• 2023年第43卷第5期文章目次
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      2023, 43(5):0-0.

      摘要 (200) HTML (0) PDF 14.20 M (488) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >专论与综述
    • 城市植物挥发性有机化合物排放与臭氧相互作用及其机制

      2023, 43(5):1749-1762. DOI: 10.5846/stxb202202240431

      摘要 (359) HTML (455) PDF 5.07 M (784) 评论 (0) 收藏

      摘要:近地面臭氧(O3)已成为继PM2.5后影响我国空气质量的一种重要二次污染物。随着氮氧化物浓度的持续下降和气候变暖的加剧,城市O3的形成对挥发性有机化合物的浓度更加敏感。近年来城市绿色空间显著增长,植物源挥发性有机化合物(BVOCs)排放和浓度逐年增加。针对BVOCs与近地面O3之间复杂的交互作用,从植物BVOCs的特性与作用出发,综述了不同因素尤其是O3浓度增加对树木生理状态及BVOCs排放速率的影响,定量分析了已有研究中O3对不同植物异戊二烯和单萜烯排放速率的影响,以及BVOCs对O3形成的贡献,总结了BVOCs与O3相互作用研究领域存在的不足。未来亟需加强的研究包括:(1)城市树种BVOCs排放因子的实测,建立物种的排放速率数据库,优化模型参数,提升精细尺度BVOCs排放量估算模型精度;(2)多种环境因子,比如污染物浓度、温湿度等对城市植物BVOCs排放的交互作用和综合影响的研究;(3)植物BVOCs对O3形成贡献的定量研究,及其对植物抗污染能力的影响,为城市建设中的树种选择及减轻城市O3污染提供理论依据和借鉴。

    • 城市生态学自然模拟实验研究进展

      2023, 43(5):1763-1774. DOI: 10.5846/stxb202111033092

      摘要 (366) HTML (418) PDF 1.06 M (619) 评论 (0) 收藏

      摘要:自然模拟实验,通过适当控制影响因素研究自然状态下生态系统变化,已经越来越受到生态学家的欢迎。新兴的快速发展的城市生态学越来越多的采用自然模拟实验方法。研究从城市生态学的实验设计方法(如人工梯度、自然梯度和城市建设实验)、环境因子(如空气污染、热岛、灯光和地表硬化)生态效应和生态系统(如社区、绿地、绿化屋顶和集水区)响应等方面,分析了国内外大量城市生态学自然模拟实验的研究案例,并总结了城市生态学自然模拟实验的特点,指出了城市生态学模拟实验应该考虑的主要问题,并提出未来主要发展方向:(1)多种环境因子复合影响模拟实验研究,(2)生态系统结构和功能响应模拟实验研究,(3)近自然的长期模拟实验研究,(4)大范围的联网模拟实验研究和(5)面向城市生态恢复和建设的模拟实验研究。希望研究能够为推进我国城市生态学的实验研究起到抛砖引玉作用。

    • 青藏高原牧区家庭能源消费对生态环境和人体健康的影响研究现状与展望

      2023, 43(5):1775-1783. DOI: 10.5846/stxb202202190395

      摘要 (224) HTML (269) PDF 2.92 M (603) 评论 (0) 收藏

      摘要:探究家庭能源消费对生态环境和人体健康的研究是系统推进家庭能源绿色低碳转型和实现联合国2030可持续发展目标的关键。重点综述了目前家庭能源消费、影响因素及其对生态环境和居民健康影响的国际研究现状。目前研究不足主要聚焦在以下两个方面:一方面,影响家庭能源消费因素的贡献率和影响消费行为的驱动机制尚不清晰;另一方面,目前主要针对家庭能源消费或者生态系统或者环境或者居民健康其中的某一方面或者某两个方面开展研究,鲜有研究系统的考虑家庭能源消费对生态环境和人体健康影响的综合研究。基于上述研究现状,结合青藏高原的实际情况,提出未来需要在宏观层面和微观层面加强研究。宏观层面:(1)亟需厘清青藏高原家庭能源与生态环境和人体健康之间的内在联系与驱动机制,形成青藏高原牧区"家庭能源-生态效应-环境效应-健康效应"的理论分析框架;(2)构建模块化的牧区"能源-生态-环境-健康-经济"等多学科交叉的综合评估模型,形成完整的、系统的评估方法。微观层面:(1)迫切开展青藏高原家庭能源消费特征与变化规律的研究;(2)深入开展家庭能源消费特征和变化规律与生态系统的反馈机制与量化研究;(3)加强牧区室内空气污染物浓度测定,丰富高寒地区室内污染物浓度数据以及人群暴露特征及其健康风险的研究。

    • >研究论文
    • 气候变化和人类活动对祁连山国家公园植被净初级生产力的定量影响

      2023, 43(5):1784-1792. DOI: 10.5846/stxb202202050295

      摘要 (402) HTML (267) PDF 5.81 M (930) 评论 (0) 收藏

      摘要:祁连山国家公园作为西北地区重要的生态安全屏障和水源涵养地,研究其植被变化对西北地区的生态安全具有重要意义。基于2000-2019年祁连山国家公园的MOD17A3遥感数据,利用一元线性回归、偏相关分析、多元线性回归和残差分析等方法,分析了祁连山国家公园植被净初级生产力(NPP)的时空态势及其与降水、气温和人类活动的相关性,在此基础上量化气候变化和人类活动对植被NPP的影响。结果表明:(1)2000-2019年祁连山国家公园植被NPP整体呈波动上升趋势,且空间上呈东高西低的分布格局,其多年平均值为113.14 g C m-2 a-1,年均增长量达1.41 g C m-2 a-1;(2)植被NPP与降水、气温均呈正相关,其中降水对植被NPP影响更为显著;(3)人类活动区植被NPP总体呈增加趋势,与2016年相比,2019年人类活动区植被NPP增加的面积占87%,植被NPP降低的面积占13%;(4)在植被恢复区,气候变化和人类活动对植被恢复分别解释了92%和8%;在植被退化区,气候变化和人类活动对植被退化分别解释了29%和71%。研究结果可为祁连山国家公园生态环境保护与管理提供科学的决策依据。

    • 中国南亚热带不同造林模式碳汇林土壤碳、氮、磷的积累及化学计量特征

      2023, 43(5):1793-1803. DOI: 10.5846/stxb202112283676

      摘要 (345) HTML (290) PDF 2.35 M (698) 评论 (0) 收藏

      摘要:碳汇林的固碳效益十分显著,是实现"碳中和"的主要碳增汇途径之一,在研究南亚热带地区不同造林模式碳汇林土壤碳汇的同时,研究碳汇林土壤氮、磷储量及土壤碳、氮、磷的生态化学计量特征,能够为不同造林模式碳汇林的土壤碳、氮、磷储量的评估提供科学依据。采取单因素随机区组设计,选择立地条件基本一致的研究区和4种造林模式(新造林、封山育林、补植套种、更新改造)的碳汇林,分析了不同造林模式土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)的含量、储量、生态化学计量比,以及微生物生物量碳(MBC)的变化特征。结果表明,不同造林模式碳汇林的土壤理化性质,碳氮磷储量、化学计量比及微生物生物量碳含量差异显著,且土壤碳氮磷储量随土壤深度增加而减少,表现出明显的垂直变化特征。4种造林模式下碳氮比(C/N)介于11.11-17.86,碳磷比(C/P)介于17.00-242.59,氮磷比(N/P)介于1.18-15.99之间,在0-60 cm土层上均以更新改造模式林最低,封山育林模式下C/P和N/P均显著高于其他造林模式。土壤SOC与TN、N/P呈极显著正相关关系,土壤TN与C/P呈极显著正相关关系。综合来看,封山育林模式土壤的碳、氮含量和储量最高,而磷含量最低,说明封山育林模式更有利于土壤碳、氮的累积,而后期表现出土壤磷的缺乏,可能会限制封山育林模式碳汇林后期的碳汇功能。更新改造模式碳汇林的土壤养分限制少,后期碳汇潜力较大。

    • 环境筛选和扩散限制对长江流域湖北段湿地植物群落构建的共同影响

      2023, 43(5):1804-1811. DOI: 10.5846/stxb202201110110

      摘要 (179) HTML (229) PDF 3.87 M (651) 评论 (0) 收藏

      摘要:湿地植物群落构建机制的研究可为湿地生态系统管理和受损湿地生态恢复与重建提供重要理论依据。地处长江流域的湖北省是我国湿地资源最为丰富的地区之一,通过野外调查研究了长江流域湖北段内不同类型湿地中的主要湿地植物群落类型,分析了研究区内湿地植物群落物种β多样性格局;利用相关性检验(Mantel test)方法和基于相似或相异度矩阵的多元回归模型(MRM)分析了环境差异和地理距离与湿地植物群落的物种相异性的相关性,及其对该区域湿地植物群落构建的相对贡献率。结果表明长江流域湖北段8个不同类型湿地内的湿地植物群落物种相异性指数差异显著,群落间物种相异性指数与地理距离和环境距离均呈显著正相关关系;MRM分析表明环境筛选和扩散限制共同解释了研究区内群落物种变异指数的54.72%;其中,环境距离独立解释率为22.03%,地理距离独立解释率为9.98%,二者联合解释率为22.71%。结果表明环境筛选和扩散限制共同影响了长江流域湖北段湿地植物群落构建过程,且环境筛选贡献更大。建议除了考虑空间尺度、环境因子、植被类型外,未来需进一步研究时间尺度及人类干扰等因子对该区域湿地植物群落构建的影响。

    • 不同烈度林火对油松林潜在地表火行为的影响

      2023, 43(5):1812-1821. DOI: 10.5846/stxb202111223283

      摘要 (178) HTML (287) PDF 10.18 M (468) 评论 (0) 收藏

      摘要:油松是我国华北地区代表性树种之一,含有丰富油脂,容易引发大面积高烈度森林火灾。阐明不同烈度林火对油松林地表可燃物负荷量和潜在地表火行为的影响,对于油松林林火管理具有重要意义。以辽河源自然保护区2014年不同烈度林火干扰后油松林分为研究对象,根据不同烈度(重度、中度、轻度)和对照(未过火)分别设置3块20 m×20 m样地,共12块样地,调查地表可燃物和林分结构指标,结合室内实验,利用BehavePlus 5.0软件进行潜在火行为模拟,探讨不同烈度林火5年后油松林地表可燃物负荷量和潜在地表火行为特点,并分析影响潜在地表火行为的主要因素。研究结果表明:(1)不同烈度林火之间,细小可燃物负荷量和地表可燃物总负荷量均不存在显著性差异(P>0.05)。(2)不同烈度林火后,在不同风速和可燃物含水率条件下,油松林潜在地表火蔓延速度、火线强度不存在显著性差异(P>0.05),单位面积发热量、火焰高度、反应强度存在显著性差异(P<0.05)。(3)不同烈度林火后油松林潜在地表火行为主要受油松更新幼苗基径、灌木负荷量、油松平均冠幅、上层枯叶负荷量、油松更新幼苗密度的影响。研究结果表明不同烈度林火均可以降低再次燃烧的火烈度和风险。

    • 基于发生指数的中国森林生物灾害趋势与突变特征

      2023, 43(5):1822-1831. DOI: 10.5846/stxb202110132891

      摘要 (298) HTML (270) PDF 6.02 M (615) 评论 (0) 收藏

      摘要:监测分析森林生物灾害时空变化特征对了解森林生物灾害的动态演变和综合治理具有重要意义。基于1998-2019年森林有害生物灾害面积及同期森林面积增长统计数据,计算衍生了森林有害生物发生指数(FPOI)、灾害发生率(FPOAR)两个系列指标集,分别采用Sen's斜率估计(Sen+Mann-Kendall)和曼-肯德尔(Mann Kendall,M-K)突变检验、滑动T检验、变异系数和赫斯特指数(Hurst exponent)指数方法分析中国森林生物灾害的时空分异特征。研究表明:(1) FPOI、FPOAR指标用于森林生物灾害不同尺度分析具备可操作与适用性,两指标均可分析有害生物发生趋势与突变,但表现程度有所差别。(2)历史变化特征,全国尺度FPOI森林生物灾害总体表现为下降趋势,FPOAR表现为上升趋势,省区尺度,新疆、西藏、天津等局部省区森林生物灾害呈上升趋势,而华北、东北、华东、西北等大部分省区表现为下降态势。(3)突变特征,全国尺度上趋势突变仅在2001年发生,其它年度趋势未变。在省区尺度则大部分区域并未展现突变,局部省区多展现一次趋势改变,且不同省区突变时间有一致性。(4)稳定性特征,全国大部分省区显示稳定,但FPOI、FPOAR指标衡量存在差异,以FPOAR指标海南、青海、浙江、重庆、上海等5省区表现不稳定,但以FPOI指标,不稳定区域扩大到11省区,增加了除以上省区的甘肃、西藏、山西、河南、江苏、吉林6省区。(5)未来趋势特征,全国森林生物灾害与历史趋势保持一致,大部分省区呈现持续下降趋势。局部省区如新疆、西藏仍然显示持续增加态势。

    • 臭氧污染对亚热带森林生产力和生物量的影响——以鼎湖山为例

      2023, 43(5):1832-1842. DOI: 10.5846/stxb202110313054

      摘要 (227) HTML (270) PDF 3.51 M (793) 评论 (0) 收藏

      摘要:全球气候变化背景下,我国近地面臭氧浓度不断增加,已严重威胁到森林生态系统。但是,目前臭氧污染影响我国亚热带森林生物量的研究仍然具有较高的不确定性。本研究比较了不同模型和不同参数化方案评估的鼎湖山森林和林下草地生物量损失率的差别,比较了鼎湖山阔叶林和针叶林以及林下草地的生物量损失率与总初级生产力(GPP)损失率的一致性。2015-2016年臭氧污染造成的鼎湖山阔叶林生物量损失率为11.3%-11.69%,针叶林生物量损失率为3.97%-3.68%,草地生物量损失11.2%-14.6%;不同参数化方案估计的鼎湖山阔叶林的生物量损失率在9%-13%之间,针叶林的生物量损失率在3.68%-4.4%之间变化,草地在11.2%-14.6%之间。基于臭氧剂量响应关系模型估算的阔叶林GPP损失率为10%-12.6%,针叶林GPP损失率为1.81%-2.6%,草地GPP损失率为3.2%-3.3%。总的来看,鼎湖山阔叶林和针叶林的生物量和GPP损失具有较高的一致性,阔叶林生物量和GPP的损失率明显高于针叶林生物量和GPP的损失率。

    • 气候变暖背景下秦岭陕西段植被潜在分布区格局变化

      2023, 43(5):1843-1852. DOI: 10.5846/stxb202112103506

      摘要 (288) HTML (312) PDF 9.61 M (744) 评论 (0) 收藏

      摘要:植被分布在一定程度上受控于气候因子,在气候变化背景下,利用生物气候指标研究地带性植被的潜在分布区格局变化对于区域生态系统应对气候变化具有有益的参考价值。从生态气候学角度出发,利用植被热量指标--有效温暖指数(EWI),研究1959-2020年以及未来气候模式下秦岭山地陕西段植被潜在分布格局的变化。结果表明:(1)气候变暖导致植被热量指标发生变化,近62年来,秦岭山地陕西段EWI总体呈上升趋势,并于2001年发生上升突变。(2)基于EWI对秦岭陕西段植被类型的潜在分布区划分发现,2001年以前秦岭北坡无暖温带落阔常绿混交林的分布区,2001年后秦岭北坡渭河东部出现了该植被类型的潜在分布区。(3)随着气候变暖,秦岭陕西段暖温带植被潜在分布区不断扩张,而温带、寒温带以及高寒植被分布区持续缩减,同时各植被类型分布区的平均海拔高度均呈上移趋势。从面积及海拔变化幅度来看,秦岭南坡较北坡植被对气候变化更为敏感,高海拔区较低海拔区植被对气候变化更为敏感。(4)在代表性浓度路径4.5及8.5(RCP4.5及RCP8.5)情景下,未来50年,秦岭南北坡均将可能出现亚热带常绿阔叶林潜在分布区,亚热带常绿阔叶林以及暖温带落阔常绿混交林将可能代替暖温带落叶阔叶林发展为秦岭山地分布区面积最大的植被类型。

    • 亚热带森林演替阶段下不同光环境对芒萁光合生理的影响

      2023, 43(5):1853-1860. DOI: 10.5846/stxb202112273661

      摘要 (186) HTML (224) PDF 1.23 M (499) 评论 (0) 收藏

      摘要:光环境的变化是群落演替进程中植物进入和退出群落的重要因素。为研究亚热带森林次生演替不同阶段的光照对芒萁光合生理的影响,对灌草丛、马尾松林和常绿阔叶林这3种群落内盆栽芒萁的光响应过程和叶绿素荧光诱导动力学参数进行了研究。结果表明:芒萁在光强为400 μmol m-2 s-1左右且日变化幅度较小的马尾松林下净光合速率(Pn)最高,在光强50 μmol m-2 s-1左右的常绿阔叶林下次之,在400-1800 μmol m-2 s-1左右波动的灌草丛内最低。这是因为灌草丛内芒萁J点相对可变荧光(Vj)、K点标准化后的相对可变荧光(Wk)显著升高,以吸收光能为基础的光系统Ⅱ性能指数(PSⅡ)(PIABS)显著降低,而热耗散参数(φDo)基本不变,即强光破坏了芒萁光合机构PSⅡ的供体侧和受体侧,使其产生了光抑制。常绿阔叶林内芒萁叶绿素荧光诱导动力学参数与马尾松林下差异不明显,且最大净光合速率(Pmax)下降是光强变弱导致的,但是暗呼吸速率(Rd)、光补偿点(LCP)和光饱和点(LSP)均随之降低,可见芒萁光合机构对该光强有一定的适应性。由此可知,芒萁喜光但不耐强光,对弱光具有一定耐受性。

    • 高分一号宽幅多光谱影像辐射定标偏差及其植被指数影响

      2023, 43(5):1861-1873. DOI: 10.5846/stxb202205241462

      摘要 (231) HTML (317) PDF 13.82 M (410) 评论 (0) 收藏

      摘要:自2013年4月在轨运行以来,高分一号(GF-1)宽幅(WFV)多光谱相机已实现持续对地观测,为包括生态学在内的相关研究领域与行业应用提供了丰富的数据源。当前场地定标频次偏低以及定标参数更新、发布滞后的现状,一定程度上影响了GF-1 WFV多光谱数据的定量应用。然而,现有文献仅在数据预处理流程中谈及对GF-1 WFV影像的辐射定标处理,很少讨论定标参数选取不当甚至误用产生的可能影响。基于已公布的辐射定标参数(2014-2021年)和4景GF-1 WFV Level1A级影像产品数据,重点围绕辐射定标偏差及其对多光谱波段星上反射率和常用植被指数的影响等展开模型分析和讨论。结果显示:即使两个相邻年份间,在多数情况下误用辐射定标参数会导致不可忽视的波段星上反射率相对偏差;进而给不同类型植被指数的实际应用带来不同程度的挑战。因辐射定标偏差的影响,常用的两波段归一化型植被指数在监测稀疏植被覆盖区时会存在明显的误差;而对高植被覆盖区的监测时采用两波段简单比值型植被指数将面临更大的挑战。针对存档GF-1 WFV Level1A数据的应用需求,提出利用时间距离加权的线性内插法来修正基于公开定标参数的辐射定标结果,并通过案例分析表明了该处理方法的有效性。最后,希望研究结果能引起普通用户对卫星遥感影像辐射定标的关注和重视。

    • 增温和氮添加对杉木不同序级细根形态和化学性状的影响

      2023, 43(5):1874-1883. DOI: 10.5846/stxb202204291200

      摘要 (269) HTML (220) PDF 2.68 M (462) 评论 (0) 收藏

      摘要:全球气候变暖与氮(N)沉降是两个同时存在的全球变化主要因素,但目前关于二者的研究多以单因子为主。细根形态和化学性状等功能性状在促进植物养分获取和森林生物地球化学循环方面起着关键作用,但目前气候变暖、N沉降以及两者交互对细根形态和化学性状的影响尚不清楚。在福建三明森林生态系统国家野外科学观测研究站陈大观测点开展土壤增温与N添加双因子试验,包括对照(无增温,无氮添加)、低氮(+4gN m-2 a-1)、高氮(+8gN m-2 a-1)、增温(+5℃)、增温+低氮(+5℃,+4gN m-2 a-1)、增温+高氮(+5℃,+8gN m-2 a-1)六个处理,探讨增温与N添加对杉木(Cunninghamia Lanceolata)细根形态和化学性状的影响。结果表明:(1)增温显著增加了细根直径(D)。增温和N添加的交互作用对细根比根长(SRL)、比表面积(SRA)及组织密度(RTD)均存在显著影响,与对照相比,增温处理及增温+高氮处理均降低了细根SRL和SRA;不同处理间细根RTD无显著差异。N添加与序级交互作用对细根SRA存在显著影响,仅低氮添加显著增加了1级根SRA。(2)增温和N添加交互作用对细根碳(C)含量存在显著影响,与对照相比,仅增温+高氮处理显著增加了细根C含量。N添加与序级交互作用对细根C含量存在显著影响,仅在1级细根中,高氮添加的细根C含量要显著高于低氮添加。增温、N添加以及序级三者交互作用对细根N含量及碳氮比(C : N)存在显著影响,与对照相比,低氮和高氮处理对细根N含量及C : N影响因序级而异;增温处理、增温+低氮处理以及增温+高氮处理均显著提高了细根N含量,降低了细根C : N;与高阶根相比,低阶根N含量和C : N对单独增温处理及增温+低氮处理响应要更为敏感。以上结果表明,不同细根功能性状对增温、N添加及两者交互的响应存在差异,这种差异主要与细根序级和N添加水平有关;增温和N添加抑制了细根SRL和SRA,但促进了细根N含量并降低了细根C : N,这将有助于理解亚热带地区森林地下养分循环以及C固存对全球环境变化的响应。

    • 长白山暗针叶林群落物种多样性维持机制

      2023, 43(5):1884-1891. DOI: 10.5846/stxb202202210407

      摘要 (236) HTML (274) PDF 4.18 M (468) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物群落物种多样性维持机制一直是生态学研究的热点话题,其中生态位理论和中性理论是被普遍接受的两种理论观点,但是目前关于生态位理论和中性理论在群落物种多样性维持中的相对重要性还没有统一定论。基于长白山暗针叶林群落数据,采用单物种-面积关系模型探究特定树种对邻域物种丰富度的影响,并借助同质性和异质性泊松零模型检验其显著性。(1)群落水平上,在3-15 m空间尺度上,促进种占据优势地位,在>15 m空间尺度上,中性种逐渐取代促进种起主导作用,抑制种比例较低,并且随着空间尺度变化幅度不大。(2)物种水平上,采用同质性泊松零模型检验树种对邻域物种丰富度的影响,臭冷杉、花楷槭、青楷槭在0-20 m空间尺度上对邻域物种丰富度增加起促进作用,黄花落叶松、鱼鳞云杉在0-20 m空间尺度上抑制了邻域物种丰富度增加。花楸树、黑桦和硕桦在全部研究尺度上表现为中性种,髭脉槭、大青杨、红松等在不同研究尺度上表现为不同的作用效果。剔除了生境过滤作用的异质性泊松零模型检验结果与同质性泊松零模型结果差异不显著,表明研究样地内生境过滤作用对多样性格局形成影响不大,各树种间的相互作用对群落物种组成影响较大,进一步证明了生态位理论能够解释长白山暗针叶林物种多样性维持。

    • 重庆主城河岸带植物群落功能性状与土壤理化性质的关系

      2023, 43(5):1892-1901. DOI: 10.5846/stxb202202160368

      摘要 (270) HTML (285) PDF 4.21 M (665) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于功能性状视角开展植物群落与环境关系的研究有助于揭示植物的适应策略。然而,目前关于城市河岸带植物群落功能性状的研究较少。为此选取10项植物功能性状指标和14项土壤理化性质指标,探究重庆主城3种生境类型河岸带(自然型河岸带(NRZ)、农耕主导型河岸带(FRZ)和开发建设主导型河岸带(BRZ))植物群落功能性状与土壤因子特征及互作机制。结果表明:(1)与NRZ生境相比,FRZ生境中的土壤速效磷、速效钾和氧化还原电位和BRZ生境中的土壤含水量显著偏高(P<0.05);FRZ和BRZ生境中的土壤pH值和全磷含量显著偏高,而土壤有机质、全钾和全氮含量显著偏低(P<0.05)。(2)与NRZ生境相比,FRZ生境中的比根长和比根表面积显著较高,茎干物质含量和叶干物质含量显著较低;BRZ生境中仅茎干物质含量显著较低(P<0.05)。(3)冗余分析结果表明,影响各生境类型河岸带植物群落功能性状的土壤因子不同,NRZ生境为土壤容重、含水量和硝态氮,FRZ生境为土壤铵态氮、全磷和有机质,BRZ生境则是土壤含水量、温度和速效磷。研究发现与自然状态相比,农业和建筑类型的人为干扰导致重庆主城河岸带生境发生改变,植物群落通过权衡功能性状组合的策略提高对生境变化的适应性。

    • 毛竹扩张对杉木林土壤微生物残体碳积累的影响

      2023, 43(5):1902-1912. DOI: 10.5846/stxb202202030289

      摘要 (278) HTML (267) PDF 3.46 M (552) 评论 (0) 收藏

      摘要:亚热带毛竹扩张对杉木林土壤微生物残体碳积累的影响及机制尚不清楚。以毛竹向杉木林扩张带(包括杉木林、杉木-毛竹混交林和毛竹林)的凋落物(O层)和不同发生层土壤(A层、B层和BC层)为研究对象,通过分析凋落物和土壤样品中的氨基糖含量来表征微生物残体碳累积效应,并进一步评价微生物在土壤有机碳(SOC)形成过程中的作用。结果表明:毛竹扩张使杉木林凋落物数量和碳含量显著降低,但是凋落物中真菌残体碳(MRC-f)、细菌残体碳(MRC-b)和微生物残体碳(MRC)含量均显著增加;毛竹扩张显著提高了杉木林SOC、MRC-f、MRC-b和MRC含量,而且在毛竹扩张初期(杉木林演替为杉木-毛竹混交林) MRC-f、MRC-b和MRC在SOC中的比例也显著增加,说明毛竹扩张增强杉木林土壤MRC累积效应的同时,也提高了微生物对有机碳的贡献。而毛竹扩张后期MRC-f、MRC-b和MRC占SOC比例并没有显著变化,意味着毛竹扩张后期MRC和植物源残体碳对SOC含量的提升均有贡献,且两者贡献的相对比例保持不变。土壤MRC含量随着剖面深度的加深逐渐下降,而MRC占SOC比值却随着土壤深度的增加而逐渐升高,说明深层土壤中微生物对有机碳贡献高于表层土壤。研究结果对于理解微生物在亚热带森林SOC形成过程中的作用,科学评估毛竹扩张对亚热带森林生态系统及气候变化的影响,并采取合理的营林措施提升亚热带森林土壤碳汇功能具有重要理论意义。

    • 宁夏草地土壤有机碳空间特征及其影响因素

      2023, 43(5):1913-1922. DOI: 10.5846/stxb202201040022

      摘要 (270) HTML (286) PDF 6.83 M (536) 评论 (0) 收藏

      摘要:草地是重要的碳汇资源库,在陆地生态系统碳循环中扮演着重要角色。探明草地土壤有机碳的空间分布格局及其影响因素对于推动区域生态系统碳汇管理,实现"双碳"目标和绿色高质量发展具有重要意义。以宁夏三种主要草地类型为研究对象,基于野外样点调查,采用结构方程模型,分析了草地土壤有机碳的空间分布特征及其影响因素。结果表明:不同类型草地土壤有机碳含量表现为草甸草原高于典型草原,荒漠草原最低,垂直剖面上均随土壤深度的增加而降低。草甸草原和荒漠草原有机碳空间变异自表层向下逐渐增大,典型草原在20-40 cm土层变异系数达到最大。有机碳分布在区域上从南部六盘山山地向中部干旱风沙带逐渐降低。路矩分析发现,海拔高度、地上生物量、降水量、温度和土壤含水量可解释土壤有机碳空间变异的91.4%。海拔高度对土壤有机碳总效应最大(作用系数为0.78),海拔高度引起的降水和温度等要素区域分异间接影响土壤有机碳含量;地上生物量对土壤有机碳的直接正向效应最大(0.559);降水量对土壤有机碳效应分为直接效应和作用于生物量及土壤含水量的间接影响;温度表现为通过生物量对土壤有机碳间接产生负向效应(-0.259)。宁夏草地土壤有机碳的空间分布主要受降水量和与其密切相关的生物量的支配作用。近20年来降水量增多和草地人为干扰减少,宁夏草地碳汇作用显著。

    • 古尔班通古特沙漠藻类结皮中微生物群落空间分异特征

      2023, 43(5):1923-1935. DOI: 10.5846/stxb202112313720

      摘要 (183) HTML (236) PDF 13.71 M (556) 评论 (0) 收藏

      摘要:古尔班通古特沙漠短命和旱生植物在沙漠东西走向上形成明显的种群变化梯度,那么沙漠藻类结皮土壤中微生物是否也具有类似地空间分布特征?为研究该科学问题,采用高通量测序技术,探究沙漠东西走向上藻类结皮土壤中细菌和真菌群落结构分布规律。在古尔班通古特沙漠西部、中部和东部区域分别采集藻类结皮土样,进行土壤理化因子分析及细菌和真菌扩增子测序,对比不同区域土壤理化性质和微生物群落空间分异特征,分析微生物多样性与环境因子相关性,最后根据微生物物种种类对其功能进行预测分析。结果表明:藻类结皮土壤氮素、全磷、全钾、pH以及土壤化学计量比碳磷比(C : P)和氮磷比(N : P)在沙漠不同区域存在显著性差异,其余指标空间尺度上变化梯度较小。微生物α多样性结果显示3个区域藻类结皮土壤中细菌群落丰富度和多样性存在显著性差异,东部与西部区域产生明显分化;而真菌α多样性指数无显著性差异,群落结构较为均匀,未产生分化。β多样性结果显示细菌群落在西部与东部藻类结皮间存在显著性差异,沙漠中部为沙漠西部和东部的过渡带。门水平细菌优势菌群为蓝藻门、变形菌门和拟杆菌门;真菌为子囊菌门和担子菌门。属水平上,丰度前30个属在沙漠不同区域表现出不同的菌群结构。Spearman相关性分析结果表明,多个理化因子与藻类结皮微生物群落呈正相关关系。此外,功能预测结果显示沙漠中、西部细菌功能基因聚类关系较近,并与东部部分功能基因具有显著性差异,但真菌群落功能在沙漠不同区域无显著性差异。研究结果表明,古尔班通古特沙漠藻类结皮土壤理化性质的改变驱动沙漠东部藻类结皮土壤中细菌群落与中、西部已产生显著适应性分化,且部分功能基因也逐步产生分化,但这些理化指标差异未能驱动真菌群落结构及功能产生显著分化。

    • 华北农业干旱监测与冬小麦估产研究

      2023, 43(5):1936-1947. DOI: 10.5846/stxb202202190396

      摘要 (252) HTML (313) PDF 10.83 M (468) 评论 (0) 收藏

      摘要:评估了基于植被光学厚度(VOD)和日光诱导叶绿素荧光(SIF)等植被广义光学特性构建的标准化植被指数(ZVI)监测农业干旱的适用性;并采用VOD、SIF两种指数和土壤水分等环境变量的不同组合建立冬小麦估产的岭回归模型,以探究其对冬小麦产量的预报能力。结果表明:相较于ZVOD,旬尺度ZSIF对华北地区的农业干旱具有更好的监测能力,对重旱的正确检测率达到77%。ZSIF能够有效反映干旱发生、发展直至减轻的演变过程,其低值区与站点记录的干旱空间分布相吻合。在华北地区南部,生长季C波段和Ku波段的VOD对冬小麦单产的预报能力优于SIF;利用VOD、SIF两种指数和环境变量的全变量模型取得了最好的估产精度,影响冬小麦产量估算精度的关键预测变量为生长高峰期的SIF。研究可为大范围农业干旱监测和粮食安全提供技术支持。

    • 气候变化对北京常见树种春季萌芽的影响——基于控制实验研究

      2023, 43(5):1948-1958. DOI: 10.5846/stxb202112183591

      摘要 (199) HTML (362) PDF 3.58 M (754) 评论 (0) 收藏

      摘要:气候变化对植物物候产生了重要影响,春季萌芽时间的变化不仅会通过改变植物的光合作用影响碳汇能力,还会通过改变群落内的种间关系影响生态系统结构和功能。因此,掌握群落内不同树种春季萌芽对气候变化的响应对于深刻理解物候时间位分化、认识陆地生态系统碳水循环和能量平衡具有重要意义。为提高春季物候模型的预测精度,阐明气候变化对不同树种春季萌芽的影响,以鹅耳枥(Carpinus turczaninowii)、黑桦(Betula dahurica)、华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)、糠椴(Tilia mandshurica)和元宝枫(Acer truncatum)5个温带森林的典型树种为研究对象,通过剪枝实验分析了冬季冷激、春季温度和光周期对枝条春季萌芽时间的影响。结果表明,温度升高和冷激增加显著提前了所有树种的春季萌芽时间,从5℃到20℃,春季萌芽时间平均提前了54.5 d;在较高的冷激条件下,春季萌芽时间平均缩短了17.8 d;光周期对各树种春季萌芽时间均没有显著影响,8 h和16 h光周期条件下各树种平均萌芽时间分别为30.3和30.5 d。此外,随着温度升高,5个树种萌芽时间间隔显著缩短,这主要是由于温度升高萌芽热量需求降低导致的,冷激对树种间萌芽时间间隔无显著影响。在气候变暖背景下,森林群落中不同树种萌芽时间间隔将显著缩短,进而影响物候时间生态位分化,导致种间竞争加剧。研究阐明了气候变化对温带阔叶树种春季萌芽及其时间间隔的影响,为气候变化条件下森林生态系统群落动态及森林可持续经营与管理策略的制定提供了理论支撑。

    • 北京地区油松人工林不同演替类型空间结构对林下植被及土壤的影响

      2023, 43(5):1959-1970. DOI: 10.5846/stxb202112143542

      摘要 (218) HTML (313) PDF 5.49 M (487) 评论 (0) 收藏

      摘要:以北京地区油松(Pinus tabuliformis)人工林不同演替类型林分为研究对象,研究油松纯林、油松-栓皮栎(Quercus variabilis)混交林和栓皮栎纯林三种不同演替类型林分的空间结构、林下植被和土壤水分的变化规律及其相互作用关系。结果表明:(1)林分水平及垂直空间结构、草本层物种多样性、更新幼树生长、土壤持水和透气性能等指标在三种不同演替类型林分间差异显著(P<0.05),林分空间结构参数中的角尺度、林层指数和开敞度显著影响了各类型林分的灌草多样性,混交度、林层指数和大小比数显著影响了更新幼树的生长,混交度和林层指数显著影响了土壤水分的变化(P<0.05)。(2)松栎混交林灌草生物量、天然更新幼树的生长以及土壤水分物理状况均好于纯林,并主要受林分混交度和林层指数的共同作用。(3)各演替类型林分内均存在栓皮栎更新幼树,混交林栓皮栎更新幼树数量最多、长势最好,对林地资源的竞争最为激烈。因此,可以通过调整林分空间结构实现种间关系及林地资源的调控,以充分发挥森林生态系统的各项功能与价值。

    • 不同优势树种菌根类型差异对土壤胞外酶活性的影响

      2023, 43(5):1971-1980. DOI: 10.5846/stxb202201040021

      摘要 (326) HTML (376) PDF 1.19 M (618) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤酶作为微生物代谢指标,在森林生态系统土壤碳和养分循环过程中发挥着重要作用,是土壤质量的重要指标。针对不同优势树种的内生菌根(AM)和外生菌根(ECM)所占比例差异,设置4种菌根类型比例梯度(即林分中ECM树种所占比例为<25%、25%-50%、50%-75%、>75%),分析4种林分中土壤水解酶[β-葡糖苷酶(BG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP)]和过氧化物酶(PER)活性差异,运用方差分析和多重比较分析方法,探究水解酶和氧化酶沿菌根类型梯度的变化规律及原因。结果表明:①lnBG和ln (NAG+LAP)与lnAP的回归斜率小于1,且AP远大于BG和NAG+LAP,这表明森林土壤微生物受磷(P)限制更严重,随着林分中ECM优势树种的增加,微生物受碳(C)和P限制的状况得到缓解;②土壤有机碳(SOC)随着ECM树种占比的增加而增加,ECM森林比AM森林表现出更高的全氮(TN)和全磷(TP)含量;③随着林分中ECM树种占比的增加,BG、AP和NAG+LAP呈逐渐显著增加的趋势(P<0.05);但氧化酶活性差异不显著;④土壤水解酶活性与铵态氮、硝铵比、TN、TP、SOC有显著相关关系,氧化酶活性只与土壤水分(SM)含量呈现显著相关性。研究支持资源分配理论,验证了土壤胞外酶活性随AM和ECM菌根比例变化而呈现梯度变化,证实了菌根--养分经济模型的适用性,研究结果可加强对不同菌根梯度林分土壤理化性质和酶活性的可预测性,有助于生物地球化学循环模型的补充与完善。

    • 干旱与半干旱区灌丛微生境中红砂枯落物分解特征及中小型节肢动物的作用

      2023, 43(5):1981-1994. DOI: 10.5846/stxb202111193261

      摘要 (114) HTML (232) PDF 2.15 M (445) 评论 (0) 收藏

      摘要:在干旱区(内蒙古乌拉特后旗)和半干旱区(宁夏盐池)荒漠草原区,选择柠条灌丛内外微生境为研究样地,以红砂枯落物为研究对象,利用2种规格网孔分解袋(30目和250目网孔),探索中小型节肢动物在红砂枯落物分解过程中的作用规律,研究灌丛微生境中红砂枯落物质量损失变化特征及节肢动物群落的贡献。结果表明:(1)在干旱与半干旱区,红砂枯落物分解常数K均表现为灌丛内外微生境间无显著差异,且有无节肢动物参与对K的影响均较小。(2)分解至12个月时,无节肢动物参与的情况下,干旱与半干旱区红砂枯落物残留率均表现为裸地显著低于灌丛;但有节肢动物参与时,枯落物残留率则表现为灌丛内外微生境间无显著差异。分解至44个月时,无节肢动物参与的情况下,仅在干旱区枯落物残留率表现为裸地显著高于灌丛;而有节肢动物参与时,干旱与半干旱区枯落物残留率均表现为灌丛内外微生境间无显著差异。(3)节肢动物对红砂枯落物质量损失的贡献率呈现单峰值现象,且在分解至24个月时达到峰值。枯落物分解至12个月时,仅半干旱区节肢动物对红砂枯落物分解的贡献率表现为裸地显著低于灌丛;分解至44个月时,仅干旱区节肢动物对红砂枯落物分解的贡献率表现为裸地显著高于灌丛。(4)在半干旱区,节肢动物对红砂枯落物质量损失的贡献率与节肢动物类群数、土壤砂粒含量、土壤全碳和含水量密切相关;而在干旱区,节肢动物对红砂枯落物质量损失的贡献率与土壤pH值、土壤砂粒、土壤碳氮比d (C/N)和黏粉粒含量密切相关。综合表明,干旱和半干旱区灌丛微生境红砂枯落物分解特征受到节肢动物分解作用的影响较小;但在某些分解阶段,灌丛内外微生境中红砂枯落物质量损失的差异性受到节肢动物分解作用的显著影响,节肢动物的分解作用表现为弱(12个月)-强(24个月)-弱(44个月)的作用规律,而且受到气候区调节的灌丛微生境限制。

    • 海拔高度对中国沙棘水碳代谢和生长的影响——以关帝山区为例

      2023, 43(5):1995-2004. DOI: 10.5846/stxb202111193260

      摘要 (187) HTML (266) PDF 1.38 M (474) 评论 (0) 收藏

      摘要:海拔是影响中国沙棘自然分布和生长的的重要环境因子,水分代谢和碳代谢的平衡是植物存活和生长的基础,研究海拔对中国沙棘的水碳代谢和生长的影响有利于全面了解中国沙棘对海拔高度的适应性及其生理机制。以山西西部关帝山地区野生中国沙棘为研究对象,测定了海拔1100-2100 m的中国沙棘雌株在6月和8月的小枝正午水势、枝条导水损失率、枝条导管直径和导管密度、光合作用、不同部位非结构性碳水化合物(NSC)浓度,同时测定了不同海拔沙棘的株高和冠幅。结果表明:随着海拔的升高,6月和8月的土壤含水量均呈增加趋势;小枝正午水势先升高后降低;枝条导水损失率在6月先降低后升高;随着海拔的升高沙棘的导管直径没有显著性变化,但导管密度、枝条最大比导水率、叶面积呈现先升高后降低的趋势。随着海拔的升高6月和8月光合速率均呈增加趋势;根和叶NSC含量没有较大幅度变化;随着海拔高度的增加中国沙棘树高和冠幅均呈现先增加后降低的趋势。以上结果表明:低海拔(1100-1300 m)和高海拔(1900-2100 m)中国沙棘生长均受到一定程度的抑制,在低海拔主要受干旱胁迫的影响,高海拔对中国沙棘的生长的抑制作用体现在低温引起的水分状况变差、生长季缩短和低温抑制树木的生长。

    • 降解剂对森林凋落物可溶性有机碳含量的影响及凋落物降解模式比较研究

      2023, 43(5):2005-2012. DOI: 10.5846/stxb202111153207

      摘要 (205) HTML (221) PDF 1.06 M (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:森林凋落物是森林生态系统中可溶性有机碳(DOC)的主要来源,在生态系统碳循环过程中起重要作用。以帽儿山地区胡桃楸、兴安落叶松以及胡桃楸-兴安落叶松人工林凋落物为研究对象,通过液体发酵培养将纤维素高效降解真菌Peniophora intranataSarocladium strictum制成单一(A菌剂、B菌剂)及混合菌剂(C菌剂),测定野外条件下经降解剂处理的凋落物基质在不同时期的DOC含量,分析降解剂对不同类型森林凋落物DOC动态变化的影响,并比较各凋落物基质降解模式异同。结果表明:(1)凋落物基质DOC含量在降解剂处理后均随降解时间增加呈下降趋势,且下降幅度大小表现为混合基质 > 胡桃楸基质 > 落叶松基质;在最初的1个月,各凋落物基质DOC含量均显著高于其他降解时期DOC含量。(2)经混合菌剂处理后的胡桃楸基质DOC含量相较于2种单一菌剂处理后的胡桃楸基质DOC含量低,而经混合菌剂处理后的兴安落叶松基质与胡桃楸-兴安落叶松基质的DOC含量未表现出相同的显著性。(3)经3种菌剂处理后的胡桃楸基质降解模式均相同,经B菌剂与C菌剂处理的落叶松基质降解模式相同,经A菌剂与C菌剂处理的混合基质降解模式相同。研究表明森林凋落物类型影响DOC的释放能力;具协同效应的两菌种制得的混合菌剂较单一菌种制得菌剂降解凋落物能力强,从而促进DOC的释放,同时也受凋落物基质成分组成的影响。通过比较降解剂处理下不同类型凋落物DOC动态变化与降解模式的差异,为帽儿山地区森林凋落物分解及碳管理提供科学依据。

    • 秸秆还田对中国农田土壤节肢动物数量及多样性影响的整合分析

      2023, 43(5):2013-2023. DOI: 10.5846/stxb202111053105

      摘要 (250) HTML (342) PDF 3.24 M (412) 评论 (0) 收藏

      摘要:秸秆还田是提高土壤生物数量和多样性的有效手段,但土壤节肢动物对秸秆还田的响应尚未明确。搜集2005到2020年国内有关秸秆还田对农田土壤节肢动物数量及多样性影响的25篇田间试验文献,分别获得230对土壤节肢动物数量数据和112对土壤节肢动物多样性数据,并采用整合分析方法探究不同气候类型、土层深度、种植制度、秸秆还田量、还田方式及还田时间下秸秆还田对农田土壤节肢动物数量及多样性的影响。结果表明,与不还田相比,秸秆还田总体上显著增加了农田土壤节肢动物的数量,但在亚热带季风气候区或还田时间大于5 a时,秸秆还田对节肢动物数量的增加效应则不显著;此外,秸秆还田对土壤节肢动物数量的促进作用还受到节肢动物体型的影响,秸秆还田显著增加土壤中小型节肢动物的数量,特别是蜱螨目类土壤节肢动物,但是对大型土壤节肢动物的促进作用并不显著。秸秆还田总体上也提高了农田土壤节肢动物的多样性,特别是在温带季风气候、年均温小于5℃、年均降水量小于600 mm、秸秆还田量大于10000 kg/hm2、轮作以及还田时间大于5 a这些条件下,秸秆还田能显著提高土壤节肢动物的多样性。回归分析结果显示随着秸秆还田时间的增加,土壤节肢动物数量的增加率显著降低,而随着秸秆还田量的增加,节肢动物数量的增加率则显著升高;节肢动物多样性的增加率随着年均降水量的增加显著降低,而随着秸秆还田时间和还田量的增加显著升高。以上结果表明,秸秆还田有助于提高农田土壤节肢动物的数量和多样性,但此效应会受到气候因子及农田管理方式的影响。

    • 底栖生物影响下的潮滩微地貌演化数值模拟

      2023, 43(5):2024-2033. DOI: 10.5846/stxb202202180384

      摘要 (223) HTML (304) PDF 9.91 M (561) 评论 (0) 收藏

      摘要:潮滩是海岸带湿地的主要类型之一,其中分布的底栖生物对生态环境具有重要的调节作用。潮滩底栖微藻、泥沙与水动力之间存在相互作用,影响潮滩微地貌形态,明晰底栖生物对潮滩微地貌的演化机制至关重要。以黄河三角洲潮滩湿地为研究区,通过构建潮滩微地貌动力模型,探究底栖生物对微地貌格局演化的作用机制,分析底栖生物对微地貌系统稳定性的影响。结果表明(1)底栖微藻生长与泥沙扩散、水流再分配过程交互作用驱动下,潮滩上可形成底栖微藻覆盖的高丘与积水洼地交替分布的规则性微地貌斑图;(2)微地貌斑图的形成提高了潮滩生态系统初级生产力和泥沙淤积高度;(3)底栖微藻与泥沙、水流的交互作用使得潮滩微地貌系统对侵蚀扰动呈现非线性响应行为,系统存在临界点,且在一定侵蚀率范围内存在双稳态;(4)黄河口泥螺入侵使得微地貌系统抵抗侵蚀扰动能力减小,且系统稳定性随泥螺生物量的增加而降低。

    • 基于不同样带的干旱区城市景观格局时空演变特征——以张掖市为例

      2023, 43(5):2034-2048. DOI: 10.5846/stxb202202210408

      摘要 (221) HTML (239) PDF 8.70 M (532) 评论 (0) 收藏

      摘要:景观格局的变化影响着区域生态安全及可持续发展,研究干旱区城市景观格局时空变化特征,对干旱区景观格局优化具有一定的指导意义。基于1987、1995、2000、2006、2011和2016年6期土地利用数据,利用景观格局指数计算方法,研究张掖市景观格局的时空演变特征。结果表明:(1)2016年张掖市景观类型主要为未利用地,最大斑块指数和斑块聚集度最高,草地和耕地次之,草地的斑块个数和密度最大。(2)张掖市景观格局呈现明显的地域分异特征,圈层梯度带上揭示了绿洲-荒漠用地变化,研究期内第1梯度带内破碎度先上升后下降,城市在2006-2016年扩张较快,其余梯度带破碎度逐年升高;空间演变上,居住地在圈层上的变化呈"L"型,未利用地呈"N"型,张掖市从中心城区到外围区域依次为绿洲城市区、绿洲农业区和自然景观区。(3)水平样带揭示了山地-绿洲-荒漠的用地变化,将张掖市分为4类区域,分别为绿洲城市区、绿洲农业区、荒漠区、山地区;西北-东南样带上景观破碎度年变化不规律,在空间上经过居民点波动变化;东北-西南样带研究期内景观水平指数经过居民点波动变化,其余范围内年变化较稳定,中心城区景观异质性较强。(4)人类围绕河流进行各种生产生活活动,将河流样带分为上中下三段,样带上段和下段景观指数年变化基本保持稳定,以未利用地为主,上段存在部分林地、草地;中段景观指数在空间上波动变化,景观类型以未利用地和耕地为主。

    • 基于“参照系-现状-变化量”的生态系统评估方法

      2023, 43(5):2049-2060. DOI: 10.5846/stxb202110122868

      摘要 (255) HTML (227) PDF 13.57 M (695) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态系统评估是开展生态系统管理的重要手段,其评估结果已成为衡量区域生态系统状况优劣的重要依据。由于没有充分考虑生态系统禀赋的区域差异性,缺乏有效区分气候变化和人类活动影响的手段,导致生态系统评估结果的实用性与区域可比性一直存有争议。在生态大数据背景下,基于生态完整性理论,结合长期地面监测数据、野外调查数据、遥感数据等海量数据,耦合生态系统过程模型,构建了基于"参照系-现状-变化量"(RSD)的生态系统评估体系,以受干扰较少接近原生、完整的地带性植被生态系统(完整的生态系统)作为参照系,其表现出来的组成、结构、功能等特征为参照条件,生态系统状况现状与参照条件的偏离程度作为评估生态系统优劣程度的依据,从而将现状评估转变为变化量评估,增强评估结果的时空可比性。并以生态系统过程模型为工具,利用RSD评估方法评估了中国陆地生态系统生产力功能,验证了该方法体系的可行性。评估结果显示,2000-2018年我国植被净初级生产力(NPP)参照值、现实值和变化量均表现为上升趋势,而NPP现实值与变化量的空间分布存在显著差异,基于RSD的评估方法较好地解决了评估结果区域不可比的问题。研究对完善我国生态系统评估体系,推动生态系统评估结果的实用化,支撑我国重点生态功能区县域考核、生态红线监管、自然保护地体系建设等国家需求具有重要意义。

    • 基于生态系统多维特征的粤港澳大湾区国土空间生态保护修复分区研究

      2023, 43(5):2061-2073. DOI: 10.5846/stxb202202260447

      摘要 (258) HTML (261) PDF 6.68 M (568) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国国土空间生态保护修复已进入"山水林田湖草"系统治理和建设阶段。开展生态保护修复的分区研究,正确认识生态系统的地域组合特征及其分异规律,可以为落实系统治理理念提供空间指导。当前生态保护修复分区研究逐渐重视生态系统的完整性,但对于生态系统表征维度相对单一,导致对国土空间系统性综合认知受限。基于此,基于生态安全理论以及生态系统综合评估框架,构建生态保护修复分区的多维度指标体系,以提升对国土空间的系统性综合认知。以流域为基本单元,在评估粤港澳大湾区生态现状本底和退化特征的基础上,采用空间聚类方法划分两级生态保护修复分区。结果表明:(1)各流域生态现状质量和退化程度空间分异较为明显。生态现状质量呈现出外部高、中部低的圈层式分异特征。而生态退化空间分布则相对分散。(2)以生态现状综合指数与一级分区指标数据的空间异质性为基础,可将研究区划分为5个在空间上连续的生态保护修复一级区。以生态退化综合指数与二级分区指标数据的空间异质性为基础,可在一级区内部划分出11类29个生态保护修复二级区。研究方案可为国土空间的"山水林田湖草"系统治理提供生态分区优化路径。同时也为研究区生态保护修复提供了空间决策支持。

    • 基于探索性空间数据分析和地统计分析的湾区生态安全空间分异及差异化管理——以浙江大湾区为例

      2023, 43(5):2074-2087. DOI: 10.5846/stxb202112073467

      摘要 (179) HTML (290) PDF 14.98 M (537) 评论 (0) 收藏

      摘要:湾区是世界一流滨海城市的显著标志,生态安全是湾区可持续发展的基本保障。以浙江大湾区为研究区域,基于生态安全评价,采用探索性空间数据分析(ESDA)和地统计分析(GA)方法揭示生态安全的空间相关性与异质性。结合大湾区生态安全空间特征、未来土地利用管理和行政单元的空间分布提出生态保护的差异化管理策略,为大湾区经济社会发展及生态安全保障提供理论支撑。结果表明:①生态安全呈现出"北低南高"的分布格局,生态安全区占比71.7%,生态系统整体较安全。②生态安全莫兰指数Moran'I值达0.878,"热点"区域占比50.65%,空间正相关性显著。结构性变异在生态安全空间分布中占据主导,宁波、绍兴受结构性变异和随机性变异的综合影响,人口密度、产业布局是影响生态安全空间异质性的主要随机因素。③城市发展类型分为优先发展区、综合开发区和生态保护区,其中优先发展区和综合开发区是大湾区经济发展重点区域,生态保护区是保障大湾区生态安全的关键区域,未来城市管理者应对生态环境分区管理,落实差异化管控措施。

    • 基于水量与水质的太湖流域水生态服务供需关系及多情景评估

      2023, 43(5):2088-2100. DOI: 10.5846/stxb202112223632

      摘要 (303) HTML (327) PDF 28.71 M (501) 评论 (0) 收藏

      摘要:耦合水量供给与水质净化的水生态服务供需关系的多尺度空间量化评估,有助于刻画和识别丰水区水质性缺水问题,并丰富水生态服务研究。在构建水量供给和水质净化服务供需评估方法的基础上,利用空间分析方法在现状情景基础上分别设置提升用水效率、改善土地管理方式和优化土地利用空间配置三种优化情景,并在栅格、子流域和县域三个尺度上开展基于水量供给和水质净化的水生态服务供需关系的定量评估,分别探讨了不同情景不同尺度下的水生态服务供需变化、空间响应及其机制特征。研究结果表明:(1)太湖流域的水量供需状况显著优于水质供需状况,节水能够有效改善流域内的水量赤字,而减量施肥和优化土地利用配置能够显著改善流域内的水质赤字。(2)多尺度的水量供给与水质净化服务供需解析,有助于精准识别不同尺度下亟需治理的关键区域。(3)水量赤字区主要集中在建设用地分布区域,耕地仍是引致水质赤字的主要原因,但随着尺度的逐渐增大,水质赤字区的建设用地面积也在不断增加。(4)优化土地利用结构方案是解决水质性缺水的最有效方法,但需要突破现有政策尤其是耕地保护政策的刚性约束,故耦合提升用水效率等方法是当前治理太湖流域"水质性缺水"问题首选措施。

    • 2001-2019年中国自然保护区生态环境质量时空变化特征及其驱动力

      2023, 43(5):2101-2113. DOI: 10.5846/stxb202201200198

      摘要 (417) HTML (427) PDF 8.79 M (1030) 评论 (0) 收藏

      摘要:自然保护区对维护生物多样性,改善生态环境质量具有重要作用。然而,我国自然保护区生态环境质量变化及其对自然因素与人类活动的响应规律还不清晰,理解这些规律对我国的生态文明建设以及生物多样性的保护具有重要意义。基于2001-2019年中国历史高分辨率生态环境质量数据CHEQ数据集以及自然因素,利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验以及多元回归残差分析等方法,探究了2001-2019年中国自然保护区的生态环境质量时空变化特征及其对自然因素与人类活动驱动因素的响应。结果表明:①我国自然保护区的CHEQ指数呈现多阶段波动变化,总体呈小幅度下降趋势,平均趋势率为-0.54×10-3/a;在空间上,中国自然保护区CHEQ变化趋势值呈"南高北低,东高西低"的分布格局;②自然因素与人类活动的共同作用是我国自然保护区生态环境质量恶化的主要原因,且恶化区域主要分布在自然保护区的实验区和缓冲区。其中自然因素对我国自然保护区生态环境质量变化的影响在-3×10-3/a-0/a之间,人类活动的影响在-1×10-3/a-2×10-3/a之间;③自然因素对我国自然保护区贡献率多在75%以上,人类活动对我自然保护区贡献率多在45%以下。在所选的自然因素里,降水因子对我国自然保护区的生态环境质量空间分布影响最大,地表径流量因子的影响最小。研究在弥补了现有研究不足的同时,有望未来为可持续发展中生态环境与经济社会协同发展研判提供科学的定量支撑,并为制定相应的政策提供科学依据。

    • 基于谷歌地球引擎和改进型遥感生态指数的西安市生态环境质量动态监测

      2023, 43(5):2114-2127. DOI: 10.5846/stxb202112103510

      摘要 (422) HTML (450) PDF 11.26 M (586) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,在经济全球化的背景下,西安市经济迅速增长,生态环境问题日益突出,快速全面地定量监测生态环境质量的时空变化,对指导生态环境保护具有重要意义。基于谷歌地球引擎(GEE)平台,筛选2000、2004、2010、2015、2020年及其前后各一年的四季Landsat影像,利用主成分分析基于绿度(NDVI)、热度(LST)、干度(NDSI)、湿度(Wet)和气溶胶光学厚度(AOD)构建改进型遥感生态指数(ARSEI),实现西安市2000-2020年生态环境质量的动态监测,并运用莫兰指数(Moran's I)探讨西安市生态环境质量的空间自相关。以主成分效果最好的夏季为例,结果表明:(1)构建的ARSEI将大气污染因素考虑在内,第1主成分(PC1)贡献度在83%以上,能较好地集中各指标特征,有助于更加全面地评价研究区生态环境质量;(2)西安市2000-2020年平均ARSEI分别为0.565、0.521、0.572、0.644、0.695,生态环境质量总体呈现先退化后转好的趋势。20年来,生态环境质量较差和极差等级的面积减少了1339.08 km2,主要分布在秦岭以北地区,良好和极好等级区面积增加了2241.80 km2,主要位于南部的秦岭地区;(3)西安市生态环境质量改善区面积大于退化区,改善和退化情况在各辖区均有发生。2000-2004年退化情况最为严重,占比29.41%,而2010-2015年改善区占比最大,达31.62%;(4)5个年度的全局莫兰指数(Global Moran's I)均在0.627以上,表明西安市生态环境质量的空间分布具有较强的正相关,呈聚集分布,且以高-高、低-低分布为主。研究基于GEE平台实现了西安市生态环境质量的快速监测,可为生态环境监测与治理保护提供方法借鉴与数据支撑。

    • 中国环境规制对旅游业碳排放强度影响的空间异质性

      2023, 43(5):2128-2140. DOI: 10.5846/stxb202204251150

      摘要 (202) HTML (224) PDF 4.47 M (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:环境规制作为实现旅游低碳发展的重要动力之一,也是实现旅游业"碳达峰、碳中和"目标的有效路径。基于综合指数法和"自下而上"法,测度2005-2019年中国大陆30个省份(中国港澳台及西藏统计数据尚缺)的环境规制水平和旅游业碳排放强度,并借助面板回归模型和面板门槛模型探讨了环境规制对旅游业碳排放强度的影响及其区域异质性。结果表明:①研究期内,中国整体旅游业碳排放强度呈下降趋势;其中,中部地区下降趋势最为明显,其次分别为西部、东部和东北地区。②中国环境规制水平呈增长态势,其规制效应对胡焕庸线右侧的地区更为显著,并呈现出自东向西递减的梯度分布特征。③中国环境规制对旅游业碳排放强度存在明显的"倒逼减排"效应,但东北地区却存在一定的"绿色悖论"现象;环境规制对旅游业碳排放强度的影响存在单一阈值,当旅游能源强度小于阈值时,存在显著的"倒逼减排"效应,当旅游能源强度超过阈值时则存在"绿色悖论"效应。④东部地区环境规制未通过门槛效应检验;中部地区存在单个门槛值,环境规制有效促进旅游业碳排放强度的下降,不存在"绿色悖论"现象;西部和东北地区分别存在单、双门槛效应,环境规制对旅游业碳排放强度先促进后抑制。

    • 中国“平原-山地”地形过渡带NDVI时空变异与气候响应

      2023, 43(5):2141-2157. DOI: 10.5846/stxb202202190399

      摘要 (299) HTML (353) PDF 30.73 M (510) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究地形过渡带植被的地形效应,边缘效应,及其对纬度、气候变化的响应,将为我国山地生态格局和资源禀赋的深层认知提供地学参考。利用1982-2015年第三代全球库存建模和制图研究归一化植被指数数据集(GIMMS NDVI3g v1)和年均气温、降水等气象数据,分别进行最大值合成、趋势分析、突变分析、变异分析和相关分析,揭示了中国近南北走向的"平原-山地"地形过渡带(简称"地形过渡带")植被物候的时空变化规律及对气候变化的响应特征。研究表明:(1)"地形过渡带"跨越一年三熟的低纬度地区,到一年两熟的中纬度地区,再到一年一熟的高纬度地区的周期性植被物候特征区;(2)34年间,年际NDVI整体呈增长趋势,其中植被改善区域占58.84%;年内分析表明"地形过渡带"植被生长期(LOS)变化率-3.16 d/纬度;(3)34年间"地形过渡带"的年均气温呈现升高趋势,每10年上升速率为0.098-0.386℃之间;年均降水呈现减少趋势,每10年下降速率为8.29-31.82 mm;(4)34年间NDVI变异系数结果表明,研究区NDVI低波动变化和相对较低波动变化的面积占比达95.52%,说明研究区植被呈稳中向好趋势;(5) NDVI与年均气温的相关性随着纬度的升高而减弱,表明南方植被对气温变化敏感;NDVI与年均降水量的相关性随着纬度的升高而升高,表明北方植被对降水变化敏感。

    • >封底
    • 封底

      2023, 43(5):2158-2158.

      摘要 (92) HTML (0) PDF 1.25 M (271) 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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