• 2022年第42卷第22期文章目次
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      2022, 42(22):0-0.

      摘要 (161) HTML (0) PDF 12.09 M (522) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >青藏高原生物多样性保护与生态安全专栏
    • 近40年青藏高原生态格局演变及其驱动因素

      2022, 42(22):8941-8952. DOI: 10.5846/stxb202204191060

      摘要 (941) HTML (562) PDF 8.37 M (22961) 评论 (0) 收藏

      摘要:20世纪80年代至今近40年间,青藏高原自然与人工生态系统发生了广泛而深刻的变化,作为我国重要的生态屏障,亟需对其生态系统格局演变过程及其驱动因素进行系统定量的解析。本研究利用1980年至2018年间8期遥感解译土地利用与覆被数据,将青藏高原9类主要生态系统类型,森林、灌丛、草地、农田、城镇、水体与湿地、冰川、裸地、荒漠,依其主要构成组分,划分为以植被为主体的自然生态系统(森林、灌丛、草地)、以无机环境为主体的自然生态系统(水体与湿地、冰川、裸地、荒漠),以及人工生态系统(农田、城镇)共三大类。统计分析表明1980至2018年的近40年来,青藏高原以植被为主的自然生态系统面积约占61.9%,其中草地生态系统变化率较大,局部年际变化逾30%/10a,草地灌丛面积扩张明显,最高可达约7%/10a。此外,青藏高原喜马拉雅山脉附近的冰川消减较快,下降速率约达25%/10a。青藏高原东缘向西城镇扩张明显,城镇面积占比增加约40%。研究还对气温和降水计算其变化速率,量化驱动生态系统演变的外部气候环境的时空动态特征,结合地理环境变量、人类活动强度、土壤侵蚀度、生物丰度等综合的驱动因素指标,建立多层级结构方程模型。研究发现,以植被为主的自然生态系统变化速率与气温、降水的变化速率呈现显著负相关,以无机环境要素为主的自然生态系统与气候因子的变化速率呈现显著正相关,人工生态系统则与外部环境因素耦合关系不强,结果表明青藏高原森林、灌丛、草地一类自然植被生态系统与环境变化之间呈现负反馈的保守性耦合关系,相比较水体与湿地、冰川、裸地和荒漠生态系统来讲,具有更强的韧性,因此保护区域自然植被将有利于维护青藏高原整体的生态屏障功能。

    • 基于机器学习算法的草地地上生物量估测——以祁连山草地为例

      2022, 42(22):8953-8963. DOI: 10.5846/stxb202203180669

      摘要 (408) HTML (362) PDF 11.07 M (804) 评论 (0) 收藏

      摘要:草地地上生物量(Aboveground Biomass,AGB)是指导畜牧业生产管理的重要指标,是草畜平衡综合分析的基础。目前,有关祁连山草地AGB反演的研究较少,且多源数据间的尺度差异问题并未得到很好的解决。为了解祁连山草地AGB的空间分布状况,利用Sentinel-2多光谱数据、无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)数据以及2021年植被生长期实测草地AGB数据实现了空天地一体化监测,通过决策树回归(Decision Tree Regression,DTR)、随机森林回归(Random Forest Regression,RFR)、梯度提升决策回归树(Gradient Boosting Regression Tree,GBRT)以及极致梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)共4种算法反演草地AGB的适用性分析,利用最优模型反演了祁连山草地的AGB空间分布状况。结果表明:研究区内多种植被指数所表现出的特性有所差异。祁连山地区AGB在空间分布上呈现出由西北向东南递增的趋势,平均AGB为925.43kg/hm2。6种植被指数与实测AGB之间均表现为显著正相关,适合作为祁连山草地AGB遥感反演的指标;XGBoost模型较其它模型具有最高的R2值(0.78)和精度(74.75%)、最低的均方根误差(RMSE,99.74 kg/hm2)和平均绝对误差(MAE,71.60 kg/hm2),模型反演效果最好;UAV数据能够提供更加详细的空间细节特征,减小Sentinel-2数据和实地采样数据间的尺度差异;因此,基于6种植被指数与祁连山草地AGB间的相关性,构建XGBoost模型反演研究区草地AGB空间分布状况是具有实践意义的。研究结果将为指导祁连山草地畜牧业的发展和维护草地生态系统的平衡提供一定的参考价值与数据支撑。

    • 藏东木本植物群落功能性状分布与环境的关系

      2022, 42(22):8964-8976. DOI: 10.5846/stxb202205071265

      摘要 (318) HTML (381) PDF 6.15 M (985) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究植物群落功能性状间的相关关系及其对环境变化的响应,能够有效揭示植物功能性状的权衡模式及其对环境的适应策略。藏东昌都地区位于横断山脉西北部,复杂气候地貌孕育了丰富的植物资源,是青藏高原森林灌丛生态系统主要组分和国际生物多样性保护的热点地区。以藏东森林灌丛群落优势木本植物为研究对象,在大量野外调查基础上,采用相关分析、主成分分析、线性回归和方差分析等方法,研究了该区域植物功能性状间的相关关系、功能性状对环境变量的响应规律以及功能性状的变异来源。结果表明:(1)藏东木本植物表现出适应高寒环境的性状权衡模式,即:比叶面积、叶体积较小而叶干物质含量较大,叶磷含量和叶钾含量协同变化;(2)海拔和气候变量共同驱动着藏东木本植物功能性状的变化,并且藏东木本植物倾向于采取"高投入-慢回报"提高御寒能力的保守型适应策略;(3)海拔是影响藏东植物功能性状变异最显著的环境变量,种间变异在藏东植物群落功能性状随环境变化中起主要作用。研究结果揭示了藏东木本植物功能性状的权衡模式及其对高寒环境的适应策略,有助于加深对藏东自然植物资源分布规律和生态功能的认识,为区域生态系统功能和生物多样性保护提供科学依据。

    • 藏东南急尖长苞冷杉群落空间点格局分析及其时空动态

      2022, 42(22):8977-8984. DOI: 10.5846/stxb202203170651

      摘要 (202) HTML (254) PDF 3.22 M (645) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究藏东南色季拉山急尖长苞冷杉(Abies georgei var.smithii)群落的空间分布格局及其时空动态,在急尖长苞冷杉纯林中设置1个1 hm2的固定样地,记录样地内所有高度>2 m的急尖长苞冷杉的年龄、胸径、冠幅和坐标等指标。根据径级分布分析种群的径级结构,采用点格局分析方法对种群的空间格局进行分析。结果显示:(1)急尖长苞冷杉的径级分布为倒"J"型,结构稳定,自然更新良好。(2)成树在各个时期和不同尺度上都呈随机分布;幼树在1891年之后的各个时期在小尺度(2 m)上呈聚集分布,1981-2012年在1-41 m尺度上陆续出现聚集分布;幼苗在1861-1920年在小尺度(1-2 m)上呈聚集分布,1951-1980年出现聚集分布的尺度范围最大(1-35 m、41 m和48 m)。(3)在不同时期中,不同年龄组树木之间几乎都呈正关联或无关联;成树和幼树随时间推移从无关联到在各个尺度上陆续出现正关联的变化;成树和幼苗随时间呈无关联、中大尺度(32-35 m、44 m和49 m)正关联和无关联的变化;幼苗和幼树呈现从无关联转变为小尺度(8 m)正关联和小、中尺度(1-30 m)正关联的变化。研究结果表明:成树在小尺度上对幼龄树存在一定的抑制,但在较大尺度是促进的。1951-1980年样地中的幼苗数量大量增加,随后30年幼树的数量因幼苗长大也有增加,这在一定程度上增大了竞争。但总体来看急尖长苞冷杉群落在演替过程中具有种内促进作用。

    • 气候变化背景下青藏高原藏羚羊生境时空格局演变

      2022, 42(22):8985-8993. DOI: 10.5846/stxb202205271503

      摘要 (289) HTML (324) PDF 10.44 M (583) 评论 (0) 收藏

      摘要:气候变化可能导致物种分布范围变化甚至导致物种灭绝。为了解气候变化对青藏高原旗舰种和濒危种-藏羚羊(Pantholops hodgsonii)的潜在分布区影响,收集了316个藏羚羊实际点位分布数据和70个文献点位分布数据与温度季节性变化(Bio4),海拔,最干月降雨(Bio14)等9个影响因子,采用最大熵模型(MaxEnt)进行建模,预测SSP126、SSP585极端压迫情景和SSP245中间压迫情景下的T1(2001-2018年),T2(2021-2040年),T3(2041-2060年),T4(2061-2080年),T5(2081-2100年)5个时期的潜在分布区。研究结果表明:(1)在不同气候变化情景下,藏羚羊核心生境主要分布在可可西里、羌塘、阿尔金国家级自然保护区和三江源国家公园;(2)温度季节性变化(Bio4)和海拔被认为是最关键的两个环境因子;(3)随着温室气体排放强度的增强,藏羚羊的核心区生境向高海拔和高纬度地区扩张;(4)有43.18%的保护空缺区在保护区外,未受到有效保护。总之,研究藏羚羊的地理分布对于气候变化的响应与适应,根据适宜生境演变规律做出有效的保护措施,对藏羚羊种群的长期监测、保护、有效管理甚至重建具有重要现实意义。

    • 高寒草甸物种多样性对藏系牧羊放牧行为的影响

      2022, 42(22):8994-9004. DOI: 10.5846/stxb202112313728

      摘要 (261) HTML (245) PDF 3.00 M (990) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究草原植物物种多样性对家畜放牧行为的影响及其机制,在青藏高原高寒草甸开展藏系牧羊轮牧试验,调查植被物种多样性,观察藏系牧羊采食速率、觅食速率和采食时间,并计算藏系牧羊日采食量。结果表明:两年间,植物物种丰富度与藏系牧羊采食速率呈显著正相关关系(P<0.05);觅食速率、采食时间和日采食量对放牧率响应敏感(P<0.05),呈夏秋增冬春减的趋势。植物Shannon-Wiener指数与藏系牧羊的采食时间显著负相关(P<0.05);在暖季或8羊/hm2放牧率下植物Shannon-Wiener指数与藏系牧羊日采食量呈显著正相关(P<0.05)。Pilelou均匀度指数与藏系牧羊采食速率和采食时间显著负相关(P<0.05);在暖季或8羊/hm2放牧率下Pilelou均匀度指数与藏系牧羊日采食量呈显著负相关(P<0.05)。植物物种丰富度对藏系牧羊放牧行为贡献较大,且放牧藏系牧羊的采食速率和采食时间比觅食速率和日采食量对植物物种丰富度响应更敏感,以用植物物种丰富度为自变量可以更好预测藏系牧羊放牧行为。放牧管理通过影响植被物种多样性从而进一步影响了藏系牧羊放牧行为。放牧行为不仅是评价草地营养价值和家畜生产力的关键指标,也是草地健康管理的基础。因此,明确草原植物物种多样性-藏系牧羊放牧行为的互作机制有助于更好的提高藏系牧羊地生产力,维护草原生态健康。

    • 西藏年楚河流域湿地土壤纤毛虫群落特征

      2022, 42(22):9005-9016. DOI: 10.5846/stxb202203290781

      摘要 (215) HTML (284) PDF 4.73 M (804) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究西藏年楚河流域湿地土壤纤毛虫群落特征及其影响因素,于2020年5月、8月和10月春夏秋三个季节,根据年楚河流域湿地分布特征选取了5个湿地样地共计75个土壤样品,采用"非淹没培养皿法"和"活体观察法"对土壤纤毛虫进行了培养和鉴定,共鉴定出土壤纤毛虫154种,隶属于9纲、19目、43科、70属。结果表明土壤纤毛虫优势类群为前管目(Prorodontida),占11.69%;刺钩目(Haptorida)为次优势类群,占11.04%;罕见类群为游仆虫目(Euplotidae)、瓶纤目(Armophorida)、肾形目(Colpodida)、嗜污目(Philaslasterida)、齿管目(Chlamydodontida)和吸管目(Succorida),共占16.23%。湿地土壤纤毛虫多样性指数在三个季节间均无显著性差异(P>0.05),SD4样地的多样性指数在5个样地中最高;湿地土壤纤毛虫C/P(0.35)<1,表明其土壤环境未污染;土壤纤毛虫群落相似性位于极不相似到中等不相似之间,说明不同样地的物种组成差异性较大;土壤含水量(SWC)、土壤温度(ST)和速效钾(RAK)是影响土壤纤毛虫群落分布的因素。

    • 甘草根际土壤微生物群落对长期连作的响应

      2022, 42(22):9017-9025. DOI: 10.5846/stxb202008122101

      摘要 (178) HTML (262) PDF 10.06 M (526) 评论 (0) 收藏

      摘要:光果甘草连年种植所引起的甘草产量下降、植株发育不良、根腐病频发严重影响甘草产业的持续发展,造成了重大的经济损失。然而,其机制却并不清楚。应用下一代测序技术,对未种植过光果甘草的土壤(Control),生长1a (Gg1)和生长5a (Gg5)光果甘草的根际土壤行16S rDNA和18S rDNA ITS测序,并对比分析了甘草根际土壤和对照组之间,以及不同种植年限甘草根际土壤之间的微生物群落结构差异,以期探究光果甘草连作障碍的原因。结果表明,光果甘草连作增加了根际土壤细菌群落的丰富度,降低了真菌群落的丰富度(P>0.05)。主坐标分析显示,光果甘草的根际土壤微生物组成与对照组之间存在显著差异,并且光果甘草的种植年限显著地影响了根际土壤微生物的群落组成。在门水平上,光果甘草连作显著地增加了真菌Blastocladiomycota和Mortierellomycota的相对多度(P<0.05)。在属水平上,光果甘草连作显著地降低了有益细菌ArthrobacterPseudomona及有益真菌Naganishia的相对多度,而增加了病原真菌FusariumThanatephorus的相对多度。由此推测,光果甘草根际土壤微生物群落结构的改变,以及有益微生物相对多度的降低和病原微生物相对多度的增加可能是导致光果甘草发生连作障碍的重要原因之一。

    • 苏干湖湿地土壤全盐含量特征及其与地下水的关联

      2022, 42(22):9026-9034. DOI: 10.5846/stxb202105231339

      摘要 (151) HTML (283) PDF 2.41 M (676) 评论 (0) 收藏

      摘要:地下水是内陆盐沼湿地生态水文过程及演变的关键因素,地下水位埋深和水质特征交互作用影响水盐运移过程和表层土壤盐渍化程度。根据2018年8月土壤盐分与地下水特征的监测数据,运用经典统计学、皮尔逊相关性和主成分分析等方法对苏干湖湿地(93°47'53″-94°04'26″E,38°50'07″-38°56'27″N)不同水位下表层0-10 cm土壤全盐含量、地下水水质特征及其间的关系进行定量分析。结果表明:(1)研究区0-10 cm土壤全盐含量的均值为204.41 g/kg,随地下水埋深的增加,土壤全盐含量的均值、变化幅度和变异系数呈先增加后降低的趋势。(2)地下水埋深介于0.17-6 m,pH在7.06-9.56范围,阳离子以Na+为主,阴离子以SO42-和Cl-为主,离子浓度变异系数从强到弱依次为Na+ > Mg2+ > Ca2+ > Cl- > SO42- > HCO3- > K+ > CO32-。(3)关联分析表明,在水埋深<1 m、1-2 m的区域表层全盐含量与地下水埋深呈正相关,地下水埋深介于2-3 m和>3 m的区域两者间呈负相关;土壤全盐含量与地下水水质离子Na+、Mg2+、SO42-、Cl-间呈极显著正相关,与K+、CO32-、HCO3-间的相关系数较低且不显著。内陆盐沼湿地表层土壤全盐含量与地下水埋深、地下水水质特征的关联分析,体现了内陆盐沼湿地土壤水盐运移过程的复杂性。

    • 深圳市前海桂湾公园土壤蒸发及植被蒸腾模拟

      2022, 42(22):9035-9044. DOI: 10.5846/stxb202105311428

      摘要 (217) HTML (298) PDF 6.54 M (496) 评论 (0) 收藏

      摘要:蒸散发(ET)是连接水文循环和地表能量平衡的重要组成部分,准确的估算土壤蒸发(LEs)和植被蒸腾(LEv)对城市水资源分配和管理具有重要意义。针对城市林地蒸散发双源模型的缺失,本研究基于MOD16模型提出了应用于城市林地区域改进的MOD16双源模型。改进的MOD16双源模型更加准确的描述城市林地区域复杂下垫面的能量分配过程。结合高时空分辨率的Sentinel-2遥感卫星影像,对2020年深圳市前海桂湾公园20个无云日的LEsLEv进行反演研究。用Shuttleworth-Wallace (S-W)模型和双作物系数法(FAO dual-Kc)验证模型性能,同时分析改进的MOD16模型对输入变量的敏感度,结果表明:改进的MOD16模型与S-W模型和FAO dual-Kc之间的均方根误差(RMSE)分别为21.39 W/m2和20.41 W/m2,平均绝对误差(MAE)分别为18.81 W/m2和19.05 W/m2R2分别为0.801和0.634。改进的MOD16模型可以应用在城市林地LEsLEv估算中。桂湾公园地区总蒸散月均值在85-165 W/m2之间。研究区域的LEsLEv呈现出明显的季节变化,春夏季蒸散量升高,秋冬季蒸散量降低,LEs的变化范围为0-50 W/m2LEv的变化范围为0-120 W/m2LEv高值在研究区呈现零散分布,多集中在前海桂湾沿岸,LEs高值集中在研究区的西北、东北和东南部。敏感性分析结果表明,改进后的MOD16模型对植被覆盖、太阳辐射和湿度更敏感。其中,LEv模拟结果受净辐射和植被覆盖影响最大,LEs的模拟结果受湿度和植被覆盖的影响最大。因此,应用改进的MOD16模型时需要优先确保这些参数的准确输入。修正后的MOD16模型极大地提高了高分辨率、小尺度区域城市林地LEsLEv模拟的准确性,为准确获取植被耗水量信息从而科学指导城市林地灌溉、解决城市水资源分配与管理提供有力工具。

    • 华西雨屏区常绿阔叶林不同深度土壤氮矿化及酶活性对模拟氮沉降的响应

      2022, 42(22):9045-9056. DOI: 10.5846/stxb202107211971

      摘要 (200) HTML (236) PDF 1.80 M (697) 评论 (0) 收藏

      摘要:在森林土壤中,无机氮的垂直移动速率较快,因此大气氮沉降极有可能对下层森林土壤造成较大影响,且表层土壤往往与下层土壤的物理化学特性和所处环境差异较大,因此土壤剖面中不同深度的土壤对大气氮沉降的响应可能存在较大差异。以往研究表明,"华西雨屏"区的年均氮湿沉降量高达95 kg N hm-2 a-1,处于中国最高水平,该森林生态系统出现一定氮饱和特征。基于以上背景,研究华西雨屏区常绿阔叶林不同深度土壤氮矿化及相关酶活性对模拟氮沉降的响应,从2014年1月起进行野外定位模拟氮沉降试验,分别设置对照(CK,+0 g N hm-2 a-1)、低氮(LN,+5 g N hm-2 a-1)和高氮(HN,+15 g N hm-2 a-1)3个氮添加水平。在氮沉降进行5年后进行土壤采样,测定不同深度土壤(上层0-15 cm、中层15-30 cm、下层30-45 cm)全氮(TN)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)含量及氮矿化相关酶活性。结果表明:(1)该常绿阔叶次生林不同深度土壤TN有显著差异;(2)模拟氮沉降对该系统土壤氮矿化总体表现出极显著抑制作用,其中中层土壤抑制作用最为强烈,净氮矿化速率主要受硝化过程的影响;(3)氮矿化相关酶活性均随土壤深度的加深而降低,模拟氮沉降对土壤脲酶活性有极显著促进作用,对土壤硝酸还原酶活性有显著抑制作用。由于无机氮在土壤剖面中的高度可移动性,深层土壤氮循环和特征对氮沉降的响应需要更加密切的关注。

    • 半干旱黄土区植被恢复对土壤团聚体稳定性及抗侵蚀能力的影响

      2022, 42(22):9057-9068. DOI: 10.5846/stxb202202090324

      摘要 (158) HTML (247) PDF 3.79 M (706) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤水稳性团聚体强烈影响土壤过程和功能,是反映土壤质量和土壤抗侵蚀能力的重要指标。为探究半干旱黄土区植被恢复对土壤抗侵蚀能力的影响,以甘肃省定西市龙滩流域为研究区,选取3种恢复方式(天然荒草、自然恢复、人工恢复)7种植被类型(大针茅草地、长芒草草地、赖草草地、苜蓿草地、柠条灌丛、山杏林以及油松林)为研究对象,通过测定0-20 cm、20-40 cm和40-60 cm土壤水稳性团聚体,分析土壤团聚体组成、稳定性及抗侵蚀能力特征。结果表明:1)不同恢复方式不同植被类型间土壤水稳性团聚体稳定性差异显著(P<0.05),自然恢复方式的土壤水稳性团聚体平均重量直径显著高于天然荒草和人工恢复方式,且7种植被类型土壤大团聚体质量百分比均在67.97%-90.12%之间;人工恢复方式土壤水稳性团聚体稳定性较差,其中油松林稳定性最差。2)土壤团聚体破坏率和土壤抗侵蚀能力均表现出自然恢复方式更有利于土壤结构稳定性的提高。3)土壤水稳性大团聚体含量越高,土壤团聚体越稳定,土壤结构稳定性就越好;平均重量直径与土壤可蚀性因子K值呈极显著性负相关(P<0.01)。本研究结果表明自然恢复方式能够显著提高土壤团聚体的稳定性,从而提升土壤的抗侵蚀能力,建议当地在未来植被恢复规划中采取自然恢复方式更有利于生态恢复的有效进行。

    • 晋西北丘陵风沙区柠条林下草本植物群落组成和种群生态位变化特征

      2022, 42(22):9069-9090. DOI: 10.5846/stxb202104281121

      摘要 (188) HTML (253) PDF 2.27 M (658) 评论 (0) 收藏

      摘要:晋西北丘陵风沙区生态环境脆弱,是我国风沙活动危害最为严重的地区之一。为探究晋西北丘陵风沙区人工柠条林林下草本植物群落组成和种群生态位变化规律,以不同种植年限(撂荒地CK、6、12、18、40、50 a)人工柠条林林下天然草本植物群落作为研究对象,对其群落组成、重要值及种群生态位变化特征进行分析。研究结果表明:(1)不同年限柠条林下天然草本植物组成共记录到22科41属52种,其中,种植前期(0-6 a)林下草本植物以一年生草本植物为优势类群,伴有少数多年生草本植物(3种);种植中期(12-18 a)林下草本植物主要由多年生草本植物(12种)为主,伴生有一年生草本植物(6种)及天然灌木(2种)组成;在种植后期(40-50 a),林下草本植物依然以多年生草本植物(12种)为主。(2)在不同年限柠条林下,草本植物生态位宽度和生态位重叠发生明显变化,种植前期(0-12 a)的优势类群为一年生先锋物种(米蒿和野燕麦),其生态位宽度最宽(9.46、9.34),且与其他物种的生态位重叠程度最大(0.3、0.29);而种植中后期(18-50 a)优势类群变为多年生草本植物,优势种披碱草与其他物种的生态位重叠程度最大(0.42),说明其为林下植物群落主要的优势种和泛化种。(3)柠条林种植后期(50 a),多数草本植物主要集中分布在生态位重叠系数DCA排序图的中心位置,说明在种植后期草本植物对相同环境的资源竞争激烈,林下草本植物群落处于演替过渡阶段。综上,人工种植柠条林相较于天然恢复(CK),更有利于增加草本植物群落的多样性,但林下植物群落对资源的竞争更为激烈。这些研究结果对干旱半干旱地区风沙区植被恢复和生态重建具有重要的参考价值,对人工林生态恢复具有重要意义。

    • 云龙天池国家级保护区云南松种群年龄结构及动态分析

      2022, 42(22):9091-9099. DOI: 10.5846/stxb202105081208

      摘要 (272) HTML (257) PDF 1.14 M (618) 评论 (0) 收藏

      摘要:云南松是中国西南地区的特有树种。云南松林是暖温性针叶林的典型代表,主要分布于滇中高原。云南松种群是否可以自我更新,将影响滇中地区的植被动态。明晰未受干扰的云南松种群的结构和动态是研究云南松林可持续发展的重要基础。云南省云龙天池自然保护区内的云南松林是较为原始的森林。以云龙天池国家级自然保护区云南松天然种群为研究对象,分析了云南松天然种群静态生命表、存活曲线、生存函数曲线和谱分析。结果表明:云龙天池国家级自然保护区的云南松年龄结构为倒J型,种群年龄结构数量变化动态指数Vpi为28.29%,存在外部干扰时侯的种群年龄结构动态指数V'pi为1.77%,种群动态指数VpiV'pi都大于0,种群在外部环境干扰下承担的风险概率Pmax为6.25%,以上结果表明云南松种群为增长型种群结构,具有一定的抗干扰能力。云南松种群的存活曲线为Deevey-Ⅱ型,生存分析发现生存率、累计死亡率、死亡密度和危险率在Ⅰ-Ⅶ龄级(胸径<35 cm)变化较大,Ⅶ-XVI龄级(胸径35-80 cm)趋于稳定;谱分析结果表明第Ⅲ龄级(胸径10-15 cm)是影响种群数量的主要阶段。以上结果说明云南松种群的低龄级个体数量波动大,个体死亡较多,高龄级衰退,建议自然保护区内的天然云南松幼龄林和中龄林可以采取抚育间伐措施来促进其种群的生长发育和更新。

    • 喜旱莲子草在增温背景下的密度制约与生长权衡

      2022, 42(22):9100-9110. DOI: 10.5846/stxb202105111231

      摘要 (176) HTML (253) PDF 4.37 M (547) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究植株个体与种群数量的关系对探究植物的适应策略、理解植物入侵机理有重要意义。但多数研究着眼于常温处理下植株响应密度变化的生长权衡,对增温处理下植株的密度制约调节机理和常温与增温处理下响应密度变化的调节规律是否发生变化认识不足。以喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)为研究对象,采用密度(1、5、9株/盆,37、186、335株/m2)和温度(常温、增温)双因素实验设计,探究了全球变暖背景下,密度制约与喜旱莲子草的关系、地上与地下部分的密度制约调节规律。结果表明:(1)地上构件特征与温度呈显著正相关关系(P<0.05),地上构件特征和比叶面积表现出明显密度依赖性(P<0.05)。温度与种群密度及其交互作用对地下指标无显著影响(P>0.05)。(2)无论增温与否,随密度压力增加,根生物量分配比率增大,各构件平均生物量、茎生物量分配比率降低。叶生物量分配比率在各密度下维持恒定。(3)用生物量-密度异速指数γ衡量种群密度调控强弱。常温处理下,γleaf(-1.685) < γabove-ground(-1.612) < γstem(-1.605) < γ individual(-1.558) < γroot(-1.524),受密度制约调控强度的大小依次为:叶>地上>茎>个体>根。增温处理下,γstem(-2.075) < γabove-ground(-2.038) < γindividual(-1.982) < γleaf(-1.933) < γroot(-1.800),受密度制约调控强度的大小依次为:茎 > 地上 > 个体 > 叶 > 根。喜旱莲子草种群地上构件受密度的调节作用强于地下构件。由此可见,无论增温与否,喜旱莲子草种群地下资源的竞争能力随密度增加而增强,地上资源竞争能力随密度增加而减弱,喜旱莲子草地上部分调节强于地下部分,常温处理下,叶受密度制约作用更强,增温处理下,茎受密度制约最强。根受密度制约最弱。地上资源的竞争占主导地位。

    • 1975-2020年疏勒河流域绿洲时空变化研究

      2022, 42(22):9111-9120. DOI: 10.5846/stxb202105111232

      摘要 (186) HTML (263) PDF 6.56 M (730) 评论 (0) 收藏

      摘要:掌握内陆河流域绿洲时空动态是内陆河流域实现水资源优化配置和动态管理的基本前提。基于Landsat系列数据,结合面向对象随机森林和目视解译方法,分析了1975-2020年疏勒河流域绿洲的时空格局、结构变化及其成因,并探讨了人工/天然绿洲比例变化对生态环境的影响。结果表明:(1)2020年疏勒河流域绿洲面积为5790.24km2,占流域面积比例的4.65%,其中人工绿洲、自然绿洲和过渡带分别占绿洲总面积比例为45.29%、51.07%和3.64%;(2)疏勒河流域绿洲分布模式主要为内陆河沙漠区模式和干流模式;(3)1975-2020年疏勒河流域绿洲面积整体上呈扩张趋势,且绿洲变化以人工绿洲扩张、天然绿洲和荒漠-绿洲过渡带减少为主要特征,土地类型的主要变化为草地和荒漠被开垦,绿洲变化可分为1975-2000年缓慢扩张和2000-2020年迅速扩张2个阶段,主要原因为流域径流量增加和外来移民输入;(4)随着人工与天然绿洲面积之比由3:7(1975年)增加到5:5(2020年),流域绿洲生态环境质量呈现先上升后下降趋势,2005年达到最高。研究可为疏勒河流域绿洲生态系统稳定发展提供数据支撑和科学依据。

    • 森林光环境对4种乔木幼树光合和光谱反射特性的影响

      2022, 42(22):9121-9129. DOI: 10.5846/stxb202105171289

      摘要 (165) HTML (321) PDF 1.11 M (638) 评论 (0) 收藏

      摘要:在林窗、林缘、林下3种自然光环境下,对吉林蛟河阔叶红松林常见树种拧筋槭、白牛槭、色木槭和红松的光合和光谱特性进行对比研究,以期从生理生态角度探讨它们对自然光环境的适应能力和响应机制。结果表明:4种乔木幼树叶片的光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)随着生长环境光强的下降而减小,林下各树种幼树LSP和LCP显著低于林窗内幼树(P<0.05);除白牛槭外林下其他树种最大净光合效率(Pnmax)均显著小于林窗内幼树(P<0.05);不同树种幼树表观量子效率(AQY)和暗呼吸速率(Rd)随光环境的变化并没有出现明显的变化规律,各环境间差异较小。除白牛槭外,其他树种幼树叶绿素归一化指数(Chl NDI)随环境光强的减少而增大,林下树种的光化学反射指数(PRI)普遍高于光条件更好环境下树种,说明林下幼树叶片叶绿素含量和光合速率大于其他光环境;各树种植物叶片水分指数(WI)在不同光环境之间存在显著差异,环境光强越大植物叶片WI越小,植物叶片水分浓度越小。林缘下3种槭属幼树结构不敏感植被光谱指数(SIPI)显著小于其他光环境(P<0.05),说明林缘下幼树受到相对较小的环境胁迫。林窗内,红松具有最高的LCP、LSP、PnmaxRd和PRI,说明红松具有较高的光合潜力,更加适应高光生长环境,3种槭属中,白牛槭拥有最高的Chl NDI和PRI值,表现出较好的适应性,说明红松和白牛槭能在林窗环境内较好更新并逐步占据林冠层。

    • 黄土高原油松冠层气孔导度和蒸腾变化特征与模拟

      2022, 42(22):9130-9142. DOI: 10.5846/stxb202106041484

      摘要 (159) HTML (297) PDF 3.45 M (606) 评论 (0) 收藏

      摘要:油松是黄土高原重要的造林树种,模拟其冠层气孔导度和蒸腾对区域水量平衡计算和人工林可持续经营具有重要意义。基于2015-2018年TDP (Thermal dissipation probes)方法所测得液流数据,分析了黄土高原地区油松冠层平均气孔导度(gc)与冠层蒸腾(Tr)的变化特征与影响因素,并采用Penman-Monteith公式和Jarvis型气孔导度模型模拟了其gcTr的变化过程,结果表明:(1)该地区油松gcTr日内变化均呈现单峰型,日均蒸腾耗水量为(1.25±0.57) mm/d,生长季(4-10月)总蒸腾耗水量均值为195.47 mm。(2)gc的日内变化受太阳辐射(Rad)驱动(偏相关系数为0.65),当Rad高于300 W/m2时,驱动作用减弱;gc的日内变化受水汽压亏缺(VPD)控制(偏相关系数为-0.41),随VPD的增加而降低;gc的日际变化受土壤水分限制(偏相关系数为0.46),当根区相对有效含水率(REW)低于0.45时,限制作用明显。(3)结合Penman-Monteith公式与Jarvis型模型能有效模拟黄土高原油松gcTr变化,小时尺度gcTr模拟的纳什效率系数(NSE)分别为0.80和0.78,日尺度Tr模拟的NSE为0.76。

    • 凋落物和根系输入对南亚热带季风常绿阔叶林土壤养分的影响

      2022, 42(22):9143-9152. DOI: 10.5846/stxb202106051486

      摘要 (183) HTML (240) PDF 4.41 M (497) 评论 (0) 收藏

      摘要:植被凋落物和根系输入在调节森林土壤元素生物地球化学循环中扮演着关键作用。目前仍然不清楚凋落物和根系输入对热带原始林土壤主要元素含量的调控作用。针对该研究现状,以中国南亚热带季风常绿阔叶林为研究对象,通过开展凋落物与根系输入改变的控制试验(6个处理,每处理4次重复:对照、凋落物加倍、凋落物去除、断根、断根+凋落物加倍、断根+去除凋落物),探讨了凋落物和断根处理对土壤可溶性离子、土壤酸中和能力(ANC)和阳离子交换量(CEC)的短期影响。凋落物与根系处理半年后的结果显示:(1)凋落物去除与加倍处理都显著增加了0-40 cm土壤NO3-含量,并且凋落物去除效应大于添加效应;去除凋落物增加了表层土壤(0-20 cm) Ca2+、Mg2+、Na+的含量。(2)断根处理显著增加0-40 cm土壤NO3-和表层土壤Ca2+、Mg2+含量。(3)断根和去除凋落物交互处理显著增加了0-40 cm土壤NO3-和表层土壤Ca2+、Mg2+、K+含量,产生了叠加效应。(4)凋落物和断根处理并没有改变土壤pH,但降低了土壤酸中和能力(除凋落物加倍外),其降低的原因主要与阳离子交换量的降低和NO3-含量的增加有关。这些结果表明,土壤养分离子的可利用性(尤其是NO3-和Ca2+、Mg2+)和酸缓冲能力对凋落物和根系输入改变响应敏感,森林植物及其凋落物对土壤养分保留和缓冲性能具有重要调节作用。在人为干扰和气候变化加剧背景下,该研究可为森林生态系统可持续管理提供重要的理论参考。此外,植被凋落物和根系输入改变引起的长期生态学效应仍值得进一步关注。

    • 亚热带不同纬度森林群落物种空间分布格局

      2022, 42(22):9153-9164. DOI: 10.5846/stxb202106121570

      摘要 (248) HTML (281) PDF 1.69 M (815) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨我国亚热带森林群落中物种空间分布格局特点及其成因,揭示其共性规律和个性差异,为相关区域的生物多样性保护和监测工作提供科学依据。选取我国亚热带不同纬度的6个1 hm2典型森林群落中所有胸径(DBH,Diameter at Breast Height)≥ 1 cm的物种为研究对象;采用L (t)方程统计所有监测物种的空间分布格局类型,为满足L (t)方程的统计精度,将各群落中多度≥10株的植物以物种为单位统计,多度<10株的低多度物种和单个体物种则以种组为单位进行空间点格局分析;并对物种多度、胸径与空间聚集程度的度量指标L10进行相关性分析。结果表明:(1)亚热带不同纬度群落中多度≥10株物种的空间分布格局表现出相似的尺度依赖性规律:显著聚集分布比例随尺度增大而降低,不同纬度群落的变化幅度存在差异,纬度较低的群落稳定性更强。(2)各群落中低多度种组空间分布格局表现出小尺度显著聚集分布,大尺度随机分布的尺度效应,但尺度效应在不同纬度群落间存在差异;各群落的单个体种组空间分布格局均以随机分布为主。(3)不同纬度群落物种多度与空间聚集程度之间均存在负相关关系,物种多度对空间聚集程度的影响随纬度从高到低逐渐减弱。(4)较高纬度群落物种胸径与空间聚集程度之间存在负相关关系;随纬度从高到低,物种胸径对空间聚集程度影响水平逐渐降低。对亚热带不同纬度森林群落物种空间分布格局形成原因的进一步探讨,认为由纬度差异引起的生境异质性是影响群落物种空间分布格局产生过程的主要因素,此外,林型、扩散限制、密度制约和随机作用是影响各群落物种空间格局成因及多样性维持的次要因素。

    • 植被覆盖度对夏季降温效应的影响——以内蒙古为例

      2022, 42(22):9165-9174. DOI: 10.5846/stxb202107091846

      摘要 (190) HTML (288) PDF 9.89 M (764) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着全球变暖的加剧,区域热环境问题日益凸显,植被的降温作用逐渐得到广泛关注。目前已有的研究多从样地尺度分析不同类型植被的降温效应。而区域尺度的研究多从定性的角度揭示地表温度与植被覆盖的关系,对评估植被的实际降温效应具有一定的局限性。以内蒙古为研究区,以MODIS地表温度数据为基础,采用近邻分析法,将森林、灌丛和草地的MODIS地表温度与相邻5km范围内的低覆盖地表作为对照,分析植被的降温效应以及植被覆盖度对降温效应的影响。从2015年7月地表温度平均值的结果来看,降温度数在蒙东、蒙中和蒙甘区均呈现森林>灌丛>草地。森林的降温范围在0.67-1.03℃,灌丛为0.60-0.95℃,草地为0.47-0.86℃。植被降温度数与植被覆盖度的回归拟合为对数分布,均呈显著正相关(P<0.01)。且在不同的植被覆盖度范围内植被降温效应具有显著差异,植被覆盖度水平较低时(<40%),植被覆盖度的增加能更显著地降低地表温度。从整体来看,植被覆盖度每增加10%,森林降温0.12-0.39℃;灌丛降温0.1-0.2℃;草地降温0.049-0.075℃。综上,内蒙古作为全球气候变化最为敏感的区域之一,研究植被的夏季降温效应能够为内蒙古的气候调节服务评估提供重要的理论支撑及案例参考。

    • 干旱胁迫下柳枝稷在露天矿区土壤中的种子萌发和生长特性

      2022, 42(22):9175-9185. DOI: 10.5846/stxb202107091854

      摘要 (161) HTML (303) PDF 5.08 M (528) 评论 (0) 收藏

      摘要:将能源植物用作矿区生态修复物种,对矿区的经济发展和生态环境具有重要意义。以能源植物柳枝稷为研究对象,通过盆栽试验,分析其在对照、轻度、中度以及重度干旱胁迫下柳枝稷幼苗在矿区土壤基质和非矿区土壤基质下的生长特性,并结合不同干旱胁迫下矿区土壤基质中种子萌发特征,揭示柳枝稷对干旱胁迫的响应机制和对矿区土壤的生态适应性。试验结果表明:(1)柳枝稷种子发芽总数、发芽率、发芽势以及发芽指数在轻度胁迫下达到最大值,活力指数在对照组最高,而在重度胁迫下,各项指标均达到最小值;种苗各生长指标在轻度胁迫下最小,幼苗根长和鲜重在重度胁迫下最高,芽长和芽重在其余三组胁迫下相差不大。(2)干旱胁迫使两种土壤基质下的柳枝稷株高降低,枯叶率增加,在对照、轻度胁迫和重度胁迫下能够保持叶片水分含量和分蘖数稳定;矿区土壤基质中,柳枝稷根体积在轻度胁迫下最大,中度胁迫下根长最长,重度胁迫下根数最多;根冠比随着干旱胁迫的加剧表现出先减后增的趋势,在轻度胁迫下最小,在重度胁迫下最大。(3)与非矿区土壤基质相比,柳枝稷在矿区土壤基质下根冠比更大,其余生长指标均更小;随着干旱胁迫的加剧,柳枝稷在矿区土壤基质下的株高、枯叶率、叶片相对含水量以及分蘖数与非矿区土壤基质下变化趋势一致。综上,柳枝稷在矿区土壤下的生长特性比在非矿区土壤下表现更差;在轻度干旱胁迫下各项生理指标表现更好,在中度和重度干旱胁迫下虽然其生长发育受到限制,但能通过调整生物量配比确保自身存活。因此,柳枝稷在矿区土壤环境下具有一定的抗旱性和抗贫瘠性,将其作为矿区生态修复品种具有可行性。

    • 闽江河口芦苇沼泽和短叶茳芏沼泽生态系统含碳温室气体的年收支

      2022, 42(22):9186-9198. DOI: 10.5846/stxb202107272036

      摘要 (143) HTML (252) PDF 1.94 M (523) 评论 (0) 收藏

      摘要:河口感潮沼泽是全球重要的蓝碳生态系统,具有很强的固碳能力。碳收支研究是量化生态系统碳源/汇过程及固碳规模的基础。本研究运用透明箱和不同遮光率布遮盖+红外气体分析仪/气相色谱相结合的方法,模拟不同光照条件,测定闽江河口鳝鱼滩半咸水芦苇沼泽和短叶茳芏沼泽的瞬时净生态系统二氧化碳(CO2)交换量(net ecosystem exchange,NEE)、生态系统呼吸(ecosystem respiration,ER)以及甲烷(CH4)排放通量,并通过对总光合吸收量(gross ecosystem exchange,GEE)与光合有效辐射的拟合以及ER与气温的拟合,外推2个沼泽生态系统CO2气体在月、年尺度上的NEE和ER,评估其年固碳量。2个沼泽生态系统的NEE和ER均具有明显的季节变化,春夏秋季为大气中CO2的汇,而冬季则转化为大气中CO2的源,芦苇沼泽年尺度固碳能力显著高于短叶茳芏沼泽。芦苇沼泽与短叶茳芏沼泽CH4排放通量差异不显著。综合考虑CH4排放,闽江河口鳝鱼滩半咸水芦苇沼泽、短叶茳芏沼泽生态系统年固碳量分别为(5371.52±336.97) g CO2-eq/m2和(2730.32±503.67) g CO2-eq/m2。研究表明:闽江河口半咸水沼泽湿地在年尺度上是一个较强的碳汇,在缓解全球变暖方面发挥着重要的角色。

    • 农业空间半自然生境内涵、特征与识别

      2022, 42(22):9199-9212. DOI: 10.5846/stxb202106121567

      摘要 (289) HTML (357) PDF 16.62 M (621) 评论 (0) 收藏

      摘要:维护农业空间生态安全是国土综合整治与生态修复的重要目标,处于自然生境和人工生境过渡性地带的半自然生境是自然要素与人工要素强烈交互作用下形成的人与自然"共享空间",其以自然发展规律为核心,又依靠人类活动延续独特的结构、过程和功能,具有资源类型多样化、景观格局复杂化和生态功能多元化的特征,是保障和提升农业空间生态系统健康的关键区域。通过对半自然生境内涵与特征的解析,以四川省罗江区为例,基于格局视角对农业空间半自然生境进行识别,结果表明:(1)罗江区半自然生境比例达27.28%,主要聚集于农林混交区,城乡交错带次之,农业集中区半自然生境比例偏低,其内部存在生境面积微小、斑块细碎、连通阻断等问题;(2)生态型半自然生境比例为17.28%,主要分布于农业集中区边缘地带,人工型半自然生境比例为10.00%,主要分布于大型居民聚集区周边和用地混杂山区;(3)从整体空间上看,区域形成农业集中区-生态型半自然生境-人工型半自然生境-人工/自然生境的渐进分布格局,其景观格局可总结为"片核-环屏-廊道-斑块"4种模式;(4)在国土空间规划新时代,农业空间半自然生境研究需联动城镇空间与生态空间实现系统化保护修复,为我国当前粮食安全保障国策和生态文明建设战略约束下的国土空间管控提出适应性策略。

    • 地膜覆盖对旱作春玉米农田土壤微生物碳源代谢的影响

      2022, 42(22):9213-9225. DOI: 10.5846/stxb202107302071

      摘要 (157) HTML (244) PDF 1.84 M (521) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤微生物碳源代谢特征是评价土壤质量变化的重要指标。依托山西省东部晋中市寿阳县农业环境与作物高效用水科学观测试验站,采用Biolog-ECO微孔板技术探究覆膜(FM)与裸地不覆膜处理(LD)对旱作春玉米拔节期、灌浆期和收获期3个关键生育期不同土层深度下(0-10 cm、10-20 cm和20-30 cm)土壤微生物碳源代谢的影响。结果表明:1) FM措施可以显著增加土壤微生物对碳源的利用能力,显著提高了土壤微生物的优势度指数,但降低了土壤微生物的均匀度指数。2)在0-10 cm和10-20 cm土层,FM与LD处理土壤微生物碳源利用情况均表现为灌浆期较高,而20-30 cm土层,表现为收获期较高,差异均主要体现在碳水类、羧酸类、氨基酸类3大类碳源上。3)拔节期和灌浆期0-10 cm土层中FM处理的土壤微生物碳源利用能力显著高于LD处理;然而收获期0-10 cm土层中恰好相反,呈现出LD处理下土壤微生物碳源利用能力显著高于FM处理。4)此外,Pearson相关分析表明,FM处理土壤微生物对碳水类碳源和羧酸类碳源2大类碳源的利用能力主要与土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量相关性较好,呈现出正相关关系;对氨基酸类碳源的利用能力主要与土壤含水量、pH、SOC、NH4+-N和NO3--N含量相关性较好。LD处理下,土壤微生物对碳水类、羧酸类和氨基酸类碳源的利用能力与土壤中TN含量的相关性较好,且呈现正相关关系。

    • 基于历史参照系的三江源区径流调节功能及变化评估

      2022, 42(22):9226-9238. DOI: 10.5846/stxb202104100930

      摘要 (230) HTML (239) PDF 18.04 M (524) 评论 (0) 收藏

      摘要:以20世纪70年代植被类型图作为参照生态系统,采用径流量和径流系数作为径流调节功能的表征指标,建立了基于历史参照系的三江源区径流调节功能评估模型,以参照系径流系数与实际径流系数的比值作为径流系数质量指数,分析了2000-2017年三江源区生态系统径流调节功能参照值、现状值及变化量的时空变化规律。结果表明:2000-2017年,三江源区多年平均径流量为495.15亿m3,地表径流量为96.64亿m3,参照系条件下多年平均径流量为468.37亿m3,地表径流量为68.60亿m3。相比参照系,三江源区生态系统的径流蓄纳能力降低,总径流量和地表径流量均明显增加。空间上,基于参照系和实际生态系统的多年平均径流量表现为东南高西北低的空间分布特征,地表径流量则呈西部高东部低的空间分布特征。从时间变化看,实际径流和参照系径流的差别率在4%-9%之间,实际地表径流和参照系地表径流的差别率在22%-58%之间。径流系数质量指数得分显示,2000-2017年,三江源区径流系数质量指数平均得分为98.63,地表径流系数质量指数平均得分为96.98,两者均呈现先降低后增加的趋势,地表径流系数质量指数变化更为明显。2000-2017年,各县(镇)径流系数和地表径流系数质量指数得分具有较大差别,但各县(镇)得分变化均不明显,变化率分别在-1.95%-0.71%和-0.35%-1.90%之间。通过建立基于历史生态系统的评估参照系,定量评估了三江源区参照系和实际条件下的径流变化过程,实现了不同时间、不同区域生态系统径流调节功能的可比较,可对量化生态系统恢复进程提供支撑。

    • 秦岭南坡子午河中下游流域土地利用/土地覆被信息提取及其应用

      2022, 42(22):9239-9249. DOI: 10.5846/stxb202106251691

      摘要 (157) HTML (291) PDF 10.32 M (490) 评论 (0) 收藏

      摘要:精确的土地利用/土地覆被数据不仅可以反映区域的生态环境状况,为环境部门提供决策支持,也为实现区域生态环境更高质量发展发挥重要作用。以子午河中下游流域为研究区,利用多源多时相的landsat8卫星遥感数据,结合地面调查数据、文献调研等,探讨并研究支持向量机分类法(SVM)和随机森林模型(RFM)对该区的植被类型和土地利用现状类型进行识别,对两种方法的分类精度进行对比,并分析和评价光谱特征变量对模型的重要性和适用性。利用满足要求的土地利用现状数据,再结合修正的通用土壤流失方程RUSLE模型进一步计算出研究区的土壤侵蚀模数,绘制研究区土壤侵蚀分布图,结合土地利用/植被覆盖信息计算研究区的生态环境状况指数,从宏观上对子午河中下游流域进行生态环境评价。结果表明:①随机森林模型可以有效利用样本的特征因子,并与地形约束因子结合,从而对植被和土地利用类型进行分类,分类总体精度均达到80%以上,kappa系数分别为0.73和0.86,与传统的SVM方法相比,RFM方法均提高了森林类型和土地利用类型的分类精度。②研究区总体生态环境状况指数为87.12,生态环境状况为优,其中水源区附近由于土壤侵蚀流失量相对较大,所以生态环境状况为良,占研究区总面积的15.69%。

    • 基于水源涵养参照系的中国生态系统水源涵养功能优劣评估

      2022, 42(22):9250-9260. DOI: 10.5846/stxb202107161912

      摘要 (211) HTML (309) PDF 5.88 M (729) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决水源涵养优劣评估结果空间可比性差的问题,在拟合1990-2018年中国生态系统水源涵养动态数据基础上,构建基于参照系的水源涵养功能优劣等级评估方法体系,从全国和分区尺度揭示中国生态系统水源涵养功能优劣格局与演变规律,阐明该方法的优越性。结果表明:(1)2015年中国全国生态系统水源涵养功能以差级别占主导,约占总面积的44.8%,主要分布于西北、青藏高原、华北平原和东北平原。1990-2018年中国生态系统水源涵养功能中等级面积极显著降低,差等级面积显著增加,其余类型呈波动变化。(2)各气候区生态系统水源涵养优劣等级构成因气候、生态系统构成等差异而不同,一般为气候区愈湿润,其优良等级比重愈高。1990-2018年,共有10个气候区的优、良、中、低或差等级面积发生了显著变化,主要为优、良、中等级以显著降低为主,差等级全显著增加。(3)与其他方法相比,基于参照系的生态系统水源涵养功能优劣评估法因引入分区分类评估思想,评估结果更科学,空间可比性显著提高。

    • 近30年鄱阳湖滨岸缓冲带土地利用变化及生态系统服务价值

      2022, 42(22):9261-9273. DOI: 10.5846/stxb202108202321

      摘要 (397) HTML (431) PDF 7.23 M (901) 评论 (0) 收藏

      摘要:滨岸缓冲带作为湖泊生态系统的重要组成部分,研究其土地利用变化及生态系统服务价值(ESV)对维持湖泊水安全和生物多样性具有重要意义。基于1988-2018年间7期Landsat遥感卫星影像数据,采用土地利用相关分析、ESV当量因子估算等方法,深入分析了鄱阳湖滨岸缓冲带近30年土地利用时空演变特征及ESV变化。结果表明:(1)近30年鄱阳湖滨岸缓冲带土地利用类型逐渐形成了以耕地为主导,林地、草地、水域、建设用地等主要地类占比相对均衡的格局。耕地面积明显增加,增幅为21.48%;建设用地和林地面积增幅分别为542.90%和326.23%,耕地、水域、草地是二者面积增加的主要来源;草地面积出现明显减少,幅度达66.79%,主要转变为林地、耕地和水域;水域和未利用地面积出现小幅减少。研究区内,南昌县综合土地利用动态度以1.81%高于其他11个区(县),土地利用较其他区(县)出现更大的变化。(2)近30年鄱阳湖滨岸缓冲带生态系统服务价值总体呈现先上升后下降的趋势,总损失25.54亿元,降幅为24.18%;各类ESV的变化趋势与各土地利用类型面积变化的趋势相似,其中水文调节为研究区内最主要的生态服务功能,占总ESV的66.03%。(3)水域和草地对ESV变化的贡献率最大,是鄱阳湖滨岸缓冲带ESV变化的主要影响因素;水域面积减少是导致滨岸缓冲带ESV下降的主要原因。总体而言,修复和保护滨岸缓冲带内的水域和草地对维持鄱阳湖生态系统生物多样性和服务功能具有重要作用,对周边乃至长江中下游地区的生态环境保护亦具有重要意义。

    • 基于137Cs示踪技术的土壤侵蚀及养分流失特征评价

      2022, 42(22):9274-9283. DOI: 10.5846/stxb202107242001

      摘要 (145) HTML (310) PDF 2.89 M (626) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究不同土地利用方式对小流域土壤侵蚀及其养分流失特征的影响有助于更好的理解土地利用方式变化引发的环境效应问题,对区域生态保护和高质量发展具有重要意义。选择陕北延安市湫沟小流域为研究对象,利用137Cs示踪技术,定量评价了不同土地利用方式的土壤侵蚀和养分流失状况及其相互变化关系,结果表明:(1)土地利用方式显著影响小流域土壤侵蚀状况。土壤侵蚀模数介于-18.67-151.27 t km-2 a-1之间,大小顺序为沟道 > 苹果园 > 林地 > 草地 > 灌木,均为微度侵蚀。其中,除灌木地发生沉积以外,其它土地利用方式均发生了土壤侵蚀现象。(2)不同土地利用方式下的土壤侵蚀模数空间变异明显,除沟道为轻度变异以外,其它土地利用均为中等变异。(3)土壤全氮含量、有机质含量、N/P比和C/P比在不同土地利用方式下的变化特征表现一致,大小顺序均为灌木 > 草地 > 林地 > 沟道 > 苹果园,且在不同利用方式间均存在显著性差异。但全磷含量表现为灌木>苹果园>沟道>草地>林地,且与土壤全氮含量和有机质含量极显著正相关。同全国平均水平相比,土壤全氮含量偏低,全磷含量适中;C/N超过全国平均水平,而N/P和C/P远低于全国平均水平,小流域土壤氮限制严重。(4)土壤侵蚀是该小流域养分流失的重要诱因。不同土地利用方式土壤养分流失变化特征与土壤侵蚀模数表现一致,且两者呈极显著正相关关系;但与土壤全氮、全磷、有机质、N/P比及C/P比呈极显著负相关关系,与C/N比关系不显著。

    • 干旱区绿洲城市树木健康评估及影响因素——以乌鲁木齐市为例

      2022, 42(22):9284-9296. DOI: 10.5846/stxb202106111558

      摘要 (165) HTML (328) PDF 10.05 M (583) 评论 (0) 收藏

      摘要:树木作为城市绿色基础设施重要组分,其健康直接影响城市生态系统服务及人居环境质量。城市化进程加快导致生态土地缺失,同时缺乏合理养护加之极端自然条件干扰对树木健康造成严重威胁。为揭示城市树木健康风险及影响因素,对乌鲁木齐市核心城区117个样地绿化树木进行健康评估,从4个维度12个指标构建树木健康分级体系,基于样地调查结果,分析树木组成、结构、关联性、健康状况及影响因素,揭示乌鲁木齐市不同功能区树木健康差异。旨在为研究区树木健康保护、城市绿地可持续经营及城市生态文明建设提供理论依据和数据支撑。结果表明:(1)乌鲁木齐市城市园林树木乔灌比为8.3 : 1,树木多样性与种间关联程度较低。榆树占比高达43.87%,其中白榆占比22.62%,是主要优势树种;(2)不同树种健康程度呈现差异性,榆树类健康状况呈现圆冠榆 > 大叶榆 > 白榆 > 垂枝榆特征;(3)城市不同功能区树木健康也呈现异质性;以公园和居住小区树木健康分值较高,而行道树和学校庭院树木健康分值相对较低,且冗余分析进一步揭示地面铺装、林木配置结构、生长空间和胸径对树木健康影响程度最为显著。未来优化城市树木生境条件、提升物种丰富度、加强古树名木保育和提高园林绿化管理水平是维护和提升绿洲城市树木健康的重要举措。

    • 气候、径流及河漫滩湿地淹没状态耦合关系研究——以海拉尔河下游段为例

      2022, 42(22):9297-9308. DOI: 10.5846/stxb202107051787

      摘要 (258) HTML (308) PDF 5.60 M (812) 评论 (0) 收藏

      摘要:海拉尔河是内蒙古自治区重要河流,对维持地区生态平衡具有极其重要的作用。选取海拉尔河下游河段作为研究对象(以下称海拉尔河),以遥感、气候、水文数据为基础,基于淹没频率模型分析探讨河漫滩湿地淹没情况对气候变化的响应。研究表明:海拉尔河气候近三十年呈现干冷变化趋势,多年平均降雨量356.45mm,年均减少11.64mm,多年平均温度-0.2℃,年均减少0.01℃;年径流呈减少趋势,年均减少2.05×108m3;温度下降导致冻土的增加,融雪补给径流减少,从温度层面上对径流产生影响,降雨直接补给径流,降雨减少,径流减少;各淹没频率下的淹没区域,受影响程度不同,大于80%极高淹没频率区受径流影响最小,0-20%极低频率区域受径流变化影响最大;气候-径流-淹没状态存在耦合关系,由于温度下降,研究区冰封时间增长,抑制春季径流的产生,降雨减少,夏秋季的径流延迟,影响河漫滩湿地水份供应,进而减少河水出槽次数,影响河漫滩湿地淹没状态。研究成果可为海拉尔河生态环境保护以及水资源开发利用提供理论支持。

    • 区域尺度无人机涡动相关通量观测系统的应用研究

      2022, 42(22):9309-9323. DOI: 10.5846/stxb202204241121

      摘要 (237) HTML (405) PDF 16.38 M (573) 评论 (0) 收藏

      摘要:陆地生态系统的水热循环与碳循环是陆地表层系统中物质能量循环的核心,其中区域尺度地表水、热、碳通量的直接观测是当下陆地生态系统通量观测与模拟研究中的热点与难点。机载涡动相关方法能够直接观测区域尺度生态系统通量,基于无人机平台的涡动相关通量观测技术同时兼具了区域覆盖性与经济灵活性等优点,是机载通量观测技术的最新发展方向。在介绍机载涡动相关通量观测方法的主要技术原理、观测特点以及无人机通量观测系统组成的基础上,通过在相对均匀的区域开展无人机与地面通量观测对比试验,采用谱分析、观测结果对比以及源区分析等方式对无人机通量观测系统的性能进行了初步评价。结果表明:无人机通量观测系统能够实现对大气高频湍流信号的有效采样;无人机与地面观测的湍流通量具有较好的一致性,但是感热和CO2通量出现了低估、潜热和摩擦风速出现了高估;观测平台与仪器的差异、垂直通量辐散、大气边界层条件、不同的地面源区及地表异质性的影响是造成二者差异的潜在主要因素。最后对未来研究目标进行了展望,以进一步推动该技术在相关领域中的应用。

    • 基于TOPSIS模型的海南岛土地综合承载力时空变化及障碍度诊断

      2022, 42(22):9324-9334. DOI: 10.5846/stxb202110283032

      摘要 (201) HTML (242) PDF 2.07 M (689) 评论 (0) 收藏

      摘要:土地是人类一切活动的根本,是区域经济与社会发展的重要保障。为探讨海南岛土地综合承载能力,依据2009-2019年统计数据,采用TOPSIS和GM (1.1)模型从时序角度评价并预测了2020-2030年海南岛土地综合承载力,并借助ArcGIS软件和障碍度模型对各市县2015年、2019的土地综合承载力进行动态分析及障碍度诊断。结果显示,海南岛土地综合承载力主要受经济与社会子系统的影响,2009-2019年土地综合承载力水平虽有波动但整体呈缓慢升高趋势,其中水土资源与生态环境子系统贴近度值表现为下降趋势,而经济与社会子系统贴近度值明显升高。预测结果表明2020-2030年土地综合承载力呈持续上升趋势。土地综合承载力空间动态变化差异显著,总体表现为沿海市县综合承载力水平高于内陆市县,2015年与2019年处于较高水平的是海口和三亚,处于中等水平的2015年为8个市县,2019年达到11个市县,处于较低水平的2015年为8个市县,2019年只有5个市县,并且各市县子系统承载力差异显著。障碍度分析表明,2015年和2019年子系统障碍度最高的是经济子系统,2015年障碍因子主要有经济密度(X9)、地均固定资产投资(X12)、耕地有效灌溉率(X6)及人均GDP (X8);2019年障碍因子主要有经济密度(X9)、地均固定资产投资(X12)、人均GDP (X8)及复种指数(X14)。经济发展水平是制约各市县土地综合承载力的主要障碍因素。研究将为海南岛自由贸易港建设中生态环境与社会经济可持续发展提供科学依据。

    • 基于空间面板STIRPAT模型的水足迹影响因素分析——以山东省为例

      2022, 42(22):9335-9347. DOI: 10.5846/stxb202110112854

      摘要 (152) HTML (243) PDF 2.72 M (745) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着中国水资源供需矛盾加剧,虚拟水成为地区水资源管理中不可或缺的一环,为提高地区水资源综合利用效率和探索水资源区域一体化管理提供了新思路。采用"自下而上"法核算了山东省17个城市农业、工业、生活、生态与灰水足迹,在分析2009-2018年水足迹时空分布规律基础上,综合运用探索性空间数据分析方法、面板数据STIRPAT模型和空间杜宾模型,揭示了水足迹的空间自相关特征,量化分析了人口数量、富裕程度、技术进步、城镇化和产业升级等影响因素对水足迹的本地影响效应与空间溢出效应。结果显示:①2009-2018年山东省水足迹总量均呈现波动上升的变化趋势;空间布局上呈现东部沿海和西部平原水足迹高,中部山地水足迹低的特点。②山东省水足迹具有正向的空间自相关性,相比地理位置相邻,水足迹的空间相关性受人口数量因素影响更大,表现出明显的"高高"聚集和"低低"聚集特征,但是受到经济因素的主要影响,区域间水足迹空间相关性随时间发展逐渐下降。③人口数量是山东省水足迹增长的重要来源,经济增长是推动各地区间水资源竞争关系的最重要因素。城镇化能够缓解本地水资源压力,技术进步和产业升级不仅能缓解本地水资源压力,而且通过空间溢出效应有效缓解临近地区水资源压力,是实施水资源区域一体化管理策略的重要着眼点。

    • 样线法和网捕法在机场鸟情调查中的应用比较

      2022, 42(22):9348-9358. DOI: 10.5846/stxb202107021763

      摘要 (172) HTML (333) PDF 3.54 M (1155) 评论 (0) 收藏

      摘要:鸟击事件主要发生在机场范围内,对机场周边生境的鸟类组成进行调查,是制定鸟击防范对策的重要前提。国内多数机场已经开展了相关的鸟类组成调查,但是选用的调查方法却存在较大差异。以样线法和网捕法两种常用的调查方法对沈阳桃仙国际机场周边的迁徙期鸟类进行了研究,旨在比较两种调查方法在机场鸟类群落组成调查中的效果及调查的鸟类群落组成差异。结果表明:两种方法均适合机场鸟类调研,共记录到鸟类97种,网捕法记录的鸟类种数(83种vs.57种)高于样线法,网捕法单独记录的鸟类种数(40种vs.14种)也高于样线法。尽管两种方法每期(半个月)调查的物种数和目的数量无明显差别,但随调查强度(如调查次数)增加,网捕法累计记录到的鸟类种类明显高于样线法,且较晚达到渐近线。另外,两种方法调查记录的鸟类群落组成也具有显著的差别,如网捕法记录到较多鹌鹑和鸮形目等夜间迁徙或活动鸟类,而样线法可记录到鹭科和雁鸭类水鸟等。这说明两种调研方法在鸟类调查中有较好的互补性。因此,本研究认为机场鸟情调研时应该根据鸟情特点,选择合适的鸟类调研方法,综合采用多种调研方法可更有利于获得科学的鸟情信息。

    • 水体升温和生态情境对异育银鲫群体行为的影响

      2022, 42(22):9359-9370. DOI: 10.5846/stxb202003090458

      摘要 (146) HTML (0) PDF 1.72 M (517) 评论 (0) 收藏

      摘要:水温是影响鱼类生理行为及生活史的重要生态因子。极端气候变化和热(核)电站等的温排水常引起受纳水域的水温发生急速变化,对该水域的鱼类生命活动产生重要影响。为考察不同水体升温速率和生态情境类型对鱼类群体行为的影响,以异育银鲫(Carassius auratus gibelio)幼鱼为实验对象,在3个温度(恒温16℃、慢速升温及快速升温10℃)和3种生态情境(开放水域、食物及食物与隐蔽所)条件下观测实验鱼在升温前后集群行为(如个体游泳速度及其同步性、个体间距离、最近邻距离、极性及摄食等)的变化特征。结果显示:快速升温导致异育银鲫的个体游泳速度明显增加,而对照组和慢性升温组均未呈现此效应;不论快速升温还是慢速升温均未影响个体游泳速度同步性。个体游泳速度及其同步性随情境复杂性的增加而呈下降趋势。升温速率和情境类型对个体间距离和最近邻距离均未产生影响。虽然群体极性不受升温影响,但随生态情境复杂性的增加呈下降趋势。所有温度处理组的鱼群摄饵比例均在升温后明显提高,但无情境类型间的差异。实验鱼具有群体个性现象,其个体和群体特征具有重复性和表型关联。研究表明:水体快速升温不影响异育银鲫的群体凝聚力和协调性,但随生态情境复杂度的增加,个体游泳速度及其同步性和群体极性均下降,群体凝聚力却维持稳定。

    • 青海湖裸鲤自然产卵场的生境特征及无人机遥测判别——以泉吉河为例

      2022, 42(22):9371-9382. DOI: 10.5846/stxb202107191949

      摘要 (192) HTML (348) PDF 18.48 M (573) 评论 (0) 收藏

      摘要:自然产卵场是维持物种延续最关键的栖息地,青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)的自然繁殖栖息地状况和生境特征尚缺乏详细的定量研究。以青海湖入湖河流泉吉河为例,在平水期采用现场调查和无人机遥测的方法对青海湖裸鲤的自然产卵场分布及生境状况进行调查,确定其产卵场生境特征参数,建立基于无人机遥测识别产卵场的方法并进行复核验证。结果表明:泉吉河河道形态可分为弯曲型、分汊型和顺直型等三种典型河型,青海湖裸鲤自然产卵场主要分布在弯曲型和分汊型河道中,分汊型河道几乎100%都有产卵场分布,弯曲型河道有70%为产卵场;产卵场河道平均长度(135.13±61.13) m,平均宽度(30.01±17.51) m,平均曲折度1.09±0.07;平均面积(4586.6±4201.61) m2;产卵场常位于缓水浅滩处,平均水深(0.19±0.10) m (范围:0.03-0.44m),平均流速(0.24±0.20) m/s (范围:0.01-0.81m/s),河床质为含有沙粒的卵石(粒径:163-256mm)底质。河道形态、沙洲分布、水深特征等特征参数可作为无人机遥测识别产卵场的判断条件,并实现验证成功。研究结果可为开展整个流域的青海湖裸鲤自然产卵场现状评估及保护对策制定提供技术支撑。

    • 种间互作对雷州湾海域鱼类群落结构的影响

      2022, 42(22):9383-9393. DOI: 10.5846/stxb202108212330

      摘要 (232) HTML (300) PDF 4.48 M (575) 评论 (0) 收藏

      摘要:从鱼类种间互作及其生态网络特征视角研究鱼类群落结构特征,对解析多鱼种共存机制和基于群落水平的多鱼种资源管理均具有重要意义。为分析鱼类资源利用的竞争互作对群落结构稳定性的影响,根据2016-2018年8个航次的雷州湾海域底拖网调查的鱼类数据,将空间生态位重叠理论和生态网络建模相结合,从种间互作的角度应用加权聚类系数C、加权平均路径长度A、关联度Co等指标分析鱼类的群落结构。结果表明:①鱼类生态位重叠所形成的种间互作网络季节变动较大,而年度变动则相对较小,共包含鱼类58-122种,种间互作的关系数量1318-7103。②雷州湾海域鱼类群落内种间互作密集,聚合程度高(C介于0.84-0.98)且能量传递效率高(A介于0.02-0.09),呈现互作弱化之趋势(Co介于0.32-0.48),群落结构总体较稳定。③小尺度范围(20°40'-21°00'N,110°30'-110°45'E)内,鱼类群落内种间互作特征是维持多种鱼类共存的重要内因。该特征表现为季节和年度的变化总体上相似,种间直接关联程度与种间互作强度呈正相关(P<0.01),而局部聚合程度与种间直接关联、互作强度均呈负相关(P<0.01)。本研究可为鱼类群落结构稳定性的量化评价和资源养护的管理规划提供参考依据。

    • 基于GIS和Maxent模型的白唇鹿(Cervus albirostris)潜在适宜生境及保护GAP分析

      2022, 42(22):9394-9403. DOI: 10.5846/stxb202106071503

      摘要 (324) HTML (314) PDF 4.72 M (762) 评论 (0) 收藏

      摘要:在全球气候变暖及人为干扰等因素影响下,许多野生动物因生境退化和丧失而濒临灭绝。为了探讨未来全球气候变暖背景下白唇鹿适宜生境的分布格局及保护状况,基于491个白唇鹿分布位点,利用GIS和Maxent模型模拟预测了SSP1-2.6和SSP5-8.5共享社会经济路径下全球气候变化对白唇鹿在2040年(2021-2040)和2100年(2081-2100)潜在适宜生境分布并对其保护空缺进行了评价,并利用受试者曲线和刀切法对模型模拟结果有效性进行评价。结果表明在两种共享社会经济路径下,从2021到2100年期间:(1)影响白唇鹿潜在适宜生境分布的关键环境因子是植被类型、最暖季均温和最热月最高温和海拔;(2)白唇鹿潜在适宜生境面积总体呈下降趋势,分布格局变化明显的区域主要集中在西藏南部、三江并流区以及青海、四川和甘肃交界带;(3)白唇鹿潜在适宜生境平均海拔上升,质心向高纬度移动;(4)在SSP1-2.6共享社会经济路径下,白唇鹿2040年和2100年位于中国生态屏障区、国家级和地方级自然保护区之内的潜在适宜生境的平均最高和最低比例分别为76.11%和26.92%,而在SSP5-8.5共享社会经济路径下的分别是69.41%和69.34%。本研究揭示了全球气候变暖主要通过对青藏高原暖季的增温效应影响白唇鹿潜在适宜生境,最高达到73.08%的潜在适宜生境还处于保护空缺区域。全球经济发展尽早进入可持续发展模式和对保护空缺区域进行保护地规划与建设将对未来生物多样性保护具有重要意义。

    • >封底
    • 封底

      2022, 42(22):9404-9404.

      摘要 (79) HTML (0) PDF 1.25 M (365) 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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