• 2023年第43卷第20期文章目次
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    • 草原灌丛化对生态系统多功能性的影响

      2023, 43(20):8257-8267. DOI: 10.20103/j.stxb.202211233390

      摘要 (615) HTML (289) PDF 2.26 M (805) 评论 (0) 收藏

      摘要:草原灌丛化现象在干旱半干旱区广泛发生,影响了生态系统的结构、过程和功能。生态系统具有同时提供多种功能的能力,即生态系统多功能性。灌丛化是否会引起草原生态系统多功能性的减少,其内在的作用机制又是什么?这些问题仍有待明晰。理解草原灌丛化对生态系统多功能性的影响,对于促进草原地区"草-畜-人"平衡和实现区域可持续发展至关重要。从响应规律、影响路径和控制因素三个方面总结评述了草原灌丛化对生态系统多功能性影响的研究进展,主要包括:(1)阐明了单一生态系统功能和多种生态系统功能对草原灌丛化的响应特征;(2)从生物路径、非生物路径以及气候变化和人类活动的影响方面探讨了灌丛化对生态系统多功能性的影响路径;(3)从灌丛化物种、灌丛化阶段和草原类型三个方面明晰了草原灌丛化对生态系统多功能性影响的控制因素。在此基础上,针对灌丛化对生态系统多功能性的影响机制,对生产-生态功能权衡的影响等方面对未来研究进行了展望,并面向可持续发展目标探讨了灌丛化生态系统的可持续管理路径。研究可为我国灌丛化草原的恢复和管理提供支撑。

    • 共同生产理论视角下生态系统服务级联框架的重构

      2023, 43(20):8268-8278. DOI: 10.20103/j.stxb.202303090440

      摘要 (216) HTML (189) PDF 2.27 M (623) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着生态系统服务研究范式转向,重新审视生态系统服务级联框架这一研究工具具有重要理论与现实意义。论文引入共同生产理论视角,运用归纳演绎法、逻辑推演法和比较分析法,提出生态系统服务级联框架重构思路。研究认为:(1)人的主体性关照是生态系统服务研究范式转向的重要特征,级联框架中人类活动反向作用于生态系统服务的关键性级联关系缺失;(2)公众参与是级联框架不可或缺的因素,学术界对此的认知在不断深化,但缺乏系统理论指导,需要深度公众参与理论支撑;(3)共同生产理论是对传统公众参与的超越,为重构级联框架的问题求解提供了"利益相关者-生产场域-生产周期"三重关联性要素;(4)重构的级联框架蕴含"生态系统服务流-人类活动流"双向耦合关系,可以为进一步研究提供完整性、连续性、系统性的分析框架。

    • 多情景模拟下重庆市土地利用变化对生态系统健康的影响

      2023, 43(20):8279-8291. DOI: 10.20103/j.stxb.202210172941

      摘要 (315) HTML (196) PDF 5.17 M (560) 评论 (0) 收藏

      摘要:模拟多情景下区域土地利用变化引起生态系统健康状况改变,对优化用地格局和保障区域生态安全具有重要意义。基于重庆市2000-2020年土地利用和生态系统健康动态演变特征,运用生态系统健康模型和斑块生成土地利用模拟(PLUS)模型模拟自然发展(ND)、生态保护(EP)和城镇发展(UD)三种情景下土地利用变化对生态系统健康的影响程度。结果表明:(1)2000-2020年建设用地扩张迅速,耕地面积减少最多,主要向林地和建设用地转移;生态系统健康状况整体呈现向好趋势,但区域差异显著。(2)2030年土地利用类型仍以耕地、林地为主,ND、EP和UD情景的建设用地规模较2020年分别增加63.59%、44.54%和100.13%,中心城区成为建设用地扩张集聚地。(3)2030年ND和UD情景的生态系统健康值较2020年均减小,建设用地增加和林地减少成为其健康退化的重要原因;而EP情景的健康值呈上升趋势,与反映生态系统健康对土地利用变化响应弹性结果相反,可见EP情景下的土地利用优化是实现区域生态系统健康可持续发展的有效途径。研究结果可为研究区生态系统保护管理与土地利用政策优化提供参考依据。

    • 中原城市群“三生”空间模拟及生态效应评估——基于未来土地利用模拟模型和共享社会经济路径情景

      2023, 43(20):8292-8308. DOI: 10.20103/j.stxb.202210192970

      摘要 (213) HTML (144) PDF 14.50 M (395) 评论 (0) 收藏

      摘要:黄河流域高质量发展背景下,加强该流域典型城市群"三生"空间(PLES)时空演变和生态效应具有重要现实意义。以中原城市群为例,基于2010年、2015年和2020年的土地利用数据,耦合未来土地利用变化情景模拟模型(FLUS)、共享社会经济路径(SSPs)和生态环境效应模型,分析了2025-2100年五种SSPs情景下中原城市群"三生"空间的时空演变特征,以及2035年不同情景下的生态环境效应。结果表明:(1)从2025年到2100年,除SSP4情景外,其余4种情景均表现为生产空间面积持续缩减、生活空间面积明显扩张、生态空间面积略有起伏总体缩减。(2) 5种SSPs情景下,"三生"空间的空间分布格局相对一致。城镇生活用地较为聚集呈片状分布,农村生活用地呈点状零散分布。农业生产用地较大,分布均匀。林地和牧草生态用地主要分布在西部和南部,水域生态用地呈东西向带状分布在中原城市群中北部。(3)2035年,研究区生态环境质量空间分布不均衡,呈现"西南高-中部低"特征。中间发展情景(SSP2),生态环境质量略高于其他情景。研究结果对中原城市群的国土空间规划和生态文明建设具有一定的理论和实践价值。

    • 黄河流域城市生态韧性时空演变及其影响因素

      2023, 43(20):8309-8320. DOI: 10.20103/j.stxb.202211013115

      摘要 (371) HTML (176) PDF 3.54 M (718) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市作为最复杂的社会生态系统,在经历经济快速积累、城镇化加快推进的同时,面临着资源短缺、环境污染、生物多样性锐减等生态环境挑战,增强城市生态韧性对城市可持续发展至关重要。从韧性的内涵角度评估城市生态韧性水平,探究城市防范内外生态风险能力的时空特征,剖析城市生态韧性差异的影响机制,对实施城市生态文明建设与风险防控具有指导意义。基于"演化韧性"视角从"抵抗-响应-转型"三个能力构建城市生态韧性指标体系,以黄河流域七大城市群59个地级市2011-2020年面板数据为例,运用熵权-逼近理想解排序法(熵权-TOPSIS法)、传统和空间马尔可夫链,在对黄河流域城市生态韧性进行定量测算的基础上,分析其时空特征。最后利用面板分位数回归深入探索黄河流域城市生态韧性影响因素的分段效应,提高对城市生态韧性影响机制的认识。结果表明:(1)2011-2020年,城市生态韧性均值在(0.092,0.125)范围内,呈现缓慢增长态势;离散程度呈倒"U"型变化特征趋势;空间上,城市生态韧性表现为"下游强、上中游弱",城市群内部以省会城市为核心向外围地级市递减,"中心-外围"的分布格局明显。(2)城市生态韧性主要在相邻等级之间进行递次转移,仍未实现跨等级转移,具有"路径依赖"和"自身锁定"特征;地理空间背景在城市生态韧性动态演变过程中发挥着重要作用,表现为"强强联合、低低临近"的集聚效应。(3)影响因素方面,经济发展水平、科技创新对城市生态韧性具有显著促进作用;产业结构对城市生态韧性表现为显著抑制作用,人口密度和环境规制对城市生态韧性不同分位点的影响作用存在显著的异质性。研究结果可为黄河流域全面推进生态保护与建设"韧性城市"提供一定的科学参考和理论依据。

    • 快速城市化地区生态网络构建与优化——以北京市大兴区为例

      2023, 43(20):8321-8331. DOI: 10.20103/j.stxb.202209132620

      摘要 (171) HTML (136) PDF 5.31 M (507) 评论 (0) 收藏

      摘要:快速城市化直接导致生境日益破碎化,景观连通性和生态系统稳定性降低,环境不断恶化。构建完善的生态网络能够有效缓解快速城市化带来的系列生态环境问题,是城市生态系统修复、生物多样性保护的重要途径。以北京市大兴区为例,基于2019年6-8月高分辨率遥感影像分类解译提取的土地覆盖数据,应用形态学空间格局分析(MSPA)和景观连通性评价方法识别提取了生态源地,通过构建生态阻力面和运用最小累积阻力模型(MCR)识别了潜在生态廊道并应用重力模型对廊道系统进行了重要性分级,最后采用网络指数对研究区生态网络进行评价和优化,提出了有针对性的生态网络优化对策。结果表明:研究区核心区面积为349.42km2,占研究区总面积的33.73%;生态源地16块,总面积85.15km2,占总面积的8.2%;潜在生态廊道120条、生态节点49个,其中一级生态廊道39条、二级生态廊道81条。在生态网络优化方面,新增4块生态源地、70条规划生态廊道和17个生态节点,规划建设20处"踏脚石",识别修复72个主要生态断裂点。实施这些优化措施后,网络闭合(α)指数、点线率(β)指数、网络连接度(γ)指数均有所提高,表明生态网络连接度得到有效优化。研究区虽具备较丰富的绿地资源,但在快速城市化过程中出现了生态斑块破碎化、分布不均衡、连通性较差等生态问题,生态源地和廊道主要分布在西部、南部永定河流域绿地以及东南部平原造林区,应重点加强研究区中北部的生态建设与修复。生态网络的构建与优化对于该区域生态系统修复、生物多样性保护具有重要意义,也可为其他快速城市化地区生态建设与优化修复、生态空间可持续发展提供参考借鉴。

    • 基于修正碳账户的京津冀县域生态补偿量化及优先级分区

      2023, 43(20):8332-8343. DOI: 10.20103/j.stxb.202302170271

      摘要 (123) HTML (132) PDF 6.75 M (353) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着我国生态文明进程的不断加快,生态补偿的作用也日益凸显。京津冀作为我国的重要经济区,其经济发展的同时也伴随着大量的碳排放,为促进京津冀一体化战略的深入实施与生态环境建设,基于修正碳账户,选择模型构建法、空间相关性分析与重心迁移等手段,以县域为评价单元对京津冀地区进行生态补偿标准量化和优先级分区研究。结果表明:(1)修正前的京津冀地区碳账户呈现西北低,东南高的趋势,而修正后的碳账户由于兼顾了区域间本地差异,空间分布更加均匀;(2)生态补偿额度高-高聚集区主要分布于北京周边、石家庄周边以及邯郸-邢台一带,生态补偿额度低-低聚集区主要集中分布在京津冀地区北部县域;(3)京津冀生态补偿额度重心在115°45'—116°2'E,38°10'—38°20'N(献县和饶阳县)范围内移动,整体呈现由东北向西南变化的趋势;(4)2007年到2017年生态补偿支付区前五名(大厂回族自治县、柏乡县、新河县、海兴县、任县)和受偿区前五名(尚义县、阜平县、沽源县、康保县、赤城县)基本保持稳定。研究结果为京津冀协同发展制定相应减排固碳政策有重要参考价值,为实现双碳目标有促进作用。

    • 退耕还林背景下黄土高原蒸散量时空演变特征及归因

      2023, 43(20):8344-8358. DOI: 10.20103/j.stxb.202302240332

      摘要 (258) HTML (253) PDF 10.91 M (476) 评论 (0) 收藏

      摘要:受气候变化和人类活动影响,近几十年黄土高原地表环境和水碳通量发生显著变化,对区域水资源和生态系统格局产生深刻影响。基于植被界面过程(VIP)遥感蒸散发模型,对退耕还林(草)工程实施以来黄土高原蒸散量(ET)时空变化格局进行模拟研究,揭示了近20年黄土高原水碳通量时空演变特征及其原因。结果表明:(1) 2000-2019年黄土高原ET总体呈显著上升趋势(P < 0.05),倾向率为3.77 mm/a,其中黄河中游黄土丘陵沟壑区ET增长最为显著,而陕西关中平原东部、宁夏银川平原南部等农业区则呈显著下降趋势,倾向率为-5.68 mm/a;(2) 气候变量和归一化植被指数(NDVI)对ET显著上升区的区域平均贡献分别为14.7%和78.6%(其中人类活动贡献为70.5%),而对ET显著下降区的区域平均贡献分别为-58.4%和-31.5%(其中人类活动贡献为-31.6%),表明人类活动和气候变化分别主导了ET显著上升区和ET显著下降区的蒸散变化;(3) 在气候变化主导区域,气温和降水量分别为能量受限区和水分受限区ET增加的主导气象因子,而气溶胶浓度升高导致的日照时数和地表风速下降对作物碳同化和蒸腾具有显著的抑制作用,成为农业区ET下降的主导气象因子。

    • 极端暴雨下山地丘陵区小流域洪水淹没强度对景观特征的响应——以河南“7·20”暴雨为例

      2023, 43(20):8359-8374. DOI: 10.20103/j.stxb.202301200128

      摘要 (162) HTML (150) PDF 7.89 M (440) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过分析郑州7·20暴雨事件中贾峪河山地丘陵区小流域的洪水过程,探究景观特征对洪水淹没强度影响的时空分布规律,并提出增强流域洪水韧性的规划建议,以缓解河南省山区所面临的社会经济发展、生态环境改善等问题。基于高分6号遥感数据、先进陆地观测卫星(ALOS,Advance Land Observing Satellite)相控阵L频段合成孔径雷达(PALSAR)的地表高程数据和小时降雨量数据,利用MIKE 21水动力模型构建贾峪河流域二维水文模型,分析其2021年7月20日0-24时期上、中、下游的洪水淹没深度和面积,并结合双变量空间自相关模型方法,探究洪水淹没强度与各景观组成和地形因素在时间和空间上的相关性的差异以及其空间聚类类型。研究表明:(1)贾峪河流域淹没面积在0-6时快速增长,于18时达到最大9.59km2,此时各区域淹没面积占比从大到小依次为下游18.88%、上游8.25%、中游12.03%,淹没深度在3m以上的面积占36.11%。(2)地形因素(平均Moran's I=0.159)对洪水强度的影响大于土地类型(平均Moran's I=0.096),主要影响因子相对高程、地形湿度指数、矿坑面积百分比、水体面积百分比、建设用地面积百分比、耕地面积百分比以及林地和草地面积百分比与洪水淹没强度之间的相关性随时间变化呈增大趋势,均在暴雨中后期18-24时达到最强。(3)交互探测结果表明,多因子叠加会增强各景观特征对洪水淹没强度的影响。上游影响洪水淹没强度的主要驱动力为矿坑和相对高程,中游和下游的主要影响为水体和地形湿度指数。(4)洪水淹没强度24时的平均值与景观特征指数之间的"高-高"和"高-低"地区的面积占比约0.47%-9.85%,主要分布在上游的中部山区和北部河道周围、中游的河道两侧和下游的河道以及常庄水库周边地区。研究结论建议在上游露天矿坑就地改造为蓄水池并恢复植被,中游和下游应提升河岸带绿地质量,增加下游城区绿色基础设施,减轻城市洪水风险。

    • 土地利用对流域水源涵养及水质净化的影响——以乌江流域为例

      2023, 43(20):8375-8389. DOI: 10.20103/j.stxb.202208052236

      摘要 (181) HTML (191) PDF 4.78 M (754) 评论 (0) 收藏

      摘要:乌江流域是长江上游重要的水源涵养区和生态屏障,基于InVEST模型中水源涵养和水质净化模块,利用2000-2020年3期土地利用为数据源,对乌江流域水源涵养、水质净化服务时空变化及其土地利用变化响应进行了分析。结果表明:(1) 乌江流域平均水源涵养总量达到449.13×109 m3,在时间上呈现先减少后增加的趋势,空间上呈现由西到东逐渐递增特征。不同土地利用类型中水源涵养能力大小依次为草地>林地>耕地;(2) 水质净化方面,2000-2020年总氮(TN)年均输出总量均在3.2×104 t以上;总磷(TP)年均输出总量均在3.0×102 t以上,高强度输出区域主要分布在耕地覆盖区域,低强度输出区域主要分布在林地、草地覆盖区域;(3) 流域土地利用变化对水源涵养、水质净化的响应主要体现在作用强度、面积变化、转化类型等方面,草地、林地与水源涵养和水质净化呈明显的正相关关系,耕地与水质净化呈负相关关系。研究有助于山区生态服务研究的发展,结果可为乌江流域土地利用格局优化调整和水质保护、水污染控制、水资源配置提供科学依据。

    • 江西县域土地利用变化碳排放时空演变及其影响因素

      2023, 43(20):8390-8403. DOI: 10.20103/j.stxb.202211293454

      摘要 (230) HTML (164) PDF 3.24 M (728) 评论 (0) 收藏

      摘要:查明县域尺度下土地利用变化碳排放,对于推进县域低碳发展和土地资源的可持续利用与管理具有重要意义。以江西省为例,基于2000-2020年江西省土地利用数据、社会经济数据等,利用空间自相关模型和对数平均迪氏指数分解法(LMDI) 法,对其县域土地利用碳排放时空演变及影响因素进行分析。结果表明:①2000-2020年间,区县土地利用碳排放均呈上升趋势,碳排放量增速和平均碳排放强度均有下降,但部分区县碳排放增速在2015年后出现提高的变化特征。建设用地是碳排放量增长的首要碳源,林地则具有重要的碳汇作用。②空间上,土地利用变化碳排放呈现出明显的空间差异,表现为北高南低的分布特征和较为稳定的聚类模式,即轻度和重度及以上排放区空间分布上较为集中。经济发达区县成为碳排放量增长"核心",欠发达区县则是碳排放量增长"外围",且这种"核心-外围"格局在不断强化。③总体上,抑制碳排放量增长的主要因素为碳排放强度及土地利用效率;驱动因素则有经济发展水平和建设用地规模。但部分区县碳排放强度可能表现为"前期驱动后期抑制"作用,且抑制作用小于驱动作用,故这类区县土地利用碳排放量仍显著增长。因此,江西省各区县应积极调整产业结构和继续降低碳排放强度及通过优化土地资源配置,提高土地利用效率,如用适度集约模式提高建设用地利用效率以免盲目性扩张浪费。另外,欠发达地区和发达地区需加强在资金、技术等领域的交流与合作,不同区县还应因地制宜,各自明确发展目标,走具有各自县域特色的低碳高质量发展道路。

    • 我国主体功能限制开发区域旅游生态安全动态演变及其驱动因素——以张家界为例

      2023, 43(20):8404-8416. DOI: 10.20103/j.stxb.202303160491

      摘要 (129) HTML (142) PDF 1.26 M (355) 评论 (0) 收藏

      摘要:旅游生态安全是国家生态安全体系的重要组成部分,也是维系旅游产业健康可持续发展的前提基础。基于主体功能限制开发视域下旅游生态安全内涵解析和"压力-状态-响应"框架构建指标体系,继而采用改进的逼近理想排序法(TOPSIS)模型、卷积神经网络和长短期记忆神经网络(CNN-LSTM)混合神经网络预测模型、因子贡献度模型对张家界旅游生态安全动态演变特征及驱动因素进行刻画分析。研究发现:(1) 旅游生态安全指数总体呈波动上升趋势,安全等级与警情状态不断改观,旅游生态安全水平演变分为"增减交替""快速上升""稳定增长"三个时期。(2) 旅游生态安全三大子系统均朝良性方向发展,但演化态势差异显著,压力子系统平均安全水平最高,但增长速率迟缓,状态子系统与前者则呈完全逆反态势,响应子系统平均安全水平与增长速率均处于中间位序水平,演变走势稳定性欠佳。(3) 2021-2030年,旅游生态安全指数预测值有望从0.6194增至0.7665,旅游生态安全水平呈"螺旋式"上升趋势,整体安全状况将会得到持续优化,但仍存在较强不稳定性和不确定性。(4) 影响旅游生态安全动态演变的首位驱动因子呈现"水土流失综合治理面积→省级以上自然保护区面积→城镇化率"的转换特征,旅游经济地位提升、公共绿地建设供给、工业绿色转型发展对旅游生态安全具有正向驱动效应,传统城镇化与工业化、高强度能源消耗、旅游产业无序扩张、频发性自然灾害、迟滞居民生活水平则产生负向抑制效应。

    • 模拟氮沉降对土壤酶活性和微生物组成的影响

      2023, 43(20):8417-8429. DOI: 10.20103/j.stxb.202301310158

      摘要 (201) HTML (159) PDF 5.61 M (466) 评论 (0) 收藏

      摘要:氮沉降改变了草地生态系统的氮(N)素循环过程,由此带来的生态学效应已成为当前研究的热点。以乌鲁木齐周边短期围封草地为研究对象,通过模拟氮沉降实验,分析了自由放牧地和围封草地土壤酶活性和微生物组成,结合土壤养分及化学计量特征,探讨了氮沉降对短期围封草地土壤微生物组成及酶活性的影响,为该地区放牧草地的保护、恢复及管理提供理论依据。结果表明:(1)土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量随围封年限的增加总体呈升高趋势,表明围封有利于提高土壤养分含量。与中国草地平均值相比,该草地土壤碳氮比(C/N)相对较高,碳磷比(C/P)、氮磷比(N/P)相对较低,表明该草地土壤有机质分解良好,有利于土壤碳(C)、磷(P)的释放,而土壤N素较为缺乏。(2)就不同围封年限而言,围封3年草地5-20cm层土壤真菌数量高于其它样地;围封3年草地表层土壤蔗糖酶与过氧化氢酶活性最高;围封7年草地放线菌数量最多,说明围封能够促进土壤微生物生长及酶活性的提高。(3)氮素添加对土壤真菌具有抑制作用,N5(4.6gN m-2 a-1)、N10(9.8gN m-2 a-1)处理显著增加了各样地土壤细菌数量,氮素添加对围封7年草地0-10cm层土壤放线菌无显著影响,而氮沉降显著增加了其它样地5-20cm层土壤放线菌数量,其中N5、N10处理下促进作用最明显;氮素添加对该草地土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶均具有促进作用,N5、N10处理促进作用最明显。综合分析表明,氮沉降可直接或间接影响土壤微生物及酶活性,短期围封作为一种草地管理手段,对退化草地生态系统的修复具有一定作用,并可通过改善土壤理化性质、调节养分含量及其化学计量比来加速退化草地的恢复。

    • 植被恢复对西南喀斯特地区土壤气候韧性的提升作用

      2023, 43(20):8430-8441. DOI: 10.20103/j.stxb.202302070207

      摘要 (174) HTML (144) PDF 2.28 M (465) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤质量提升是生态系统应对气候变化能力增强的关键。为探究气候变化背景下不同植被恢复方式对喀斯特地区土壤质量的影响,基于黔桂喀斯特地区气候梯度样带84个样方土壤物理、化学和生物性质综合分析,分别以耕地和次生林作为退化和顶级恢复对照,探讨了自然恢复(灌木林)和人工恢复(人工林)的土壤质量提升效应及其对气候变化的响应。结果表明:(1)植被恢复不仅显著提高了土壤细菌、真菌、放线菌等微生物丰度以及有机碳、全氮、速效氮等养分含量,也对土壤质地有一定改善;(2)自然恢复和人工恢复均提高了土壤质量,两种恢复方式之间土壤质量指数无显著差异,但与次生林依然存在差距。灌木林和人工林的土壤质量仅约为次生林土壤质量的62%-66%;(3)耕地土壤质量随年均温和年平均降雨量的增加而下降,次生林的土壤质量随年平均降雨量的增加而上升,植被恢复对土壤质量的提升率与年均温和年平均降雨量呈正相关关系。阐明了在一定范围的气候变化下进行植被恢复可以显著提升喀斯特地区土壤的气候韧性,揭示了喀斯特地区植被恢复对土壤质量的提升主要是由于提高了土壤碳氮养分含量及改善了土壤微生物群落结构,这为全球气候变化背景下喀斯特退化土地生态恢复和管理提供了理论依据。

    • 高寒半湿润沙地植物与土壤微生物多样性对植被恢复的响应

      2023, 43(20):8442-8453. DOI: 10.20103/j.stxb.202110303047

      摘要 (152) HTML (156) PDF 1.89 M (468) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究植被恢复对高寒半湿润沙化脆弱生态系统的恢复效应,明确植物群落与土壤微生物多样性对恢复的响应,为高寒沙化植被恢复提供科学支撑。以青藏高原东南缘沙化地为对象,通过连续种植老芒麦(Elymus sibiricus)进行植被恢复,分析连续3年恢复后,植物群落物种组成与多样性的变化,土壤微生物群落不同季节数量与多样性的变化,探讨植物与土壤微生物多样性对植被恢复的响应特征。结果表明:老芒麦作为建群种促进植被恢复过程,3年后植物群落物种数量相较对照增加了13种,而物种种类相较对照新增14种,川甘亚菊(Ajania potaninii)从群落中消失,总体表现为短命植物和对水分需求较高的植物种类增加,植物群落物种多样性增加;土壤中微生物群落和微生物数量季节性变化剧烈,在非生长季节后期(4月),土壤细菌含量相较对照组增加了1.2倍(0-15 cm)与1.8倍(15-30 cm),真菌含量相较对照组增加了0.5倍(0-15 cm)和5.1倍(15-30 cm),放线菌相较对照组增加了1.5(0-15 cm)倍和4倍(15-30 cm);土壤微生物多样性显著增加。种植老芒麦恢复高寒半湿润沙化脆弱生态系统,促进了植物群落物种多样性与土壤微生物群落多样性恢复,这将有助于高寒沙化生态系统恢复过程。

    • 西北荒漠绿洲过渡带土壤细菌结构和氮代谢对梭梭恢复的响应

      2023, 43(20):8454-8464. DOI: 10.20103/j.stxb.202210243024

      摘要 (108) HTML (134) PDF 6.54 M (537) 评论 (0) 收藏

      摘要:探究植被恢复过程中土壤微生物群落结构和氮代谢变化,是认识陆地生态系统生物地球化学过程的重要环节。然而,关于干旱区荒漠人工植被种植后土壤微生物功能的研究鲜有报道。选择西北荒漠绿洲过渡带建植时间序列(3、6、11、19、28a和46a)梭梭(Haloxylon ammodendron)林为研究对象,取冠层下表层土样(0-10 cm),流动沙地(Ms)作为对照,采用高通量测序技术,探究土壤细菌群落多样性、结构、氮代谢及功能基因对梭梭恢复的响应,考察土壤细菌群落结构变化的关键驱动因子。结果表明,放线菌门(Actinobacteriota)和变形菌门(Proteobacteria)是所有样地的优势细菌类群。Shannon指数随梭梭种植年限增加显著增加,表明梭梭建立显著提高了土壤细菌群落多样性。样本层级聚类分析显示不同年限梭梭林土壤细菌群落被分为3个小组,非度量多维尺度(NMDS)分析表明梭梭的建立显著改变了土壤细菌群落结构。Spearman相关性分析显示土壤含水量(SM)、有机碳(SOC)、速效磷(AP)和速效钾(AK)显著影响土壤细菌群落结构,且呈显著正相关。土壤细菌氮代谢主要以同化和异化硝酸盐还原为主,硝酸盐还原基因(NRG)丰度是氨氧化基因(AOG)的17.5-126.9倍,表明反硝化速度快于硝化速度。NRG/AOG随梭梭种植年限增加而下降,表明梭梭生长有助于土壤氮的积累。研究结果有助于对干旱荒漠生态系统恢复过程中植物-土壤相互作用方面的理解。

    • 长江口崇明岛周缘盐沼湿地土壤碳储量的空间格局

      2023, 43(20):8465-8475. DOI: 10.20103/j.stxb.202208152348

      摘要 (219) HTML (156) PDF 6.00 M (505) 评论 (0) 收藏

      摘要:盐沼湿地在缓解温室效应和应对气候变化方面发挥着重要作用,是重要的"蓝碳"生态系统。储存在盐沼湿地土壤中的有机碳(SOC)是盐沼湿地碳汇的主要成分,但受植被覆盖、土壤环境等生境要素变化的显著影响。以长江口崇明岛周缘的盐沼湿地为典型研究区域,分别测量了环岛不同样线和不同植被区SOC含量及环境因子(盐度、容重、碳氮比(C/N)等),在此基础上分析了盐沼湿地SOC储量的空间分布格局及其影响因素。结果表明:(1)崇明岛周缘盐沼湿地SOC含量和储量均存在明显的空间异质性,北侧的土壤SOC含量高于南侧,东北侧的SOC储量高于西南侧区域;(2)垂直各层上,SOC含量呈现随土层深度增加逐渐减少的趋势,表层0-50 cm深度的单位面积SOC储量大于50-100 cm深度;(3)植物类型和土壤理化因素(土壤C/N、土壤盐度、土壤容重等)在一定程度上影响了崇明岛周缘盐沼湿地土壤碳储量的空间格局。研究表明,受河口区植被和土壤理化性质等多种因素空间异质性的共同影响,盐沼湿地土壤SOC储量格局也易呈现空间差异,因此在开展盐沼湿地储碳机制研究、科学评估盐沼湿地储碳能力及实现盐沼"蓝碳"固碳增汇时应充分考虑区域间的环境和生态的空间异质性特征。

    • 西南喀斯特长期植被修复对土壤有机碳组分的影响

      2023, 43(20):8476-8492. DOI: 10.20103/j.stxb.202208152346

      摘要 (218) HTML (157) PDF 3.38 M (579) 评论 (0) 收藏

      摘要:揭示西南喀斯特土壤有机碳分布积累及其组分构成对长期植被修复的响应规律和内在机理,可为喀斯特石漠化科学治理和阐明喀斯特植被修复的土壤碳汇效应提供科学依据。以西南典型喀斯特石漠化植被恢复区实施了28-31年的4种植被修复工程内的7种典型修复措施(人造乔木林:柏木和柚木种植;人造灌木林:花椒和火龙果种植;人造藤林:金银花种植;人工草地:砂仁和皇竹草种植)为研究对象,系统分析了土壤总有机碳、活性有机碳、缓效性有机碳和惰性有机碳分布积累对长期植被修复的响应。结果表明:(1)西南喀斯特长期植被修复显著改变了土壤有机碳及其组分的分布积累。人造乔木和藤本显著提升土壤有机碳及其各组分的分布积累,但人工种草不仅不能提高土壤有机碳的累积,反而在多数情况下降低了土壤总有机碳含量和储量以及土壤有机碳各组分含量。(2)西南喀斯特长期植被修复明显影响着土壤有机碳库组分结构。除人工种草外,植被修复显著提升了土壤有机碳库中缓效性有机碳的占比。人造花椒明显降低了土壤有机碳库中活性有机碳的占比。柏木种植显著增加了土壤有机碳碳库中的惰性有机碳的比例,而火龙果和砂仁种植明显降低了土壤有机碳碳库中的惰性有机碳的比例。(3)土壤总氮、总磷和容重与土壤有机碳及其各组分的分布积累具有极显著正/负相关,是长期植被修复背景下西南喀斯特土壤有机碳及其组分分布积累的主要影响因子。研究结果为西南喀斯特脆弱生态系统科学植被恢复,以及基于植被修复的土壤碳循环调控助力碳中和提供了科学理论依据。

    • 大气CO2浓度升高对土壤碳库稳定性的影响

      2023, 43(20):8493-8503. DOI: 10.20103/j.stxb.202303070424

      摘要 (170) HTML (251) PDF 1.50 M (438) 评论 (0) 收藏

      摘要:工业革命以来,大气CO2浓度持续上升,升高的CO2浓度会改变植物光合产物积累、土壤碳库的碳输入和碳输出过程,进而通过影响有机碳组成和周转特征来调控土壤碳库动态变化。土壤碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,其碳储量的微小变化都会对大气CO2浓度和气候变化产生巨大影响。但目前关于CO2浓度升高对土壤碳库动态和稳定性的影响还不清楚,很大程度上限制了预测陆地生态系统碳循环对气候变化的反馈。系统综述国内外大气CO2浓度升高对植被生产力、植被碳输入和土壤碳库影响的研究进展,旨在揭示土壤碳库物理、化学组成以及周转特征对CO2浓度升高的响应过程和机理,探讨CO2升高情境下土壤微生物特征对土壤碳库稳定性的影响和驱动机制,为深入理解全球变化下的土壤碳循环特征提供理论支撑。

    • 华北平原冬小麦田土壤胞外/内酶活性对长期CO2浓度升高的响应

      2023, 43(20):8504-8515. DOI: 10.20103/j.stxb.202208162349

      摘要 (123) HTML (154) PDF 1.66 M (378) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对农田胞外和胞内酶活性响应CO2浓度升高认识不足的现状,依托华北平原冬小麦种植区北京昌平试验站长期开放式CO2富集平台,设置常规和升高两组CO2浓度处理,研究冬小麦田土壤胞外和胞内酶活性的变化及影响因素。结果表明:CO2浓度升高促进胞外碳获取酶活性,不影响胞外氮获取酶活性以及全部胞内酶活性。通过量化碳、氮获取酶的胞外胞内比发现,CO2浓度升高在冬小麦成熟期增强了碳获取酶胞外胞内比,但降低了氮获取酶胞外胞内比。胞外碳、氮获取酶活性都与土壤pH值呈负相关;而胞内碳获取酶活性与土壤含水量正相关,胞内氮获取酶活性与微生物生物量负相关。CO2浓度升高导致上述大部分酶活性变化驱动因素的作用消失,仅存在土壤全氮与胞内碳获取酶活性负相关。研究结果强调了对胞内酶开展研究的重要性,为理解土壤过程对全球变化因素的响应提供了新见解。

    • 基于水生动物评价持续高余氯尾水排放对湿地水体的影响

      2023, 43(20):8516-8531. DOI: 10.20103/j.stxb.202207272152

      摘要 (87) HTML (129) PDF 3.66 M (370) 评论 (0) 收藏

      摘要:尾水补充河涌既能在一定程度上解决废水带来的污染问题,也能缓解城市缺水、水动力不足的情况,具有显著的社会效应、生态效应和经济效应。新冠疫情爆发以来,各污水处理厂尾水中含氯消毒剂投加量显著增加,含有过量余氯的尾水排入河涌可能对水生生物存在潜在的影响。海珠湿地属于三角洲城市湖泊与河流湿地,与40条河涌交织联通,是广州市规模最大、保存最完整的湿地生态系统。选择海珠湿地典型河涌进行了长时间的跟踪观测,在尾水暂停排放期(2021年8月5日至10日),尾水排放1个月(2021年9月10日至13日)及3个月(2021年11月15日至18日)后分别测定了尾水主要流经河涌的水体理化指标、鱼类和底栖动物物种数量和密度,同时选择与尾水不直接连通的水体作为参考点。通过相对重要性指数、物种数量和密度以及冗余分析等研究尾水排放前后鱼类和底栖动物的群落结构特征,使用鱼类和底栖动物生物完整性指数综合评价尾水排放前后受纳水体水生态健康状况。研究表明:1、尾水排放后,排放口附近水体余氯、总氮以及盐度显著上升;2、随着尾水的持续排放,适应性强的耐污鱼类成为优势种,鱼类群落结构朝着耐污类群方向发展,而底栖动物中耐污优势类群寡毛纲颤蚓科和多毛纲疣吻沙蚕物种数量有所降低,其密度则呈大幅下降趋势,尤其是在尾水排放口附近水体;3、通过鱼类生物完整性指数评价受纳水体水环境健康质量,尾水排放前后评价结果无显著差别,主要为亚健康和一般,而通过底栖动物生物完整性指数评价则发现在排放口附近评价结果由排水前的亚健康为主变为持续排水后的亚健康和一般为主,其它点位在尾水排放前后则无明显差别,主要以健康为主;4、随着尾水的持续排放,底栖动物受到余氯的影响越来越明显,鱼类则没有受到明显影响。总体而言,高余氯尾水持续排放明显改变了水质并影响了水生动物的生存,后续还需进一步探讨尾水排放对其它水生生物的影响及具体的影响机制。对尾水排放前后鱼类和底栖动物群落结构特征及生物完整性做了详细探讨,为水环境健康评价以及尾水的合理利用提供理论和数据支持。

    • 滨海湿地植被地上生物量遥感反演

      2023, 43(20):8532-8543. DOI: 10.20103/j.stxb.202206271825

      摘要 (178) HTML (152) PDF 7.13 M (541) 评论 (0) 收藏

      摘要:盐沼植被生物量是滨海湿地生态系统碳循环研究的重要参数,是湿地生态系统健康评价、资源可持续利用的关键指标,开展盐沼植被地上生物量监测方法研究具有重要意义。目前,遥感技术在湿地生物量监测领域已经得到广泛应用,但反演方法仍以统计模型为主,模型构建需要实测数据支撑,时空拓展性不强。选择江苏盐城丹顶鹤保护区为研究区,基于冠层辐射(PROSAIL)传输模型,通过局部和全局敏感性分析,对模型参数本地化,构建了互花米草地上生物量半经验反演模型,应用于Landsat 8 OLI遥感影像,获得了互花米草地上生物量的时空分布。研究结果表明,利用PROSAIL模型模拟互花米草冠层反射率,叶面积指数(LAI)、叶片干物质含量(Cm)、叶倾角分布参数(LIDF)、等效水厚度(Cw)、叶绿素含量(Cab)、叶片结构参数(N)为高敏感性参数,类胡萝卜素含量(Car)、土壤参数(Psoil)为低敏感性参数;利用不同时刻的遥感影像反演了地上生物量,遥感反演结果与实测数据对比,拟合度R2为0.83,均方根误差(RMSE)为0.43kg/m2,平均相对误差(MRE)为15.7%,精度较高,模型具有较好的时空普适性。研究发展了盐沼植被地上生物量遥感反演方法,解决了以往过于依赖现场实测数据构建反演模型的局限性,该方法可以为研究滨海湿地生态系统碳循环以及准确估算其碳汇潜力提供技术支持。

    • 湿地土壤微生物功能多样性及碳氮组分对长期氮输入的响应

      2023, 43(20):8544-8555. DOI: 10.20103/j.stxb.202208142311

      摘要 (115) HTML (167) PDF 3.02 M (501) 评论 (0) 收藏

      摘要:氮输入对湿地生态系统碳氮循环具有重要影响,研究湿地土壤微生物功能多样性及碳氮组分对氮输入的响应,对于明确湿地土壤碳氮循环微生物驱动机制具有重要意义。依托长期野外氮输入模拟试验,利用Biolog-ECO微平板技术,分析不同浓度氮输入:N1(6 g N m-2 a-1)、N2(12 g N m-2 a-1)和N3(24 g N m-2 a-1)对湿地土壤表层(0-15 cm)和亚表层(15-30 cm)微生物碳源代谢活性、功能多样性和碳氮组分的影响。结果表明:N2处理显著提高了亚表层土壤微生物碳源代谢活性和McIntosh指数,N3处理显著降低了表层土壤微生物Shannon指数和Shannon-evenness指数。随氮输入浓度增加湿地表层土壤微生物对糖类的利用率显著降低,N3处理表层土壤微生物对胺类的利用率以及亚表层土壤微生物对醇类的利用率显著提高。N1处理显著提高了湿地表层土壤全氮和微生物量碳含量;N2、N3处理显著提高了土壤铵态氮、硝态氮含量;N3处理显著降低了土壤pH值。湿地土壤pH、总碳、溶解性有机碳含量是影响微生物碳源代谢活性和功能多样性的重要因素,土壤溶解性有机碳、铵态氮、全氮含量、含水率是影响微生物碳源利用变化的主要因子。

    • 放牧干扰和种内竞争对伊犁河谷黑鳞顶冰花种群空间分布格局的影响

      2023, 43(20):8556-8563. DOI: 10.20103/j.stxb.202211303462

      摘要 (99) HTML (121) PDF 1.90 M (357) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物种群格局分析已有大量研究,但是大多数研究都是从格局推测过程,而很少根据已知的生态过程来检验格局。以新疆伊犁河谷分布的黑鳞顶冰花为研究对象,在放牧干扰和无放牧干扰地点分别建立了8个重复样地(样地面积2 m×2 m),分析放牧干扰和种内竞争两种生态过程对黑鳞顶冰花种群空间分布格局的影响。两个地点共测量了4677株,其中放牧地点819株,未放牧地点3858株。在放牧干扰下,8个样地的黑鳞顶冰花均在小尺度(r < 2 cm)上表现为随机分布,在大尺度(r > 2 cm)上表现为聚集分布,主要与放牧践踏形成的生境异质性有关;在无牧条件下,8个样地黑鳞顶冰花种群均在小尺度上表现出显著的均匀分布特征,在较大尺度则显示为随机分布特征,前者主要与种内资源竞争过程有关,后者主要与生境均质化有关。无论在无牧还是放牧干扰下,黑鳞顶冰花种群最大聚集规模与种群密度之间均存在显著的负相关关系。放牧干扰下各样地种群最大聚集规模介于20.26-168.71 cm2之间,平均值54.61 cm2,明显高于无牧条件的8.26 cm2。放牧干扰和种内竞争两种生态过程产生了明确且不同的空间分布格局,放牧导致黑鳞顶冰花个体出现更大程度的空间聚集,突出显示出干扰在种群空间分布格局形成中的重要性。

    • 基于特征分区的陕北黄土高原植被覆盖变化及其驱动因素

      2023, 43(20):8564-8577. DOI: 10.20103/j.stxb.202208142316

      摘要 (153) HTML (135) PDF 7.32 M (481) 评论 (0) 收藏

      摘要:陕北黄土高原是退耕还林(草)工程的重要实施区域,深入分析退耕以来不同时段的植被覆盖变化和驱动因素特征,对推进区域生态环境建设具有重要指导意义。基于2000-2019年中分辨率成像光谱仪(MODIS)获取的归一化植被指数(NDVI)数据,在地理分区的基础上,根据气候和植被覆盖类型等自然地理要素对陕北黄土高原进行特征区域划分,采用趋势分析、相关分析和残差分析等方法,研究全域及各分区在两轮退耕还林(草)工程实施期间(2000-2013年、2014-2019年)植被覆盖的时空变化及其驱动因素,探究不同时期植被变化及驱动因素的差异性。结果表明:(1)2000-2019年,各分区年均NDVI值为土石丘陵林区(Ⅵ区)>黄土塬区(Ⅶ区)>黄土梁状丘陵区(Ⅴ区)>黄土峁状丘陵区(Ⅳ区)>盖沙黄土丘陵区(Ⅱ区)>黄土宽谷丘陵区(Ⅲ区)>风沙丘陵区(Ⅰ区),均呈增加趋势。(2)20年间,研究区植被显著改善面积占比约为93.6%。在第二轮工程实施期间,研究区植被改善速度较第一轮降低(0.0136/a、0.0125/a),Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ区部分植被发生退化。(3)陕北地区植被变化是气候和人类活动共同作用的结果。人类活动是引起研究区植被变化的主导因素,但气候因素在植被变化中的影响程度逐渐加深。气候因素在第二轮工程实施期间对各分区植被变化的贡献率较第一轮增大。(4)在长时间尺度上,植被的生长和分布受水分等自然条件的制约。因此,在进行植被恢复时,要充分考虑自然环境条件,以达到区域生态恢复的可持续性。

    • 火干扰因素对藏南地区高山松径向生长及气候响应特征的影响

      2023, 43(20):8578-8586. DOI: 10.20103/j.stxb.202208052230

      摘要 (88) HTML (137) PDF 6.54 M (371) 评论 (0) 收藏

      摘要:森林火灾在二十一世纪内的发生频率逐步升高。大量研究发现森林火灾与树木生长之间存在有紧密的相关性。因此探究森林火灾对于树木生长的影响,分析火灾的不同强度对于树木径向生长是否有着显著的差异,将对于评估森林保护指标有着重要的实际意义。实验基于树木年轮学的研究方法,探究西藏林芝市本日山及九五六两场森林火灾对高山松径向生长的影响,分析在火灾前后高山松径向生长与气温及降水之间的响应关系。基于林芝市比日山及九五六两个火烧区域,建立了受轻度火影响和受中度火影响的高山松样地。利用树木年代学的方法,对年轮宽度指数与1961-2020年气温及降水分别进行相关分析,同时结合火灾的发生时间,将时间序列划分为:1961-2006年火灾前和2007-2021年火灾后。结果显示, 轻度火影响的高山松径向生长对气温和降水敏感,特别是在3-8月最高气温上呈现出显著性的增加。中度火影响的高山松径向生长则显著降低。火灾干扰明显抑制了高山松的径向生长,特别是火因子在平均气温和最高气温的干扰上对其径向生长具有明显抑制作用。受到轻度火影响的高山松径向生长在短期内有较为明显的增加趋势,但长期并不显著;而中度火影响的树木径向生长则在短期内不明显下降,但长期显著。受到轻度火影响的高山松中,其径向生长与最低气温之间呈显著的负相关,且使得高山松对外界环境的响应更为敏感,而中度火影响的高山松则并未表现出这种显著的响应状态。因此对于在高海拔地区而言,森林火灾对于树木径向生长有着显著的干扰的同时也提升树木与外界环境的响应程度。

    • 氮添加和凋落物去除对黔中喀斯特地区柳杉人工林土壤呼吸的影响

      2023, 43(20):8587-8597. DOI: 10.20103/j.stxb.202208152345

      摘要 (158) HTML (159) PDF 1.61 M (441) 评论 (0) 收藏

      摘要:凋落物是土壤呼吸的主要碳源,日益增加的大气氮沉降通过改变森林凋落物的输入与分解影响土壤呼吸。为揭示氮沉降及凋落物管理对森林土壤呼吸及其组分的影响,以贵州省国有扎佐林场15年生柳杉人工林为研究对象,设置4个氮添加处理:对照(CK,0 gN m-2 a-1)、低氮(LN,15 gN m-2 a-1)、中氮(MN,30 gN m-2 a-1)和高氮(HN,60 gN m-2 a-1),并在每种氮添加处理下设置去除凋落物和保留凋落物两种处理,于2021年3月-2022年2月利用LI-8100测定土壤呼吸速率,并分析氮添加及凋落物处理对土壤呼吸速率影响,确定影响土壤呼吸速率变化的主要因子。结果表明:氮添加和去除凋落物处理没有改变土壤呼吸速率的时间变化,土壤呼吸速率月均最大值出现在7月,月均最小值出现在2月。氮添加对土壤呼吸速率无显著影响(P > 0.05),除CK外,去除凋落物处理会显著降低土壤呼吸速率(P < 0.05)。凋落物对土壤总呼吸速率的贡献率为8.6%-28.5%,且LN处理下凋落物对土壤呼吸速率的贡献率最大。土壤呼吸速率与5 m土壤温度呈显著指数相关(P < 0.01),与5 cm土壤湿度呈显著负线性相关(P < 0.01)。土壤温度解释了土壤呼吸速率变异的58.5%-79.5%,土壤湿度解释了土壤呼吸速率变异的26.4%-39.5%,以土壤温度和湿度构建的双变量模型拟合效果均好于单因子模型,土壤温湿度共同解释土壤呼吸速率变异的59.1%-85.8%。结论表明在大气氮沉降增加的背景下,温度是影响土壤呼吸的主要因素,凋落物管理是调控土壤呼吸的关键过程。

    • 基于功能性状的毛乌素沙地不同演替阶段适生植物筛选

      2023, 43(20):8598-8607. DOI: 10.20103/j.stxb.202301290143

      摘要 (129) HTML (131) PDF 2.43 M (617) 评论 (0) 收藏

      摘要:沙地生态系统修复是恢复生态学研究的热点问题,适生植物筛选是修复的关键。植物功能性状反映了植物在不同环境中的生存策略,探究沙地植物功能性状及其与环境之间的关系,有助于筛选用于植被恢复的物种,为保护沙地生态系统提供理论依据。以毛乌素沙地为研究区,分析了1983-2015年间沙地典型飞播样地群落演替特征及其对环境因子的响应,建立基于10个植物功能性状的毛乌素沙地潜在种库,进一步筛选飞播恢复下沙地不同演替阶段的适生植物。研究表明:(1)飞播恢复下的毛乌素沙地植物群落分为三个演替阶段:固沙先锋物种群落、沙生植物为主的杂类草群落、中生植物为主的杂类草群落。(2)土壤因子是群落演替的主要驱动力,其中土壤全氮、土壤总有机碳、土壤硝态氮是影响群落演替的关键因素。(3)基于功能性状筛选出29种适生物种用于植被恢复,演替第一阶段可用雾冰藜、猪毛菜等,演替第二阶段可用拂子茅、无芒隐子草等,演替第三阶段可用草地风毛菊、猪毛蒿等。通过物种功能性状特征可以快速选择适合沙地退化生态系统修复的候选物种,为植被恢复提供了一定的理论支持。

    • 短期增温对西藏念青唐古拉山典型植物群落结构和稳定性的影响

      2023, 43(20):8608-8619. DOI: 10.20103/j.stxb.202210313100

      摘要 (144) HTML (163) PDF 2.17 M (493) 评论 (0) 收藏

      摘要:青藏高原气候变暖幅度显著高于全球其他区域,深刻影响着该地区植物群落的结构和稳定性。选择西藏念青唐古拉山的三种典型植物群落(高寒草原、高寒草甸和流石滩)作为研究对象,采用开顶式增温箱(OTC)模拟增温,研究了短期增温对植物群落结构和稳定性的影响。结果表明:(1)增温改变了群落的优势物种,影响其结构组成,而对物种多样性无显著影响;(2)增温显著降低了高寒草甸的地上生物量(P < 0.05),增加地下生物量(P < 0.01),从而导致了群落地下地上生物量分配策略的改变;(3)增温降低群落中部分物种的生态位宽度,进而影响群落稳定性,其中高寒草甸变化最大,达到-66.8%。研究结果可为青藏高原高寒草地生态系统应对和适应未来气候变化提供一定科学依据。

    • 气候变化背景下入侵植物曼陀罗在西藏的潜在风险区预测

      2023, 43(20):8620-8630. DOI: 10.20103/j.stxb.202212293697

      摘要 (182) HTML (181) PDF 4.33 M (497) 评论 (0) 收藏

      摘要:生物安全与外来物种入侵是国门生物安全的重大生态学问题,生物入侵造成了巨大的经济损失与生物多样性快速丧失,还影响着人类的身体健康。西藏是我国重要的生态安全屏障,生态类型复杂且丰富多样,明确西藏区域尺度上外来入侵植物的潜在分布格局及其对气候变化的响应对入侵植物的预防和控制具有重要意义。为了探究入侵植物曼陀罗(Datura stramonium L.)对西藏生态安全的影响风险,基于野外实地调查数据,采用最大熵(Maxent) 模型,应用R语言和SPSS软件对模型参数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 45、RCP 85)下2050年和2070年, 其在西藏的潜在入侵风险区分布情况。结果表明:下层土壤酸碱度、年平均气温、最暖月最高温度与土壤有效含水量是影响曼陀罗分布的主导环境因子,海拔和人类活动影响强度也有重要作用;朗县、加查县、乃东区、城关区、八宿县、贡嘎县、巴宜区、波密县、察隅县、芒康县等地为入侵高风险地区;两种气候背景下曼陀罗的各级风险区面积和总风险区面积均呈持续增加的变化趋势,且在最高碳排放情景(RCP 85情景)下响应更为敏感;主要沿着低海拔河谷区域东南向西北方向入侵扩散的趋势,分布中心由当前的墨脱县域向工布江达县域转移。综合来说,曼陀罗在西藏分布受土壤环境、温度和降水影响较大,气候变化和人类活动影响强度将使其向西藏西部、北部扩散。研究结果可为西藏地区综合防控曼陀罗的入侵危害与动态监测提供生态学基础理论依据。

    • 基于最大熵模型的中药材木贼麻黄潜在适生区

      2023, 43(20):8631-8646. DOI: 10.20103/j.stxb.202209162641

      摘要 (118) HTML (280) PDF 7.34 M (399) 评论 (0) 收藏

      摘要:木贼麻黄(Ephedra equisetina)具有重要的药用和经济价值,在水土保持、生态平衡、荒漠化防治等方面也发挥重要作用,被列为国家二级保护植物。全球气候变化和人类活动严重威胁到木贼麻黄资源保护与利用,因而预测其潜在适生区空间变化具有重要意义。基于最大熵(MaxEnt)模型和ArcGIS软件,结合201条木贼麻黄在中国的有效分布记录和21个环境变量,预测在自然环境影响及人类活动干扰下中药材木贼麻黄适生区分布,并将木贼麻黄高适生区与土地利用类型进行叠加分析。结果表明:(1)模型添加人类活动因子后曲线下面积(AUC)值由0.919升至0.948,预测结果精度提高,而添加人类活动因子使木贼麻黄适生区面积严重减少,部分适生区等级退化,其分布愈破碎化稀疏零散;(2)木贼麻黄适生区多集中分布于新疆、甘肃、宁夏、陕西和山西地区,未来时期两种情景下木贼麻黄适生区都出现不同程度的扩张,RCP2.6-2050年相对当前时期高适生区面积增加最多;(3)参与建模的环境因子中贡献度较高的酸碱度(pH)、海拔(Altitude)和年平均温度(Bio1)对木贼麻黄地理分布有关键影响;(4)未来时期下木贼麻黄高适生区的几何质心出现不同程度向东迁移的现象,多分布于甘肃省境内;(5)木贼麻黄高适生区部分土地已经被开发利用,剩余未利用的土地分布于新疆、甘肃、内蒙古和宁夏地区,可在这些地区因地制宜发展木贼麻黄种植业。为木贼麻黄的就地、迁地保护、优先保护区以及人工种植选地提供理论依据,这对木贼麻黄资源保护与利用具有重要的现实意义。

    • 实验检验东方田鼠学习能力的性别差异

      2023, 43(20):8647-8654. DOI: 10.20103/j.stxb.202212133586

      摘要 (170) HTML (131) PDF 1.13 M (420) 评论 (0) 收藏

      摘要:东方田鼠选择从禾本科植物叶片的不同部位采食会引起食物摄入率的巨大差异,这项具有明显的认知和学习行为的觅食活动是否存在性别差异。在由带两片叶的新鲜马唐茎秆配置的密集食物斑块上,测定东方田鼠觅食马唐叶片的行为序列、过程及参数,检验其在学习能力上的性别差异。结果表明,雌鼠和雄鼠的觅食决定时间尽管均随觅食学习天数的增加而减小,但雌鼠的觅食决定时间显著地高于雄鼠的;雌鼠和雄鼠均由从对叶片部位无差别选择和采食转向偏爱从叶片基部采食。学会这项采食技能后,雌鼠从叶片基部采食的选择指数显著地高于雄鼠的;二者的摄入率均随觅食学习天数的增加极显著地增大,但雌鼠的摄入率却极显著地高于雄鼠的。研究结果充分验证了提出的假设:雄鼠较雌鼠能更快地习得从禾本科植物叶片的基部采食和收获食物;但当二者习得这项采食技艺后,雌鼠较雄鼠能获得更高的食物摄入率;同时也说明,新建立的评价小型植食性哺乳动物认知和学习能力的实验方法,具有可靠的有效性和实用性。

    • 完达山东部欧亚水獭种群数量及出现频次影响因素

      2023, 43(20):8655-8662. DOI: 10.20103/j.stxb.202212033489

      摘要 (120) HTML (130) PDF 3.88 M (351) 评论 (0) 收藏

      摘要:水獭作为淡水生态系统健康的指示种和旗舰物种,在维持水生生态系统平衡与稳定中发挥着重要作用。然而目前对于完达山东部地区水獭种群数量、分布及其生境选择的影响因素的研究较为匮乏,严重影响了对该物种的野外保护与管理工作。于2021年12月至2022年4月冬季河流封冻期,采用沿河随机样线调查和红外相机监测相结合的方法对完达山东部地区8条主河和23条支流内的欧亚水獭(Lutra lutra)种群数量、分布现状进行了调查,并利用广义可加模型探究水獭出现频次与环境因子的关系。研究结果表明:(1)欧亚水獭在完达山东部水獭种群数量为571-661只,水獭种群密度为沿河(0.5559±0.2898)只/km,呈现中间高,四周低的趋势;(2)环境因子对水獭出现频次影响分析表明,河流深度、距农田距离、距居民区距离和距道路距离是影响水獭出现频次的关键因素。水獭出现频次与河流深度(0-40 cm)呈线性正相关,当河流深度达到40-50 cm时,水獭出现频次最高,之后随着河流深度的增加,出现频次降低;水獭出现频次与距农田距离(0-1.5 km)呈非线性正相关,在距农田距离为1.5-2 km范围内,水獭出现频次最高,之后降低;水獭出现频次与距居民区距离呈线性正相关;水獭出现频次与距道路距离呈非线性关系,当距离>7 km时,二者之间呈现为正相关,反之呈现为负相关。因此,水獭选择栖息地偏向于河流深(40-50 cm),远离农田(1.5-2 km)、居民区和道路(>7 km)的水域。研究为完达山东部欧亚水獭物种保护提供了基础数据和理论依据,建议通过河岸土地覆盖类型的管理、在河岸周围建立森林缓冲区及加强水獭保护宣传力度等措施实现对水獭物种及其栖息地的维持和保护。

    • 黄河流域水鸟保护优先区及空缺

      2023, 43(20):8663-8670. DOI: 10.20103/j.stxb.202212083531

      摘要 (159) HTML (141) PDF 1.31 M (549) 评论 (0) 收藏

      摘要:黄河流域为迁徙水鸟提供重要的繁殖地、越冬地和停歇地。然而,黄河流域正面临着农业开垦、城市化、水资源分布不均等一系列的生态安全问题,威胁迁徙水鸟种群及其栖息地稳定性。因此,识别黄河流域重要的水鸟栖息地分布区域,分析当前的保护现状对于开展水鸟及栖息地保护至关重要。以黄河流域为研究区,搜集整合来自国内外观鸟网站(eBird、全球生物多样性信息库(GBIF)和中国观鸟记录中心(BirdReport))、文献和水鸟调查报告中的水鸟调查数据,沿用三个国际上通用的水鸟重要栖息地识别标准,确定了黄河流域水鸟保护优先区。在此基础上,使用水鸟栖息地重要性指数确定水鸟保护优先区保护优先等级,结合国家自然保护地名录,分析水鸟保护优先区保护空缺状况。结果显示:黄河流域共有47个水鸟保护优先区,主要分布在黄河流域中游和下游,其中河南省和山东省水鸟保护优先区较多。满足水鸟保护优先区识别标准的水鸟共14种,其中,极危物种有2个,濒危物种有1个,易危物种有5个。水鸟保护优先区保护优先等级处于I、II和III类的分别有2个、8个和37个。有20个水鸟保护优先区处于保护空缺状态,占总数的42.55%,主要集中在黄河中游和下游,其中,水鸟保护优先等级处于I类或II类的地块有3个,建议将这些保护空缺地以自然保护区、保护小区或国家公园形式纳入湿地保护地体系,并加强长期监测。

    • 大型野生食草动物生境资源利用竞争关系

      2023, 43(20):8671-8681. DOI: 10.20103/j.stxb.202303030389

      摘要 (150) HTML (139) PDF 3.46 M (527) 评论 (0) 收藏

      摘要:生物多样性维持是三江源区的重要生态功能,野生动物保护的科学规划需要掌握区内野生动物的栖息地分布状况与资源竞争关系。利用无人机遥感的新技术,在三江源玛多县开展藏野驴、藏原羚和岩羊的适宜栖息地识别与划定以及生境资源利用竞争关系研究。结果显示,2017年玛多县藏野驴适宜生境面积3559.43 km2,距水源距离是限制适宜生境面积的主要因子;藏原羚的适宜生境面积为283.76 km2,岩羊的适宜生境面积为29.97 km2,坡度、距水源距离以及植被类型是制约适宜栖息地面积的主要因素。由于在栖息地坡度选择中的生态位差异,三种大型野生食草动物的生境重叠面积均较小,生境竞争关系较弱。研究为生物多样性保护提供了全新的思路,可为相似区域的野生动物保护与恢复综合规划提供支撑。

    • >封底
    • 封底

      2023, 43(20):8682-8682.

      摘要 (60) HTML (0) PDF 1.25 M (350) 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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