-点(优先点)"组成生态保护网络,其中生态廊道442条,生态保护优先点306个,重要点线分布集中于中心城区边界。上海市生态修复优先区域325.47 km2,其中障碍点309.78 km2,需优化的非生态斑块95个(15.69 km2),大都市区的生态修复重点区域应聚焦于城市化扩散的阻力区域,且应多关注生态价值适中的草地与耕地。研究工作可为其他高度城市化区域,以及处于高速城市化发展进程城市的国土空间生态修复关键区识别提供借鉴与参考。

    • 生态相关水文指标的优选及其演变归因分析

      2022, 42(17):7068-7079. DOI: 10.5846/stxb202108232345

      摘要 (239) HTML (300) PDF 4.82 M (1001) 评论 (0) 收藏

      摘要:河流生态系统健康是流域可持续发展的基础,水文情势自然变化是维持河流生态健康的关键因素,因此需进行变化环境下水文情势演变归因研究。以老哈河流域为例,基于1964-2016年水文气象资料,利用趋势及突变检验方法,确定径流序列突变点,划分研究期,并结合可变下渗容量模型重建天然径流;通过主成分分析法确定生态最相关水文指标(ERHIs),并利用变化范围法评估水文指标的改变程度;基于"观测-模拟"对比分析法,定量评估气候变化和人类活动对河道径流和ERHIs的影响。结果表明:流域年径流序列呈现显著减少趋势,突变点为1979年和1999年,将研究期划分为基准期、变化期Ⅰ和变化期Ⅱ;筛选出7个ERHIs,分别为2月流量、6月流量、最大7日流量、年最小流量出现时间、低流量年内发生次数、高流量年内平均历时、上升率; 7个ERHIs中,大部分表现为下降趋势,综合改变度在变化期Ⅰ和变化期Ⅱ分别为0.45和0.74;定量归因结果表明,人类活动是影响ERHIs变化的主要因素,其在变化期Ⅱ对水文情势的影响较变化期Ⅰ更为剧烈。研究提供了生态相关水文指标优选及其演变归因的综合方法,揭示了不同时期流域ERHIs变化的主要驱动因子,为河流适应性管理提供科学依据。

    • 不同改良剂对黄土高原丘陵区山地果园土壤质量的影响

      2022, 42(17):7080-7091. DOI: 10.5846/stxb202106091529

      摘要 (169) HTML (245) PDF 1.35 M (657) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤质量是影响黄土高原丘陵区山地果园健康可持续发展的关键因素之一。针对黄土高原目前存在的土壤保水能力差,肥力低及微生物群落结构单一等问题,选取保水剂、生物炭和植物根际促生菌三种改良剂,研究其对土壤质量的影响。研究设置5个处理,分别为:生物炭处理(BC),施用量为5%;枯草芽孢杆菌处理(PGBS),施用量为0.25%;胶质芽孢杆菌处理(PGBM),施用量为0.25%;腐殖酸型保水剂处理(SAP),施用量为0.1%,不施用土壤改良剂作为对照(CK)。通过主成分分析法和最小数据集法筛选出相关指标,分别与对照处理(CK)进行对比,并进行综合评价。结果表明:土壤全氮、速效磷、β-1,4-葡萄糖苷酶、真菌Chao1指数、纤维素酶和细菌Chao1指数对土壤质量的影响较大;同时土壤改良剂的施用可以明显提高果园土壤质量。通过综合评价,发现不同改良剂改善土壤质量效果为:生物炭(BC)>保水剂(SAP)>枯草芽孢杆菌(PGBS)>胶质芽孢杆菌(PGBM)。综合考虑土壤质量和改良成本,保水剂在黄土高原山地果园土壤改良方面的适用性最好,若农林废弃物可资源化则生物炭在黄土高原土壤改良方面具有很大的应用潜力。

    • 海南岛西南部土壤生物硅分布的时空差异及其驱动机制

      2022, 42(17):7092-7104. DOI: 10.5846/stxb202108012090

      摘要 (151) HTML (220) PDF 4.68 M (687) 评论 (0) 收藏

      摘要:地球表层元素硅(Si)的生物地球化学循环影响全球初级生产力和全球碳循环进而影响地球环境变化。土壤生物硅(BSi)因其易溶解而成为岩石圈-土壤圈-生物圈-水圈等圈层之间Si迁移-转化的枢纽。采集海南岛西南部的热带季雨林、经济林(橡胶林、桉树林、芒果林)和农作物(香蕉、甘蔗)土壤样品。采用热碱消化连续提取法萃取BSi;运用相关分析和主成分分析法识别土壤BSi含量变化的主要驱动因素。结果表明:研究区不同植物群落土壤BSi含量从大到小依次为:香蕉地((2.38±0.72)mg/g)>热带季雨林((1.86±1.34) mg/g)>橡胶林((1.42±0.81) mg/g)>桉树林((1.22±0.28) mg/g)>芒果林((0.98±0.71) mg/g)>甘蔗地((0.62±0.74) mg/g);研究区土壤BSi含量存在随群落变化的季节变化:森林群落土壤 BSi含量干季大于湿季,农业草本群落(香蕉和甘蔗)土壤BSi含量则出现湿季大于干季的特征。研究区土壤BSi含量变化主要受生物因素(总氮和碳/氮(C/N))和非生物因素(化学风化程度)耦合驱动。在全球尺度上,海南岛西南部土壤BSi含量(1.43 mg/g)低于热带雨林土壤BSi含量(2.5 mg/g),揭示水热同期的季风气候区山地土壤较活跃的微生物活动和较强的降雨、径流侵蚀作用,均有利于土壤BSi发生迁移-转换,最终以溶解态硅的形式随地表径流注入南海,在一定程度上保持南海生态系统的营养成分结构,确保南海生态系统良性循环。

    • 滇南喀斯特断陷盆地土地利用方式对土壤有机碳及其活性组分的影响

      2022, 42(17):7105-7117. DOI: 10.5846/stxb202108112216

      摘要 (249) HTML (331) PDF 4.79 M (567) 评论 (0) 收藏

      摘要:土地利用方式是影响土壤有机碳库的重要因素,为探究喀斯特断陷盆地土壤有机碳库对土地利用方式及环境因素的响应,以滇南喀斯特地区5种典型土地利用方式(耕地、草地、灌丛、人工林、天然林)为研究对象,分析不同土地利用方式土壤有机碳(SOC)及活性有机碳(LOC)组分,即可溶性有机碳(DOC)、易氧化性有机碳(EOC)及微生物量碳(MBC)的含量、储量及分配比例在土壤垂直剖面(0-60 cm)的变化特征。结果表明:5种土地利用方式的SOC含量随土层深度的增加逐渐降低,其储量依次为灌丛(191.77 t/hm2)、草地(166.86 t/hm2)、耕地(142.47 t/hm2)、人工林(134.31 t/hm2)和天然林(102.62 t/hm2);EOC和MBC的平均含量及储量均以草地及灌丛最高、人工林及天然林次之,二者在土壤垂直剖面上与SOC含量的变化特征一致,但EOC和MBC含量在土层间的下降幅度大于SOC;土地利用方式和土层深度对DOC无显著影响(P>0.05);活性有机碳的分配比例受土地利用方式及土层深度的显著影响(P<0.01),其中人工林的EOC/SOC和MBC/SOC显著低于草地、灌丛及天然林。通径分析指出SOC和EOC主要受C/P比、全磷、砂粒和交换性钙的影响,砂粒和C/P比是影响MBC的主要因子。研究阐明在喀斯特断陷盆地地区EOC和MBC对土地利用方式的响应比SOC更敏感。另外,今后在土壤碳库的研究中应更多关注土壤磷和物理结构对其的影响。

    • 黄河口湿地柽柳灌丛土壤盐渍化特征

      2022, 42(17):7118-7127. DOI: 10.5846/stxb202108172276

      摘要 (209) HTML (282) PDF 8.83 M (553) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究黄河三角洲湿地柽柳灌丛下土壤的盐渍化特征,在黄河三角洲国家级自然保护区(37°35'-12'N,118°33'-119°20'E)黄河入海口附近,根据长势基本一致的原则分别在碱蓬群落、柽柳群落和芦苇群落各选3株柽柳,采集柽柳灌丛下土壤样品,分析土壤盐分和盐碱化参数的空间分布以及距基茎不同距离处研究对象(土壤总盐(TS)、电导率(EC)、pH、交换性钠百分率(ESP))和环境因子(Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3-、SO2-4)之间的关系。结果表明:(1)研究区土壤为弱碱化盐土,离子含量由高到低依次为Cl->Na+>SO2-4 >Ca2+>Mg2+>HCO-3>K+。除pH在土壤表层数值最低外,表层土壤TS、EC、ESP和盐分离子大于深层土壤,显示表聚性。(2)土壤盐分和盐碱化参数空间分布总体为:在柽柳基茎周围形成"盐谷"、"碱谷"效应, Na+、Mg2+、Cl-表现为"盐谷",K+ 、SO2-4 、Ca2+ 表现为"盐岛"。(3)在整个土壤剖面中,与TS、EC相关性最强的阴阳离子为Mg2+、Cl-,从灌丛中心到灌丛间裸地Ca2+、SO2-4与TS、EC的相关性逐渐减弱,Mg2+、Cl-与TS、EC的相关性逐渐增强。Ca2+和SO2-4与pH表现为较强的负相关性;与ESP相关性最强的阴离子为HCO-3,与之相关性最强的阳离子为Na+和K+,并且Na+和K+与ESP的相关性表现出从灌丛中心向外逐渐增强。(4)土壤盐渍化主要受控于Na+,从灌丛下到灌丛间裸地Cl-对盐渍化程度的影响逐渐增加,SO2-4的影响逐渐降低。

    • 宁夏河东沙地生物土壤结皮对土壤性质及入渗过程的影响

      2022, 42(17):7128-7136. DOI: 10.5846/stxb202203100584

      摘要 (199) HTML (254) PDF 614.35 K (542) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了揭示沙漠化治理过程中生物土壤结皮覆盖对土壤入渗过程的影响规律,以宁夏河东沙地人工沙漠治理区4种典型地表覆盖类型:裸沙(BS)、藻类结皮(AC)、藓类结皮(MC)、草本-藓类结皮(H-MC)为研究对象,基于野外双环入渗试验与室内模拟,分析了3种生物土壤结皮覆盖下土壤性质的变化与土壤入渗特征。结果表明:(1)与BS相比,3种结皮覆盖下表层土壤砂粒含量减少2.0%-5.1%,粉粒含量增加3.6%-5.8%,有机质含量增加了5-6倍,AC和MC覆盖下土壤总孔隙度与饱和含水量降低,而H-MC与之相反;(2)平均入渗速率表现为BS>H-MC>AC>MC,1h累计入渗量表现为H-MC>BS>AC>MC,与BS相比,AC、MC和H-MC的初渗速率依次减少了14.3%、37.2%、11.8%,AC、MC的稳渗速率分别降低了14.4%和18.3%,H-MC的稳渗速率增加了4.5%;(3)三种模型中,Kostiakov模型最适用于模拟生物土壤结皮覆盖下土壤水分入渗过程。综上,研究区内不同发育程度生物土壤结皮改变了下层土壤的性质以及土壤的入渗特征,MC与AC阻碍水分入渗,H-MC促进水分入渗。

    • 基于高通量测序的禁牧对土壤微生物群落结构的影响

      2022, 42(17):7137-7146. DOI: 10.5846/stxb202104261095

      摘要 (201) HTML (291) PDF 4.41 M (551) 评论 (0) 收藏

      摘要:麋鹿的采食、躺卧和践踏行为均会对栖息地土壤环境造成影响,进而影响土壤微生物群落结构。利用高通量测序技术,分析江苏大丰麋鹿国家级自然保护区禁牧点和补饲点土壤细菌和真菌群落结构差异,并结合土壤理化性质探究禁牧对土壤微生物群落结构的影响。结果表明细菌群落的优势菌门为变形菌门,真菌群落的优势菌门为子囊菌门。禁牧改变了土壤微生物群落结构,在门水平上提高了变形菌门、放线菌门和担子菌门的相对丰度,降低了绿弯菌门、厚壁菌门和子囊菌门的相对丰度,禁牧点与补饲点土壤微生物群落多样性的相似性较低。冗余分析中,细菌受土壤环境因子的影响大于真菌,其中土壤pH是影响细菌和真菌群落最大的土壤环境因子。研究揭示了禁牧对土壤微生物群落结构的影响,为保护区制定麋鹿生境恢复方案提供参考。

    • 长白山不同演替阶段针阔混交林群落物种多样性及其影响因子

      2022, 42(17):7147-7155. DOI: 10.5846/stxb202108172273

      摘要 (220) HTML (296) PDF 7.03 M (676) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于长白山3个5.2hm2针阔混交林永久监测样地的野外调查数据,以胸径(DBH)≥1cm的乔木树种为对象,运用R4.0.3软件计算物种多样性指数以及进行物种多样性相关性分析和多元回归分析,以探讨生物和非生物因素对不同演替阶段针阔混交林物种多样性的影响。结果表明:(1)3个典型针阔混交林的4个物种多样性指数均随演替的正向进行而下降,其中物种丰富度、Shannon-Wiener指数和Simpson指数在3个演替阶段存在显著性差异,而Pielou均匀度指数在次生杨桦林与次生针阔混交林阶段差异不显著。(2)胸径结构变量是影响物种多样性变化的主要驱动因子,随着演替的进行,林分密度对物种多样性产生的影响越来越大。(3)所有土壤因子在针阔混交林阶段对物种多样性指数均表现出显著的影响,而在次生杨桦林只有土壤全氮与物种多样性指数存在显著相关关系,土壤全磷在原始椴树红松林阶段是影响物种多样性的主要因素。综上,研究认为在各演替阶段,生物和非生物因素均影响着森林群落的物种多样性,胸径结构和林分密度是影响群落物种多样性的主要因素,林分中的土壤因子受到不同群落特征的影响产生不同变化,从而对群落的物种多样性产生影响也有所不同。

    • 油蒿叶片氮分配对其最大净光合速率季节变异的影响

      2022, 42(17):7156-7166. DOI: 10.5846/stxb202107061799

      摘要 (216) HTML (279) PDF 1.75 M (489) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物最大净光合速率的季节变异性及其氮调控机制是近年来植物生理生态领域研究热点,对荒漠植物光合最大净光合速率季节动态及其叶氮影响,特别是叶氮分配对最大净光合速率调控机制的了解仍非常有限。2018年5-10月在宁夏盐池毛乌素沙地,对当地主要建群种油蒿(Artemisia ordosica)进行生长季原位观测,测定其叶光合光响应曲线(A-PAR)、CO2响应曲线(A-Ci)和叶氮含量,结合环境观测数据,分析A-PAR关键参数最大净光合速率(Amax)的季节变异和叶片氮分配相关参数对Amax的调控。结果表明,油蒿叶片Amax在生长期季节变异系数(Cv)为14%,在完全展叶中期,光合氮利用效率(PNUE)有最大值11.82 μmolCO2 gN-1 s-1,此时叶片氮素在光合系统中的分配比例最大,Amax有最大值29.48 μmol CO2 m-2s-1,油蒿光合能力较强。在完全展叶末期,油蒿叶片氮在光合系统中的分配比例(Pp)有最小值0.21,此时叶氮分配更倾向于非光合系统,Amax较小,光合能力较弱,有利于油蒿延长叶片寿命。Amax与单位干重叶片氮含量(Nmass)、氮在捕光系统中分配比例(PL)、氮在生物力能系统中分配比例(Pb)正相关(P<0.05),其中,PLAmax产生了最大的直接正向影响,氮在羧化系统中分配比例(Pc)主要通过PbAmax的产生了间接的正向影响,PbAmax季节动态的解释度最大(R2=0.49,P<0.01)。Amax与比叶重(LMA)负相关(P<0.05),即当有较高LMA时油蒿具有较低的光合速率,此时叶片光合能力较弱,叶片机械韧性较强。不同物候时期,油蒿叶片氮素分配的变化及叶片光合能力与结构性状之间的权衡关系,标志着荒漠植物对其生境的适应性调节。研究结果不但可提高荒漠灌木油蒿生态系统生产力预测的准确性,也是对植物光合适应机理认识的补充和深入。

    • 秦岭不同龄组巴山冷杉径向生长对气候因子的响应差异

      2022, 42(17):7167-7176. DOI: 10.5846/stxb202110182929

      摘要 (163) HTML (240) PDF 4.89 M (570) 评论 (0) 收藏

      摘要:秦岭地区树轮气候学研究已经引起众多学者的重视,但年龄因素对调节树木径向生长-气候响应关系的研究尚未在当地得到广泛关注。运用树轮气候学方法,建立秦岭牛背梁国家级自然保护区低、中、高3个龄组巴山冷杉(Abies fargesii)的树轮宽度差值年表,探究不同龄组巴山冷杉径向生长与覆盖研究区的0.5°×0.5°分辨率格点气候要素之间的响应关系,以期解译年龄差异对巴山冷杉树木径向生长-气候响应特征的潜在影响。结果表明:不同龄组巴山冷杉差值年表统计特征值存在明显差异,平均敏感度和样本总体代表性随年龄增大而递减,但标准差、样本间平均相关系数和第一特征根变异解释量均以中龄组最低,信噪比却以中龄组最高;春季(3-5月)降水的增加以及秋季(9-11月)气温的升高对低龄组巴山冷杉径向生长的促进作用最强,对中龄组树木生长的促进作用明显减弱,而对高龄组树木生长几乎没有影响;气温对巴山冷杉径向生长的促进作用随树龄增高而增强,差值年表与当年2月、8月、上年5月平均温、平均最高温的相关系数均呈现随龄级增大而逐渐递增的趋势。年龄因素对牛背梁国家级自然保护区巴山冷杉径向生长-气候响应关系存在明确影响,随着年龄的增加,巴山冷杉径向生长受降水的制约减弱,受气温的限制增强。因此,在进行树木年轮学研究以及制定森林经营管理策略时应该考虑不同树龄巴山冷杉对气候的响应差异。

    • 人类活动对西南山地植被覆盖变化的影响——以重庆市为例

      2022, 42(17):7177-7186. DOI: 10.5846/stxb202110112857

      摘要 (266) HTML (267) PDF 12.55 M (575) 评论 (0) 收藏

      摘要:植被覆盖变化是生态环境变化的重要指标,定量解析其中的人类活动作用一直是生态领域研究的热点。以重庆市为例,基于遥感、气象以及统计数据,利用GIS技术和残差法,从归一化植被指数(NDVI)和土地利用/覆盖(LUCC)整合分析视角,探究西南山地2000-2020年植被覆盖变化的时空特征,深入解析人类活动影响。 研究表明:(1)近20年间研究区植被覆盖呈整体上升趋势且空间异质性强,渝东南和渝东北地区植被覆盖以及恢复趋势明显优于渝中地区。(2)残差分析表明人类活动对植被覆盖变化同时存在正向和负向两个方面的影响,以正向影响为主导。(3)林地未变区和耕地未变区对植被覆盖变化的贡献程度最大(两者共达到84.18%),退耕还林贡献率仅为1.24%。(4)封禁育林面积与林地未变区植被覆盖变化存在极显著正相关关系(R2=0.82),同时封禁育林生态工程能够较好地解释林地未变区残差变化。研究建立了LUCC对植被覆盖变化影响的贡献率清单,定量揭示封禁育林生态工程对植被覆盖恢复的重要作用,对丰富区域植被覆盖变化驱动研究具有一定参考价值。

    • 石羊河下游不同衰退程度多枝柽柳灌丛水分利用格局研究

      2022, 42(17):7187-7197. DOI: 10.5846/stxb202101280303

      摘要 (165) HTML (297) PDF 11.70 M (506) 评论 (0) 收藏

      摘要:多枝柽柳(Tamarix ramosissima)灌丛是石羊河下游防风固沙林的重要组成,对绿洲免受风沙灾害侵袭发挥着关键作用。由于区域水文环境的恶化,多枝柽柳灌丛大面积退化死亡,亟需人工恢复,但其季节水分来源尚不清楚。为此,基于氢氧稳定同位素示踪技术,运用IsoSource模型,定量分析了不同衰退程度多枝柽柳灌丛的水分利用策略。 结果表明:2016年石羊河下游降雨以小于5 mm小降雨事件为主,降雨氧稳定同位素值(δ18O)的季节效应明显。降水线方程为氢稳定同位素氘值δD=6.46δ18O-5.11, R2=0.87。整体上,不同衰退程度多枝柽柳灌丛土壤水分在夏季较低,秋季略为恢复。由于衰退程度越严重蒸腾耗水越低,生长季多枝柽柳灌丛土壤水分大小排序为重度(3.48%)>极重度(2.69%)>中度(1.97%)> 轻度(1.87%)。降雨与土壤水δD 的变化关系分析表明,6-10月降雨对衰退多枝柽柳灌丛土壤水补给贡献较大。土壤水、降水、地下水是不同退化程度多枝柽柳灌丛的潜在水源。受春季蒸发损失小,冠层截留少,以及土壤生物结皮的综合影响,不同衰退阶段多枝柽柳春季对降水的平均利用比例达40.63%,大小排序为重度衰退(58.5%)>中度衰退(41.7%)>轻度衰退(39.3%)>极重度衰退(23%)。春季到秋季衰退多枝柽柳灌丛趋向于利用可靠的深层地下水。随生境水分可获得性的变化,不同衰退程度多枝柽柳选择性利用降雨、土壤水、地下水。虽然能勉强维持生存,但石羊河下游衰退多枝柽柳灌丛有被红砂(Reaumuria soongarica)等超耐旱小灌木替代的趋势。建议干旱区人工植被建设应以水定绿,灌草结合,少选择乔木、大灌木等高耗水植物种作为固沙造林树种。

    • 大气O3浓度升高和模拟N沉降对黄豆光合、生物量和非结构性碳水化合物积累及分配的影响

      2022, 42(17):7198-7209. DOI: 10.5846/stxb202109132567

      摘要 (165) HTML (231) PDF 2.62 M (602) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究全球气候变化带来的大气臭氧(O3)浓度升高和氮(N沉降)对黄豆气体交换、生物量和非结构性碳水化合物(NSCs)积累及分配的影响, 利用开顶式气室(OTC)设置了2个O3浓度(AA, 正常大气; AAO60, 正常大气+60 μg/m3O3)和2个施N梯度(对照;施N)并开展了相关实验。研究结果表明: (1) N沉降处理后叶片净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)显著提高了96.21%和83.77%, 但是对黄豆各部位生物量的促进作用没有达到显著水平。N沉降处理后根系溶性糖和非结构性磷水化合物(NSCs)的比例显著下降了42.17%和38.95%, 而叶片淀粉分配比增加了41.55%, 豆粒和茎的可溶性糖含量分别提高了59.41%和95.29%。(2) O3浓度升高处理后叶片Gs增加了94.89%, Pn降低了2.34%。叶片、茎、根和豆粒的生物量在O3处理后分别显著降低了38.14%、56.25%、66.67%和25.49%。豆粒的可溶性糖和淀粉含量和总NSCs分别显著下降了21.94%和49.65%和30.55%。O3浓度升高后根系中淀粉总量的比例的增加了56.21%。(3) O3和N沉降处理二者共同处理在叶片净光合速率、蒸腾速率、豆粒、茎、根系NSCs组分均具有显著交互作用, 主要表现为拮抗作用。综上, 中度N沉降提高了叶片光合作用, 增加了对地上部分NSCs的分配而降低了对地下根系的分配;O3浓度升高抑制了黄豆生长和NSCs积累, 但是相对增加了根系中淀粉总量的比例;N沉降一定程度上能够缓解O3对光合和NSCs造成的损害, 但未见对生物量下降存在类似效应。

    • 三江并流区水电站消落带适生草本植物根系固土能力

      2022, 42(17):7210-7221. DOI: 10.5846/stxb202104201025

      摘要 (181) HTML (244) PDF 7.26 M (587) 评论 (0) 收藏

      摘要:三江并流区生态脆弱敏感,水电站库周消落带土壤侵蚀严重,为研究消落带适生草本植物的根系固土效应,并为重建植被、控制土壤侵蚀提供依据,以生长期为18个月的风车草(Cyperus alternifolius L.)、美人蕉(Canna indica L.)、花叶芦竹(Arundo donax var. versicolor)和菖蒲(Acorus calamus L.)4种草本植物为研究对象,采用自制的原位剪切仪测定根土复合体和素土的抗剪强度;用根系拉力试验机测定根系的抗拉强度,用Wu和Waldron模型(WWM)对根系提高土体抗剪强度进行预测,并评价模型的可靠性。结果表明:①4种适生草本植物根系都能增强土体的抗剪强度,风车草、美人蕉、花叶芦竹和菖蒲根系使土体的抗剪强度分别提高了403.89%、248.32%、388.50%和200.71%;②4种草本植物根系的抗拉强度均与直径呈现负幂函数关系;③根系抗拉强度较大、破坏面上根面积比较高和根系直径(D)<1 mm细根较多的草本植物,固土效应更加显著;④4种草本植物根系对土体强度增量的WWM模型计算值是实测值的9.37-43.85倍,该模型对高含水率土壤中草本植物根系的预测精度较低。风车草、美人蕉、花叶芦竹和菖蒲的根系均有较强的固土能力,尤其是风车草和花叶芦竹,是三江并流区黄登水库消落带植被重建和固土抗蚀的优选物种。

    • 内蒙古东北段森林衰退现状及种群竞争对其生长的影响

      2022, 42(17):7222-7233. DOI: 10.5846/stxb202106101549

      摘要 (241) HTML (299) PDF 4.69 M (582) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着气候变化加剧,中国半干旱区东段发现大量森林衰退现象,威胁到社会生产和环境保护的可持续发展。种群竞争是森林动态的内在驱动因子,当前对该区域森林种群竞争与森林衰退关系的研究尚缺乏足够的依据。选取内蒙古大兴安岭典型森林作为研究对象,依据Hegyi单木竞争指数模型计算个体水平上和样地水平上的竞争指数,利用树木个体树轮指数(TRI)年表作为个体水平上的衰退指标,利用样地年表(TRI)和胸高断面积增量(BAI)来分析样地水平上的衰退指标,探讨不同尺度上森林衰退状况。探讨个体水平上和样地水平上竞争指数与不同尺度上森林衰退指标之间的关系,分析研究区森林衰退的内因特征。主要结论如下:第一,样地年表与树木个体年表所指示的衰退时段基本一致,结合两者的重合结果,可以得出各样地的衰退年份。不同样地的生长衰退时段有重合的现象,个体年表中超过阈值50%的样地的严重衰退时期年份基本在2001-2005年间,而在样地年表中,样地五岔沟林场(L-WCG1)、五岔沟林场大样地(L-WCG2)、乌尔根(L-WRG)在1989年至1997年都出现生长衰退,样地军达盖林场(L-HDG)、L-WCG1、L-WCG2、L-WRG和s根河(L-GH1)衰退重合期在1998-2003年期间。这是由于这一阶段研究区发生了大规模的干旱事件,导致不同地点的树木生长都受到抑制。第二,各样地中树木个体的五年平均相对胸高断面积增量(rBAI5)与个体竞争指数相关的显著性最高,两者的关系可用指数函数方程表达,即rBAI5随着个体水平竞争指数的上升而下降。这说明了竞争指数对于树木生长存在显著的影响。而样地竞争指数与近2年、5年和10年内样地胸高断面积均值(BAI2、BAI5、BAI10)之间的关系不明显。从种群竞争方面研究中国半干旱区东段的森林衰退影响因素,旨在为森林衰退机理研究提供依据,为半干旱区森林资源可持续发展提供支持。

    • 腐殖质粒径和燃烧深度对兴安落叶松人工林地下火燃烧温度的影响

      2022, 42(17):7234-7243. DOI: 10.5846/stxb202107041776

      摘要 (155) HTML (241) PDF 2.74 M (488) 评论 (0) 收藏

      摘要:地下火是森林中难以控制的一种燃烧现象,对森林危害极大,燃烧所释放的温度影响着地下火蔓延。以我国地下火频发区域之一的大兴安岭地区兴安落叶松(Larix gmelinii)人工林为研究对象,通过室内控制模拟点烧实验的方法,研究腐殖质粒径和燃烧深度对地下火燃烧温度的影响。结果表明:在不同地类条件下,不同粒径腐殖质和深度对燃烧最高温度的影响存在显著差异(P<0.05);在不同深度条件下,不同地类和腐殖质粒径以及二者的交互作用对燃烧最高温度的影响均存在显著差异(P<0.05);在5种地类的腐殖质中都以粒径≤80目和深度12cm处的燃烧温度最高;塔头甸子和水湿地条件下的地下火燃烧温度较高,尤其是塔头甸子;深度、距离和腐殖质粒径可作为有坡山地、水湿地和农用地条件下预测模型自变量,深度和腐殖质粒径可作为塔头甸子和无坡山地条件下预测模型自变量,且模型均通过了显著性检验(P<0.05)。相关研究成果可以为该地区地下火的防控和扑火装备的研发提供科学依据。

    • 广西北部湾典型海岛红树林的结构特征、空间格局及种间种内关联性

      2022, 42(17):7244-7255. DOI: 10.5846/stxb202106071508

      摘要 (302) HTML (257) PDF 8.63 M (868) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究广西北部湾茅尾海自然保护区海岛红树林群落的空间点格局和演替规律,在典型红树林海岛设置调查样地,以样地内的桐花树(Aegiceras corniculatum)、秋茄(Kandelia obovata)、白骨壤(Avicennia marina)等红树植物为研究对象,构建单变量函数的完全空间随机模型、异质泊松模型与双变量函数的环形转变模型,分析3种红树林种群的结构特征、空间格局及种内种间关联性。结果发现:(1)桐花树种群的小树和中树的个体数目较多,种群年龄结构呈金字塔型,种群处于增长状态;秋茄种群的中树个体数目较多,种群结构呈钟型,种群数量处于稳定状态;白骨壤个体数相对较少,且幼树较少老树较多,种群更新受阻,种群结构呈纺锤型,属于衰退型种群。(2)红树林群落整体上呈现出空间集聚的分布特征,从不同种群的集聚程度来看:桐花树>白骨壤>秋茄。(3)随着空间尺度的增大,红树林群落在空间分布上依次表现出聚集、随机和均匀3种特征。(4)桐花树与秋茄、白骨壤的种间关系随着尺度增加均表现为空间无关联性-空间负关联性-空间无关联性的演变特征,秋茄与白骨壤的种间关系则为全尺度的空间无关联性。(5)桐花树种内不同龄级之间存在空间正关联性、空间无关联性和空间负关联性,秋茄种内不同龄级之间均表现出空间无联性,白骨壤种群则在不同龄级之间均出现空间正关联性。(6)红树植物种群的空间格局受到自身繁殖特性、生境异质性、种内和种间竞争、病虫害等多种因素的影响。红树林人工种植和恢复需要结合沿海地区的自然生态条件,按照红树林种群的适应形态学特点、群落类型和自然演替规律,种植乡土红树植物,适当引进外来物种,研制出近似天然的人工红树林林分结构,提高群落的生物多样性和群落稳定性,发挥红树林湿地生态系统的生态环境效应。

    • 柯-青冈常绿阔叶林优势树种叶片性状变异及适应策略

      2022, 42(17):7256-7265. DOI: 10.5846/stxb202103100659

      摘要 (214) HTML (257) PDF 1.88 M (792) 评论 (0) 收藏

      摘要:厘清叶片功能性状的变异及性状间的权衡关系,对揭示植物对环境变化的响应及适应策略具有重要意义。以中亚热带柯(Lithocarpus glaber)-青冈(Cyclobalanopsis glauca)常绿阔叶林为对象,测量了1 hm2固定监测样地内6个优势树种的叶面积(LA)、比叶面积(SLA)、干物质含量(LDMC)、叶片厚度(LT)、叶片碳(LC)、叶片氮(LN)、叶片磷(LP)含量和叶片碳氮比(LCLN)8个功能性状,采用多重比较、主成分分析(PCA)法分析了群落叶片功能性状的生活型、种内和种间变异及性状间关系。结果表明:(1)群落内叶片功能性状种内、种间差异显著,变异中等(CV: 0.02-0.59),其结构性状的可塑性较化学性状保守,变异格局符合"性状空间变异分割假说";针叶树种的LA、SLA显著低于阔叶树种,常绿树种的LC和LDMC最小,而落叶树种的SLA、LNLP最大以及LTLCLN最小。(2)群落叶片功能性状变异主要来源于生活型和种间变异,种内变异亦有显著贡献;生活型对多数性状的贡献率较大,其对LDMC、LCLN的贡献分别高达93.11%和91.76%;种间变异(LDMC除外)对结构性状的贡献率均高于化学性状;种内变异对LP的贡献率(23.66%)较种间变异高。(3)叶片性状之间多表现出显著相关关系,针叶树和阔叶树在PCA排序图中聚集于不同区域,叶经济型谱在柯-青冈群落中具有适用性。不同树种通过叶片结构、化学性状之间的权衡策略来适应环境变化,从而实现群落物种共存。结果可为理解森林群落物种的环境适应策略、预测群落动态变化和制定植被恢复措施提供科学依据。

    • 气候变化情景下西藏入侵植物印加孔雀草的潜在分布预测

      2022, 42(17):7266-7277. DOI: 10.5846/stxb202102220494

      摘要 (250) HTML (491) PDF 9.30 M (753) 评论 (0) 收藏

      摘要:入侵植物通常由于具有较强的适应性而能够快速繁殖扩散,影响本土物种的生长繁殖,进而威胁到当地生态安全、景观格局和农业生产等。西藏生态环境非常脆弱,一旦发生恶性物种大面积入侵,生态后果不堪设想。为了探究入侵植物印加孔雀草(Tagetes minuta L.)对西藏东南生态安全的影响趋势,基于野外实地调查数据,采用最大熵(MaxEnt)模型,应用R语言平台对模型和数据进行优化筛选,探讨影响其地理分布的主要环境因子,并模拟预测了当代及2种气候变化情景(RCP 4.5、RCP 8.5)下,其在西藏的潜在适生区分布情况。结果表明:(1)训练数据集和测试数据集的受试者工作特征曲线下的面积(AUC) 均为0.997,模拟效果较好;底层土壤酸碱度、最暖季降水量、土壤有效含水量、最暖月最高温度为影响印加孔雀草分布的主导环境因子,贡献率总和超过90%。(2)加查县、朗县是印加孔雀草分布密集区域,米林县、林芝市区、察隅县、墨脱县等地为入侵高风险地区。(3)中短期(2050年)内印加孔雀草适生面积增加明显,2070年时面积则会减少;印加孔雀草适生区在藏东南地区进一步向东北区域扩张,分布质心由当前的墨脱县域向波密县域转移。总体而言,印加孔雀草分布受土壤环境、温度和降水影响较大,气候变化将使其向西藏东部、南部扩张。研究结果对于西藏自治区制定植物入侵防控管理办法具有重要参考价值。

    • 巴郎山大叶醉鱼草叶片非结构性碳水化合物和氮分配的海拔响应

      2022, 42(17):7278-7287. DOI: 10.5846/stxb202012033087

      摘要 (154) HTML (251) PDF 1.66 M (550) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入认识和探讨植物对环境变化的生理生态响应和适应,以分布在川西巴郎山的大叶醉鱼草(Buddleja davidii)为研究对象,沿海拔梯度对植物叶片中非结构性碳水化合物(NSC)、可溶性糖和淀粉含量,氮含量和氮分配比例(光合系统氮分配比例PP、细胞壁氮分配比例PCW和其他组分氮分配比例Pother)等参数进行对比分析,探讨其沿海拔的变化趋势,以及叶片NSC、可溶性糖和淀粉含量与氮分配间的相关关系。结果显示:大叶醉鱼草叶片NSC、可溶性糖、淀粉和单糖含量随海拔的升高而增加,而可溶性糖/淀粉比值未发生显著变化,表明高海拔较高的NSC含量的累积是由可溶性糖和淀粉含量共同决定的,而可溶性糖含量的增加主要由单糖含量的变化引起。叶片氮含量和PP在海拔间差异不显著,但PCWPother分别随海拔升高而降低和升高。此外,随海拔升高,叶片NSC/N比值随之增加,这主要归因于随海拔升高而增加的NSC含量而非海拔间差异不显著的氮含量。NSC含量和可溶性糖含量均与Pother显著正相关,说明叶片Pother和NSC含量的累积共同用于提高大叶醉鱼草在高海拔恶劣环境下的适应性。

    • 中华倒刺鲃和胭脂鱼游泳行为、应激和免疫能力对短期禁食的响应

      2022, 42(17):7288-7295. DOI: 10.5846/stxb201912252791

      摘要 (195) HTML (289) PDF 1.74 M (568) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,长江流域鱼类资源急剧下降,而有关鱼类对环境变化的行为和生理响应对于评估环境变化对种群动态的影响具有重要意义,相关研究亟待开展。选取中华倒刺鲃(Spinibarbus sinensis)和胭脂鱼(Myxocyprinus asiaticus)幼鱼为实验对象,考察两种鱼类在1-2周禁食后的自发群体运动时间比、游泳速度、个体间距离、最大匀加速速度、溶菌酶含量、鱼体免疫球蛋白(IgM)水平、血清皮质醇水平和超氧化物歧化酶活性的响应。研究发现:(1)相比之下,胭脂鱼的自发游泳行为表现不太活跃,游泳能力和IgM水平更低,超氧化物歧化酶SOD水平更高;(2)胭脂鱼在正常摄食条件下比中华倒刺鲃生长更慢,但是在1-2周短期禁食条件下其体重下降更少;(3)1-2周的短期禁食结束后,两种实验鱼的SOD活性和游泳能力变化不明显,但是其IgM水平和皮质醇都提高,胭脂鱼表现不及中华倒刺鲃;(4)胭脂鱼的溶菌酶含量在1-2周短期禁食后明显提高,但是中华倒刺鲃的溶菌酶含量没有受到1-2周短期禁食的显著影响。研究表明:(1)相比于中华倒刺鲃,胭脂鱼不太活跃,免疫和运动能力也更低,当食物充足时生长优势不明显,但在食物短缺时,营养物质和能量损失更少;(2)两种实验鱼的生理机能(比如游泳行为和免疫功能)对短期禁食有不同的响应,胭脂鱼更加不敏感(溶菌酶除外)。总体而言,研究表明同样的食物资源波动可能导致同一水域不同鱼类不同的生态后果,更多鱼类的相关研究亟待开展。

    • >封底
    • 封底

      2022, 42(17):7296-7296.

      摘要 (82) HTML (0) PDF 1.25 M (348) 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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