• 2024年第44卷第1期文章目次
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      2024, 44(1):0-0.

      摘要 (135) HTML (0) PDF 9.98 M (347) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >专论与综述
    • 台风干扰海岸林受损及灾后恢复的影响因素研究进展

      2024, 44(1):1-17. DOI: 10.20103/j.stxb.202301090060

      摘要 (314) HTML (157) PDF 3.65 M (516) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着气候变暖,台风登陆的强度及频率均呈增加趋势,其对海岸森林的影响也日益严重,从而危及沿海生态安全。但因台风登陆的不确定性、海岸森林恢复的滞后性和数据源受限等影响,当前对台风后海岸森林受损及灾后恢复的影响因素研究仍存在很大的不确定性。台风登陆导致海岸森林枝叶脱落、树干折断和根系裸露等,受树种特征(冠层、树干和根系),林分结构(密度、组成),立地条件(地形、土壤)和台风特征(强度、频率)等影响,海岸森林在不同研究尺度的受损存在明显的空间异质性,单一因素难以完全解释台风后海岸森林的受损格局。台风后部分海岸森林因受损严重而死亡,其余仍以种子萌发、幼苗/幼树生长或萌生更新的方式持续恢复。海岸森林在灾后的恢复周期从几个月到几十年不等,其具体时长与树种更新策略(实生、萌生),森林类型(人工林、天然林),树木受损程度(轻度、重度)及区域水热条件(水分、热量)等有关。未来仍需借助多源遥感数据,并结合台风后的固定样方调查、野外采样和室内样品分析,对海岸森林的受损和恢复格局开展多时空尺度研究,阐明不同受损程度下树木的水分传输和光合产物分配过程及其差异,全面揭示台风干扰对海岸森林的影响机制。

    • 积雪变化对陆地生态系统植被特征和土壤碳氮过程的影响

      2024, 44(1):18-35. DOI: 10.20103/j.stxb.202209192683

      摘要 (262) HTML (130) PDF 4.04 M (432) 评论 (0) 收藏

      摘要:在季节性积雪地区,冬季气候变暖导致积雪变薄、积雪不连续、融雪提前及雪盖面积缩小等现象。然而相较于氮沉降、增温、降水变化等全球变化因子,目前尚缺乏积雪因子对陆地生态系统过程和功能影响的系统报道。为加深人们对积雪特征变化生态后果的认知,综述了积雪深度和融雪时间变化对植被物候和群落组成、凋落物分解、土壤碳氮过程、温室气体排放和土壤微食物网(土壤动物和微生物)的影响。由于模拟积雪变化手段不同和复杂的气候、土壤背景,生态系统各要素对积雪特征变化的响应规律存在较大的分异和不确定性。例如,在未来气候变暖导致积雪变薄和融雪提前情景下,植被物候提前,生长季延长,导致生产力增加和凋落物数量增加,禾草比例减少导致凋落物质量增加,早春温度高刺激微生物活性,凋落物分解速率高,促进土壤碳氮周转过程。但积雪减少和融雪提前导致的早春低温和夏季干旱也可能引起植被生产力下降,凋落物数量减少质量降低,土壤微生物活性低,分解速率低,从而减缓碳氮周转过程。此外,积雪特征变化对植被特征和土壤碳氮过程影响相关研究目前还存在以下问题:1)积雪深度和融雪时间对生态系统的影响是否存在交互效应仍缺乏关注,且积雪变化对后续生长季是否存在持续效应也不明确;2)积雪因子对植被、土壤碳氮动态过程和土壤生物的影响,各生态要素研究相对较为独立;3)积雪变化引起对土壤地化循环过程影响的微生物驱动机制缺乏组学数据支撑;4)缺乏遥感手段反演各类影响生态系统功能和过程的积雪参数。应加强植被群落-土壤碳氮过程-土壤微食物网生态关联研究、基于基因组学的土壤微生物群落组成和生态功能研究和遥感相关技术研究,以期为发展积雪生态学提供参考。

    • 生态流量方法应用现状研究

      2024, 44(1):36-46. DOI: 10.20103/j.stxb.202210303078

      摘要 (263) HTML (160) PDF 1017.63 K (477) 评论 (0) 收藏

      摘要:水资源是制约国家经济社会发展的重要因素。长期以来,水资源的过度开发利用直接影响了流域的生态保护和高质量发展。生态流量(Ecological Flow)是保障流域水生态环境可持续发展和管理的重要指标。然而当前研究方法众多,尚未进行系统性梳理。以生态流量为出发点,归纳总结国内生态流量评估的最新进展,系统地对水文学法、水力学法、生境模拟法和整体分析法等四大类共17种方法进行对比总结,评述其优缺点及适用条件,并根据国内流域的生态流量评估现状,建议在我国流域水系庞杂且气候、水文地质、下垫面和水资源开发利用等条件差异较大的情况下,因地制宜地选择生态流量评估方法。未来的生态流量研究和流域水生态管理应综合考虑气候、水文条件变化和人类活动的影响,依据生态流量目标制定、水利水电工程调度、生态流量监测、流域制度法规建设等方面系统性完善生态流量管理与研究,实现流域水资源的高质量发展。

    • 生态文明背景下三生空间研究:内涵、进展与对策

      2024, 44(1):47-59. DOI: 10.20103/j.stxb.202211173323

      摘要 (398) HTML (130) PDF 1.48 M (666) 评论 (0) 收藏

      摘要:“三生空间”作为人类活动与自然资源的空间载体,是一个多要素交互作用、多尺度空间嵌套的复杂空间系统。科学认识"三生空间"的理论内涵与实现路径是生态文明建设面临的核心命题,更是当前国土空间规划所面临的空间协同管控问题。从历史维度、理论维度、实践维度探讨了"三生空间"的科学内涵、研究进展与对策;通过历史溯源梳理了人类文明进程中"三生空间"从"混沌"到"协同"演进过程与趋势,探究了"三生空间"在生态文明背景下的科学性与学理性;遵循"根本性-规律性-操作性"的逻辑综述了国内外学者在"三生空间"的研究成果;从关系机制、方法体系、空间表征、管控方案四个方面探讨了"三生空间"协同管控的对策。未来"三生空间"研究应是着眼复杂的国土空间现状与协同的空间管控模式,提升对空间本质的认识维度,建立以人为本的科学研究范式,为国土空间规划提供科学的理论支撑。

    • 基于植物功能群的生态系统服务形成与维持机制研究

      2024, 44(1):60-66. DOI: 10.20103/j.stxb.202211253410

      摘要 (182) HTML (83) PDF 1.07 M (422) 评论 (0) 收藏

      摘要:生态系统可以从"结构-功能-服务"3个层次来理解,其中服务是人类的主观感受或效用。维持高质量的生态系统服务还需从生态系统的自然属性入手。结构和功能是生态系统服务形成和维持的内在机制,而植物是生态系统结构和功能的核心驱动力。植物功能群具有特定功能的植物组合,其中优势植物功能群控制着生态系统的结构和功能。生态系统服务的概念、分类与植物功能群密切相关,植物功能群是生态系统与生态系统服务间更直接的桥梁。建立生态系统服务与植物功能群间的联系,使相关研究有更明确的指向,在深化理论研究的同时使研究成果更容易落地。生态系统服务的形成、维持机制与植物功能群的内在联系主要体现在4个主要方面:(1)植物功能群的内在适应性特征和外在效应是生态系统服务形成的基础;(2)植物功能群的多功能特性为生态系统服务协同提供了可能;(3)植物功能群间替代和互补效应可以提升生态系统服务质量和稳定性;(4)植物功能群能够提供基于自然的生态系统服务修复问题解决方案。

    • >研究论文
    • 1973-2020年黄河三角洲滨海盐沼湿地景观格局演化模式和驱动因素

      2024, 44(1):67-80. DOI: 10.20103/j.stxb.202211203355

      摘要 (234) HTML (158) PDF 6.90 M (429) 评论 (0) 收藏

      摘要:明晰滨海盐沼湿地景观格局演化模式和驱动因素,有助于制定合理的盐沼湿地修复策略、维护区域生态系统健康和可持续发展。以黄河三角洲滨海盐沼湿地为例,基于Landsat系列卫星影像获取1973-2020年共十个时期土地利用/覆被数据,得出盐沼湿地时空变化及其与周边土地利用/覆被的相互转化;利用改进的景观格局状态与演化识别模型(SEDMS),分析盐沼湿地景观格局演化模式,并利用地理探测器探究其空间分异驱动因素。结果表明:(1)1973-2020年,盐沼湿地面积减少了252.35 km2,空间范围总体向外海迁移且趋于集中。盐沼湿地转出类型主要为草地、养殖池/盐田和耕地,转入类型主要为滩涂未利用地和水体。(2)盐沼湿地景观格局演化模式呈明显的阶段性特征:1973-1995年为动荡期,演化模式以消失和破碎为主导;1995-2010为过渡期,格局演化模式逐渐由消失和破碎为主导转变为扩张为主导;2010年后为稳定期,格局发生演化的区域较少,总体以新增和扩张为主。(3)36%的盐沼湿地出现了多次格局演变模式的转变,滩涂未利用地、耕地对于景观格局演化频数的影响最为显著,人工表面、养殖池/盐田和道路堤坝的建设导致了盐沼湿地的破碎和消失。

    • 基于地貌差异的景观格局转型研究——以三峡库区奉节县为例

      2024, 44(1):81-95. DOI: 10.20103/j.stxb.202211203359

      摘要 (125) HTML (106) PDF 12.67 M (292) 评论 (0) 收藏

      摘要:定量探讨影响因子对景观格局的驱动机理,有助于厘清山区景观格局演变过程以及发展方向。基于地貌差异的景观格局转型研究框架,从"全域-典型地貌区"的视角探究1990-2020年三峡库区腹地奉节县不同地貌下景观格局的时空演变规律,归纳其转型模式。利用二元Logistic回归模型探讨不同地貌区影响因子与景观格局的相关性,以阐释其驱动机理。结果表明:①近30年间耕地与草地缩减,林地、果园以及撂荒地增长,景观破碎度增加。其中,河谷丘陵区耕地大幅缩减,果园迅速扩张;低山区耕地缩减速度减缓,耕地撂荒现象明显;中山区林地恢复性增长。河谷丘陵区趋于经济导向性,而低山区与中山区趋于生态导向性。②研究区景观格局表现为传统农业型、农业主导型以及生态主导型Ⅰ向生态经济型、生态主导型Ⅱ以及生态型转变。根据不同地貌景观格局转型特点,归纳总结为"河谷丘陵-生态经济型"、"低山-生态主导型Ⅱ"、"中山-生态型"3种转型模式。③影响因子对研究区景观格局的解释作用具有差异性。从全域来看,农业型与生态型景观格局主要受人为干扰因素的影响,生态经济型景观格局主要受地形因素的影响,自然景观格局主要受水热条件的影响;从不同地貌区来看,地形是影响河谷丘陵区景观格局的主导因素,随着地貌梯度的增加,地形对低山区与中山区景观格局的解释作用减弱,人为干扰对其解释作用增强,山地景观格局受到人为干扰与地形的共同影响。研究结果揭示了基于地貌差异的景观格局演变的独特性规律,对三峡库区生态经济建设以及山区土地资源的合理规划具有重要意义。

    • 辽宁太子河流域生态系统服务权衡/协同关系时空变化与情景预测

      2024, 44(1):96-106. DOI: 10.20103/j.stxb.202205311530

      摘要 (159) HTML (134) PDF 6.92 M (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究生态系统服务权衡与协同关系为制定合理的区域社会-生态系统管理方案提供依据,促进区域可持续发展。太子河是维护辽宁中部城市群生态安全和用水安全的重要保障,以重工业为主的产业布局使得该区生态安全受到威胁,严重影响社会经济的可持续发展。综合气象、土地利用等多源数据,借助InVEST模型,探究太子河流域固碳、土壤保持、生境质量的时空特征;采用Pearson相关分析法,探讨不同样点尺度、不同地类上权衡与协同关系的时空变化,并对2030年不同土地利用情景进行预测。结果表明:①三种生态系统服务在各尺度上(除100m尺度)均为协同关系,且样点尺度越大,相关系数越高。②在不同地类中,耕地、林地、草地三种地类生态系统服务功能类似,以土壤保持功能为主,碳储功能其次;生态系统服务的热点区分布在流域的东部,冷点区集中在流域西部。③不同预测情景下三种生态系统服务间仍为协同关系,在保护情景下生境质量最好、水域面积最多,生态系统服务能力最高;开发情景下建设用地面积增加最多,但生境质量最差。

    • 不同气候区生态系统服务权衡空间异质性及其驱动因素——以川滇-黄土高原生态屏障带为例

      2024, 44(1):107-116. DOI: 10.20103/j.stxb.202211063175

      摘要 (143) HTML (127) PDF 1.74 M (462) 评论 (0) 收藏

      摘要:厘清生态系统服务权衡关系的驱动因素对实现生态系统高效管理至关重要。然而,在不同气候区生态系统服务权衡关系在空间上如何变化及其驱动机制是否一致,尚不清楚。以川滇-黄土高原生态屏障带为例,基于InVEST模型、CASA模型评估生态系统服务空间分布特征, 采用RMSE量化生态系统服务权衡关系,利用地理探测器探究不同气候区生态系统服务权衡的驱动机制,以期为生态系统管理提供参考依据。结果如下:(1)不同生态系统服务在不同气候区存在明显差异,WY整体由东北向西南呈递减趋势,NPP和SC呈现由北向南递减的趋势。(2)WY∩NPP的权衡最高值在中温带为0.317,最低值在高原气候区为0.181。WY∩SC在不同气候区RMSE变化幅度较小,由南向北呈现递减趋势;中亚热带气候区WY∩SC的权衡程度最高,为0.295,南温带的权衡程度最低,为0.229。NPP∩SC的RMSE差值最小,仅有0.064,高原气候区权衡程度略低于温带和亚热带。(3)在不同气候区自然因素对权衡关系作用显著高于社会因素,但在人口密集区,人为活动可以部分突破自然因素的约束,使其对权衡的影响有所提升。因此,在制定不同气候区生态系统服务管理的针对性措施时,应考虑生态系统服务权衡的空间特征和驱动因素的差异性。

    • 长江中游城市群建成区绿色基础设施对PM2.5的消减效应

      2024, 44(1):117-128. DOI: 10.20103/j.stxb.202212273681

      摘要 (100) HTML (101) PDF 5.67 M (328) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究城市群建成区绿色基础设施对PM2.5的消减效应,有助于为城市群应对气候变化采取的可持续发展战略提供理论支撑。以长江中游城市群建成区为例,基于2000-2020年建成区面积数据、土地覆盖数据以及PM2.5数据系统分析城市群PM2.5浓度的时空演变特征,以林地、草地、耕地、湿地、水体等5种绿色基础设施为驱动因子,采用地理探测器模型中的因子探测与交互作用探测,探索城市群建成区绿色基础设施对PM2.5浓度的削减效应。同时,结合夜间灯光数据以及约束线方法,进一步剖析城市化水平对建成区绿色基础设施的约束效应。结果表明:(1)2000-2020年期间,长江中游城市群年均PM2.5浓度在时序上呈现先升后降的"倒U型"趋势,在空间上呈现由西北向东南级差化递减的分异特征。(2)2000-2020年期间,长江中游城市群建成区绿色基础设施对PM2.5存在削减效应,但历年削减率均不超过4%,其中扩张区的削减效应显著高于老城区。(3)因子探测结果表明,长江中游城市群各绿色基础设施因子对PM2.5浓度的解释力在老城区总体呈现出林地 > 草地 > 耕地 > 湿地、水体的规律,而在扩张区呈现出林地 > 草地 > 耕地、水体 > 湿地的规律;交互作用探测结果表明,林地与湿地、林地与草地、林地与水体是削减PM2.5浓度较为显著的交互组合,其交互解释力在老城区与扩张区均达到0.5以上。(4)长江中游城市群建成区绿色基础设施对PM2.5浓度的削减效应受到城市化水平约束,其约束线形态在老城区与扩张区均为指数型。本研究有助于在城市群尺度为以自然为本的气候解决方案(Natural Climate Solutions,NCS)的落实提供依据。

    • 基于Markov-PLUS模型的长株潭城市群建设用地扩张模拟及碳排放响应分析

      2024, 44(1):129-142. DOI: 10.20103/j.stxb.202207061924

      摘要 (186) HTML (129) PDF 7.55 M (418) 评论 (0) 收藏

      摘要:在双碳目标和新型城镇化背景下,保证经济平稳增长的同时减少碳排放是实现城市高质量发展的重要任务之一,更是长沙、株洲、湘潭等国家低碳试点城市重点建设目标之一。因此以长株潭城市群中用地变化和碳排放最为剧烈的中心城区作为研究区域,在现状分析的基础上运用Markov-PLUS耦合模型和碳排放响应模型,模拟了自然状态发展情景、耕地保护发展情景、生态保护发展情景和绿色低碳发展情景下建设用地扩张及碳排放响应情况。结果表明:①2000-2020长株潭城市群建设用地面积呈现阶段性的波动增长趋势,耕地和林地是其主要来源,扩张强度在2010-2015年最大,主要集中在城市群中心区域;碳排放量呈现倒"V"型曲线,可以划分为碳排放量快速上升阶段(2000-2005年)和碳排放量下降阶段(2005-2020年),以2010年为节点,下降幅度先增加后减缓;二者之间存在较为密切的正相关关系,整体表现为建设用地面积增加(减少)碳排放随之增加(减少)的较强扩张与较高排放模式。②Markov-PLUS模拟结果显示,长株潭城市群建设用地在自然状态发展情景下扩张面积最大(235.9503km2),在生态保护发展情景下扩张面积最小(200.6354km2);绿色低碳发展情景下建设用地扩张所占用的生态碳汇面积相对较少(169.78km2),占未利用地相比其他情景较多(1.20km2),扩张分布较为合理,带来的生态环境压力和碳排放压力较小,既有利于生态环境保护也有利于社会经济发展。③碳排放响应结果显示,在不同情景下长株潭城市群各区县的碳排放对建设用地扩张均表现出一定的敏感性,综合建设用地扩张与碳排放响应结果,绿色低碳发展情景是长株潭城市群未来的较优发展模式。

    • 基于主体功能区的山西省碳排放时空特征及减排评价

      2024, 44(1):143-153. DOI: 10.20103/j.stxb.202212163611

      摘要 (140) HTML (98) PDF 7.51 M (335) 评论 (0) 收藏

      摘要:碳排放核算是落实温室气体减排目标、应对气候变化和实现可持续发展的重要基础。碳排放强度的变化趋势体现了碳减排成效,是主体功能区未来减排措施和低碳发展道路的选择与调整的重要依据。以我国典型高碳经济省份山西省为研究对象,采用BP神经网络模型,基于市级碳排放量、人口、GDP、夜间灯光总值、植被覆盖率、城市化水平构建了适用于主体功能区的碳排放核算模型,运用探索性空间数据分析、Dagum基尼系数和时间倾向率等方法,分析了主体功能区碳排放时空特征、碳排放区域差异并评价碳减排成效。结果表明:(1)从时间趋势来看,2006-2020年各主体功能区碳排放量呈现逐年增长的趋势,其增长率均表现为重点开发区域(48.08%)>农产品主产区(38.13%)>重点生态功能区(33.95%)的特征,与各区域的功能定位和产业结构显著相关。(2)从空间演变来看,主体功能区的空间集聚特征与山西省"两山夹一川"的独特地势相关。重点开发区域空间集聚格局较为稳定,集中在山西省中部,而农产品主产区、重点生态功能区的集聚特征不显著,分布在东部和西部。(3)碳排放区域差异分析表明山西省碳排放地区间总体差异呈现下降趋势,总体基尼系数由2006年的0.505下降到2020年的0.498,年均下降0.102%,重点开发区域和重点生态功能区之间的差异是总体差异的主要来源。(4)碳减排效果评价显示主体功能区碳排放强度均呈现下降趋势,重点开发区域的碳减排成效显著高于农产品主产区和重点生态功能区。基于对主体功能区碳排放的分析,结合其功能定位,针对性地提出主体功能区减排和低碳发展措施。本文为我国能源资源型省份制定和实施差异化节能减排政策提供了科学参考。

    • 高寒生态系统脆弱性及其对气候变化和人类活动的响应

      2024, 44(1):154-170. DOI: 10.20103/j.stxb.202212143591

      摘要 (177) HTML (198) PDF 17.46 M (309) 评论 (0) 收藏

      摘要:了解陆地生态系统的脆弱性和基本机制是适应和减轻全球气候变化影响的决策基础。生态系统的脆弱性可以通过生产力对气候变化的敏感性和适应性进行量化。采用1982-2018年青海省境内基于遥感的现实净初级生产力(NPPR)和气候驱动的潜在净初级生产力(NPPC),量化了高寒生态系统的敏感性(Sensitivity)、适应性(Adaptability)和脆弱性(Vulnerability)。然后探讨了生态系统脆弱性的时空变化,并分别从人类活动和气候变化的影响方面分析了其基本机制。结果表明:(1)基于NPPR和NPPC的生态系统脆弱性在空间上呈现出中度脆弱的模式,脆弱性从东南向西北由不脆弱依次递增到极度脆弱等级。(2)耕地的脆弱性较低,基于NPPR和NPPC的指数分别为-1.31和-0.93,这是由于其适应水平较高而敏感性较低;森林次之,指数为-1.18(NPPR)和-1.06(NPPC);草原的指数为-0.17(NPPR)和-0.17(NPPC);而荒漠的脆弱性较高,指数为0.77(NPPR)和0.78(NPPC),这是由于其敏感性较高,适应性较低。(3)基于NPPR的高寒草地的脆弱性有两个温度阈值(-2.2±0.8)℃和(5.5±0.8)℃,一个降水阈值(387±45.6)mm,两个干旱指数阈值为(14.2±20.2)和(78.2±20.2)。而基于NPPC的脆弱性也发现了同样的阈值,并且数值相似。阈值表明最佳气候条件下,生态系统将具有较高的适应性和较低的敏感性,即较低的脆弱性。但如果气温较低或较高,或者降水较低,生态系统的脆弱性将会更高。(4)人类活动对东部地区生态系统的脆弱性产生了强烈的影响,但就整个青海省的生态系统而言,这些影响在区域平均水平上较小。这项研究表明,在高寒脆弱的生态系统中,气候条件决定了脆弱性在空间上的分布情况,这应该被视为生态保护决策的理论基础。此外,本研究发现的阈值将为生态系统生态学提供一个案例研究,并应在世界各地的脆弱生态系统中广泛探索。

    • 基于自组织特征映射模型(SOFM)网络的中国自然资源生态安全区划

      2024, 44(1):171-182. DOI: 10.20103/j.stxb.202212163612

      摘要 (103) HTML (102) PDF 5.17 M (335) 评论 (0) 收藏

      摘要:自然资源生态安全是国家安全的重要组成部分,自然资源生态安全区划对保障区域可持续发展提供了重要途径。基于自然资源数据、生态环境数据和相关区划资料,从生态敏感性与生态服务重要性角度构建了自然资源生态安全评价指标体系,进而揭示了中国自然资源生态安全的空间格局;通过建立区划的原则和指标,按照一级区主要反映自然资源空间分布格局,二级区主要揭示自然资源生态安全水平的差异,采用SOFM网络制订了中国自然资源生态安全区划方案。结果显示:(1)中国自然资源生态安全水平整体偏低,以中警与重警状态区域为主,安全和较安全状态的区域仅占24.22%,其中低安全等级区多分布于400mm等降水量线以西的干旱、半干旱区,高安全等级区则集中分布于水热资源与生物资源较为丰富的东南部地区;(2)中国自然资源生态安全区划方案包括8个一级区与27个二级区,总结归纳各大区自然资源的特征和威胁生态安全的问题,并针对二级区自然资源生态安全状况提出了对策建议。研究结果可为分区、分类推进全国自然资源可持续利用和国土空间优化提供理论支持与决策依据。

    • 基于农户感知的黄河下游人-水关系结构分析

      2024, 44(1):183-195. DOI: 10.20103/j.stxb.202303040397

      摘要 (75) HTML (76) PDF 1.59 M (249) 评论 (0) 收藏

      摘要:人-水关系研究是社会-生态系统研究的重要领域。识别黄河下游农户对人-水关系的感知及其影响因素,对黄河下游因人施策开展生态保护与高质量发展政策调控具有重要作用。但已有研究多从区域水资源、水环境、水文化等某一种或几种关系开展居民感知调查及归因,忽视了人-水关系之间结构化的相互影响机制。基于对黄河下游山东省10个县的农户发放的1651份问卷,经过验证性因子分析后,最终引入水资源与生态关系、水文化与旅游关系、居住地生态功能、河口湿地功能、文化旅游功能五个潜变量,建立结构方程模型发现:农户对水资源与生态关系的认识正向影响其对居住地生态功能和河口湿地功能的评估,农户对水文化与旅游关系的认识正向影响其对居住地生态功能、河口湿地功能和文化旅游功能的评估。研究结果通过基于农户感知刻画人-水关系结构,揭示人-水系统功能认知的影响机制,有助于为黄河下游地区生态保护和乡村振兴提供决策参考。

    • 牧户的草原生态补偿政策满意度与支持度——基于CSI框架和SEM的检验

      2024, 44(1):196-208. DOI: 10.20103/j.stxb.202209192674

      摘要 (78) HTML (68) PDF 1.24 M (325) 评论 (0) 收藏

      摘要:从生计和生态双重维度探究牧户的草原生态补偿政策满意度与支持度,对于深化草原生态补偿制度改革,促进草原生态文明建设和牧区绿色发展,具有重要的理论与现实意义。基于马克思"生态经济人"预设的微观视角,以费耐尔满意度逻辑模型(CSI)为理论框架,使用2020年若尔盖草原574个牧户调研数据,通过反映性指标的结构方程模型(SEM),对牧户草原生态补偿政策满意度和支持度的因果机制进行了多变量、多路径的验证性分析。结果表明:(1)牧户对生计收入和生态质量越重视、"生态经济人"理性越高,其政策满意度就越高,生态保护的心理主动性也越大,相对效应大小=0.271。(2)牧户对政策实施结果的质量评价,是牧户政策满意度和支持度的主要影响因素,相对效应大小=0.518。(3)牧户对政策实施效果的价值感知,将会直接提升其政策满意度,并进一步促进其生态保护理性,相对效应大小=0.312。因此, 提高牧户对草原生态补偿政策的满意度与支持度,应重点从三个维度综合施策:首先,应重视发展草原生态文化,培育牧户生态经济理性。其次,要稳步提升生态补偿标准,加强草原保护的工作力量,提升政策实施结果的质量。最后,草原生态补偿要重点加强与牧户生计绿色发展的协同,提升政策实施效果的价值。

    • 气候变化情景下大花杓兰在中国的适生区预测

      2024, 44(1):209-223. DOI: 10.20103/j.stxb.202212203629

      摘要 (159) HTML (105) PDF 7.96 M (381) 评论 (0) 收藏

      摘要:大花杓兰(Cypripedium macranthos)隶属兰科杓兰属,是国家二级重点保护野生植物,与大多数杓兰属植物分布在我国西南山区不同,主要分布于我国的华北、东北和台湾等地区。多年来,过渡采挖等导致了大花杓兰种群数量和个体数目急剧下降。鉴于大花杓兰特殊的分布格局和濒危现状,选择过去、当前和未来8个气候情景,利用MaxEnt物种分布模型结合38个环境变量及来源于数据库和最新实地调查的80个分布位点进行建模,分析了影响大花杓兰分布的关键环境变量,预测了其在当前、过去和未来气候情景下的适生区及其分布中心和迁移趋势。结果表明:当前情景下,大花杓兰适生区主要分布在我国东北和华北地区。影响其分布的5个关键环境变量分别是:UV-B最强月份均值(UV-B3,贡献率:54.0%)、森林覆盖率(FOR,贡献率:14.3%)、降水量季节性变化(BIO15,贡献率:7.4%)、温度季节性变动系数(BIO4,贡献率:6.8%)和草/灌木/林地(GRS,贡献率:4.6%)。其中,紫外辐射相关变量是首次被运用在杓兰属植物的适生区分布预测中,并被证实对大花杓兰的分布具有重要影响。过去3个气候情景下大花杓兰总适生区面积受冰期影响呈现先减少后增加的状态,未来4个气候情景与当前情景相比有增加的趋势。大花杓兰适生区分布中心除末次盛冰期位于河北省外,其余7个气候情景下均位于与辽宁省相近的内蒙古自治区东南部区域。气候变化背景下,采取对预测的适生区全面资源调查、生境和生长监测、科普宣教等策略对大花杓兰的保护至关重要。本研究的预测结果能够为大花杓兰甚至杓兰属植物的保育策略的制定提供理论性参考。

    • 基于MaxEnt模型预测未来气候变化情境下红树秋茄(Kandelia obovata)在中国潜在适生区的变化

      2024, 44(1):224-234. DOI: 10.20103/j.stxb.202210313093

      摘要 (223) HTML (131) PDF 2.98 M (416) 评论 (0) 收藏

      摘要:红树秋茄为自然分布于我国南方热带与亚热带潮间带的木本植物群落,是淤泥质滩涂上特有的植被类型,由其构成的红树林生境在维持海岸生态系统平衡、湿地生物多样性等方面具有重要作用。全球气候变化影响了红树秋茄的地理分布范围,尤其是其分布北界的变化一直是当前红树研究领域的争论焦点之一。基于MaxEnt模型,筛选了141个秋茄现有分布点,并结合筛选后的14个陆地气候变量和2个海洋表层海洋环境因子,模拟了秋茄种群在不同碳排放情景下的潜在适生分布区域。分析了影响秋茄自然分布的主要环境因子,揭示了其在中国大陆分布北界的演化趋势。根据模型结果,当前模拟的潜在分布区与现有分布范围吻合度较高,受试者工作特征曲线下面积(AUC值)为0.990,预测结果优良。通过广义加性模型回归验证表明,主要环境因子与秋茄的生境适生性指数呈显著相关,整体方差解释率为94.7%(R2=0.915),说明MaxEnt模型预测结果可靠稳定。基于环境变量贡献率和刀切法的结果表明海洋表层平均水温、等温性、最暖季度降水量、年平均气温、最热月份最高温度等可能是影响秋茄分布的主要环境因子;等温性(bio_03)为23.43-33.99,最热月份最高温度(bio_05)>31.7℃,最暖季度降水量(bio_18)>740.61mm,海洋表层平均水温(temperature)>24.9℃,将有利于秋茄种群的发育与扩散。根据模型预测,在21世纪中叶和21世纪末,秋茄的潜在分布区发生集中变化的区域在浙江与江苏一带,以秋茄自然分布区域北界变化最为显著。不同代表性浓度路径(Representative Concentration Pathways, RCPs2.6、4.5、8.5)下,秋茄高适生区域均发生北移,低适生区域可至长江口附近,甚至到达江苏沿岸。这为上述区域未来利用红树秋茄进行生态系统修复和增加碳汇储备提供了理论依据。

    • 澜沧江源区高山柏径向生长对气候变化的响应

      2024, 44(1):235-245. DOI: 10.20103/j.stxb.202210102868

      摘要 (108) HTML (81) PDF 3.76 M (341) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究澜沧江源区气候变化对高山柏(Sabina squamata)径向生长的影响,在该区巴青县、杂多县和囊谦县分别对高山柏进行采样。运用树木年轮学方法测定3个样地高山柏逐年树轮宽度和胸高断面积增量(BAI),建立高山柏树轮宽度标准年表并分析其对气候变化的响应。研究结果表明,1986-2019年,澜沧江源区年平均温度呈快速上升趋势(0.43℃/10a,P<0.01),年平均最低气温(0.57℃/10a,P<0.01)的上升速率明显高于年平均最高气温(0.33℃/10a,P<0.01),而年降水量呈不显著的上升趋势(2.39 mm/a,P>0.10)。气候变暖背景下,澜沧江源区高山柏树轮宽度呈上升趋势(P<0.01),2000-2019年生长速率((0.37±0.16) mm/a)较1986-1999年((0.20±0.09) mm/a)增加了85%;BAI亦上升显著,在1986-1999年一直呈上升趋势((12.16±5.16) mm2/a),2000-2019年处于平稳快速生长阶段((22.49±8.84) mm2/a),表现出稳定且持续的生长能力。高山柏树轮宽度标准年表与气候因素的相关性显示:澜沧江源区高山柏径向生长对温度的响应明显强于降水,与多数月份(上年6月-当年10月)的降水呈不显著正相关,而与多数月份的温度呈显著正相关。与月平均最高温度和平均温度相比,高山柏径向生长与月平均最低温度的相关性更为显著(P<0.01)。在气候暖湿化背景下,近30年澜沧江源区高山柏径向生长进入快速生长时期,树轮宽度和BAI均呈快速生长特征,表明该区域气候条件更加适宜高山柏生长。

    • 高阶作用对植物-传粉者-植食动物集合群落续存的影响

      2024, 44(1):246-255. DOI: 10.20103/j.stxb.202211173321

      摘要 (72) HTML (91) PDF 4.49 M (391) 评论 (0) 收藏

      摘要:高阶作用通常指一个物种对另外两个物种之间相互作用强度的影响,对物种共存、群落构建及生物多样性具有重要影响。在集合种群水平上考虑了植食动物对动植物传粉关系造成的高阶作用,以及植食动物对传粉者的间接作用。通过分析基本生态过程,建立植物-传粉者-植食动物的集合群落模型,模型清楚地展示高阶作用和间接作用,可以用来研究它们对集合群落稳定性和续存的影响。结果表明:(1)互惠关系在集合群落尺度上会引起双稳态现象,说明了群落动态对初始条件的依赖性;(2)正高阶作用能够扩大集合群落双稳态的参数范围,负高阶作用和间接作用缩小它的参数范围,但都不会从本质上改变双稳态现象;(3)正高阶作用能够降低集合群落的灭绝阈值,增加集合群落稳定时的占有率,有利于集合群落续存,而负高阶作用和间接作用不利于续存。研究结果说明高阶和间接作用对调节多物种系统动态和物种共存具有重要作用。

    • 典型浅街峡谷布局及其植物配置模式春季花粉飞散特征模拟研究

      2024, 44(1):256-270. DOI: 10.20103/j.stxb.202209252729

      摘要 (82) HTML (88) PDF 7.68 M (302) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市中的气传花粉已成为春秋季节性过敏的主要过敏原之一,研究典型建筑布局及其植物配置模式下花粉飞散特征能够为合理优化城市绿地配置提供数据支撑,为花粉飞散研究提供补充。基于北京市海淀区校园绿地春季观测数据,提取3个采样地街谷布局和植物特征参数,借助CFD平台构建15个典型浅街峡谷布局及其植物配置模式参数化场景,探究不同场景下花粉飞散特征和距离阈值。研究结果表明:①花粉高浓度区位于风速较低、空气流动性较差的区域,花粉低浓度区位于风速高、空气流动性较好的地方。②4种植物配置模式的花粉飞散特征表现为行道树式 > 散点式 > 行道树+组团种植 > 组团式,花粉沉降特征表现为组团式 > 行道树+组团种植 > 行道树式 > 散点式。错列式布局结合行道树式植物配置花粉浓度降低率最高为24.89%,飞散效果相对更好。围合式布局结合组团式植物配置花粉浓度降低率最低为7.31%,聚积效果相对较好。③受不同建筑、植物和风场的影响,3类建筑布局花粉飞散距离远近依次为行列式 > 围合式 > 错列式,行列式需要约35-75m的飞散距离,围合式需要约28-60m的飞散距离,错列式需要约20-53m的飞散距离。风速低且花粉浓度高、飞散距离近的植物配置模式易于聚积,风速高且花粉浓度低、飞散距离远的植物配置模式易于飞散。

    • 耦合叶肉导度的陆面过程模型最大叶肉导度参数的敏感性分析

      2024, 44(1):271-282. DOI: 10.20103/j.stxb.202301180121

      摘要 (63) HTML (80) PDF 3.27 M (217) 评论 (0) 收藏

      摘要:陆面过程模型添加叶肉导度能有效改善模型模拟的CO2施肥效应精度,但叶肉导度模拟受最大叶肉导度参数取值的影响,优化模型中最大叶肉导度参数是改进陆面过程模型叶肉导度和CO2施肥效应模拟的重要途径。以EALCO(Ecological Assimilation of Land and Climate Observations)模型为例添加叶肉导度,通过人为改变最大叶肉导度值的取值,分析模型输出结果对最大叶肉导度的响应,揭示最大叶肉导度参数在模型中的敏感性,并与已有研究结果或观测数据比较,探讨耦合叶肉导度的陆面过程模型最大叶肉导度参数优化的途径。模拟试验以美国哈佛森林典型温带落叶阔叶林生态监测站(US-Ha1 site,Harvard Forest Environmental Monitoring site)数据为驱动。结果显示:(1)随最大叶肉导度增加,总初级生产力(GPP, Gross Primary Production)模拟精度增加,但最大叶肉导度取值大于1.0 mol m-2 s-1后模拟精度改善有限,最大叶肉导度小于1.0 mol m-2 s-1时GPP模拟精度对最大叶肉导度变化响应敏感;(2)证实了叶肉导度与气孔导度之间存在明显线性关系,最大叶肉导度取值的变化能明显影响这种线性关系的斜率。当最大叶肉导度取值从0.5 mol m-2 s-1增加到1.2 mol m-2 s-1时,气孔导度与叶肉导度的比值从0.75左右降至0.36,这个结果表明,通过明确某一植被功能型叶肉导度与气孔导度比值,可以间接确定模型最大叶肉导度的合理取值范围;(3)证实了陆面过程模型添加叶肉导度能改进CO2施肥效应模拟精度,最大叶肉导度值能影响施肥效应模拟结果,当最大叶肉导度高于0.57 mol m-2 s-1后,随最大叶肉导度增加,模拟GPP随大气CO2浓度增加的增长率呈下降趋势;(4)在月尺度上叶肉导度模拟对最大叶肉导度值的敏感性随不同生长季而不同,在生长盛期的7、8月份最大叶肉导度对叶肉导度模拟结果影响最大,其次是5、6、9月份等生长次盛期,其他月份的影响较小。

    • 小黄花茶群落优势木本植物生态位及种间联结性

      2024, 44(1):283-294. DOI: 10.20103/j.stxb.202212273676

      摘要 (146) HTML (105) PDF 1.68 M (361) 评论 (0) 收藏

      摘要:赤水桫椤国家级自然保护区是小黄花茶物种原产地,近来研究发现小黄花茶种群具有急速衰退的趋势,其物种濒危机制并不清楚。生态位及种间联结性可反映物种利用资源的能力,研究小黄花茶种群生态位及其与伴生种之间的联结性,对探索小黄花茶群落稳定性具有重要意义。采用典型样地调查法对赤水桫椤国家级自然保护区8个小黄花茶集中分布样地进行群落学调查,选择重要值排序前15个优势木本物种,计算生态位宽度(BSBL)、生态位相似比(Cik)及重叠值(Oik)、种间联结系数(AC)以及共同出现百分率(PC)等指标,分析物种生态位与物种联结性之间的关系。结果表明:小黄花茶群落木本物种共63种,小黄花茶重要值(0.21)和生态位宽度值(BS=2.89, BL=15.76)均为最大。小黄花茶与其它优势种组成14个种对中Cik≥0.50的有2对,Oik≥0.50的有3对,优势种生态位相似性和生态位重叠程度均较低。优势种总体联结性和种间联结性呈不显著负关联。三种种间联结性检验方法(χ2ACPC)均表明,小黄花茶与14个优势物种间关联性较弱。优势物种AC值、PC值与生态位相似比、生态位重叠值之间呈极显著正关联。研究表明,小黄花茶种群与其优势伴生种的种间关联性弱,优势物种间相对独立分布,群落稳定性较弱。

    • 性别和发育阶段对绒毛白蜡光合特征及叶功能性状的影响

      2024, 44(1):295-305. DOI: 10.20103/j.stxb.202207262135

      摘要 (91) HTML (71) PDF 4.39 M (275) 评论 (0) 收藏

      摘要:雌雄异株植物资源分配模式上往往表现出显著的性别二态性,但在叶片光合及功能性状上是否有差异目前仍未有定论,且与发育阶段的关系尚不明确。阐明上述问题,能够进一步了解雌雄异株植物的生理生态特征,并为理解性别对性二态植物生长发育的影响机制提供理论依据。以雌雄异株绒毛白蜡(Fraxinus velutina Torr.)为研究对象,针对不同发育阶段不同性别植株进行光合特征及叶功能性状测定,采用双因素方差分析了不同发育阶段下雌雄植株光合能力及叶功能性状的性别间差异,采用Pearson检验了雌雄植株各叶功能性状之间的相关性,并采用标准化主轴分析(Standardized major axis regression, SMA)分析不同性别植株净光合速率与叶功能性状的相关性。结果表明性别和发育阶段显著影响植物个体的光合能力和叶功能性状。总体而言,雄树在坐果期和果实成熟期均表现出更强的净光合速率(Pn)、更高的比叶面积(SLA)、叶绿素含量(Chl)和叶氮含量(LNC);而雌树在果实膨大期表现出更强Pn、SLA和Chl。雌雄性别内Pn与SLA、Chl和LNC间均呈显著正相关(P<0.05),雄树的SLA vs. Pn的斜率大于雌树(P<0.05);Chl vs. Pn的关系在性别间不显著(P>0.05);雄树的LNC vs. Pn的斜率大于雌树(P<0.05)。SMA结果表明雄树的光能利用效率和光合氮素利用效率高于雌树,雌树将更多的生物量和氮素用于非光合作用过程,但两者的光吸收率并无差异。结果表明绒毛白蜡雌雄个体的生活史策略不同,在不同发育阶段中的光合特征及叶功能性状上存在显著的性别二态性。

    • 升温、光周期和氮添加变化对兴安落叶松幼苗叶黄期的影响

      2024, 44(1):306-316. DOI: 10.20103/j.stxb.202204130990

      摘要 (80) HTML (88) PDF 1.27 M (271) 评论 (0) 收藏

      摘要:物候是气候变化敏感指标,是陆地生态系统模型的关键参数。目前关于气候变化对物候影响的研究较多,但关于多环境因子交互作用对秋季物候影响的研究尚不充分,制约着物候变化机制的认知与模型发展。以兴安落叶松幼苗叶黄期为研究对象,采用控制实验研究叶黄期对升温、光周期和氮添加变化及其交互作用的响应。结果表明:(1)升温对兴安落叶松幼苗叶黄期的影响较显著,升温使叶黄始期和叶黄普期显著提前,完全变色期不显著推迟;(2)光周期变化对叶黄期的影响极显著,光周期延长使叶黄始期和叶黄普期显著提前,完全变色期显著推迟;(3)叶黄期与氮添加量相关性不显著;(4)升温、光周期和氮添加变化双因子交互作用对叶黄始期和叶黄普期的影响均极显著且均存在极值,但对完全变色期的影响均不显著:升温与光周期延长交互作用使叶黄始期和叶黄普期提前,且在升温1.5℃、光周期14h时最显著;光周期延长与氮添加交互作用使叶黄始期和叶黄普期提前,且在施低氮(5g N m-2 a-1)、光周期10h时最显著;升温与氮添加交互作用使叶黄始期和叶黄普期提前,且在施高氮(20g N m-2 a-1)、升温1.5℃时最显著;(5)升温、光周期和氮添加变化交互作用对叶黄始期和叶黄普期影响极显著,对完全变色期的影响不显著。这表明,升温、光周期延长和氮添加将延长兴安落叶松幼苗叶黄期,从而增加兴安落叶松幼苗的固碳时间。研究结果可为物候模型发展以及森林生态系统碳估算提供依据。

    • 不同纬度植物群落系统发育与功能性状结构研究

      2024, 44(1):317-329. DOI: 10.20103/j.stxb.202212193620

      摘要 (112) HTML (94) PDF 7.48 M (368) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究植物群落系统发育和功能性状结构有助于了解植物多样性维持机制及物种间的亲缘关系。甘肃省地理环境复杂,显著而多变的气候梯度形成了区域植被和环境差异,丰富了栖息地类型,具有显著的纵向连通性和纬度隔离性,以甘肃省典型纬度梯度植物群落为研究对象,通过对其进行群落学调查和功能性状测定,计算净亲缘关系指数(Net relatedness index,NRI)和平均成对性状距离(Mean pairwise trait distance,PW)来分析植物群落系统发育结构和功能性状格局对不同纬度的响应。结果表明:(1) Shannon-Weiner多样性指数,物种丰富度,谱系α多样性指数表现出随纬度增加而显著降低的变化趋势(P<0.05),Pielou均匀度指数随纬度的升高没有显著的变化趋势; (2) 系统发育结构在高、低纬度上趋于发散状态(NRI<0),在中纬度上又表现出聚集(NRI>0)的谱系结构,表明种间竞争作用减弱,环境过滤作用逐渐增强,随纬度继续升高相似性限制作用在物种聚集过程中占优势;而群落的功能性状结构随着纬度增加表现出与谱系结构相反的状态,因此植物群落的系统发育和功能性状结构不一致;(3)植物高度表现出微弱的系统发育信号(P<0.05),其他性状均未表现出显著的系统发育信号,表明植物功能性状受环境因素影响大,与系统发育关系不大。总体而言,甘肃省典型纬度梯度植物群落物种多样性维持机制由确定性过程主导,支持生态位理论,其中环境过滤和竞争排斥作用在大多数群落物种聚集过程中占优势地位。土壤含水量、土壤酸碱度和年平均气温等环境因子对植物性状格局影响较大,本研究有助于了解不同气候带植物多样性的地理分布格局和潜在的生态维持机制。

    • 荒漠草原不同植物群落蒸散组分特征及其环境因子影响分析

      2024, 44(1):330-342. DOI: 10.20103/j.stxb.202211293445

      摘要 (122) HTML (97) PDF 7.82 M (322) 评论 (0) 收藏

      摘要:蒸散发是生态水文过程的关键环节,掌握蒸散组分的变化特征及其影响因子,对干旱半干旱地区的可持续发展至关重要。以荒漠草原多年生植物针茅群落和一年生植物猪毛蒿群落为研究对象,利用小型蒸渗仪开展了连续3年监测,分析了蒸散组分的日、月和年变化规律,探讨了影响蒸散组分的主要环境因子。结果表明:晴天时,多年生和一年生植物群落蒸散组分呈先增加后减小的抛物线型,夜间蒸散活动较弱,累积蒸散量较低,不足全天总累积蒸散量的20%;阴天时各蒸散组分无明显峰值,且日累积量均较小,一年生和多年生植物群落的蒸散量、蒸发量和蒸腾量无显著差异;10.64 mm/d及以上降雨对蒸散和蒸发的日变化具有明显影响,随着降雨量的增多,蒸散量和蒸发量也呈增大趋势,但蒸腾量则相对较小。从月动态来看,7-9月占全年蒸散量和蒸发量的一半左右,冬春季蒸散量和蒸发量维持在全年最低水平。年蒸散量与年降雨量接近,而蒸腾量占蒸散量的比例低于10%。总体来看,多年生植物群落蒸散量较一年生植物群落多。采用Mantel检验方法分析不同时间尺度影响蒸散组分的主要气候因素,在小时尺度上太阳辐射与蒸发量和蒸腾量显著性水平较高(P<0.01),但相关性较低(r<0.2);在日尺度上,蒸散量、蒸发量和蒸腾量与降雨量的显著性(P<0.01)和相关性(r≥0.4)均最高;而月尺度上,降雨量和降雨速率与蒸散量、蒸发量的相关性较高(0.2≤r<0.4),但显著性较低(P≥0.05)。因此,蒸散组分受环境因子的影响在不同时间尺度上具有较大差异,说明蒸散组分受多种因子共同影响。

    • 基于刺槐年轮重建黄土丘陵区小流域年径流输沙研究

      2024, 44(1):343-353. DOI: 10.20103/j.stxb.202212203625

      摘要 (98) HTML (72) PDF 4.10 M (276) 评论 (0) 收藏

      摘要:刺槐是广泛分布于黄土高原的典型水土保持植物。以黄土丘陵区甘肃天水吕二沟小流域为研究区,分析了刺槐径向生长过程及其对气候因子的响应,并开展了利用刺槐年轮估算小流域年径流量、年输沙量的适用性评估。研究表明:(1)吕二沟刺槐人工林的径向生长随林龄呈明显的下降趋势,在幼龄林阶段(1-10 a)刺槐处于快速径向生长期((4.17±0.74)mm/a),之后逐渐下降,中龄林、成熟林、过熟林阶段(11-40 a)平均生长速率为(2.31±0. 41)mm/a,较前期下降了44.60%。刺槐胸高断面积增量(BAI)在1-10 a平均以(5.46±2.13)cm2/a的速度生长,在11-40 a仍保持上升趋势但年际间生长波动较大,生长速率平均为(10.80±1.95)cm2/a,流域刺槐生长并未发生明显衰退。(2)刺槐的径向生长与温度多呈负相关,与降水、相对湿度及帕默尔干旱指数(PDSI)多呈正相关。其中刺槐径向生长与上年8月、9月(P<0.05)及当年7月均温、最高温呈显著负相关(P<0.01),与当年5月最低温呈显著正相关(P<0.05);与当年6月、7月降水量和上年8月、当年7月相对湿度呈显著正相关(P<0.05),与当年3月相对湿度显著负相关(P<0.05);与上年6月、上年10月-当年1月及当年3月-8月PDSI显著正相关(P<0.05),干旱胁迫明显抑制流域刺槐生长。(3)1978-2017年吕二沟流域年径流量、年输沙量呈减少趋势,年际间波动较大,存在明显丰枯阶段。流域径流输沙受降水量影响显著,且径流输沙显著正相关(P<0.001)。(4)利用刺槐年轮估算吕二沟流域年径流量、输沙量效果良好(P<0.02),方法可行。比较而言,相对自然条件下即人类干扰较少时径流输沙估算优于人类活动影响时期。利用树轮宽度反演水文过程可为缺乏水文观测资料区域提供参考。

    • 中国温带草地物候对气候变化的响应及其对总初级生产力的贡献

      2024, 44(1):354-376. DOI: 10.20103/j.stxb.202207272156

      摘要 (94) HTML (94) PDF 18.63 M (312) 评论 (0) 收藏

      摘要:气候变暖引起的植物物候变化影响了陆地生态系统功能和碳循环。目前研究着重关注温带和热带森林物候变化趋势、驱动因素,关于干旱半干旱地区草地物候变化及其对生态系统总初级生产力(gross primary productivity, GPP)影响仍知之甚少。因此,开展草地植物物候与生产力之间的关系研究对预测草地生态系统响应未来气候变化和区域碳循环至关重要。基于1982-2015年气象资料和GIMMS NDVI3g数据,分析了中国温带草原植被返青期(start of the growing season, SGS)和枯黄期(end of the growing season, EGS)变化及其对气候的响应,并借助一阶差分法量化物候对GPP动态变化的贡献。结果表明:(1)季前1-2个月的夜间温度增温会显著提前SGS, 而当月至季前2个月的白天温度对SGS有着微弱的促进作用;季前3个月的累积降水对SGS提前作用最为强烈,累积太阳辐射在各个时期对SGS影响相对较弱。(2)不同季前时间尺度昼夜温度对草地EGS均表现出相反的作用,短期累积降水对EGS起到显著延迟的区域范围最大,太阳辐射随着季前时间的增加对草地枯黄期的延迟作用逐渐转变为提前作用。(3)EGS对草地GPP年际变化趋势的相对贡献率强于返青期。研究结果有助于深化陆地生态系统与气候变化、碳循环之间相互作用的认识,为草地适应未来气候变化和生态建设提供科学依据。

    • 基于遥感数据的植被碳水利用效率时空变化和归因分析

      2024, 44(1):377-391. DOI: 10.20103/j.stxb.202207232112

      摘要 (168) HTML (80) PDF 8.63 M (383) 评论 (0) 收藏

      摘要:植被碳水利用效率是表征生态系统碳水循环的重要指标。采用MODIS数据,利用Google Earth Engine平台计算植被碳利用效率(Carbon Use Efficiency,CUE)与水利用效率(Water Use Efficiency,WUE)。采用趋势分析、变异系数、R/S分析及偏相关分析等方法,对2000-2020年黄河流域植被CUE与WUE的时空动态进行分析,并探究水热条件对碳水利用效率的影响。结果表明:(1)2000-2020年黄河流域植被碳水利用效率年均值分别为0.61和0.68 gC m-2 mm-1;研究时限内,植被CUE呈波动下降趋势,而WUE呈波动上升趋势。(2)空间上,植被CUE呈西高东低分布,WUE相反。不同土地覆被类型的CUE表现为草地 > 农田 > 灌丛 > 森林;WUE表现为:农田 > 森林 > 草地 > 灌丛。(3)总体上,黄河流域植被CUE与温度呈负相关,与降水呈正相关;黄河流域北部植被WUE与温度和降水均呈正相关关系,黄河流域西南部植被WUE与降水负相关;(4)不同土地利用类型中,草地、森林、农田CUE与温度主要呈负相关响应,灌丛CUE主要呈正相关响应;黄土高原西北部地区草地CUE与降水呈正相关关系,而在黄河源区草地CUE与降水呈负相关关系,农田CUE对降水呈现正向反馈。(5)植被WUE与温度和降水的关系存在较强的空间异质性。降水是影响干旱,半干旱地区的草地WUE的主导因素,而高海拔地区草地WUE与温度、降水均呈负相关关系;灌丛WUE与温度成负相关关系,与降水呈正相关关系;受人类活动影响,农田WUE与温度有正相关关系。研究结果对于深入理解黄河流域植被恢复与气候变化双重背景下区域的植被碳水耦合机理有重要意义。

    • 青藏高原灌丛土壤碳氮含量及其相关功能基因分布特征

      2024, 44(1):392-404. DOI: 10.20103/j.stxb.202301310161

      摘要 (118) HTML (93) PDF 3.42 M (344) 评论 (0) 收藏

      摘要:在微生物的代谢活动下,土壤中有机态碳氮化合物矿化分解释放矿质养分和二氧化碳,深刻影响着自然生态系统土壤碳、氮等元素的循环转化、土壤的养分供应和有机质的更新,并对地上植被的演替和分布有极为重要的意义。青藏高原灌丛面积分布广泛,地形和气候条件复杂,但目前对灌丛分布地区土壤碳氮含量、矿化作用强度及其影响因素等的认识较少。研究结合土壤理化分析和高通量定量PCR(quantitative microbial element cycling, QMEC)技术研究了青藏高原喜马拉雅山-冈底斯山地区不同类型灌丛土壤碳氮含量、碳氮矿化速率和相关功能基因的分布特征及其与植被、气候和土壤因子间的耦联关系。结果表明,不同类型灌丛土壤的有机碳、全氮含量、CO2释放速率、净氮矿化速率、碳氮矿化基因的丰度有显著差异。其中,位于青藏高原东南部的雪层杜鹃和香柏灌丛分布区土壤有机碳和全氮含量、CO2释放速率、净氮矿化速率显著高于位于中西部的变色锦鸡儿、金露梅和砂生槐灌丛地区,并与年平均降雨量显著正相关。然而,碳、氮矿化基因丰度分布趋势与之相反,在雪层杜鹃和香柏灌丛分布区丰度显著低于中西部的三类灌丛,且与年平均降雨量呈显著负相关,但与土壤pH呈显著正相关。同时pH与年平均降水量、湿润指数和土壤含水率均为显著负相关。这些结果表明降水可通过增加盐基离子淋溶,使土壤盐基饱和度下降、氢饱和度增加,引起土壤酸化,进而影响碳氮循环过程,导致不同类型灌丛土壤碳氮元素的赋存及其周转速率差异。同时,碳、氮矿化相关功能基因丰度各类群间呈现显著的正相关关系,表明土壤碳氮循环过程间紧密的耦联关系。这些结果为准确评估青藏高原土壤碳、氮库及其动态平衡提供了重要信息和参考依据。

    • 青藏高原高寒草地土壤酶活性海拔地带性特征

      2024, 44(1):405-415. DOI: 10.20103/j.stxb.202209282761

      摘要 (104) HTML (84) PDF 3.99 M (268) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤酶是土壤生态系统中具有催化功能的一类蛋白质,由植物根系分泌物、微生物和动植物残体释放到土壤中,参与了土壤中所有的生物化学过程,其活性的大小可以灵敏地反应土壤中生化反应的方向和强度。青藏高原因海拔高和气候寒冷,被认为是气候变化的敏感区和脆弱区。全球气候变化使土壤酶活性受到强烈的影响,这些影响可能使土壤的质量发生改变,进而对青藏高原高寒草地植被生产力产生一定影响。土壤酶在生态系统物质循环和能量流动中起着关键作用,其格局、功能和转换过程已被广泛的研究,但高寒草地生态系统土壤酶活性的海拔地带性特征还需深入探讨。因此,以青藏高原高寒草地为研究对象,将土壤酶活性海拔梯度研究从站点尺度拓展到样带尺度,分析了与土壤碳循环密切相关的土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(βG)、与土壤氮循环密切相关的土壤N-乙酰-β氨基葡萄糖苷酶(NAG)、土壤亮氨酸肌肽酶(LAP)以及与土壤磷循环密切相关的土壤碱性磷酸酶(ALP)的海拔地带性,进一步明晰其主要驱动因子。结果表明:(1)ALP和βG活性在海拔梯度上,展现出显著分异,在约为3546 m和3364 m出现拐点,且低海拔显著高于高海拔(P<0.01)。而NAG和LAP的活性与海拔无显著关系。(2)高低海拔模式下,ALP活性均与年平均降水量显著相关(P<0.01),而不受年平均温度的影响。高海拔模式下,βG活性受降水的影响;低海拔模式下,气候影响不明显。综合而言,海拔变化引起的温度和降水变化会直接或间接地影响土壤酶活性,其中降水是影响青藏高原高寒草地土壤酶活性的关键因子之一, 这种适应性的改变使土壤酶能够在不同的环境条件下适应并发挥其功能,从而影响着土壤生态系统的物质循环和能量转化过程。研究结果可以评估不同海拔地带土壤的养分转化、有机质分解和循环等生态系统功能,为生态系统管理和保护提供科学依据,对理解高寒草地生物地球化学循环过程和机制具有重要意义。

    • 不同重金属污染水平下生物结皮及下层土壤细菌群落的差异性分析

      2024, 44(1):416-427. DOI: 10.20103/j.stxb.202301130094

      摘要 (109) HTML (78) PDF 2.84 M (310) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究生物结皮及下层土壤细菌群落多样性及结构在不同重金属污染水平下的差异及其影响因素,以宁夏东部工矿区和封育草地内广泛分布的两类生物结皮为研究对象,采用高通量测序技术,分析结皮层(A层)和结皮下层(B层)土壤细菌群落结构和多样性差异。采用相关分析、冗余分析探讨两个生境生物结皮各层次细菌群落与土壤环境因子的关系。结果表明:(1)相较于封育区,工矿区2类生物结皮对源自大气降尘的重金属元素具有更显著的表层富集作用,并表现出显著的种间差异:苔藓结皮>藻结皮。污染负荷指数评价结果显示:工矿区生物结皮各层次重金属污染程度更高,且均表现为A层污染程度高于B层。(2)两个生境的优势细菌门组成基本一致,均为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门。受生物结皮类型、重金属污染程度的影响,细菌群落结构差异显著,主要表现为:工矿区藻结皮A、B层的α多样性指数均大于封育区,而苔藓结皮A、B层的细菌多样性指数高于封育区,丰富度指数低于封育区。主坐标分析结果显示,不同生境的生物结皮细菌群落结构差异明显,而同一生境的生物结皮细菌群落结构相似。重金属As、Pb、土壤黏粒含量和pH是影响生物结皮细菌群落结构的主要土壤环境因子,人为活动是细菌群落结构变异的主要驱动因素。

    • 腾格里沙漠东南缘人工固沙植被演替地面节肢动物群落多样性分布特征

      2024, 44(1):428-439. DOI: 10.20103/j.stxb.202302130244

      摘要 (88) HTML (82) PDF 1.45 M (308) 评论 (0) 收藏

      摘要:在腾格里沙漠东南缘选取2、5、8、34 a和57 a的不同年限人工固沙植被区为研究样地,以流动沙地为对照,利用陷阱诱捕法调查了不同样地地面节肢动物的群落组成及多样性特征,阐明了固沙植被区地面节肢动物多样性对植被演替的响应规律。结果表明:(1)此次调查共获得地面节肢动物15685头,隶属于15目40科44个类群。随固沙年限的增加,地面节肢动物优势类群数基本无变化,常见类群数和稀有类群数分别增加了0.5-2.5倍和0.25-2.75倍;捕食性、植食性和杂食性地面节肢动物类群数均呈上升趋势,分别增加了0.5-3倍、0.2-4.2倍和0.3-1.67倍。(2)地面节肢动物总个体数表现为8 a和57 a固沙植被区显著高于流动沙地(P<0.05),分别是流沙地的3.85倍和3.03倍;类群数和多样性指数均表现为57 a和34 a固沙植被区显著高于其他年限固沙植被区(P<0.05),且57 a固沙植被区地面节肢动物类群数显著高于34 a固沙植被区(P<0.05)。(3)草本植物密度、土壤有机碳和灌木高度是影响固沙植被区地面节肢动物群落组成及多样性分布的主要因子,解释率分别为48.1%、25.2%和9.1%。草本密度、土壤有机碳与地面节肢动物个体数、类群数和多样性指数均呈显著正相关(P<0.05);灌木高度与地面节肢动物个体数呈显著正相关,与类群数和多样性指数呈显著负相关(P<0.05)。综上所述:地面节肢动物对固沙植被不同演替阶段环境条件的选择和适应性不同。流动沙地经人工固沙后,可以提高地面节肢动物的多样性,且34 a固沙时间是地面节肢动物多样性保持相对稳定的关键时间节点。

    • 雷州半岛红树林鱼类群落结构及其与人类活动强度的关系

      2024, 44(1):440-453. DOI: 10.20103/j.stxb.202209012492

      摘要 (160) HTML (106) PDF 6.22 M (320) 评论 (0) 收藏

      摘要:水产养殖、城镇建设等引起的土地利用变化使红树林生态系统遭受严重破坏,是红树林生物多样性面临的主要威胁之一。了解雷州半岛红树林鱼类群落结构,探究人类活动强度对鱼类群落结构的影响,对红树林鱼类资源保护至关重要。基于2021-2022年雷州半岛7片红树林共21条潮沟的鱼类数据,结合周边土地利用数据,研究鱼类群落结构及其与土地利用类型的关系。结果显示,共采集鉴定鱼类49种,隶属于8目25科,鲈形目鱼类最多,共33种占总种类数的75.5%,其中,虾虎鱼科种数最多,共15种占30.6%;食性上,主要为杂食性和肉食性鱼类,分别为53.06%和44.90%;各红树林Shannon-Wiener多样性指数在秋冬春三季的变化范围均为0-2.5,Simpson多样性指数均为0-0.9;各红树林鱼类个体数、物种数和生物量均存在显著差异(P>0.05);除秋季北潭与流沙湾的鱼类群落无显著差异(P>0.05)外,其余红树林间的鱼类群落在三个季度均有显著差异(P<0.05);人类活动强度、红树林面积和东西岸对鱼类多样性指数、个体数、物种数和生物量均有显著的主效应和交互效应(P<0.05);青斑细棘虾虎鱼Acentrogobius viridipunctatus等杂食性鱼类丰度与城镇用地、耕地和林地的面积占比呈正相关,眶棘双边鱼Ambassis gymnocephalus等肉食性鱼类丰度呈负相关,尼罗罗非鱼Oreochromis niloticushh等鱼类丰度与养殖塘面积占比呈正相关。研究结果表明人类活动对鱼类群落结构已产生负面影响,对红树林周边土地利用的合理规划可作为鱼类保护与利用的重要手段。

    • >封底
    • 封底

      2024, 44(1):454-454.

      摘要 (57) HTML (0) PDF 1.25 M (194) 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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