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摘要:在气候变化、人类活动等影响下,生态系统结构和功能可能发生大规模的突变,导致生态系统从一个相对稳定的状态进入另一个稳定状态,这种现象称为稳态转换。由于生态系统的复杂性,准确刻画生态系统多稳态并界定其临界点尚存在挑战,提升对生态系统稳态转换的检测和预测能力依旧是生态学领域研究的热点和难题。基于多稳态理论和稳态转换经典概念框架,阐释了稳态转换检测的理论基础;归纳总结出四种稳态转换检测方法的原理和优劣势;鉴于稳态转换的尺度依赖性,梳理了单一生态系统、区域综合生态系统和全球生态系统不同尺度下的稳态转换检测方法、研究思路和应用案例。基于研究进展和问题现状,提出在未来研究中,亟待发展适应复杂系统的综合检测方法;创新稳态转换多尺度分析的技术方法体系;深化生态系统稳态转换驱动机制研究,构建多元耦合机理模型;进而深化稳态转换检测结果链接生态系统管理的实践研究;解析生态系统服务和可持续发展机制。

摘要:海草是唯一一类可以完全生活在海水中的高等被子植物,具有重要的生态服务功能和巨大的经济价值。但受气候变化和人类活动的双重影响,海草床退化趋势日益严峻。海草床生态系统受到外界胁迫后的稳定性和恢复能力很大程度上依赖于有性繁殖即种子繁殖,当胁迫造成海草死亡等不可逆转的伤害时,通过沉积物种子库能够进行种群维持和自我更新,因此研究海草种子扩散过程及种子库形成机制对海草生态系统稳定性的维持具有重要意义。综述了海草生活史类型、种子繁殖特征、种子扩散过程及影响因素、种子库形成机制等。在此基础上总结了目前研究存在的几方面不足和未来展望:1)不同环境胁迫条件对海草有性繁殖努力的影响研究;2)海草种子二次扩散的影响因素和扩散机制研究;3)沉积物沉降和再悬浮对种子扩散和截留的影响研究;4)环境因素变化下种子库的潜在分布和海草适宜生境预测与模拟。本研究以期为海草床生态系统的保护恢复研究提供理论参考。

摘要:青藏高原是中国湿地分布最多的区域,其独特的高寒湿地对区域生态环境安全有着不可或缺的作用。梳理了青藏高原湿地变化的时空特征,基于此,重点分析了气候变化与人类活动对不同类型湿地的影响和作用机制。研究发现:(1)主导不同类型湿地变化的气候因素有差异,影响存在区域异质性。湖泊湿地主要受降水量影响,湖泊湿地在北部扩张、南部缩小的趋势与降水量的空间差异存在较强的一致性;沼泽湿地主要受气温影响,气温升高导致水分蒸发、植被群落演替,沼泽湿地向草地转化,江河源区和若尔盖高原等主要分布区域呈现退化趋势;河流湿地主要受气温影响,气温升高加速河源冰川消融、同时也增大河流蒸散发量,共同作用下河流湿地呈现北部减少、南部增加的趋势。(2)过度放牧、泥炭开采、水利建设等是影响湿地变化的主要人类活动。若尔盖高原同时存在过度放牧、泥炭开采和沟渠建设多重人类活动影响,当地沼泽湿地退化明显;柴达木盆地的人工湿地由于盐业开采迅速扩张。(3)当前研究存在数据可对比性不足、大区域尺度和野外定点持续监测数据缺乏等问题,导致对气候变化与人类活动影响机制研究不够深入。未来应加强高寒湿地定期监测与风险评估,完善高寒湿地生态系统与环境变化和人类活动间的相互作用机制研究,关注高寒湿地生态过程,为筑牢国家生态安全屏障提供重要科学支撑。

摘要:东方白鹳(Ciconia boyciana) 隶属鹳形目(Ciconiiformes)鹳科(Cioniidae)鹳属(Ciconia),被IUCN濒危物种红色名录列为濒危(EN),主要繁殖于俄罗斯远东地区与中国东北三江平原,在长江中下游鄱阳湖等沿海内陆湖泊越冬。山东省从2003年开始有东方白鹳繁殖记录,黄河三角洲为该物种在山东省的主要繁殖地。以在黄河三角洲自然保护区收集到的位点数据、物种分布数据库(GBIF)提取的位点数据和山东省环境气候因子为基础数据,基于最大熵(Maxent)模型和地理信息系统(ArcGIS)技术平台,预测东方白鹳在山东省的潜在适生区。结果表明在该物种在黄河三角洲及附近地区存在较集中的高适宜区,庙岛群岛和微山湖地区存在少量高适宜区,高适宜区总面积为1359.27km²;北至河北边界,南至微山县,沿黄河支流至西到达聊城市、菏泽市,存在1893.82km²较适宜区和3955.63km²低适宜区。潜在适宜生境总和为7208.72km²,占比为研究区域的0.89%。新出现的较为集中的较适宜区在微山湖周围地区,此地目前并无该物种出现的记录。通过对环境因子分析得知,东方白鹳选择适宜栖息地时更倾向于选择的植被类型是灌丛和草甸,土地利用类型是沼泽地、滩涂与河渠,远离道路,显著影响东方白鹳选择适宜区的气候因子是最暖季度降雨量和最干月份降雨量。研究旨在探究何种环境因子影响东方白鹳对适宜栖息地的选择,为该物种的栖息地管理和保护区建立提供科学依据,进而促进该物种种群和栖息地保护。

摘要:近年来,各种人为和自然因素导致了青海祁连山山区局部出现了严重的生态破坏,加剧了祁连山雪豹生境的退化,如何有效地对雪豹生境进行适宜性评价是恢复和改善祁连山生态环境的重要途径。本研究基于3S技术,在青海祁连山雪豹分布区利用红外相机监测、日常巡护监测以及雪豹粪便、脚印等痕迹获得其分布点数据并综合考虑气候、地形、植被、人为干扰等关键环境变量,运用MAXENT模型对青海祁连山区域雪豹生境适宜性进行分析评价。研究结果表明:岩羊密度、降雨和海拔是影响雪豹生境选择的关键因子,适宜生境总面积为13935.98 km²,占研究区域的37%,而大约48%的适宜生境分布在保护区外。现有功能区下雪豹保护的关键区域为位于保护区中部及西北部区域的祁连山中段疏勒南山-托勒南山区域,另有部分最适宜区位于保护区管辖范围之外的祁连县北部的沙龙滩管护站、托勒河源管护站及瓦乎斯管护站所在区域。

摘要:对保护区内的关键种开展保护工作时,其同域分布相似种的保护研究也具有重要价值。较大地理尺度上看,黑麂的分布区被小麂完全覆盖,如能掌握二者适宜栖息地的重叠状况,揭示其共存机制,将有助于保护策略的制定和整合管理。2017-2020年在浙江清凉峰国家级自然保护区利用红外相机技术分别获得黑麂和小麂的分布位点38个和101个,结合8个环境因子,采用MaxEnt模型对研究区域内黑麂和小麂的潜在适宜栖息地进行了预测和重叠性分析。结果表明:(1)黑麂和小麂潜在适宜栖息地主要位于龙塘山区域西南部,千顷塘区域中部和顺溪坞区域西北部,以及千顷塘区域与龙塘山区域间的山脉和顺溪坞南部山区,二者的潜在适宜栖息地面积分别586.66 km²和661.93 km²,分别占研究区域的36.67％和41.37％。(2)黑麂和小麂的生态重叠指数较高,其D值和I值分别为0.82和0.97,它们的总适宜栖息地重叠面积为435.39 km²,分别占黑麂和小麂总适宜栖息地面积的72.22％、65.78％。(3)黑麂和小麂对环境因子的选择相似,黑麂主要选择海拔较高、离水源较近、离居民点和公路较远的针阔混交林或阔叶林,小麂则主要偏好选择海拔较高、靠近公路、远离居民点、距水源500 m范围的针阔混交林。建议增加浙江清凉峰国家级自然保护区各区域间生态廊道的建立并加强黑麂和小麂分布的进一步调查研究。

摘要:巢址选择作为鸟类繁殖的重要环节,是动物生态学关注的热点问题。为探究中等体型湿地鸟类普通鸬鹚的巢址选择偏好及主要影响因子,2019年4-10月运用秩和检验、主成分分析等方法对黑龙江龙凤保护区内普通鸬鹚巢特征、巢址特征、巢址选择进行了分析。结果表明:(1)普通鸬鹚偏好选择巢树乔木相对较矮(P<0.05)、周围灌木相对较矮(P<0.01)、植被盖度较低(P<0.01)、人为干扰距离较远(P<0.01)、距水面距离较远(P<0.05)的区域筑巢;(2)影响普通鸬鹚巢址选择的因子为隐蔽因子(20.634%)、巢稳定因子和干扰因子(27.614%)、植被因子(13.901%)、水因子(5.782%)和巢忠诚度(5.069%)。进一步分析表明:(1)普通鸬鹚倾向选择粗细适中的巢材,巢材来源于优势植被,巢深随纬度增高而增大;(2)巢区植被特征符合普通鸬鹚对能量支配的权衡,巢区粪便对该特征有强化作用。基于上述结果,建议龙凤保护区在巢区内加种高大乔木。

摘要:先捕后放是一种重要的鱼类资源保护策略和渔业管理手段。经历先捕后放的被钓鱼类个体的生理与行为会发生变化。当这些个体再次面对人工垂钓诱饵时,可能会呈现更加谨慎的摄饵或鱼钩回避行为。为考察重复垂钓对鱼类易钓性、能量代谢和个性的影响,本研究以鲤科鱼类鲫(Carassius auratus)幼鱼为实验对象,在(25.3±0.1)℃水温条件下对垂钓组和对照组进行3次的能量代谢(标准代谢率,SMR;最大代谢,MMR)和个性(勇敢性、活跃性)测定。其中,垂钓组需进行垂钓实验,而对照组不进行任何垂钓操作。研究发现:(1)重复垂钓显著降低鲫幼鱼的垂钓率,但明显增加单尾平均垂钓时间和整体死亡率。(2)重复垂钓降低鲫幼鱼的体重、肥满度、SMR、MMR、代谢空间(AS)和相对代谢空间(FAS),但整体上不影响勇敢性和活跃性。(3)在测定Ⅰ中,高易钓性个体的体长和开阔区运动时间比大于低易钓性个体,但前者的肥满度小于后者。然而,在测定Ⅱ和Ⅲ中,高易钓性个体的形态参数、能量代谢、个性(勇敢性和活跃性)与低易钓性个体并无差异。研究表明:重复垂钓明显降低鲫幼鱼的易钓性,并且种内个体易钓性的变化方向不尽相同;重复垂钓对鲫幼鱼的形态和有氧代谢能力产生负面影响,可能降低了其用于运动、生长和消化等生理功能的代谢潜能。

摘要:土壤动物联结着生态系统地上与地下部分的物质循环和能量流动,对生态系统的结构、功能及过程起着重要的调控作用。地表甲虫作为典型的大型土壤动物,在食物网中占有重要的位置,因此对不同林型地表甲虫的δ¹³C、δ¹⁵N同位素特征及营养关系研究对了解森林土壤动物的食性特征进而保护森林生物多样性是十分必要的。采集了小兴安岭凉水自然保护区6种不同林型的地表甲虫共10科31种,利用稳定同位素技术测定了甲虫中的δ¹³C、δ¹⁵N含量,并分析不同林型内地表甲虫的δ¹³C、δ¹⁵N值及营养级差异。结果表明6、7月份不同林型地表甲虫的δ¹³C、δ¹⁵N值差异显著(P <0.05),其中δ¹³C值在原始阔叶红松林和次生白桦林显著高于落叶松人工林和阔叶红松择伐林。δ¹⁵N值在阔叶红松择伐林显著高于其他5种林型。不同林型地表甲虫的营养级差异显著(P<0.05),林型内各物种营养级差异不显著(P>0.05),处于2-4.5营养级之间。不同林型中6月份和7月份营养级差异较大的为红松人工林中隐翅虫科的Philonthus japonicas,相差1.28个营养级。碳氮同位素比值差异显著(P<0.05),表明甲虫食源组成复杂,碳氮比值范围跨度较大,食源多样化,摄食特化程度低。

摘要:西南地区是我国岩溶发育最强烈的生态脆弱区,同时也是植被恢复成效显著的生态修复区。尽管研究已证实了生态修复工程实施与生态系统服务功能提升之间的因果关系,但多个生态系统服务间的复杂关系、植被恢复对生态系统服务关系的约束效应却鲜有报道。研究在对西南地区的NPP、产水、粮食生产和土壤保持服务进行准确估算后,构建生态系统服务关系指数,对其时空变化特征及驱动因子进行剖析,并重点识别森林覆盖面积这一主导因子与生态系统服务关系的约束效应和影响阈值。结果显示:①2000到2018年,区域生态系统服务协同指数均值变化不明显,权衡指数呈减小趋势,综合指数略有上升,区域生态修复取得一定成效。②生态系统服务关系指数的空间分布差异明显,其中,协同指数的增长主要集中于研究区南部,权衡指数的减少主要位于四川中部和贵州东部,综合指数的增长主要分布在云南、贵州东部和四川南部。③生态系统服务关系变化受多种因素共同影响,其中森林覆盖面积的影响最突出,且各因素的作用具有明显的空间非平稳性。④森林覆盖面积与生态系统服务协同、权衡和综合关系间均存在一定约束关系,当影响阈值超过59%后,森林覆盖面积的扩大将不会带来生态系统服务关系的持续协同发展。因此,有必要扭转单纯依靠扩大森林面积提升生态系统服务综合能力的生态修复方案,构建完整的、持续的生态修复体系。

摘要:在气候变化和人类活动共同影响下,沙区"生态-经济-社会"复合系统快速变化,为沙漠化治理及区域可持续发展带来了严峻的挑战。因此,揭示沙区"生态-经济-社会"复合系统脆弱性演变规律,辨识影响脆弱性演化的关键因素及区域差异对沙区可持续管理具有重要意义。以内蒙古自治区为研究区,利用"暴露-敏感-适应"评估模型构建沙区"生态-经济-社会"复合系统脆弱性评价指标体系,将空间主成分分析与时空地理加权回归模型相结合,探讨2000-2018年内蒙古"生态-经济-社会"复合系统脆弱性时空演变及关键因素作用机制。结果表明:(1)脆弱性及暴露度、敏感性和适应性三个维度在空间上均有较强的异质性特征,脆弱性具有整体分散、局部聚集的分布格局;暴露度的空间分布为中部高,两边低;敏感性的空间分布为西部高,东部低;适应性的高低值分布与脆弱性相反。(2)脆弱性的变化在总体上呈现大部分区域降低,局部区域升高的趋势,显著升高区域主要聚集在内蒙古南部地区。(3)影响脆弱性分布的因素在每年均有所不同,但总体上植被覆盖度、沙漠化程度、气象指数等生态指标是影响脆弱性显著变化区域的主要因素。

摘要:生态环境与社会经济之间的耦合协调关系是可持续发展关注的一个重点和热点。以环杭州湾城市群为研究对象,构建环杭州湾城市群生态环境与社会经济耦合协调度综合评价指标体系,借助ArcGIS软件,采用耦合协调度模型和Pearson相关分析,分析环杭州湾城市群在2000-2019年间生态环境、社会经济发展指数与耦合协调度的演变特征及其影响因素。结果表明:(1)2000-2019年间环杭州湾城市群的社会经济指数呈稳定上升趋势,生态环境指数呈先上下波动后逐年上升的变化趋势;(2)2000-2014年间环杭州湾城市群社会经济的发展速度大于生态环境的发展速度,2015-2019年间生态环境的发展速度大于社会经济发展速度;(3)2000-2019年,环杭州湾城市群生态环境和社会经济之间的耦合协调度从良好协调过度到了完美协调,其中,2000年上海和杭州的耦合协调度小于其它城市,2019年苏州是杭州湾城市群中唯一没有达到完美协调的城市;(4)人口密度、空气质量、工业废水排放量、工业固体废弃物是环杭州湾城市群生态环境与社会经济耦合协调度提高的主要阻碍因素。

摘要:人居环境愉悦度是特定环境下人类感受的定量表征指标,对优化城市人居环境有重要的指导意义。当前研究多使用社交媒体数据分析城市的发展和变化,忽略了城市环境和地理场所带来的居民心理感受影响。收集基于位置服务的微博数据和城市功能区数据,采用地理空间分析和数据挖掘方法,评价了北京市中心城区不同功能区的工作日和节假日人居环境愉悦度(2021年10月1日至24日)。主要结论:(1)人居环境愉悦度的时间趋势存在逐小时和假期-周末-工作日的规律变化。国家法定节假日和周末愉悦度最高,工作日明显降低;(2)人居环境愉悦度的空间分布存在差异,愉悦度高值区和低值区在空间上的分布离散,在工作日的表现更显著;(3)不同功能区之间人居环境愉悦度的时间分布存在差异。高密度商业区和休闲商务区多数时刻具有较高的愉悦度,文旅区和经济开发区在周末人居环境愉悦度较高,工作日中央商务区和自然景观区拥有较低的人居环境愉悦度。研究结果表明社交媒体数据在城市人居环境愉悦度研究中具有很大应用潜力,长时间序列和大空间范围数据挖掘是未来城市研究的发展趋势,对城市景观规划设计和人居环境优化具有重要的指导意义。

摘要:为揭示西南地区道路建设对景观格局的影响,基于2015年土地覆被和道路数据,计算了研究区道路核密度与景观指数,在此基础上分析了道路建设的直接、间接和综合影响,探讨了影响的空间异质性和对不同土地覆被影响的特点,指出了各景观指数的适用性。结果表明:(1)道路建设使斑块密度增加,斑块离散化加剧,发生明显的破碎化趋势,同时道路核密度与PD、SHDI、SPLIT变化百分比呈显著正相关,与COHESION、CONTAG、PAFRAC呈显著负相关;(2)道路建设对景观指数的影响程度由大到小依次表现在:破碎化、斑块空间分布形态、聚集连通性,其中PD能很好的表征道路建设对景观破碎化的作用程度,SPLIT在识别破碎化程度高的区域更具优势;(3)不同景观指数具有不同适用性,PAFRAC适用于道路不发达区域,CONTAG适用于道路分布异质性较高的区域,DIVISION适用于人类活动强度不大的区域,COHESION、SPLIT适用于探究道路及伴随的人类活动共同作用的区域,PD、SHDI在探究道路的直接作用时适用性广泛;(4)探究不同土地覆被类型受道路建设的影响,林地优先选取PD、DIVISION;草地优先选取DIVISION、SPLIT;农田优先选取PD、PAFRAC、COHESION、SPLIT、DIVISION;湿地优先选取PAFRAC、COHESION、SPLIT;人工表面优先选择PD、PAFRAC、COHESION;其他优先选择DIVISION、SPLIT、COHESION。探究道路建设对西南地区景观格局的影响对于了解西南地区景观格局变化、指导该区域生态环境保护具有重要现实意义。

摘要:在乡村地域系统人地关系日趋复杂的情况下,农户生计活动与生态环境之间的关系已成为生态效应研究的核心。本文以陕西省佳县为研究区,结合遥感影像、GIS技术和实地调研获取的微观数据,对1990年以来典型生态脆弱区农户生计对生态环境的影响进行长时序动态监测和分析,从农户种植结构、收入结构和劳动力要素投入结构对农户生计类型和乡村发展类型进行界定,分析农户生计转型过程和特征,基于土地利用分析生境质量时空变化,以生境质量为媒介分析农户生计转型的生态效应。主要结论如下:(1)佳县农户类型和乡村类型演化特征显著。从农户尺度上看,农户生计类型从以粮食主导型为主,逐渐演化为非农主导型为主粮食主导型为辅的组合模式。从乡村类型上看,传统农业型和新型农业型均逐渐演化为非农业型。(2)农户生计转型路径由多元化逐渐转向单一非农化发展,不同农户生计转型过程存在差异,按照转型路径特征可分为4类:持续稳定型、渐进型、调整型和倒退型。(3)生境退化度呈下降态势,从退化等级上看,无退化、轻度退化和中度退化等级面积增加,高度退化等级面积减少,严重退化等级面积降低为0。生境质量呈波动上升态势,从等级上看,占主导的为优等和较差等级,且优等级占比始终最高。(4)农户生计与生态环境之间的复杂反馈关系处于动态变化之中,且二者之间相互影响。在农户生计非农化转型过程中,生境退化度在逐渐降低,生境质量显著提升,农户生计方式转型主要通过对土地利用、资源消费模式以及生态系统产生作用,进而产生生态效应。

摘要:土壤微生物是生态系统维持正常结构与功能的重要组成部分,为探究盐城滩涂典型湿地土壤微生物群落结构特征,以江苏盐城滩涂互花米草、藨草、盐地碱蓬、芦苇及淤泥质光滩5种典型群落为对象,采用16S rRNA高通量测序技术分析0-10 cm(表层)、10-30 cm(中层)、30-60 cm(深层)土壤微生物多样性及群落结构。结果表明:(1)几种植物群落间,土壤微生物群落结构差异较大,主要体现在细菌群落结构的差异性,古菌群落结构差异相对较小。光滩与植物群落间,在土壤细菌种类及相对丰度上差异相对较大,互花米草群落与本土植物群落间,在微生物群落的细菌种类组成上存在较大差异;藨草群落土壤表层微生物群落结构与互花米草群落相似,深层与盐地碱蓬、芦苇群落相似。(2)同一群落不同层次土壤微生物群落结构相似,差异小于不同群落间土壤微生物群落的结构差异性;不同群落对应层次间,表深层土壤中五种群落土壤微生物多样性存在显著差异,中层土壤中五种群落微生物多样性差异不显著。总体上,植物群落类型对土壤微生物群落结构的影响大于土壤深度;与本土植物群落相比,互花米草群落土壤主要优势门微生物种类差异较小,但部分优势门微生物相对丰度显著改变,微生物群落功能群也存在一定差异。

摘要:为了解雪被覆盖对青藏高原高寒森林土壤线虫群落的影响,选取藏东南色季拉山急尖长苞冷杉林为研究区,采用高通量测序技术分析不同雪被厚度0、10、20、30 cm下土壤线虫群落特征。结果表明:随着雪被增厚,有机质和全氮含量显著降低(P<0.05),全钾含量显著升高(P<0.05)。雪被增厚对线虫群落Shannon指数、Simpson指数、Pielou指数以及成熟度指数、线虫通路比值(NCR)均未产生显著影响,但NCR值有升高的趋势。雪被增厚使刺嘴纲(Enoplea)及食细菌性线虫的相对丰度增多,同时使20 cm和30 cm雪被下土壤线虫群落结构发生显著变化(P<0.05)。土壤有机质、全氮和全钾含量是影响土壤线虫群落的最关键的3个土壤环境因子。研究表明雪被厚度会对青藏高原色季拉山急尖长苞冷杉林土壤线虫群落产生影响,雪被增厚意味着较为稳定和温暖的土壤环境,利于土壤细菌数量增加,继而利于土壤有机质分解及钾的释放,为刺嘴纲及食细菌性线虫的增多提供了资源与环境条件。目前仍需对青藏高原地区土壤进行系统调查,以更深入的了解该生态脆弱区土壤线虫分布及其响应环境变化的规律。

摘要:在干旱区荒漠胡杨疏林中,胡杨冠下存在草本植物极其稀疏的裸露斑块(简称裸斑)。为研究胡杨冠下裸斑形成化感机理,以裸斑内、外土壤以及冠下凋落物为研究对象,利用液相色谱-质谱联用技术对不同样本进行代谢组分析,使用PLS-DA鉴定并筛选各组代谢物差异,筛选出裸斑内、外土壤样本中差异显著的代谢物质及其代谢相关通路。研究结果显示,土壤样品中共鉴定出总代谢物质908种(615正,293负);凋落物样品中共鉴定出总代谢物质1291种(760正,531负)。通过筛选、注释并分类各组间差异显著的代谢物发现曲酸、微囊藻毒素、茶碱、辛二酸、花生四烯酸以及反式肉桂酸等化感物质相对定量值均为裸斑内显著大于裸斑外土壤;儿茶素、咖啡酸、吲哚、棕榈油酸、孜然醛、阿魏酸、反式肉桂酸、花生四烯酸、水杨醇以及香豆素等化感物质相对定量值均为凋落物样中显著大于土壤样品。以上胡杨潜在化感物质的积累可能增强植物的化感效应,导致胡杨冠下草本植物种子萌发及生长受到限制。

摘要:嵌草式铺装近年来广泛应用于城市停车场及道路,研究其群落组成特征对城市生态的综合治理具有重要意义。以新泰市为例,通过现场采样调研分析探讨了嵌草式铺装对植被和土壤动物群落组成和多样性的影响。结果显示,植被调查中共记录草本植物14科22属22种。牛筋草(Eleusine indica)为新泰市嵌草式铺装中植被的优势种。植被的平均密度和生物量分别为(21.87±2.15)株/m²和(4.15±0.45)g/m²。不同站点间植株密度和高度有显著空间差异(P<0.05),生物量和盖度差异不显著。不同站点的植被物种多样性特征也有所差异。大型土壤动物调查共记录7目8科10种,其中蚁科为优势类群。嵌草式铺装中土壤动物的丰度、生物量均显著高于不透水路面(P<0.05)。逐步回归分析表明,嵌草式铺装中植被和土壤动物的丰度和生物量与土壤的容积密度和含水率等理化性质显著相关(P<0.05)。土壤动物丰度与植被盖度、土壤动物生物量与植被生物量间也具有显著相关关系(P<0.05)。结果表明,嵌草式铺装能够有效提高城市生态系统中植被和土壤动物群落的丰度、生物量和多样性,这种影响是直接和间接多种方式的协同作用。未来应结合多种环境因子的监测,在不同时空尺度上系统探究嵌草式铺装带来的生态效应及其高效合理利用途径。

摘要:以川西北高寒草地为研究对象,采用随机区组设计,设置0、10、20、30、40、50、60 g/m²的过磷酸钙(P₂O₅,16%)施肥试验,分析土壤不同形态磷含量和有效磷(Olsen-P)含量变化特征,探究施磷对川西北高寒草地土壤磷形态及有效磷的影响。结果表明:(1)随施磷量增加,土壤总磷(TP)含量先增加后趋于平稳而Olsen-P含量减少。高水平(50、60 g/m²)施磷下氢氧化钠有机磷(NaOH-Po)及残留磷(Residual-P)是高寒草地主要的磷素累积形态,其含量显著高于不施磷处理;(2)树脂交换态磷(Resin-Pi)、碳酸氢钠无机磷(NaHCO₃-Pi)、碳酸氢钠有机磷(NaHCO₃-Po)和氢氧化钠无机磷(NaOH-Pi)含量随施磷量增加整体呈先增加后降低趋势,表层土壤30 g/m²磷肥用量下其值均为最高,分别为21.54、22.94、65.86、64.48 mg/kg。酸溶性无机磷(HCl-Pi)随施磷量增加整体呈下降趋势;(3)随机森林回归和通径分析发现NaOH-Po与Residual-P是Olsen-P最大的转化汇,NaOH-Po与土壤pH显著负相关而Residual-P与Fe、Al元素含量和土壤微生物量磷(MBP)显著正相关。因此,在对川西北高寒草地施磷时,通过调节土壤pH,Fe、Al元素含量和MBP来降低NaOH-Po与Residual-P的累积可提高Olsen-P含量。研究结果有望为未来川西北高寒草地生态系统施肥管理提供参考依据。

摘要:为探究神农架大九湖泥炭藓湿地的关键物种大泥炭藓(Sphagnum palustre L.)种群的分布特征及其制约因素,于2020年8月沿垂直湖岸带方向设置样带和样方进行植被和环境因子的调查和采样,于室内进行各理化指标和生理指标的测定与分析。研究结果显示:(1)大泥炭藓三生长指标(头状枝数量、盖度、生物量)对垂直湖岸带距离的响应具有一致性,均随垂直湖岸带距离的增加呈现先增加后减小的趋势,在距湖岸40m左右时,大泥炭藓种群生产力最高;(2)多元线性回归分析结果显示,在20个环境因子(土壤含水量、容重、孔隙度、固相比、液相比、气相比、pH、TN、TP、TOC、AHN、AP、TOC/TN、TOC/TP、TN/TP;地下水埋深;水样pH、TN、TP、TN/TP)中,地下水埋深是影响大泥炭藓种群生长和分布的最重要环境因子,其次是土壤TOC/TP;在8个生理指标(组织TC、TN、TP、TC/TN、TC/TP、TN/TP、总叶绿素、类胡萝卜素)中,组织TC与大泥炭藓生长显著相关;(3)地下水埋深通过影响大泥炭藓头状枝的光合和呼吸作用,土壤TOC通过影响大泥炭藓吸收同化到自身组织中的TC含量,来影响其种群的生长和分布;(4)除了非生物因子,维管植物的种间作用等生物因子也影响着大泥炭藓种群的生长和分布。本研究可为亚热带山地泥炭藓湿地的保护和恢复提供理论依据和科学指导。

摘要:探究黄土高原植被覆盖度变化及其与地理因子之间的关系有助于区域植被恢复政策的优化以及人地关系的协调发展。因此,以MOD13 A1数据作为数据基础,采用趋势分析、标准差和重心迁移模型,研究2001-2019年黄土高原植被覆盖度FVC(Fractional Vegetation Cover)时空演化特征,并结合地理探测器和相关分析对影响FVC的地理因子进行解析。结果表明:(1)2001-2019年黄土高原植被覆盖度恢复状况较好,FVC平均增速为0.0095/a,呈东南高西北低分布,极显著、显著增加的区域面积占比为84.37%,研究区各年FVC重心位于陕北一带,19年向北推进55.1km;(2)各地理因子对FVC的解释力存在显著差异,降水、土壤类型、气温、土地利用类型和坡度是FVC空间分布的主要驱动因子,且各因子之间交互作用的解释力高于单因子;(3)FVC与气温、降水相关系数均以正相关为主;FVC均值与变化趋势存在地形、土壤、人口密度、土地利用分异特征;土地利用转移可体现人类活动特征,其退耕还林还草、未利用地绿化等积极效应促使区域植被得到显著改善,城市扩张等消极效应则抑制植被增长。

摘要:CO₂施肥效应是全球变绿的主要原因,随着大气中CO₂浓度的持续增加,预估未来气候变化条件下,CO₂施肥效应对陆地生态系统的影响对减缓全球气候变化具有重大意义。基于未来气候情景数据和Farquhar模型,并结合生态过程模型BEPS(Boreal Ecosystem Productivity Simulator),定量化研究2020-2050年CO₂施肥效应对全球叶面积指数(LAI)和总初级生产力(GPP)的影响。研究结果显示2020-2050年,在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5气候情景下,CO₂施肥效应导致的LAI年际变化趋势分别为0.002、0.003和0.005 m^-2m^-2a^-1;三个气候情景下CO₂施肥效应对LAI的影响为CO₂每增加0.1%,LAI平均增加约8.1%-9.2%,由此导致GPP对应增加7.9%-14.6%;由CO₂施肥效应导致的全球LAI的增加对未来GPP年际变化趋势的贡献分别为66.7%、48.7%和57.1%。表明在未来气候变化情景下,LAI的增加仍然主要受CO₂施肥效应的影响,CO₂施肥效应导致的LAI的增加将显著促进全球陆地生态系统碳吸收。

摘要:在半干旱区连续2年监测华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)的树干液流、气象因子和土壤体积含水量,分析不同时间尺度下人工林冠层蒸腾与环境因子的关系。结果表明:不同时间尺度下,华北落叶松人工林冠层蒸腾的季节变化均呈单峰曲线,即先增大后减小的趋势;2016年、2017年日蒸腾量分别为1.58 mm/d和1.71 mm/d,生长季蒸腾总量分别为241.30 mm和260.97 mm。在日尺度下,气温、太阳辐射强度和饱和水汽压差是影响华北落叶松人工林冠层蒸腾主要环境因子;月尺度下,气温、风速、降水和土壤水分是冠层蒸腾的主要影响因子;冠层蒸腾与降水、大气相对湿度的相关关系由日尺度下的负相关到月尺度的正相关,相关性增强。总体来看,随时间尺度由小到大,气温、风速、大气相对湿度、降水、土壤水分对冠层蒸腾的影响作用增大,而太阳辐射强度、饱和水汽压差的作用减弱;在未来增温增雨趋势下,研究区生长季将延长,华北落叶松人工林冠层蒸腾量可能会加大。

摘要:黄河干流流量季节性变化和小浪底"调水调沙"形成了黄河河南段特殊的游荡型滩涂生态系统,为揭示游荡型黄河滩涂(嫩滩、二滩、高滩和大堤)群落组成和种间关系及群落稳定性规律,于2015年9月至2018年11月,采用典型样方法在郑州黄河湿地自然保护区游荡型黄河滩涂开展群落学调查,利用149个草本层样方分析群落物种组成、多样性、种间联结性和群落稳定性。结果表明:(1)研究区植物共有90科289属445种,其中被子植物87科286属440种,裸子植物2科2属3种;蕨类植物仅见1属2种。(2)不同滩涂生境优势种具有显著差异,且总体狗牙根(Cynodon dactylon)、芦苇(Phragmites australis)和小蓬草(Erigeron canadensis)为优势种,国家二级保护植物野大豆(Glycine soja)呈斑块聚集分布,且为嫩滩和二滩亚优势种。(3)大堤物种多样性各指标取值最大,嫩滩次之,二滩和高滩较小。(4)χ²检验、Jaccard指数、Pearson相关检验和Spearman秩相关检验表明,优势种种对种间联结性不强,各物种间相对独立。(5)二滩总体联结性呈现不显著负关联,其他3种类型均为显著负关联,M. Godron稳定性分析说明群落总体均处于不稳定演替阶段。因此,游荡型黄河滩涂生态系统总体不稳定,河道的游荡多变导致滩涂植物更新频繁,这可为黄河流域生态保护和高质量发展国家战略提供重要基础数据和科学指导。

摘要:三峡库区消落带蓄水期间植物腐烂分解释放的养分会增加库区的富营养化风险,水淹前刈割是消减水体污染风险的有效方式之一,但刈割对库区消落带适生植物恢复生长的影响尚不清楚。为探究三峡库区消落带适生植物对水淹和刈割胁迫的耐受情况,选取消落带适生植物狗牙根为研究对象,设置对照(CK)、浅淹(SF)、浅淹-对照(SFK)、全淹(TF)、全淹-对照(TFK)5种水淹处理和不刈割(NC)、留茬30 cm(S30)、留茬20 cm(S20)、留茬10 cm(S10)4个刈割强度,研究不同水淹和刈割处理对狗牙根存活、生长和光合特征的影响。结果表明:(1)狗牙根在不同水淹和刈割处理下整体可保持较高的存活率(≥83.3%)。(2)刈割和水淹处理对狗牙根的形态生长和生物量分配均存在显著影响。与对照相比,SF组狗牙根的根长、基径和生物量显著降低,TF组狗牙根的株高、基径、根长和生物量显著降低,但是SFK和TFK处理(脱离水淹胁迫)相比SF和TF组却显著增长。(3)刈割和水淹处理对狗牙根的光合速率影响显著,其中SF组狗牙根的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Ci)显著降低,TF处理叶片全部凋落无光合作用,SFK组狗牙根的光合速率与CK组相比无显著性差异,TFK组相比TF组光合速率恢复至较高水平。(4)相关性分析表明,狗牙根的净光合速率(Pn)与株高、根长和生物量之间表现为显著的正相关性。综合考虑狗牙根的存活和恢复生长情况,发现无论浅淹还是全淹,最佳的刈割处理为留茬20 cm和留茬30 cm。研究结果可以为三峡库区消落带草本植被管理提供理论支持。

摘要:杨柳科树木是我国华北区域植树造林的主要树种,但春季的杨柳飞絮问题既影响区域大气环境质量,也对人体健康造成一定的危害,因此准确预报杨柳科树木的春季物候期具有重要现实意义。基于中国气象局农业气象观测网和中国科学院地理科学与资源研究所中国物候观测网提供的华北区域1963-2018年59个站点的4种杨柳科树木(垂柳、旱柳、加拿大杨、毛白杨)的4个春季物候期(开花始期、盛期、末期和果实或种子成熟期)观测数据,对3种基于逐日气温序列构建的春季物候过程模型(简单积温模型、温度三基点模型和冷激-三基点模型)进行了参数率定和优选,分别对这16个基于物种-物候期的最优春季物候模型进行了外部检验。内部模拟结果表明,各模型对同一物种-物候期模拟效果相差不大,均方根误差(RMSE)介于5.5-11.6d,各模型对同一物种发生较早的物候期模拟效果相对更好。通过赤池信息准则(AIC)判定,上述16个基于物种-物候期的最优春季物候模型中,有11个选择简单积温模型,有5个选择冷激-三基点模型,其中,垂柳和旱柳的最优春季物候模型都选择了简单积温模型,加拿大杨的各春季物候期对2种物候模型均有选择,毛白杨的各春季物候期则全部选择了冷激-三基点模型,表明对于大多数柳属树木的春季物候期的模拟只考虑春季气温即可,而对于杨属树木的春季物候期则需考虑冷激过程的影响。研究可为华北区域乃至我国北方温带地区的杨柳飞絮预报业务化奠定基础。

摘要:围封对草地生物多样性和初级生产力的影响是草地生态学研究的热点问题之一。基于2013-2021年在青藏高原东北部紫花针茅(Stipa purpurea)高寒草原围栏内外植物群落长期调查数据,从物种多样性、功能性状的角度解析了高寒草原地上生物量对长期围封的生态响应过程。结果表明:(1) 围封处理对高寒草原物种多样性的负效应具有强烈的时间依赖性。围封处理显著提高地上生物量,但也显著降低了生物量稳定性和异步性,意味着高寒草原稳定的、可持续的生态系统服务功能被长期围封处理削弱。(2) 植物功能性状对长期围封处理表现出差异性响应模式;与叶绿素性状相比,叶形态性状对长期围封处理表现出更强的敏感性。(3) 物种多样性和功能性状与地上生物量之间均存在显著相关关系,并且物种多样性的影响被功能性状调控进而对地上生物量发挥间接效应,群落加权性状和功能分异度共同对草地生物量发挥直接的主导效应。研究结果证明了植物功能性状通过介导物种多样性与其共同驱动高寒草原地上生物量对长期围封的响应。因此,在未来草地管理过程中,同步研究植物物种和功能属性对于全面揭示生态系统的响应机制至关重要。

摘要:许多研究探索了与全球变化相关的生态系统功能的变化,但对生态系统功能变化的机制与途径了解较少。初级生产力是生态系统功能的重要组分,但关于氮(N)添加下荒漠草原植物群落初级生产力如何变化以及变化机制尚未明确,N是否通过影响生物多样性来影响荒漠草原初级生产力？为此,本研究在荒漠草原开展了为期4年的N添加控制实验(2018-2021年),试验处理包括对照和4个N添加水平(5、10、20和40 g m^-2 a^-1),研究了N添加对荒漠草原物种多样性、功能多样性、初级生产力及其关系的影响。结果表明:(1)N添加处理(2018-2021年)改变了植物物种多样性及功能多样性,但年际间变化趋势不同。N添加处理第四年(2021年)荒漠草原植物功能多样性(Rao指数)、群落加权平均值-株高、功能均匀度和功能离散度均显著增加,而荒漠草原植物物种丰富度和Shannon-Wiener指数均显著降低。(2)N添加可以通过影响物种丰富度和功能多样性进而间接地促进荒漠草原初级生产力,但群落加权性状值-株高对初级生产力的影响是正效应,而物种丰富度和功能离散度对初级生产力的影响是负效应。(3)生物量比率假说更能解释荒漠草原植物群落初级生产力的变异。我们的研究表明了N添加主要通过改变群落内优势物种的功能性状来调节荒漠草原植物初级生产力。

摘要:植物群落生产力是表征植物群落光合生产能力的重要参数,是维护生态系统稳定性与可持续发展的基础。研究沿中国东西样带(WETC)的水热梯度对植物群落展开野外调查,并基于调查数据计算植物群落地上生物量(AGB)及地上净初级生产力(ANPP),结合环境因子对我国植物群落生产力的东西分布格局及其驱动因素进行了探讨。中国东西样带(WETC)沿30°N设置,水热梯度明显,具有良好的植被、气候等环境因素的过渡特征。在该样带上,ANPP和AGB均具有明显的经度地带性和垂直地带性分布特征,并且其空间分布特征能够较好地被环境因子所解释;具体关系为:ANPP、AGB和年降水(MAP)、生长季温度(T_gs)、CO₂分压(Pco₂)呈显著正相关关系,与太阳辐射(SRAD)、风速(WS)、pH为显著负相关关系。由于青藏高原特殊环境的影响,在该样带上除了MAP和T_gs外,Pco₂也成为影响ANPP和AGB空间分布格局的重要因子,该结论为未来研究高海拔地区群落生产力的响应机制提供了新的启示。综上所述,中国东西样带(WETC)具有良好的样带潜质,未来可能与中国东北样带(NECT)、中国东部南北样带(NSTEC)共同构成我国新的样带调查体系,为全球陆地生态系统与全球变化关系的研究提供一个更加完善的野外平台。

摘要:基于改进的CASA模型和土壤呼吸模型,综合遥感数据、气象数据、植被数据等多源数据类型,以黄河流域为研究对象,估算生态功能区植被碳源/汇,探讨其时空变化及主要气候影响要素。结果显示:(1)黄河流域植被净初级生产力(NPP)在2000-2020年整体呈波动上升趋势,多年平均NPP值为317.18 gC m^-2 a^-1;林地＞耕地＞沼泽＞草地,水体、戈壁、风蚀劣地和裸沙地的NPP总体处于较低值。空间尺度上,黄河流域NPP呈现出南高北低的分布特点,高值区集中在黄土高原农业与草原生态区与汾渭盆地农业生态区交界处,空间差异显著。(2)土壤微生物呼吸量极大值出现2018年,为15.82 gC m^-2 a^-1,最小值出现在2004年为14.34 gC m^-2 a^-1;空间上呈现从东南往西北、从东往西依次递减的空间分布格局。(3)黄河流域总体呈碳汇属性(碳汇区域超过60%),年均固碳量约为111.02 MgC/a,年均排碳量为-9.96 MgC/a,年均净碳汇总量约为111.41 MgC/a。(4)黄河流域植被碳汇的形成与降水和太阳辐射的相关性最大,气温的影响面积仅占12.44%;当气温为30℃,降水150 mm,太阳辐射550 MJ/m²时,植被固碳能力效果最强。研究结果为区域全面准确地评估陆地生态系统碳源/汇,实现黄河流域高质量发展,达到碳中和目标提供参考依据。

摘要:以适应性强的2种常见藤本植物:夹竹桃科的花叶蔓长春(Vinca major 'Variegata’)和花叶络石(Trachelospermum jasminoides 'Variegatum’)为研究对象,每年随机选择5盆进行重复测试,比较它们2017-2021年的根系生物量、根冠比及根系的长度、表面积、直径、体积、根尖数等形态指标及比较各指标间的变异率和相关度,分析植物在垂直绿墙容器种植条件中根系的动态变化特征,以量化植物根系受根域限制而生长退化的时间节点和有效衡量指标,从而为延长绿墙使用寿命和开发低维护管养技术提供科学依据。结果表明:1) 2种植物的根系生物量及根长、根表面积、根体积、根分叉数、根尖数均在植物上墙后2019年达到峰值后开始下降,可作为衡量植物根系生长受根域限制而退化的时间节点;根冠比值在2020年达最低水平,反映了地下根系生长受限制早于所观测到的地上枝叶退化现象。2) 根长、根表面积、根体积、根尖数均可作为衡量指标,其中,根系体积可作为典型的衡量指标,花叶蔓长春和花叶络石生长受限的根体积占比分别为2.2%、1.8%。3) 2种植物的根冠比与根长等构型特征指标呈一致的变化趋势,但花叶蔓长春的变化幅度大于花叶络石;花叶蔓长春的根平均直径反复波动规律也不同于花叶络石持续下降趋势,反映了不同生长型植物对根域限制的不同适应策略:根系集中生长在固定容器中的悬垂型花叶蔓长春,在受到根域环境限制时通过根系径级间周转变化来适应环境;攀爬型花叶络石通过滋生发达的不定根吸收周边容器土壤中水分、养分供给生长。

摘要:为了解灌丛凋落叶在灌草群落结构维持中可能存在的潜在化感作用,以东祁连山3种优势灌木和灌下优势草种垂穗披碱草(Elymus nutans)为供试材料,分析了不同浓度(0.01 g/L、0.025 g/L、0.05 g/L、0.075 g/L、0.1 g/L)的金露梅(Potentilla fruticosa)、川滇柳(Salix rehderiana)、头花杜鹃(Rhododendron capitatum)及灌间草本的凋落叶水浸提液,对垂穗披碱草种子萌发、幼苗形态和生理指标的影响。结果表明:(1)垂穗披碱草种子发芽率与发芽势在金露梅与川滇柳凋落叶浸提液处理下呈"低促高抑"的浓度效应,在灌间草本凋落叶浸提液处理时表现为先升后降,而头花杜鹃凋落叶浸提液处理时均下降,并在浓度超过0.075 g/L时种子不发芽。(2)灌丛凋落叶浸提液对垂穗披碱草幼苗根长与干重均表现出抑制作用,且随浓度增大而增强;金露梅、川滇柳与灌间草本凋落叶浸提液对垂穗披碱草幼苗苗高表现出"低促高抑"的浓度效应;而头花杜鹃凋落叶浸提液处理对垂穗披碱草幼苗鲜重与苗高均呈抑制作用。(3)垂穗披碱草幼苗CAT、SOD活性随着浸提液浓度升高均表现出先升后降的变化趋势;可溶性糖与可溶性蛋白在灌丛凋落叶浸提液浓度低于0.075 g/L时含量较高;MOD含量在金露梅凋落叶浸提液处理下随浓度升高而持续升高,而在川滇柳与灌间草本凋落叶浸提液处理下呈先升高后降低的趋势。综合来看,灌丛凋落叶浸提液对垂穗披碱草的化感作用由大到小依次为:头花杜鹃、川滇柳、灌间草本、金露梅,其中头花杜鹃对灌下草本植物影响较大,凋落叶化感作用是影响该地区灌草系统群落分布及灌草结构的重要因素。

摘要:以米槠(Castanopsis carlesii)凋落叶为研究对象,于2021年4-7月,对照森林地表和持续流水的溪流,研究间歇性溪流凋落叶分解过程中胞外酶活性变化规律。结果表明:(1)间歇性溪流凋落叶分解过程中酸性磷酸酶、β-葡萄糖苷酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和脲酶活性总体高于地表,低于溪流。(2)通过分析胞外酶化学计量比和矢量特征,发现三种生境凋落叶分解过程中微生物群落受碳和磷的共同限制。分解初期,间歇性溪流凋落叶分解过程中微生物群落相对碳限制程度高于其他两个生境,但相对磷限制低于地表,高于溪流;随着分解的进行,间歇性溪流凋落叶分解过程中微生物群落相对磷限制程度逐渐减弱,相对碳限制程度逐渐加强。(3)统计分析表明,间歇性溪流中大气温度是凋落叶分解过程中胞外酶活性的主控因子,而地表凋落叶分解过程中胞外酶活性与大气温度、地表温度和土壤含水量关系更为密切,溪流凋落叶分解过程中胞外酶活性主要受水体温度、溪流深度和气温等因子的影响。研究结果为全面认识亚热带森林生态系统物质迁移与循环过程提供了新思路和科学依据。

摘要:兴安落叶松在东北地区森林生态系统的结构与功能中起着重要作用,气候变化背景下东北地区气温增加且光照缩短必将影响兴安落叶松的变化,特别是物候这一气候变化的敏感指标。弄清其物候对气候变化的响应有助于揭示兴安落叶松的变化趋势。但是,当前关于兴安落叶松物候对温度、光周期及其协同作用的响应机制仍不清楚。针对东北地区温度剧增、日照时数减少的特点,2019年4月至11月开展了3年生兴安落叶松幼苗主要物候期响应温度和光周期变化的大型人工气候室模拟控制实验。结果表明:(1)不同程度的增温对兴安落叶松生长周期(展叶始期至完全变色期)无显著影响,但显著缩短生长盛期(展叶盛期至叶变色普期),且增温2.0℃较增温1.5℃对生长盛期影响更大。(2)长光照显著增加兴安落叶松的生长周期(9.25 d),短光照对兴安落叶松生长周期的影响不显著,且长光照和短光照均使兴安落叶松生长盛期缩短,二者对兴安落叶松生长盛期影响表现一致。(3)长光照、短光照分别与增温协同作用均使兴安落叶松生长盛期缩短,其中增温2.0℃与长光照协同作用对生长盛期缩短更显著(34.67 d)。(4)与生长始期(展叶始期)和末期(完全变色期)相比,兴安落叶松生长盛期对温度响应更敏感,除叶变色普期外,兴安落叶松物候温度敏感度均随温度升高而降低。不同增温条件下,光照减少降低叶变色始期的温度敏感度,但增温1.5℃时光照减少降低展叶盛期的温度敏感度,增加叶变色普期的温度敏感度;增温2.0℃则相反。东北地区气候变化不利于兴安落叶松生长,且增温2.0℃较增温1.5℃更为不利。研究结果可为理解东北地区生态系统结构与功能变化提供依据。

摘要:大理白前(Cynanchum forrestii Schltr)是中国无危极小种群野生植物,研究高寒环境下大理白前-根际土壤系统的化学计量特征及其元素吸收,有助于解析极小种群的生存策略及其对环境的适应能力。以川西九龙县高寒草甸中的大理白前为对象,研究了其种群特征、光合色素特性、植物体和土壤的化学元素、根际土/非根际土的养分和细菌多样性。结果表明:与非根际土相比,根际土P、C/P和N/P较高而C/N较低,有机质(SOM)、全磷(TP)、全氮(TN)、速效氮(AN)、速效磷(AP)、速效钾(AK)增加;大理白前根际土P与茎的N、C/P、N/P呈正相关,而与P、C/N呈负相关。高通量测序表明,根际土/非根际土的优势细菌包括6个类群。根际土的变形菌门、芽单胞菌门相对丰度较高,而酸杆菌门、拟杆菌门、放线菌门、厚壁菌门的相对丰度较低,拟杆菌门相对丰度降低了45.53%,变形菌门相对丰度增加了32.89%。RDA分析结果显示,变形菌门相对丰度与土壤C、N、P呈正相关。在高寒草甸中,大理白前株丛呈均匀分布,平均株高(27 cm)高于群落其他植物的平均水平,地上生物量占比高达41.24%,种群密度和生态位宽度较大;随着株高增加,叶面积增大,光合色素含量和Chla/Chlb先增加后下降,但比叶质量变化不大;根茎叶对土壤元素均具有富集作用,其中对Ca、Mn、Na、K、P富集能力和对P、Ca、K转移能力较强。叶的C/N、C/P和N/P高于根、茎,各器官的N/P均小于14,表明养分主要分配到根、茎且受N限制。上述结果表明,大理白前富集有益的土壤微生物以改善根际土壤养分状况,提高植物体对Ca、Mn、Na、K、P等元素的吸收和转移能力,增强抗冻和抗辐射能力,并借助株高和叶面积的优势,弥补了光合色素含量较低的缺陷,从而提高了大理白前在高寒环境中的种间竞争能力和适合度,但却加剧种内竞争,导致其株丛呈均匀分布。推测种内竞争激烈是大理白前局限分布的原因之一。

摘要: